KR20010098903A

KR20010098903A - 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20010098903A
Application number: KR1020010022638A
Authority: KR
Inventors: 미쯔하시히데오; 야마가따신지; 나까히로시; 오오까와가쯔히사
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2001-11-08
Also published as: JP3800942B2; KR100380911B1; US20010036676A1; JP2002011655A

Abstract

본 발명의 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템 및 그 방법에 따라 연마 종점이 정확하게 검출될 수 있다. 제1 연마 종점 검출 수단은, 제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 웨이퍼의 연마 종료를 판단한다.

Description

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템 및 그 방법{SEMICONDUCTOR WAFER POLISHING ENDPOINT DETECTING SYSTEM AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템(semiconductor wafer polishing endpoint detecting system) 및 그 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 연마 장치에서 연마 종점을 검출하기 위한 검출 시스템에 관한 것이다.

여러 가지 장치들의 배선이나 비아(via)가 반도체 웨이퍼 상에 형성될 경우,절연층을 덮는 웨이퍼의 전면에 걸쳐 금속층을 피착한 후에 화학 기계적인 연마에 의해 불필요한 부분을 제거하는 방법을 채택하여 왔다. 연마 공정에 있어서, 연마 종점은 높은 정밀도로 검출되어져야 한다. 연마가 충분히 행해지지 않으면, 반도체 웨이퍼의 표면 상에 금속층이 남게 되어 배선 간에 단락을 야기시키게 된다. 한편, 연마가 과도한 경우, 배선층이 단면 영역의 부족을 초래할 것이다. 연마 종점을 검출하는 종래의 기술 중의 하나로 일본 특허 제2561812 호(미국 특허 제5,433,651 호)가 제안되어 있다.

도 10은 종래 기술의 일례에 대한 구성을 도시한 예시도이다. 도 10에 도시된 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은 소정 치수의 검출 호울(43)이 있는 연마대(polishing bed, 2); 이 연마대(2)에서와 같은 위치에 검출 호울(43)이 있는 연마대(2) 상의 연마제 직물(abrasive cloth, 3); 검출 광학 시스템으로의 연마액의 유입(in-flow)을 검출 호울(43)로부터 방지하기 위한 연마액 유입 방지 수단으로서 검출 호울(43)을 밀봉하는 뷰 윈도우(view window, 44); 검출 호울(43) 및 뷰 윈도우(44)를 통하여 연마 대상으로서 웨이퍼의 연마 표면 상으로 소정의 직경을 갖는 검사광(45)을 조사하기 위한 레이저 광원(46); 웨이퍼 상에서 반사되는 정 반사광을 수신하고 광량을 측정하여 광량 신호(light amount signal, o)로서 출력하는 광 검출기(photodetector, 48); 웨이퍼(1)의 1 회전마다 광량 신호(o)를 평균하여 제3 평균 데이터(p)를 이산 방식으로 출력하기 위한 평균 수단(49); 및 패턴 밀도 등과 같이, 웨이퍼(1) 상에 형성된 물질의 반사율, 웨이퍼(1)의 패턴 밀도, 및 구성에 의해 검출되는 소정의 임계값과 평균 수단(40)에서 출력된 평균 데이터(p)를 비교하여, 평균 데이터(p)가 연마 종점으로서의 임계값 이하로 감소될 때의 타이밍을 검출하는 연마 종점 검출 수단(50)으로 구성된다.

먼저, 제3 레이저 광원(46)으로부터 조사된 검사광(45)은 검출 호울(43) 및 뷰 윈도우(44)를 통하여 웨이퍼(1)의 연마 표면으로 조사되어 웨이퍼(1) 상에 반사된다. 웨이퍼(1)에 반사된 제3 정 반사광(47)은 광 검출기(48)에 의해 수신되고, 광량은 광량 신호(o)로서 출력되도록 측정된다. 다음으로, 평균 수단(49)은 광량 신호(o)를 수신하고, 웨이퍼의 1회전마다 평균을 계산한 다음, 1회전 평균 데이터(p)를 이산 방식으로 출력한다.

고 반사율의 금속층(30)(도 2 참조)이 웨이퍼(1)의 최상층의 전면에 걸쳐서 피착되기 때문에 평균 수단(49)에 의해 유도된 시변 평균 데이터(time varying averaged data, p)는 연마의 초기 단계시 그 값이 크다. 다음으로, 연마 공정에 따르면, 금속층(30)을 제거하여 저 반사율의 절연층(28)을 노출시키거나, 다른 방안으로, 절연층(29)의 광전송시에는 금속층을 제거하여 절연층(29)을 노출시키고 검사광을 통과시켜 저 반사율의 기판 상에 검사광을 반사한다. 따라서, 반사광의 양은 연마 공정에 따라 감소하게 된다.

연마 종점에서 평균 데이터(p)의 값은 웨이퍼(1) 상에 형성된 층의 재료에 대한 반사율 및 패턴 밀도 등과 같이, 웨이퍼(1)의 구조물이 동일할 때 실질적으로 같아진다. 따라서, 연마 종점 검출 수단(50)에 있어서, 평균 대이터(p)는 웨이퍼(1) 상에 형성된 층의 재료에 대한 반사율, 패턴 밀도 등과 같이 웨이퍼(1)의 구성에 의해 결정된 소정의 임계값으로 평균 수단(49)으로부터 출력되며, 연마종점 검출 수단(50)은 평균 데이터(p)는 평균 데이터(p)가 감소되어 임계값보다 작아지는 타이밍에 연마 종점을 검출하기 위한 것이다.

하지만, 단일 파형의 반사광량을 비교하여 연마 종점을 검출하기 위한 방법은 배선 패턴의 형태, 밀도 등과 같은 반도체의 특정 재료, 특정 층 두께, 웨이퍼(1)의 특정 구조에 대해서는 적용할 수 없다는 문제가 있다. 특히, 장벽층(31)이 있는 웨이퍼의 경우, 반사광의 평균 데이터(p)는 일단 크게 감소된 후에 증가되어 연마 종점에 도달할 수 있다. 이러한 경우, 임계값과 비교해 보면, 증가하기 전의 타이밍에서 연마 종점의 값과 같은 값이 존재하므로 연마 종점의 정확한 검출을 방해하게 된다.

본 발명의 목적은 연마 종점을 정확하게 검출할 수 있는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은

소정의 파장의 제1 검사광에 대한 광원으로서 제1 레이저 광원;

소정의 직경 및 소정의 각도로 웨이퍼 상에 제1 검사광을 조사하는 제1 조사 수단;

제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광에 대한 광원으로서 제2 레이저 광원;

소정의 각도로 제1 검사광과 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 제2 조사 수단;

웨이퍼에서 반사된 제1 검사광의 정 반사광 축 상에 위치한 것으로, 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

웨이퍼에서 반사된 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치한 것으로, 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 수신하여, 이산 방식으로 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한 제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 초기 변동 소거 수단(initial variation canceling means);

제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터가 연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 소정값 또는 소정의 배수로 변화할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 검출 개시 판단 수단;

초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 제2 평균 데이터에 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하기 위한 광량 보정 수단;

제1 평균 데이터 및 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터(light amount difference data)로서 출력하기 위한 광량차 계산 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 소정값을 제1 기준 광량값에 곱하여 도출된 값을 출력하는 제1 임계값 계산 수단;

공량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값, 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 제1 평균 기울기 계산 수단; 및

제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하기 위한 제1 연마 종점 검출 수단

을 포함한다.

바람직한 구성에 있어서, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은 광량 보정 수단과 광량차 계산 수단 사이에 위치하는 것으로,

광량 보정 수단에서 출력된 보정된 광량 데이터를 수신하고,

제1 평균 데이터가 최대값으로부터 소정량만큼 감소되는 타이밍에서의 제1 평균 데이터의 값과 제1 평균 데이터가 최대값으로부터 소정량으로 감소되는 타이밍의 전후의 보정된 광량 신호의 값 사이의 차가 최소가 되는 타이밍을 검출하고, 오프셋 주기로서 두 타이밍 간의 시차를 구하며,

도출된 오프셋 주기 동안 보정된 광량의 시간축을 이동시켜 제2 보정된 광량 데이터를 광량차 계산 수단에 출력하기 위한 시간축 보정 수단

을 더 포함한다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은

소정의 각도에서 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 제2 조사 수단;

웨이퍼 상에 반사된 제1 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

웨이퍼 상에 반사된 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한 제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터가 소정값 또는 소정의 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 검출 개시 판단 수단;

제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 비를 계산하여 광량비 데이터를 출력하기 위한 광량비 계산 수단;

광량비 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터의 평균값, 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 제1 평균 기울기 계산 수단; 및

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 소정값을 제1 기준 광량값에 곱하여 도출된 값을 출력하기 위한 제1 임계값 계산 수단; 및

을 포함한다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은 검사광으로서 적어도 3개의 검사광을 사용할 수 있으며, 각각 2개의 검사광으로 구성된 서로 다른 조합들이 연마 종점 검출용으로 병렬로 사용된다.

제1 연마 종점 검출 수단은, 제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값의 값을 비교하여, 제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단할 수 있다.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은

소정의 파장의 제1 검사광에 대한 광원으로서의 제1 레이저 광원;

웨이퍼 상에 소정의 직경 및 소정의 각도로 제1 검사광을 조사하는 제1 조사 수단;

제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광에 대한 광원으로서의 제2 조사 수단;

소정의 각도에서 제1 검사광과 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 제2 조사 수단;

웨이퍼에서 반사된 제1 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하고, 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

웨이퍼에서 반사된 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하고, 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터 중의 하나가 소정값 또는 소정의 배수로 변화할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 검출 개시 판단 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 소정값을 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하는 제1 임계값 계산 수단;

복수의 과거 데이터와 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터 중에서 현재 타이밍에서의 값과의 평균값, 및 복수의 과거 광량차 데이터의 평균 데이터를 결합하고 평균 기울기들을 계산하여 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터로서 출력하기 위한 제2 평균 기울기 계산 수단 및 제3 평균 기울기 계산 수단;

제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출하는 제1 광량 증가 검출 수단 및 제2 광량 증가 검출 수단;

제2 기준 광량 검출 수단으로부터 출력된 제2 기준 광량 데이터에 제2 검사광 측에서 연마 종점을 검출하기 위한 제2 종점 판단 임계값으로서의 소정값을 곱하여 얻어진 값을 출력하는 제2 임계값 계산 수단; 및

제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 크거나 같아질 경우, 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 값으로 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제1 광량 증가 검출 수단 및 제2 광량 증가 검출 수단이 제2 및 제3 평균 기울기 데이터와, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출한 후의 종점 판단 임계값을 비교하여 연마의 종점을 판단하는 제2 연마 종점 검출 수단 및 제3 연마 종점 검출 수단

을 포함한다.

제2 연마 종점 검출 수단 및 제3 연마 종점 검출 수단은, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 작거나 같아질 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값으로 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들과, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3평균 기울기 데이터의 검출이 양의 값이 된 후의 종점 판단 임계값을 비교하여 연마의 종료를 판단할 수 있다.

서로 다른 파장을 갖는 적어도 3개의 검사광은 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용될 수 있다. 검사광은 1개이며 단독으로 연마 종점에 대해한 검출을 행할 수 있다 있다.

본 발명의 제4 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은

각각 다른 파장 및 1 이상의 수광부를 갖는 복수의 광원을 가지며, 제6 검사광과 같은 광축 상의 서로 다른 파장들을 갖는 복수의 광을 조사하고, 복수의 수광량 신호를 출력하기 위해 파장당 수광량을 측정하도록 웨이퍼로부터의 반사광으로서 제6 정 반사광을 수신하는 다파장 측정 수단(multi-wavelength measurement means);

다파장 측정 수단으로부터 방출된 복수의 파장을 포함하는 제6 검사광을 가이드하여 소정의 직경 및 소정의 각도로 웨이퍼에 조사하기 위한 제6 조사 수단;

웨이퍼로부터 반사된 제6 정 반사광을 다파장 측정 수단으로 가이드하는 제6 수광 수단;

연마의 개시 직후 연마의 연마의 불안정적인 초기 단계에서 연마의 안정화전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터가 소정값 또는 소정의 배수로 변화할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 검출 개시 판단 수단;

초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태로부터 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작을 인에이블하는 주기 동안 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비율을 계산하고, 제2 평균 데이터에 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하기 위한 광량 보정 수단;

제1 평균 데이터 및 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터로서 출력하기 위한 광량차 계산 수단;

광량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터의 평균값 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 제1 평균 기울기 계산 수단; 및

제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 제1 연마 종점 검출 수단

을 포함한다.

