KR102522882B1

KR102522882B1 - 연마 장치 및 연마 방법

Info

Publication number: KR102522882B1
Application number: KR1020180054753A
Authority: KR
Inventors: 도시후미 김바; 마사키 기노시타
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2023-04-18
Also published as: TW201900334A; SG10201803980XA; US11045921B2; CN108942640A; CN108942640B; JP2018194427A; KR20180126374A; TWI758478B; US20180339392A1; JP6829653B2

Abstract

광원의 수명을 정확하게 결정할 수 있고, 나아가, 광학식 막 두께 측정 장치의 교정을 하지 않고 웨이퍼 등의 기판의 막 두께를 정확하게 측정할 수 있는 연마 장치를 제공한다.
연마 장치는, 광을 발하는 광원(30)과, 연마 테이블(3) 내의 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 광원(30)에 접속된 투광 파이버(34)와, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 파장에 따라서 분해하여 각 파장에서의 반사광의 강도를 측정하는 분광기(26)와, 연마 테이블(3) 내의 상기 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 분광기(26)에 접속된 수광 파이버(50)와, 반사광의 강도와 파장의 관계를 나타내는 분광 파형에 기초하여 웨이퍼(W)의 막 두께를 결정하는 처리부(27)와, 광원(30)에 접속된 내부 광 파이버(72)와, 수광 파이버(50) 또는 내부 광 파이버(72) 중 어느 한쪽을 선택적으로 분광기(26)에 접속하는 광로 선택 기구(70)를 구비한다.

Description

연마 장치 및 연마 방법{POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD}

본 발명은 막이 표면에 형성되어 있는 웨이퍼를 연마하는 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것으로서, 특히, 웨이퍼로부터의 반사광에 포함되는 광학 정보를 해석함으로써 웨이퍼의 막 두께를 검출하면서 웨이퍼를 연마하는 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조 프로세스에는, SiO₂ 등의 절연막을 연마하는 공정이나, 구리, 텅스텐 등의 금속막을 연마하는 공정 등의 다양한 공정이 포함된다. 이면 조사형 CMOS 센서 및 실리콘 관통 전극(TSV)의 제조 공정에서는, 절연막이나 금속막의 연마 공정 이외에도, 실리콘층(실리콘 웨이퍼)을 연마하는 공정이 포함된다. 웨이퍼의 연마는, 그 표면을 구성하는 막(절연막, 금속막, 실리콘층 등)의 두께가 소정의 목표값에 달했을 때에 종료된다.

웨이퍼의 연마는 연마 장치를 사용하여 행해진다. 절연막이나 실리콘층 등의 비금속막의 막 두께를 측정하기 위해서, 연마 장치는, 일반적으로, 광학식 막 두께 측정 장치를 구비한다. 이 광학식 막 두께 측정 장치는, 광원으로부터 발해진 광을 웨이퍼의 표면에 유도하고, 웨이퍼로부터의 반사광의 스펙트럼을 해석함으로써, 웨이퍼의 막 두께를 검출하도록 구성된다.

일본 특허 공개 제2009-302577호 공보 일본 특허 공개 제2017-5014호 공보

광원의 광량은, 광원의 사용 시간과 함께 서서히 저하된다. 그래서, 광원의 광량이 어느 정도 저하한 경우에는, 광학식 막 두께 측정 장치의 교정이 필요해진다. 나아가, 광원의 수명이 다하기 전에, 광원을 새로운 것으로 교환할 필요가 있다. 그러나, 광학식 막 두께 측정 장치의 교정에는 어느 정도의 시간이 걸리고, 또한 교정용의 지그가 필요해진다. 또한, 광원의 광량 저하는, 광원 이외의 요인에 의해서도 야기되는 경우가 있어, 광원의 수명을 정확하게 판단하는 것은 어렵다.

그래서, 본 발명은 광원의 수명을 정확하게 결정할 수 있고, 나아가, 광학식 막 두께 측정 장치의 교정을 하지 않고 웨이퍼 등의 기판의 막 두께를 정확하게 측정할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태는, 연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과, 웨이퍼를 상기 연마 패드에 압박하기 위한 연마 헤드와, 광을 발하는 광원과, 상기 연마 테이블 내의 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 상기 광원에 접속된 투광 파이버와, 웨이퍼로부터의 반사광을 파장에 따라서 분해하여 각 파장에서의 반사광의 강도를 측정하는 분광기와, 상기 연마 테이블 내의 상기 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 상기 분광기에 접속된 수광 파이버와, 상기 반사광의 강도와 파장의 관계를 나타내는 분광 파형에 기초하여 웨이퍼의 막 두께를 결정하는 처리부와, 상기 광원에 접속된 내부 광 파이버와, 상기 수광 파이버 또는 상기 내부 광 파이버 중 어느 한쪽을 선택적으로 상기 분광기에 접속하는 광로 선택 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 연마 장치이다.

상기 처리부는, 상기 반사광의 강도를 보정하기 위한 보정식을 내부에 미리 저장하고 있고, 상기 보정식은, 상기 반사광의 강도와, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도를 적어도 변수로서 포함하는 함수인 것을 특징으로 한다.

상기 반사광의 파장 λ에서의 강도를 E(λ), 미리 측정된 광의 파장 λ에서의 기준 강도를 B(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D1(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 F(λ), 상기 강도 F(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D2(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 G(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전이며, 또한 상기 강도 G(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D3(λ)으로 하면, 상기 보정식은,

보정된 강도=[E(λ)-D3(λ)]/[[B(λ)-D1(λ)]

×[G(λ)-D3(λ)]/[F(λ)-D2(λ)]]

로 나타내지는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼를 연마 패드 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼가 연마 패드 상에 놓여 있을 때에 상기 분광기에 의해 측정된 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도인 것을 특징으로 한다.

