KR102652045B1 - Chemical mechanical polishing apparatus and control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마장치는, 연마정반과, 연마정반의 상면에 배치되며 기판이 접촉되는 연마패드와, 연마패드의 표면 특성을 검출하는 표면 특성 검출부를 포함하는 것에 의하여, 연마패드의 상태를 정확하게 감지하고, 연마패드의 상태에 따라 기판의 연마 조건을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing device and a control method thereof. The chemical mechanical polishing device includes a polishing plate, a polishing pad disposed on the upper surface of the polishing plate and in contact with a substrate, and a surface characteristic that detects the surface characteristics of the polishing pad. By including a detection unit, the advantageous effect of accurately detecting the state of the polishing pad and accurately controlling the polishing conditions of the substrate according to the state of the polishing pad can be obtained.

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}Chemical mechanical polishing device and its control method {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마패드의 상태를 정확하게 검출할 수 있으며, 연마패드의 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 제어할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing device and a control method thereof. More specifically, a chemical mechanical polishing device capable of accurately detecting the state of a polishing pad and controlling the chemical mechanical polishing process conditions according to the state of the polishing pad. It's about the control method.

반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다. As semiconductor devices are manufactured with high-density integration of fine circuit lines, corresponding precision polishing is performed on the wafer surface. In order to polish the wafer more precisely, a chemical mechanical polishing process (CMP process), which combines not only mechanical polishing but also chemical polishing, is performed as shown in FIGS. 1 and 2.

즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.That is, the polishing pad 11, which contacts the wafer W while being pressed, is installed on the upper surface of the polishing plate 10 to rotate (11d) together with the polishing plate 10, and the slurry of the supply unit 30 is used for chemical polishing. While the slurry is supplied through the supply port 32, mechanical polishing by friction is performed on the wafer W. At this time, the wafer W is rotated (20d) at a position determined by the carrier head 20 and a polishing process is performed to precisely flatten the wafer W.

상기 연마패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.The slurry applied to the surface of the polishing pad 11 is evenly purged on the polishing pad 11 by the conditioner 40, which rotates in the direction indicated by reference numeral 40d while the arm 41 rotates in the direction indicated by 41d. while flowing into the wafer W, and the polishing pad 11 can maintain a constant polishing surface through the mechanical dressing process of the conditioner 40.

한편, 웨이퍼(W)가 연마패드(11)에 접촉된 상태로 연마 공정이 진행되는 동안에는 연마패드(우레탄 재질)의 마모가 발생하고, 연마패드(11)의 마모가 일정 이상 진행되면 웨이퍼(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 연마 품질이 저하되기 때문에, 연마패드(11)의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 연마패드(11)가 주기적으로 교체되어야 한다.Meanwhile, while the polishing process is in progress with the wafer W in contact with the polishing pad 11, wear of the polishing pad (urethane material) occurs, and when wear of the polishing pad 11 progresses beyond a certain level, the wafer W ) Because it is difficult to accurately control the polishing thickness and the polishing quality deteriorates, the polishing pad 11 must be replaced periodically when the polishing pad 11 has been used for a certain period of time.

그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용되는 슬러리와 캐리어 헤드(20)에 의한 가압력은 웨이퍼의 연마층을 형성하는 재질이나 두께에 따라 달라지고, 최근에는 컨디셔너(40)의 가압력과 캐리어 헤드(20)의 가압력이 화학 기계적 연마 공정 중에 변동되도록 제어하는 시도가 행해짐에 따라, 연마패드(11)를 예상 수명 시간 동안 사용하더라도, 어떤 연마패드는 수명에 비하여 더 많이 마모된 상태가 되기도 하고, 다른 연마패드는 예상 수명시간 동안 사용한 상태에서도 앞으로 더 사용할 수 있는 상태가 되기도 한다.However, the pressing force by the slurry and carrier head 20 used during the chemical mechanical polishing process varies depending on the material or thickness forming the polishing layer of the wafer, and recently, the pressing force of the conditioner 40 and the pressing force of the carrier head 20 As attempts are made to control the pressing force to vary during the chemical mechanical polishing process, even if the polishing pad 11 is used for the expected life time, some polishing pads may become more worn compared to their lifespan, while other polishing pads may wear out more than their intended life. Even if it has been used for its expected lifespan, it may still be in a state that can be used further in the future.

따라서, 종래에는 연마패드(11)의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 연마패드의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 연마패드를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 연마패드로 화학 기계적 연마 공정을 수행함에 따라 웨이퍼의 연마 품질이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, in the past, the timing of replacement of the polishing pad 11 was not accurately recognized, and the polishing pad was discarded and replaced while the polishing process was stopped even though the polishing pad was usable, resulting in a problem of lowering process efficiency. Additionally, there is a problem in that the polishing quality of the wafer deteriorates as the chemical mechanical polishing process is performed with a polishing pad that cannot be used (worn beyond its service life).

이에 따라, 최근에는 연마패드의 마모량을 정확하게 검출하고 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, various studies have been conducted to accurately detect the amount of wear of the polishing pad and accurately recognize the replacement time of the polishing pad, but this is still insufficient and development is required.

본 발명은 연마패드의 상태를 정확하게 검출할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing device and a control method that can accurately detect the state of a polishing pad.

특히, 본 발명은 연마패드의 표면 특성을 이용하여 연마패드의 상태(수명, 두께, 성능)를 정확하게 검출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, the purpose of the present invention is to accurately detect the condition (life, thickness, performance) of the polishing pad using the surface characteristics of the polishing pad.

또한, 본 발명은 연마패드의 상태에 따라 기판의 연마 조건을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the purpose of the present invention is to accurately control the polishing conditions of the substrate depending on the state of the polishing pad.

또한, 본 발명은 연마패드의 상태에 따라 연마패드의 컨디셔닝 조건을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the purpose of the present invention is to accurately control the conditioning conditions of the polishing pad depending on the state of the polishing pad.

또한, 본 발명은 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the present invention aims to improve process efficiency and improve productivity.

또한, 본 발명은 기판의 연마 품질을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the purpose of the present invention is to improve the polishing quality of the substrate.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 연마정반과, 연마정반의 상면에 배치되며 기판이 접촉되는 연마패드와, 연마패드의 표면 특성을 검출하는 표면 특성 검출부를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described objectives of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing plate, a polishing pad disposed on the upper surface of the polishing plate and in contact with the substrate, and the surface characteristics of the polishing pad. It includes a surface characteristic detection unit that detects surface characteristics.

이는, 기판을 연마하는 연마패드의 상태를 정확하게 측정하고, 연마패드의 상태를 통해 화학 기계적 연마 공정의 전반적인 상태를 정확하게 파악하기 위함이다.This is to accurately measure the state of the polishing pad that polishes the substrate and accurately determine the overall state of the chemical mechanical polishing process through the state of the polishing pad.

특히, 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기(surface roughness)를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 수명, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능을 알아낼 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 연마량까지 알아낼 수 있으므로, 연마패드의 표면 거칠기를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로 사용할 수 있다.In particular, by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, not only can the life of the polishing pad, the thickness of the polishing pad, and the polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate be determined, but also the surface roughness of the polishing pad in contact with the substrate can be determined. Since the amount of polishing can be determined, the surface roughness of the polishing pad can be used as basic data to control the chemical and mechanical polishing process conditions.

보다 구체적으로, 연마패드의 표면 거칠기는 연마패드의 사용 정도와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드의 사용시간이 증가함에 따라 연마패드의 표면 거칠기도 함께 변화(예를 들어, 증가)한다. 따라서, 연마패드의 표면 거칠기를 알면 연마패드의 현재 상태(예를 들어, 연마패드의 수명, 연마패드의 사용시간, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능)뿐만 아니라 기판의 연마량을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 현재 상태를 정확하게 알아낼 수 있으며, 연마패드의 현재 상태를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More specifically, the surface roughness of the polishing pad is correlated with the degree of use of the polishing pad. For example, as the usage time of the polishing pad increases, the surface roughness of the polishing pad also changes (eg, increases). Therefore, knowing the surface roughness of the polishing pad not only determines the current state of the polishing pad (e.g., lifespan of the polishing pad, usage time of the polishing pad, thickness of the polishing pad, polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate), but also the polishing amount of the substrate. can be seen. In this way, the present invention can accurately determine the current state of the polishing pad by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, and uses the current state of the polishing pad as basic data for controlling chemical mechanical polishing process conditions. You can get beneficial effects by using it.

더욱 바람직하게, 표면 특성 검출부는 기판의 연마 공정 중에 연마패드의 표면 특성을 실시간으로 검출한다. 이와 같이, 연마 공정 중에 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)을 실시간으로 검출하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마패드의 현재 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 실시간으로 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More preferably, the surface characteristic detection unit detects the surface characteristics of the polishing pad in real time during the substrate polishing process. In this way, by detecting the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad in real time during the polishing process, the advantageous effect of controlling the chemical mechanical polishing process conditions in real time according to the current state of the polishing pad during the polishing process can be obtained.

표면 특성 검출부는 다양한 방식으로 연마패드의 표면 거칠기를 검출하도록 구성될 수 있다.The surface characteristic detection unit may be configured to detect the surface roughness of the polishing pad in various ways.

일 예로, 연마정반에는 연마패드와 동일한 상면 높이를 가지며, 기판이 접촉되는 투명창이 형성되고, 표면 특성 검출부는 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드의 표면 거칠기를 검출한다. 바람직하게, 투명창과 연마패드는 서로 동일한 재질로 형성되고, 기판의 연마 공정 중에 투명창과 연마패드의 표면 거칠기는 서로 동일하게 유지된다. 경우에 따라서는 연마패드에서 표면 거칠기를 직접 검출하는 것도 가능하다.For example, a transparent window that has the same upper surface height as the polishing pad and is in contact with the substrate is formed on the polishing plate, and the surface characteristic detection unit detects the surface roughness of the polishing pad based on the surface roughness of the transparent window. Preferably, the transparent window and the polishing pad are made of the same material, and the surface roughness of the transparent window and the polishing pad are maintained the same during the substrate polishing process. In some cases, it is also possible to directly detect surface roughness from the polishing pad.

구체적으로, 표면 특성 검출부는, 투명창의 하부에 배치되며 투명창의 저면으로 광을 조사하는 발광부와, 발광부와 이격되게 투명창의 하부에 배치되며 투명창의 상면에서 반사된 반사광을 수신하는 수광부와, 수광부에 수신된 반사광을 이용하여 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 디텍터를 포함한다.Specifically, the surface characteristic detection unit includes a light emitting unit disposed at the bottom of the transparent window and irradiating light to the bottom of the transparent window, a light receiving unit disposed at the bottom of the transparent window to be spaced apart from the light emitting unit and receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window, It includes a detector that detects the surface roughness of the transparent window using reflected light received by the light receiving unit.

이때, 발광부가 단일 파장의 광을 조사하도록 하는 것에 의하여, 디텍터에서 검출되는 표면 거칠기의 검출 정확도를 높이고 검출 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.At this time, by allowing the light emitting unit to emit light of a single wavelength, the advantageous effect of increasing the detection accuracy of the surface roughness detected by the detector and simplifying the detection process can be obtained.

바람직하게, 발광부는 수광부에 수신되는 광이 전반사 조건으로 수신될 수 있도록 광을 조사한다. 보다 구체적으로, 발광부는, 투명창의 상면의 표면 거칠기가 매우 낮은(매끈한) 상태에서 투명창의 상면으로 조사된 광이 전반사(100% 반사)될 수 있도록, 투명창의 저면에 대해 경사지게 광을 조사하도록 구성된다.Preferably, the light emitting unit radiates light so that the light received by the light receiving unit can be received under total reflection conditions. More specifically, the light emitting unit is configured to radiate light at an angle to the bottom of the transparent window so that the light irradiated to the upper surface of the transparent window can be totally reflected (100% reflected) while the surface roughness of the upper surface of the transparent window is very low (smooth). do.