제6 조사 수단, 제6 수광 수단 및 다파장 측정 수단은 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 제6 조사 수단 및 제6 수광 수단은 단일 유닛으로 통합된다.

본 발명의 제5 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법은

소정의 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

소정의 직경 및 소정의 각도로 웨이퍼 상에 제1 검사광을 조사하는 단계;

제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광을 방출하는 단계;

소정의 각도에서의 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 단계;

제1 검사광의 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하는 단계;

제2 검사광의 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하는 단계;

제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 웨이퍼의 회전주기의 정수배와 동기하는 주기마다 제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마의 개시 직후 연마의 연마 불안정적인 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출 및 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터가 소정값 또는 소정의 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

초기 변동 소거 단계에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 검출 개시 판단 단계에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 최대값 및 평균값 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하는 단계;

제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 제2 평균 데이터에 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하는 단계;

제1 평균 데이터 및 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터로서 출력하는 단계;

소정값을 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계;

광량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 광량차 데이터의 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 단계; 및

제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값을 비교하여, 제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 단계

를 포함한다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 단계는

광량 보정 수단과 광량차 계산 수단 사이에 위치한 것으로, 광량 보정 수단으로부터 출력된 보정된 광량 데이터를 수신하고,

제1 평균 데이터가 소정량에서 최대값으로부터 소정의 양만큼 감소되는 타이밍에서의 제1 평균 데이터의 값과 제1 평균 데이터가 소정량에서 최대값으로부터 감소되는 타이밍의 전후의 보정 광량 신호의 값 사이의 차가 최소가 되는 타이밍을 검출하여 두 타이밍 간의 시간차를 오프셋 주기로서 도출하여,

오프셋 주기 동안 보정 광량의 시간축을 이동시켜 제2 보정 광량 데이터를 광량차 계산 단계에 출력하는 단계

를 더 포함한다.

본 발명의 제6 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법은

소정의 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

소정의 각도에서 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 단계;

제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하여 주기마다 제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마의 개시 직후 연마의 연마 불안정성의 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화 및 연마 전의 초기 상태의 차이점을 검출하는 것을 방지하기 위해 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지의 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터가 소정값 또는 소정의 배수로 변화할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하는 단계;

제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 비를 계산하여 광량비 데이터를 출력하는 단계;

광량비 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 단계;

소정값을 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위해 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계; 및

제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 값과 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 단계

를 포함한다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법은 검사광으로서 적어도 3개의 검사광을 사용할 수 있으며, 각각 2개의 검사광으로 구성된 서로 다른 조합들이 연마 종점 검출용으로 병행하여 사용된다.

연마 종점을 검출하는 단계에 있어서, 제1 평균 기울기 데이터의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 또는 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제1 평균 기울기 데이터의 값을 제1 종점 판단 임계값의 값과 비교하여 연마 종료를 판단한다.

본 발명의 제7 양상에 따르면, 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법은

소정의 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

소정의 각도에서 제1 검사광과 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 제2 검사광을 조사하는 단계;

제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 제1 광량 신호 및 제2 광량 신호를 평균하여제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 소정값을 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하는 단계;

복수의 과거 데이터와 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터 중에서 현재 타이밍에서의 값과의 평균값, 및 복수의 과거 광량차 데이터의 평균 데이터를 결합함으로써 평균 기울기를 계산하여 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터로서 출력하는 단계;

제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출하는 단계;

제1 기준 광량값에 소정값을 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계; 및

광량 보정 단계, 광량차 계산 단계, 제1 기울기 계산 단계 및 제1 연마 종점 검출 단계 대신에 제공되는 단계로서, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 크거나 같아질 경우, 평균 기울기의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아지는 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 값으로 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들과, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 양의 값이 된 후의 종점 판단 임계값을 비교하여 연마의 종료를 판단하는 단계

를 포함한다.

연마 종점을 검출하는 단계에 있어서, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터가 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 제2 평균 기울기 데이터 및 제3평균 기울기 데이터의 값들은 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 된 후의 종점 판단 임계값과 비교하여 연마의 종료를 판단한다.

서로 다른 파장을 갖는 적어도 3개의 검사광은 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용될 수 있다. 검사광은 연마 종점에 대해서만 실행하는데 단 하나일 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예를 도시한 블록도.

도 2는 본 발명이 적용된 반도체 연마 구조를 도시한 예시도.

도 3은 제1 및 제2 평균 데이터의 연마 주기 및 변화를 도시한 예시도.

도 4는 도 3의 평균 데이터의 보정 후의 제1 및 제2 데이터의 변화를 도시한 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제2 실시예를 도시한 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제3 실시예를 도시한 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제4 실시예를 도시한 블록도.

도 8은 도 7의 실시예의 연마 공정에 따른 제1 평균 데이터, 제2 평균 데이터, 광량비(light amount ratio) 데이터의 변화에 대한 일례를 도시한 예시도.

도 9는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제5 실시예를 도시한 블록도.

도 10은 종래의 기술을 설명하는 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 웨이퍼

4: 연마기

7, 10: 레이저 광원

8, 11: 조사 수단

13, 15: 광 검출기

19, 20: 평균 수단

23, 33: 광량 검출 수단

24: 광량 보정 수단

25: 광량차 계산 수단

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 관하여 상세하게 논의할 것이다. 다음의 내용에 있어서, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위하여 여러 가지 구체적인 기술들을 설명하고 있다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 최상층으로서의 금속층(30) 및 하부 절연층(29) 사이에 배치되는 것으로, 금속층의 금속이 확산되는 것을 방지하기 위한 장벽막(31)으로 불리는 막을 가진 반도체 웨이퍼를 연마하는데 적용되며, 연마 종점을 정확하게 검출하는데 적합하다.

도 2는 본 발명이 적용되는 연마의 대상으로서 장벽막을 가진 반도체 웨이퍼의 일례를 도시한 단면도이다. 웨이퍼(1)의 최상층에, 절연층(29)을 덮는 전면에 걸쳐 금속층(30)이 피착된다. 금속층(30) 및 절연층(29) 간의 장벽막(31)은 금속층(30)의 금속이 확산되지 않도록 형성된다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예의 구성을 도시한 예시도이다. 도 1에 관하여, 본 발명이 적용되는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은 반도체 웨이퍼(1)를 수평면 내의 연마대(2) 상에서 회전하도록 구동하는 연마 장치에서 연마 종점을 검출하도록 설계되며, 연마액(17)을 공급하여 연마기(4)에 의해 소정의 압력으로 연마제 직물(3)을 연마될 웨이퍼(1)의 표면(이하, "연마 표면"이라 함) 위로 접촉하고, 연마를 행하기 위해 웨이퍼(1)의 연마 표면에 수직인 축에 대한 회전용 및 웨이퍼(1)의 연마 표면에 평행으로의 스윙 모션용으로 연마기를 구동한다. 연마의 목적은 절연층(29)이 금속 배선을 형성하도록 노출될 때까지 금속층(30) 및 장벽막(31)을 제거하기 위한 것임을 주목해야 한다.

제1 레이저 광원(7)으로부터 방출된 소정의 파장을 가진 제1 검사광(6)은 반사경 등으로 구성된 제1 조사 수단(8)에 의해 총 반사각보다 훨씬 작은 소정의 각도에서 절연층(29)이 연마 동안 노출되는 웨이퍼(1) 상의 소정 위치를 향해 소정의 직경 내에서 조사된다. 제2 레이저 광원(10)으로부터 방출되고 파장이 제1 검사광(6)에서와 다른 제2 검사광(9)은 반사경 등으로 구성된 제1 조사 수단(11)에 의해 총 반사각보다 훨씬 작은 소정 각도로 제1 검사광(6)에 의해 조사되는 것과 같은 위치를 향하여 제1 검사광(6)에서와 같은 직경으로 조사된다. 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)은 웨이퍼(1)의 연마 표면 상에 반사된다.

웨이퍼(1) 상에 반사된 제1 정 반사광(12) 및 제2 정 반사광(14)은 수신된 광량이 측정되어 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"로서 출력되도록 각 정 반사광 축 상에 배치된 제1 광 검출기(13) 및 제2 광 검출기(15)에 의해 수신된다.

이 때, 다른 밀도의 패턴이 웨이퍼(1) 상에 배치된다. 웨이퍼(1)가 연마 동작시 회전하고, 반사된 광량이 패턴의 밀도에 따라 변화하기 때문에, 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"는 주기적으로 변하는 신호들이 된다. 연마 공정은 이동된 신호의 변화에서 주기적 변화를 나타낸다. 예를 들면, 연마대(2)의 1회전마다 웨이퍼(1)를 운반하는 연마대(2)의 회전 주기의 정수배에 동기하는 간격의 매 타이밍에서, 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"에 각각 대응하는 제1 평균 수단(19) 및 제2 평균 수단(20)에 의해, 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"가 평균되어 이산 방식으로 1회마다 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"로서 출력된다.

장벽막이 있는 웨이퍼(1)를 연마함에 따라, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 연마의 공정에 따라 다음과 같이 변화된다.

① 연마의 초기 단계에서, 비교적 큰 변화가 초래된다.

② 연마의 개시부터 소정의 주기의 경과 후, 광량은 크게 감소되기 시작한다.

③ 광량이 감소되기 시작한 후, 광량은 감소된다. 광량이 감소되기 시작하면서부터의 일정 주기 동안, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 실질적으로 광량의 감소에 따른 동일한 광량 감소비(단위 주기당 광량의 감소)를 갖는다.

④ 광량이 감소되기 시작하면서부터 전술한 일정 주기 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "b"는 상호 미분화되기 시작한다.

⑤ 연마 종료 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "b"의 광량 변화 비는 실질적으로 같아진다.

연마의 초기 단계에서 비교적 큰 변화는 연마의 개시 직후의 연마의 불안정성 또는 연마 전의 초기 상태의 비균일성으로 인하여 초래된다. 따라서, 주기적 변화가 제1 평균 수단(19) 및 제2 평균 수단(20)에 의해 소거될 경우에도, 연마의 공정에 무관한 변화가 나타나서 잘못된 판단의 원인이 된다. 따라서, 초기 변동 소거 수단(21) 및 검출 개시 판단 수단(22)을 이용하여, 연마의 초기 단계에서 연마의 공정과 무관한 변화에 따른 연마 종점의 잘못된 판단을 방지하게 된다.

초기 변동 소거 수단(21)은 소정의 일정 주기와 초기 타이밍에서부터 현재 타이밍까지의 연마 주기를 비교한다. 현재 타이밍까지의 연마 주기가 소정의 일정 주기보다 작거나 같을 경우, 초기 변동 소거 수단(21)은 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위해 제1 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "디스에이블"에 세트한다. 현재 타이밍까지의 연마 주기가 소정의 일정 주기를 초과하는 타이밍에서, 초기 변동 소거 수단(21)은 제1 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "인에이블"로 세트한다.

검출 개시 판단 수단(22)은 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d" 중 최대값을 검출하고, 검출된 최대값 및 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"의 차 또는 그 비를 구한다. 차 또는 비가 사전 설정된 소정값 또는 소정의 배수보다 작거나 같을 경우, 검출 개시 판단 수단(22)은 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하도록 제2 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "디스에이블"에 세트한다. 도출된 차 또는 비가 사전 설정된 소정값이나 소정의 배수를 초과할 경우, 검출 개시 판단 수단(22)은 제2 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "인에이블"에 세트한다.

초기 변동 소거 수단(21) 및 검출 개시 판단 수단(22) 모두를 사용함으로써, 제1 동작 디스에이블링 및 인에이블링 플래그와 제2 동작 디스에이블링 및 인에이블링 플래그 중의 하나가 "디스에이블" 상태로 유지되는 한 연마 종점 검출 동작은 디스에이블 상태로 유지되며, 두 플래그 모두 "인에이블"로 세트될 경우에만 연마 종점 검출 동작이 인에이블된다.

광량이 크게 감소되기 시작하는 타이밍은 배선에서와 다른 부분의 금속층(30)이 빛을 통과하기에 충분히 얇아지거나 금속층(30)의 일부가 제거되어 장벽막(31)을 노출시키는 타이밍이며, 이에 따라, 장벽막의 반사율은 광량에 대해 영향을 미치기 시작한다. 광량의 감소는 금속층(30) 및 장벽막(31) 간의 반사율의 차로 인하여 야기된다. 즉, 광량의 감소는 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 파장에서, 금속층(30)의 반사율은 장벽막(31)의 반사율보다 크다.

