KR102437235B1 - Apparatus of polishing wafer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것으로, 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서, 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와; 2개 이상으로 분할된 압력 챔버를 구비하여 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 상기 압력 챔버의 하측에 멤브레인 바닥판을 사이에 두고 위치한 상기 웨이퍼를 가압하되, 상기 멤브레인 바닥판의 상면에 전도층이 형성된 연마 헤드와; 상기 연마 패드와 상기 연마 헤드 중 어느 하나 이상을 회전시키는 회전 구동부와; 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도층까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 멤브레인 바닥판의 형상 정보가 담긴 신호를 수신하는 와전류 센서를; 포함하여 구성되어, 와전류 센서에 의하여 멤브레인 바닥판의 전도층의 굴곡 변형을 감지함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 일부가 들뜨는지 여부를 실시간으로 감지하고, 이에 따라 압력 챔버의 압력을 조절하여 들뜬 상태를 해소함으로써, 멤브레인 바닥판의 가장자리가 항상 웨이퍼의 가장자리와 밀착한 상태를 유지하고, 동시에 웨이퍼의 가장자리를 신뢰성있게 가압함으로써 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 웨이퍼의 연마 장치를 제공한다.[0001] The present invention relates to a polishing apparatus for a wafer, comprising: a polishing pad coated on an upper side of a polishing plate; A pressure chamber divided into two or more is provided to pressurize the wafer located at the lower side of the pressure chamber with a membrane bottom plate interposed therebetween by controlling the pressure of the pressure chamber, wherein a conductive layer is formed on the upper surface of the membrane bottom plate a polishing head; a rotation driving unit rotating at least one of the polishing pad and the polishing head; an eddy current sensor for receiving a signal containing shape information of the membrane bottom plate by inducing an eddy current to the conductive layer and sensing the distance to the conductive layer; By detecting the bending deformation of the conductive layer of the membrane bottom plate by the eddy current sensor, it is detected in real time whether a part of the membrane bottom plate is lifted during the chemical mechanical polishing process, and the pressure of the pressure chamber is adjusted accordingly By eliminating the excited state, the edge of the membrane base plate always maintains a state in close contact with the edge of the wafer, and at the same time, by reliably pressing the edge of the wafer, the reliability of the polishing process at the edge of the wafer can be secured. A polishing apparatus is provided.

Description

웨이퍼의 연마 장치 {APPARATUS OF POLISHING WAFER}Wafer polishing apparatus {APPARATUS OF POLISHING WAFER}

본 발명은 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 멤브레인 바닥판이 가장자리에서 들뜨는 것을 정확히 감지하고 억제하는 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for polishing a wafer, and more particularly, to an apparatus for polishing a wafer that accurately detects and suppresses lifting at the edge of a membrane bottom plate that presses a wafer during a chemical mechanical polishing process.

일반적으로 웨이퍼의 연마 공정은 주로 증착된 막을 정해진 두께가 되도록 정밀하게 평탄 연마하는 것으로, 산업계에서는 화학적 연마와 기계적 연마를 함께 적용하는 화학 기계적 연마 공정이 일례로 사용되고 있다. In general, a wafer polishing process is to precisely flat-polish a deposited film to a predetermined thickness, and a chemical mechanical polishing process in which chemical polishing and mechanical polishing are applied together is used as an example in the industry.

화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 회전하는 연마 정반 상에 웨이퍼 등의 기판이 접촉한 상태로 회전 시키면서 기계적인 연마를 행하여 미리 정해진 두께에 이르도록 기판의 표면을 평탄하게 하는 공정이다. The chemical mechanical polishing (CMP) process is a process of leveling the surface of a substrate to reach a predetermined thickness by performing mechanical polishing while rotating while a substrate such as a wafer is in contact with a rotating polishing platen.

이를 위하여, 화학 기계적 연마 장치는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 연마 정반(10)에 연마 패드(11)를 그 위에 입힌 상태로 자전시키면서, 연마 헤드(20)로 웨이퍼(W)를 연마 패드(11)의 표면에 가압하면서 회전시켜, 웨이퍼의 표면을 평탄하게 기계적으로 연마한다. To this end, the chemical mechanical polishing apparatus polishes the wafer W with the polishing head 20 while rotating the polishing pad 11 on the polishing platen 10 as shown in FIGS. 1 and 2 . It is rotated while being pressed against the surface of the pad 11 to mechanically polish the surface of the wafer to a flat surface.

그리고, 화학 기계적 연마 장치(1)는, 연마 패드(11)의 표면을 정해진 가압력으로 가압하는 컨디셔닝 디스크를 회전(40r)시키면서 개질시키는 컨디셔너(40)와, 연마 패드(11)의 표면에 화학적 연마를 수행하기 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(30)를 구비한다. 이에 의하여, 슬러리 공급부(40)로부터 연마 패드(11) 상에 공급된 슬러리는 연마 패드(11)에 형성된 미세 홈을 따라 웨이퍼(W)로 전달되어 웨이퍼(W)를 화학적으로 연마한다. In addition, the chemical mechanical polishing apparatus 1 includes a conditioner 40 for modifying a conditioning disk that presses the surface of the polishing pad 11 with a predetermined pressing force while rotating 40r, and chemical polishing on the surface of the polishing pad 11 . and a slurry supply unit 30 for supplying a slurry for performing the . Accordingly, the slurry supplied on the polishing pad 11 from the slurry supply unit 40 is transferred to the wafer W along the microgrooves formed in the polishing pad 11 to chemically polish the wafer W.

상기 연마 헤드(20)는, 도3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 회전 구동되는 본체부(21)와, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)가 연마 헤드(20)의 바깥으로 이탈하는 것을 방지하도록 하방으로 가압된 상태로 설치되는 리테이너 링(23)과, 본체부(21)에 고정되고 본체부(21)와의 사이에 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 가요성 재질의 멤브레인(24)과, 각각의 압력 챔버(C1, C2,...,C5)에 정압이나 부압을 인가하여 멤브레인(24)의 하측에 위치한 웨이퍼를 가압하는 가압력을 발생시키는 압력 제어부(25)로 구성된다. As shown in FIG. 3 , the polishing head 20 includes a main body 21 that is rotationally driven from the outside, and prevents the wafer W from leaving the polishing head 20 during a chemical mechanical polishing process. A plurality of pressure chambers (C1, C2, C3, C4, C5) are formed between the retainer ring 23, which is installed in a pressurized state downward so as to be fixed to the body part 21, and the body part 21; A pressure control unit that applies positive or negative pressure to the flexible membrane 24 and each of the pressure chambers C1, C2, ..., C5 to generate a pressing force to pressurize the wafer located below the membrane 24 It consists of (25).