구체적으로, 투명창은 발광부로부터 조사된 광이 투명창에 수직하게 입사하도록 안내하는 제1안내홈을 포함한다. 보다 구체적으로, 제1안내홈에는 발광부로부터 조사된 광의 광축 방향에 대해 수직한 제1광안내면이 형성된다. 이와 같이, 발광부로부터 조사된 광이 제1광안내면을 통해 투명창에 수직으로 입사되도록 하는 것에 의하여, 투명창의 저면으로 입사되는 입사광이 투명창의 저면에서 반사되는 것을 최소화하고, 투명창의 상면에서의 전반사 조건을 보다 만족시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Specifically, the transparent window includes a first guide groove that guides the light emitted from the light emitting unit to enter the transparent window perpendicularly. More specifically, a first light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the light emitting unit is formed in the first guide groove. In this way, by allowing the light irradiated from the light emitting unit to be incident perpendicularly to the transparent window through the first light guide surface, the incident light incident on the bottom of the transparent window is minimized from being reflected from the bottom of the transparent window, and the reflection of the incident light from the upper surface of the transparent window is minimized. The advantageous effect of more satisfying the total reflection condition can be obtained.

또한, 투명창은 투명창의 상면에서 반사된 반사광이 상기 투명창으로부터 수직하게 출사하도록 안내하는 제2안내홈을 포함한다. 보다 구체적으로, 제2안내홈에는 투명창의 상면에서 반사된 반사광의 광축 방향에 대해 수직한 제2광안내면이 형성된다. 이와 같이, 투명창의 상면에서 반사된 반사광이 제2광안내면을 통해 투명창으로부터 수직으로 출사되도록 하는 것에 의하여, 투명창의 상면에서 전반사된 반사광이 투명창의 저면(출사면)에서 반사되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Additionally, the transparent window includes a second guide groove that guides the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window to exit vertically from the transparent window. More specifically, a second light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window is formed in the second guide groove. In this way, by allowing the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window to be emitted vertically from the transparent window through the second light guide surface, it is advantageous to minimize the reflection of the reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window on the bottom surface (emission surface) of the transparent window. You can get the effect.

그리고, 디텍터는 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하여 투명창의 표면 거칠기를 검출할 수 있다. 즉, 투명창의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창의 상면에서 전반사되는 반사광의 세기가 감소하고, 이와 반대로 투명창의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창의 상면에서 전반사되는 반사광의 세기가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 것에 의하여 투명창의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.Additionally, the detector can detect the surface roughness of the transparent window by measuring the intensity of reflected light reflected from the upper surface of the transparent window. In other words, as the surface roughness of the transparent window becomes higher (rougher), the intensity of reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window decreases. Conversely, as the surface roughness of the transparent window becomes lower (smoother), the intensity of reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window increases. Based on this, the surface roughness of the transparent window can be detected by measuring the intensity of reflected light reflected from the upper surface of the transparent window.

다르게는, 디텍터가 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 편광 정도를 측정하여 투명창의 표면 거칠기를 검출할 수 있다. 즉, 투명창의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창의 상면에서 편광되는 반사광의 편광 정도가 감소하고, 이와 반대로 투명창의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창의 상면에서 편광되는 반사광의 편광 정도가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 편광 정도를 측정하는 것에 의하여 투명창의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.Alternatively, the detector can detect the surface roughness of the transparent window by measuring the degree of polarization of reflected light reflected from the upper surface of the transparent window. In other words, as the surface roughness of the transparent window becomes higher (rougher), the degree of polarization of the reflected light polarized from the upper surface of the transparent window decreases. Conversely, as the surface roughness of the transparent window becomes lower (smoother), the degree of polarization of the reflected light polarized from the upper surface of the transparent window decreases. Based on the fact that increases, the surface roughness of the transparent window can be detected by measuring the degree of polarization of the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window.

또한, 화학 기계적 연마장치는, 표면 특성 검출부에서 검출된 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여 기판의 연마 조건을 제어하는 연마 제어부를 포함한다.Additionally, the chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing control unit that controls the polishing conditions of the substrate using the surface characteristics of the polishing pad detected by the surface characteristic detection unit as an indicator.

여기서, 연마 제어부가 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 기판의 연마 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 기판의 연마 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 연마 조건"으로 기판을 연마하고, 연마패드의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 연마 조건"으로 기판을 연마할 수 있다.Here, the fact that the polishing control unit controls the polishing conditions of the substrate using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad as an indicator is defined as controlling the polishing conditions of the substrate using the detected surface roughness of the polishing pad as a reference value. For example, if the surface roughness of the polishing pad is detected as "A", the substrate is polished under "A polishing conditions" suitable for the surface roughness of the polishing pad "A", and if the surface roughness of the polishing pad is detected as "B", the substrate is polished. The substrate can be polished under “B polishing conditions” suitable for surface roughness “B”.

구체적으로, 연마 제어부는, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 기판을 연마패드에 가압하는 연마헤드의 가압력, 연마헤드의 회전수와, 연마헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 거칠기 변화에 따라, 연마헤드의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, the polishing control unit controls at least one of the pressing force of the polishing head that presses the substrate to the polishing pad, the rotation speed of the polishing head, and the polishing time by the polishing head, using the surface characteristics of the polishing pad as an index. In other words, when the surface roughness of the polishing pad changes, it is possible to know how much the substrate has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad. According to the change in the surface roughness of the polishing pad, the pressing force, rotation speed, and By controlling the polishing time, the substrate can be accurately polished by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

또한, 화학 기계적 연마장치는 표면 특성 검출부에서 검출된 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어부를 포함한다.Additionally, the chemical mechanical polishing apparatus includes a conditioning control unit that controls conditioning conditions of the polishing pad using the surface characteristics of the polishing pad detected by the surface characteristic detection unit as an indicator.

여기서, 연마 제어부가 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 컨디셔닝 조건"으로 기판을 연마하고, 연마패드의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 컨디셔닝 조건"으로 기판을 연마할 수 있다.Here, the fact that the polishing control unit controls the conditioning conditions of the polishing pad using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad as an indicator is defined as controlling the conditioning conditions of the polishing pad using the detected surface roughness of the polishing pad as a reference value. do. For example, if the surface roughness of the polishing pad is detected as "A", the substrate is polished under "A conditioning conditions" suitable for the surface roughness of the polishing pad "A", and if the surface roughness of the polishing pad is detected as "B", the substrate is polished. The substrate can be polished with “B conditioning conditions” suitable for surface roughness “B”.

구체적으로, 연마 제어부는, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 컨디셔너의 회전수와, 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 거칠기 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, the polishing control unit controls at least one of the pressing force of the conditioner that conditions the polishing pad, the rotation speed of the conditioner, and the conditioning time by the conditioner, using the surface characteristics of the polishing pad as an index. In other words, when the surface roughness of the polishing pad changes, it is possible to know how much the substrate has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad. According to the change in the surface roughness of the polishing pad, the pressing force of the conditioner, the number of rotations, By controlling the conditioning time, the substrate can be accurately polished by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

또한, 연마패드의 표면 거칠기에 따라 기판의 연마 조건(연마헤드의 제어 조건)과 연마패드의 컨디셔닝 조건을 동시에 제어하는 것도 가능하다.In addition, it is possible to simultaneously control the polishing conditions of the substrate (control conditions of the polishing head) and the conditioning conditions of the polishing pad according to the surface roughness of the polishing pad.

구체적으로, 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)에 따라 연마헤드의 가압력과 컨디셔너의 가압력을 상대적으로 제어(서로 반대되게 제어)하는 것에 의하여, 연마패드의 표면 거칠기를 조절할 수 있고, 결과적으로 연마패드의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여 연마패드에 의한 기판의 연마량을 제어하는 것이 가능하다.Specifically, the surface roughness of the polishing pad can be adjusted by relatively controlling (controlling in opposition to each other) the pressing force of the polishing head and the pressing force of the conditioner according to the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad, and as a result, the polishing pad It is possible to control the amount of polishing of the substrate by the polishing pad by adjusting the surface roughness.

예를 들어, 연마패드의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 높으면, 연마헤드의 가압력은 높이고, 컨디셔너의 가압력은 낮춤으로써, 연마패드의 표면 거칠기를 낮출 수 있다. 다시 말해서, 컨디셔너에 비해 상대적으로 매끄러운 기판을 연마패드에 강하게 가압(연마헤드의 가압력을 높이고)하고, 컨디셔너를 연마패드에 약하게 가압하는 것에 의하여, 연마패드의 표면 거칠기를 보다 매끄럽게 낮출 수 있다.For example, if the surface roughness of the polishing pad is higher than a predetermined roughness range, the surface roughness of the polishing pad can be lowered by increasing the pressing force of the polishing head and lowering the pressing force of the conditioner. In other words, by strongly pressing a relatively smooth substrate to the polishing pad compared to the conditioner (increasing the pressing force of the polishing head) and lightly pressing the conditioner to the polishing pad, the surface roughness of the polishing pad can be lowered to a more smooth surface.

이와 반대로, 연마패드의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 낮으면, 연마헤드의 가압력은 낮추고, 컨디셔너의 가압력을 높힘으로써 연마패드의 표면 거칠기를 높일 수 있다.Conversely, if the surface roughness of the polishing pad is lower than the predetermined roughness range, the surface roughness of the polishing pad can be increased by lowering the pressing force of the polishing head and increasing the pressing force of the conditioner.

이와 같이, 연마패드의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여, 미리 정해진 연마헤드의 가압력에 의해 기판이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판과 연마패드 사이의 마찰특성(마찰에 의한 연마량)을 정해진 범위 내로 유지시켜 기판의 연마량 제어를 보다 정교하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by adjusting the surface roughness of the polishing pad, the advantageous effect of accurately controlling the amount of polishing per unit time at which the substrate is polished by the predetermined pressing force of the polishing head can be obtained. Accordingly, the advantageous effect of more precisely controlling the polishing amount of the substrate can be obtained by maintaining the friction characteristics (polishing amount due to friction) between the substrate and the polishing pad within a specified range.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 기판이 접촉되는 연마패드의 표면 거칠기를 검출하는 표면 거칠기 검출단계와, 연마패드의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드의 상태를 감지하는 감지단계를 포함한다.According to another preferred field of the present invention, a method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus includes a surface roughness detection step of detecting the surface roughness of a polishing pad in contact with a substrate, and detecting the state of the polishing pad based on the surface roughness of the polishing pad. It includes a detection step.

특히, 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기(surface roughness)를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 수명, 연마패드의 사용시간, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능을 알아낼 수 있으므로, 연마패드의 표면 거칠기를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로 사용할 수 있다.In particular, by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, the lifespan of the polishing pad, the usage time of the polishing pad, the thickness of the polishing pad, and the polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate can be determined. Therefore, the surface roughness of the polishing pad can be used as basic data to control chemical and mechanical polishing process conditions.

보다 구체적으로, 연마패드의 표면 거칠기는 연마패드의 사용 정도와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드의 사용시간이 증가함에 따라 연마패드의 표면 거칠기도 함께 변화(예를 들어, 증가)한다. 따라서, 연마패드의 표면 거칠기를 알면 연마패드의 현재 상태(예를 들어, 연마패드의 수명, 연마패드의 사용시간, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능)를 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 현재 상태를 정확하게 알아낼 수 있으며, 연마패드의 현재 상태를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More specifically, the surface roughness of the polishing pad is correlated with the degree of use of the polishing pad. For example, as the usage time of the polishing pad increases, the surface roughness of the polishing pad also changes (eg, increases). Therefore, if the surface roughness of the polishing pad is known, the current state of the polishing pad (eg, lifespan of the polishing pad, use time of the polishing pad, thickness of the polishing pad, polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate) can be known. In this way, the present invention can accurately determine the current state of the polishing pad by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, and uses the current state of the polishing pad as basic data for controlling chemical mechanical polishing process conditions. You can get beneficial effects by using it.

바람직하게, 기판의 연마 공정 중에 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)을 통해 연마패드의 현재 상태를 실시간으로 감지하는 것에 의하여, 연마패드의 현재 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 실시간으로 제어할 수 있다.Preferably, by detecting the current state of the polishing pad in real time through the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad during the polishing process of the substrate, the chemical mechanical polishing process conditions can be controlled in real time according to the current state of the polishing pad. there is.