광량이 감소되기 시작한 후, 광량은 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"가 일정 타이밍까지 실질적으로 동일한 광량 감소비를 갖는다. 일정 타이밍에서부터, 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d" 예를 들어, 제1 평균 데이터 "c"는 제2 평균 데이터 "d"에서보다 감소하는 광량이 더 크다. 광량의 감소에서의 차가 발생하는 이유는 장벽층(31)의 제거 후, 하부층 구조의 반사율이 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9) 사이에서와 다르기 때문이다. 예를 들면, 다음의 개시된 내용에서, 제1 검사광(6)의 반사율은 제2 검사광(9)의 반사율보다 크다.

연마의 공정에 따르면, 장벽막(31)이 얇아져서 빛을 통과하기 시작한다. 그후, 하부층의 반사율은 광량에 대해 영향을 주기 시작한다. 하부층에 있어서 차분 파장에서의 반사율의 차로 인하여, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"가 달라져서 그들 간의 차를 증가시킨다. 한편, 연마 종점 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차는 실질적으로 일정해진다. 그 이유는 연마의 공정에 따라, 노출면이 금속층(30)에서 장벽막(31)으로, 그 다음 장벽막(31)에서 하부 구조물 즉, 절연층(29)으로 변경된다. 일단, 하부 구조물 즉, 절연층(29)이 노출되면, 표면은 더 이상 변하지 않는다. 엄격히 말해서, 하부 구조물의 층 두께의 변화로 인하여, 빛의 방해 조건이 변하므로 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"를 약간 변화시키게 될 수 있다. 하지만, 상술한 변화에 비교하면, 변화 속도는 크게 느리다. 따라서, 차가 일정해지는지의 여부를 판단하기 위한 기간에 있어서, 연마 종점 전의 광량의 변화와 구별될 수 있다.

이에 따라, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 감소비의 차에 대한 변화를 감시하고, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차가 일정해지는 타이밍을 검출함으로써 연마 종점을 검출할 수 있다. 따라서, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차를 구함으로써, 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터의 차가 실질적으로 일정해지는 타이밍을 검출하여 연마 종점을 검출한다.

먼저, 제1 평균 데이터"c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차를 구하는데 있어서, 제1 평균 데이터"c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 측정 조건의 차를 보정함으로써, 변화량의 기준은 서로 일치한다. 기준으로서, 웨이퍼의 전면이 금속층(30)으로 덮일 때의 측정값이 사용된다. 이러한 목적을 위해, 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)이 제공된다. 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)은 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"로서 출력하기 위하여, 초기 변동 소거 수단(21)에 의한 연마의 초기 단계에서 연마 종점 검출의 디스에이블 상태의 종료에서부터 검출 개시 판단 수단(22)에 의한 연마 종점의 검출의 시작의 판단까지의 주기 동안 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 최대값이나 평균값을 검출한다. 광량 보정 수단(24)은 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)에서 출력된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비를 구하고, 보정된 광량 데이터 "g"로서 출력하기 위해 제2 평균 데이터 "d"를 유도된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비에 곱한다.

다음으로, 광량차 계산 수단(25)은 광량차 데이터 "h"를 출력하기 위하여 제1 평균 데이터 "c" 및 보정된 광량 데이터 "g" 간의 차를 계산한다. 이런 광량차 데이터 "h"를 사용하여 연마 종점을 검출한다. 상술한 바와 같이, 연마 종점에서, 광량차 데이터 "h"는 실질적으로 일정해진다. 따라서, 연마 종점을 검출하기 위하여, 광량차 데이터 "h"가 일정해지는 타이밍이 이용된다. 이러한 목적을 위하여, 미분값이 0에 가까워지는 타이밍을 검출하기 위한 광량차 데이터 "h"의 미분값이 사용된다.

광량차 데이터 "h"에는 미세한 오류 성분이 있기 때문에 차값은 연마 종점을 판단하기 위한 평균값을 사용하도록 복수의 측정점에서 유도될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 즉, 제1 평균 기울기 유도 수단(averaged gradient deriving means)(27)에 의해, 광량차 계산 수단(25)으로부터 출력된 광량차 데이터 "h" 중에서, 복수의 리트레이스 데이터 및 현재 측정된 데이터를 평균하여 얻어진 값과, 이전 타이밍에서 광량차 데이터의 복수의 리트레이스 데이터를 평균하여 얻어진 값이 결합되어, 제1 기울기 데이터 "j"로서 출력하기 위한 평균 기울기를 얻게 된다. 제1 연마 종점 검출 수단(28)은 제1 평균 기울기 데이터를 제1 종점 판단 임계값 "i"와 비교한다. 제1 평균 기울기 데이터 "j"가 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아질 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아지는 타이밍으로부터 총 소정 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 제1 평균 기울기 데이터 "j"의 비가 소정의 비보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼(1)의 연마의 판단이 종료된다.

장벽막(31)의 제거 후의 언더코트층(undercoat layer)으로서 절연층(29)의 간섭에 의해 장벽막(31)의 제거후의 반사율이 결정됨을 주목하여야 한다. 따라서, 어떤 종류의 웨이퍼(1)에 있어서, 두 검사광만이 사용될 경우에 절연층(29)의 간섭으로부터 생긴 반사율이 우연히 장벽막(31)의 반사율과 일치할 때 연마 종점이 검출될 수 없음이 가능하다. 이 경우, 각각 다른 파장의 3 이상의 검사광이 사용된다. 이들 3 이상의 검사광들 중에서, 각각 2개의 검사광으로 구성된 서로 다른 조합들로 연마 종점 검출 동작이 병렬식으로 행해져서 웨이퍼(1)의 연마 종점을 정확하게 검출하게 된다. 3개 이상의 검사광에 각각 다른 파장을 제공함으로써, 막 두께가 각각 다른 여러 종류의 웨이퍼(1)가 연마 처리되고, 3개 이상의 검사광 중에서 2개의 검사광의 서로 다른 조합 중 임의의 하나는 평균 데이터의 감소비의 차를 초래할 수 있으며, 임의의 조합에서 연마 종점이 검출된다.

한편, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 위치 및 조사 직경이 다르며 웨이퍼의 조사 방향에서 연마 속도의 변동이 야기될 때, 제1 평균 데이터 "c"의 변화 및 제2 평균 데이터 "d"의 변화 간의 시간상 오류가 야기될 것이다. 왜냐하면, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 위치 및 조사 직경의 차이와 웨이퍼의 조사 방향에서의 연마 변동 경우, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 위치에서 서로 간섭이 중복되지 않는 부분의 반사율 때문이다.

이러한 경우, 제1 평균 데이터 "c" 및 보정된 광량 데이터 "g" 간의 차가 광량차 계산 수단(25)에 의해 계산될 경우, 웨이퍼(1)의 표면의 변화에 의한 보정 광량차 데이터를 얻을 수 없다. 따라서, 제1 평균 데이터"c"의 변화 및 제2 평균 데이터 "d"의 변화의 시간상 오류가 교정된다.

특히, 제1 평균 데이터 "c"가 소정의 비 또는 소정의 양만큼 최대값으로부터 감소되는 타이밍에서의 제1 평균 데이터"c"의 값과 소정의 비 또는 소정의 양만큼 최대값에서부터 감소되는 타이밍 전후의 보정 광량 데이터 "g"의 값이 비교되어, 오프셋 주기 동안 보정 광량 데이터 "g"의 시간축 이동된 제2 보정 광량 데이터를 계산하기 위해 오프셋 주기로서 두 타이밍 간의 시차를 계산하도록 차값이 최소가 되는 타이밍을 검출한다. 계속해서, 보정 광량 데이터 "g" 대신에 제2 보정된 광량 데이터 "k"로 상기와 같은 점에 관하여 연마 종점 검출을 행하게 된다.

한편, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 파장에 있어서, 연마 종점에서 노출될 어떤 종류의 장벽막(31) 및 소정의 하부층 구조물에서 장벽막(31)의 반사율이 연마 종점에서 노출된 하부층 구조물의 반사율보다 작은 것이 가능하다. 이 경우, 장벽막(31)이 노출되고 하부층 구조물의 반사율이 신호의 큰 저하 후 간섭하는 타이밍에서 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"는 한번 상승하고, 연마 종점 후에 실질적으로 일정함을 유지하거나 다시 감소된다.

이 경우, 제1 평균 데이터"c" 또는 제2 평균 데이터 "d"의 미분값은 연마 종점으로서, 미분값의 부호가 일단 양이 된 다음 그 값이 0에 가까워지는 타이밍을 취하도록 계산된다. 이 때, 검사광의 수는 2로 엄밀히 제한되지는 않는다. 하부층 구조물의 반사율은 절연층(29)의 간섭에 의해 변화된다. 따라서, 절연층(29)의 두께에 따라, 검사광의 파장이 단지 2일 경우 신호 변화는 검사광 중의 하나를 검출할 수 없음이 가능하다.

이 경우, 각각 다른 3개 이상의 검사광이 연마 종점을 검출하는데 서로 병렬로 사용되어, 검사광의 임의의 하나에 대해 연마 종점이 검출될 수 있다. 한편, 대상으로서 웨이퍼(1)의 절연층(29)의 층 두께가 제한되고, 연마 종점에서의 장벽막(31)의 반사율이 하부층 구조물이 노출되는 경우의 반사율보다 작을 경우, 검사광은 단 하나가 될 수도 있다.

본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예는 더욱 상세하게 논의될 것이다. 도 1에 도시된 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은연마 물체로서 웨이퍼(1)의 하부 표면과 반대로 위치한 연마대(2)를 포함하고, 웨이퍼를 보유하고, 웨이퍼(1)를 수평면에서 구동하는 반도체 웨이퍼 연마 디바이스(5), 웨이퍼(1)의 연마 표면으로서 상층면에 위치한 연마제 직물(3), 및 웨이퍼(1)의 연마 표면에 수직인 축에 대해 연마제 직물(3)을 회전시키고 연마제 직물(3)을 웨이퍼(1)에 소정의 압력을 가하여 웨이퍼(1)에 평행하게 스윙 모션을 행하는 연마기(4)에 적용되는 것을 전제로 한다.

이러한 디바이스(5)에 대하여, 소정의 파장의 제1 검사광(6)에 대한 광원으로서 레이저 광원(7); 제1 레이저 광원(7)에서 방출된 제1 검사광(6)을 소정의 직경 및 각도로 웨이퍼(1)에 조사하는 제1 조사 수단(8); 파장이 제1 검사광(6)에서와 다른 제2 검사광(9)의 광원으로서 제2 레이저 광원(10); 소정의 각도로 제2 레이저 광원(10)으로부터 방출된 제2 검사광(9)을 제1 검사광(6)의 조사 위치에서와 같은 위치 및 같은 직경으로 조사하는 제2 조사 수단(11); 웨이퍼(1)의 연마 표면에 반사된 제1 검사광(6)의 정 반사광 축에 위치한 것으로, 제1 광량 신호 "a"로서 출력하기 위해 광량을 측정하기 위한 제1 정 반사광(12)을 수신하는 제1 광 검출기(13); 웨이퍼(1)의 연마 표면에 반사된 제2 검사광(9)의 정 반사광 축에 위치한 것으로, 제2 광량 신호 "b"로서 출력하기 위해 광량을 측정하기 위한 제2 정 반사광(14)을 수신하는 제2 광 검출기(15)가 제공된다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은 반사광량의 변화를 검출하는데 있어서 문제를 야기시키지 않는 범위에서 연마액(17)을 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 영역으로부터 제거하기 위한 소정의 압력 및 유속으로 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)을 웨이퍼(1)에 조사하는 위치쪽으로 공기를 내뿜는 에어 노즐(18); 및 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"를 수신하고, 웨이퍼(1)를 지탱하는 연마대(2)의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"를 평균하며, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"를 이산 방식으로 출력하는 제1 평균 수단(19) 및 제2 평균 수단(20)을 더 포함한다.

아울러, 연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화 및 연마 전의 초기 상태의 차값을 검출하는 것을 방지하기 위하여, 연마 초기화부터 소정의 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 초기 변동 소거 수단(21); 및 연마의 공정에 따른 제1 평균 데이터 또는 제2 평균 데이터의 큰 변화 동안 예를 들면, 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"가 연마 속도의 변동에 따른 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기의 변동에 적응하기 위한 소정의 크기 또는 소정의 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 검출 개시 판단 수단(22)이 제공된다.