상기 기준 강도 B(λ)는 동일 조건 하에서 측정된 상기 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도의 복수의 값의 평균인 것을 특징으로 한다.

상기 처리부는, 웨이퍼의 연마 전에 상기 광로 선택 기구에 명령을 발하여 상기 내부 광 파이버를 상기 분광기에 접속시키는 것을 특징으로 한다.

상기 처리부는, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도가 역치보다도 낮을 때에 알람 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 투광 파이버는, 상기 연마 테이블 내의 다른 위치에 배치된 복수의 선단을 갖고, 상기 수광 파이버는, 상기 연마 테이블 내의 상기 다른 위치에 배치된 복수의 선단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 투광 파이버는, 복수의 제1 투광 소선 광 파이버 및 복수의 제2 투광 소선 광 파이버를 갖고, 상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부 및 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부는, 상기 광원의 중심 주위에 균등하게 분포하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 광원의 중심으로부터 상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부까지의 거리의 평균은, 상기 광원의 중심으로부터 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부까지의 거리의 평균과 동등한 것을 특징으로 한다.

상기 내부 광 파이버의 광원측 단부는, 상기 광원의 중심에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버, 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버, 및 상기 내부 광 파이버의 일부는, 결속 도구로 묶인 줄기 파이버를 구성하고, 상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버, 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버, 및 상기 내부 광 파이버의 다른 부분은, 상기 줄기 파이버로부터 분기한 가지 파이버를 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

광원과 분광기를 접속하는 내부 광 파이버를 통하여 상기 광원으로부터의 광을 상기 분광기에 유도하여 그 광의 강도를 상기 분광기로 측정하고, 연마 테이블 상의 연마 패드에 웨이퍼를 압박하여 그 웨이퍼를 연마하고, 상기 웨이퍼의 연마 중에 상기 웨이퍼에 광을 유도하고, 또한 상기 웨이퍼로부터의 반사광의 강도를 측정하고, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 상기 강도에 기초하여, 상기 웨이퍼로부터의 반사광의 상기 강도를 보정하고, 상기 보정된 강도와 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형에 기초하여 상기 웨이퍼의 막 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 연마 방법이다.

상기 반사광의 파장 λ에서의 강도를 E(λ), 미리 측정된 광의 파장 λ에서의 기준 강도를 B(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D1(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 F(λ), 상기 강도 F(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D2(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 G(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전이며, 또한 상기 강도 G(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D3(λ)으로 하면, 상기 웨이퍼로부터의 반사광의 상기 강도는,

보정된 강도=[E(λ)-D3(λ)]/[[B(λ)-D1(λ)]

×[G(λ)-D3(λ)]/[F(λ)-D2(λ)]]

로 나타내지는 보정식을 사용하여 보정되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 광원으로부터의 광을 상기 분광기에 유도하여 그 광의 강도를 상기 분광기로 측정하는 공정은, 상기 웨이퍼의 연마 전에 행하여지는 것을 특징으로 한다.

상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도가 역치보다도 낮을 때에 알람 신호를 생성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광의 강도가 상기 역치보다도 낮은 경우에는, 상기 웨이퍼를 연마하지 않고 기판 카세트로 되돌리는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 광원으로부터 발해진 광은, 내부 광 파이버를 통하여 분광기에 유도된다. 광은 기판을 경유하지 않고 분광기에 직접 보내지므로, 분광기에 의해 측정된 광의 강도에 기초하여, 처리부는 광원의 수명을 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 처리부는, 내부 광 파이버를 통하여 분광기에 유도된 광의 강도, 즉 내부 모니터링 강도를 사용하여, 웨이퍼의 연마 중에 웨이퍼로부터의 반사광의 강도를 보정한다. 보정된 반사광의 강도는, 기판이 올바른 광학 정보를 포함하고 있으므로, 처리부는 기판의 올바른 막 두께를 결정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 연마 패드 및 연마 테이블을 도시하는 상면도이다.
도 3은 광학식 막 두께 측정기(막 두께 측정 장치)를 도시하는 확대도이다.
도 4는 광학식 막 두께 측정기의 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 분광 파형의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5에 도시하는 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여 얻어진 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7은 제1 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부 및 제2 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부의 배열을 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연마 장치를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 장치는, 연마 패드(1)를 지지하는 연마 테이블(3)과, 웨이퍼(W)를 보유 지지하여 웨이퍼(W)를 연마 테이블(3) 상의 연마 패드(1)에 압박하는 연마 헤드(5)와, 연마 패드(1)에 연마액(예를 들어 슬러리)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(10)과, 웨이퍼(W)의 연마를 제어하는 연마 제어부(12)를 구비하고 있다.

연마 테이블(3)은 테이블 축(3a)을 통하여 그 하방에 배치되는 테이블 모터(19)에 연결되어 있고, 이 테이블 모터(19)에 의해 연마 테이블(3)이 화살표로 나타내는 방향으로 회전되도록 되어 있다. 이 연마 테이블(3)의 상면에는 연마 패드(1)가 부착되어 있고, 연마 패드(1)의 상면이 웨이퍼(W)를 연마하는 연마면(1a)을 구성하고 있다. 연마 헤드(5)는 연마 헤드 샤프트(16)의 하단에 연결되어 있다. 연마 헤드(5)는 진공 흡인에 의해 그 하면에 웨이퍼(W)를 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 연마 헤드 샤프트(16)는 도시하지 않은 상하 이동 기구에 의해 상하 이동할 수 있게 되어 있다.

웨이퍼(W)의 연마는 다음과 같이 하여 행해진다. 연마 헤드(5) 및 연마 테이블(3)을 각각 화살표로 나타내는 방향으로 회전시켜, 연마액 공급 노즐(10)로부터 연마 패드(1) 상에 연마액(슬러리)을 공급한다. 이 상태에서, 연마 헤드(5)는 웨이퍼(W)를 연마 패드(1)의 연마면(1a)에 압박한다. 웨이퍼(W)의 표면은, 연마액의 화학적 작용과 연마액에 포함되는 지립의 기계적 작용에 의해 연마된다.

