KR20020032701A - 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 그 ｃｍｐ 설비 - Google Patents

폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 그 ｃｍｐ 설비 Download PDF

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KR20020032701A
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Abstract

본 발명은 CMP 과정 중 폴리싱 패드의 표면 프로파일을 감지하여 국부적으로 비균일한 프로파일 형성 부위에 컨디셔닝을 제어하여 보상하도록 하는 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 CMP 설비에 관한 것으로서, 이를 구현하기 위한 CMP 설비의 구성은, 지지대를 통해 회전 및 수직 구동하는 컨디셔너를 폴리싱 패드에 대향하여 수평 이동시키도록 하는 컨디셔너 구동부와; 웨이퍼를 고정하며 폴리싱 패드에 대향하여 수직 및 회전시키는 폴리싱부를 다른 지지대를 통해 수평 이동시키는 폴리싱 구동부를 포함하여 이루어진 CMP 설비에 있어서, 상기 각 지지대 상에 설치되어 소정 각도씩 회전 위치되는 상기 폴리싱 패드 표면의 반경 방향 프로파일을 측정하는 센서와; 상기 센서로부터 인가되는 측정 신호를 순차적으로 기억하고, 이들 측정 신호를 통해 상기 폴리싱 패드의 반경 방향과 원주 방향에 대한 프로파일을 연산하는 컨트롤러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 그 ＣＭＰ 설비 {the profile conditioning method of polishing pad and CMP equipment there of}
본 발명은 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 CMP 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CMP 과정 중 폴리싱 패드의 표면 프로파일을 감지하도록 하고, 국부적으로 불균일한 프로파일을 이루는 부위에 대하여 컨디셔닝을 제어하여 보상하도록 하는 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법 및 CMP 설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하게 됨으로써 이루어지고, 이렇게 반도체소자로 제조되기까지의 웨이퍼는 그 표면에 패턴을 형성하기 용이하도록 하기 위하여 평탄화와 에치 백(etch back) 등을 위한 CMP(chemical-mechanical polishing) 공정을 수행하게 된다.
이러한 CMP 공정을 수행하기 위한 종래의 CMP 설비의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전하는 테이블(10) 상면에 설치되는 폴리싱 패드(12)의 중심 부위에 소정 케미컬을 포함한 슬러리(slurry)를 노즐(14)을 통해 계속적으로 공급하게 되고, 이렇게 공급되는 슬러리는 폴리싱 패드(12)의 계속적인 회전에 의해 폴리싱 패드(12)의 상측 상면에 균일하게 도포된다.
이러한 상태에서 웨이퍼(W)는 폴리싱 패드(12)의 표면과 그 상면에 분포되는 슬러리에 대한 마찰 과정에서 화학적/기계적으로 폴리싱 됨에 의해 소정의 평탄도를 이루게 된다.
이때 폴리싱 되는 웨이퍼(W)의 박막 상태는, 폴리싱 패드(12)와 웨이퍼(W) 사이의 기계적 마찰 즉, 폴리싱 패드(12)의 재질과 그 상태, 슬러리의 분포 상태 및 폴리싱 패드(12) 표면의 굴곡 상태 등에 의해 크게 영향을 받게 된다.
이에 따라 CMP 설비에는 웨이퍼(W)의 표면을 균일하고도 고도의 평탄화 상태로 형성하기 위하여 소정 시간 주기로 폴리싱 패드(12)의 표면을 연삭하는 컨디셔너(16)가 설치된다.
이러한 컨디셔너(16)는 다이아몬드 등의 연삭수단이 구비된 소정 면적 부위를 폴리싱 패드(12)의 표면에 접촉 대향하도록 수직 승·하강 구동 및 고속 회전하게 되고, 컨디셔너 구동부(18)에 의한 지지대(20)의 안내를 받아 회전하는 폴리싱패드(12)의 방사 방향으로 왕복 이동하게 됨으로써 폴리싱 패드(12)의 전체 표면에 대하여 소정 두께로 제거하는 컨디셔닝 공정을 수행하게 된다.
여기서, 상술한 컨디셔닝의 진행을 살펴보면, 컨디셔너(16)는 폴리싱 패드(12)의 전체 표면에 대하여 소정 면적으로 접촉 대향하고, 이 접촉 대향하는 면적은 폴리싱 패드(12)의 회전과 컨디셔너 구동부(18)에 의해 폴리싱 패드(12)의 전체 표면에서 소정의 궤적을 그리게 된다.