표면 거칠기 검출단계에서는, 연마패드의 표면 거칠기를 직접 검출하거나, 연마패드와 동일한 특성(재질)을 갖는 대체물의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드의 표면 거칠기를 간접적으로 검출하는 것이 가능하다.In the surface roughness detection step, it is possible to directly detect the surface roughness of the polishing pad or indirectly detect the surface roughness of the polishing pad based on the surface roughness of a substitute having the same characteristics (material) as the polishing pad.

일 예로, 표면 거칠기 검출단계에서는, 연마정반에는 연마패드와 동일한 상면 높이를 가지며, 기판이 접촉되는 투명창이 형성되고, 표면 특성 검출부는 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드의 표면 거칠기를 검출한다.For example, in the surface roughness detection step, a transparent window that has the same upper surface height as the polishing pad and is in contact with the substrate is formed on the polishing plate, and the surface characteristic detection unit detects the surface roughness of the polishing pad based on the surface roughness of the transparent window.

바람직하게, 투명창과 연마패드는 서로 동일한 재질로 형성되고, 기판의 연마 공정 중에 투명창과 연마패드의 표면 거칠기는 서로 동일하게 유지된다.Preferably, the transparent window and the polishing pad are made of the same material, and the surface roughness of the transparent window and the polishing pad are maintained the same during the substrate polishing process.

보다 구체적으로, 표면 거칠기 검출단계는, 투명창의 하부에서 투명창의 저면으로 광을 조사하는 광 조사 단계와, 투명창의 상면에서 반사된 반사광을 수신하는 광 수신 단계와, 광 수신 단계에서 수신된 반사광을 이용하여 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 검출단계를 포함한다.More specifically, the surface roughness detection step includes a light irradiation step of irradiating light from the bottom of the transparent window to the bottom of the transparent window, a light reception step of receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window, and a light reception step of receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window. It includes a detection step of detecting the surface roughness of the transparent window using.

광 조사 단계에서는 투명창의 상면으로 조사된 광이 투명창의 상면에서 전반사(100% 반사)될 수 있도록, 투명창의 저면에 대해 경사지게 상기 광을 조사하고, 광 수신 단계에서는 투명창의 상면에서 전반사되는 반사광을 수신한다. 더욱 바람직하게 광 조사 단계에서는 단일 파장의 광을 조사하도록 한다.In the light irradiation step, the light is radiated at an angle to the bottom of the transparent window so that the light irradiated to the upper surface of the transparent window can be totally reflected (100% reflected) in the upper surface of the transparent window. In the light receiving stage, the reflected light that is totally reflected from the upper surface of the transparent window is Receive. More preferably, in the light irradiation step, light of a single wavelength is irradiated.

검출단계에서는 광 수신 단계에서 수신된 반사광을 다양한 방식으로 이용하여 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 것이 가능하다. 일 예로, 검출단계에서는 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하여 투명창의 표면 거칠기를 검출한다. 다른 일 예로, 검출단계에서는 투명창의 상면에서 반사되는 반사광의 편광 정도를 측정하여 투명창의 표면 거칠기를 검출한다.In the detection step, it is possible to detect the surface roughness of the transparent window by using the reflected light received in the light reception step in various ways. For example, in the detection step, the surface roughness of the transparent window is detected by measuring the intensity of reflected light reflected from the upper surface of the transparent window. As another example, in the detection step, the surface roughness of the transparent window is detected by measuring the degree of polarization of the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window.

또한, 표면 거칠기 검출단계에서 검출된 연마패드의 표면 거칠기를 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 연마 제어단계(S30)를 포함한다. 구체적으로, 연마 제어단계에서는, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 기판을 연마패드에 가압하는 연마헤드의 가압력, 연마헤드의 회전수와, 연마헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다.In addition, it includes a polishing control step (S30) of controlling the polishing conditions of the substrate W using the surface roughness of the polishing pad detected in the surface roughness detection step as an indicator. Specifically, in the polishing control step, at least one of the pressing force of the polishing head that presses the substrate to the polishing pad, the rotation speed of the polishing head, and the polishing time by the polishing head is controlled using the surface characteristics of the polishing pad as an index. .

그리고, 연마 제어단계에서는 연마패드의 표면 거칠기에 따라 연마헤드의 제어 조건과 연마패드의 컨디셔너의 제어 조건을 동시에 제어하는 것도 가능하다. 구체적으로, 연마패드의 표면 특성(표면 거칠기)에 따라 연마헤드의 가압력과 컨디셔너의 가압력을 상대적으로 제어(서로 반대되게 제어)하는 것에 의하여, 연마패드의 표면 거칠기를 조절할 수 있고, 결과적으로 연마패드의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여 연마패드에 의한 기판의 연마량을 제어하는 것이 가능하다.Also, in the polishing control step, it is possible to simultaneously control the control conditions of the polishing head and the conditioner of the polishing pad according to the surface roughness of the polishing pad. Specifically, the surface roughness of the polishing pad can be adjusted by relatively controlling (controlling in opposition to each other) the pressing force of the polishing head and the pressing force of the conditioner according to the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad, and as a result, the polishing pad It is possible to control the amount of polishing of the substrate by the polishing pad by adjusting the surface roughness.

예를 들어, 연마패드의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 높으면, 연마 제어단계에서는 연마헤드의 가압력은 높이고, 컨디셔너의 가압력은 낮춤으로써, 연마패드의 표면 거칠기를 낮출 수 있다. 이와 반대로, 연마패드의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 낮으면, 연마 제어단계에서는 연마헤드의 가압력은 낮추고, 컨디셔너의 가압력을 높힘으로써 연마패드의 표면 거칠기를 높일 수 있다.For example, if the surface roughness of the polishing pad is higher than the predetermined roughness range, the surface roughness of the polishing pad can be lowered by increasing the pressing force of the polishing head and lowering the pressing force of the conditioner in the polishing control step. Conversely, if the surface roughness of the polishing pad is lower than the predetermined roughness range, the surface roughness of the polishing pad can be increased by lowering the pressing force of the polishing head and increasing the pressing force of the conditioner in the polishing control step.

이와 같이, 연마패드의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여, 미리 정해진 연마헤드의 가압력에 의해 기판이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판과 연마패드 사이의 마찰특성(마찰에 의한 연마량)을 정해진 범위 내로 유지시켜 기판의 연마량 제어를 보다 정교하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by adjusting the surface roughness of the polishing pad, the advantageous effect of accurately controlling the amount of polishing per unit time at which the substrate is polished by the predetermined pressing force of the polishing head can be obtained. Accordingly, the advantageous effect of more precisely controlling the polishing amount of the substrate can be obtained by maintaining the friction characteristics (polishing amount due to friction) between the substrate and the polishing pad within a specified range.

그리고, 표면 거칠기 검출단계에서 검출된 연마패드의 표면 거칠기를 지표로 하여 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 컨디셔닝 제어단계에서는, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 컨디셔너의 회전수와, 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다.Additionally, it may include a conditioning control step of controlling the conditioning conditions of the polishing pad using the surface roughness of the polishing pad detected in the surface roughness detection step as an indicator. Specifically, in the conditioning control step, at least one of the pressing force of the conditioner that conditions the polishing pad, the rotation speed of the conditioner, and the conditioning time by the conditioner is controlled using the surface characteristics of the polishing pad as an indicator.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판을 연마하는 연마패드의 상태를 정확하게 측정하고, 연마패드의 상태를 통해 화학 기계적 연마 공정의 전반적인 상태를 정확하게 파악하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the advantageous effect of accurately measuring the state of the polishing pad for polishing the substrate and accurately determining the overall state of the chemical mechanical polishing process through the state of the polishing pad can be obtained.

특히, 본 발명에 따르면, 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기(surface roughness)를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 수명, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능을 알아낼 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 연마량까지 알아낼 수 있으므로, 연마패드의 표면 거칠기를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로 사용할 수 있다.In particular, according to the present invention, by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, the lifespan of the polishing pad, the thickness of the polishing pad, and the polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate can be determined. In addition, since the polishing amount of the substrate can be determined, the surface roughness of the polishing pad can be used as basic data to control chemical mechanical polishing process conditions.

다시 말해서, 연마패드의 표면 거칠기는 연마패드의 사용 정도와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드의 사용시간이 증가함에 따라 연마패드의 표면 거칠기도 함께 변화(예를 들어, 증가)한다. 따라서, 연마패드의 표면 거칠기를 알면 연마패드의 현재 상태(예를 들어, 연마패드의 수명, 연마패드의 사용시간, 연마패드의 두께, 기판에 대한 연마패드의 연마 성능)뿐만 아니라 기판의 연마량을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 기판이 접촉되는 연마패드의 상면의 표면 거칠기를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 현재 상태를 정확하게 알아낼 수 있으며, 연마패드의 현재 상태를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In other words, the surface roughness of the polishing pad is correlated with the degree of use of the polishing pad. For example, as the usage time of the polishing pad increases, the surface roughness of the polishing pad also changes (eg, increases). Therefore, knowing the surface roughness of the polishing pad not only determines the current state of the polishing pad (e.g., lifespan of the polishing pad, usage time of the polishing pad, thickness of the polishing pad, polishing performance of the polishing pad with respect to the substrate), but also the polishing amount of the substrate. can be seen. As such, according to the present invention, by detecting the surface roughness of the upper surface of the polishing pad in contact with the substrate, the current state of the polishing pad can be accurately determined, and the current state of the polishing pad is the basis for controlling the chemical mechanical polishing process conditions. Advantageous effects can be achieved by using it as data.

또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 기판을 연마패드에 가압하는 연마헤드의 가압력, 연마헤드의 회전수와, 연마헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 즉, 연마패드의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 거칠기 변화에 따라, 연마헤드의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, at least one of the pressing force of the polishing head that presses the substrate to the polishing pad, the rotation speed of the polishing head, and the polishing time by the polishing head can be controlled using the surface characteristics of the polishing pad as an indicator. there is. In other words, when the surface roughness of the polishing pad changes, it is possible to know how much the substrate has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad. Therefore, according to the change in the surface roughness of the polishing pad, the pressing force, rotation speed, and polishing of the polishing head are adjusted. By controlling the time, the advantageous effect of accurately polishing the substrate by the desired polishing amount (to the desired target thickness) can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 컨디셔너의 회전수와, 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 즉, 연마패드의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 거칠기 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마할 수 있다.In addition, according to the present invention, at least one of the pressing force of the conditioner that conditions the polishing pad, the rotation speed of the conditioner, and the conditioning time by the conditioner can be controlled using the surface characteristics of the polishing pad as an indicator. In other words, when the surface roughness of the polishing pad changes, it is possible to know how much the substrate has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad. Therefore, according to the change in the surface roughness of the polishing pad, the pressing force, rotation speed, and conditioning of the conditioner are adjusted. By controlling the time, the substrate can be accurately polished by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 표면 거칠기에 따라 기판의 연마 조건(연마헤드의 제어 조건)과 연마패드의 컨디셔닝 조건을 함께 제어하는 것에 의하여, 연마패드의 표면 거칠기를 조절할 수 있으므로, 미리 정해진 연마헤드의 가압력에 의해 기판이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판과 연마패드 사이의 마찰특성(마찰에 의한 연마량)을 정해진 범위 내로 유지시켜 기판의 연마량 제어를 보다 정교하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the surface roughness of the polishing pad can be adjusted by controlling the polishing conditions of the substrate (control conditions of the polishing head) and the conditioning conditions of the polishing pad together according to the surface roughness of the polishing pad. The advantageous effect of accurately controlling the amount of polishing per unit time during which the substrate is polished by the pressing force of the polishing head can be obtained. Accordingly, the advantageous effect of more precisely controlling the polishing amount of the substrate can be obtained by maintaining the friction characteristics (polishing amount due to friction) between the substrate and the polishing pad within a specified range.

또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 거칠기에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 것에 의하여, 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, by controlling the chemical mechanical polishing process conditions according to the surface roughness of the polishing pad, process efficiency can be improved and the advantageous effect of improving productivity can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면 기판의 연마 품질을 높일 수 있으며, 연마패드의 교체 여부를 적시에 결정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the polishing quality of the substrate can be improved and the advantageous effect of being able to timely determine whether to replace the polishing pad can be obtained.