여기서, 멤브레인(24)은 웨이퍼(W)의 판면과 밀착하는 멤브레인 바닥판(241)과, 멤브레인 바닥판(241)의 가장자리로부터 절곡 형성되어 끝단이 본체부(21)와 리테이너 링(23) 중 어느 하나에 결합되는 측면(242)과, 측면(242)의 내측에 동심원 형태로 연장되어 본체부(21)에 결합되어 다수로 분할된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하는 격벽(243)으로 형성된다. 그리고, 멤브레인 측면(242)의 상측에 위치한 가압 챔버(Cy)에 의하여 하방으로 수직력(Fv)이 전달되어 웨이퍼(W)의 가장자리 영역을 가압하여 원활한 연마 공정이 행해지도록 한다. Here, the membrane 24 is formed by bending a membrane bottom plate 241 that is in close contact with the plate surface of the wafer W, and an edge of the membrane bottom plate 241 , so that an end is formed between the body part 21 and the retainer ring 23 . The side surface 242 coupled to any one, and extended in a concentric circle form on the inside of the side surface 242 are coupled to the main body 21 to form a plurality of divided pressure chambers (C1, C2, C3, C4, C5) It is formed of a partition wall 243. In addition, the vertical force Fv is transmitted downward by the pressure chamber Cy located above the membrane side 242 to press the edge region of the wafer W so that a smooth polishing process is performed.

도면 중 미설명 부호인 212는 멤브레인(24)의 격벽(243)을 본체부(21)에 고정하기 위하여 사용되는 결합 부재이다. Reference numeral 212 in the drawings denotes a coupling member used to fix the partition wall 243 of the membrane 24 to the main body 21 .

그러나, 상기와 같이 구성된 화학 기계적 연마 장치(1)는 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 헤드(20)의 압력 챔버(C1, C2,...,C5)에 정압이 공급되면, 최외측 압력 챔버(C5)에 인가되는 압력(P5)의 수평 성분(P5y)에 의하여 측면(242)이 반경 바깥 방향으로 볼록하게 변형(242')되고, 이에 따라 웨이퍼(W)의 가장자리(e)에서는 멤브레인 바닥판(241)이 상방으로 들뜨는 영역(241e)이 발생된다. 따라서, 가압 챔버(Cy)의 하방 가압력(Fcy)이 측면(242')을 타고 웨이퍼(W)의 가장자리에 가압력(Fv)으로 전달되지 못하고, 웨이퍼(W)의 가장자리가 멤브레인 바닥판(241)과 밀착되지 않으므로, 웨이퍼의 가장자리에서 정상적인 연마 공정이 행해지지 않는 문제가 있었다.However, in the chemical mechanical polishing apparatus 1 configured as described above, when positive pressure is supplied to the pressure chambers C1, C2, ..., C5 of the polishing head 20 during the chemical mechanical polishing process, the outermost pressure chamber C5 ), the side surface 242 is convexly deformed 242' in the radial outward direction by the horizontal component P5y of the pressure P5 applied to the A region 241e in which the 241 is lifted upward is generated. Therefore, the downward pressing force Fcy of the pressure chamber Cy cannot be transferred as the pressing force Fv to the edge of the wafer W along the side surface 242 ′, and the edge of the wafer W is the membrane bottom plate 241 . Since it is not in close contact with the wafer, there is a problem in that a normal polishing process is not performed at the edge of the wafer.

특히, 상기와 같이 최외측 압력챔버(C5)의 압력이 반경 바깥 방향으로 볼록해진 상태인지 여부는 화학 기계적 연마 공정 중에 감지되지 못하므로, 연마 공정이 종료된 이후에 웨이퍼의 연마 공정의 불량을 감지하여 고가의 웨이퍼의 사용 효율이 저하되는 심각한 문제가 있었다.In particular, as described above, whether the pressure of the outermost pressure chamber C5 is in a radially convex state cannot be detected during the chemical mechanical polishing process, so that the wafer polishing process is defective after the polishing process is finished. Therefore, there is a serious problem that the use efficiency of the expensive wafer is lowered.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 연마 공정이 행해지는 도중에 웨이퍼의 가장자리 영역에서 멤브레인 바닥판의 들뜸 현상을 실시간으로 감지하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to detect in real time a lifting phenomenon of a membrane bottom plate in an edge region of a wafer during a wafer polishing process.

이를 통해, 본 발명은 멤브레인 바닥판의 가장자리가 항상 웨이퍼의 가장자리와 밀착한 상태를 유지하고, 동시에 웨이퍼의 가장자리를 신뢰성있게 가압함으로써 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 공정의 신뢰성을 확보하는 것을 목적으로 한다.Through this, an object of the present invention is to ensure the reliability of the polishing process at the edge of the wafer by reliably pressing the edge of the wafer while maintaining the edge of the membrane bottom plate in close contact with the edge of the wafer at all times.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서, 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와; 2개 이상으로 분할된 압력 챔버를 구비하여 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 상기 압력 챔버의 하측에 멤브레인 바닥판을 사이에 두고 위치한 상기 웨이퍼를 가압하되, 상기 멤브레인 바닥판의 상면에 전도층이 형성된 연마 헤드와; 상기 연마 패드와 상기 연마 헤드 중 어느 하나 이상을 회전시키는 회전 구동부와; 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도층까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 멤브레인 바닥판의 형상 정보가 담긴 신호를 수신하는 와전류 센서를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical object, the present invention provides a polishing apparatus for polishing a wafer, comprising: a polishing pad coated on an upper side of a polishing plate; A pressure chamber divided into two or more is provided to pressurize the wafer located at the lower side of the pressure chamber with a membrane bottom plate interposed therebetween by controlling the pressure of the pressure chamber, wherein a conductive layer is formed on the upper surface of the membrane bottom plate a polishing head; a rotation driving unit for rotating at least one of the polishing pad and the polishing head; an eddy current sensor for receiving a signal containing shape information of the membrane bottom plate by inducing an eddy current to the conductive layer and sensing the distance to the conductive layer; It provides an apparatus for polishing a wafer, characterized in that it comprises.

이는, 연마 헤드의 멤브레인 바닥판의 상면에 전기 전도성 물질로 전도층을 형성함으로써, 멤브레인 바닥판과 웨이퍼를 사이에 두고 배치된 와전류 센서에 의하여 멤브레인 바닥판의 전도층의 굴곡 변형을 감지함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 일부가 들뜬 상태인지 여부를 실시간으로 알 수 있도록 하기 위함이다.This is achieved by forming a conductive layer with an electrically conductive material on the upper surface of the membrane bottom plate of the polishing head, and detecting the bending deformation of the conductive layer of the membrane bottom plate by an eddy current sensor disposed with the membrane bottom plate and the wafer therebetween. This is so that it can be known in real time whether a part of the membrane bottom plate is in an excited state during the mechanical polishing process.

이를 통해, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판이 웨이퍼와 밀착하고 있는 상태를 실시간으로 감지하여, 멤브레인 바닥판의 가장자리가 항상 웨이퍼의 가장자리와 밀착한 상태를 유지하고, 동시에 웨이퍼의 가장자리를 신뢰성있게 가압함으로써 웨이퍼의 가장자리에서의 연마 공정의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.Through this, the present invention detects in real time the state in which the membrane bottom plate is in close contact with the wafer during the chemical mechanical polishing process, so that the edge of the membrane bottom plate always maintains a state in close contact with the edge of the wafer, and at the same time, the edge of the wafer is reliable It is possible to secure the reliability of the polishing process at the edge of the wafer by applying pressure.

여기서, 상기 전도층은 전도성 물질을 상기 멤브레인 바닥판의 상면에 도포하여 입혀질 수 있다. 이 때, 상기 멤브레인 바닥판의 상면 전체에 상기 전도층이 형성될 수도 있고, 멤브레인 바닥판의 가장자리에만 전도층이 형성될 수도 있다.Here, the conductive layer may be coated by applying a conductive material to the upper surface of the membrane bottom plate. In this case, the conductive layer may be formed on the entire upper surface of the membrane bottom plate, or the conductive layer may be formed only on the edge of the membrane bottom plate.