또한, 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)은 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"로서 출력하기 위해 초기 변동 소거 수단(21)에 의한 연마의 초기 단계에서 연마 종점 검출의 디스에이블 상태의 종료부터 검출 개시 판단 수단(22)에 의한 연마 종점의 검출을 시작하는 판단까지의 기간 동안 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 최대값이나 평균값을 검출한다. 검출 개시 판단 수단(21)에 의해 연마 종점의 동작을 검출하는 초기화의 판단 시작 단계에서 연마 종점의 디스에이블 후의 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및제2 기준 광량 검출 수단(33)으로부터 출력된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비를 구하여, 보정된 광량 데이터 "g"로서 출력하기 위해 제2 평균 데이터 "d"에 도출된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비를 곱하는 광량 보정 수단(24); 및 광량차 데이터 "h"로서 출력하기 위해 제1 평균 데이터 "c" 및 보정된 광량 데이터 "g" 간의 차를 계산하는 광량차 계산 수단(25)이 제공된다.

한편, 연마 종점을 검출하기 위해 제1 종점 판단 임계값 "i"로서 소정값을 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하는 제1 임계값 계산 수단(26); 광량차 계산 수단(25)에서 출력된 광량차 데이터 "h" 중에서, 복수의 리트레이스된 데이터 및 현재 측정된 데이터를 평균하여 도출된 값과, 제1 기울기 데이터 "j"로서 출력하는 이전 타이밍에서 광량차 데이터의 복수의 리트레이스된 데이터를 평균하여 도출된 값을 결합함으로써 제1 평균 기울기를 유도해 내는 제1 평균 기울기 유도 수단(27); 및 제1 평균 기울기 데이터 "j"가 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같을 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 타이밍으로부터 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아질 경우, 또는 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 제1 평균 기울기 데이터 "j"의 비율이 소정의 비율보다 크거나 같아질 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하기 위해 제1 평균 기울기 데이터 "j"를 제1 종점 판단 임계값과 비교하는 제1 연마 종점 검출 수단(28)이 제공된다.

도 2는 본 발명의 연마 대상으로서 장벽층이 있는 웨이퍼의 일례를 도시한단면도이다. 웨이퍼(1)의 최상층에, 절연층(29)을 덮는 전면에 걸쳐 금속층(30)이 피착된다. 금속층의 금속이 확산되는 것을 방지하기 위하여, 최상층으로서 금속층(30) 및 하부 절연층(29) 사이에 장벽층(31)이 형성된다.

연마 디바이스(5)는 절연층(29)이 노출될 때까지 금속층(30)을 연마함으로써 금속 배선을 형성한다. 웨이퍼(1)의 연마는 반도체 웨이퍼(1)를 수평면 내의 연마대(2) 상에서 회전하도록 구동함으로써 실행되고, 연마액(17)을 가하여 연마기(4)가 소정의 압력으로 연마되도록 웨이퍼(1)의 표면 상에 연마제 직물(3)을 접촉하며, 연마를 행하기 위해 연마기가 웨이퍼(1)의 연마 표면에 수직인 축에 대한 회전 및 웨이퍼(1)의 연마 표면에 평행하게 스윙 모션을 구동시킴으로써 실행된다. 적절한 연마 조건으로 연마를 종료하기 위해서는 연마의 공정을 이해하는 것이 요구된다. 연마가 충분히 행해지지 않을 경우, 반도체 웨이퍼의 표면 상에 금속층이 남아 배선 간의 단락을 초래하게 될 것이다. 한편, 연마가 과잉 처리될 경우, 절연층(29) 및 금속층(30) 간의 연마 속도의 차로 인한 연마 표면 상에 단면 영역의 결핍이나 계단 모양 형성을 초래할 수 있다.

반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예의 동작에 관하여 논의하고자 한다.

제1 레이저 광원(7)에서 방출된 소정의 판장의 제1 검사광(6)은 반사경 등으로 구성된 제1 조사 수단(8)에 의해 총 반사각보다 훨씬 작은 소정의 각도로 연마 처리 동안 절연층(29)이 노출되는 웨이퍼(1) 상의 소정의 위치, 소정의 직경으로 조사된다. 제2 레이저 광원(10)으로부터 방출되며 파장이 제1 검사광(6)에서와 다른 제2 검사광(9)은 반사경 등으로 구성된 제2 조사 수단(11)에 의해 총 반사각보다 훨씬 작은 소정의 각도로, 제1 검사광(6)에 의해 조사된 것과 같은 위치, 제1 검사광(6)에서와 같은 직경으로 조사된다. 이 때, 제1 검사광(6)의 파장과 제2 검사광(9)의 파장은 금속층(30)의 반사율이 장벽막(31)의 반사율보다 크도록 선택된다.

다음으로, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)이 웨이퍼(1)에 반사된다. 웨이퍼(1)에 반사된 제1 정 반사광(12) 및 제2 정 반사광(12)은 수신된 광량이 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"로서 출력되도록 각각 정 반사광축에 배치되는 제1 광 검출기(13) 및 제2 광 검출기(15)에 의해 수신되어 측정된다.

제1 및 제2 정 반사광(12 및 14)의 빔의 형태가 웨이퍼(1) 상에서 연마액(17)의 메니스커스(meniscus) 표면의 변동으로 측정에 영향을 끼치게 간섭하지 못하도록 에어 노즐(18)로 공기를 내뿜음으로써 연마액(17)을 제거하므로, 연마액(17)은 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사를 결코 간섭하지 않을 것이다. 또한, 제1 광 검출기(13) 및 제2 광 검출기(15)는 광을 광다이오드, 배율기 광튜브 등과 같은 전기 신호로 변환한다.

이 때, 각각 다른 밀도의 패턴들이 웨이퍼(1) 상에 배치된다. 웨이퍼(1)가 연마 동작시 회전되므로, 반사광량은 패턴의 밀도에 따라 변화되며, 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"는 주기적으로 변하는 신호가 된다. 연마 공정은 신호 이동된 주기적 변화의 변화에서 볼 수 있다. 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"에 각각 대응하는 제1 평균 수단(19) 및 제2 평균 수단(20)에 의해, 웨이퍼(1)를 지탱하는 연마대(2)의 회전 주기의 정수배와 동기하는 간격의 매 타이밍에서, 예를 들어, 연마대(2)의 매 1 회전마다, 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"는 이산 방식으로 1 회전마다 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"로서 출력되도록 평균된다.

도 3은 도 2에 도시된 장벽막을 가진 웨이퍼(1)가 연마될 때 연마의 공정에 관련한 제1 평균 데이터 "c" 제2 평균 데이터 "d"의 변화의 일례를 도시한 그래프이다. 한편, 도 4는 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 광량 감소비의 차를 용이하게 이해하기 위해 광량을 크게 감소시키기 전 두 데이터가 서로 일치하도록 제1 평균 데이터 "c" 제2 평균 데이터 "d"에 대해 행해진 보정의 결과를 도시한 그래프이다.

장벽막이 있는 웨이퍼(1)의 연마에 따라, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 연마의 공정에 따라 다음과 같이 변화한다.

① 연마의 초기 단계에서, 비교적 큰 변화가 초래된다.

② 연마의 개시부터 소정의 주기가 경과한 후, 광량은 크게 감소되기 시작한다.

③ 광량의 감소 시작 후, 광량이 감소된다. 광량이 감소되기 시작하면서부터의 일정한 주기 동안, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 실질적으로 광량의 감소에 따른 동일한 광량 감소비(단위 주기당 광량의 감소)를 갖는다.

④ 광량이 감소되기 시작하면서부터 전술한 일정 주기 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 상호 미분화되기 시작한다.

⑤ 연마 종료 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 광량 변화 비는 실질적으로 같아진다.

연마의 초기 단계에서 비교적 큰 변화는 연마의 개시 직후의 연마의 불안정성 또는 연마 전의 초기 상태의 비균일성으로 인하여 초래된다. 따라서, 주기적 변화가 제1 평균 수단(19) 및 제2 평균 수단(20)에 의해 소거될 경우에도, 연마의 공정에 무관한 변화가 존재하여 잘못된 판단의 원인이 된다. 따라서, 초기 변동 소거 수단(21) 및 검출 개시 판단 수단(22)을 이용하여, 연마의 초기 단계에서 연마 공정과 무관한 변화에 따른 연마 종점의 잘못된 판단이 방지된다.

초기 변동 소거 수단(21)은 소정의 일정 주기와 초기 타이밍에서부터 현재 타이밍까지의 연마 주기를 비교한다. 현재 타이밍까지의 연마 주기가 소정의 일정 주기보다 작거나 같을 경우, 초기 변동 소거 수단(21)은 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위해 제1 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "디스에이블"로 세트한다. 현재 타이밍까지의 연마 주기가 소정의 일정 주기를 초과하는 타이밍에서, 초기 변동 소거 수단(21)은 제1 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "인에이블"로 세트한다.

검출 개시 판단 수단(22)은 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d" 중 최대값을 검출하고, 검출된 최대값 및 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"의 차 또는 그 비를 구한다. 도출된 차 또는 비가 소정의 주어진 값 또는 주어진 배수보다 작거나 같을 경우, 검출 개시 판단 수단(22)은 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하도록 제2 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "디스에이블"에 세트한다. 도출된 차 또는 비가 소정의 주어진 값이나 주어진 배수를 초과할 경우, 검출 개시 판단 수단(22)은 제2 동작 인에이블링 및 디스에이블링 플래그를 "인에이블"에 세트한다.

연마의 초기 단계에서 신호 변화는 연마의 개시에서 크고 점차 계속해서 감소된다. 한편, 연마 속도는 웨이퍼(1)마다 변동되어져야 한다. 이 때, 잘못된 검출이 초기 변동 소거 수단(21)에 의해서만 방지될 경우, 초기 변동 소거 수단(21)은 소정의 주기 동안 판단 동작을 방지하므로, 연마 속도가 변하는 경우, 연마 종점은 연마의 종료까지의 시간 변동에 의해 잘못 검출될 수 있다. 예를 들면, 연마의 종료까지의 주기가 짧아질 경우, 연마 종점 검출 동작의 초기화 전에 연마가 종료되어야 한다. 반대로, 연마를 종료하기까지의 주기가 너무 길어질 경우, 신호가 여전히 변한다는 사실에도 불구하고 연마 종점 검출 동작이 시작된다. 한편, 검출 개시 판단 수단(22)에 의해서만 잘못된 검출이 방지될 경우, 검출 개시 판단 수단(22)은 신호의 큰 변화를 검출함으로써 연마 종점 검출 동작을 시작하기 위한 수단이므로, 연마의 큰 변화는 연마 종점으로서 잘못되게 검출될 수 있다.

이에 따라, 초기 변동 소거 수단(21) 및 검출 개시 판단 수단(22) 모두를 사용함으로써, 초기 변동 소거 수단(21)에 의해 연마의 초기 단계에서 큰 신호 변화를 초과하는 주기 동안의 잘못된 판단과 검출 개시 판단 수단(22)에 의한 후속되는 작은 신호 변화에 따른 잘못된 판단을 방지하게 된다.

광량이 크게 감소되기 시작하는 타이밍은 배선에서와 다른 부분의 금속층(30)이 빛을 통과하기에 충분히 얇아지거나 금속층(30)의 일부가 제거되어 장벽막(31)을 노출시키는 타이밍이며, 이에 따라, 장벽막의 반사율은 광량에 대해 영향을 미치기 시작한다. 광량의 감소는 금속층(30) 및 장벽막(31) 간의 반사율의 차에 인하여 야기된다. 즉, 광량의 감소는, 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 파장에서 금속층(30)의 반사율이 장벽막(31)의 반사율보다 크다는 사실에 의해 야기된다.

광량이 감소되기 시작한 후, 광량은 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"가 소정의 타이밍까지 실질적으로 동일한 광량 감소비를 갖는다. 소정의 타이밍으로부터, 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d" 예를 들어, 제1 평균 데이터 "c"는 제2 평균 데이터 "d"에서보다 감소하는 광량이 더 크다. 광량의 감소에서의 차가 발생하는 이유는 장벽층(31)의 제거 후, 하부층 구조의 반사율이 제1 검사광(6) 및 제2 검사광 사이에서와 다르기 때문이다. 예를 들면, 다음의 내용에서, 제1 검사광의 반사율은 제2 검사광(9)의 반사율보다 크다.

연마의 공정에 따르면, 장벽막(31)이 얇아져서 빛을 통과하기 시작한다. 그 후, 하부층의 반사율은 광량에 대해 영향을 주기 시작한다. 하부층에 있어서 파장차에서 반사율의 차로 인하여, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"가 달라져서 그들 간의 차를 증가시킨다. 한편, 연마 종점 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차는 실질적으로 일정해진다. 그 이유는 연마의 공정에 따라, 노출면이 금속층(30)에서 장벽막(31)으로, 그 다음 장벽막(31)에서 하부 구조물 즉, 절연층(29)으로 변경된다. 일단, 하부 구조물 즉, 절연층(29)이 노출되면, 표면은 더 이상 변하지 않는다.