도 1은 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도,
도 4 및 도 5는 도 3의 표면 특성 검출부에 의한 표면 거칠기 검출 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 반사광의 세기와 표면 거칠기의 상관관계를 도시한 그래프,
도 7은 반사광의 편광 정도와 표면 거칠기의 상관관계를 도시한 그래프,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 도시한 블록도이다.1 is a plan view illustrating a conventional chemical mechanical polishing device;
Figure 2 is a side view for explaining a conventional chemical mechanical polishing device;
Figure 3 is a side view for explaining the chemical mechanical polishing device according to the present invention;
Figures 4 and 5 are diagrams for explaining the surface roughness detection process by the surface characteristic detection unit of Figure 3;
Figure 6 is a graph showing the correlation between the intensity of reflected light and surface roughness;
Figure 7 is a graph showing the correlation between the degree of polarization of reflected light and surface roughness;
Figure 8 is a side view for explaining a chemical mechanical polishing device according to another embodiment of the present invention;
Figure 9 is a side view for explaining a chemical mechanical polishing device according to another embodiment of the present invention;
Figure 10 is a block diagram showing a control method of a chemical mechanical polishing device according to the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in this description, the same numbers refer to substantially the same elements, and under these rules, the description can be made by citing the content shown in other drawings, and content that is judged to be obvious to those skilled in the art or that is repeated can be omitted.

도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 표면 특성 검출부에 의한 표면 거칠기 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 6은 반사광의 세기와 표면 거칠기의 상관관계를 도시한 그래프이고, 도 7은 반사광의 편광 정도와 표면 거칠기의 상관관계를 도시한 그래프이다.Figure 3 is a side view for explaining the chemical mechanical polishing device according to the present invention, and Figures 4 and 5 are diagrams for explaining the surface roughness detection process by the surface characteristic detection unit of Figure 3. Additionally, Figure 6 is a graph showing the correlation between the intensity of reflected light and surface roughness, and Figure 7 is a graph showing the correlation between the degree of polarization of reflected light and surface roughness.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치(10)는 연마정반(100)과, 연마정반(100)의 상면에 배치되며 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)와, 연마패드(110)의 표면 특성을 검출하는 표면 특성 검출부(400)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 to 7, the chemical mechanical polishing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a polishing plate 100 and a polishing device disposed on the upper surface of the polishing plate 100 and in contact with the substrate W. It includes a pad 110 and a surface characteristic detection unit 400 that detects the surface characteristics of the polishing pad 110.

연마패드(110)는 회전 가능한 연마정반(100)의 상면에 배치되며, 연마패드(110)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 연마헤드(200)가 기판(W)을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써, 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.The polishing pad 110 is disposed on the upper surface of the rotatable polishing plate 100, and the polishing head 200 moves the substrate W to the polishing pad 110 while the slurry is supplied to the upper surface of the polishing pad 110. By pressing on the upper surface, a chemical mechanical polishing process is performed on the substrate W.

참고로, 본 발명에서 기판(W)이라 함은 연마패드(110) 상에서 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(W)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(W)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, in the present invention, the substrate (W) can be understood as a polishing object that can be polished on the polishing pad 110, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the substrate (W). . For example, a wafer may be used as the substrate W.

연마패드(110)의 상면에는 소정 깊이를 갖는 복수개의 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된다. 그루브 패턴은 직선, 곡선, 원형 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 연마패드(110)의 상면에 연마패드(110)의 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 복수개의 그루브 패턴이 형성되며, 각 그루브 패턴(112)이 동일한 폭을 가지며 동일한 간격으로 이격되게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 그루브 패턴이 서로 다른 형태를 가지거나 서로 다른 폭 및 이격으로 형성되는 것도 가능하며, 그루브 패턴의 형상 및 배열에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.A plurality of groove patterns having a predetermined depth are formed on the upper surface of the polishing pad 110. The groove pattern may be formed in at least one of a straight line, a curved line, and a circular shape. Below, an example in which a plurality of groove patterns having a concentric circle shape are formed on the upper surface of the polishing pad 110 with respect to the center of the polishing pad 110, and each groove pattern 112 has the same width and is spaced apart at equal intervals. Let me explain by example. In some cases, the groove patterns may have different shapes or be formed at different widths and spacings, and the present invention is not limited or limited by the shape and arrangement of the groove patterns.

표면 특성 검출부(400)는 연마패드(110)의 표면 특성을 검출하도록 마련된다.The surface characteristic detection unit 400 is provided to detect the surface characteristics of the polishing pad 110.

본 발명에서 표면 특성 검출부(400)가 연마패드(110)의 표면 특성을 검출한다 함은, 연마패드(110)의 표면 상태를 포함하는 정보를 검출하는 것으로 이해된다. 여기서, 연마패드(110)의 표면 상태를 포함하는 정보는, 연마패드(110)의 표면 형태 뿐만 아니라, 연마패드(110)의 표면에 존재하는 슬러리 잔류량, 연마입자 잔류량도 포함할 수 있다. 바람직하게, 표면 특성 검출부(400)는 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 상면의 표면 거칠기(surface roughness)를 검출하도록 마련된다.In the present invention, the fact that the surface characteristic detection unit 400 detects the surface characteristics of the polishing pad 110 is understood to mean detecting information including the surface state of the polishing pad 110. Here, information including the surface condition of the polishing pad 110 may include not only the surface shape of the polishing pad 110 but also the amount of slurry remaining and the amount of polishing particles remaining on the surface of the polishing pad 110. Preferably, the surface characteristic detection unit 400 is provided to detect the surface roughness of the upper surface of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact.

참고로, 연마패드(110)의 표면 거칠기는 연마패드(110)의 사용 정도와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드(110)의 사용시간이 증가함에 따라 연마패드(110)의 표면 거칠기도 함께 변화(예를 들어, 증가)한다. 따라서, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 알면 연마패드(110)의 현재 상태를 알 수 있다.For reference, the surface roughness of the polishing pad 110 is correlated with the degree of use of the polishing pad 110. For example, as the usage time of the polishing pad 110 increases, the surface roughness of the polishing pad 110 also changes (eg, increases). Therefore, if the surface roughness of the polishing pad 110 is known, the current state of the polishing pad 110 can be known.

여기서, 연마패드(110)의 현재 상태라 함은, 연마패드(110)의 수명, 연마패드(110)의 사용시간, 연마패드(110)의 두께, 기판(W)에 대한 연마패드(110)의 연마 성능(예를 들어, 단위 시간당 연마량) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 이해된다.Here, the current state of the polishing pad 110 refers to the lifespan of the polishing pad 110, the usage time of the polishing pad 110, the thickness of the polishing pad 110, and the thickness of the polishing pad 110 with respect to the substrate W. It is understood that it includes at least one of the polishing performance (for example, the amount of polishing per unit time).

이와 같이, 본 발명은 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 상면의 표면 거칠기를 검출하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 현재 상태(연마패드(110)의 수명, 연마패드(110)의 사용시간, 연마패드(110)의 두께, 기판(W)에 대한 연마패드(110)의 연마 성능)를 정확하게 알아낼 수 있으며, 연마패드(110)의 현재 상태를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, the present invention detects the surface roughness of the upper surface of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact, and determines the current state of the polishing pad 110 (life of the polishing pad 110, the polishing pad 110 ), the thickness of the polishing pad 110, and the polishing performance of the polishing pad 110 with respect to the substrate (W) can be accurately determined, and the current state of the polishing pad 110 can be controlled to control the chemical and mechanical polishing process conditions. Advantageous effects can be achieved by using it as basic data.

더욱 바람직하게, 표면 특성 검출부(400)는 기판(W)의 연마 공정 중에 연마패드(110)의 표면 특성을 실시간으로 검출한다. 이와 같이, 연마 공정 중에 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 실시간으로 검출하는 것에 의하여, 연마 공정 중에 연마패드(110)의 현재 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 실시간으로 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.More preferably, the surface characteristic detection unit 400 detects the surface characteristics of the polishing pad 110 in real time during the polishing process of the substrate W. In this way, by detecting the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 in real time during the polishing process, it is advantageous to control the chemical mechanical polishing process conditions in real time according to the current state of the polishing pad 110 during the polishing process. You can get the effect.

표면 특성 검출부(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(110)의 표면 거칠기를 검출하도록 구성될 수 있다.The surface characteristic detection unit 400 may be configured to detect the surface roughness of the polishing pad 110 in various ways depending on required conditions and design specifications.

일 예로, 연마정반(100)에는 연마패드(110)와 동일한 상면 높이를 가지며, 기판(W)이 접촉되는 투명창(102)이 형성되고, 표면 특성 검출부(400)는 투명창(102)의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드(110)의 표면 거칠기를 검출한다.For example, the polishing plate 100 has a transparent window 102 that has the same upper surface height as the polishing pad 110 and is in contact with the substrate W, and the surface characteristic detection unit 400 is formed in the transparent window 102. The surface roughness of the polishing pad 110 is detected based on the surface roughness.

바람직하게, 투명창(102)과 연마패드(110)는 서로 동일한 재질로 형성되고, 기판(W)의 연마 공정 중에 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면 거칠기는 서로 동일하게 유지된다. 일 예로, 투명창(102)과 연마패드(110)는 동일한 폴리우레탄 재질로 형성될 수 있으며, 연마 공정 중에 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면에 기판(W)이 접촉함에 따라, 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면 거칠기가 서로 동일하게 유지(동일한 변화율로 변화)된다.Preferably, the transparent window 102 and the polishing pad 110 are made of the same material, and the surface roughness of the transparent window 102 and the polishing pad 110 are maintained the same during the polishing process of the substrate W. . For example, the transparent window 102 and the polishing pad 110 may be formed of the same polyurethane material, and as the substrate W contacts the surfaces of the transparent window 102 and the polishing pad 110 during the polishing process, , the surface roughness of the transparent window 102 and the polishing pad 110 are maintained the same (changed at the same rate of change).

이와 같이, 투명창(102)과 연마패드(110)는 서로 동일한 재질로 형성되어 동일한 표면 거칠기를 가지기 때문에, 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출하면, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 간접적으로 검출할 수 있다.In this way, since the transparent window 102 and the polishing pad 110 are made of the same material and have the same surface roughness, detecting the surface roughness of the transparent window 102 indirectly determines the surface roughness of the polishing pad 110. It can be detected.

구체적으로, 표면 특성 검출부(400)는, 투명창(102)의 하부에 배치되며 투명창(102)의 저면으로 광을 조사하는 발광부(410)와, 발광부(410)와 이격되게 투명창(102)의 하부에 배치되며 투명창(102)의 상면에서 반사된 반사광(S2)을 수신하는 수광부(420)와, 수광부(420)에 수신된 반사광(S2)을 이용하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출하는 디텍터(430)를 포함한다.Specifically, the surface characteristic detection unit 400 includes a light emitting unit 410 disposed below the transparent window 102 and radiating light to the bottom of the transparent window 102, and a transparent window spaced apart from the light emitting unit 410. A light receiving unit 420 is disposed at the lower part of the transparent window 102 and receives the reflected light S2 reflected from the upper surface of the transparent window 102, and the transparent window 102 uses the reflected light S2 received by the light receiving unit 420. It includes a detector 430 that detects surface roughness.

발광부(410)는 투명창(102)의 하부에서 투명창(102)을 저면을 향해 광을 조사하도록 마련된다. 발광부(410)로서는 통상의 광원이 사용될 수 있으며, 발광부(410)의 종류는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 바람직하게 발광부(410)가 단일 파장의 광을 조사하도록 하는 것에 의하여, 디텍터(430)에서 검출되는 표면 거칠기의 검출 정확도를 높이고 검출 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 발광부가 다파장 광을 조사하도록 구성하는 것도 가능하다.The light emitting unit 410 is provided to emit light from the bottom of the transparent window 102 toward the bottom of the transparent window 102. A normal light source may be used as the light emitting unit 410, and the type of the light emitting unit 410 may vary depending on required conditions and design specifications. Preferably, by allowing the light emitting unit 410 to emit light of a single wavelength, the advantageous effect of increasing the detection accuracy of the surface roughness detected by the detector 430 and simplifying the detection process can be obtained. In some cases, it is possible to configure the light emitting unit to emit light of multiple wavelengths.

