KR20010015184A - 평면연마장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼를 평탄하게 그리고 소망한 량으로 연마할 수 있는 평면연마장치를 제공한다. 여러 종류의 재료가 적층된 웨이퍼(10)를 연마하는 경우, 플래튼(ll)에 설치된 하나의 광투과창(WT)을 통하여 웨이퍼(10)의 연마면으로부터의 반사광의 량을, 광검출기(29)로 항상 그리고 복수개의 광투과창들(Wn)이 웨이퍼(10)의 밑면을 통과하는 동안에는 복수개의 광학식센서들(Sn)에서 검출한다. 이 광량들에 근거하여, 헤드부(14) 내부에 환형영역들 마다 설치된 복수개의 가압실의 누름압력을 제어하여, 환형영역마다 웨이퍼(10)를 누르는 힘을 적당히 설정하면서 연마한다.

Description

평면연마장치{Plane polishing apparatus}

본 발명은 핑면연마장치에 관한 것으로, 특히 반도체웨이퍼(이하, "웨이퍼"라 한다)의 표면을 평탄한 거울면으로 연마하는 평면연마장치에 관한 것이다.

근년에, 반도체디바이스의 고집적이 진행함에 따라 회로의 배선이 미세화되고, 배선들간의 거리도 더욱 좁아지고 있다. 그 중에, 웨이퍼의 제조프로세스의 일예를, 도 11에 보여진 웨이퍼의 단면도를 사용하여 설명한다.

식각 등에 의해 트랜치가공이 행해진 기판실리콘(1)의 표면에, 장벽금속층(2)(예로는 TaN)과 배선재료층(3)(예로는 Cu)을 순차적으로 스퍼터링 등으로 적층시킨(도 11의 (a)) 후, 배선재료층(3)을 트랜치 내에만 남도록 제거함으로써, 트랜치 내에 남아있는 배선재료층(3)이 회로의 배선들이 되어, 웨이퍼 상에 좁은 피치의 배선들을 형성시키는(도 11의 (b)) 것이 있다. 이 때, 각 배선들은 전기저항들이 크게 다르지 않도록, 그것들의 단면적들을 균일하게 하여야 하고, 깊이들도 균일하게 하여, 배선부(4)표면(연마면)의 드리움의 발생(dishing)을 누를 필요가 있다(도 12의 (a) 참조).

상술한 웨이퍼표면 상의 장벽금속층(2) 및 배선재료층(3)을 제거하는 방법으로서, 연마가 사용된다. 종래, 이런 종류의 평면연마장치는, 각각 독립한 회전수로 회전하는 플래튼 및 헤드부를 가지며, 헤드부가 일정한 압력을 플래튼에 가하고, 플래튼 상의 슬러리(slurry)를 포함한 연마패드 와 헤드부 사이에 웨이퍼를 끼워 넣어 그 웨이퍼를 보지하면서 연마패드 및 웨이퍼 사이에 슬러리를 개재시켜 일정시간 연마하였다.

상술한 평면연마장치의 성능으로서, 연마 후에, 웨이퍼의 고정밀도의 평탄도뿐 아니라 웨이퍼 표면상의 장벽금속층(2) 및 배선재료층(3)만을 제거하고 배선재료층(3)이 채워진 트랜치는 일정 깊이로 남겨져야 하기 때문에, 연마량 자체도 고정밀도로 제어할 수 있는 것이 요구된다.

그 중에서, 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위하여, 연마 시에 반도체웨이퍼를 보지하는 보지면, 즉 헤드부의 하단면, 반도체웨이퍼에 닿는 연마패드의 접촉면, 그에 더하여 플래튼의 연마패드의 부착면으로 높은 정밀도의 평탄도를 갖는 것이 채용되거나, 반도체웨이퍼의 연마면상의 누름(押)압력의 분포를 조정하는 연구가 행해져왔다.

또한, 전술한 연마면상의 누름압력의 분포를 조정하는 연구들 중의 하나로서, 도 13에 보인 것과 같은 해드부 구조가 있다. 헤드부 내부에 각각 독립한 2개의 환형 공기실들을 가지고, 이 공기실들에서는 웨이퍼보지면에 개구공(5)이 복수개 열려있는 구조이다. 이것은, 웨이퍼가 연마될 경우 웨이퍼중심부로 연마액이 들어가기 어려워 웨이퍼중심부의 연마량이 적어지는 것을 방지하기 위한 것이다. 연마 중에 중심부의 공기실에 주연부의 공기실과 비교하여 높은 압력의 압축공기를 공급하는 것으로써, 전술한 불량을 방지하고 있다.

그러나, 전술한 구조의 헤드부를 사용하여 웨이퍼를 연마하여 연마 후의 웨이퍼의 평탄도가 개선되었다고 하더라도, 그 연마량이 제어되지 않고 적층된 배선재료층(3)의 두께도 웨이퍼들 간에 그리고 이전의 제조공정에서의 로트(lot)들 간에 변동하는 일도 있어, 경우에 따라 배선재료층(3)이 두껍게 적층되어 있으면, 어떤 조건으로 일정시간 연마하는 것만으로는, 배선재료층(3) 또는 장벽금속층(2)이 제거되지 않은 채 웨이퍼 표면에 남게되어, 웨이퍼 표면에 배선패턴이 형성되지 않는 문제가 있었다.

또한, 역으로 배선재료층(3) 또는 장벽금속층(2)이 제거되지 않은 채로 웨이퍼표면에 남게되는 것을 피하기 위해, 장시간 연마를 행하면, 장벽금속층(2)이 제거된 후 기판실리콘(1) 및 배선부(4) 표면을 장시간 계속 연마하게 되고, 그 결과, 실리콘보다 연마되기 쉬운 Cu로 이루어진 배선부(4) 표면이 드리워져(디싱, dishing), 각 배선의 전기저항을 변동시켰다(도 12의 (a) 참조).

게다가, 상술한 구조의 헤드부를 사용하여 어떤 조건에서 일정시간 웨이퍼를 연마해도, 각 공기실에 공급되는 압축공기의 압력의 적정값은, 지금까지 행해진 몇번의 연마 결과로부터 경험적으로 예측하여 설정될 수밖에 없고, 바로 현재 연마중인 웨이퍼에 대한 적정 값을 실시간으로 정하거나, 변경시키는 것은 불가능했다. 이 때문에, 왕왕 연마후의 웨이퍼 표면은 평탄해지지 않고, 웨이퍼 주연부가 상당히 많이 연마되어, 주연부의 배선트랜치 깊이가 내주부에 비하여 얕게되고(thinning), 이 또한 각 배선의 전기저항을 변동시켰다(도 12의 (b)참조).

