KR20030094491A - 연마 패드 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치 - Google Patents

연마 패드 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 연마 패드는 기판의 표면을 측정하기 위한 광을 투과시키는 윈도우를 구비한다. 연마 패드의 표면에는 기판을 화학적으로 연마하기 위한 슬러리가 제공되는 제1그루브들이 형성되어 있다. 기판과 인접하는 윈도우의 일측면 중앙 부위에는 제1그루브들과 동일한 깊이로 형성되는 제2그루브가 형성되어 있고, 가장자리 부위에는 제1그루브들과 제2그루브를 연결하는 제3그루브들이 형성되어 있다. 제1그루브들과 제3그룹들은 각각 대응되도록 형성되며, 동일한 깊이와 동일한 폭으로 형성된다. 따라서, 제2그루브에는 연마 부산물 및 패드 컨디셔너와의 마찰에 의한 스크레치가 발생되지 않으며, 제2그루브를 투과하는 광을 검출한 광신호에 포함된 노이즈가 감소되고, 광신호 분석에 의한 연마 종점 검출의 신뢰도가 향상된다.

Description

연마 패드 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치{Polishing pad and chemical and mechanical polishing apparatus having the same}
본 발명은 연마 패드 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마하며, 광을 투과시키는 윈도우를 구비하는 연마 패드와, 상기 광을 사용하여 연마 종점을 검출하는 연마 종점 검출부를 갖는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
상기 패턴은 막 형성을 위한 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정, 건조 등의 다양한 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 공정에 의해 형성된다. 상기와 같은 단위 공정들 중에서 연마 공정은 반도체 장치의 집적도를 향상시키고, 반도체 장치의 구조적, 전기적 신뢰도를 향상시키기 위한 중요한 공정 기술로 대두되고 있다. 최근에는 슬러리(slurry)와 반도체 기판 상에 형성된 막의 화학적 반응 및 연마 패드와 반도체 기판 상에 형성된 막 사이의 기계적인 마찰력에 의해 반도체 기판을 평탄화시키는 화학적 기계적 연마 공정이 주로 사용되고 있다.
상기 화학적 기계적 연마 공정을 수행하기 위한 장치는 일반적으로 플래튼(platen) 상에 부착된 연마 패드, 반도체 기판을 파지하고 회전시키는 연마 헤드, 연마 패드와 반도체 기판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너 등을 구비한다. 또한, 화학적 기계적 연마 공정이 수행되는 도중에 연마 종료 시점을 결정하기 위한 연마 종점 검출 장치를 구비한다.
일반적인 연마 종점 검출 장치는 반도체 기판 표면과 관련된 변수를 측정하고, 상기 변수가 갑자기 변경될 때 연마 종점을 검출하는 방식을 사용한다. 예를 들면, 절연층 또는 유전층이 하부에 구비되는 금속층을 노출시키기 위해 연마되는 경우, 연마 종점은 금속층이 노출될 때 반도체 기판의 온도, 마찰 계수 또는 반도체 기판의 연마면으로부터 반사된 광의 특성이 갑자기 변경되는 시점이 된다.
상기 연마 종점 검출 장치의 일 예로서, 미합중국 특허 제5,893,796호(issued to Birang et al.), 제6,045,439호(issued to Birang et al.) 및 제6,280,290호(issued to Birang et al.)에는 홀이 형성된 플래튼과, 투명 윈도우(window)가 형성된 연마 패드와, 연마 종점을 검출하기 위한 레이저 간섭계를 포함하는 연마 종점 검출 장치 및 상기 투명 윈도우를 형성하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미합중국 특허 제6,247,998호(issued to Wiswesser, et al.)에는 연마 패드를 지지하는 플래튼과, 반도체 기판을 홀딩하기 위한 연마 헤드와, 제1광을 반도체 기판의 표면으로 제공하고 제1간섭 신호를 측정하기 위해 반도체 기판으로부터 반사되는 광을 측정하는 제1광학 시스템과, 제2광을 반도체 기판의 표면으로 제공하고 제2간섭 신호를 측정하기 위해 반도체 기판으로부터 반사되는 광을 측정하는 제2광학 시스템을 포함하는 화학적 기계적 연마 장치가 개시되어 있다.