이때 폴리싱 패드(12)의 전체 표면은 그 중심으로부터 가장자리까지의 각 부위가 회전에 의한 원심 궤적 즉, 속도가 상이하고, 또 폴리싱 패드(12)에 대한 컨디셔너(16)의 궤적은 폴리싱 패드(12)의 중심 부위에서 중첩되는 빈도가 많게 된다.
따라서, 폴리싱 패드(12)의 표면 프로파일은, 도 2에 점의 밀도 및 분포 관계로 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(12)의 회전과 컨디셔너(16)의 중첩 빈도에 의해 전체적으로 불균일하게 형성되고, 보다 구체적으로는 폴리싱 패드(12)의 중심에서 가장자리 부위까지 그 부드러움 또는 거친 정도가 상이하게 되고, 폴리싱 패드(12)의 전체 표면이 국부적으로 연삭/마모가 차별화되어 굴곡된 형상을 이루게 된다.
이러한 부적절한 연삭 정도가 지속적으로 이루어질 경우 폴리싱 패드(12)의 프로파일 즉, 표면 성질과 굴곡 정도는 더욱 불균일하게 형성되고, 이것은 폴리싱 되는 웨이퍼(W)의 박막 균일성을 저하시키게 된다.
이러한 문제를 개선하기 위하여 폴리싱 패드(12)의 프로파일 측정이 요구되었으며, 도 3에 도시된 바와 같이, CMP 설비의 구동을 중지시킨 상태에서(ST10), 테이블(10)로부터 폴리싱 패드(12)를 분리하고(ST12), 이렇게 분리된 폴리싱 패드(12)를 그 중심을 가로지르는 방사 방향으로 절단하게 된다(ST14).
이후, 폴리싱 패드(12)의 저면에 통상적으로 부착되어 있는 탄성층을 제거하고(ST16), 이어 절단된 부위의 폴리싱 패드(12) 두께를 측정함으로써 폴리싱 패드(12)의 프로파일 측정이 이루어진다.
상술한 바와 같이, 폴리싱 패드(12)의 프로파일을 측정하기 위해서는 결국 폴리싱 패드(12)를 테이블(10)로부터 분리 및 절단이 요구됨에 따라 사용된 폴리싱 패드(12)의 수명은 테이블(10)에서 분리되는 시점에서 소멸되고, 결국 소모성에 따른 다른 폴리싱 패드(12)를 교체하여 사용해야 하는 등 비경제적인 문제가 있다.
또한, 그 측정된 프로파일은, 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(12)의 중심으로부터 각 회전 위치의 반경 방향에 대한 프로파일을 측정한 것으로서, 각 방향의 측정값이 상이하게 나타나게 되고, 폴리싱 패드(12)의 상면 전체에 대한 프로파일을 확인하기에는 그 신뢰도가 미약하며, 이를 통해 불균일 프로파일의 원인을 감지하기에는 더욱 곤란한 관계에 있는 것이다.
한편, 상술한 문제를 개선하기 위한 노력으로, 한국공개특허 제98-016804호, 미국특허 제5618447호 및 미국특허 제5951370호 등에 개시된 바와 같이, 폴리싱 패드(12)를 테이블(10)에서 분리하지 않은 상태에서 폴리싱 패드(12) 표면의 프로파일을 측정하고, 그 결과를 통해 컨디셔너를 피드백하여 불균일 프로파일을 보상하도록 하는 방법이 제시되었다.
그러나, 상술한 각 발명에서의 프로파일 측정은, 단순히 폴리싱 패드(12)의 가장자리 일측에서 중심으로 이어지는 방사 방향 또는 나선 방향에 대한 표면의 굴곡을 측정하게 되어 그 방사 방향 또는 나선 방향의 측정 위치로부터 원주 방향으로의 굴곡된 영역은 측정이 어려운 관계에 있다.