그래서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하도록 주어진 것으로, 웨이퍼를 평탄하고 원하는 량으로 연마할 수 있는 평면연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 기본개념을 나타내는 평면연마장치의 구성도,

도 2의 (a)는 복수개의 광학식센서들의 배치를 부분단면으로 나타낸 연마패드의 평면도이고, (b)는 복수개의 광학식센서들의 각각이 각각의 광투과창으로부터 얻는 수광량의 이미지도,

도 3의 (a) 내지 (d)는 연마패드의 회전에 따른 광투과창 및 웨이퍼연마위치의 관계를 나타낸 사시도들,

도 4의 (a)는 하나의 광투과창이 웨이퍼의 아래를 통과하는 동안에 광검출기가 얻은 수광량을 보여주는 도면이고, (b)는 하나의 광투과창이 웨이퍼의 아래로 들어간 때의 연마패드의 평면도,

도 5는 본 발명의 헤드부의 내부구조를 부분단면으로 나타내는 측면도,

도 6은 본 발명의 헤드부의 내부구조를 보여주는 A-A'선에 따른 횡단면도,

도 7은 복수개의 광학식센서들이 있는 조건에서 얻어진 수광량들의 평균치를 나타내는 이미지도면과, 센서배치부분에 연관된 누름압력을 이미지화한 헤드부의 부분단면도,

도 8은 웨이퍼 구성재료의 다름에 의한 반사율의 차이를 나타내는 이미지도,

도 9는 본 발명의 평면연마장치를 사용하여 연마되는 과정의 웨이퍼의 단면도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예로서, 헤드부의 하부회전부의 내부구조를 부분단면으로 나타내는 측면도,

도 11은 웨이퍼의 제조프로세스를 나타내는 웨이퍼의 단면도,

도 12는 불량인 연마면의 상태를 나타내는 웨이퍼의 단면도,

도 13은 내부에 환형상의 공기실을 지닌 종래의 헤드부를 나타내는 측면도 및 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼 11 : 플래튼(platen)

12 : 플래튼주축 13 : 연마패드

14 : 헤드부 15 : 하부회전부

16 : 상부고정부 17 : 에어도입구

18 : CB0용 개구공 19 : CB1용 개구공

20 : CB2용 개구공 25 : 에어배관

26,27 : 반사미러 28 : 광원

29 : 광검출기 30 : 하프미러(half mirror)

31 : 광투과공 40 : 제어부

50 : 플로팅부 51 : 핀

52 : 외곽프레임 53 : 플렉시블튜브

55 : 에어백 56 : 밀폐실

57 : 백취부판 58 : 나사

Sn : 광학식센서 WT : 하나의 광투과창

Wn : 복수개의 광투과창들 CD : 석영판

CU : 폴리우레판고무판 CB0 : 중심부용 공기실

CB1 : 중간부분용 공기실 CB2 : 주연부용 공기실

상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명은, 상면에 연마패드가 붙여진 플래튼과, 그 위쪽에 헤드부를 가지고, 상기 플래튼 및 헤드부 사이에 연마대상물을 끼우고 소정의 누름압을 가하면서 상기 플래튼과 헤드부가 회전하여, 상기 연마패드 및 연마대상물 사이에 슬러리를 개재시켜 연마대상물을 연마하고, 상기 헤드부가 연마대상물을 보지하는 면으로, 가압유체가 분출가능하고, 상기 헤드부 내에 분할배치된 복수개의 동심형의 환형영역들에 복수개의 개구공들이 마련되고, 상기 영역들마다 가압유체를 공급 가능하게 하여, 상기 플래튼은 상면에 붙여진 연마패드와 함께 관통하는 하나의 광투과창을 가지고, 상기 광투과창에는 광투과형 재료가 끼워 넣어지고, 상기 플래튼의 밑면에는, 상기 하나의 광투과창문의 주변과 플래튼의 회전중심에 반사미러가 부착되고, 상기 플래튼의 회전중심의 밑면에 부착된 반사미러의 아래쪽으로는 광원 및 광검출기가 배치되는 평면연마장치에 있어서, 상기 광원에서 발생된 광이 상기 2개의 반사미러들 및 상기 하나의 광투과창문을 통하여 연마대상물에 투사되어, 연마대상물로부터의 반사광으로 되어 전술한 것과 동일한 경로로 되돌아가는 광을 수광하여, 상기 광검출기의 수광량에 따라, 상기 영역들마다에 가압유체의 압력들을 각각 변경할 수 있는 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상면에 연마패드가 붙여진 플래튼과, 그 위쪽에 헤드부를 가지고, 상기 플래튼 및 헤드부 사이에 연마대상물을 끼고 소정의 누름압을 가하면서 상기 플래튼 및 헤드부가 회전하여, 상기 연마패드와 연마대상물의 사이에 슬러리를 개재시켜 연마대상물을 연마하고, 상기 헤드부가 연마대상물을 보지하는 면에, 가압유체가 분출가능하고, 상기 헤드부에 분할된 복수개의 동심형의 환형영역들에 복수개의 개구공들을 마련하고, 상기 영역마다 가압유체를 공급가능하게 한 평면연마장치에 있어서, 상기 플래튼에는 상면에 붙여진 연마패드와 함께 관통하는 복수개의 광투과창들을 가져, 상기 복수개의 광투과창들에는 광투과형 재료들이 각각 끼워 넣어져, 상기 플래튼의 아래쪽으로 복수개의 광학식센서들이 배치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복수개의 광학식센서들은, 그것들이 그 위에 배치된 동심원으로 된 선분의 중점에 연마대상물의 중심을 포개어 놓은 경우, 어떤 광학식센서도 연마대상물로부터 벗어나지 않는 범위에 동일 간격으로 설치되고, 상기 헤드부의 회전중심을 지나는 상기 플래튼의 동심원을 아래쪽으로 평행이동한 선상에 배치된다. 한편, 상기 복수개의 광투과창들은, 상기 광학식센서들과 동일한 개수로, 모든 광투과창들이 상기 모든 광학식센서들의 바로 위에 정렬되는 위치관계를 갖는다.

또, 상기 광학식센서로부터 연마대상물에 투사되어 연마대상물로부터의 반사광이 되는 광을 상기 광학식센서로 수광하여, 그 수광량에 따라, 상기 영역마다 가압유체의 압력이 각각 변경할 수 있는 것으로 연마중, 상기 플래튼의 회전에 따라, 상기 복수개의 각 광투과창들이 상기 복수개의 각 광학식센서들의 바로 위를 통과하는 때에 얻을 수 있는 연마대상물로부터의 반사수광량을 상기 복수개의 광학식센서들이 전부 기억하고, 연마대상물이 통과하는 동안, 상기 복수개의 광투과창들의 개수와 동일한 회수로 상기 각 광학식센서들이 얻은 반사수광량들을, 상기 기억된 반사수광량들 중에서 이상값을 제외한 값들의 총계의 평균값으로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상술한 두 종류의 구성 및 제어부를 함께 가지며, 플래튼 상면에 붙여진 연마패드와 함께 관통하는 하나의 광투과창은, 동일한 플래튼 상에 설치된 복수개의 광투과창들이 그 위에 배치된 상기 플래튼의 동심원상의 선분의 중점으로부터 상기 플래튼의 회전중심을 통과하는 선분상에서, 상기 회전중심을 통과하는 위치에 배치된다.

그 결과, 연마 중, 상기 플래튼의 회전에 따라 상기 2개의 제어를 순차로 행하여, 상기 플래튼이 1회전하는 사이에 합계 2회, 상기 영역들마다 가압유체의 압력들이 각각 변경될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 평면연마장치는 상술한 구성이고, 우선, 플래튼 상에는, 연마패드와 함께 관통하는 하나의 광투과창문 가지고, 플래튼의 밑면에는, 상기 광투과창의 주변과 플래튼의 회전중심에 반사미러들가 부착되고, 플래튼의 회전중심의 밑면에 부착된 반사미러의 아래쪽으로는 광원과 광검출기가 배치된다.