엄격히 말해서, 하부 구조물의 층 두께의 변화로 인하여, 빛의 방해 조건은 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"를 약간 변화시키도록 변화될 수 있다. 하지만, 상술한 변화에 비교하여, 변화 속도는 많이 느리다. 따라서, 차가 일정해지는지의 여부를 판단하기 위한 기간에 있어서, 연마 종점 전의 광량의 변화와 구별될 수 있다.

장벽막(31)의 제거 후의 언더코트층으로서 절연층(29)의 간섭에 따라 장벽막(31)의 제거 후의 반사율이 결정된다는 점을 주목하여야 한다. 따라서, 제1 검사광의 파장 및 제2 검사광의 파장은 금속층(30)에서의 반사율이 장벽막(31)에서의 반사율보다 크도록 선택된다. 또한, 장벽막(31)의 제거 후의 절연층(29)의 간섭에 따른 반사율을 고려하여, 제1 검사광(6)의 파장 및 제2 검사광(9)의 파장은 제1 검사광(6)의 파장에서 금속층(30)에서의 반사율과 절연층(29)에서의 간섭에 따른 반사율의 비 및 제2 검사광(9)의 파장에서 금속층(3)에서의 반사율과 절연층(29)에서의 간섭에 따른 반사율의 비 간에 큰 차가 생기도록 선택된다.

제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차에 대한 계산에 따라, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 측정 조건의 차는 변동량의 기준을 일정하게 하도록 보정된다. 이러한 기준으로서, 전면이 금속층(30)으로 덮일 때의 측정값이 사용된다.

먼저, 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)은 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"로서 출력하기 위하여, 초기 변동 소거 수단(21)에 의한 연마의 초기 단계에서 연마 종점 검출의 디스에이블 상태의 종료부터 검출 개시 판단 수단(22)에 의한 연마 종점의 검출의 시작의 판단까지의 주기 동안 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 최대값이나 평균값을 검출한다. 광량 보정 수단(24)은 제1 기준 광량 검출 수단(23) 및 제2 기준 광량 검출 수단(33)에서 출력된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비를 구하고, 보정된 광량 데이터 "g"로서 출력하기 위해 제2 평균 데이터 "d"를 도출된 제1 기준 광량값 "e" 및 제2 기준 광량값 "f"의 비에 곱한다.

다음으로, 광량차 계산 수단(25)은 광량차 데이터 "h"를 출력하기 위하여 제1 평균 데이터 "c" 및 보정된 광량 데이터 "g" 간의 차를 계산한다. 이런 광량차 데이터 "h"를 사용하여 연마 종점을 검출한다. 상술한 바와 같이, 연마 종점에서, 광량차 데이터 "h"는 실질적으로 일정해진다. 이러한 목적을 위하여, 미분값이 0에 가까워지는 타이밍을 검출하기 위한 광량차 데이터 "h"의 미분값이 사용된다.

광량차 데이터 "h"가 미세한 오류 성분이 있기 때문에 차이값은 연마 종점의 판단을 위한 평균값을 사용하기 위해 복수의 측정점에서 얻을 수 있다는 것을 주목해야 한다. 즉, 제1 평균 기울기 유도 수단(27)에 의해, 광량차 계산 수단(25)으로부터 출력된 광량차 데이터 "h" 중에서, 복수의 리트레이스된 데이터 및 현재 측정된 데이터를 평균하여 얻어진 값과, 이전 타이밍에서 광량차 데이터의 복수의 리트레이스된 데이터를 평균하여 얻어진 값이 결합되어, 제1 기울기 데이터 "j"로서 출력하기 위한 평균 기울기를 얻게 된다. 제1 연마 종점 검출 수단(28)은 제1 평균 기울기 데이터를 제1 종점 판단 임계값 "i"와 비교한다. 제1 평균 기울기 데이터 "j"가 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아질 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아지는 타이밍에서부터 총 소정 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제1 평균 기울기 데이터의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같을 경우, 또는 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 제1 평균 기울기 데이터 "j"의 비가 소정의 비보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼(1)의 연마의 판단이 종료된다.

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값은 제1 임계값 계산 수단(26)에 의한 소정값에 제1 기준 광량값 "e"를 곱함으로써 도출된다. 이는 제1 종점 판단 임계값 "i"를 제1 기준 광량값 "e"의 함수로 만듦으로써 판단 기준 상수가 되게 하도록 광원의 광량의 변화를 조절하기 위한 것이다.

레이저 빔이 검사광으로서 사용되는 이유는 다음과 같다. 웨이퍼(1)의 연마에 따라, 연마기(4)는 연마액(17)을 원심력에 의해 원주에 튀게 하도록 회전한다. 연마액(17)이 광 검출기의 수광면의 광원의 발광면 상에 피착될 때, 검사광의 일부가 차단되어 검출에 있어서 정확도의 저하를 초래하게 된다. 따라서, 광원 및 광 검출기는 웨이퍼(1)에 아주 가까이 위치할 수 없다. 한편, 공기(16)를 불어 넣음으로써 연마액(17)을 제거함에 따라, 연마액(17)이 웨이퍼(1)의 표면에 남아있지 못하도록 완전히 제거될 경우, 연마액(17)에 포함된 연마 입자는 웨이퍼(1)의 표면에 붙어 있어 스크래치 등을 발생시게 된다. 따라서, 연마액(17)의 제거는 액체층을 소정의 범위 내에 남아 있도록 행해져야 한다. 그 다음, 웨이퍼(1) 상의 액체막의 존재로 인하여 웨이퍼(1)로부터의 반사광에서 약간의 변동이 초래되어야 한다. 따라서, 연마 액체막에 따른 변동이 야기될 때에도 웨이퍼(1)로부터의 반사광이 수광면의 외부로 잘못 맞춰지지 않도록 광 검출기의 수광면의 크기를 선택해야 한다.

이에 따라, 광원 및 광 검출기가 소정 범위 내에서 웨이퍼(1)로부터 떨어져서 위치해야 하므로, 광원 및 광 검출기가 웨이퍼(1)와 떨어져 있을 경우, 웨이퍼(1)로부터의 확산광의 반사광은 모두 수신될 수 없어서 연마액(17)의 액체막의 변동에 따른 수광량의 변동을 초래하게 된다. 따라서, 빛의 확산을 일으키지 않고 검사광이 먼 거리까지 도달할 수 있는 레이저 광원이 가장 바람직하다. 제시된 실시예에서, 파장이 다른 2 개의 검사광이 사용된다 해도, 검사광의 수는 2로제한되는 것은 아니다.

장벽막(31)의 제거 후의 반사율은 장벽막(31)의 제거 후 언더코트층과 같은 절연층(29)의 간섭에 의해 결정된다. 따라서, 절연층(29)의 막두께가 각각 다른 복수의 웨이퍼(1)가 연마될 경우, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 감소비들 간의 차를 발생시키지 않게 하기 위하여 절연층(29)의 간섭으로 발생된 반사율이 장벽막(31)의 반사율과 우연히 같을 때 연마 종점이 검출될 수 없다는 것이 가능하다. 이 경우, 각각 파장이 다른 3 이상의 검사광들이 사용된다. 3 가지 각각 다른 조합의 각각이 (3 개의 검사광은 A 내지 C로 가정하며, 가능 조합은 A 및 B의 조합, B 및 C의 조합, 및 A 및 C의 조합인) 2 개의 검사광으로 구성된 이들 3 이상의 검사광들 중에서, 연마 종점 검출 동작은 웨이퍼(1)의 연마 종점을 정확하게 검출하도록 병렬로 행해질 수 있다.

3 이상의 검사광에 각각 다른 파장을 제공함으로써, 막두께가 다른 여러 종류의 웨이퍼(1)가 연마되며, 3 이상의 검사광 중에서 두 검사광의 서로 다른 조합 중 임의의 하나는 평균 데이터의 감소비의 차를 초래할 수 있으며, 임의의 조합에 있어서 연마 종점이 검출된다.

이론상, 파장이 서로 다른 3개의 검사광이 사용될 때에도, 평균 데이터의 감소비 간의 차가 발생하지 않는 조건을 유발할 수 있다. 하지만, 3개의 파장을 이용함으로써, 반사율이 감소비의 차를 초래하지 않는 파장의 임의의 조합에서 막두께의 범위는 매우 좁아진다. 따라서, 실제 사용에 있어서, 3개의 파장이면 충분할 것이다. 하지만, 본래, 검사광들은 각 조합이 4 이상의 파장 중에서 2개를 갖는서로 다른 조합을 형성하도록 4 이상의 서로 다른 파장이 제공되어 연마 종점 검출 동작을 병렬로 행하게 된다.

연마의 대상으로서 웨이퍼(1)의 절연층(29)의 층 두께의 종류는 숫자로 한정되지 않으며, 실제로 제조된 웨이퍼(1)에 있어서, 단지 몇 종류만이 이산 방식으로 사용되고, 절연층 두께의 종류 및 범위는 서로 다른 두 파장에 의해 연마 종점이 검출되게 하도록 알려져 있으며, 두 검사광은 디바이스의 크기를 압축하고 비용을 줄이기 위한 전술한 실시예에서와 같이 유리하게 사용될 수 있다.

복수의 서로 다른 파장의 2 이상의 레이저 빔을 사용하는 각 파장마다 반사광을 개별적으로 측정하기 위해, 예시된 실시예에서와 같이 서로 다른 광축을 제공하는데 부가하여, 파장 선택 필터, 파장 선택 거울, 회절 격자 등의 광 분할 수단을 사용하는 수광측 상에 레이저 빔을 동축 케이블 방식으로 분리하도록 조사하는 것도 가능하다. 이 경우, 다선 레이저 발진 다파장이 사용될 수 있다.

전술한 제1 평균 수단(19) 및 제1 연마 종점 검출 수단(28)은 컴퓨터의 소프트웨어에 의해 실현될 수 있다. 또한, 아날로그 회로 또는 릴레이 회로 등을 사용하는 하드웨어 회로로서, 또는 하드웨어 회로 및 소프트웨어의 복합물로서 실현될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제2 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 다음의 내용에 있어서, 동일 참조 부호는 이전 실시예에서와 같은 구성 요소를 나타내며, 공통 구성 요소에 대한 상세한 논의는 장황한 설명을 피하기 위해 생략하여, 간단한 설명으로 본 발명을 더욱 명백하게 이해하는 것을 용이하게 하는데 충분할 것이다. 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제2 실시예에서는 광량 보정 수단(24) 및 광량차 계산 수단(25) 사이에 시간축 보정 수단(32)을 추가한다. 시간축 보정 수단(32)은 광량 보정 수단(24)에서 출력된 보정 광량 데이터 "g"를 수신하며; 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 변동 타이밍의 시간 변환을 보정하기 위하여, 제1 평균값 "c"의 최대값으로부터 소정비 또는 소정량만큼 감소되는 타이밍에서의 제1 평균 신호 "c"의 값과, 시간 변환과 같은 두 타이밍 간의 타이밍의 차를 유도하고, 보정 광량 데이터 "g"의 시간축을 유도된 시간 변환에 대응하는 양만큼 이동시켜 제2 보정 광량 "k"를 출력하기 위해 제1 평균값 "c"가 제1 평균값 "c"의 최대값으로부터 감소되는 타이밍 전후의 보정된 광량 신호의 값을 비교함으로써 제1 평균값 "c" 및 보정 광량 신호 간의 차가 최소가 되는 타이밍을 검출한다.

제1 실시예는 제1 평균 데이터 "c" 및 보정 광량 데이터 "g" 간의 차를 광량차 계산 수단(25)에 의해 유도하는 반면, 예시된 제2 실시예는 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 변동 타이밍의 시간 변환을 보정하고, 광량차 계산 수단(25)에 의해 시간축 방향으로 보정된 제2 보정 광량 데이터 "k" 및 제1 평균 데이터 "c" 간의 차를 유도하기 위한 광량 보정 수단(24) 및 광량차 계산 수단(25) 사이에 시간축 보정 수단을 추가하는 것으로 특징된다. 이에 따라, 시간축 보정 수단(32) 외에는 구성 및 동작에 있어서 동일하다. 따라서, 단지 시간축 보정 수단(32)의 동작에 대하여 논의될 것이다.

예시된 제2 실시예는 제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 위치 및 조사직경이 서로 다르고, 웨이퍼(1)의 조사 방향으로 연마 속도의 변동이 유발되어 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 변동이 시간 방향으로 오프셋되는 경우에 적용된다.