도 1은 종래의 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화학적 기계적 연마 장치(100)는 연마 패드(102)가 부착되는 플래튼(110), 연마 공정이 수행되는 동안 반도체 기판(10)의 연마면(10a)이 연마 패드(102)와 마주보도록 반도체 기판(10)을 파지하고 반도체 기판(10)의 연마면(10a)과 연마 패드(102)를 접촉시키는 연마 헤드(120), 연마 패드(102)의 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너(122) 및 반도체 기판(10)과 연마 패드(102) 사이에 슬러리(124a)를 공급하는 슬러리 공급부(124)를 포함한다.
플래튼(110)의 내부에는 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출부(130)가 구비된다. 연마 종점 검출부(130)는 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공하기 위한 광(132a)을 발생시키는 광원(134)과, 광원(134)으로부터 제공되는 광(132a)을 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공하기 위한 스플리터(136, splitter)와, 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로부터 반사된 광(132c)을 검출하는 검출부(138)와, 검출부(138)에 의해 검출된 광신호를 분석하여 연마 종점을 검출하는 프로세서(140)를 포함한다.
플래튼(110)의 상부 플레이트(112)에는 스플리터(136)에 의해 경로가 변경된 광(132b)이 통과하는 홀(112a)이 형성되어 있고, 연마 패드(102)에는 상기 홀(112a)과 대응하는 투명 윈도우(104)가 형성되어 있다. 스플리터(136)에 의해 경로가 변경된 광(132b)은 홀(112a)과 투명 윈도우(104)를 통해 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공되고, 반도체 기판(10)으로부터 반사된 광(132c)은 검출부(138)에 의해 검출된다.
이때, 윈도우(104)를 투과하는 광에는 다수의 노이즈 성분을 포함하고 있는데 이들 노이즈는 프로세서(140)에 내장된 신호 필터를 통해 필터링된다. 그러나, 필터링이 효과적이지 못한 경우 연마 종점 검출에 에러가 발생되며, 연마 종점 검출 에러는 반도체 기판의 오버 폴리싱 또는 언더 폴리싱과 같은 불량을 발생시킨다.
상기와 같이 광에 포함된 노이즈 성분은 반도체 기판과 윈도우 사이로 유입되는 슬러리와 연마 부산물에 의해 발생되며, 반도체 기판과 윈도우 사이의 간격이 클수록 커진다. 또한, 윈도우 표면에 발생되는 스크레치(scratch)에 의해 발생된다. 윈도우 표면에 발생되는 스크레치는 반도체 기판과 윈도우 표면 사이의 연마 부산물에 의해 발생되기도 하며, 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너와의 마찰에 의해 형성된다. 즉, 상기 스크레치는 패드 컨디셔너의 회전수, 패드 컨디셔너에 가해지는 압력, 패드 컨디셔너의 이동 주기, 플래튼의 회전수, 연마 헤드의 회전수, 연마 헤드에 가해지는 압력, 연마 헤드의 이동 주기, 슬러리의 종류 및 혼합 비율 등에 따라 달라질 수 있으며, 임계 크기 이상의 불규칙적인 스크레치와 윈도우 표면의 임계 탁도 이상은 검출부에 의해 검출되는 광신호에 노이즈를 발생시킨다.
상기와 같은 윈도우 표면의 스크레치는 연마 패드 전체를 교체해야 불합리함을 초래한다. 또한, 연마 패드의 교체시 윈도우가 상부 플레이트의 홀과 정확히 중첩되도록 연마 패드를 상부 플레이트에 부착해야 하는 어려움이 있으므로 반드시 숙련된 기술자에 의해 연마 패드 교체 작업이 수행되어야 하며, 상당한 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 상기와 같이 연마 패드의 교체에 따른 시간적인 손실은 화학적 기계적 연마 장치의 가동률을 저하시키는 원인이 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 표면 스크레치 발생을 방지하는 구조를 갖는 윈도우를 구비하는 연마 패드를 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제2목적은 기판의 연마 정도를 측정하기 위한 광이 투과하는 윈도우의 표면 스크레치 발생을 방지하여 기판으로부터 반사된 광에 포함되는 노이즈를 감소시키는 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 연마 패드를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 윈도우를 나타내는 상세도이다.