앞서의 반사미러는 양자 모두 플래튼의 밑면에 부착되고, 플래튼의 회전에 관계없이 항상, 광원으로부터 발생한 광이 하프미러 및 2개의 반사미러들 통하여 하나의 광투과창을 통과하고, 또 광투과창 위에 반사물이 있는 경우에는 그것에 반사한 광이 전술한 것과 같은 경로를 반대로 되돌아가, 광검출기에 들어 갈 수 있는 배치로 된다.

요컨대, 웨이퍼를 연마하는 중에, 플래튼의 회전에 따라 광투과창이 웨이퍼의 아래를 일정시간 통과하는 동안에, 광검출기는 웨이퍼연마면으로부터의 반사광을 받아들일 수 있다. 또, 광투과창에는 광투과형 재료가 끼워 넣어져 있고, 광은 통과하지만 슬러리는 광투과창으로부터 새어 나가지 않기 때문에, 새어 나간 슬러리가 반사미러의 반사면을 더럽히는 등의 불량은 발생하지 않는다.

여기서, 광투과창이 플래튼의 회전에 따라 웨이퍼의 아래를 통과하는 사이에, 광검출기는 웨이퍼로부터의 반사광을 연속적으로 받아들이는 것이 가능하다. 물론 받아들이는 위치를, 웨이퍼 상의 다른 몇 개의 동심원으로 된 것과 같은 복수개의 위치들로 할 수도 있다.

광검출기의 수광량은, 웨이퍼연마면의 소재 및 그 위에 적층된 재료마다 다르고, 그에 따라 광검출기가 발생하는 출력전압 또는 출력전류가 다르다. 즉, 웨이퍼의 일단에서 타단까지 연속적으로, 연마되는 웨이퍼의 연마면 재료를 알 수 있다. 또, 웨이퍼는 그 자체가 회전하면서 연마되기 때문에, 회전 중에 그 원주속도가 동일한 동심원상에서는 동등한 연마속도로 연마되고, 연마면의 상태(재료)는 동심원마다 다르게 해도 좋다.

따라서, 앞선 광검출기가 수광하는, 웨이퍼의 일단으로부터 다단에 걸쳐있는 반사량을 기초로, 헤드부에 분할된 복수개의 동심형 환형영역들에 대해서, 연마상태에 맞는 가압유체를 개별 압력들로 공급하면, 연마대상물을 평탄하고, 원하는 량으로 연마할 수 있다.

다음에, 본 발명의 평면연마장치는, 상술한 광학·제어수단 외에 이하의 다른 광학·제어수단을 더불어 가진다. 헤드부의 아래쪽으로 플래튼의 바로 아래에 복수개의 광학식센서들이 배치되어, 동시에 그것들은 어떤 광학식센서도 웨이퍼로부터 벗어나지 않는 범위에 동일 간격으로 설치되고, 또 헤드부의 회전중심을 지나는 플래튼의 동심원을 아래쪽으로 평행이동한 선상에 배치된다. 또한, 플래튼 상에는, 연마패드와 함께 관통하는 광학식센서들과 동일한 개수의 광투과창들을 가지며, 그 광투과창들은, 모든 광투과창들이 상기 모든 광학식센서들의 바로 위에 정렬되는 위치관계로 된다.

여기서, 복수개의 광투과창들이 플래튼의 회전에 따라 웨이퍼의 아래를 통과하는 동안에, 각 광학식센서는, 광투과창들의 개수와 동일한 회수로 웨이퍼연마면로부터의 반사광을 수광한다. 즉, 각 광학식센서에 관해서는, 웨이퍼연마면의 어떤 동일한 동심원상에서, 복수회의 반사광을 수광한다. 그리고, 광학식센서가 설치된 위치에 의해 상기 동심원의 크기는 다르고, 결과적으로, 웨이퍼연마면에서의 복수개의 동심원들에 대하여, 각각 복수회 반사광을 수광하는 것이 된다.

또, 본 발명의 제어부는, 먼저 얻은 반사수광량을 기억하여, 각 광학식센서마다 그 평균값을 제어하는데 이용하지만, 그 경우, 얻어진 수광량들 중에서의 이상값을 제외할 수 있다. 즉, 웨이퍼연마면의 어떤 동심원으로부터의 반사수광량으로서 복수회 받아들인 반사광 중에서 이상값을 제외한 수광량들의 총계의 평균값을 제어에 이용한다.

이와 같이, 최초에 설명된, 플래튼에 설치된 하나의 광투과창과 광검출기에 의한 광학제어수단의 경우와 마찬가지로, 이 경우에도, 각 광학식센서 마다의 반사수광량에 근거하여, 헤드부에 분할된 복수개의 동심형 환형영역들에 대하여, 연마상태에 맞는 가압유체를 개별 압력들로 공급하면, 연마대상물을 평탄하고 원하는 량으로 연마할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명의 제어부는 상기 2개의 광학·제어수단을 더불어 가지고 있고, 그것들이 각각 갖는, 플래튼 상의 하나의 광투과창과 복수개의 광투과창들은, 이하의 위치관계로 배치된다. 복수개의 광투과창들이 그 위에 배치된 플래튼의 동심원상의 선분의 중점으로부터 플래튼의 회전중심을 통과하는 선분상에서, 그 회전중심을 통과하는 위치에, 플래튼 상면에 붙여진 연마패드와 함께 관통하는 하나의 광투과창이 배치되어 있다. 요컨대, 플래튼상의 하나의 광투과창문과 복수개의 광투과창들은, 플래튼의 회전중심을 끼고 180도 대향한 위치에 있는 것이다.

그 결과 원리적으로는, 연마 중에, 플래튼의 회전에 따라 위의 2개의 제어를 순차로 행하여, 플래튼이 1회전하는 사이에 합계 2회, 헤드부에 분할된 복수개의 동심형의 환형영역들에 대하여, 그 영역들 마다 가압유체의 압력들이 각각 설정될 수 있게 된다. 물론 실제로는, 상기 가압유체의 압력설정을 플래튼의 1회전마다 행하지 않고, 정기적으로 행해도 좋다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기본개념을 나타내는 평면연마장치의 구성도로서, 플래튼(platen, 11), 연마패드(13), 플래튼(11)에 마련되어 연마패드(13)를 관통하는 하나의 광투과창(WT) 및 복수개의 광투과창들(Wn), 그것의 플래튼주축(12)의 일부가 단면도로 나타내어진다.

플래튼(11)에 마련된 모든 광투과창에는 석영판(CD)이 끼워 넣어지며, 연마패드(13)에 마련된 모든 광투과창들에는 반투명의 폴리우레탄고무판(CU)이 끼워 넣어지고, 폴리우레탄고무판(CU) 상면의 높이는 연마패드의 상면과 동일하거나 그 이하로 되고, 연마 중에 폴리우레탄고무판(CU)은 쉽사리 웨이퍼 연마면에 닿지 않는 위치관계를 유지한다.