그리고, 측정에 의한 돌출 부위는 컨디셔닝이 요구된다 하여도 그 인접된 부위는 반드시 컨디셔닝이 요구되지 않을 있으며, 또 컨디셔너(16)는 폴리싱 패드(12)에 대하여 소정 면적으로 접촉 대향함에 의해 돌출된 부위 주변의 불필요한 부위까지 컨디셔닝에 의한 연삭/마모가 이루어니게 되어 결과적으로 폴리싱 패드(12)의 프로파일을 불균일하게 형성하게 된다.
또한, 상술한 과정에서의 프로파일 측정은, 폴리싱 패드(12)를 구성하는 하부의 탄성층에 대하여 측정 오차를 방지하도록 비침입적 검사가 요구되며, 폴리싱 패드(12)의 상면에 슬러리와 순수를 포함한 케미컬 및 폴리싱에 의한 찌꺼기 등 각종 이물질이 존재하게 되어 그 측정의 오차를 줄이기 위한 세정 작업이 요구된다.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제와 요구조건을 해결하기 위한 것으로서, 소정 시간 주기로 폴리싱 패드의 상태와 프로파일 및 마모정도를 폴리싱 패드의 중심으로부터 각 방사 방향과 원주 방향에 대하여 그 재질 상태와 분포 영역 및 굴곡 정도를 입체적으로 측정하도록 하여 이를 근거로 컨디셔너를 이용하여 폴리싱 패드의 전반적인 평탄화를 이루도록 함으로써, 폴리싱 되는 웨이퍼의박막 특성 향상과 폴리싱 패드의 수명 연장 및 그에 따른 소요 비용을 절감하도록 하는 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법 및 CMP 설비를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 CMP 설비의 구성 및 이들 구성의 구동 관계를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 폴리싱 패드에 대한 웨이퍼와 컨디셔너의 구동 관계를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 CMP 구동에 따른 폴리싱 패드의 프로파일 측정 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 폴리싱 패드의 프로파일 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 설비의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 폴리싱 패드의 각 회전각 위치에 따른 폴리싱 패드의 프로파일 측정값을 연산하여 돌출된 정도를 점의 분포 밀도 관계로 모니터링 하여 표현한 평면도이다.
도 7은 도 4의 CMP 설비에 의한 폴리싱 패드의 프로파일 측정 과정을 포함한 컨디셔닝 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 4의 CMP 설비에 의한 폴리싱 패드의 프로파일 측정 과정을 포함한 컨디셔닝 과정의 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 테이블 12: 폴리싱 패드
14, 15: 노즐 16, 26: 컨디셔너
18, 22: 컨디셔너 구동부20, 24a, 24b: 지지대
28: 폴리싱부 30: 폴리싱 구동부
32: 센서34: 컨트롤러
36: 모니터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법은, 폴리싱 패드를 원주 방향에 대한 기준위치로부터 소정 각도씩 회전 위치시키며 각 위치로부터 반경 방향에 대한 프로파일을 순차적으로 측정하는 단계와; 상기 각 측정값을 통해 그 회전각 사이의 원주 방향에 대한 프로파일을 연산하여 삼차원 프로파일로 형성하는 단계; 및 상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리싱 패드의 프로파일을 측정하는 단계 이전에 폴리싱 패드의 표면을 세정 및 건조하거나 상기 폴리싱 패드의 상면을 소정 두께로 컨디셔닝함이 바람직하다.