연마 장치는, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 광학식 막 두께 측정기(막 두께 측정 장치)(25)를 구비하고 있다. 이 광학식 막 두께 측정기(25)는 광을 발하는 광원(30)과, 연마 테이블(3) 내의 다른 위치에 배치된 복수의 선단(34a, 34b)을 갖는 투광 파이버(34)와, 연마 테이블(3) 내의 상기 다른 위치에 배치된 복수의 선단(50a, 50b)을 갖는 수광 파이버(50)와, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 파장에 따라서 분해하여 각 파장에서의 반사광의 강도를 측정하는 분광기(26)와, 반사광의 강도와 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 생성하는 처리부(27)를 구비하고 있다. 처리부(27)는 연마 제어부(12)에 접속되어 있다.

투광 파이버(34)는 광원(30)에 접속되어 있고, 광원(30)으로부터 발해진 광을 웨이퍼(W)의 표면에 유도하도록 배치되어 있다. 수광 파이버(50)는 광로 선택 기구(70)에 접속되어 있다. 광원(30)에는, 내부 광 파이버(72)의 일단부가 접속되어 있고, 내부 광 파이버(72)의 타단부는 광로 선택 기구(70)에 접속되어 있다. 또한, 광로 선택 기구(70)는 접속 광 파이버(74)를 통하여 분광기(26)에 접속되어 있다.

광로 선택 기구(70)는 수광 파이버(50) 또는 내부 광 파이버(72) 중 어느 한쪽을, 접속 광 파이버(74)를 통하여 분광기(26)에 광학적으로 접속하도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 광로 선택 기구(70)가 작동하여 수광 파이버(50)를 분광기(26)에 광학적으로 접속하면, 웨이퍼(W)로부터의 반사광은 수광 파이버(50), 광로 선택 기구(70), 및 접속 광 파이버(74)를 통하여 분광기(26)에 유도된다. 광로 선택 기구(70)가 작동하여 내부 광 파이버(72)를 분광기(26)에 광학적으로 접속하면, 광원(30)으로부터 발해진 광은, 내부 광 파이버(72), 광로 선택 기구(70), 및 접속 광 파이버(74)를 통하여 분광기(26)에 유도된다. 광로 선택 기구(70)의 동작은 처리부(27)에 의해 제어된다.

광로 선택 기구(70)의 일례로서는, 광 스위치를 들 수 있다. 광 스위치는, 제1 광로를 액추에이터에 의해 구동하여 복수의 제2 광로 중 적어도 1개에 선택적으로 접속하는 타입이어도 되고, 또는 복수의 제1 광로에 각각 접속된 제2 광로 중 적어도 1개를 셔터로 가로막는 타입이어도 된다.

투광 파이버(34)의 한쪽 선단(34a)과, 수광 파이버(50)의 한쪽 선단(50a)은 서로 인접하고 있고, 이들의 선단(34a, 50a)은 제1 광 센서(61)를 구성한다. 투광 파이버(34)의 다른 쪽 선단(34b)과, 수광 파이버(50)의 다른 쪽 선단(50b)은, 서로 인접하고 있고, 이들의 선단(34b, 50b)은 제2 광 센서(62)를 구성한다. 연마 패드(1)는 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)의 상방에 위치하는 통과 구멍(1b, 1c)을 갖고 있으며, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 이들 통과 구멍(1b, 1c)을 통하여 연마 패드(1) 상의 웨이퍼(W)에 광을 유도하고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 받을 수 있게 되어 있다.

일 실시 형태에서는, 투광 파이버(34)는 연마 테이블(3) 내의 소정의 위치에 배치된 1개의 선단만을 가져도 되고, 마찬가지로 수광 파이버(50)는 연마 테이블(3) 내의 상기 소정의 위치에 배치된 1개의 선단만을 가져도 된다. 이 경우에도, 투광 파이버(34)의 선단과 수광 파이버(50)의 선단은 서로 인접하여 배치되고, 투광 파이버(34)의 선단과 수광 파이버(50)의 선단은 연마 패드(1) 상의 웨이퍼(W)에 광을 유도하고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 받는 광 센서를 구성한다.

도 2는, 연마 패드(1) 및 연마 테이블(3)을 도시하는 상면도이다. 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 연마 테이블(3)의 중심으로부터 다른 거리에 위치하고 있고, 또한 연마 테이블(3)의 둘레 방향에 있어서 서로 이격되어서 배치되어 있다. 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 제2 광 센서(62)는 연마 테이블(3)의 중심에 대하여 제1 광 센서(61)의 반대측에 배치되어 있다. 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 연마 테이블(3)이 1회전할 때마다 다른 궤적을 그려서 웨이퍼(W)를 교대로 가로지른다. 구체적으로는, 제1 광 센서(61)는 웨이퍼(W)의 중심을 가로지르고, 제2 광 센서(62)는 웨이퍼(W)의 에지부만을 가로지른다. 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 교대로 웨이퍼(W)에 광을 유도하고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 받는다.

도 3은, 광학식 막 두께 측정기(막 두께 측정 장치)(25)를 도시하는 확대도이다. 투광 파이버(34)는 복수의 제1 투광 소선 광 파이버(36) 및 복수의 제2 투광 소선 광 파이버(37)를 갖고 있다. 제1 투광 소선 광 파이버(36)의 선단 및 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 선단은 결속 도구(32, 33)로 각각 묶여 있고, 이들의 선단은 투광 파이버(34)의 선단(34a, 34b)을 구성한다.