우선, 제1광학수단을 구성하는 광원(28)으로부터 광검출기(29)까지의 광로에 관해 설명하면, 플래튼(11)의 밑면에서, 하나의 광투과창(WT) 주위에 반사미러(26)가 그리고 플래튼(11)의 회전중심에는 반사미러(27)가 설치되고, 반사미러(27)의 아래쪽에서는, 플래튼주축(12)의 내부에 광원(28), 광검출기(29) 및 하프미러(30)가 고정 배치된다. 그것들은, 광원(28)에서 발생된 광이 하프미러(30) 및 2개의 반사미러들(27, 26)을 거쳐 하나의 광투과창(WT)을 통과하고, 또 광투과창 위에 반사물이 있는 경우에는 그것에 반사된 광이 전술한 경로를 거꾸로 되돌아가, 광검출기(29)에 들어 갈 수 있게 배치된다(또 도 1에서는 알기 쉽도록, 광원(28)에서 발생된 광이 하나의 광투과창(WT)을 통과하는 광로뿐 아니라, 광투과창(WT) 위에 반사물이 없음에도 불구하고, 반사물로부터 광검출기(29)로 되돌아가는 광로도 함께 그려져 있다).

2개의 반사미러들(26, 27)은, 플래튼(11)의 회전에 관계없이, 광투과창(WT) 위에 반사물이 있으면, 항상, 광원(28)에서 발생된 광이 하프미러(30)로 되돌아가도록 배치되고, 두 반사미러들을 연결하는 광로에 대해서는, 플래튼주축(12)에 적당한 광투과공(31)이 마련되고, 이 광투과공(31)이 두 반사미러들을 연결하는 광로의 일부가 된다.

다음에, 제2광학수단으로서 복수개의 광학식센서들(Sn)이 플래튼(11) 바로 아래에 배치되고, 그러한 배치는, 도 2의 (a)에 보인 것처럼, 헤드부(14)(웨이퍼)의 회전중심을 지나는 플래튼(11)의 동심원상에 있고, 동시에 어떤 광학식센서(Sn)도 웨이퍼로부터 벗어나지 않는 범위에서 동일한 간격으로 설치된다. 또 광투과창들의 개수는 5개이고, 양단의 S1 및 S5는 웨이퍼의 주연부에 위치되고, 이것들 각각의 내측의 S2 및 S4는 웨이퍼의 중간부분에 위치되고, S3은 웨이퍼의 중심부에 위치된다.

또한, 플래튼(11)에 마련되는 복수개의 광투과창들(Wn)은, 앞서의 광학식센서들(Sn)과 동일한 동심원상에 마련되고, 또한 역시 동일 간격이고, 그것들의 광투과창들은, 모든 광투과창들이 모든 광학식센서들(Sn)의 바로 위에 정렬되는 위치관계를 갖는다. 그것들의 정렬된 상태가 도 3의 (c)에 보여지고, 도 3의 (b), (c) 및 (d)의 상태들로 복수개의 광투과창들(Wn)이 있는 때에, 각각의 광학식센서(Sn)는 웨이퍼연마면으로부터의 반사광을 수광한다. 여기서 도 1로 되돌아가면, 광학식센서(Sn)는 스스로 광투사(投光) 및 수광의 두 기능들을 함께 가지고 있고, 스스로 광을 투사하여 웨이퍼 연마면에서 반사한 광을 수광한다.

그런데, 제1광학수단으로 사용되는 하나의 광투과창(WT)과, 제2광학수단으로 사용되는 복수개의 광투과창들(Wn)의 위치관계는, 도 2의 (a), 도3 및 도 4의 (b)에 보인 바와 같이, 그것들이 그 위에 위치하는 동심원의 크기가 약간 다르다. 이것은, 플래튼(11) 밑면에 부착된 반사미러(26)가 플래튼(11)의 회전에 따라 회전되기 때문에, 플래튼(11) 아래쪽에 설치된 광학식센서들(Sn)과 충돌하는 것을 피하기 위한 것으로, 예를 들면 서로간의 충돌을 피하기 위해 광학식센서들(Sn)을 더 아래쪽으로 배치하여 광학식센서들(Sn)의 수광이 가능하다면, 두 광학수단용으로 마련된 광투과창들은 동일한 동심원상에 있어도 지장이 없다.

게다가, 두 광학수단용으로 마련된 광투과창은, 도 2(a), 도 3 및 도 4의 (b)에 보인 것처럼, 플래튼(11) 위에 플래튼(11)의 회전중심을 사이에 끼고 180도 대향한 위치에 설치된다. 또, 두 광학수단의 광검출기(29) 및 광학식센서가 얻은 수광량에 따라 발생하는 출력전압 또는 출력전류는, 제어부에 기억·처리된다.

또, 두 광학수단의 광검출기(29) 및 광학식센서로 수광하는 타이밍에 관해 언급하면, 플래튼(11)에 타이밍발생용 센서를 부착하고, 그 센서의 입력신호를 트리거로 하여도 좋고, 플래튼주축회전모터의 인코더신호를 트리거로 해도 좋다. 또는, 플래튼(11) 밑면의 반사율이 웨이퍼연마면의 반사율에 비해 현격히 낮기 때문에, 항상 수광하면서, 수광량에 관한 문턱값을 설정하고 그 문턱값을 넘는 때를 트리거로 하고, 웨이퍼 연마면으로부터의 반사광으로 해도 좋다.

한편, 헤드부(14)에 관해서는, 도 5 및 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 헤드부(14)의 내부구조를 부분단면으로 나타내는 측면도이고, 도 6은 도 5의 A-A' 단면에 따른 횡단면을 보여주는 평면도이다. 웨이퍼보지면에는 복수개의 개구공들(18, 19, 20)이 있고, 그 개구공들(18, 19, 20)은 각각, 웨이퍼(10)의 중심부, 중간부분, 그것의 주연부 각각에서 동심(同心)상의 환형영역에 닿는 위치들에 마련된다. 여기서, 중심부에서 열려져있는 복수개의 개구공들(18)은 헤드부(14) 내부의 중심부를 위한 공기실(CB0)에 연결되고, 중간부분에 열려있는 복수개의 개구공들(19)은 중간부분을 위한 공기실(CB1)에 연결되고, 또 주연부에서 열려져있는 복수개의 개구공들(20)은 헤드부(14) 내부의 주연부를 위한 공기실(CB2)에 연결된다. 전술의 독립한 공기실들(CB0∼CB2)에 대해서는, 도 l에 보인 것처럼, 각각 별개의 에어회로들(0∼2)로부터 P0∼P2인 압력들의 에어들이 공급된다.

따라서, 플래튼(11) 및 헤드부(14) 사이에 끼워져 연마되는 웨이퍼(10)에 대해, 웨이퍼(10)의 중심부에는 F0(= P0 ×CB0에 마련된 개구공(18)의 총 단면적)인 누름압력이, 웨이퍼의 중간부분에는 F1(= P1 ×CB1에 마련된 개구공(19)의 총 단면적)인 누름압력이, 또한 웨이퍼(10)의 주연부에는 F2(= P2 ×CB2에 마련된 개구공(20)의 총 단면적)인 누름압력이 가해진다. 여기서, 앞으로 연장된 제2광학 수단에 사용되는 광학식센서인 S3은 F0의 누름압력이 가해지는 아래쪽에, S2 및 S4는 F1의 누름압력이 가해지는 아래쪽에, 그리고 S1 및 S5의 경우 F2의 누름압력이 가해지는 아래쪽에 각각 위치하고 있다.