그리고, 상기 프로파일을 측정하는 단계는, 상기 폴리싱 패드에 대향하도록 이격 위치되어 반경 방향으로 수평 위치 이동하며 상기 패드 표면에 대향하여 방사되는 프로브광의 초점거리를 통해 상기 센서에서 대응하는 상기 패드 표면까지 거리를 측정하고, 이 측정값으로 측정 부위의 상기 폴리싱 패드 두께 정도로 측정하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계는, 상기 삼차원 프로파일을 기준하여 상기 폴리싱 패드의 돌출 정도 및 분포 정도에 대응하여 컨디셔너의 위치 이동과 회전속도 및 컨디셔닝 시간을 제어토록 함으로써 이루어질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법은, 기준위치로부터 폴리싱 패드의 일회전에 따른 그 상면의 원주 방향에 대한 프로파일을 폴리싱 패드의 반경 방향에 대하여 순차적으로 측정하는 단계와; 상기 각 측정값을 반경 방향의 프로파일로 연산하여 상기 폴리싱 패드 상면의 삼차원 프로파일로 형성하는 단계; 및 상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법은, 폴리싱 패드를 원주 방향에 대한 기준위치로부터 소정 각도씩 회전 위치시키며 각 위치로부터 반경 방향에 대한 프로파일을 순차적으로 측정하는 단계와; 기준위치로부터 상기 폴리싱 패드의 일회전에 따른 그 상면의 원주 방향에 대한 프로파일을 폴리싱 패드의 반경 방향에 대하여 순차적으로 측정하는 단계와; 상기 각 단계의 측정값을 상기 폴리싱 패드 상면에 대한 삼차원 프로파일로 측정 연산하는 단계; 및 상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CMP 설비의 구성은, 지지대를 통해 회전 및 수직 구동하는 컨디셔너를 폴리싱 패드에 대향하여 수평 이동시키도록 하는 컨디셔너 구동부와; 웨이퍼를 고정하며 폴리싱 패드에 대향하여 수직 및 회전시키는 폴리싱부를 다른 지지대를 통해 수평 이동시키는 폴리싱 구동부를 포함하여 이루어진 CMP 설비에 있어서, 상기 각 지지대 상에 설치되어 소정 각도씩 회전 위치되는 상기 폴리싱 패드 표면의 반경 방향 프로파일을 측정하는 센서와; 상기 센서로부터 인가되는 측정 신호를 순차적으로 기억하고, 이들 측정 신호를 통해 상기 폴리싱 패드의 반경 방향과 원주 방향에 대한 삼차원적인 프로파일을 연산하여 상기 컨디셔너의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러에 의해 연산된 상기 폴리싱 패드의 프로파일을 표현하는 모니터를 더 구비함이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법 및 CMP 설비에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 설비의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 각 회전각 위치에 따른 폴리싱 패드의 프로파일 측정값을 연산하여 돌출 정도를 점의 밀도 분포로 모니터링하여 표현한 평면도이며, 도 7과 도 8은 도 4의 CMP 설비에 의한 폴리싱 패드의 프로파일 측정 과정을 포함한 컨디셔닝 과정의 각 실시예를 나타낸 순서도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 CMP 설비의 구성은, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전하는 테이블(10)의 상면에 폴리싱 패드(12)가 통상의 방법으로 설치되고, 이 폴리싱패드(12)의 중심 상측에는 소정 케미컬을 포함한 슬러리를 계속적으로 공급하도록 하는 노즐(15)이 승·하강 가능하게 설치된다.
또한, 상술한 테이블(10)의 일측 소정 위치에는, 컨디셔너 구동부(22)가 설치되고, 이 컨디셔너 구동부(22)는 폴리싱 패드(12)의 가장자리 측부에서 그 중심 방향으로 지지대(24a)를 신축 구동시키고, 이 지지대(24a)의 단부에는 폴리싱 패드(12)에 수직 대향하여 선택적으로 접촉되도록 수직 승·하강 구동과 회전 구동하도록 하는 컨디셔너(26)가 설치된다.
그리고, 테이블(10)의 다른 측부에는, 폴리싱 패드(12)에 대향하여 고정된 웨이퍼(W)를 선택적으로 접촉 위치시켜 폴리싱 공정을 수행할 수 있도록 하는 폴리싱부(28)가 폴리싱 구동부(30)와 연결된 지지대(24b)에 의해 통상의 방법으로 제어 가능하게 설치된다.
한편, 상술한 컨디셔너(26) 또는 폴리싱부(28)의 위치 관계를 지지하기 위한 각 지지대(24a, 24b)의 측부 소정 위치에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지대(24a, 24b)의 구동 위치에 따라 수직 대향하는 폴리싱 패드(12)의 표면 굴곡 즉, 프로파일을 측정하도록 하는 센서(32)가 선택적으로 설치된다.
이렇게 설치되는 센서(32)는, 지지대(24a, 24b)에 의해 폴리싱 패드(12)의 반경 방향으로 위치되는 과정에서 대향하는 폴리싱 패드(12)의 표면에 소정의 프로브광을 방사하고, 이렇게 방사된 프로브광이 폴리싱 패드(12)의 표면에서 초점으로 매치도록 함으로써 그 초점 거리를 연속적으로 측정하도록 하는 광학계 센싱수단이 사용될 수 있다.