제1 검사광(6) 및 제2 검사광(9)의 조사 위치 및 조사 직경은 완전하게 일치하지는 않는다. 조사 위치 및 조사 직경에 오류가 있을 경우, 제1 광 검출기 및 제2 광 검출기는 서로 다른 영역으로부터 반사광을 측정한다. 이 때, 연마 속도가 웨이퍼(1)의 조사 방향으로 변할 경우, 제1 평균 데이터 "c"의 변화 및 제2 평균 데이터 "d"의 변화에서의 시간 방향의 오프셋이 발생된다.

따라서, 이 경우, 제1 평균 데이터 "c" 및 보정 광량 데이터 "g" 간의 차가 광량차 계산 수단(25)에 의해 계산될 경우, 웨이퍼(1)의 표면의 변화에 따른 보정 광량차 데이터를 얻을 수 없다. 따라서, 제1 평균 데이터 "c"의 변화 및 제2 평균 데이터 "d"의 변화의 시간 방향에서의 오류가 정정된다.

특히, 제1 평균 데이터 "c"가 최대값으로부터 소정의 비 또는 소정의 양만큼 감소되는 타이밍에서의 제1 평균 데이터 "c"의 값과, 제1 평균 데이터 "c"가 최대값으로부터 소정의 비 또는 소정의 양만큼 감소되는 타이밍 전후의 보정된 광량 데이터 "g"의 값을 비교함으로써, 그 차가 최소가 되는 타이밍을 검출하여, 오프셋 주기로서 두 타이밍 간의 "a" 시간차를 계산하고, 오프셋 주기 동안 보정 광량 데이터 "g"의 시간축 이동된 제2 보정 광량 데이터 "k"를 계산하게 된다. 이어서, 보정된 광량 데이터 대신에 제2 보정 광량 데이터 "k"가 사용되어 상기한 바와 같은 점에서 연마 종점 검출을 행하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제 3 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 다음의 내용에 있어서, 동일 참조 부호는 이전 실시예에서와 같은 구성 요소를 나타내며, 공통 구성 요소에 대한 상세한 논의는 장황한 설명을 피하기 위해 생략하여, 간단한 설명으로 본 발명을 더욱 명백하게 이해하는 것을 용이하게 하는데 충분할 것이다. 도 6의 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제3 실시예는 광량 보정 수단(24), 광량차 계산 수단(25), 제1 기울기 계산 수단(27) 및 제1 연마 종점 검출 수단(28) 대신에 제공되는, 복수의 과거 데이터와 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 중에서 현재 타이밍에서의 값과의 평균값, 및 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"으로서 출력하기 위해 복수의 과거 광량차 데이터의 평균 데이터를 결합함으로써 평균 기울기를 계산하는 제2 평균 기울기 계산 수단(34) 및 제3 평균 기울기 계산 수단(35); 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"을 양의 값으로 검출하는 제1 광량 증가 검출 수단(36) 및 제2 광량 증가 검출 수단(37); 제2 검사광(9)측에 연마 종점을 검출하기 위해 제2 기준 광량 검출 수단(33)에서 출력된 제2 기준 광량 데이터 "f"에 제2 종점 판단 임계값 "n"으로서의 소정값을 곱하여 얻어진 값을 출력하기 위한 제2 임계값 계산 수단(40); 및 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 크거나 같아질 경우, 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"이 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 값으로 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기데이터 "m"의 비가 소정의 비보다 크거나 같은 비에서 종점 판단 임계값보다 크거나 같아질 경우, 연마의 종료를 판단하기 위하여 제1 광량 증가 검출 수단(36) 및 제2 광량 증가 검출 수단(37)이 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"을 양의 값으로 검출한 후의 제2 평균 기울기 데이터 "l" 값과 제1 종점 판단 임계값 "i" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"값과 제2 종점 판단 임계값 "n"을 비교하기 위한 제2 연마 종점 검출 수단(38) 및 제3 연마 종점 검출 수단(39)을 이용한다.

제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 감소비의 차가 연마 종점 쪽으로 변하고, 연마 종점 후, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 간의 차가 거의 일정해진다는 사실에 기초하여 제1 실시예에서 연마 종점을 검출하는 반면, 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 예시된 제3 실시예에서는 제1 평균값 "c" 또는 제2 평균값 "d"가 연마 종점 전에 한번 증가한 다음 거의 일정해지거나 연마 종점 후 감소된다는 사실에 기초하여 연마 종점의 검출을 행한다.

이에 따라, 제2 평균 기울기 계산 수단(33) 및 제3 평균 기울기 계산 수단(34)에 있어서, 연마 종점의 검출 동작 외에는 제1 실시예에서와 동일한 동작을 한다. 따라서, 제2 평균 기울기 계산 수단(33) 및 제3 평균 기울기 계산 수단(34)에 관한 동작에 대해서만 이하 논의할 것이다.

제1 검사광(6) 또는 제2 검사광(9)의 파장에 있어서, 소정의 종류의 장벽막(31) 및 소정의 하부층 구조에 있어서, 장벽막(31)의 반사율이 연마 종점에서 노출되는 하부층 구조물의 반사율보다 작은 연마 종점에서 노출되도록 하는 것이 가능하다. 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제1 실시예의 도 3에 도시된 그래프에서, 제2 평균 데이터 "d"가 대응한다. 이 경우, 장벽막(31)이 노출되고 하부층 구조물의 반사율이 신호의 큰 저하 후 간섭하는 타이밍에서 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"는 한번 상승하고, 연마 종점 후에 거의 일정함을 유지하거나 다시 감소된다.

이 경우, 제1 평균 데이터 "c" 또는 제2 평균 데이터 "d"의 미분값은 미분값의 부호가 한번 양이 되어 연마 종점으로서 0에 가까워지는 타이밍을 얻도록 계산된다. 하지만, 제1 실시예와 유사하게 미분값으로서 광량 신호가 미세한 오류를 가지기 때문에, 이전값을 포함하는 평균 기울기가 사용될 수 있다.

먼저, 제2 평균 기울기 계산 수단(33) 및 제3 평균 기울기 계산 수단(34)은 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"으로서 출력하기 위해 복수의 과거 데이터와 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 중에서 현재 타이미에서의 값과의 평균값, 및 복수의 과거 광량차 데이터의 평균 데이터를 결합함으로써 평균 기울기를 계산한다.

제1 광량 증가 검출 수단(36) 및 제2 광량 증가 검출 수단(37)은 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"을 양의 값으로 검출한다.

한편, 제1 검사광(6)측에서와 같이 제2 검사광측에서 연마 종점을 판단하기 위한 임계값으로서, 제2 임계값 계산 수단(40)은 제2 기준 광량 검출 수단(33)에서 출력된 제2 기준 광량값 "f"와, 연마 종점을 검출하기 위한 제2 종점 판단 임계값 "n"으로서의 소정값을 곱하여 얻어진 값을 출력한다.

제2 연마 종점 검출 수단(38) 및 제3 연마 종점 검출 수단(39)은 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"의 값들이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"이 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 제2 평균 기울기 데이터 "l" 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"이 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 연마의 종료를 판단하기 위해 제2 평균 기울기 데이터 "l"의 값과 제1 종점 판단 판단 임계값 "i", 및 제3 평균 기울기 데이터 "m"과 제2 종점 판단 임계값 "n"을 비교한다.

제1 검사광(6)측에 포함된 제1 평균 데이터 "c"와 제2 검사광(9)측에 포함된 제2 평균 데이터 "d"의 둘 중에서, 데이터는 제3 실시예에 적용된 변화를 나타내며, 제1 검사광(6) 또는 제2 검사광(9)의 파장, 및 하부층 구조물이 연마의 종료 타이밍에서 노출되는 경우의 파장과 반사율에서 장벽층(31)의 반사율에 의존한다. 하부 구조물의 반사율은 절연층(29)의 간섭에 의존하여 가변적이다. 따라서, 제3 실시예에서, 연마 종점 검출은 어느 한 쪽에 의해 연마 종점을 검출하기 위해 제1 검사광(6) 측 및 제2 검사광(9) 측 양쪽에서 병렬로 행해진다.

이 때, 검사광의 수는 특별히 2로 제한되지는 않는다. 하부층 구조물의 반사율은 절연층(29) 내의 간섭에 의해 변화된다. 따라서, 검사광의 파장들이 단지 2일 경우 절연층(29)의 두께에 의존함에 따라 어느 하나의 검사광을 사용함으로써제3 실시예에 적용된 신호 변화를 얻을 수 없다. 이 경우, 각각 다른 3 이상의 검사광들은 검사광들 중 임의의 하나에 의해 연마 종점이 검출될 수 있도록 연마 종점을 상호 병행하여 검출하는데 사용된다. 한편, 대상으로서의 웨이퍼(1)의 절연층(29)의 층 두께가 제한되고 연마 종점에서 장벽막(31)의 반사율이 하부층 구조물이 노출되는 경우의 반사율보다 작을 경우, 검사광은 하나가 될 수 있다.

또한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 관련하여 상기 설명한 제3 실시예를 적용할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제4 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 다음의 내용에 있어서, 동일 참조 부호는 이전 실시예에서와 같은 구성 요소를 나타내며, 공통 구성 요소에 대한 상세한 논의는 장황한 설명을 피하기 위해 생략되어, 간단한 설명으로 본 발명을 더욱 명백하게 이해하는 것을 용이하게 하는데 충분할 것이다.

웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제4 실시예에서는 제2 광량 검출 수단(33) 및 광량 보정 수단(24)을 생략하고,

광량비 데이터 "p"를 출력하기 위해 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 비를 계산하기 위한 것으로, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"를 수신하기 위한 광량비 계산 수단(60);

제5 평균 기울기 데이터 "q"로서 출력하기 위해 이전의 복수의 리트레이스된 광량비 데이터 및 현재 측정 타이밍에서의 값의 평균값과, 광량비 데이터 "p"의 이전 타이밍의 복수의 데이터의 평균값을 결합함으로써 평균 기울기를 계산하기 위한것으로, 광량비 데이터 "p"를 수신하기 위한 제5 기울기 계산 수단(61); 및

제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 소정의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같은 값이 될 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아질 경우, 또는 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 연마의 종점을 판단하기 위해 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값 및 제1 연마 판단 임계값 "i"의 값을 비교하기 위한 것으로, 제5 평균 기울기 데이터 "q" 및 제1 종점 판단 임계값 "i"를 수신하기 위한 제5 연마 종점 검출 수단(62)

을 광량차 계산 수단(25), 제1 기울기 계산 수단(27) 및 제1 연마 종점 검출 수단(28) 대신에 제공함으로써 구성된다.

상술한 제1 실시예는 제1 평균 데이터 "c"와 제2 평균 데이터 "d"를 보정하여 얻어진 보정 광량 데이터 "g" 간의 차로서 광량차 데이터 "h"를 사용하는 연마 종점의 검출을 행하는 반면, 예시된 제4 실시예는 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 비로서 광량비 데이터 "p"를 이용하여 연마 종점을 검출하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 광량비 계산 수단(60)에 수반하는 동작을 제외한 연마 종점의 검출 동작은 제1 실시예에서와 동일하다. 따라서, 다음의 설명에 있어서, 광량비 계산 수단(60)의 다음 동작에 대해서만 설명하고자 한다.

제4 실시예는 도 2에 예시된 구성의 웨이퍼를 연마하는데 있어서, 장벽막(31)이 노출되고 연마액을 대신하여 연마될 경우 연마가 한번 방해되는 2 단계 연마 공정에 특히 적용된다.

도 8은 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(1)를 장벽막(31)과 함께 연마하는데 있어서, 장벽층(31)이 노출될 때 연마가 종료되는 공정에서 제1 평균 데이터 "c", 제2 평균 데이터 "d" 및 광량비 데이터 "p"의 변화의 일례를 도시한 그래프이다.

이 때, 금속층(30)의 반사율 및 장벽층(31)의 반사율의 비는 제2 검사광(9)의 파장에서보다 제1 검사광(6)의 파장에서 더 크다. 즉, 금속층(30)이 연마되고 장벽층(31)이 노출될 경우, 광량 신호의 변화는 제2 검사광(9)의 신호로서 제2 평균 데이터 "d"에서보다 제1 검사광(6)의 신호로서 제1 평균 데이터에서 더 크다.