그리고, 상기 멤브레인 바닥판에는 상기 압력 챔버를 구획하는 다수의 링형태의 격벽이 형성되어, 웨이퍼의 가장자리를 가압하는 최외측 압력챔버를 형성할 수 있다.In addition, a plurality of ring-shaped barrier ribs partitioning the pressure chamber may be formed on the membrane bottom plate to form an outermost pressure chamber for pressing the edge of the wafer.

상기 와전류 센서는 상기 웨이퍼의 중심으로부터 서로 다른 거리만큼 이격된 위치에 2개 이상 배치되어, 어느 하나의 지점이나 하나의 궤적에 국한하여 웨이퍼 바닥판의 상하 굴곡 변형량을 감시하는 데 그치지 않고, 다수의 지점이나 다수의 궤적에 대하여 웨이퍼 바닥판의 상하 굴곡 변형량을 감시함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 평면 상태에서의 변위를 감시할 수 있다.Two or more of the eddy current sensors are disposed at positions spaced apart from the center of the wafer by different distances, and not only monitor the amount of vertical bending deformation of the wafer bottom plate limited to any one point or one trajectory, but a plurality of By monitoring the amount of vertical bending deformation of the wafer bottom plate for a point or multiple trajectories, it is possible to monitor the displacement of the membrane bottom plate in the planar state during the chemical mechanical polishing process.

이 때, 상기 와전류 센서는 상기 멤브레인의 바닥판의 가장자리의 하측에 위치하거나 통과하도록 그 위치가 정해진다. 이를 통해, 멤브레인 바닥판의 가장자리에서 웨이퍼와 들뜨는 상하 굴곡 변형량이 발생되는지를 정확하게 감시할 수 있다.At this time, the position of the eddy current sensor is determined to be located below or pass through the edge of the bottom plate of the membrane. Through this, it is possible to accurately monitor whether the amount of vertical bending deformation that is lifted by the wafer is generated at the edge of the membrane bottom plate.

삭제delete

상기 와전류 센서로부터 전도층에 와전류 신호가 인가되면, 전도층에 와전류가 유도되고, 와전류 센서와 이격된 거리에 따라 전도층에서 손실되는 임피던스, 리액턴스, 인덕턴스 등이 반영된 출력 신호가 와전류 센서에 수신 신호로 수신되는 것에 의하여, 와전류 센서에 수신된 수신 신호로부터 전도층까지의 거리를 산출할 수 있게 된다. 즉, 제어부는 상기 와전류 센서에 수신되는 수신 신호를 수신하여, 상기 멤브레인 바닥판의 상하 방향으로의 굴곡 변형을 산출한다.When an eddy current signal is applied to the conductive layer from the eddy current sensor, an eddy current is induced in the conductive layer, and an output signal that reflects impedance, reactance, inductance, etc. lost in the conductive layer according to the distance separated from the eddy current sensor is received by the eddy current sensor. The distance from the received signal received by the eddy current sensor to the conductive layer can be calculated. That is, the control unit receives the received signal received by the eddy current sensor, and calculates the bending deformation of the membrane bottom plate in the vertical direction.

그리고, 상기 제어부는, 상기 멤브레인 바닥판의 굴곡 형상과 정해진 형상의 편차를 완화하도록 압력 공급부로부터 상기 압력 챔버로 공급되는 압력을 보정하는 것에 의하여, 멤브레인 바닥판이 웨이퍼와 밀착된 상태를 유지한다. In addition, the control unit maintains a state in which the membrane bottom plate is in close contact with the wafer by correcting the pressure supplied from the pressure supply unit to the pressure chamber to alleviate the deviation between the curved shape of the membrane bottom plate and the predetermined shape.

상기 압력 챔버의 일부 이상은 링 형태로 분할 형성되고, 상기 제어부는, 상기 멤브레인 바닥판의 가장자리가 들뜬 것으로 감지되면 들뜬 영역을 가압하는 압력 챔버의 압력을 낮추도록 제어하게 구성된다. 즉, 이와 같이 멤브레인 바닥판이 들뜬 영역의 압력을 낮추는 것에 의하여 압력 챔버의 측벽이 볼록해지면서 바닥면이 들뜨는 것을 억제할 수 있게 되므로, 웨이퍼와 멤브레인 바닥판의 밀착 상태를 유지할 수 있다. At least a portion of the pressure chamber is divided into a ring shape, and the control unit is configured to lower the pressure of the pressure chamber pressurizing the lifted region when it is sensed that the edge of the membrane bottom plate is lifted. That is, by lowering the pressure in the region where the membrane bottom plate is lifted as described above, the side wall of the pressure chamber becomes convex and lifting of the bottom surface can be suppressed, so that the adhesion state between the wafer and the membrane bottom plate can be maintained.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 웨이퍼를 연마하는 연마 방법으로서, 웨이퍼를 가압하는 연마 헤드의 멤브레인에 전기 전도성 물질로 전도층을 형성하는 전도층 형성단계와; 상기 연마 헤드의 하측에 상기 웨이퍼를 위치시킨 상태에서, 상기 웨이퍼의 연마면이 자전하는 연마 패드와 접촉하면서 연마 공정을 행하는 연마 단계와; 상기 연마 단계가 행해지는 도중에 상기 웨이퍼의 하측으로부터 상기 전도성 층까지의 거리를 와전류 센서로 감지하여 상기 멤브레인의 바닥판의 상하 굴곡 변형을 감지하는 바닥판 형상감지단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 방법을 제공한다.Meanwhile, according to another field of the invention, there is provided a polishing method for polishing a wafer, the method comprising: forming a conductive layer with an electrically conductive material on a membrane of a polishing head that presses the wafer; a polishing step of performing a polishing process while a polishing surface of the wafer is in contact with a rotating polishing pad while the wafer is positioned below the polishing head; a bottom plate shape sensing step of detecting vertical bending deformation of the bottom plate of the membrane by sensing a distance from the lower side of the wafer to the conductive layer with an eddy current sensor during the polishing step; It provides a polishing method of a wafer, characterized in that it comprises a.

이와 같이 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 상하 굴곡 변형을 전기 전도성 물질로 멤브레인 바닥판의 상면에 형성해둔 전도층에 의하여 감지할 수 있게 됨에 따라, 연마 공정 중에도 멤브레인 바닥판이 웨이퍼와 밀착 상태인지를 실시간으로 감시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the vertical bending deformation of the membrane bottom plate during the polishing process can be detected by the conductive layer formed on the upper surface of the membrane bottom plate with an electrically conductive material. Observable effects can be obtained.

이 때, 상기 멤브레인 바닥판에는 상기 압력 챔버를 구획하는 다수의 링형태의 격벽이 형성되고; 상기 멤브레인 바닥판의 일부가 들뜬 것으로 감지되면 들뜬 영역을 가압하는 압력 챔버의 압력을 낮추도록 제어하는 바닥판 제어단계를; 더 포함함으로써, 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판이 웨이퍼와 밀착 상태를 유지할 수 있게 되어, 웨이퍼의 전체 표면에 멤브레인 바닥판을 통해 가압되는 상태를 신뢰성있게 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. In this case, a plurality of ring-shaped partition walls partitioning the pressure chamber are formed on the membrane bottom plate; a bottom plate control step of controlling to lower the pressure of the pressure chamber pressurizing the floating region when it is sensed that a part of the membrane bottom plate is lifted; By further including, the membrane bottom plate can be maintained in close contact with the wafer during the polishing process, so that it is possible to obtain the effect of reliably maintaining a state pressed through the membrane bottom plate on the entire surface of the wafer.