또한, 상술한 센서(32)는, 지지대(24a, 24b)에 의해 폴리싱 패드(12)의 반경 방향으로 순차적으로 위치되는 과정에서 프로브를 폴리싱 패드(12)의 표면에 수직 대향하게 선택적으로 신축 구동시켜 접촉되는 시점까지의 프로브 이동 거리를 각 위치에 대하여 연속적으로 측정하도록 구성된 센싱수단이 사용될 수도 있다.
상술한 구성을 통해 폴리싱 패드(12)의 프로파일을 측정하고자 할 경우, 테이블(10)을 포함한 각 구성의 구동을 중지시킨 상태에서 컨트롤러(34)는 컨디셔너 구동부(22)를 통해 폴리싱 패드(12) 상에 임의의 기준 위치로부터 센서(32)가 폴리싱 패드(12)의 반경 방향으로 이동하며 그 거리 관계를 통한 측정 신호를 인가 받아 폴리싱 패드(12)의 프로파일을 측정할 수 있도록 한다.
이러한 프로파일의 측정 과정은, 컨트롤러(34)에 의한 테이블(10)이 소정 각도로 회전 위치됨에 대응하여 순차적으로 반복하여 이루어지고, 컨트롤러(34)는 폴리싱 패드(12)의 각 회전 위치에서의 방사 방향에 대한 센서(32)의 프로파일 측정 신호를 기억하게 된다.
상술한 과정을 통해 컨트롤러(34)는, 기억된 폴리싱 패드(12)의 각 회전 위치에 따른 방사 방향의 프로파일을 종합하여 폴리싱 패드(12)의 및 원주 방향에 대한 프로파일을 연산 측정하게 됨으로써 폴리싱 패드(12)의 상면에 대한 삼차원적인 프로파일을 확인하게 되고, 이것을 구비되는 모니터(36)를 통해 모니터링 하게 된다.
이후, 컨트롤러(34)는 측정 확인된 프로파일 즉, 국부적으로 굴곡 정도가 다른 부위에 대응하여 컨디셔너(26)의 회전속도와 위치 이동 및 그에 따른 컨디셔닝시간을 제어하게 된다.
또한, 폴리싱 패드(12)의 표면 상태 즉, 부드러운 정도와 거친 정도는 컨디셔너(26)의 구동에 따른 컨디셔닝 과정에서 컨디셔너(26)의 회전 속도와 컨디셔닝 시간에 의한 자료를 먼저 컨트롤러(34)에 데이터로 저장하여 컨트롤러(34)로 하여금 그 데이터를 활용할 수 있도록 함이 바람직하다.
이러한 구성에 CMP 설비에 의한 폴리싱 패드(12)의 컨디셔닝 과정을 살펴보면, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 계속적인 폴리싱 과정 중 소정 주기에서 컨트롤러(34)는 폴리싱 구동부(30)를 제어하여 폴리싱 패드(12)로부터 폴리싱부(28)를 이격 위치시키고, 노즐(15)을 통한 슬러리 공급을 중지시키는 등 CMP 설비의 구동을 중지시킨다.(ST20)
이후, 상술한 컨트롤러(34)는 노즐(15)을 통해 순수(純水) 등의 세정액을 공급하고, 테이블(10)의 회전 속도를 보다 향상시키도록 제어하여 그 원심력으로 공급되는 세정액이 폴리싱 패드(12)의 표면에 잔존하는 슬러리를 포함한 각종 이물질을 충분히 제거하도록 한다.
그리고, 소정 시간이 경과되면, 세정액의 공급을 중지시키고, 계속적으로 테이블(10)을 회전시키도록 함으로써 폴리싱 패드(12)의 표면을 다시 소정 시간 건조시키게 된다.
이렇게 폴리싱 패드(12)의 표면이 세정/건조된 상태에서, 컨트롤러(34)는 컨디셔너 구동부(22) 또는 폴리싱 구동부(30)를 제어하여 이들 지지대(24a, 24b)에 선택적으로 설치되는 센서(32)로 하여금 폴리싱 패드(12)의 임의 기준위치로부터소정 각도씩 회전 위치되는 폴리싱 패드(12)의 각 반경 방향에 대하여 프로파일을 측정토록 하고, 컨트롤러(34)는 이 센서(32)의 측정 신호를 인가 받아 순차적으로 기억하게 된다.