바람직하게, 발광부(410)는 수광부(420)에 수신되는 광이 전반사 조건으로 수신될 수 있도록 광을 조사한다. 보다 구체적으로, 발광부(410)는, 투명창(102)의 상면의 표면 거칠기가 매우 낮은(매끈한) 상태에서 투명창(102)의 상면으로 조사된 광이 전반사(100% 반사)될 수 있도록, 투명창(102)의 저면에 대해 경사지게 광을 조사하도록 구성된다.Preferably, the light emitting unit 410 radiates light so that the light received by the light receiving unit 420 can be received under total reflection conditions. More specifically, the light emitting unit 410 allows the light irradiated to the upper surface of the transparent window 102 to be totally reflected (100% reflected) in a state where the surface roughness of the upper surface of the transparent window 102 is very low (smooth). , and is configured to irradiate light obliquely with respect to the bottom of the transparent window 102.

수광부(420)는 투명창(102)의 하부에 배치되며, 투명창(102)의 상면에서 반사된 후 다시 투명창(102)을 거쳐 투명창(102)의 하부로 출사되는 반사광(S2)을 수신한다.The light receiving unit 420 is disposed at the lower part of the transparent window 102 and receives the reflected light (S2) that is reflected from the upper surface of the transparent window 102 and then passes through the transparent window 102 and exits to the lower part of the transparent window 102. Receive.

디텍터(430)는 수광부(420)에 수신된 반사광(S2)을 처리하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출한다.The detector 430 detects the surface roughness of the transparent window 102 by processing the reflected light S2 received by the light receiving unit 420.

일 예로, 도 6을 참조하면, 디텍터(430)는 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 세기를 측정하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출할 수 있다. 즉, 도 5와 같이, 투명창(102)의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창(102)의 상면에서 전반사되는 반사광(S2')의 세기가 감소하고, 이와 반대로, 도 4와 같이, 투명창(102)의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창(102)의 상면에서 전반사되는 반사광(S2)의 세기가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 세기를 측정하는 것에 의하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.For example, referring to FIG. 6 , the detector 430 may detect the surface roughness of the transparent window 102 by measuring the intensity of reflected light (S2, S2') reflected from the upper surface of the transparent window 102. That is, as shown in Figure 5, as the surface roughness of the transparent window 102 increases (roughens), the intensity of the reflected light (S2') totally reflected on the upper surface of the transparent window 102 decreases, and conversely, as shown in Figure 4 Based on the fact that the lower the surface roughness of the transparent window 102 (the smoother it is), the intensity of the reflected light S2 totally reflected from the upper surface of the transparent window 102 increases. The surface roughness of the transparent window 102 can be detected by measuring the intensity of the reflected light S2 and S2'.

다른 일 예로, 도 7을 참조하면, 디텍터(430)는 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2)의 편광 정도를 측정하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출한다. 즉, 도 5와 같이, 투명창(102)의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창(102)의 상면에서 편광되는 반사광(S2')의 편광 정도가 감소하고, 이와 반대로, 도 4와 같이, 투명창(102)의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창(102)의 상면에서 편광되는 반사광(S2)의 편광 정도가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 편광 정도를 측정하는 것에 의하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.As another example, referring to FIG. 7, the detector 430 detects the surface roughness of the transparent window 102 by measuring the degree of polarization of the reflected light (S2, S2) reflected from the upper surface of the transparent window 102. That is, as shown in Figure 5, as the surface roughness of the transparent window 102 becomes higher (rougher), the degree of polarization of the reflected light (S2') polarized on the upper surface of the transparent window 102 decreases. Conversely, as shown in Figure 4 and Likewise, based on the fact that the lower the surface roughness of the transparent window 102 (the smoother it is), the degree of polarization of the reflected light S2 polarized on the upper surface of the transparent window 102 increases. The surface roughness of the transparent window 102 can be detected by measuring the degree of polarization of the reflected light S2 and S2'.

바람직하게, 투명창(102)은 발광부(410)로부터 조사된 상기 광이 투명창(102)에 수직하게 입사하도록 안내하는 제1안내홈(103)을 포함한다. 보다 구체적으로, 제1안내홈(103)에는 발광부(410)로부터 조사된 광의 광축 방향에 대해 수직한 제1광안내면(103a)이 형성된다. 이와 같이, 발광부(410)로부터 조사된 광이 제1광안내면(103a)을 통해 투명창(102)에 수직으로 입사되도록 하는 것에 의하여, 투명창(102)의 저면으로 입사되는 입사광(S1)이 투명창(102)의 저면에서 반사되는 것을 최소화하고, 투명창(102)의 상면에서의 전반사 조건을 보다 만족시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the transparent window 102 includes a first guide groove 103 that guides the light emitted from the light emitting unit 410 to enter the transparent window 102 perpendicularly. More specifically, a first light guide surface 103a is formed in the first guide groove 103 perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the light emitting unit 410. In this way, the light emitted from the light emitting unit 410 is incident perpendicularly to the transparent window 102 through the first light guide surface 103a, thereby causing the incident light S1 to be incident on the bottom of the transparent window 102. The advantageous effect of minimizing reflection from the bottom of the transparent window 102 and satisfying the total reflection condition from the top of the transparent window 102 can be obtained.

또한, 투명창(102)은 투명창(102)의 상면에서 반사된 반사광(S2,S2')이 상기 투명창(102)으로부터 수직하게 출사하도록 안내하는 제2안내홈(104)을 포함한다. 보다 구체적으로, 제2안내홈(104)에는 투명창(102)의 상면에서 반사된 반사광(S2,S2')의 광축 방향에 대해 수직한 제2광안내면(104a)이 형성된다. 이와 같이, 투명창(102)의 상면에서 반사된 반사광(S2,S2')이 제2광안내면(104a)을 통해 투명창(102)으로부터 수직으로 출사되도록 하는 것에 의하여, 투명창(102)의 상면에서 전반사된 반사광(S2,S2')이 투명창(102)의 저면(출사면)에서 반사되는 것을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Additionally, the transparent window 102 includes a second guide groove 104 that guides the reflected light S2 and S2' reflected from the upper surface of the transparent window 102 to exit vertically from the transparent window 102. More specifically, a second light guide surface 104a is formed in the second guide groove 104 perpendicular to the optical axis direction of the reflected light S2 and S2' reflected from the upper surface of the transparent window 102. In this way, the reflected light (S2, S2') reflected from the upper surface of the transparent window 102 is emitted vertically from the transparent window 102 through the second light guide surface 104a, so that the transparent window 102 An advantageous effect can be obtained by minimizing reflection of the reflected light (S2, S2') totally reflected from the top surface on the bottom surface (emission surface) of the transparent window 102.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 투명창(102)의 저면에 제1안내홈(103)과 제2안내홈(104)이 모두 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1안내홈(103)과 제2안내홈(104) 중 어느 하나만을 형성하는 것도 가능하다.For reference, the embodiment of the present invention is described as an example in which both the first guide groove 103 and the second guide groove 104 are formed on the bottom of the transparent window 102, but in some cases, the first guide groove 102 is formed on the bottom of the transparent window 102. It is also possible to form only one of (103) and the second guide groove (104).

한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 측면도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Meanwhile, Figure 8 is a side view for explaining a chemical mechanical polishing device according to another embodiment of the present invention, and Figure 9 is a side view for explaining a chemical mechanical polishing device according to another embodiment of the present invention. In addition, parts that are identical or equivalent to the above-described components will be given the same or equivalent reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

도 8을 참조하면, 화학 기계적 연마장치(10)는, 표면 특성 검출부(400)에서 검출된 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 연마 제어부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the chemical mechanical polishing apparatus 10 includes a polishing control unit 500 that controls the polishing conditions of the substrate W using the surface characteristics of the polishing pad 110 detected by the surface characteristic detection unit 400 as an indicator. ) includes.

여기서, 연마 제어부(500)가 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 연마 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 연마 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.Here, the polishing control unit 500 controls the polishing conditions of the substrate W using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 as an indicator, meaning that the detected surface roughness of the polishing pad 110 is used as a reference value. This is defined as controlling the polishing conditions of the substrate W. For example, when the surface roughness of the polishing pad 110 is detected as “A”, the substrate W is polished under “A polishing conditions” suitable for the surface roughness “A” of the polishing pad 110, and the polishing pad 110 is polished. When the surface roughness is detected as “B,” the substrate W can be polished under “B polishing conditions” suitable for the surface roughness “B” of the polishing pad 110.

구체적으로, 연마 제어부(500)는, 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여, 기판(W)을 연마패드(110)에 가압하는 연마헤드(200)의 가압력, 연마헤드(200)의 회전수와, 연마헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 표면 거칠기 변화에 따라, 연마헤드(200)의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, the polishing control unit 500 uses the surface characteristics of the polishing pad 110 as an indicator, and uses the pressing force of the polishing head 200 to press the substrate W to the polishing pad 110 and the pressure of the polishing head 200. At least one of the rotation speed and the polishing time by the polishing head 200 is controlled. In other words, when the surface roughness of the polishing pad 110 changes, the surface roughness of the polishing pad 110 can be determined by how much the substrate W has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad 110. According to the change, the pressing force, rotation speed, and polishing time of the polishing head 200 can be controlled to accurately polish the substrate W by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

또한, 도 8을 참조하면, 화학 기계적 연마장치(10)는 표면 특성 검출부(400)에서 검출된 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어부(600)를 포함한다.In addition, referring to FIG. 8, the chemical mechanical polishing apparatus 10 includes a conditioning control unit that controls the conditioning conditions of the polishing pad 110 using the surface characteristics of the polishing pad 110 detected by the surface characteristic detection unit 400 as an indicator. Includes (600).

즉, 기판(W)의 연마량은 연마헤드(200)의 가압력, 연마헤드(200)의 회전수와, 연마헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나에 의하여 제어될 수 있으나, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것에 의해서도 조절될 수 있다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 컨디셔닝 상태에 따라서도 기판(W)의 연마량이 제어될 수 있다.That is, the amount of polishing of the substrate W may be controlled by at least one of the pressing force of the polishing head 200, the rotation speed of the polishing head 200, and the polishing time by the polishing head 200, but the polishing pad It can also be adjusted by controlling the conditioning conditions of the conditioner 300 that conditions 110. In other words, the amount of polishing of the substrate W can be controlled depending on the conditioning state of the polishing pad 110.

여기서, 연마 제어부(500)가 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.Here, the polishing control unit 500 controls the conditioning conditions of the polishing pad 110 using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 as an indicator, meaning that the detected surface roughness of the polishing pad 110 is set as a reference value. It is defined as controlling the conditioning conditions of the polishing pad 110. For example, when the surface roughness of the polishing pad 110 is detected as “A”, the substrate W is polished under “A conditioning conditions” suitable for the surface roughness “A” of the polishing pad 110, and the polishing pad 110 is polished. When the surface roughness is detected as “B,” the substrate W can be polished under “B conditioning conditions” suitable for the surface roughness “B” of the polishing pad 110.

구체적으로, 연마 제어부(500)는, 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 가압력, 컨디셔너(300)의 회전수와, 컨디셔너(300)에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 표면 거칠기 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, the polishing control unit 500 uses the surface characteristics of the polishing pad 110 as an indicator, the pressing force of the conditioner 300 to condition the polishing pad 110, the rotation speed of the conditioner 300, and the conditioner 300. ) to control at least one of the conditioning times. In other words, when the surface roughness of the polishing pad 110 changes, the surface roughness of the polishing pad 110 can be determined by how much the substrate W has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad 110. According to the change, the pressing force, rotation speed, and conditioning time of the conditioner can be controlled to accurately polish the substrate W by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

참고로, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면을 개질하기 위해 마련된다.For reference, the conditioner 300 is provided to modify the surface of the polishing pad 110.

즉, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하며 미세하게 절삭하여 연마패드(110)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 개질한다. 다시 말해서, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(110)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(110)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 기판(W)에 원활하게 공급되도록 한다.That is, the conditioner 300 presses the surface of the polishing pad 110 with a predetermined pressing force and finely cuts it to modify the surface of the polishing pad 110 so that the pores formed on the surface appear on the surface. In other words, the conditioner 300 finely cuts the surface of the polishing pad 110 to prevent the numerous foamed pores that serve to contain the slurry containing the abrasive and chemical substances on the surface of the polishing pad 110 from being clogged, thereby performing polishing. The slurry filled in the foam pores of the pad 110 is smoothly supplied to the substrate W.