공급되는 고압에어의 경우, 도 1에 보인 것처럼, 개개의 에어회로들에 설치되며 전기적으로 에어압력 조정이 가능한 정밀 레귤레이터들(regulators, R0, R1, R2)을 통하여, 전술의 각 공기실들에 공급된다. 또한, 전술의 정밀 레귤레이터들(R0, R1, R2)은, 제어부(40)에 의해 그것들의 에어압력들이 설정될 수 있다. 동시에, 전술한 2개의 광학수단, 광검출기(29) 및 광학식센서들(Sn)의 수광량들에 따라 발생되는 출력전압들 또는 출력전류들에 근거하여, 에어압력들이 설정될 수 있다.

또, 광검출기(29) 및 광학식센서들(Sn)의 수광량, 즉 웨이퍼 연마면의 반사광량은, 연마면의 표면재료에 의해 달라진다. 웨이퍼의 최외면에 적층된 배선재료층(3)을 형성하는 주된 재료인 Cu의 반사광은 오렌지색을 나타내고, 그것으로부터의 반사광량은 크다. 하나의 내층인 장벽금속층(2)은 주로 재료 TaN으로 이루어지고 그 연마면은 회색을 나타내고, 반사광량은 배선재료층(3)보다 작다. 또한 기판실리콘이 되는 연마면은 일반적으로 보라색을 나타내어, 그것으로부터의 반사광량은 한층 더 작다. 그 모양을 도 8에 이미지로 나타낸다.

헤드부(14)는, 도 5에 보인 것처럼, 크게는 상부고정부(16)와 하부회전부(15)로 나누어진다. 상부고정부(16)는, 그 주위에 전술의 각 공기실들에 에어를 공급하기 위한 에어도입구들(17)이 마련되고, 그 원통형의 내부에 끼워 넣어진 하부회전부(15)는 그 내부에 에어도입구들(17)로부터 각 공기실들에 이어지는 에어배관들(25)을 가진다. 동시에, 도시되지 않았지만 위쪽에 설치된 회전모터에 연결된 하부회전부(15)는, 흔들리는 일없이 회전 가능하도록, 그리고 에어도입구들(17)로부터 각 공기실들에 이르는 에어회로들이 회전연마 도중에 끊기는 일이 없도록, 원통형의 접합부에 0링을 갖는 구조를 가진다. 또, 상부고정부(16)는, 내부에 끼워 넣어진 하부회전부(15)와도 상하 이동 이 가능하도록 구성된다.

또한, 상면에 연마패드(13)가 붙여진 플래튼(11)은, 플래튼주축(12)과 일체인 구조로, 도시되진 않았지만 모터에 연결된 플래튼주축(12)을 회전시킴으로써 회전되고, 동시에 회전 중 상면의 떨림을 극도의 힘으로 눌러 정밀연마를 가능하게 하는 축받이 등의 구조를 갖는다.

실시예 1

다음에, 도 9를 참조하여, 웨이퍼를 평탄하게 일정량으로 연마하는 경우, 웨이퍼연마면의 연마상태(연마가 진행됨에 따라 웨이퍼주연부가 페이퍼형으로 드리움이 발생한 경우)에 따른, 패드부에서 웨이퍼중심부, 중간부분 및 주연부에 가해진 누름압력들인 F0∼F2의 기본적인 설정 방식을 설명한다.

우선, 연마초기상태인 도 9의 (a)에서, 웨이퍼의 각 부분들에 F0=F1=F2인 관계의 균일한 누름압력을 가하면서 연마를 행한다. 이 때, 광검출기(29)와 모든 광학식센서들(Sn)이 수광하는 광들은, 모두가 웨이퍼의 최외면에 적층된 배선재료층(3)의 반사광들이다.

연마를 계속하면, 도 9의 (b)에 보인 것처럼, 웨이퍼주연부가 테이퍼형상의 드리움이 발생하여, 주연부에서는 웨이퍼 최외면에 적층된 배선재료층(3)이 제거되어 전체 면에서 장벽금속층(2)이 노출되지만, 중심부에서는 아직 배선재료층(3)이 전체 면에 남아 있고, 중간부분에서는 여기 저기 장벽금속층(2)이 노출되기 시작한다. 이 때, 제1광학수단은, 도 3의 (a) 및 도 4의 (b)에 보인 상태, 즉, 하나의 광투과창(WT)이 웨이퍼 아래를 통과하는 동안에, 웨이퍼연마면으로부터의 반사광을 수광한다. 그 수광량은, 도 4의 (a)와 같이, 반사율이 높은 배선재료층(3)이 남아있는 중심부에서 가장 높고, 장벽금속층(2)이 노출되는 주연부에서는 낮은 완만한 곡선이 된다. 결국, 웨이퍼의 일단에서 타단까지 연속적으로 연마된 웨이퍼 연마면의 반사강도를 알 수 있다.

한편 이 때, 제2광학수단에서는, 도 3의 (b) 내지 (d)에 보인 것처럼, 복수개의 광투과창들(Wn)이 순차적으로 웨이퍼의 아래를 통과하는 동안, 각 광학식센서(Sn)에서 광투과창에 대하여 반사량이 계측된다. 그 계측결과의 이미지가, 도 2의 (b)이다. 센서 S3은 웨이퍼의 중심부에, S2 및 S4는 웨이퍼의 중간부분에, S1 및 S5는 웨이퍼의 주연부에 배치되기 때문에, 각 센서들이 수광하는 반사량은, 앞서의 제 1광학수단으로 얻은 것과 거의 같아, 중심부에서 가장 높고 주연부에서는 낮게 된다. 또한, 도 2의 (b)에는, 이상(異常)값이 3 위치들에 기록되어 있다. 그러나, 제어부(40)에서는, 각 센서들마다, 이상값을 제외한 수광량들의 평균값을 그 센서의 수광량으로 하기 때문에, 수광량은 도 7에 보인 것처럼 된다. 즉, 웨이퍼주연부에 테이퍼형상의 드리움이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.

그래서, 다음에는, 도 9의 (c)에 보인 것처럼, 웨이퍼중심부가 주연부보다 많이 연마되도록, 웨이퍼의 각 부분들에 연관된 누름압력들(F0, F1 및 F2)을, "F0 > F1 > F2"가 되도록 설정하여 연마를 계속하는 것에 의해, 웨이퍼주연부는 연마가 지체되게 하여 중심부의 배선재료층(3)을 연마하고, 웨이퍼주연부 및 중심부 둘 다의 연마면들에, 배선재료층(3)과 장벽금속층(2)이 혼재하게 한다. 이 때, 각 부분에 가해진 누름압력을 이미지화한 것이 도 7이다.

최후의 마무리는, 도 9의 (d)와 같이, 웨이퍼중심부와 중간부분 및 주연부에 가해진 누름압력들(F0, F1, P2)을, "F0=F1=F2"의 관계로 되돌려 일정시간 연마를 계속하여, 웨이퍼연마면에 남아있는 장벽금속층(2)을 완전히 제거한다. 그렇게 하면, 웨이퍼연마면은, 기판실리콘(1)의 속에, 배선패턴을 형성하는 배선재료층(3)이 부분적으로 남은 상태로 된다. 이 때, 도면으로 설명되진 않았지만, 웨이퍼연마면은 전체에 전술한 구성재료 특유의 반사강도를 가진다. 또한, 이 과정에서는, 도 9의 (c)의 시점에서 웨이퍼연마면을 평탄하게 한 후 일정시간 연마하기 때문에, 연마시간을 적당히 설정하면, 웨이퍼 내의 배선패턴의 깊이도 균일하게 할 수 있게 되어, 연마되기 쉬운 배선부(4) 표면만이 드리워지는(디싱, 도 12의 (a) 참조)일도 없다.