제1 투광 소선 광 파이버(36)의 광원측 단부, 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 광원측 단부, 및 내부 광 파이버(72)의 광원측 단부는, 광원(30)에 접속되어 있다. 제1 투광 소선 광 파이버(36), 제2 투광 소선 광 파이버(37), 및 내부 광 파이버(72)의 일부는, 결속 도구(31)로 묶인 줄기 파이버(35)를 구성하고 있다. 줄기 파이버(35)는 광원(30)에 접속되어 있다. 제1 투광 소선 광 파이버(36), 제2 투광 소선 광 파이버(37), 및 내부 광 파이버(72)의 다른 부분은, 줄기 파이버(35)로부터 분기한 가지 파이버를 구성하고 있다.

도 3에 도시하는 실시 형태에서는, 1개의 줄기 파이버(35)가 3개의 가지 파이버로 분기하고 있지만, 소선 광 파이버를 추가함으로써, 4개 이상의 가지 파이버로 분기하는 것도 가능하다. 또한, 소선 광 파이버를 추가함으로써, 파이버의 직경을 간단히 크게 할 수 있다. 이러한 다수의 소선 광 파이버로 구성되는 파이버는, 구부리기 쉽고, 또한 접히기 어렵다고 하는 이점을 구비하고 있다.

수광 파이버(50)는 결속 도구(51)로 결속된 복수의 제1 수광 소선 광 파이버(56), 및 결속 도구(52)로 결속된 복수의 제2 수광 소선 광 파이버(57)를 구비하고 있다. 수광 파이버(50)의 선단(50a, 50b)은, 제1 수광 소선 광 파이버(56) 및 제2 수광 소선 광 파이버(57)의 선단으로 구성되어 있다. 제1 투광 소선 광 파이버(36)의 선단(34a)과 제1 수광 소선 광 파이버(56)의 선단(50a)은 제1 광 센서(61)를 구성하고, 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 선단(34b)과 제2 수광 소선 광 파이버(57)의 선단(50b)은 제2 광 센서(62)를 구성하고 있다. 제1 수광 소선 광 파이버(56) 및 제2 수광 소선 광 파이버(57)의 반대측 단부는 광로 선택 기구(70)에 접속되어 있다.

광로 선택 기구(70) 및 분광기(26)는 처리부(27)에 전기적으로 접속되어 있다. 광로 선택 기구(70)는 처리부(27)에 의해 조작된다. 웨이퍼(W)를 연마할 때는, 처리부(27)는 광로 선택 기구(70)를 조작하고, 수광 파이버(50)를 분광기(26)에 광학적으로 접속한다. 보다 구체적으로는, 연마 테이블(3)이 1회전할 때마다, 처리부(27)는 광로 선택 기구(70)를 조작하고, 제1 수광 소선 광 파이버(56) 및 제2 수광 소선 광 파이버(57)를 교대로 분광기(26)에 접속한다. 제1 수광 분기 파이버(56)의 선단(50a)이 웨이퍼(W) 밑에 있는 동안에는, 제1 수광 소선 광 파이버(56)는 분광기(26)에 접속되고, 제2 수광 분기 파이버(57)의 선단(50b)이 웨이퍼(W) 밑에 있는 동안에는, 제2 수광 소선 광 파이버(57)는 분광기(26)에 접속된다.

본 실시 형태에서는, 광로 선택 기구(70)는 제1 수광 소선 광 파이버(56), 제2 수광 소선 광 파이버(57), 및 내부 광 파이버(72) 중 어느 하나를 광학적으로 분광기(26)에 접속하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 웨이퍼(W)로부터의 반사광만을 분광기(26)에 전달할 수 있으므로, 막 두께 측정의 정밀도가 향상된다. 일 실시 형태에서는, 광로 선택 기구(70)는 수광 소선 광 파이버(56, 57) 또는 내부 광 파이버(72) 중 어느 것을 광학적으로 분광기(26)에 접속하도록 구성되어도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)의 연마 중에는 수광 소선 광 파이버(56, 57)의 양쪽을 통하여 광이 분광기(26)에 전달되지만, 웨이퍼(W)로부터의 반사광 이외의 광의 강도는 매우 낮으므로, 어느 역치 이상의 강도를 갖는 광만을 막 두께 측정에 사용함으로써, 정확한 막 두께 측정은 가능하다.

웨이퍼(W)의 연마 중에는, 투광 파이버(34)로부터 광이 웨이퍼(W)에 조사되어, 수광 파이버(50)에 의해 웨이퍼(W)로부터의 반사광이 수광된다. 웨이퍼(W)로부터의 반사광은 분광기(26)에 유도된다. 분광기(26)는 반사광을 파장에 따라서 분해하여 각 파장에서의 반사광의 강도를 소정의 파장 범위에 걸쳐서 측정하고, 얻어진 광 강도 데이터를 처리부(27)에 보낸다. 이 광 강도 데이터는, 웨이퍼(W)의 막 두께를 반영한 광학 신호이며, 반사광의 강도 및 대응하는 파장으로 구성된다. 처리부(27)는 광 강도 데이터로부터 파장마다의 광의 강도를 나타내는 분광 파형을 생성한다.

도 4는, 광학식 막 두께 측정기(25)의 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 도 4에 도시하는 예에서는, 웨이퍼(W)는 하층막과, 그 상에 형성된 상층막을 갖고 있다. 상층막은, 예를 들어 실리콘층 또는 절연막 등의, 광의 투과를 허용하는 막이다. 웨이퍼(W)에 조사된 광은, 매질(도 4의 예에서는 물)과 상층막의 계면, 및 상층막과 하층막의 계면에서 반사되고, 이들 계면에서 반사된 광의 파가 서로 간섭한다. 이 광의 파의 간섭의 방법은, 상층막의 두께(즉 광로 길이)에 따라서 변화한다. 이 때문에, 웨이퍼(W)로부터의 반사광으로부터 생성되는 분광 파형은, 상층막의 두께에 따라서 변화한다.