참고로, 컨디셔너(300)의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 컨디셔너(300)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 복수개의 컨디셔너를 이용하여 연마패드의 표면을 개질하는 것도 가능하다.For reference, the type and characteristics of the conditioner 300 may vary depending on required conditions and design specifications, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the conditioner 300. In some cases, it is possible to modify the surface of the polishing pad using a plurality of conditioners.

또한, 연마패드(110)의 표면 거칠기에 따라 기판(W)의 연마 조건(연마헤드의 제어 조건)과 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건(컨디셔너의 제어 조건)을 동시에 제어하는 것도 가능하다.In addition, it is possible to simultaneously control the polishing conditions (control conditions of the polishing head) of the substrate W and the conditioning conditions (control conditions of the conditioner) of the polishing pad 110 according to the surface roughness of the polishing pad 110.

구체적으로, 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)에 따라 연마헤드(200)의 가압력과 컨디셔너(300)의 가압력을 상대적으로 제어(서로 반대되게 제어)하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절할 수 있고, 결과적으로 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여 연마패드(110)에 의한 기판(W)의 연마량을 제어하는 것이 가능하다.Specifically, by relatively controlling (controlling to be opposite to each other) the pressing force of the polishing head 200 and the pressing force of the conditioner 300 according to the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110, the polishing pad 110 The surface roughness of can be adjusted, and as a result, it is possible to control the amount of polishing of the substrate W by the polishing pad 110 by adjusting the surface roughness of the polishing pad 110.

예를 들어, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 높으면, 연마헤드(200)의 가압력은 높이고, 컨디셔너(300)의 가압력은 낮춤으로써, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 낮출 수 있다. 다시 말해서, 컨디셔너(300)에 비해 상대적으로 매끄러운 기판을 연마패드(110)에 강하게 가압(연마헤드의 가압력을 높이고)하고, 컨디셔너(300)를 연마패드(110)에 약하게 가압하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 보다 매끄럽게 낮출 수 있다.For example, if the surface roughness of the polishing pad 110 is higher than the predetermined roughness range, the pressing force of the polishing head 200 is increased and the pressing force of the conditioner 300 is lowered to lower the surface roughness of the polishing pad 110. You can. In other words, polishing is performed by strongly pressing a relatively smooth substrate compared to the conditioner 300 against the polishing pad 110 (increasing the pressing force of the polishing head) and lightly pressing the conditioner 300 against the polishing pad 110. The surface roughness of the pad 110 can be lowered to become more smooth.

이와 반대로, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 낮으면, 연마헤드(200)의 가압력은 낮추고, 컨디셔너(300)의 가압력을 높힘으로써 연마패드(110)의 표면 거칠기를 높일 수 있다.On the contrary, if the surface roughness of the polishing pad 110 is lower than the predetermined roughness range, the surface roughness of the polishing pad 110 can be increased by lowering the pressing force of the polishing head 200 and increasing the pressing force of the conditioner 300. there is.

이와 같이, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여, 미리 정해진 연마헤드(200)의 가압력에 의해 기판(W)이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판(W)과 연마패드(110) 사이의 마찰특성(마찰에 의한 연마량)을 정해진 범위 내로 유지시켜 기판(W)의 연마량 제어를 보다 정교하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by adjusting the surface roughness of the polishing pad 110, the advantageous effect of accurately controlling the amount of polishing per unit time at which the substrate W is polished by the predetermined pressing force of the polishing head 200 can be obtained. Accordingly, the advantageous effect of more precisely controlling the polishing amount of the substrate W can be obtained by maintaining the friction characteristics (polishing amount due to friction) between the substrate W and the polishing pad 110 within a predetermined range.

한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연마패드와 동일한 특성(재질)을 갖는 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드의 표면 거칠기를 간접적으로 검출하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드의 표면 거칠기를 직접 검출하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention described above and shown, an example of indirectly detecting the surface roughness of the polishing pad based on the surface roughness of a transparent window having the same characteristics (material) as the polishing pad is used, but in some cases, It is also possible to directly detect the surface roughness of the polishing pad.

도 9를 참조하면, 연마패드(110)는 연마정반(100)의 상면을 전체적으로 덮도록 배치되고, 연마정반(100)에는 관통홀(102')이 형성되며, 표면 특성 검출부(400)는 연마패드(110)의 표면 특성을 직접 검출하도록 구성된다.Referring to FIG. 9, the polishing pad 110 is arranged to entirely cover the upper surface of the polishing plate 100, a through hole 102' is formed in the polishing plate 100, and the surface characteristic detection unit 400 is used for polishing. It is configured to directly detect the surface characteristics of the pad 110.

보다 구체적으로, 연마패드(110)의 하부에 배치된 발광부(410)는 관통홀(102')을 통해 연마패드(110)의 저면으로 광(S1)을 조사하고, 연마패드(110)의 상면에서부터 반사된 반사광(S2)은 관통홀(102')을 거쳐 연마패드(110)의 하부에 배치된 수광부(420)에 수신된다.More specifically, the light emitting unit 410 disposed at the bottom of the polishing pad 110 irradiates light S1 to the bottom of the polishing pad 110 through the through hole 102' and The reflected light S2 reflected from the upper surface is received by the light receiving unit 420 disposed at the lower part of the polishing pad 110 through the through hole 102'.

그리고, 연마패드(110)의 저면에는 발광부(410)로부터 조사된 광(S1)이 연마패드(110)의 저면에 수직하게 입사하도록 안내하는 제1안내홈(103)과, 연마패드(110)의 상면에서 반사된 반사광(S2)이 연마패드(110)로부터 수직하게 출사하도록 안내하는 제2안내홈(104)이 형성될 수 있다.(도 4 및 도 5의 제1안내홈(103) 및 제2안내홈(104) 참조)In addition, on the bottom of the polishing pad 110, there is a first guide groove 103 that guides the light S1 emitted from the light emitting unit 410 to be incident perpendicularly on the bottom of the polishing pad 110, and the polishing pad 110 ) A second guide groove 104 may be formed to guide the reflected light S2 reflected from the upper surface to exit vertically from the polishing pad 110. (First guide groove 103 in FIGS. 4 and 5 and second guide groove (104))

참고로, 도 9에서는 발광부(410)와 수광부(420)가 연마정반(100)의 하부에 배치된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 발광부와 수광부가 관통홀의 내부에 배치되는 것도 가능하다.For reference, FIG. 9 illustrates an example in which the light emitting unit 410 and the light receiving unit 420 are disposed at the bottom of the polishing plate 100. However, in some cases, the light emitting unit and the light receiving unit are disposed inside the through hole. possible.

도 10은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 도시한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Figure 10 is a block diagram showing a control method of a chemical mechanical polishing device according to the present invention. In addition, parts that are identical or equivalent to the above-described components will be given the same or equivalent reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 분야에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 표면 거칠기를 검출하는 표면 거칠기 검출단계(S10)와, 연마패드(110)의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드(110)의 상태를 감지하는 감지단계(S20)를 포함한다.Referring to FIG. 10, a control method of a chemical mechanical polishing apparatus according to another field of the present invention includes a surface roughness detection step (S10) of detecting the surface roughness of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact, and polishing. It includes a detection step (S20) of detecting the state of the polishing pad 110 based on the surface roughness of the pad 110.

단계 1:Step 1:

먼저, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 표면 거칠기를 검출한다.First, the surface roughness of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact is detected.

표면 거칠기 검출단계(S10)에서 연마패드(110)의 표면 특성을 검출한다 함은, 연마패드(110)의 표면 상태를 포함하는 정보를 검출하는 것으로 이해된다. 바람직하게, 표면 거칠기 검출단계(S10)에서는 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 상면의 표면 거칠기(surface roughness)를 검출한다.Detecting the surface characteristics of the polishing pad 110 in the surface roughness detection step (S10) is understood to mean detecting information including the surface state of the polishing pad 110. Preferably, in the surface roughness detection step (S10), the surface roughness of the upper surface of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact is detected.

표면 거칠기 검출단계(S10)에서는, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 직접 검출하거나, 연마패드(110)와 동일한 특성(재질)을 갖는 대체물의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드(110)의 표면 거칠기를 간접적으로 검출하는 것이 가능하다.In the surface roughness detection step (S10), the surface roughness of the polishing pad 110 is directly detected or the surface roughness of the polishing pad 110 is determined based on the surface roughness of a substitute having the same characteristics (material) as the polishing pad 110. It is possible to detect indirectly.

일 예로, 표면 거칠기 검출단계(S10)에서는, 연마정반(100)에는 연마패드(110)와 동일한 상면 높이를 가지며, 기판(W)이 접촉되는 투명창(102)이 형성되고, 표면 특성 검출부(400)는 투명창(102)의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드(110)의 표면 거칠기를 검출한다.For example, in the surface roughness detection step (S10), a transparent window 102 is formed on the polishing plate 100, has the same upper surface height as the polishing pad 110, and is in contact with the substrate W, and a surface characteristic detection unit ( 400 detects the surface roughness of the polishing pad 110 based on the surface roughness of the transparent window 102.

바람직하게, 투명창(102)과 연마패드(110)는 서로 동일한 재질로 형성되고, 기판(W)의 연마 공정 중에 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면 거칠기는 서로 동일하게 유지된다. 일 예로, 투명창(102)과 연마패드(110)는 동일한 폴리우레탄 재질로 형성될 수 있으며, 연마 공정 중에 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면에 기판(W)이 접촉함에 따라, 투명창(102)과 연마패드(110)의 표면 거칠기가 서로 동일하게 유지(동일한 변화율로 변화)된다.Preferably, the transparent window 102 and the polishing pad 110 are made of the same material, and the surface roughness of the transparent window 102 and the polishing pad 110 are maintained the same during the polishing process of the substrate W. . For example, the transparent window 102 and the polishing pad 110 may be formed of the same polyurethane material, and as the substrate W contacts the surfaces of the transparent window 102 and the polishing pad 110 during the polishing process, , the surface roughness of the transparent window 102 and the polishing pad 110 are maintained the same (changed at the same rate of change).

보다 구체적으로, 표면 거칠기 검출단계는, 투명창(102)의 하부에서 투명창(102)의 저면으로 광을 조사하는 광 조사 단계와, 투명창(102)의 상면에서 반사된 반사광(S2,S2')을 수신하는 광 수신 단계와, 광 수신 단계에서 수신된 반사광(S2,S2')을 이용하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출하는 검출단계를 포함한다.More specifically, the surface roughness detection step includes a light irradiation step of irradiating light from the bottom of the transparent window 102 to the bottom of the transparent window 102, and the reflected light (S2, S2) reflected from the upper surface of the transparent window 102. ') and a detection step of detecting the surface roughness of the transparent window 102 using the reflected light (S2, S2') received in the light reception step.

바람직하게, 광 조사 단계에서는 투명창(102)의 상면으로 조사된 광이 투명창(102)의 상면에서 전반사(100% 반사)될 수 있도록, 투명창(102)의 저면에 대해 경사지게 상기 광을 조사하고, 광 수신 단계에서는 투명창(102)의 상면에서 전반사되는 반사광(S2,S2')을 수신한다.Preferably, in the light irradiation step, the light irradiated to the upper surface of the transparent window 102 is radiated at an angle with respect to the bottom surface of the transparent window 102 so that the light is totally reflected (100% reflected) on the upper surface of the transparent window 102. irradiation, and in the light reception step, reflected light (S2, S2') that is totally reflected from the upper surface of the transparent window 102 is received.

더욱 바람직하게 광 조사 단계에서는 단일 파장의 광을 조사하도록 하는 것에 의하여, 검출단계에서 검출되는 투명창(102)의 표면 거칠기의 검출 정확도를 높이고 검출 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 광 조사 단계에서 다파장 광을 조사하는 것도 가능하다.More preferably, by irradiating light of a single wavelength in the light irradiation step, the advantageous effect of increasing the detection accuracy of the surface roughness of the transparent window 102 detected in the detection step and simplifying the detection process can be obtained. In some cases, it is also possible to irradiate multi-wavelength light during the light irradiation step.