그리고, 컨트롤러(34)는 상술한 측정 신호를 바탕으로 폴리싱 패드(12)의 반경 방향과 원주 방향에 대한 상면의 프로파일을 삼차원적으로 측정 연산하게 되고, 이 측정 연산을 구비된 모니터(36)를 통해 표현토록 한다.(ST22)
또한, 컨트롤러(34)는, 이러한 측정 연산을 기초하여 연이어 수행되는 컨디셔너(26)의 구동을 제어하게 된다.(ST24)
여기서, 상술한 바와 같이, 컨디셔너(26)의 구동 제어는, 측정 연산에 의해 폴리싱 패드(12)의 표면 프로파일이 불균일한 부위 즉, 폴리싱 패드(12) 상면의 골 부위를 기준하여 그 이상으로 돌출된 영역의 정도와 분포에 대응하여 컨디셔너(26)의 회전과 위치 이동 및 컨디셔닝 시간을 조절하여 상면에 대한 전반적인 평탄화를 구현할 수 있게 된다.
또한, 측정 연산에 의한 폴리싱 패드(12) 상면의 골과 돌출 부위의 중간 위치를 기준하거나 또는 골과 돌출 부위 사이의 임의 위치를 기준하여 그 이상으로 돌출된 영역의 정도와 분포에 대하여 컨디셔너(26)의 컨디셔닝 시간 즉, 연삭 시간을 조절토록 하여 상면에 대한 전반적인 평탄화를 구현할 수도 있다.
이러한 과정을 통해 폴리싱 패드(12)의 표면 프로파일이 균일하게 형성되면, 웨이퍼(W)에 대한 CMP 설비의 각 구성을 구동시켜 폴리싱 공정을 수행하도록 한다.(ST26)
한편, 상술한 과정은, 도 8에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(12)의 프로파일을 측정하기 전 단계에서 폴리싱 패드(12)에 상면에 대한 세정 작업을 포함하도록 컨디셔너(26)의 컨디셔닝을 먼저 수행할 수 있다.(ST21).
그리고, 이후에 측정되는 폴리싱 패드(12)의 프로파일 측정을 통한 프로파일 이상 유무에 대하여 요구되는 부위에 대한 컨디셔너(26)를 피드백시켜 컨디셔닝을 보충하여 수행토록 할 수도 있다.
한편, 상술한 폴리싱 패드의 프로파일 컨디셔닝 방법의 다른 실시예는 다음에서 설명하는 바와 같다.
먼저, 상술한 센서(32)를 이용하여 소정의 기준위치로부터 폴리싱 패드(12)의 일회전에 따른 그 상면의 원주 방향에 대한 프로파일을 측정하고, 이러한 측정을 폴리싱 패드(12)의 반경 방향으로 그 측정 위치를 옮기며 순차적으로 측정한다.
이렇게 측정된 신호를 상술한 컨트롤러(34)에 인가하여 기억시키고, 컨트롤러(34)는 기억된 각 측정 신호를 기준하여 반경 방향으로의 프로파일로 연산하여 상기 폴리싱 패드 상면의 삼차원 프로파일로 형성하는 것을 포함하고, 이후의 과정은 상술한 본 발명의 일 실시예에 기술한 바와 같이 하여 이루어질 수 있다.
또한, 또 다른 실시예의 방법은, 상술한 센서(32)를 통해 각 회전위치의 반경 방향 프로파일을 측정토록 하고, 또 점차 반경 방향으로 위치시키는 과정에서 폴리싱 패드(12)를 회전시켜 원주 방향에 대한 프로파일을 측정토록 하며, 이렇게 측정된 신호를 컨트롤러(34)에 인가하여 연산토록 함으로써 폴리싱 패드(12)의 전체 상면에 대한 삼차원 프로파일로 형성하여 이루어질 수 있는 것이다.
이에 더하여 상술한 폴리싱 패드(12)의 프로파일 측정에서, 폴리싱 패드(12)의 두께의 측정으로 컨디셔닝에 의해 감소된 정도를 확인하여 폴리싱 패드(12)의 교체 시기를 확인 할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 소정 시간 주기로 설치된 센서를 통해 폴리싱 패드의 반경 방향과 원주 방향에 대한 삼차원적인 프로파일을 측정하게 되고, 이것을 모니터링하게 됨에 따라 이를 근거로 컨디셔너의 컨디셔닝 정도를 조절하여 폴리싱 패드의 전반적인 평탄화가 이루어진다.