지금까지 웨이퍼를 연마할 때의 누름압력들(F0 내지 F2)의 기본적인 설정 방식에 대해서 설명하였지만, 여기서, 누름압력들(F0∼F2)을 변화시키는 타이밍에 관해서, 이하의 설명을 덧붙인다. 실시예 l에서 설명한 것처럼, 플래튼이 1회전하는 동안에 합계 2회 2개의 광학수단으로부터 웨이퍼연마면의 구성재료를 감지하고, 그것에 의해 누름압력들(F0∼F2)을 제어할 수가 있는 것이지만, 그 만큼 빈번(예를 들면, 플래튼 회전수가 60rpm인 경우, 1초/회전)하게 제어하지 않더라도, 충분히 평탄하고 소망하는 량의 연마를 할 수 있는 경우도 때때로 고려된다. 그 경우, 다음 방법을 채용하면 좋다.

웨이퍼 연마면 전체의 배선재료층의 간에는, 누름압력을 F0=F1=F2로 하여 연마를 계속한다. 다음에, 연마면의 일부분이 장벽금속층으로 변화하여도, 그대로의 누름압력 F0=Fl=F2로, 다시 일정시간 연마를 계속한다. 일정시간 경과 후 연마면 전체가 장벽금속층으로 변화되어 있으면, 다시 그 후에도 누름압력 F0=F1=F2의 상태로 연마를 속행한다. 만약, 일정시간 경과 후에도, 연마면의 상태가 변화되지 않고, 지금의 그 장벽금속층인 부분이 웨이퍼중심부에 있다면, 누름압력의 설정을 F0 < F1 < F2로 하여 다시 일정시간 연마를 행한다.

그래서, 일정시간 경과 후 연마면 전체가 장벽금속층으로 변화되어 있으면, 누름압력을 F0=F1=F2에 되돌려 연마를 계속하면 좋다. 반대로, 연마면의 상태에 아직 변화가 없다면, 누름압력의 설정을 F0 < F1 < F2 그대로, 또는 3자 사이에 보다 많은 차를 설정한 F0 << F1 << F2인 설정으로 연마를 행한다. 이것을 반복하여, 웨이퍼의 연마면 전체가 장벽금속층으로 변화하였다고 경으로, 누름압력을 F0 = Fl = F2로 되돌려 연마를 계속한다.

또, 일정시간은 엄밀히 결정되는 것이 아니지만, 웨이퍼 연마의 경우, 예를 들면 5초 내지 10초 정도가 타당할 것이다. 즉, 허용되는 범위 내에서, 일정시간마다 연마면의 구성재료를 알고, 그것에 근거하여 각 누름압력들(F0, Fl, F2)을 변화시키거나 또 경우에 따라서는 변화시키지 않고서도 웨이퍼를 충분히 평탄하게 소망하는 량으로 연마할 수 있다는 의미이다.

지금까지는, 본 발명의 평면연마장치를 사용한 연마 방법을 설명하였지만, 연마패드가 붙어있는 플래튼의 표면은, 정기적(예를 들면, 1회/l웨이퍼의 연마 후)으로 세정 또는 교환되는 것이 바람직하다. 그것은 주로 광학식센서로부터 웨이퍼연마면에 투사되는 광이나 웨이퍼연마면으로부터의 반사광의 광로가 되는, 연마패드에 끼워 넣어진 폴리우레탄고무판 상에 슬러리가 부착되는 것을 방지하기 위해서이다. 또한, 플래튼의 밑면은, 예를 들면 무광택으로 된 흑색형상으로 반사광의 광량을 낮아지게 하여, 웨이퍼의 연마면으로부터의 반사광의 광량과 명확한 차를 만들어 놓은 것도 고려하는 것이 좋다.

실시예 2

이어서, 도 10을 참조하여, 다른 구조를 갖는 하부회전부(15)를 사용한 평면연마장치의 예를 설명한다. 도 10은 부분단면으로 보여지는 하부회전부(l5)의 측면도이다. 이것은 외곽프레임(52)에 고정되지 않은 플로팅부(50)를 에어백(55)으로 아래쪽으로 누르는 방식으로서, 플로팅부(50)에는 실시예 l에서 설명한 바와 마찬가지로, 복수개의 공기실들이 마련되어 있다. 이하에 구조와 기능을 설명한다.

개략적으로는, 외곽프레임(52)의 아래쪽이 원통형으로 파여져 있고, 그 속에 에어백(55)과 플로팅부(50)가 순차 수납된다. 플로팅부(50)의 주위에는 복수개의 핀들(51)이 설치되고, 외곽프레임(52)은 핀들(51)이 삽입되는 헐거운 홀(loose hole)을 가진다. 또한, 도 10과 같이 플로팅부(50)가 외곽프레임(52) 내에 끼워 넣어졌을 때, 플로팅부(50)는 외주방향 및 상하방향으로 약간 이동할 수 있고, 또한 그 밑면이 임의의 방향으로 약간 기우는 것도 가능하다. 따라서, 외곽프레임(52)이 상하이동 또는 회전하면, 핀들(51)이 헐거운 홀에 걸리게 되고, 플로팅부(50)도 상하이동 또는 회전이동한다. 또, 플로팅부(50)는, 금속 또는 세라믹등의 강성이 높은 재질로, 그 밑면은 평탄하고, 밑면과 연마패드 사이에 웨이퍼(l0)를 끼워 웨이퍼(10)를 연마하는 것이다.

또한, 공기실에 이르는 플로팅부(50) 내부의 에어배관은, 플렉시블튜브(53)를 통하여 외곽프레임(52) 내부의 에어배관에 연결되고, 상세하게 도시되진 않았지만, 공기실들(CB0 내지 CB2)에 대하여 P0 내지 P2인 압력들의 고압에어들이 각각 공급된다. 여기서, 플렉시블튜브(53)는, 상술한 것처럼, 플로팅부(50)가 외곽프레임(52) 내에 끼워 넣어졌을 매, 플로팅부(50)가 외주방향 및 상하방향으로 약간 이동되거나, 그 밑면이나 임의의 방향으로 약간 기우는 데 충분한 유연성을 가진다.

다음에, 그 원형은 상면이 개방된 원통형으로 나타내어진 에어백(55)은, 위의 개구끝이 되접어지게 꺾이고, 전체 주위에 걸쳐, 외곽프레임(52)의 원통형으로 파여있는 바닥면에 백부착판(57)으로 밀착된다. 또, 나사(58)를 복수개의 위치들에서 죄는 것으로, 에어백(55)은 밀착되고, 고압에어(PA)가 공급되면, 고압에어(PA)는 새는 일없이 밀폐실(56)에 채워진다. 그래서, 에어백(55)은, 그 바닥면이 플로팅부(50)의 윗면에 면접촉하여, 접촉면 전면에 걸쳐 항상 일정한 누름압력을 가한다.