여기서, 상기 들뜬 영역은 상기 압력 챔버들 중 최외측에 위치한 최외측 압력 챔버의 바닥면 영역일 수 있다. Here, the excitation region may be a bottom surface region of an outermost pressure chamber located at an outermost side among the pressure chambers.

다만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 2개의 압력 챔버와 맞닿고 있는 압력 챔버의 바닥면 영역일 수도 있다. 2개의 압력 챔버와 맞닿고 있는 압력 챔버의 바닥면 영역인 경우에는, 들뜬 영역이 형성된 압력 챔버의 압력이 정압 상태인지를 감시할 수도 있다. 이에 의해, 웨이퍼의 중간 영역을 가압하는 압력 챔버의 바닥면이 웨이퍼와 밀착된 상태를 유지하면서 웨이퍼를 신뢰성있게 가압하면서 연마 공정을 행할 수 있게 된다.However, the present invention is not limited thereto and may be a bottom surface area of the pressure chamber in contact with the two pressure chambers. In the case of the area of the bottom surface of the pressure chamber in contact with the two pressure chambers, it is also possible to monitor whether the pressure of the pressure chamber in which the floating area is formed is in a positive pressure state. Thereby, the polishing process can be performed while reliably pressing the wafer while maintaining the state in which the bottom surface of the pressure chamber for pressing the intermediate region of the wafer is in close contact with the wafer.

상술한 바와 같이 본 발명은, 웨이퍼의 연마 공정 중에 웨이퍼를 가압하는 멤브레인 바닥판의 상하 방향으로의 굴곡 변형을 실시간으로 감시하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, the present invention can obtain an advantageous effect of monitoring in real time the bending deformation in the vertical direction of the membrane bottom plate that presses the wafer during the polishing process of the wafer.

또한, 본 발명은 웨이퍼의 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판의 굴곡 변형이 발생되면 즉시 압력 챔버의 압력을 조절하여 멤브레인 바닥판이 웨이퍼의 판면에 밀착되게 조절하여, 웨이퍼의 전체 표면이 연마 헤드의 멤브레인을 통하여 신뢰성있게 가압되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. In addition, in the present invention, when bending deformation of the membrane bottom plate occurs during the polishing process of the wafer, the pressure of the pressure chamber is adjusted immediately to adjust the membrane bottom plate to be in close contact with the plate surface of the wafer, so that the entire surface of the wafer passes through the membrane of the polishing head. An advantageous effect of reliably pressurizing can be obtained.

이를 통해, 본 발명은, 웨이퍼의 전체 판면에 걸쳐 신뢰성있게 가압되면서 정해진 연마 두께로 정확하게 연마할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다. Through this, according to the present invention, it is possible to obtain the effect of accurately grinding to a predetermined thickness while being reliably pressed over the entire plate surface of the wafer.

도1은 일반적인 웨이퍼의 연마 장치를 도시한 평면도,
도2는 도1의 정면도,
도3은 도1의 연마 헤드의 반단면도,
도4는 도3의 'A'부분의 확대도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도6은 도5의 평면도,
도7은 도5의 연마 헤드의 멤브레인에 전도층을 형성하는 구성을 도시한 도면,
도8a 및 도8b는 도7의 절단선 8-8에 따른 단면도,
도9a 내지 도9c는 도6의 A1위치에서의 멤브레인 바닥판의 상하 굴곡 변형량을 감시하고 제어하는 구성을 도시한 도면이다.
1 is a plan view showing a general wafer polishing apparatus;
Figure 2 is a front view of Figure 1;
Fig. 3 is a half cross-sectional view of the polishing head of Fig. 1;
4 is an enlarged view of part 'A' of FIG. 3;
5 is a front view showing the configuration of an apparatus for polishing a wafer according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a plan view of Figure 5;
Fig. 7 is a view showing a configuration for forming a conductive layer on the membrane of the polishing head of Fig. 5;
Figures 8a and 8b are sectional views taken along line 8-8 of Figure 7;
9A to 9C are diagrams illustrating a configuration for monitoring and controlling the vertical bending deformation amount of the membrane bottom plate at the position A1 in FIG. 6 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼(W)의 연마 장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.Hereinafter, an apparatus 100 for polishing a wafer W according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the description of the present invention, well-known functions or configurations are omitted in order to clarify the gist of the present invention, and the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar functions or configurations.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 연마 장치(100)는, 상면에 연마 패드(111)가 입혀지고 회전 구동되는 연마 정반(110)과, 연마 정반(110)에 연마면이 밀착한 웨이퍼(W)를 하방 가압하면서 회전시키는 연마 헤드(120)와, 연마 패드(111)상에 슬러리를 공급하여 웨이퍼(W)의 화학적 연마를 유도하는 슬러리 공급부(130)와, 연마 패드(111)의 미세 홈을 개질하도록 하방 가압하면서 회전하는 컨디서너(140)와, 연마 공정 중에 연마 헤드(120)의 하측에 위치하거나 통과하면서 멤브레인 바닥판의 굴곡 변형을 감지하는 와전류 센서(50)와, 와전류 센서(50)에서 감지된 멤브레인 바닥판의 굴곡 변형량을 기초로 연마 헤드(120)의 압력 챔버(C1, C2,...,C5)의 압력을 조절하는 제어부(150)를 포함하여 구성된다.5 and 6 , the wafer polishing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a polishing platen 110 having a polishing pad 111 coated on an upper surface and rotationally driven, and a polishing platen. A polishing head 120 that rotates while pressing the wafer W in close contact with the polishing surface 110, and a slurry supply unit that supplies the slurry on the polishing pad 111 to induce chemical polishing of the wafer W ( 130), the conditioner 140 rotates while pressing down to modify the microgrooves of the polishing pad 111, and the membrane bottom plate detects bending deformation while being positioned or passing under the polishing head 120 during the polishing process. eddy current sensor 50, and a control unit for adjusting the pressure of the pressure chambers C1, C2, ..., C5 of the polishing head 120 based on the bending deformation amount of the membrane bottom plate sensed by the eddy current sensor 50 (150) is included.

상기 연마 정반(110)은 구동 모터 등으로 이루어진 회전 구동부에 의하여 회전축(112)이 회전 구동되는 것에 의하여 연마 공정 중에 자전한다. 이에 따라, 연마정반(110)의 상측에 입혀진 연마 패드(111)도 연마 공정 중에 회전(111r)하게 된다. The polishing platen 110 rotates during the polishing process by rotationally driving the rotation shaft 112 by a rotation driving unit including a driving motor. Accordingly, the polishing pad 111 coated on the upper side of the polishing platen 110 is also rotated (111r) during the polishing process.