또한, 이를 통해 폴리싱 되는 웨이퍼의 박막 특성이 향상되며, 컨트롤러에 의한 불필요한 컨디셔닝을 방지하도록 함과 동시에 균일한 프로파일을 형성하게 되어 폴리싱 패드의 수명 연장 및 그에 따른 소요 비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

  1. 폴리싱 패드를 원주 방향에 대한 기준위치로부터 소정 각도씩 회전 위치시키며 각 위치로부터 반경 방향에 대한 프로파일을 순차적으로 측정하는 단계;
    상기 각 측정값을 통해 그 회전각 사이의 원주 방향에 대한 프로파일을 연산하여 삼차원 프로파일로 형성하는 단계; 및
    상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드의 프로파일을 측정하는 단계 이전에 폴리싱 패드의 표면을 세정 및 건조하는 단계를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 상기 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드의 프로파일을 측정하는 단계 이전에 패드의 표면을 상기 폴리싱 패드의 상면 소정 두께를 컨디셔닝 하는 단계를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로하는 상기 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로파일을 측정하는 단계는, 상기 폴리싱 패드에 대향하도록 이격 위치되어 반경 방향으로 수평 위치 이동하며 상기 패드 표면에 대향하여 방사되는 프로브광의 초점거리를 통해 상기 센서에서 대응하는 상기 패드 표면까지 거리를 측정하고, 이 측정값으로 측정 부위의 상기 폴리싱 패드 두께 정도로 측정되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계는, 상기 삼차원 프로파일을 기준하여 상기 폴리싱 패드의 돌출 정도 및 분포 정도에 대응하여 컨디셔너의 위치 이동과 회전속도 및 컨디셔닝 시간을 제어하는 것임을 특징으로 하는 상기 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  6. 기준위치로부터 폴리싱 패드의 일회전에 따른 그 상면의 원주 방향에 대한 프로파일을 폴리싱 패드의 반경 방향에 대하여 순차적으로 측정하는 단계;
    상기 각 측정값을 반경 방향의 프로파일로 연산하여 상기 폴리싱 패드 상면의 삼차원 프로파일로 형성하는 단계; 및
    상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  7. 폴리싱 패드를 원주 방향에 대한 기준위치로부터 소정 각도씩 회전 위치시키며 각 위치로부터 반경 방향에 대한 프로파일을 순차적으로 측정하는 단계;
    기준위치로부터 상기 폴리싱 패드의 일회전에 따른 그 상면의 원주 방향에 대한 프로파일을 폴리싱 패드의 반경 방향에 대하여 순차적으로 측정하는 단계;
    상기 각 단계의 측정값을 상기 폴리싱 패드 상면에 대한 삼차원 프로파일로 측정 연산하는 단계; 및
    상기 측정 연산된 삼차원 프로파일을 통해 상기 폴리싱 패드의 불균일 부위를 보상토록 컨디셔너의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 컨디셔닝 방법.
  8. 지지대를 통해 회전 및 수직 구동하는 컨디셔너를 폴리싱 패드에 대향하여 수평 이동시키도록 하는 컨디셔너 구동부와; 웨이퍼를 고정하며 폴리싱 패드에 대향하여 수직 및 회전시키는 폴리싱부를 다른 지지대를 통해 수평 이동시키는 폴리싱 구동부를 포함하여 이루어진 CMP 설비에 있어서,
    상기 각 지지대 상에 설치되어 소정 각도씩 회전 위치되는 상기 폴리싱 패드 표면의 반경 방향 프로파일을 측정하는 센서와; 상기 센서로부터 인가되는 측정 신호를 순차적으로 기억하고, 이들 측정 신호를 통해 상기 폴리싱 패드의 반경 방향과 원주 방향에 대한 삼차원적인 프로파일을 연산하여 상기 컨디셔너의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 CMP 설비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 의해 연산된 상기 폴리싱 패드의 프로파일을 표현하는 모니터가 더 구비됨을 특징으로 하는 상기 CMP 설비.
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