도 5는 도 4에 도시한 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절개한 윈도우의 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절개한 윈도우의 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시한 연마 패드를 갖는 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 화학적 기계적 연마 장치를 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 반도체 기판200 : 화학적 기계적 연마 장치
202 : 연마 패드202a : 제1그루브
204 : 윈도우204a : 제2그루브
204b : 제3그루브210 : 플래튼
212 : 상부 플레이트220 : 연마 헤드
222 : 리테이너 링224 : 슬러리 공급부
230 : 연마 종점 검출부234 : 광원
236 : 스플리터238 : 검출부
240 : 프로세서250 : 패드 컨디셔너
상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판의 표면과 접촉되어 상대 운동하며, 상기 기판의 표면과 접촉되는 일면에는 상기 기판의 표면을 화학적으로 연마하기 위한 슬러리(slurry)가 제공되는 다수개의 제1그루브(groove)들이 형성되어있고, 상기 상대 운동 및 상기 슬러리에 의해 연마되는 상기 기판 표면을 측정하기 위한 광을 투과시켜 상기 기판의 표면으로 제공하기 위한 윈도우를 구비하는 연마 패드에 있어서, 상기 기판과 인접하는 상기 윈도우의 일면 중앙 부위에는 제2그루브가 형성되어 있고, 상기 윈도우의 일면 가장자리 부위에는 제1그루브들과 상기 제2그루브를 연결시키는 다수개의 제3그루브들이 형성되어 있으며, 상기 광은 상기 제2그루브를 투과하여 상기 기판의 표면으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드를 제공한다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판의 표면과 접촉되어 상대 운동하며, 상기 기판의 표면과 접촉되는 일면에는 상기 기판의 표면을 화학적으로 연마하기 위한 슬러리가 제공되는 다수개의 제1그루브들이 형성되어 있고, 상기 상대 운동 및 상기 슬러리에 의해 연마되는 상기 기판 표면을 측정하기 위한 광을 투과시켜 상기 기판의 표면으로 제공하기 위한 윈도우를 구비하는 연마 패드와, 상기 윈도우를 투과하여 상기 기판의 표면으로 상기 광을 제공하고, 상기 기판으로부터 반사된 광을 검출하여 상기 기판의 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출 수단과, 상기 기판의 표면이 상기 연마 패드를 향하도록 상기 기판을 파지하고, 상기 기판의 표면을 연마하는 동안 상기 기판의 표면을 상기 패드에 접촉시키고, 상기 기판을 회전시키기 위한 연마 헤드를 포함하고, 상기 기판과 인접하는 상기 윈도우의 일면 중앙 부위에는 제2그루브가 형성되어 있고, 상기 윈도우의 일면 가장자리 부위에는 제1그루브들과 상기 제2그루브를 연결시키는 다수개의 제3그루브들이 형성되어 있으며, 상기 광은 상기 제2그루브를 투과하여 상기 기판의 표면으로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다.
따라서, 상기 기판의 연마 정도를 측정하기 위한 광은 상기 윈도우의 제2그루브를 투과함으로서 노이즈가 감소된다. 즉, 상기 제2그루브는 상기 기판과 직접적으로 마찰되지 않으며, 제2그루브로 유입된 슬러리 및 연마 부산물은 연마 도중에 제3그루브를 통해 제1그루브로 배출되므로, 제2그루브에는 연마 부산물에 의한 스크레치가 발생되지 않는다. 또한, 상기 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너와 직접적으로 마찰되지 않으므로 제2그루브의 표면에는 스크레치가 발생되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 연마 패드를 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 도시된 윈도우를 나타내는 상세도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 연마 패드(202)는 플래튼(미도시)의 상부 플레이트(212)에 부착된다. 상부 플레이트(212)는 디스크 형상을 갖고 있으며, 반도체 기판의 연마면으로 제공되는 광을 통과시키기 위한 홀(212a)이 형성되어 있다. 상부 플레이트(212)에 부착된 연마 패드(202)에는 상기 광을 투과시키는 재질로 이루어지는 윈도우(204)가 상부 플레이트(212)의 홀(212a)과 대응되도록 구비되어 있다.
반도체 기판과 접촉되는 연마 패드(202)의 표면에는 반도체 기판의 연마면을화학적으로 연마하기 위한 슬러리가 제공되는 다수개의 제1그루브(202a)가 동심원 상으로 형성되어 있다.