상기 연마 헤드(120)는 외부의 회전 구동부에 의하여 함께 회전하는 본체부(21)와, 본체부(21)에 결합되어 본체부(21)와의 사이에 격벽(243)에 의해 분할된 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)를 형성하고 전도층(Lm)이 형성된 가요성 재질의 멤브레인(240)과, 멤브레인(240)의 둘레를 감싸고 연마 공정 중에 하방 가압되는 리테이너 링(23)으로 구성되어, 제어부(150)에 의하여 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 압력이 공압 공급로(255)를 제어되면서 멤브레인(240)의 하측에 위치한 웨이퍼(W)를 하방 가압한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드(120)는 멤브레인(240)의 구성을 제외하고는 도3에 도시된 종래의 연마 헤드(20)와 동일하거나 유사하게 구성된다. The polishing head 120 includes a main body 21 that rotates together by an external rotation driving unit, and a plurality of pressures coupled to the main body 21 and divided by a partition wall 243 between the main body 21 and the main body 21 . A membrane 240 made of a flexible material that forms the chambers C1, C2, C3, C4, and C5 and the conductive layer Lm is formed, and a retainer ring 23 that surrounds the periphery of the membrane 240 and is pressed down during the polishing process. ), the pressure of the pressure chambers (C1, C2, C3, C4, C5) is controlled by the control unit 150 to control the pneumatic supply path 255 to lower the wafer (W) located below the membrane 240 . pressurize That is, the polishing head 120 according to an embodiment of the present invention is configured the same as or similar to the conventional polishing head 20 shown in FIG. 3 except for the configuration of the membrane 240 .

여기서, 멤브레인(240)은 도7에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 형상에 부합하는 원판 형태로 형성된 가요성 재질의 바닥판(241)과, 바닥판(241)의 가장자리로부터 절곡 형성된 측면(242)과, 회전 중심으로부터 반경 방향으로 링 형태로 연장 형성된 격벽(243)과, 측면(242)의 끝단부에서 가압 챔버(Cy)를 형성하기 위하여 리테이너 링(23)에 끼워져 조립되는 고정체(247) 및 고정체(247)와 측면(242)으로부터 연장 형성된 결합 플랩(246, 248)과, 바닥판(241)의 상면에 전기 전도성 물질로 이루어진 전도층(Lm)으로 이루어진다. Here, as shown in FIG. 7 , the membrane 240 includes a bottom plate 241 made of a flexible material formed in a disk shape matching the shape of the wafer W, and a side bent from the edge of the bottom plate 241 . 242, a partition wall 243 extending in a ring shape from the rotation center in a radial direction, and a fixing body fitted and assembled into a retainer ring 23 to form a pressurization chamber Cy at the end of the side surface 242 247 and coupling flaps 246 and 248 extending from the fixing body 247 and the side surface 242, and a conductive layer Lm made of an electrically conductive material on the upper surface of the bottom plate 241.

이와 같이, 격벽(243)이 다수로 형성됨에 따라 본체부(21)와 멤브레인 바닥판(241)의 사이에는 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)가 형성된다. 그리고, 측면(242)의 끝단부에 연장 형성된 결합 플랩(246, 258)이 본체부(21)에 결합되는 것에 의하여, 결합 플랩(246, 248) 및 고정체(247)에 의하여 둘러싸인 링 형태의 가압 챔버(Cy)가 형성된다. As described above, as a plurality of partition walls 243 are formed, a plurality of pressure chambers C1 , C2 , C3 , C4 , and C5 are formed between the main body 21 and the membrane bottom plate 241 . And, by the coupling flaps 246 and 258 extending from the end of the side surface 242 are coupled to the main body 21, a ring shape surrounded by the coupling flaps 246 and 248 and the fixing body 247 is formed. A pressure chamber Cy is formed.

멤브레인 바닥판(241)의 상면(웨이퍼를 가압하는 면의 반대측 면으로 정의한다)에 형성되는 전도층(Lm)은, 도7에 도시된 바와 같이, 멤브레인(240)이 본체부(21)에 결합되기 이전에 전도층 형성기구(70)를 이동(70d)시키면서 전도층 형성기구(70)로부터 도포되어 부착되는 전기 전도성 물질(Mc)에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도층(Lm)은 전기 전도성 산화물 세라믹이나 전기 전도성 에폭시 등을 분사하여 형성되는 코팅막으로 형성될 수 있다. The conductive layer Lm formed on the upper surface of the membrane bottom plate 241 (defined as the surface opposite to the surface pressing the wafer) is, as shown in FIG. 7 , the membrane 240 is attached to the body part 21 . It may be formed by the electrically conductive material Mc applied and attached from the conductive layer forming mechanism 70 while moving (70d) the conductive layer forming mechanism 70 before bonding. For example, the conductive layer Lm may be formed of a coating film formed by spraying electrically conductive oxide ceramic, electrically conductive epoxy, or the like.

도면에 도시되지 않았지만, 전기 전도성 물질(Mc)의 입자를 도포하는 대신에 전기 전도성 물질(Mc)이 입혀진 스티커를 멤브레인 바닥판(241)의 상면에 접착시키는 것에 의하여 전도층(Lm)을 형성할 수도 있다. 이 때, 스티커는 멤브레인 바닥판(241)의 변형에 따라 함께 변형되도록 가요성 재질에 전기 전도성 물질(Mc)이 입혀지는 것이 바람직하다. Although not shown in the drawing, instead of applying particles of the electrically conductive material (Mc), the conductive layer (Lm) is formed by adhering a sticker coated with the electrically conductive material (Mc) to the upper surface of the membrane bottom plate (241). may be At this time, it is preferable that the electrically conductive material (Mc) is coated on the flexible material so that the sticker is deformed together with the deformation of the membrane bottom plate 241 .

멤브레인 바닥판(241)의 상면에 형성되는 전도층(Lm)은 도8a에 도시된 바와 같이 멤브레인 바닥판(241)의 상면 전체 표면에 걸쳐 형성될 수도 있고, 도8b에 도시된 바와 같이 각각의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 바닥면에 대응하는 위치에 링 형태로 일부만 형성될 수도 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 멤브레인 바닥판(241)의 상하 굴곡 변위를 모니터링하고자 하는 영역에만 전도층(Lm)이 형성될 수도 있다. The conductive layer Lm formed on the top surface of the membrane bottom plate 241 may be formed over the entire surface of the top surface of the membrane bottom plate 241 as shown in FIG. 8A, and as shown in FIG. 8B, each Only a portion of the pressure chambers C1, C2, C3, C4, and C5 may be formed in a ring shape at a position corresponding to the bottom surface thereof. Although not shown in the drawings, the conductive layer Lm may be formed only in an area where the vertical bending displacement of the membrane bottom plate 241 is to be monitored.

도면에는 연마 정반(110)과 연마 헤드(120)가 함께 회전 구동부(119, 129)에 의하여 회전 구동되는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에서는 연마 정반(110)과 연마 헤드(120) 중 어느 하나만 회전 구동될 수도 있다. Although the drawing shows a configuration in which the polishing platen 110 and the polishing head 120 are both rotationally driven by the rotation driving units 119 and 129 , in another embodiment of the present invention, the polishing platen 110 and the polishing head 120 . ), any one of them may be rotationally driven.