분광기(26)는 반사광을 파장에 따라서 분해하고, 반사광의 강도를 파장마다 측정한다. 처리부(27)는 분광기(26)로부터 얻어진 반사광의 강도 데이터(광학 신호)로부터 분광 파형을 생성한다. 이 분광 파형은, 광의 파장과 강도의 관계를 나타내는 선 그래프로서 표현된다. 광의 강도는, 후술하는 상대 반사율 등의 상대값으로서 나타낼 수도 있다.

도 5는, 분광 파형의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5에 있어서, 종축은 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도를 나타내는 상대 반사율을 나타내고, 횡축은 반사광의 파장을 나타낸다. 상대 반사율이란, 반사광의 강도를 나타내는 지표값이며, 광의 강도와 소정의 기준 강도의 비이다. 각 파장에 있어서 광의 강도(실측 강도)를 소정의 기준 강도로 나눔으로써, 장치의 광학계나 광원 고유의 강도의 변동 등의 불필요한 노이즈가 실측 강도로부터 제거된다.

기준 강도는, 각 파장에 대하여 미리 측정된 광의 강도이며, 상대 반사율은 각 파장에 있어서 산출된다. 구체적으로는, 각 파장에서의 광의 강도(실측 강도)를 대응하는 기준 강도로 제산함으로써 상대 반사율이 구해진다. 기준 강도는, 예를 들어, 제1 광 센서(61) 또는 제2 광 센서(62)로부터 발해진 광의 강도를 직접 측정하거나, 또는 제1 광 센서(61) 또는 제2 광 센서(62)부터 거울에 광을 조사하고, 거울로부터의 반사광의 강도를 측정함으로써 얻어진다. 또는, 기준 강도는, 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼(베어 웨이퍼)를 연마 패드(1) 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 상기 실리콘 웨이퍼(베어 웨이퍼)가 연마 패드(1) 상에 놓여 있을 때에 분광기(26)에 의해 측정된 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도로 해도 된다. 실제의 연마에서는, 실측 강도로부터 다크 레벨(광을 차단한 조건 하에서 얻어진 배경 강도)을 빼서 보정 실측 강도를 구하고, 또한 기준 강도로부터 상기 다크 레벨을 빼서 보정 기준 강도를 구하고, 그리고, 보정 실측 강도를 보정 기준 강도로 제산함으로써, 상대 반사율이 구해진다. 구체적으로는, 상대 반사율 R(λ)은 다음 식 (1)을 사용하여 구할 수 있다.

여기서, λ은 파장이며, E(λ)는 웨이퍼로부터 반사한 광의 파장 λ에서의 강도이며, B(λ)는 파장 λ에서의 기준 강도이며, D(λ)는 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 배경 강도(다크 레벨)이다.

처리부(27)는 분광 파형에 푸리에 변환 처리(예를 들어, 고속 푸리에 변환 처리)를 행하여 주파수 스펙트럼을 생성하고, 주파수 스펙트럼으로부터 웨이퍼(W)의 막 두께를 결정한다. 도 6은, 도 5에 도시하는 분광 파형에 푸리에 변환 처리를 행하여 얻어진 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 6에 있어서, 종축은 분광 파형에 포함되는 주파수 성분의 강도를 나타내고, 횡축은 막 두께를 나타낸다. 주파수 성분의 강도는, 정현파로서 표현되는 주파수 성분의 진폭에 상당한다. 분광 파형에 포함되는 주파수 성분은, 소정의 관계식을 사용하여 막 두께로 변환되고, 도 6에 도시한 바와 같은 막 두께와 주파수 성분의 강도의 관계를 나타내는 주파수 스펙트럼이 생성된다. 상술한 소정의 관계식은, 주파수 성분을 변수로 한, 막 두께를 나타내는 1차 함수이며, 막 두께의 실측 결과 또는 광학적 막 두께 측정 시뮬레이션 등으로부터 구할 수 있다.

도 6에 도시하는 그래프에 있어서, 주파수 성분의 강도의 피크는 막 두께 t1에서 나타난다. 바꿔 말하면, 막 두께 t1에 있어서, 주파수 성분의 강도가 가장 커진다. 즉, 이 주파수 스펙트럼은, 막 두께가 t1인 것을 나타내고 있다. 이와 같이 하여, 처리부(27)는 주파수 성분의 강도의 피크에 대응하는 막 두께를 결정한다.

처리부(27)는 막 두께 측정값으로서 막 두께 t1을 연마 제어부(12)에 출력한다. 연마 제어부(12)는 처리부(27)로부터 보내진 막 두께 t1에 기초하여 연마 동작(예를 들어, 연마 종료 동작)을 제어한다. 예를 들어, 연마 제어부(12)는 막 두께 t1이 미리 설정된 목표값에 달했을 때에, 웨이퍼(W)의 연마를 종료한다.

상술한 바와 같이, 광학식 막 두께 측정기(25)는 광원(30)의 광을 웨이퍼(W)에 유도하고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광을 해석함으로써 웨이퍼(W)의 막 두께를 결정한다. 그러나, 광원(30)의 광량은, 광원(30)의 사용 시간과 함께 서서히 저하된다. 그 결과, 참된 막 두께와, 측정된 막 두께 사이의 오차가 커져버린다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 광학식 막 두께 측정기(25)는 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 강도에 기초하여, 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도를 보정하여, 광원(30)의 광량 저하를 보상하도록 구성되어 있다.

처리부(27)는 상기 식 (1) 대신에 다음의 보정식 (2)를 사용하여 반사광의 보정된 강도를 산출한다.

여기서, R'(λ)는 보정된 반사광의 강도, 즉 보정된 상대 반사율을 나타내고, E(λ)는 연마되는 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 파장 λ에서의 강도를 나타내고, B(λ)는 파장 λ에서의 기준 강도를 나타내고, D1(λ)은 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 나타내고, F(λ)는 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 나타내고, D2(λ)는 강도 F(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 나타내고, G(λ)는 강도 E(λ)를 측정하기 전에 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 나타내고, D3(λ)은 강도 E(λ)를 측정하기 전이며, 또한 강도 G(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 나타낸다.