도 3에 도시된 방향에서 윈도우(204)는 직사각형 형상을 갖고, 연마 패드(202)의 반경 방향으로 구비된다. 반도체 기판과 인접하는 윈도우(204)의 일측면 중앙 부위에는 제1그루브(202a)와 동일한 깊이를 갖고, 윈도우(204)의 길이 방향으로 연장되는 제2그루브(204a)가 형성되어 있다. 또한, 연마 패드(202)의 제1그루브(202a)들과 제2그루브(204a)를 연결하는 다수개의 제3그루브(204b)들이 윈도우(204)의 가장자리를 따라 형성되어 있다. 이때, 제2그루브(204b)의 깊이와 폭은 제1그루브(202a)의 깊이와 폭과 각각 동일하게 형성되며, 연마 패드(202)의 표면과 윈도우(204)의 표면은 동일한 평면에 위치되도록 배치된다. 도시된 윈도우(204)는 바람직하게는, 길이 57mm, 폭 19mm, 두께 1.2mm로 형성되며, 실질적으로 광을 투과시킬 수 있는 폴리우레탄 재질로 이루어진다.
도 5는 도 4에 도시한 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절개한 윈도우의 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시한 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절개한 윈도우의 단면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 연마 패드(202)와 윈도우(204)의 전체 두께는 동일하며, 연마 패드(202)의 제1그루브(202a)들과 윈도우(204)의 제2그루브(204a) 및 제3그루브(204b)들은 모두 동일한 깊이로 형성되며, 연마 패드(202)의 제1그루브(202a)들과 윈도우(204)의 제3그루브(204b)들은 서로 각각 대응되도록 형성되며, 폭이 동일하도록 형성된다.
도 7은 도 2에 도시한 연마 패드를 갖는 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시한 화학적 기계적 연마 장치를 나타내는 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도시된 화학적 기계적 연마 장치(200)는 연마 패드(202)가 부착되는 플래튼(210), 연마 공정이 수행되는 동안 반도체 기판(10)의 연마면(10a)이 연마 패드(202)와 마주보도록 반도체 기판(10)을 파지하고 반도체 기판(10)의 연마면(10a)과 연마 패드(202)를 접촉시키는 연마 헤드(220), 연마 패드(202)의 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너(250) 및 반도체 기판(10)과 연마 패드(202) 사이에 슬러리(224a)를 공급하는 슬러리 공급부(224)를 포함한다.
플래튼(210)은 연마 패드(202)가 부착되는 상부 플레이트(212)와, 회전력을 제공하는 회전축(218)과 연결되는 베이스 플레이트(214)와, 상부 플레이트(212)와 베이스 플레이트(214) 사이에 구비되는 측벽(216)을 포함한다. 플래튼(210)은 전체적으로 원반 형상을 갖고, 측벽(216)은 상부 플레이트(212)와 베이스 플레이트(214)의 가장자리에 구비된다.
상부 플레이트(212), 측벽(216) 및 베이스 플레이트(214)로 한정되는 공간에는 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출부(230)가 구비된다. 연마 종점 검출부(230)는 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공하기 위한 광을 발생시키는 광원(234)과, 광원(234)으로부터 제공되는 광(232a)을 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공하기 위한 스플리터(splitter, 236)와, 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로부터 반사된 광(232c)을 검출하기 위한 검출부(238), 검출부(238)에 의해 검출된 광신호를 분석하여 연마 종점을 검출하는 프로세서(240)를 포함한다.프로세서(240)에는 상기 광신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 신호 필터가 구비된다.
광원(234)으로부터 발생된 광(232a)은 스플리터(236)에 의해 경로가 변경된다. 스플리터(236)에 의해 경로가 변경된 광(232b)은 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공된다. 상기와 같이 경로가 변경된 광(232b)은 상부 플레이트(212)의 홀(121a)과 연마 패드(202)의 윈도우(204)를 투과하여 반도체 기판(10)의 연마면(10a)으로 제공된다. 이때, 경로가 변경된 광(232b)은 윈도우(204)의 제2그루브(204a)를 통해 반도체 기판(10)으로 제공되고, 반도체 기판(10)으로부터 반사된 광(232c)은 다시 윈도우(204)의 제2그루브(204a)를 투과하며, 검출부(238)에 의해 검출된다. 상기와 같이 검출부(238)에 의해 검출된 광신호는 프로세서(240)로 전송되고, 프로세서(240)는 상기 광신호에 포함된 노이즈 성분을 제거한 후, 상기 광신호의 간섭 또는 세기를 측정하여 연마 종점을 검출한다. 한편, 연마 패드(202)의 중심을 기준으로 연마 종점 검출부(230)의 반대쪽에는 검출부(238)로부터 검출된 광신호의 샘플링 타임을 설정하기 위한 광 단속기(242)가 구비된다. 광 단속기(242)는 발광 소자와 수광 소자를 구비하며, 발광 소자로부터 제공된 광이 수광 소자에 의해 검출될 때 수광 소자로부터 검출되는 광은 플래튼의 회전에 따라 주기적인 신호를 발생시키게 되고, 상기 신호에 따라 검출부(238)로부터 검출된 광신호의 샘플링 타임이 결정된다.