상기 웨이퍼(W)는 다양한 형태의 웨이퍼가 적용될 수 있다. 예를 들어, 산화물층이 증착된 반도체 제조용 웨이퍼일 수도 있고, 태양광 웨이퍼일 수도 있다. 다만, 웨이퍼(W)에 증착된 막이 전기 전도성 막인 경우에는 와전류 센서(50)로부터 웨이퍼의 막에서 와전류가 유도되어 멤브레인 바닥판(241)의 전도층(Lm)에서의 와전류 신호를 정확하게 수신되지 못할 수 있으므로, 웨이퍼(W)에 전기 전도성 막이 형성되지 아니한 웨이퍼가 본 발명에 적용될 수 있다. As the wafer W, various types of wafers may be applied. For example, it may be a wafer for semiconductor manufacturing on which an oxide layer is deposited, or a solar wafer. However, when the film deposited on the wafer W is an electrically conductive film, an eddy current is induced in the film of the wafer from the eddy current sensor 50 so that the eddy current signal in the conductive layer Lm of the membrane bottom plate 241 cannot be accurately received. Therefore, a wafer in which an electrically conductive film is not formed on the wafer W may be applied to the present invention.

한편, 웨이퍼(W)의 연마 공정을 촉진하기 위하여 슬러리가 슬러리 공급부(130)로부터 공급되어, 웨이퍼(W)의 화학적 연마 공정이 기계적 연마 공정과 함께 행해질 수도 있다. 웨이퍼(W)의 화학적 연마 공정이 이루어지는 경우에는, 연마 패드(111)의 표면 상태를 개질하는 컨디셔너(140)가 구비될 수 있다. 컨디셔너(140)는 컨디셔닝 디스크를 연마 패드(111)에 접촉시킨 상태로 가압하면서 회전하여, 연마 패드(111)의 표면에 형성된 미세 홈이 막히지 않도록 유지한다. Meanwhile, in order to promote the polishing process of the wafer W, the slurry is supplied from the slurry supply unit 130 , and the chemical polishing process of the wafer W may be performed together with the mechanical polishing process. When the chemical polishing process of the wafer W is performed, the conditioner 140 for modifying the surface state of the polishing pad 111 may be provided. The conditioner 140 rotates while pressing the conditioning disk in contact with the polishing pad 111 to keep the microgrooves formed on the surface of the polishing pad 111 not clogged.

다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 슬러리 공급부(130)와 컨디셔너(140)는 구비되지 않을 수도 있다. However, according to another embodiment of the present invention, the slurry supply unit 130 and the conditioner 140 may not be provided.

상기 와전류 센서(50)는, 도2에 도시된 바와 같이 연마 패드(11)와 연마 정반(10)를 관통하는 관통부의 하측에 위치할 수도 있고, 도6에 도시된 바와 같이 연마 정반(110)에 설치되어 연마 패드(111)와 함께 회전할 수도 있다. The eddy current sensor 50 may be located below the penetrating portion penetrating the polishing pad 11 and the polishing platen 10 as shown in FIG. 2, and the polishing platen 110 as shown in FIG. It may be installed to rotate together with the polishing pad 111 .

와전류 센서(50)가 연마 패드(11)와 연마 정반(10)을 관통하는 관통부의 하측에 배치되는 경우에는, 관통부에 투명창이 설치되어 와전류 신호(Si, So)가 왕래할 수 있으면서, 연마 입자나 슬러리 등이 관통부(110a)를 통해 하방 배출되는 것을 방지한다. 그리고, 와전류 센서(50)에 의하여 측정하는 지점이 정해진 영역 내로 국한되므로, 와전류 센서(50)의 위치는 멤브레인 바닥판(241)이 들뜨기 쉬운 위치(예를 들어, 바닥판의 가장자리)에 1개 또는 다수 배치되는 것이 바람직하다. When the eddy current sensor 50 is disposed below the penetrating portion penetrating the polishing pad 11 and the polishing platen 10, a transparent window is provided in the penetrating portion so that the eddy current signals (Si, So) can come and go while polishing. It prevents the particles or slurry from being discharged downward through the penetrating portion 110a. And, since the point measured by the eddy current sensor 50 is limited within a predetermined area, the position of the eddy current sensor 50 is one at a position where the membrane bottom plate 241 is easy to lift (eg, the edge of the bottom plate). Or it is preferable to arrange a plurality.

와전류 센서(50)가 연마 정반(110)에 설치되어 연마 패드(111)와 함께 회전하는 경우에는, 도9a에 도시된 바와 같이, 연마 패드(111)를 절개한 상태에서 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)에 안착되게 설치될 수도 있지만, 도면에 도시되지 않았지만 비전도성 재질로 형성된 연마 패드(111)를 관통하여 전자기 신호 또는 와전류 신호(Si, So)가 왕래 가능하므로 연마 패드(111)의 저면에 덮여진 상태로 설치될 수도 있다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에, 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)과 함께 회전하면서, 멤브레인 바닥판(241)의 하측을 통과할 때마다 웨이퍼(W)의 두께를 통과 궤적을 따라 멤브레인 바닥판(241)의 일부 이상이 상방으로 굴곡 변형이 생겨 들뜬 상태인지를 모니터링할 수 있다. When the eddy current sensor 50 is installed on the polishing platen 110 and rotates together with the polishing pad 111 , as shown in FIG. 9A , in a state in which the polishing pad 111 is cut, the eddy current sensor 50 is Although it may be installed to be seated on the polishing plate 110, although not shown in the drawing, electromagnetic signals or eddy current signals (Si, So) can come and go through the polishing pad 111 formed of a non-conductive material, so the polishing pad 111 It may be installed in a covered state on the bottom of the In this case, during the polishing process of the wafer W, the eddy current sensor 50 rotates together with the polishing platen 110 and passes through the thickness of the wafer W whenever it passes through the lower side of the membrane bottom plate 241 . It can be monitored whether at least a portion of the membrane bottom plate 241 is in an elevated state due to upward bending deformation along the trajectory.

즉, 와전류 센서(50)가 관통부를 통해 멤브레인 바닥판(241)의 전도층(Lm)에 와전류를 유도하는 경우에는, 회전하는 연마 정반(110)의 관통부(110a)가 와전류 센서(50)의 상측을 통과하는 동안에, 와전류 센서(50)로부터 인가되는 입력 신호(Si)가 관통부(110a)를 통과하면서 멤브레인 바닥판(241)에 도달하고, 멤브레인 바닥판(241)의 전도층(Lm)에 도달한 상태에서의 와전류 출력신호(So)를 수신 신호로 수신한다. That is, when the eddy current sensor 50 induces an eddy current in the conductive layer Lm of the membrane bottom plate 241 through the penetrating portion, the penetrating portion 110a of the rotating polishing platen 110 is the eddy current sensor 50 . While passing through the upper side of the eddy current sensor 50, the input signal (Si) applied through the through portion (110a) reaches the membrane bottom plate (241), the conductive layer (Lm) of the membrane bottom plate (241) ), the eddy current output signal So is received as a reception signal.