E(λ), B(λ), D1(λ), F(λ), D2(λ), G(λ), D3(λ)은 소정의 파장 범위 내에서 파장마다 측정된다. 다크 레벨 D1(λ), D2(λ), D3(λ)을 측정하기 위한 광이 차단된 환경은, 분광기(26)에 내장된 셔터(도시하지 않음)로 광을 차단함으로써 만들어 낼 수 있다.

처리부(27)는 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도를 보정하기 위한 상기 보정식을 내부에 미리 저장하고 있다. 이 보정식은, 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도와, 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 강도를 적어도 변수로서 포함하는 함수이다. 기준 강도 B(λ)는 각 파장에 대하여 미리 측정된 광의 강도이다. 예를 들어, 기준 강도 B(λ)는 제1 광 센서(61) 또는 제2 광 센서(62)로부터 발해진 광의 강도를 직접 측정하거나, 또는 제1 광 센서(61) 또는 제2 광 센서(62)로부터 거울에 광을 조사하고, 거울로부터의 반사광의 강도를 측정함으로써 얻어진다. 또는, 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼(베어 웨이퍼)를 연마 패드(1) 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 상기 실리콘 웨이퍼(베어 웨이퍼)가 연마 패드(1) 상에 놓여 있을 때에 분광기(26)에 의해 측정된 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도로 해도 된다. 기준 강도 B(λ)의 올바른 값을 얻기 위해서, 기준 강도 B(λ)는 동일 조건 하에서 측정된 광의 강도의 복수의 값의 평균이어도 된다.

기준 강도 B(λ), 다크 레벨 D1(λ), 강도 F(λ), 다크 레벨 D2(λ)는 미리 측정되어, 상수로서 상기 보정식에 미리 입력된다. 강도 E(λ)는 웨이퍼(W)의 연마 중에 측정된다. 강도 G(λ) 및 다크 레벨 D3(λ)은 웨이퍼(W)의 연마 전(바람직하게는 웨이퍼(W)의 연마 직전)에 측정된다. 예를 들어, 웨이퍼(W)가 연마 헤드(5)에 보유 지지되기 전에, 처리부(27)는 광로 선택 기구(70)를 조작하고, 내부 광 파이버(72)를 분광기(26)에 접속하고, 광원(30)의 광을 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도한다. 분광기(26)는 강도 G(λ) 및 다크 레벨 D3(λ)을 측정하고, 그들 측정값을 처리부(27)에 보낸다. 처리부(27)는 강도 G(λ) 및 다크 레벨 D3(λ)의 측정값을 상기 보정식에 입력한다. 강도 G(λ) 및 다크 레벨 D3(λ)의 측정이 완료하면, 처리부(27)는 광로 선택 기구(70)를 조작하여 수광 파이버(50)를 분광기(26)에 접속한다. 그 후, 웨이퍼(W)가 연마되어, 웨이퍼(W)의 연마 중에 강도 E(λ)가 분광기(26)에 의해 측정된다.

처리부(27)는 웨이퍼(W)의 연마 중에, 강도 E(λ)의 측정값을 상기 보정식에 입력하고, 보정된 상대 반사율 R'(λ)를 각 파장에 있어서 산출한다. 보다 구체적으로는, 처리부(27)는 보정된 상대 반사율 R'(λ)를 소정의 파장 범위에 있어서 산출한다. 따라서, 처리부(27)는 보정된 상대 반사율(즉 보정된 광의 강도)과 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형을 작성할 수 있다. 처리부(27)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 방법으로 웨이퍼(W)의 막 두께를 분광 파형에 기초하여 결정한다. 분광 파형은, 보정된 광의 강도에 기초하여 작성되므로, 처리부(27)는 웨이퍼(W)의 정확한 막 두께를 결정할 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 교정용의 지그를 사용하여 광학식 막 두께 측정기(25)를 교정하는 것이 아니고, 웨이퍼(W)의 연마 전에 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 강도 G(λ), 즉 내부 모니터링 강도에 기초하여, 웨이퍼(W)로부터의 반사광이 보정된다. 따라서, 광학식 막 두께 측정기(25)의 교정은 불필요하다.

강도 G(λ) 및 다크 레벨 D3(λ)은 웨이퍼가 연마될 때마다 측정되어도 되고, 또는 소정 매수의 웨이퍼(예를 들어 25장의 웨이퍼)가 연마될 때마다 측정되어도 된다.

광원(30)의 광량은, 광원(30)의 사용 시간과 함께 서서히 저하된다. 광원(30)의 광량이 어느 정도 저하되면, 광원(30)을 새로운 것으로 교환해야 한다. 그래서, 처리부(27)는 웨이퍼(W)의 연마 전에 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 강도 G(λ)에 기초하여, 광원(30)의 수명을 판단하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 웨이퍼(W)의 연마 전에, 처리부(27)는 광로 선택 기구(70)를 조작하고, 내부 광 파이버(72)를 분광기(26)에 광학적으로 접속하고, 광원(30)의 광을 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도한다. 분광기(26)는 내부 광 파이버(72)를 통하여 보내진 광의 강도 G(λ)를 측정한다. 처리부(27)는 광의 강도 G(λ)를 미리 설정된 역치와 비교하고, 강도 G(λ)가 역치보다도 낮은 경우에는, 경보 신호를 생성한다.

처리부(27)는 미리 정해진 파장 λ에서의 강도 G(λ)를 역치와 비교해도 되고, 또는 미리 정해진 파장 범위(λ1 내지 λ2)에서의 강도 G(λ)[λ=λ1 내지 λ2]의 평균을 역치와 비교해도 되고, 또는 미리 정해진 파장 범위(λ1 내지 λ2)에서의 강도 G(λ)[λ=λ1 내지 λ2]의 최댓값 또는 최솟값을 역치와 비교해도 된다.