제1 실시예에 관하여 논의한 바와 같이, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"는 연마의 공정에 따라 반사율이 높은 금속층(30)을 통하여 빛을 더 많이 전송할 때, 또는 금속층(30)의 일부가 제거되어 반사율이 더 작은 장벽층(31)이 간섭하기 시작하는 타이밍에서부터 더 작아진다. 연마의 다른 공정에 의해, 광량은 더 감소된다. 장벽층(31)이 완전히 노출되는 연마의 종료 이후에도 광량은 계속해서 감소된다. 이는 표준 반사 성분을 감소시키기 위해 웨이퍼(1)의 표면을 평평하지 않게 하도록 형성된 배선부의 디싱(dishing), 부식 등으로 인한 것이며, 장벽층(31)은 계속해서 연마되고, 절연층(29)의 반사율의 간섭이 더 강해진다. 이에 따라, 연마 종점은 단파장의 광량 변화에 의해 검출될 수 없다.

연속적인 연마에 의해 장벽막(31)의 두께가 감소됨에 따라 디싱이나 부식 및절연층(29)의 반사율의 간섭에 의한 표준 반사 성분의 감소는 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d" 모두에 동일하게 영향을 미친다. 따라서, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 비를 계산함으로써, 이들 간섭량을 계산할 수 있다.

이에 따라, 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 비로서 광량비 데이터 "p"는 금속층(30) 및 장벽막(31)에서 제1 검사광(6)의 반사율과 제2 검사광(9)의 반사율의 비에 의해서만 결정된 변화이다.

이 때, 금속층(30)에서의 반사율 및 장벽막(31)에서의 반사율의 비는 제2 검사광(9)의 파장에서보다 제1 검사광(6)의 파장에서 더 크다. 즉, 금속층(30)이 연마되고 장벽층(31)이 노출될 때, 제1 검사광(6)의 신호로서 제1 평균 데이터 "c"에서의 광량 신호의 변화가 제2 검사광의 신호로서 제2 평균 데이터 "d"에서보다 더 크다. 따라서, 광량비 "p"는 장벽층(31)이 노출되기 시작할 때 더 작아지며, 장벽층(31)이 완전히 노출될 때 일정해진다.

제4 실시예에서, 광량비 데이터 "p"의 미분값은 미분값의 부호가 -가 되어 0에 가까워질 때 연마 종점을 검출하도록 계산된다. 하지만, 광량 데이터가 미세한 오류 성분을 가지므로, 미분값으로서, 이전값을 포함한 평균 기울기가 사용된다. 먼저, 광량비 계산 수단(60)은 광량비 데이터 "p"로서 출력하기 위해 제1 평균 데이터 "c" 및 제2 평균 데이터 "d"의 비를 계산한다. 다음으로, 제5 평균 기울기 계산 수단(61)은 제5 평균 기울기 데이터 "q"로서 출력하기 위해 이전의 복수의 리트레이스된 광량비 데이터 및 현재 측정 타이밍에서의 값의 평균값과, 광량비 데이터 "p"의 이전 타이밍의 복수의 데이터의 평균값을 결합함으로써 평균 기울기를 계산한다.

결과적으로, 제5 연마 종점 검출 수단(62)은 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같은 값이 될 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같은 값이 될 경우, 또는 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 크거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 연마의 종료를 판단하기 위해 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값 및 제1 연마 판단 임계값 "i"의 값을 비교한다.

반대로, 금속층(30)의 반사율 및 장벽막(31)의 반사율의 비가 제2 검사광(9)의 파장에서 제1 검사광(6)의 파장에서보다 클 경우, 즉, 금속층(30)이 연마되고 장벽층(31)이 노출될 경우, 제2 검사광(9)의 신호로서 제2 평균 데이터 "d"에 대한 광량 신호의 변화는 제1 검사광(6)의 신호로서 제1 평균 데이터 "c"에서보다 크고, 광량비 "p"는 장벽층(31)이 노출되기 시작할 때 더 커지며 장벽층(31)이 완전히 노출될 때 일정해진다.

이 경우, 제5 연마 종점 검출 수단(62)은 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 소정의 회수 이상의 회수 동안 계속해서 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 작거나 같은 값이 될 경우, 평균 기울기의 절대값이 소정값보다 크거나 같아진 후 총 소정의 회수보다 크거나 같은 회수 동안 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점판단 임계값 "i"보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값이 제1 종점 판단 임계값 "i"보다 작거나 같아지는 비율이 소정의 비율보다 크거나 같을 경우, 연마의 종료를 판단하기 위해 제5 평균 기울기 데이터 "q"의 값과 제1 연마 판단 임계값 "i"의 값을 비교한다.

도 9는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제5 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 다음의 내용에 있어서, 동일 참조 부호는 이전 실시예에서와 같은 구성 요소를 나타내며, 공통 구성 요소에 대한 상세한 논의는 장황한 설명을 피하기 위해 생략되어, 간단한 설명으로 본 발명을 더욱 명백하게 이해하는 것을 용이하게 하는데 충분할 것이다. 도 9의 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템의 제5 실시예는 각각 다른 파장과 1 이상의 수광부를 가진 복수의 광원을 포함하며, 제6 검사광(63)과 같은 광축 상에 파장이 서로 다른 복수의 광을 조사하고, 복수의 수신된 광량 신호를 출력하기 위한 것으로, 파장당 수광량을 측정하도록 웨이퍼(1)로부터 반사광으로서 제6 정 반사광을 수신하기 위한 다파장 측정 수단(67);

소정의 직경 및 소정의 각도로 웨이퍼에 조사하기 위한 다파장 측정 수단으로부터 조사된 복수의 파장을 포함한 제6 검사광(63)을 가이드하기 위한 제6 조사 수단(64); 및

웨이퍼(1)로부터 반사된 제6 정 반사광(65)을 다파장 측정 수단(67)에 가이드하기 위한 제6 수광 수단(66)이

제1 레이저 광원(7), 제1 조사 수단(8), 제2 레이저 광원(10), 제2 조사 수단(11), 제1 광 검출기(13) 및 제2 광 검출기(15) 대신에 제공된다.

제4 실시예에 있어서, 광원, 조사 수단 및 광 검출기가 검사광의 파장마다 제공된다. 이와 반대로, 예시된 제5 실시예는 연마 공정에 따라, 다파장 측정 수단(67)에서 방출된 파장당 수광량 신호의 변화 방식에 기초하여 종점 검출을 행하기 위한 것으로, 다파장 측정 수단(67)에서 방출된 복수의 파장을 포함한 제6 검사광(63)을 소정의 직경 및 소정의 각도로 하나의 제6 조사 수단(64)을 통하여 웨이퍼(1)의 표면으로 조사하고, 하나의 제6 수광 수단(66)을 통하여 다파장 측정 수단(67)에 의해 제6 정 반사광(65)을 수신하기 위한 다파장 측정 수단(67)을 사용한다.

이에 따라, 다파장 측정 수단(67)와 달리, 제6 조사 수단(64) 및 제6 수광 수단(66)은 구성 및 동작에 있어서 제4 실시예와 같다. 따라서, 다음의 내용은 다파장 측정 수단(67), 제6 조사 수단(64) 및 제6 수광부(66)의 동작에 집중하여 설명할 것이다.

다파장 측정 수단(67)은 복수의 수광량 신호를 출력하기 위한 것으로, 각각 서로 다른 파장 및 1 이상의 수광부를 가지며, 제6 검사광(63)과 같은 광축 상에 각각 다른 파장을 갖는 복수의 광을 조사하고, 파장당 수광량을 측정하기 위해 웨이퍼(1)로부터의 반사광으로서 제6 정 반사광(65)을 수신하는 복수의 광원을 포함한다. 이러한 다파장 측정 수단(67)으로서 오므론 사(Omron K. K.)의 컬러 센서(Color Sensor) E3MC-Y81가 이용가능하며, 오므론 사의 컬러 센서 E3MC-Y81가 사용되어야 할 경우, 제6 조사 수단(64)으로서 오므론 사의 섬유 기구(Fiber Unit) E32-T17이 사용될 수 있고, 제6 수광부로서 섬유 기구 E32-T17L이 사용될 수 있다.

오므론 사의 컬러 센서 E3MC-Y81가 3개의 광원, 즉, 중심 파장이 680㎚이 적색 LED, 중심 파장이 525㎚이 녹색 LED, 및 중심 파장이 450㎚이 청색 LED와, 각각의 빛을 시분할하여 조사하기 위한 1 개의 수광부를 가지며, 각각의 빛에 대한 수광량은 3 개의 수광량 신호를 출력하도록 시분할하여 측정된다.

이러한 컬러 센서 E3MC-Y81가 제5 실시예에서 다파장 측정 수단(67)으로서 사용될 경우, 적색, 녹색 및 청색의 3개의 수신된 광량 신호들 중에서 2개의 신호가 제1 광량 신호 "a" 및 제2 광량 신호 "b"로서 선택된다. 계속해서, 연마 종점의 검출은 제4 실시예에서와 같은 동작으로 행해진다.

3개의 수신된 광량 신호들 중에서 소정의 2개의 신호가 사용될 지는 금속층(30) 및 장벽막(31)에서의 각 파장의 반사율의 차에 따라 결정된다. 광량비 데이터 "p"의 변화가 최대인 2개 신호의 조합이 이용된다. 예를 들면, 금속층(30)의 재료는 구리(Cu)이며, 장벽막(31)의 재료는 질화탄탈(TaN) 또는 탄탈(Ta)일 경우, 제1 광량 신호 "a"는 적색의 수신된 광량 신호이고, 제2 광량 신호 "b"는 청색 또는 녹색의 수신된 광량 신호이다.

왜냐하면, 적색은 구리 및 질화탄탈이나 탄탈을 함유한 큰 비율의 반사율을 가지며, 청색이나 녹색은 구리 및 질화탄탈이나 탄탈을 함유한 비교적 작은 비율의 반사율을 갖기 때문이다. 청색 및 녹색은 구리 및 질화탄탈이나 탄탈을 함유한 거의 동일한 비율의 반사율을 가지며, 수신된 광량 신호의 어느 하나의 컬러가 사용될 수 있다.

다파장 측정 수단(67), 제6 조사 수단(64) 및 제6 수광 수단(66)이 통합될수 있다는 것을 주목해야 한다. 이러한 통합 유닛으로서, 오므론 사의 컬러 센서 E3MC-A81 등이 사용될 수 있다.

제6 조사 수단(64) 및 제6 수광 수단(66)으로서, 예를 들어, 오므론 사의 섬유 기구 E32-CC200과 같은 발광 수단과 수광 수단이 통합되어 있는 통합 유닛이 사용될 수 있다. 또한, 연마액(17)이 존재할 때에도 연마 종점의 검출에 충분한 광량 및 충분히 안정된 정 반사광을 얻을 수 있을 경우, 에어 노즐(18)은 생략될 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 내지 제5 실시예가 반도체 웨이퍼의 연마에 관하여 논의한 반면, 본 발명은 화학 반응을 일으키는 연마액을 사용하여 연마를 행하는 CMP(chemical mechanical polishing: 화학 기계적 연마)에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 연마 공정에 관련하는 서로 다른 복수의 파장의 반사광의 광량 변화에 기초하여 복수의 신호로 연마 종점을 검출하므로, 장벽막을 가진 반도체 웨이퍼에 대해서도 연마 종점을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 웨이퍼 상에 형성된 배선부의 디싱이나 부식으로 인한 표준 반사 성분의 감소 및 장벽막의 연마에 따른 절연층의 간섭은 소거가능하며, 연마 종점 검출을 더욱 정확하게 행할 수 있게 한다.