이와 유사하게, 와전류 센서(50)가 연마 정반(110)에 위치하여 함께 회전하면서 웨이퍼(W)의 연마 공정을 하는 경우에도, 도6에 도시된 바와 같이, 와전류 센서(50)는 회전하는 연마 정반(110)과 함께 회전하면서 웨이퍼(W)의 하측을 통과하는 A1위치에 있는 동안에, 웨이퍼(W)를 가로질러 멤브레인 바닥판(241)의 전도층(Lm)에 와전류 신호(Si)를 인가하고 와전류 출력 신호를 수신신호(So)로 수신한다. 도면에는 와전류 센서(50)가 연마 패드(111)의 회전 중심으로부터 하나의 반경 길이만큼 이격된 위치에 배치된 구성이 예시되어 있지만, 연마 패드(111)의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 길이만큼 이격된 2개 이상의 위치에 배치되어, 멤브레인 바닥판(241)의 상하 방향으로의 굴곡 변형량 분포를 구할 수도 있다. Similarly, even when the eddy current sensor 50 is positioned on the polishing platen 110 and rotates together to perform the polishing process of the wafer W, as shown in FIG. 6 , the eddy current sensor 50 rotates the polishing surface. An eddy current signal Si is applied to the conductive layer Lm of the membrane bottom plate 241 across the wafer W while at the A1 position passing through the lower side of the wafer W while rotating with the surface plate 110 . and receives the eddy current output signal as a reception signal So. Although the drawing illustrates a configuration in which the eddy current sensor 50 is disposed at a position spaced apart by one radius length from the rotation center of the polishing pad 111 , it is spaced apart by different radial lengths from the rotation center of the polishing pad 111 . It may be arranged at two or more positions, and the distribution of the amount of bending deformation in the vertical direction of the membrane bottom plate 241 may be obtained.

여기서, 입력 신호(Si)는 금속층에서 와전류를 생성하기 위한 전자기 신호일 수 있다. Here, the input signal Si may be an electromagnetic signal for generating an eddy current in the metal layer.

와전류 센서(50)로부터 와전류 신호(Si)가 웨이퍼(W)에 도달하면, 웨이퍼(W) 자체는 전기 전도성 물질이 원래 구비되어 있지 아니하여 웨이퍼(W)에 와전류가 생성되지 않으며, 전도층 형성기구(70) 등에 의하여 멤브레인 바닥판(241)에 형성된 전기 전도층(Lm)에서 50E로 표시된 영역에서 와전류가 유도된다. When the eddy current signal Si from the eddy current sensor 50 arrives at the wafer W, the wafer W itself is not originally provided with an electrically conductive material, so an eddy current is not generated in the wafer W, and a conductive layer is formed An eddy current is induced in the region indicated by 50E in the electrically conductive layer Lm formed on the membrane bottom plate 241 by the mechanism 70 or the like.

즉, 와전류 센서(50)로부터 와전류 신호(Si)가 전도층(Lm)에 인가되면, 멤브레인 바닥판(241)의 상측의 전도층(Lm)에 전기가 통전되므로 와전류가 유도된다. 멤브레인 바닥판(241)의 상면 일부에만 전도층(Lm)이 형성된 경우에도, 전도층(Lm)에 와전류가 유도되면서 전도층(Lm)에서의 와전류 손실량에 따른 수신 신호(So)가 와전류 센서(50)에 전송된다. That is, when the eddy current signal Si from the eddy current sensor 50 is applied to the conductive layer Lm, electricity is passed through the conductive layer Lm on the upper side of the membrane bottom plate 241, so that an eddy current is induced. Even when the conductive layer Lm is formed on only a portion of the upper surface of the membrane bottom plate 241, an eddy current is induced in the conductive layer Lm and the received signal So according to the amount of eddy current loss in the conductive layer Lm is transmitted to the eddy current sensor ( 50) is sent.

이 때, 와전류 센서(50)로부터의 신호(Si)에 의하여 전도층(Lm)에 와전류가 유도되면, 유도된 와전류의 일부(임피던스, 리액턴스, 인덕턴스 중 어느 하나 이상)가 손실된 수신 신호(So)를 와전류 센서(50)가 수신하게 된다.그리고, 와전류 센서(50)의 상측에 전기 전도성 전도층(Lm)이 없는 위치(상측에 빈 공간이 있는 위치)에서는, 와전류가 유도되지 아니하므로 손실된 수신신호(So)가 수신되지 아니하여 상측에 도전성 물질로 이루어진 층이 형성되지 않은 상태라는 것을 확인할 수 있다. At this time, when an eddy current is induced in the conductive layer Lm by the signal Si from the eddy current sensor 50, a part of the induced eddy current (any one or more of impedance, reactance, and inductance) is lost and the received signal So ) is received by the eddy current sensor 50. And, in a position where there is no electrically conductive conductive layer Lm on the upper side of the eddy current sensor 50 (a position with an empty space on the upper side), eddy current is not induced, so a loss Since the received signal So is not received, it can be confirmed that the layer made of the conductive material is not formed on the upper side.

한편, 와전류의 손실량은 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리에 반비례하므로, 와전류의 손실량을 수신 신호(So)로 와전류 센서(50)에서 감지하는 것에 의하여, 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 검출할 수 있게 된다. On the other hand, since the amount of loss of the eddy current is inversely proportional to the distance from the eddy current sensor 50 to the conductive layer Lm, the amount of loss of the eddy current is detected by the eddy current sensor 50 as the received signal So, the eddy current sensor 50 The distance 50d from the to the conductive layer Lm can be detected.

여기서, 제어부(150)는 와전류 센서(50)로부터 수신 신호(So)를 전송받아, 반복 시험에 의하여 수신 신호(So)에 따른 거리 데이터를 토대로 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 얻을 수도 있고, 수신 신호(So)로부터 미리 정해진 연산 방법으로 와전류 센서(50)로부터 전도층(Lm)까지의 거리(50d)를 얻을 수도 있다. Here, the control unit 150 receives the received signal So from the eddy current sensor 50, and based on the distance data according to the received signal So through repeated testing, from the eddy current sensor 50 to the conductive layer Lm. The distance 50d may be obtained, or the distance 50d from the eddy current sensor 50 to the conductive layer Lm may be obtained from the received signal So by a predetermined calculation method.

따라서, 도9a에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(120)의 멤브레인 바닥판(241)이 정상적으로 웨이퍼(W)의 판면에 밀착된 상태를 연마 공정 중에 정확하게 감지할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 9A , the state in which the membrane bottom plate 241 of the polishing head 120 is normally in close contact with the plate surface of the wafer W can be accurately detected during the polishing process.

그런데, 도9b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에 최외측 압력 챔버(C5)가 팽창하면서 측면(242)이 반경 바깥으로 볼록하게 부풀어오르면, 최외측 압력 챔버(C5)의 바닥면(241e)이 상방으로의 굴곡 변형이 생기면서 웨이퍼(W)의 판면에 밀착되지 못하고 들뜬 상태(eL)가 될 수 있다. However, as shown in FIG. 9B , when the outermost pressure chamber C5 expands and the side surface 242 convexly swells out of the radius during the polishing process of the wafer W, the bottom of the outermost pressure chamber C5 The surface 241e may be in an elevated state eL without being in close contact with the plate surface of the wafer W as the surface 241e is bent upward.