따라서, 본 구성의 하부회전부(15)에 의해, 플로팅부(50)는 그 밑면이 항상 연마패드의 상면에 용이하게 적응되어져, 밑면으로 웨이퍼(10)를 끼우면서 회전하고 웨이퍼(10)를 연마하는 것이 가능하다. 원래 웨이퍼(10)를 평탄하게 연마하기 위해서는, 예를 들어 도 l을 인용하면, 헤드부(14)의 밑면(웨이퍼(10) 누름압력면)과 플래튼(1l)의 상면은 평행하게 되는 것이 이상적이다. 그러나, 그것들을 평행하게 유지하여 장치를 조립하는 것이 극히 곤란하고, 가령 허용되는 범위 내로 조립되더라도, 연마 동안에 연마패드(l3)가 다소의 물결을 생기게 하면, 헤드부(14)의 밑면을 연마패드(13)의 상면과 평행하게 유지하는 것은 거의 불가능하다. 본 구성은 이 문제를 해결해준다.

또, 도 10에 보인 하부회전부(15)의 경우, 상술한 에어백뿐 아니라, 실시예 1 이전에 상술한 것처럼, 플로팅부(50)의 내부에는 별개의 동심형의 환형 영역들에 복수개의 공기실들(CB0 내지 CB2)이 마련되고, 이 공기실들에는 플로팅부(50)의 밑면에 각각 복수개의 개구공들(18 내지 20)이 관통하고 있다. 또한, 공기실들(CB0 내지 CB2)에는 각각 별개의 에어회로들로부터 P0 내지 P2인 압력들의 에어들이 공급된다. 또 그 에어들은, 실시예 1 이전에 상술한 것과 마찬가지로, 도시되진 않았지만, 장치가 갖는 2개의 광학수단과 그것들이 얻은 데이터에 근거하여, 적당한 압력으로 하여 각 공기실들에 공급된다.

즉, 본 구성이 하부회전부(l5)를 갖는 평면연마장치라면, 플로팅부(50)의 밑면이 항상 연마패드의 상면에 적응하면서 웨이퍼(10)를 연마할 수 있고, 또한 연마동안에는, 플래튼의 회전에 따라 2개의 광학수단에 관련한 2개의 제어를 순차로 행하여, 플래튼이 1회전하는 동안에 합계 2회, 헤드부에 분할된 복수개의 동심형의 환형영역들 대하여, 그 영역들마다 가압유체의 압력이 각각 설정될 수 있기 때문에, 평탄도가 더 높은 웨이퍼(10)의 연마가 가능하게 됨과 동시에, 연마량을 더욱 정밀히 제어하는 것도 가능해진다.

또, 지금까지의 실시예에서는, 연마 동안의 웨이퍼에 대하여 개별적으로 누름압력을 설정할 수 있는 환형영역들을, 웨이퍼중심부, 중간부분 및 주연부의 3개로 하였지만, 영역을 더 늘려, 각 영역마다 광학식센서, 고압에어의 정밀 레귤레이터를 배치하는 것으로, 보다 세분화된 영역마다 누름압력을 설정하는 것이 가능하다.

그래서, 제2광학수단을 구성하는 광학식센서의 수를 5개로 하였지만, 이것은 연마패드의 광투과창에 끼워 넣은 폴리우레탄고무판부분이 연마에 기여하지 않고, 지나치게 많으면 연마능력의 저하를 초래하는 것을 염려하였기 때문이나 광학식센서들의 수를 더 늘리고 동시에 헤드부에 분할된 복수개의 동심 환형영역들도 늘리면, 보다 세분화된 가압제어가 가능하게 된다.

또한, 실시예는 누름압력을 고압에어를 사용하여 발생시키고 있으나, 사용되는 고압유체는 고압에어로 한정되지는 않고, 고압 질소가스 또는 기체로 한정되지 않고 고압의 액체라도 좋다. 그런데, 사용되는 고압유체로 고압의 액체를 선택한 경우, 다음 기능을 갖게 하는 것은 약간 곤란 하지만, 연마 동안의 웨이퍼에 대하여 개별적인 누름압력을 설정할 수 있는 환형영역의 웨이퍼보지면에 개발된 복수개의 개구공들을, 누름압력을 가할 뿐 아니라, 도시되진 않았지만 고압에어의 공급회로를 진공회로에 전자변(弁)을 사용하여 바꾸는 것으로, 역으로 진공흡인용의 구멍으로하여 헤드부에 웨이퍼를 흡인하여 연마패드 상에 반송하는 기능을 갖게 하는 것도 가능하다.

그에 더하여, 본 실시예는 하나의 헤드부 만을 갖는 시스템이지만, 같은 구조를 갖는 복수개의 헤드부들을 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 새롭게 헤드부가 배치되는 플래튼의 아래쪽에 제1광학수단인 복수개의 광학식센서들을 설치하면, 그것들이 반사광을 수광하는 타이밍을 새롭게 설정하는 것만으로 본 실시예에서 사용된 복수개의 광투과창을 그대로 사용하는 수 있어, 플래튼에 새롭게 광투과광을 설치하는 필요는 없다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 평면연마장치에 의하면, 여러 종류의 재료들이 적층되는 연마대상물을 연마하는 경우, 두 종류의 광학수단을 사용하여, 그 연마 중에 플래튼이 1회전하는 동안에 교대로 합계 2회, 연마대상물 연마면에 남겨진 재료가 무엇인가를 연마대상물의 복수개의 환형영역들 마다 알 수 있고, 또한 복수개의 환형영역들 마다의 연마패드가 연마대상물을 누르는 힘을 설정할 수 있기 때문에, 연마면의 재료변화에 신속하게 대응하는 연마를 할 수 있어, 연마면을 테이퍼형상이 아닌 평탄한 면으로, 그리고 소망한 량의 연마를 할 수가 있다. 이것은, 플래튼을 저속회전으로 연마하는 경우에 한층 더 효과를 발휘한다.

또한 위의 효과는, 웨이퍼가 대형화되면 더 현저해져, 대형 웨이퍼에 대해서도 연마면을 평탄하고 소망한 량으로 연마할 수 있고, 연마 후의 웨이퍼표면에 설치된 배선패턴은, 그 트랜치들의 깊이가 균일하게 되어, 각 배선저항들이 일정한 고품질인 연마대상물의 연마가 가능해진다. 따라서, 금후의 대형 웨이퍼에 대하여, 양산율의 향상에 크게 공헌한다.

게다가, 두 종류의 광학수단 중의 하나는, 연마면의 동일 부분에 대한 정보를, 복수회의 정보를 받아들인 것들 중의 이상값을 제외한 평균치로 하기 때문에, 보다 정확한 연마면의 상태가 파악할 수 있다. 이 것도 대형 웨이퍼 양산율 향상으로 이어진다.