Claims

반도체 웨이퍼의 연마 종점 검출 시스템에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광에 대한 광원으로서의 제1 레이저 광원;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하기 위한 제1 조사 수단;

상기 제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광에 대한 광원으로서 제2 레이저 광원;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하기 위한 제2 조사 수단;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제1 검사광의 정 반사광 축(regular reflection light axis) 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호(light amount signal)를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하여, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한 제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작(polishing endpoint detecting operation)을 디스에이블하기 위한 초기 변동 소거 수단(initial variation canceling means);

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된 값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 검출 개시 판단 수단;

상기 초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 상기 제2 평균 데이터에 상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하기 위한 광량 보정 수단;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터(light amount difference data)로서 출력하기 위한 광량차 계산 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하기 위한 제1 임계값 계산수단;

상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하기 위한 제1 평균 기울기 계산 수단; 및

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 다수의 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하기 위한 제1 연마 종점 검출 수단

을 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 광량 보정 수단과 상기 광량차 계산 수단 사이에 위치하며,

상기 광량 보정 수단에서 출력된 상기 보정된 광량 데이터를 수신하고,

상기 제1 평균 데이터가 최대값으로부터 사전 설정된 양으로 감소되는 타이밍에서의 상기 제1 평균 데이터의 값과, 상기 제1 평균 데이터가 최대값으로부터 사전 설정된 양으로 감소되는 상기 타이밍의 전후의 상기 보정된 광량 신호의 값사이의 차가 최소가 되는 타이밍을 검출하고, 오프셋 주기로서 두 타이밍 간의 시차를 구하며,

상기 도출된 오프셋 주기 동안 상기 보정된 광량의 시간축을 이동시켜 상기 제2 보정된 광량 데이터를 상기 광량차 계산 수단에 출력하기 위한 시간축 보정 수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광에 대한 광원으로서의 제1 레이저 광원;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하기 위한 제1 조사 수단;

상기 제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광에 대한 광원으로서의 제2 레이저 광원;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하기 위한 제2 조사 수단;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제1 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하여, 이산 방식으로 상기웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한 제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 개시 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된 값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 검출 개시 판단 수단;

상기 초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 비를 계산하여 광량비 데이터를 출력하기 위한 광량비 계산 수단;

상기 광량비 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하기 위한 제1 평균 기울기 계산 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하기 위한 제1 임계값 계산 수단; 및

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하기 위한 제1 연마 종점 검출 수단

을 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템은, 상기 검사광으로서 최소한 3개의 검사광을 사용하고, 각각 2개의 검사광으로 구성된 서로 다른 조합들은 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 연마 종점 검출 수단은

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값의 값을 비교하여 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우,

웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광에 대한 광원으로서의 제1 레이저 광원;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하기 위한 제1 조사 수단;

상기 제1 검사광의 파장과는 다른 파장의 제2 검사광에 대한 광원으로서 제2 레이저 광원;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하기 위한 제2 조사 수단;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제1 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하기 위한 제1 광 검출기;

상기 웨이퍼에서 반사된 상기 제2 검사광의 정 반사광 축 상에 위치하며, 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하기 위한 제2 광 검출기;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하여, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한 제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터 중의 하나가 사전 설정된 값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 검출 개시 판단 수단;

상기 초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 사전 설정된 값을상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 출력하기 위한 제1 임계값 계산 수단;

복수의 과거 데이터와 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터 중에서 현재 타이밍에서의 값과의 평균값, 및 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균 데이터를 결합하며 평균 기울기들을 계산하여 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터로서 출력하기 위한 제2 평균 기울기 계산 수단 및 제3 평균 기울기 계산 수단;

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출하는 제1 광량 증가 검출 수단 및 제2 광량 증가 검출 수단;

상기 제2 기준 광량 검출 수단으로부터 출력된 상기 제2 기준 광량 데이터에 상기 제2 검사광 측에서 연마 종점을 검출하기 위한 제2 종점 판단 임계값으로서의 사전 설정된 값을 곱하여 도출된 값을 출력하기 위한 제2 임계값 계산 수단; 및

상기 제1 광량 증가 검출 수단 및 상기 제2 광량 증가 검출 수단이 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출한 후의 상기 제2 및 제3 평균 기울기 데이터의 값 및 종점 판단 임계값을 비교하여 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 사전 설정된 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값들보다 크거나 같아질 경우, 상기 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 사전 설정된 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값들보다 크거나 같은 값이 될 경우, 또는 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같아질 경우, 연마의 종료를 판단하기 위한 상기 제2 및 제3 평균 기울기 데이터의 값들과, 제2 연마 종점 검출 수단 및 제3 연마 종점 검출 수단

을 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제2 연마 종점 검출 수단 및 상기 제3 연마 종점 검출 수단은, 상기 제1 광량 증가 검출 수단 및 상기 제2 광량 증가 검출 수단이 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출한 후의 상기 제2 및 제3 평균 기울기 데이터의 값 및 종점 판단 임계값을 비교하여

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 사전 설정된 회수 이상의 회수 동안 계속해서 종점 판단 임계값들보다 작거나 같아질 경우, 상기 평균 기울기 데이터의 절대값이 사전 설정된 값보다 크거나 같아진 후 총 사전 설정된 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값들보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같아질 경우,

연마의 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제6항에 있어서, 서로 다른 파장을 갖는 최소한 3개의 검사광은 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제6항에 있어서, 상기 검사광은 1개이며 단독으로 연마 종점의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
각각 다른 파장 및 1 이상의 수광부를 갖는 복수의 광원을 가지며, 제6 검사광에서와 같은 광축에 파장이 서로 다른 복수의 광을 조사하고, 웨이퍼로부터의 반사광으로서 제6 정 반사광을 수신하여 파장당 수광량을 측정하여 복수의 수신된 광량 신호를 출력하기 위한 다파장 측정 수단(multi-wavelength measurement means);

상기 다파장 측정 수단으로부터 방출된 복수의 파장을 포함한 상기 제6 검사광을 가이드하여 사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 상기 웨이퍼로 조사하기 위해 기 위한 제6 조사 수단;

상기 웨이퍼로부터 반사된 상기 제6 정 반사광을 상기 다파장 측정 수단으로 가이드하기 위한 제6 수광 수단;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하여, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하기 위한제1 평균 수단 및 제2 평균 수단;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 초기 변동 소거 수단;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된 값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하기 위한 검출 개시 판단 수단;

상기 초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하기 위한 제1 기준 광량 검출 수단 및 제2 기준 광량 검출 수단;

상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 상기 제2 평균 데이터에 상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 상기 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하기 위한 광량 보정 수단;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터로서 출력하기 위한 광량차 계산 수단;

연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 사전 설정된 값을상기 제1 기준 광량값에 곱하여 도출된 값을 출력하기 위한 제1 임계값 계산 수단;

상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하기 위한 제1 평균 기울기 계산 수단; 및

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값을 비교하여상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 다수의 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하기 위한 제1 연마 종점 검출 수단

을 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제6 조사 수단, 상기 제6 수광 수단 및 상기 다파장 측정 수단은 단일 유닛에 통합되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제6 조사 수단 및 상기 제6 수광 수단은 단일 유닛에 통합되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상면측에 제공되며 연마액을 제거하기 위해 사전 설정된 압력 및 사전 설정된 유속(flow rate)으로 내뿜는 에어 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 시스템.
반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광의 파장과 다른 파장의 제2 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광과 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광의 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제2 검사광의 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된 값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

상기 초기 변동 소거 단계에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 단계에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하는 단계;

상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 상기 제2 평균 데이터에 상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하는 단계;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 보정된 광량 데이터 간의 차를 계산하여 광량차 데이터로서 출력하는 단계;

사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계;

상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 단계; 및

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 단계

를 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제14항에 있어서,

상기 광량 보정 수단으로부터 출력된 상기 보정된 광량 데이터를 수신하고,

상기 제1 평균 데이터가 최대값으로부터 사전 설정된 양으로 감소되는 타이밍에서의 상기 제1 평균 데이터의 값과, 상기 제1 평균 데이터가 최대값으로부터 사전 설정된 양으로 감소되는 상기 타이밍의 전후의 상기 보정된 광량 신호의 값 사이의 차가 최소가 되는 타이밍을 검출하여 두 타이밍 간의 시간차를 오프셋 주기로서 도출하여,

상기 도출된 오프셋 주기 동안 상기 보정된 광량의 시간축을 이동하여 상기 제2 보정된 광량 데이터를 상기 광량차 데이터 계산 단계에 출력하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광과 다른 파장의 제2 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광에서와 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광의 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제2 검사광의 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

상기 초기 변동 소거 수단에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 수단에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하는 단계;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 비를 계산하여 광량비 데이터를 출력하는 단계;

상기 광량비 데이터의 복수의 과거 데이터와 현재 측정 타이밍에서의 데이터와의 평균값 및 상기 광량차 데이터의 복수의 과거 데이터의 평균값 간의 평균 기울기를 계산하는 단계;

상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 계산하고, 상기 제2 평균 데이터에 상기 제1 기준 광량값 및 상기 제2 기준 광량값의 비를 곱하여 보정된 광량 데이터를 출력하는 단계;

사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계; 및

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값과 상기 제1 종점 판단 임계값을 비교하여 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 웨이퍼의 연마 종료를 판단하는 단계

를 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제14항에 있어서, 상기 검사광으로서 최소한 3개의 검사광을 사용하며, 각각 2개의 검사광으로 구성된 서로 다른 조합들이 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제14항에 있어서, 상기 연마 종점 검출 단계에서,

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 사전 설정된 회수 동안 계속해서 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 절대값이 주어진 값보다 크거나 같아진 후 총 주어진 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같을 경우, 또는 상기 제1 평균 기울기 데이터의 값이 상기 제1 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우,

상기 제1 평균 기울기 데이터의 값을 상기 제1 종점 판단 임계값의 값과 비교하여 연마 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법에 있어서,

사전 설정된 파장의 제1 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 직경 및 사전 설정된 각도로 웨이퍼에 상기 제1 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광과 다른 파장의 제2 검사광을 방출하는 단계;

사전 설정된 각도로 상기 제1 검사광과 같은 조사 위치 및 같은 직경으로 상기 제2 검사광을 조사하는 단계;

상기 제1 검사광의 정 반사광을 수신하여 제1 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제2 검사광의 상기 정 반사광을 수신하여 제2 광량 신호를 출력하는 단계;

상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 수신하고, 이산 방식으로 상기 웨이퍼의 회전 주기의 정수배와 동기하는 주기마다 상기 제1 광량 신호 및 상기 제2 광량 신호를 평균하여 제1 평균 데이터 및 제2 평균 데이터를 출력하는 단계;

연마의 개시 직후 연마의 불안정적인 연마 초기 단계에서 연마의 안정화 전의 신호 변화의 검출과 연마 전의 초기 상태의 차이를 방지하기 위해 연마의 개시부터 사전 설정된 주기가 경과하기까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

연마 속도의 변동으로 인하여 연마의 초기 단계에서 신호 변동 주기 내의 변동에 대응하도록 상기 제1 평균 데이터 또는 상기 제2 평균 데이터가 사전 설정된값 또는 사전 설정된 배수로 변할 때까지 연마 종점 검출 동작을 디스에이블하는 단계;

상기 초기 변동 소거 단계에 의한 연마 종점 검출 디스에이블 상태에서부터 상기 검출 개시 판단 단계에 의한 연마 종점 검출 동작의 인에이블링까지의 주기 동안 상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터의 최대값들 및 평균값들 중의 하나를 검출하여 제1 기준 광량값 및 제2 기준 광량값으로서 출력하는 단계;

사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계;

상기 제1 평균 데이터 및 상기 제2 평균 데이터 중에서 복수의 과거 데이터와 현재 타이밍에서의 값과의 평균값, 및 복수의 과거 광량차 데이터의 평균 데이터를 결합함으로써 평균 기울기를 계산하여 제2 평균 기울기 데이터 및 제3 평균 기울기 데이터로서 출력하는 단계;

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터를 양의 값으로 검출하는 단계;

사전 설정된 값을 상기 제1 기준 광량값에 곱함으로써 도출된 값을 연마 종점을 검출하기 위한 제1 종점 판단 임계값으로서 출력하는 단계; 및

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 사전 설정된 회수 이상의 회수 동안 계속해서 상기 종점 판단 임계값보다 크거나 같아질 경우, 또는 상기 평균 기울기의 절대값이 사전 설정된 값보다 크거나 같아진 후 총 사전 설정된 회수보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제2 평균 기울기 데이터및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 크거나 같은 값이 될 경우, 또는 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 크거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우, 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 양의 값이 된 후 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들과 상기 종점 판단 임계값을 비교하여 연마의 종료를 판단하는 단계

를 포함하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제19항에 있어서, 상기 연마 종점 검출 단계에서,

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들이 사전 설정된 회수 이상의 회수 동안 계속해서 상기 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 상기 평균 기울기 데이터의 절대값이 사전 설정된 값보다 크거나 같아진 후 총 사전 설정된 회수 보다 크거나 같은 회수 동안 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 작거나 같은 값이 될 경우, 또는 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 상기 종점 판단 임계값보다 작거나 같아지는 비율이 사전 설정된 비율보다 크거나 같을 경우,

상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터가 양의 값이 된 후 상기 제2 평균 기울기 데이터 및 상기 제3 평균 기울기 데이터의 값들을 상기 종점 판단 임계값과 비교하여 연마 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제19항에 있어서, 파장이 서로 다른 적어도 3개의 검사광이 연마 종점을 검출하는데 병렬로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제19항에 있어서, 상기 검사광은 1개이며, 단독으로 연마 종점의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 종점 검출 방법.
제14항에 있어서, 연마액을 제거하기 위해 사전 설정된 압력 및 사전 설정된 유속으로 공기를 내뿜는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마 검출 방법.