강도 G(λ)는 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 직접 유도된 광의 강도, 즉 내부 모니터링 강도이다. 바꿔 말하면, 강도 G(λ)는 웨이퍼(W)의 상태나 다른 광로의 영향을 받지 않는 광의 강도이다. 따라서, 처리부(27)는 광원(30)의 수명을 정확하게 판단할 수 있다.

처리부(27)는 웨이퍼(W)의 연마 전에 광로 선택 기구(70)를 조작하고, 내부 광 파이버(72)를 분광기(26)에 접속하고, 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도된 광의 강도 G(λ)에 기초하여 광원(30)의 수명을 판단한다. 강도 G(λ)가 역치보다도 낮은 경우에는, 처리부(27)는 경보 신호를 생성하고, 또한 연마 헤드(5)를 인터로크하여 연마 헤드(5)가 웨이퍼(W)의 연마를 개시하는 것을 방지한다. 이러한 인터로크 조작에 의해, 부정확한 막 두께를 측정하면서의 웨이퍼(W)의 연마를 회피할 수 있다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)는 연마되지 않고 도시하지 않은 기판 카세트로 되돌려진다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 연마 테이블(3) 내에 배치되어 있다. 연마 테이블(3)의 중심으로부터 제1 광 센서(61)까지의 거리는, 연마 테이블(3)의 중심으로부터 제2 광 센서(62)까지의 거리와는 다르다. 따라서, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 연마 테이블(3)이 1회전할 때마다, 웨이퍼(W)의 표면의 다른 영역을 주사한다. 웨이퍼(W)의 다른 영역에서 측정된 막 두께를 정확하게 평가하기 위해서는, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 동일한 광학적 조건 하에 있는 것이 바람직하다. 즉, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 동일한 강도의 광을 웨이퍼(W)의 표면에 조사하는 것이 바람직하다.

그래서, 일 실시 형태에서는, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)를 구성하는 제1 투광 소선 광 파이버(36)의 광원측 단부 및 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 광원측 단부는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광원(30)의 중심(C)의 둘레에 균등하게 분포하고 있다. 제1 투광 소선 광 파이버(36)의 광원측 단부의 수는, 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 광원측 단부의 수와 동등하다. 또한, 광원(30)의 중심(C)으로부터 복수의 제1 투광 소선 광 파이버(36)의 광원측 단부까지의 거리의 평균은, 광원(30)의 중심(C)으로부터 복수의 제2 투광 소선 광 파이버(37)의 광원측 단부까지의 거리의 평균과 동등하다.

이러한 배열에 의해, 광원(30)이 발한 광은, 균등하게 제1 투광 소선 광 파이버(36) 및 제2 투광 소선 광 파이버(37)를 통하여 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)에 도달한다. 따라서, 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)는 동일한 강도의 광을 웨이퍼(W)의 표면의 다른 영역에 조사할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 내부 광 파이버(72)는 1개의 소선 광 파이버로 구성되어 있고, 내부 광 파이버(72)의 광원측 단부는 광원(30)의 중심(C)에 위치하고 있다. 내부 광 파이버(72)는 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 비추기 위한 것이 아니고, 웨이퍼(W)로부터의 반사광의 강도인 보정에 사용되는 것이다. 따라서, 내부 광 파이버(72)를 통하여 분광기(26)에 유도되는 광의 강도는 비교적 낮아도 된다. 이러한 관점에서, 내부 광 파이버(72)는 1개의 소선 광 파이버로 구성되어 있다. 광원(30)의 중심(C)에서의 광의 강도는, 광원(30)의 테두리부에서의 광의 강도에 비교하여 안정되어 있으므로, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내부 광 파이버(72)의 광원측 단부는 광원(30)의 중심(C)에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

도 7에 도시하는 광 파이버(36, 37)의 배열 및 수는 일례이며, 광이 제1 투광 소선 광 파이버(36) 및 제2 투광 소선 광 파이버(37)를 통하여 제1 광 센서(61) 및 제2 광 센서(62)에 균등하게 유도되는 한, 광 파이버(36, 37)의 배열 및 수는 특별히 한정되지 않는다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있을 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

1: 연마 패드
3: 연마 테이블
5: 연마 헤드
10: 연마액 공급 노즐
12: 연마 제어부
16: 연마 헤드 샤프트
19: 테이블 모터
25: 광학식 막 두께 측정기(막 두께 측정 장치)
26: 분광기
27: 처리부
30: 광원
31, 32, 33: 결속 도구
34: 투광 파이버
35: 줄기 파이버
36: 제1 투광 소선 광 파이버
37: 제2 투광 소선 광 파이버
50: 수광 파이버
51: 결속 도구
52: 결속 도구
56: 제1 수광 소선 광 파이버
57: 제2 수광 소선 광 파이버
61: 제1 광 센서
62: 제2 광 센서
70: 광로 선택 기구
72: 내부 광 파이버
74: 접속 광 파이버