참고로, 검출단계에서는 광 수신 단계에서 수신된 반사광(S2,S2')을 다양한 방식으로 이용하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출하는 것이 가능하다.For reference, in the detection step, it is possible to detect the surface roughness of the transparent window 102 by using the reflected light (S2, S2') received in the light reception step in various ways.

일 예로, 검출단계에서는 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 세기를 측정하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출한다. 즉, 투명창(102)의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창(102)의 상면에서 전반사되는 반사광(S2')의 세기가 감소하고, 이와 반대로 투명창(102)의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창(102)의 상면에서 전반사되는 반사광(S2)의 세기가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 세기를 측정하는 것에 의하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.(도 6 참조)For example, in the detection step, the intensity of reflected light (S2, S2') reflected from the upper surface of the transparent window 102 is measured to detect the surface roughness of the transparent window 102. That is, as the surface roughness of the transparent window 102 becomes higher (rougher), the intensity of the reflected light (S2') totally reflected from the upper surface of the transparent window 102 decreases. Conversely, as the surface roughness of the transparent window 102 decreases, the intensity of the reflected light S2' decreases. Measure the intensity of reflected light (S2, S2') reflected from the upper surface of the transparent window 102 based on the fact that the intensity of the reflected light (S2) totally reflected from the upper surface of the transparent window 102 increases as the surface becomes smoother. By doing so, the surface roughness of the transparent window 102 can be detected (see FIG. 6).

다른 일 예로, 검출단계에서는 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 편광 정도를 측정하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출한다. 즉, 투명창(102)의 표면 거칠기가 높아(거칠어)질수록 투명창(102)의 상면에서 편광되는 반사광(S2')의 편광 정도가 감소하고, 이와 반대로 투명창(102)의 표면 거칠기가 낮을수록(매끈할수록) 투명창(102)의 상면에서 편광되는 반사광(S2)의 편광 정도가 증가한다는 점에 기초하여, 투명창(102)의 상면에서 반사되는 반사광(S2,S2')의 편광 정도를 측정하는 것에 의하여 투명창(102)의 표면 거칠기를 검출할 수 있다.(도 7 참조)As another example, in the detection step, the surface roughness of the transparent window 102 is detected by measuring the degree of polarization of the reflected light (S2, S2') reflected from the upper surface of the transparent window 102. That is, as the surface roughness of the transparent window 102 increases (roughens), the degree of polarization of the reflected light (S2') polarized from the upper surface of the transparent window 102 decreases, and conversely, the surface roughness of the transparent window 102 decreases. Based on the fact that the lower (smoother) the degree of polarization of the reflected light (S2) polarized on the upper surface of the transparent window 102 increases, the polarization of the reflected light (S2, S2') reflected on the upper surface of the transparent window 102 The surface roughness of the transparent window 102 can be detected by measuring the degree (see FIG. 7).

단계 2:Step 2:

다음, 감지단계(S20)에서는 연마패드(110)의 표면 거칠기에 기초하여 연마패드(110)의 상태를 감지한다.Next, in the detection step (S20), the state of the polishing pad 110 is detected based on the surface roughness of the polishing pad 110.

즉, 연마패드(110)의 표면 거칠기는 연마패드(110)의 사용 정도와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드(110)의 사용시간이 증가함에 따라 연마패드(110)의 표면 거칠기도 함께 변화(예를 들어, 증가)한다. 따라서, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 알면 연마패드(110)의 현재 상태를 알 수 있다.That is, the surface roughness of the polishing pad 110 is correlated with the degree of use of the polishing pad 110. For example, as the usage time of the polishing pad 110 increases, the surface roughness of the polishing pad 110 also changes (eg, increases). Therefore, if the surface roughness of the polishing pad 110 is known, the current state of the polishing pad 110 can be known.

여기서, 연마패드(110)의 현재 상태라 함은, 연마패드(110)의 수명, 연마패드(110)의 사용시간, 연마패드(110)의 두께, 기판(W)에 대한 연마패드(110)의 연마 성능(예를 들어, 단위 시간당 연마량) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 이해된다.Here, the current state of the polishing pad 110 refers to the lifespan of the polishing pad 110, the usage time of the polishing pad 110, the thickness of the polishing pad 110, and the thickness of the polishing pad 110 with respect to the substrate W. It is understood that it includes at least one of the polishing performance (for example, the amount of polishing per unit time).

이와 같이, 기판(W)이 접촉되는 연마패드(110)의 상면의 표면 거칠기에 기초하여, 연마패드(110)의 현재 상태(연마패드(110)의 수명, 연마패드(110)의 사용시간, 연마패드(110)의 두께, 기판(W)에 대한 연마패드(110)의 연마 성능)를 감지하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 현재 상태를 정확하게 알아낼 수 있으며, 연마패드(110)의 현재 상태를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, based on the surface roughness of the upper surface of the polishing pad 110 with which the substrate W is in contact, the current state of the polishing pad 110 (life of the polishing pad 110, usage time of the polishing pad 110, By detecting the thickness of the polishing pad 110 and the polishing performance of the polishing pad 110 with respect to the substrate W, the current state of the polishing pad 110 can be accurately determined, and the current state of the polishing pad 110 can be determined. A beneficial effect can be obtained by using the state as a basic data for controlling the chemical and mechanical polishing process conditions.

바람직하게, 기판(W)의 연마 공정 중에 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 통해 연마패드(110)의 현재 상태를 실시간으로 감지하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 현재 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 실시간으로 제어할 수 있다.Preferably, the current state of the polishing pad 110 is detected in real time through the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 during the polishing process of the substrate W. Accordingly, the chemical mechanical polishing process conditions can be controlled in real time.

단계 3:Step 3:

또한, 표면 거칠기 검출단계에서 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 연마 제어단계(S30)를 포함할 수 있다.Additionally, a polishing control step (S30) may be included in which the polishing conditions of the substrate W are controlled using the surface roughness of the polishing pad 110 detected in the surface roughness detection step as an indicator.

참고로, 연마 제어단계(S30)에서 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 연마 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 연마 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.For reference, controlling the polishing conditions of the substrate W using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 as an indicator in the polishing control step (S30) means that the detected surface roughness of the polishing pad 110 is It is defined as controlling the polishing conditions of the substrate W using a reference value. For example, when the surface roughness of the polishing pad 110 is detected as “A”, the substrate W is polished under “A polishing conditions” suitable for the surface roughness “A” of the polishing pad 110, and the polishing pad 110 is polished. When the surface roughness is detected as “B,” the substrate W can be polished under “B polishing conditions” suitable for the surface roughness “B” of the polishing pad 110.

구체적으로, 연마 제어단계(S30)에서는, 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여, 기판(W)을 연마패드(110)에 가압하는 연마헤드(200)의 가압력, 연마헤드(200)의 회전수와, 연마헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 표면 거칠기 변화에 따라, 연마헤드(200)의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, in the polishing control step (S30), the pressing force of the polishing head 200, which presses the substrate W to the polishing pad 110, using the surface characteristics of the polishing pad 110 as an indicator, the polishing head 200 At least one of the rotation speed and the polishing time by the polishing head 200 is controlled. In other words, when the surface roughness of the polishing pad 110 changes, the surface roughness of the polishing pad 110 can be determined by how much the substrate W has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad 110. According to the change, the pressing force, rotation speed, and polishing time of the polishing head 200 can be controlled to accurately polish the substrate W by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

또한, 연마 제어단계(S30)에서는 연마패드(110)의 표면 거칠기에 따라 연마헤드의 제어 조건과 연마패드(110)의 컨디셔너의 제어 조건을 동시에 제어하는 것도 가능하다.Additionally, in the polishing control step (S30), it is possible to simultaneously control the control conditions of the polishing head and the control conditions of the conditioner of the polishing pad 110 according to the surface roughness of the polishing pad 110.

구체적으로, 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)에 따라 연마헤드(200)의 가압력과 컨디셔너(300)의 가압력을 상대적으로 제어(서로 반대되게 제어)하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절할 수 있고, 결과적으로 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여 연마패드(110)에 의한 기판(W)의 연마량을 제어하는 것이 가능하다.Specifically, by relatively controlling (controlling to be opposite to each other) the pressing force of the polishing head 200 and the pressing force of the conditioner 300 according to the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110, the polishing pad 110 The surface roughness of can be adjusted, and as a result, it is possible to control the amount of polishing of the substrate W by the polishing pad 110 by adjusting the surface roughness of the polishing pad 110.

예를 들어, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 높으면, 연마 제어단계(S30)에서는 연마헤드(200)의 가압력은 높이고, 컨디셔너(300)의 가압력은 낮춤으로써, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 낮출 수 있다. 다시 말해서, 컨디셔너(300)에 비해 상대적으로 매끄러운 기판을 연마패드(110)에 강하게 가압(연마헤드의 가압력을 높이고)하고, 컨디셔너(300)를 연마패드(110)에 약하게 가압하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 보다 매끄럽게 낮출 수 있다.For example, if the surface roughness of the polishing pad 110 is higher than the predetermined roughness range, in the polishing control step (S30), the pressing force of the polishing head 200 is increased and the pressing force of the conditioner 300 is lowered, thereby polishing the polishing pad ( 110) can lower the surface roughness. In other words, polishing is performed by strongly pressing a relatively smooth substrate compared to the conditioner 300 against the polishing pad 110 (increasing the pressing force of the polishing head) and lightly pressing the conditioner 300 against the polishing pad 110. The surface roughness of the pad 110 can be lowered to become more smooth.

이와 반대로, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 미리 정해진 거칠기 범위보다 낮으면, 연마 제어단계(S30)에서는 연마헤드(200)의 가압력은 낮추고, 컨디셔너(300)의 가압력을 높힘으로써 연마패드(110)의 표면 거칠기를 높일 수 있다.On the contrary, if the surface roughness of the polishing pad 110 is lower than the predetermined roughness range, in the polishing control step (S30), the pressing force of the polishing head 200 is lowered and the pressing force of the conditioner 300 is increased to reduce the polishing pad 110. ) can increase the surface roughness.

이와 같이, 연마패드(110)의 표면 거칠기를 조절하는 것에 의하여, 미리 정해진 연마헤드(200)의 가압력에 의해 기판(W)이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판(W)과 연마패드(110) 사이의 마찰특성(마찰에 의한 연마량)을 정해진 범위 내로 유지시켜 기판(W)의 연마량 제어를 보다 정교하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by adjusting the surface roughness of the polishing pad 110, the advantageous effect of accurately controlling the amount of polishing per unit time at which the substrate W is polished by the predetermined pressing force of the polishing head 200 can be obtained. Accordingly, the advantageous effect of more precisely controlling the polishing amount of the substrate W can be obtained by maintaining the friction characteristics (polishing amount due to friction) between the substrate W and the polishing pad 110 within a predetermined range.

단계 4:Step 4:

또한, 표면 거칠기 검출단계에서 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어단계(S40)를 포함할 수 있다.Additionally, it may include a conditioning control step (S40) of controlling the conditioning conditions of the polishing pad 110 using the surface roughness of the polishing pad 110 detected in the surface roughness detection step as an indicator.

즉, 기판(W)의 연마량은 연마헤드(200)의 가압력, 연마헤드(200)의 회전수와, 연마헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나에 의하여 제어될 수 있으나, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것에 의해서도 조절될 수 있다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 컨디셔닝 상태에 따라서도 기판(W)의 연마량이 제어될 수 있다.That is, the amount of polishing of the substrate W may be controlled by at least one of the pressing force of the polishing head 200, the rotation speed of the polishing head 200, and the polishing time by the polishing head 200, but the polishing pad It can also be adjusted by controlling the conditioning conditions of the conditioner 300 that conditions 110. In other words, the amount of polishing of the substrate W can be controlled depending on the conditioning state of the polishing pad 110.