이와 같은 들뜬 상태는 최외측 압력챔버(C5)의 바닥면의 하측을 통과하거나 최외측 압력챔버(C5)의 바닥면 하측에 설치된 와전류 센서(50)에 의하여 연마 공정 중에 감지된다. 이 경우에는, 제어부(150)는 웨이퍼(W)의 가장자리가 멤브레인 바닥면(241)과 완전히 밀착되도록 도9c에 도시된 바와 같이 최외측 챔버(C5)에 인가되는 압력(p5)을 낮춘 압력(p5')을 공급하여, 측벽(242)이 반경 바깥으로 볼록해지는 변형이 발생되지 않도록 제어한다. Such an excited state is detected during the polishing process by the eddy current sensor 50 installed under the bottom surface of the outermost pressure chamber C5 or passing under the bottom surface of the outermost pressure chamber C5. In this case, the control unit 150 lowers the pressure p5 applied to the outermost chamber C5 as shown in FIG. 9C so that the edge of the wafer W is completely in close contact with the membrane bottom 241 ( p5') to control the sidewall 242 from being deformed to be convex out of the radius.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 웨이퍼의 연마 장치(100)는, 웨이퍼(W)의 연마 공정 중에 멤브레인 바닥판(W)에 굴곡 변형이 생겨 웨이퍼(W)의 판면에 대하여 들뜬 상태가 되는지 여부를 즉각적으로 감지할 수 있고, 제어부(150)에 의하여 압력 챔버(C1, C2,...., C5)에 인가되는 압력이 조절된다. In the wafer polishing apparatus 100 according to the present invention configured as described above, bending deformation occurs in the membrane bottom plate W during the polishing process of the wafer W, and the wafer W is in an excited state with respect to the plate surface. It can be sensed immediately, and the pressure applied to the pressure chambers C1 , C2 , ..., C5 is adjusted by the control unit 150 .

한편, 도면에 예시된 실시예에서는 최외측 압력 챔버(C5)의 바닥면에서 상방으로의 굴곡 변형에 의한 들뜬 상태가 된 구성을 예로 들었지만, 서로 인접한 다수의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)들의 압력 편차에 의하여 어느 하나의 압력 챔버의 바닥면이 찌그러지는 등의 굴곡 변형이 발생되는 것을 와전류 센서(50)에 의하여 감지하여, 인접한 압력 챔버와 굴곡 변형이 발생된 압력 챔버의 압력을 제어부(150)에 의해 제어하는 것에 의해, 멤브레인 바닥판(241)에 상방으로의 들려 올라가는 굴곡 변형(본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '굴곡 변형'은 찌그러짐을 포함한다)이 국부적으로 발생된 것을 해소할 수도 있다. On the other hand, in the embodiment illustrated in the drawings, a configuration in an excited state due to bending deformation upward from the bottom surface of the outermost pressure chamber C5 is taken as an example, but a plurality of pressure chambers C1, C2, C3, C4 adjacent to each other are taken as an example. , C5), the eddy current sensor 50 detects the occurrence of bending deformation such as crushing of the bottom surface of any one of the pressure chambers, and the pressure of the adjacent pressure chamber and the pressure chamber in which the bending deformation occurs. By controlling by the control unit 150, upward bending deformation ('bending deformation' described in this specification and claims includes distortion) is locally generated in the membrane bottom plate 241. might solve it.

이를 통해, 본 발명은, 연마 공정 내내 웨이퍼의 전체 표면이 연마 헤드(120)의 멤브레인 바닥판(241)에 밀착되어 가압되는 상태를 유지하여, 웨이퍼의 전체 표면에 걸쳐 신뢰성있는 연마 공정이 행해지도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Through this, the present invention maintains a state in which the entire surface of the wafer is pressed in close contact with the membrane bottom plate 241 of the polishing head 120 throughout the polishing process, so that a reliable polishing process is performed over the entire surface of the wafer. advantageous effect can be obtained.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. In the above, preferred embodiments of the present invention have been exemplarily described, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments as described above, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It can be suitably changed within the scope described in the claims.

100: 웨이퍼의 연마 장치 110: 연마 정반
111: 연마 패드 120: 연마 헤드
240: 멤브레인 241: 멤브레인 바닥판
242: 멤브레인 측면 243: 격벽
C5: 최외측 압력챔버 130: 슬러리 공급부
140: 컨디셔너 150: 제어부
C1, C2, C3, C4, C5: 압력 챔버
W: 웨이퍼 Lm: 전도층
Si: 와전류 인가신호 So: 와전류 수신신호
100: wafer polishing apparatus 110: polishing platen
111: polishing pad 120: polishing head
240: membrane 241: membrane bottom plate
242: membrane side 243: bulkhead
C5: outermost pressure chamber 130: slurry supply part
140: conditioner 150: control unit
C1, C2, C3, C4, C5: pressure chamber
W: Wafer Lm: Conductive layer
Si: Eddy current application signal So: Eddy current reception signal

Claims (16)

증착되지 아니한 웨이퍼(bare wafer) 또는 비전도성 막이 증착된 웨이퍼를 연마하는 연마 장치로서,
자전하는 연마 정반의 상측에 입혀진 연마 패드와;
2개 이상으로 분할된 압력 챔버를 구비하여 상기 압력 챔버의 압력 조절에 의하여 상기 압력 챔버의 하측에 멤브레인 바닥판을 사이에 두고 위치한 상기 웨이퍼를 가압하되, 상기 멤브레인 바닥판의 상면에 전기 전도성 물질로 이루어진 전도층이 형성된 연마 헤드와;
상기 연마 정반과 함께 회전하게 설치되어, 상기 멤브레인 바닥판을 통과하는 동안에 상기 전도층에 와전류를 유도하여 상기 전도층까지의 거리를 감지하는 것에 의하여 상기 멤브레인 바닥판의 형상 정보가 담긴 신호를 수신하는 와전류 센서와;
상기 와전류 센서에 수신되는 신호로부터 상기 멤브레인 바닥판의 상하 방향으로의 굴곡 변형을 산출하여, 상기 멤브레인 바닥판의 가장자리가 들뜬 것으로 감지되면 들뜬 영역을 가압하는 압력 챔버의 압력을 낮추도록 제어하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 장치.
A polishing apparatus for polishing a non-deposited wafer or a wafer on which a non-conductive film is deposited,
a polishing pad coated on an upper side of the rotating polishing plate;
A pressure chamber divided into two or more is provided to pressurize the wafer located on the lower side of the pressure chamber with a membrane bottom plate interposed therebetween by controlling the pressure of the pressure chamber, and an electrically conductive material is applied to the upper surface of the membrane bottom plate. a polishing head having a conductive layer formed thereon;
It is installed to rotate together with the abrasive platen, and by inducing an eddy current in the conductive layer while passing through the membrane bottom plate to sense the distance to the conductive layer, receiving a signal containing the shape information of the membrane bottom plate an eddy current sensor;
A control unit that calculates bending deformation in the vertical direction of the membrane bottom plate from the signal received by the eddy current sensor, and controls to lower the pressure in the pressure chamber that presses the lifted region when the edge of the membrane bottom plate is sensed to be lifted; ;
A polishing apparatus for a wafer, characterized in that it comprises a.
 제 1항에 있어서,
상기 전도층은 전도성 물질을 상기 멤브레인 바닥판의 상면에 도포하여 입혀지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 장치.
The method of claim 1,
The conductive layer is a wafer polishing apparatus, characterized in that coated by applying a conductive material to the upper surface of the membrane bottom plate.
 제 1항에 있어서,
상기 전도층은 전기 전도성 물질이 입혀진 스티커인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 장치.
The method of claim 1,
The conductive layer is a wafer polishing apparatus, characterized in that the sticker coated with an electrically conductive material.
 제 2항에 있어서,
상기 멤브레인 바닥판의 상면 전체에 상기 전도층이 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 연마 장치.
3. The method of claim 2,
The wafer polishing apparatus, characterized in that the conductive layer is formed on the entire upper surface of the membrane bottom plate.
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