Claims (9)

1. 상면에 연마패드(13)가 붙여진 플래튼(11)과, 그 위쪽에 헤드부(14)를 가지고, 상기 플래튼(11) 및 상기 연마패드(13) 사이에 연마대상물(10)을 끼우고 소정의 누름압을 가하면서 상기 플래튼(11)과 상기 헤드부(14)가 회전하고, 상기 연마패드(13) 및 상기 연마대상물(10) 사이에 슬러리를 개재시켜 상기 연마대상물(10)을 연마하여, 상기 헤드부(14)가 상기연마대상물(10)을 보지하는 면에는 가압유체가 분출가능하게 되고, 상기 헤드부(14) 내에 분할 배치된 복수개의 동심형의 환형영역들(CB0, CB1, CB2)에는 복수개의 개구공들(18, 19, 20)이 마련되고, 상기 영역들(CB0, CBl, CB2)마다 상기 가압유체가 공급가능하게 되고, 상기 플래튼(11)은, 상기 연마패드(13)를 관통하는 하나의 광투과창(WT)을 가지고, 그 광투과창(WT)에는 광투과형 재료들(CD, CU)이 끼워 넣어지고, 상기 플래튼(11)의 밑면에는, 상기 광투과창(WT)의 주변과 플래튼(11)의 회전중심에 반사미러들(26, 27)이 부착되고, 상기 플래튼(11)의 회전중심의 밑면에 부착된 반사미러(27)의 아래쪽으로는 광원(28)과 광검출기(29)가 배치된 평면연마장치에 있어서,

   상기 광원(28)으로부터 발생되는 광이 상기 2개의 반사미러들(26, 27)을 거쳐 상기 하나의 광투과창(WT)을 통하여 상기 연마대상물(10)에 투사되어 상기 연마대상물(10)부터의 반사광으로 되고, 전술한 동일 경로로 되돌아가는 광을 상기 광검출기(29)로 수광하여, 그 수광량에 따라, 상기 영역들(CB0, CB1, CB2)마다 상기 가압유체의 압력을 각각 변경시키는 제어부(40)를 구비한 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(40)는, 연마 중, 상기 하나의 광투과창(WT)이 상기 플래튼(11)의 회전에 따라 상기 연마대상물(10)의 아래를 통과하는 동안에, 상기 연마대상물(10)로부터의 광을 연속적으로 수광하는 상기 광검출기(29)의 수광량에 따라, 상기 영역들(CB0, CBl, CB2)마다 상기 가압유체의 압력을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
3. 상면에 연마패드(13)가 붙여진 플래튼(11)과, 그 위쪽에 헤드부(14)를 가지고, 상기 플래튼(11) 및 상기 연마패드(14) 사이에 연마대상물(10)을 끼고 소정의 누름압을 가하면서 상기 플래튼(11) 및 상기 헤드부(14)가 회전하여, 상기 연마패드(13) 및 상기 연마대상물(10) 사이에 슬러리를 개재시켜 상기 연마대상물(10)을 연마하고, 상기 헤드부(14)가 상기 연마대상물(10)을 보지하는 면에는 가압유체가 분출가능하게 되고, 상기 헤드부(14)에 분할배치된 복수개의 동심형의 환형영역들(CB0, CBl, CB2)에는 복수개의 개구공들(18, 19, 20)이 마련되고, 상기 영역들(CB0, CBl, CB2)마다 상기 가압유체가 공급가능하게 된 평면연마장치에 있어서,

   상기 플래튼(11)에는 상기 연마패드(13)를 관통하는 복수개의 광투과창(Wn)이 설치되고, 상기 복수개의 광투과창(Wn)에는 광투과재료들(CD, CU)이 각각 끼워 넣어지고, 상기 플래튼(11)의 아래쪽으로는 복수개의 광학식센서들(Sn)이 배치되는 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 복수개의 광학식센서들(Sn)은, 상기 헤드부(14)의 회전중심을 통해 상기 플래튼(11)의 회전중심에 중심을 둔 원을 아래쪽으로 평행 이동시킨 선분 상에 배치되어, 상기 복수개의 광투과창들(Wn)은, 상기 광학식센서들(Sn)과 동일한 개수로, 모든 광투과창들(Wn)이 상기 모든 광학식센서들(Sn)의 바로 위에 정렬되는 위치관계를 갖는 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 복수개의 광학식센서들(Sn)은, 상기 선분의 중점(中点)에 상기 연마대상물(10)의 중심을 겹쳐 놓은 경우 어떤 광학식센서들(Sn)도 상기 연마대상물(10)부터 벗어나지 않는 범위에 동일 간격으로 설치되는 특징으로 하는 평면연마장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 광학식센서들(Sn)로부터 상기 연마대상물(10)에 투사되어 상기 연마대상물(10)부터의 반사광으로 되는 광을 상기 광학식센서들(Sn)로 수광하여, 그 수광량들에 따라, 상기 영역들(CB0, CBl, CB2)마다 상기 가압유체의 압력들을 각각 변경할 수 있는 제어부(40)를 구비한 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
7. 제6항에 있어서, 연마 중, 상기 플래튼(11)의 회전에 따라, 상기 복수개의 광투과창들(Wn)이 상기 복수개의 광학식센서들(Sn)의 바로 위를 통과하는 때에 얻어진 상기 연마대상물(10)부터의 반사수광량들을 상기 복수개의 광학식센서들(Sn)이 모두 기억하여, 상기 연마대상물(10)이 통과 중에, 상기 복수개의 광투과창들(Wn)의 개수와 동일한 회수로 상기 각 광학식센서들(Sn)이 얻은 반사수광량들 중에서 이상(異常)값을 제외한 값들의 총계의 평균치를 상기 제어부(40)의 제어에 사용하는 것을 특징으로 하는 평면연마장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 플래튼(11)에는, 상기 복수개의 광투과창들(Wn)이 그 위에 배치된 상기 선분의 중점과 상기 플래튼(11)의 회전중심을 연결하는 선상에서 상기 회전중심을 넘은 위치에 상기 연마패드(13)를 관통하는 하나의 광투과창(WT)이 마련되고, 상기 플래튼(11)의 밑면에서는, 하나의 광투과창(WT)의 주변과 플래튼(11)의 회전중심에는 반사미러들(26, 27)이 부착되고, 상기 플래튼(11)의 회전중심의 밑면에 부착된 반사미러(27)의 아래쪽에는 광원(28) 및 광검출기(29)이 배치된 것을 특징으로 하는 청구항 5에 기재의 평면연마장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 광학식센서들(Sn)로부터 상기 연마대상물(10)에 투사되어 상기 연마대상물(10)부터의 반사광이 되는 광들을 상기 광학식센서들(Sn)로 수광하여, 그 수광량들에 따라, 상기 영역들(CB0, CBl, CB2)마다 상기 가압유체의 압력들을 각각 변경할 수 있는 제 1제어부(40)와,

   연마 중, 상기 하나의 광투과창(WT)이 상기 플래튼(11)의 회전에 따라 상기 연마대상물(10)의 아래를 통과하는 동안에, 상기 연마대상물(10)부터의 광을 연속적으로 수광하는 상기 광검출기(29)의 수광량에 따라, 상기 영역들(CB0, CB1, CB2)마다 상기 가압유체들의 압력들을 제어할 수 있는 제2제어부(40)를 구비하고,

   상기 복수개의 광학식센서들(Sn)에 대해서는 상기 제1제어부(40)를, 상기 광검출기(29)에 대해서는 상기 제2제어부(40)를 함께 가지고, 연마 중, 상기 플래튼(11)의 회전에 따라 상기 2개의 제어를 순차로 행하여, 상기 플래튼(11)이 1회전하는 동안에 합계 2회, 상기 영역들(CB0, CB1, CB2)마다 상기 가압유체의 압력들이 각각 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 평면연마장치.