여기서, 컨디셔닝 제어단계(S40)에서 연마패드(110)의 표면 특성(표면 거칠기)을 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어한다 함은, 검출된 연마패드(110)의 표면 거칠기를 기준값으로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "A"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "A"에 적합한 "A 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 "B"라고 검출되면 연마패드(110)의 표면 거칠기 "B"에 적합한 "B 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.Here, controlling the conditioning conditions of the polishing pad 110 using the surface characteristics (surface roughness) of the polishing pad 110 as an indicator in the conditioning control step (S40) means that the detected surface roughness of the polishing pad 110 is It is defined as controlling the conditioning conditions of the polishing pad 110 using the reference value. For example, when the surface roughness of the polishing pad 110 is detected as “A”, the substrate W is polished under “A conditioning conditions” suitable for the surface roughness “A” of the polishing pad 110, and the polishing pad 110 is polished. When the surface roughness is detected as “B,” the substrate W can be polished under “B conditioning conditions” suitable for the surface roughness “B” of the polishing pad 110.

구체적으로, 컨디셔닝 제어단계(S40)에서는, 연마패드(110)의 표면 특성을 지표로 하여, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 가압력, 컨디셔너(300)의 회전수와, 컨디셔너(300)에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화되면, 연마패드(110)의 표면 거칠기가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 표면 거칠기 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.Specifically, in the conditioning control step (S40), using the surface characteristics of the polishing pad 110 as an indicator, the pressing force of the conditioner 300 for conditioning the polishing pad 110, the rotation speed of the conditioner 300, and the conditioner ( Control at least one of the conditioning times by 300). In other words, when the surface roughness of the polishing pad 110 changes, the surface roughness of the polishing pad 110 can be determined by how much the substrate W has been polished by the change in the surface roughness of the polishing pad 110. According to the change, the pressing force, rotation speed, and conditioning time of the conditioner can be controlled to accurately polish the substrate W by the desired polishing amount (to the desired target thickness).

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can change it.

100 : 연마정반 102 : 투명창
103 : 제1안내홈 103a : 제1광안내면
104 : 제2안내홈 104a : 제2광안내면
110 : 연마패드 200 : 연마헤드
300 : 컨디셔너 400 : 표면 특성 검출부
410 : 발광부 420 : 수광부
430 : 디텍터 500 : 연마 제어부
600 : 컨디셔닝 제어부100: polishing plate 102: transparent window
103: first guide groove 103a: first light guide surface
104: second guide groove 104a: second light guide surface
110: polishing pad 200: polishing head
300: Conditioner 400: Surface characteristics detection unit
410: light emitting part 420: light receiving part
430: detector 500: polishing control unit
600: Conditioning control unit

Claims (48)

화학 기계적 연마장치로서,
연마정반과;
상기 연마정반의 상면에 배치되며, 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 연마패드와 동일한 상면 높이를 가지며 연마 공정 중에 상기 기판이 접촉하도록 상기 연마 정반에 형성된 투명창과;
상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 저면으로 광을 조사하는 발광부와, 상기 발광부와 이격되게 상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 상면에서 반사된 반사광을 수신하는 수광부와, 상기 수광부에 수신된 상기 반사광의 세기로부터 상기 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 디텍터를 포함하여, 상기 기판의 상기 연마 공정 중에 상기 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 상기 연마패드의 표면 거칠기를 실시간으로 검출하는 표면 특성 검출부를;
포함하고, 상기 발광부는 상기 투명창의 저면에 대해 경사지게 상기 광을 조사하고, 상기 수광부는 상기 투명창의 상면에서 전반사되는 상기 반사광을 수신하고, 상기 투명창에는 상기 발광부로부터 조사된 상기 광이 상기 투명창에 수직하게 입사하도록 안내하는 제1안내홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
As a chemical mechanical polishing device,
Polishing plate;
a polishing pad disposed on the upper surface of the polishing plate and in contact with the substrate;
a transparent window having the same top height as the polishing pad and formed on the polishing plate to contact the substrate during the polishing process;
A light emitting unit disposed at the bottom of the transparent window and irradiating light to the bottom of the transparent window, a light receiving unit disposed at the bottom of the transparent window to be spaced apart from the light emitting unit and receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window, and the light receiving unit A surface characteristic detection unit including a detector that detects the surface roughness of the transparent window from the intensity of the received reflected light, and detecting the surface roughness of the polishing pad in real time based on the surface roughness of the transparent window during the polishing process of the substrate. ;
wherein the light emitting unit irradiates the light at an angle to the bottom of the transparent window, the light receiving unit receives the reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window, and the light irradiated from the light emitting unit is transmitted to the transparent window. A chemical mechanical polishing device characterized in that a first guide groove is formed to guide the incident to occur perpendicularly to the window.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 투명창과 상기 연마패드는 서로 동일한 재질로 형성되고,
상기 기판의 연마 공정 중에 상기 투명창과 상기 연마패드의 표면 거칠기는 서로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to paragraph 1,
The transparent window and the polishing pad are made of the same material,
A chemical mechanical polishing device, wherein the surface roughness of the transparent window and the polishing pad are maintained the same during the polishing process of the substrate.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1안내홈에는 상기 발광부로부터 조사된 상기 광의 광축 방향에 대해 수직한 제1광안내면이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to paragraph 1,
A chemical mechanical polishing device, characterized in that a first light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the light emitting unit is formed in the first guide groove.
 화학 기계적 연마장치로서,
연마정반과;
상기 연마정반의 상면에 배치되며, 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 연마패드와 동일한 상면 높이를 가지며 연마 공정 중에 상기 기판이 접촉하도록 상기 연마 정반에 형성된 투명창과;
상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 저면으로 광을 조사하는 발광부와, 상기 발광부와 이격되게 상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 상면에서 반사된 반사광을 수신하는 수광부와, 상기 수광부에 수신된 상기 반사광의 세기로부터 상기 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 디텍터를 포함하여, 상기 기판의 상기 연마 공정 중에 상기 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 상기 연마패드의 표면 거칠기를 실시간으로 검출하는 표면 특성 검출부를;
포함하고, 상기 발광부는 상기 투명창의 저면에 대해 경사지게 상기 광을 조사하고, 상기 수광부는 상기 투명창의 상면에서 전반사되는 상기 반사광을 수신하고, 상기 투명창에는 상기 투명창의 상면에서 반사된 상기 반사광이 상기 투명창으로부터 수직하게 출사하도록 안내하는 제2안내홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
As a chemical mechanical polishing device,
Polishing plate;
a polishing pad disposed on the upper surface of the polishing plate and in contact with the substrate;
a transparent window having the same top height as the polishing pad and formed on the polishing plate to contact the substrate during the polishing process;
A light emitting unit disposed at the bottom of the transparent window and irradiating light to the bottom of the transparent window, a light receiving unit disposed at the bottom of the transparent window to be spaced apart from the light emitting unit and receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window, and the light receiving unit A surface characteristic detection unit including a detector that detects the surface roughness of the transparent window from the intensity of the received reflected light, and detecting the surface roughness of the polishing pad in real time based on the surface roughness of the transparent window during the polishing process of the substrate. ;
wherein the light emitting unit radiates the light at an angle to the bottom of the transparent window, the light receiving unit receives the reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window, and the transparent window receives the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window. A chemical mechanical polishing device characterized in that a second guide groove is formed to guide light to be emitted vertically from the transparent window.
 제11항에 있어서,
상기 제2안내홈에는 상기 투명창의 상면에서 반사된 상기 반사광의 광축 방향에 대해 수직한 제2광안내면이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to clause 11,
A chemical mechanical polishing device, characterized in that a second light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window is formed in the second guide groove.
 화학 기계적 연마장치로서,
연마정반과;
상기 연마정반의 상면에 배치되며, 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 연마패드와 동일한 상면 높이를 가지며 연마 공정 중에 상기 기판이 접촉하도록 상기 연마 정반에 형성된 투명창과;
상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 저면으로 광을 조사하는 발광부와, 상기 발광부와 이격되게 상기 투명창의 하부에 배치되어 상기 투명창의 상면에서 반사된 반사광을 수신하는 수광부와, 상기 수광부에 수신된 상기 반사광의 세기로부터 상기 투명창의 표면 거칠기를 검출하는 디텍터를 포함하여, 상기 기판의 상기 연마 공정 중에 상기 투명창의 표면 거칠기에 기초하여 상기 연마패드의 표면 거칠기를 실시간으로 검출하는 표면 특성 검출부를;
포함하고, 상기 발광부는 상기 투명창의 저면에 대해 경사지게 상기 광을 조사하고, 상기 수광부는 상기 투명창의 상면에서 전반사되는 상기 반사광을 수신하고,
상기 투명창에는, 상기 발광부로부터 조사된 상기 광이 상기 투명창에 수직하게 입사하도록 안내하는 제1안내홈과, 상기 투명창의 상면에서 반사된 상기 반사광이 상기 투명창으로부터 수직하게 출사하도록 안내하는 제2안내홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
As a chemical mechanical polishing device,
Polishing plate;
a polishing pad disposed on the upper surface of the polishing plate and in contact with the substrate;
a transparent window having the same top height as the polishing pad and formed on the polishing plate to contact the substrate during the polishing process;
A light emitting unit disposed at the bottom of the transparent window and irradiating light to the bottom of the transparent window, a light receiving unit disposed at the bottom of the transparent window to be spaced apart from the light emitting unit and receiving reflected light reflected from the upper surface of the transparent window, and the light receiving unit A surface characteristic detection unit including a detector that detects the surface roughness of the transparent window from the intensity of the received reflected light, and detecting the surface roughness of the polishing pad in real time based on the surface roughness of the transparent window during the polishing process of the substrate. ;
wherein the light emitting unit irradiates the light at an angle to the bottom of the transparent window, and the light receiving unit receives the reflected light totally reflected from the upper surface of the transparent window,
The transparent window includes a first guide groove that guides the light emitted from the light emitting unit to enter the transparent window perpendicularly, and a first guide groove that guides the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window to exit vertically from the transparent window. A chemical mechanical polishing device characterized in that a second guide groove is formed.
 제13항에 있어서,
상기 제1안내홈에는 상기 발광부로부터 조사된 상기 광의 광축 방향에 대해 수직한 제1광안내면이 형성되고,
상기 제2안내홈에는 상기 투명창의 상면에서 반사된 상기 반사광의 광축 방향에 대해 수직한 제2광안내면이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to clause 13,
A first light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the light emitted from the light emitting unit is formed in the first guide groove,
A chemical mechanical polishing device, characterized in that a second light guide surface perpendicular to the optical axis direction of the reflected light reflected from the upper surface of the transparent window is formed in the second guide groove.
 제1항에 있어서,
상기 발광부는 단일 파장의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to paragraph 1,
A chemical mechanical polishing device, wherein the light emitting unit irradiates light of a single wavelength.
 삭제delete 제1항 또는 제4항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 특성 검출부에서 검출된 상기 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여 상기 기판의 연마 조건을 제어하는 연마 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to any one of claims 1 or 4 or 10 to 15,
A chemical mechanical polishing device comprising a polishing control unit that controls polishing conditions of the substrate using the surface characteristics of the polishing pad detected by the surface characteristic detection unit as an indicator.
 제17항에 있어서,
상기 연마 제어부는, 상기 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 연마헤드의 가압력, 상기 연마헤드의 회전수와, 상기 연마헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to clause 17,
The polishing control unit uses the surface characteristics of the polishing pad as an indicator and controls at least one of the pressing force of the polishing head for pressing the substrate to the polishing pad, the rotation speed of the polishing head, and the polishing time by the polishing head. A chemical mechanical polishing device characterized in that it is controlled.
 제1항 또는 제4항 또는 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 특성 검출부에서 검출된 상기 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여 상기 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to any one of claims 1 or 4 or 10 to 15,
A chemical mechanical polishing device comprising a conditioning control unit that controls conditioning conditions of the polishing pad using the surface characteristics of the polishing pad detected by the surface characteristic detection unit as an indicator.
 제19항에 있어서,
상기 컨디셔닝 제어부는, 상기 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 상기 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 상기 컨디셔너의 회전수와, 상기 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to clause 19,
The conditioning control unit controls at least one of the pressing force of the conditioner that conditions the polishing pad, the rotation speed of the conditioner, and the conditioning time by the conditioner, using the surface characteristics of the polishing pad as an indicator. Chemical mechanical polishing device.
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