Claims

연마 패드를 지지하기 위한 연마 테이블과,
웨이퍼를 상기 연마 패드에 압박하기 위한 연마 헤드와,
광을 발하는 광원과,
상기 연마 테이블 내의 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 상기 광원에 접속된 투광 파이버와,
웨이퍼로부터의 반사광을 파장에 따라서 분해하여 각 파장에서의 반사광의 강도를 측정하는 분광기와,
상기 연마 테이블 내의 상기 소정의 위치에 배치된 선단을 갖고, 상기 분광기에 접속된 수광 파이버와,
상기 반사광의 강도와 파장의 관계를 나타내는 분광 파형에 기초하여 웨이퍼의 막 두께를 결정하는 처리부와,
상기 광원에 접속된 내부 광 파이버와,
상기 수광 파이버 또는 상기 내부 광 파이버 중 어느 한쪽을 선택적으로 상기 분광기에게 접속하는 광로 선택 기구를 구비하고 있고,
상기 내부 광 파이버의 일단부는 상기 광원에 접속되고, 상기 내부 광 파이버의 타단부는 상기 광로 선택 기구에 접속되어 있고,
상기 처리부는, 상기 반사광의 강도를 보정하기 위한 보정식을 내부에 미리 저장하고 있고, 상기 보정식은, 상기 반사광의 강도와, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도를 적어도 변수로서 포함하는 함수인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 반사광의 파장 λ에서의 강도를 E(λ), 미리 측정된 광의 파장 λ에서의 기준 강도를 B(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D1(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 F(λ), 상기 강도 F(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D2(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 G(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전이며, 또한 상기 강도 G(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D3(λ)으로 하면, 상기 보정식은,
보정된 강도=[E(λ)-D3(λ)]/[[B(λ)-D1(λ)]
×[G(λ)-D3(λ)]/[F(λ)-D2(λ)]]
로 나타내지는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제3항에 있어서, 상기 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼를 연마 패드 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼가 연마 패드 상에 놓여 있을 때에 상기 분광기에 의해 측정된 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제4항에 있어서, 상기 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼를 연마 패드 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼가 연마 패드 상에 놓여 있을 때에 상기 분광기에 의해 측정된 상기 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도의 복수의 값의 평균인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리부는, 웨이퍼의 연마 전에 상기 광로 선택 기구에 명령을 발하여 상기 내부 광 파이버를 상기 분광기에 접속시키는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제6항에 있어서, 상기 처리부는, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도가 역치보다도 낮을 때에 알람 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 투광 파이버는, 상기 연마 테이블 내의 다른 위치에 배치된 복수의 선단을 갖고,
상기 수광 파이버는, 상기 연마 테이블 내의 상기 다른 위치에 배치된 복수의 선단을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제8항에 있어서, 상기 투광 파이버는, 복수의 제1 투광 소선 광 파이버 및 복수의 제2 투광 소선 광 파이버를 갖고,
상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부 및 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부는, 상기 광원의 중심 주위에 균등하게 분포하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제9항에 있어서, 상기 광원의 중심으로부터 상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부까지의 거리의 평균은, 상기 광원의 중심으로부터 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 광원측 단부까지의 거리의 평균과 동등한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제9항에 있어서, 상기 내부 광 파이버의 광원측 단부는, 상기 광원의 중심에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제9항에 있어서, 상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 한쪽 부분, 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 한쪽 부분, 및 상기 내부 광 파이버의 한쪽 부분은, 결속 도구로 묶인 줄기 파이버를 구성하고,
상기 복수의 제1 투광 소선 광 파이버의 다른 쪽 부분, 상기 복수의 제2 투광 소선 광 파이버의 다른 쪽 부분, 및 상기 내부 광 파이버의 다른 쪽 부분은, 상기 줄기 파이버로부터 분기한 가지 파이버를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
광원과 분광기를 접속하는 내부 광 파이버를 통하여 상기 광원으로부터의 광을 상기 분광기에 직접 유도하여 그 광의 강도를 상기 분광기로 측정하고,
연마 테이블 상의 연마 패드에 웨이퍼를 압박하여 그 웨이퍼를 연마하고,
상기 웨이퍼의 연마 중에 상기 웨이퍼에 광을 유도하고, 또한 상기 웨이퍼로부터의 반사광의 강도를 측정하고,
상기 반사광의 강도와, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 상기 강도를 적어도 변수로서 포함하는 함수인 보정식을 이용하여, 상기 웨이퍼로부터의 반사광의 상기 강도를 보정하고,
상기 보정된 강도와 광의 파장의 관계를 나타내는 분광 파형에 기초하여 상기 웨이퍼의 막 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제13항에 있어서, 상기 반사광의 파장 λ에서의 강도를 E(λ), 미리 측정된 광의 파장 λ에서의 기준 강도를 B(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D1(λ), 상기 기준 강도 B(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 F(λ), 상기 강도 F(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D2(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전에 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 파장 λ에서의 강도를 G(λ), 상기 강도 E(λ)를 측정하기 전이며, 또한 상기 강도 G(λ)를 측정하기 직전 또는 직후에 광을 차단한 조건 하에서 측정된 파장 λ에서의 다크 레벨을 D3(λ)으로 하면, 상기 보정식은,
보정된 강도=[E(λ)-D3(λ)]/[[B(λ)-D1(λ)]
×[G(λ)-D3(λ)]/[F(λ)-D2(λ)]]
로 나타내지는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제14항에 있어서, 상기 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼를 연마 패드 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼가 연마 패드 상에 놓여 있을 때에 상기 분광기에 의해 측정된 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제15항에 있어서, 상기 기준 강도 B(λ)는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼를 연마 패드 상에서 물의 존재 하에서 수연마하고 있을 때, 또는 막이 형성되어 있지 않은 실리콘 웨이퍼가 연마 패드 상에 놓여 있을 때에 상기 분광기에 의해 측정된 상기 실리콘 웨이퍼로부터의 반사광의 강도의 복수의 값의 평균인 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제13항에 있어서, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 광원으로부터의 광을 상기 분광기에 유도하여 그 광의 강도를 상기 분광기로 측정하는 공정은, 상기 웨이퍼의 연마 전에 행하여지는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제13항에 있어서, 상기 내부 광 파이버를 통하여 상기 분광기에 유도된 광의 강도가 역치보다도 낮을 때에 알람 신호를 생성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.
제18항에 있어서, 상기 광의 강도가 상기 역치보다도 낮은 경우에는, 상기 웨이퍼를 연마하지 않고 기판 카세트로 되돌리는 것을 특징으로 하는 연마 방법.