연마 헤드(220)는 반도체 기판(10)의 연마면(10a)이 연마 패드(202)를 향하도록 반도체 기판(10)을 파지하고, 반도체 기판(10)의 연마 공정 도중에는 반도체기판(10)의 연마면(10a)이 연마 패드(202)와 접촉되도록 반도체 기판(10)을 하강시키고, 반도체 기판(10)을 회전시킨다. 이때, 반도체 기판(10)은 연마 헤드(220) 내부로 제공되는 진공에 의해 파지되고, 연마 헤드(220) 내부로 제공되는 공기압에 의해 승하강된다. 또한, 연마 헤드(220)의 하부면에는 반도체 기판(10)을 감싸도록 구비되고, 반도체 기판(10)의 연마면이 연마 패드(202)와 균일하게 접촉되도록 반도체 기판(10)과 함께 연마 패드(202)에 접촉되는 리테이너 링(retainer ring, 222)이 구비된다.
패드 컨디셔너(250)는 연마 패드(202)와 접촉되는 일면에 다이아몬드 입자들이 니켈 도금에 의해 부착된 컨디셔닝 디스크(252)와, 컨디셔닝 디스크(252)를 지지하는 홀더(254)와, 회전력을 전달하는 회전축(256)과, 회전축(256) 중에 설치되어 컨디셔닝 디스크(252)를 상하 이동시키기 위한 다이어프램(diaphragm, 258)과 컨디셔닝 디스크(252)를 회전시키기 위한 제1회전 구동부(미도시)와, 컨디셔닝 디스크(252)가 연마 패드(202)를 가로질러 이동할 수 있도록 회전력을 전달하는 암(arm, 260)과 암(260)에 회전력을 제공하는 제2회전 구동부(262)를 포함한다. 컨디셔닝 디스크(252)는 연마 패드(202)의 미공들을 형성하는 돌기들을 일부 연마하여 상기 미공들을 막는 연마 부산물을 제거함으로서 슬러리의 유동을 원활하게 하며, 반도체 기판(10)의 평탄도를 향상시키는 기능을 한다.
한편, 반도체 기판(10)의 연마 공정이 수행되는 도중 슬러리 공급부(224)를 통해 제공되는 슬러리(224a)는 연마 패드(202)의 제1그루브(202a)들을 통해 유동되며, 반도체 기판(10)과 연마 패드(202) 사이로 유입된다. 슬러리(224a)는윈도우(204)에 형성된 제2그루브(204a) 및 제3그루브(204b)들에도 유입되며, 제1그루브(202a)들과 제2그루브(204a) 및 제3그루브(204b)들은 모두 연결되어 있으므로 슬러리(224a) 및 연마 부산물이 윈도우(204) 내에 누적되지 않는다. 따라서, 연마 부산물에 의해 발생하는 광이 투과하는 윈도우(204)의 제2그루브(204a)의 스크레치가 감소된다. 또한, 윈도우(204)의 제2그루브(204a)는 패드 컨디셔너(250)의 컨디셔닝 디스크(252)와 마찰되지 않으므로 패드 컨디셔너(250)에 의한 스크레치 발생이 감소된다. 상기와 같이 윈도우(204)의 제2그루브(204a) 스크레치 감소는 검출부(238)에서 검출되는 광신호의 노이즈를 감소시켜 보다 정확한 연마 종점 검출이 가능하게 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 반도체 기판의 연마면을 측정하기 위한 광이 투과되는 윈도우의 일측면 중앙 부위에는 연마 패드에 형성된 제1그루브들과 동일한 깊이를 갖는 제2그루브가 형성되어 있다. 또한, 제1그루브들과 제2그루브를 연결하는 다수개의 제3그루브들이 윈도우의 일측면 가장자리 부위에 형성되어 있다.
상기 반도체 기판과 윈도우 사이로 유입되는 연마 부산물 및 슬러리는 제2그루브 및 제3그루브들을 통해 자유롭게 유동된다. 따라서, 연마 부산물은 광이 투과하는 제2그루브와 마찰되지 않으며, 연마 부산물에 의한 스크레치의 발생이 감소된다. 또한, 광이 투과하는 윈도우의 제2그루브는 패드 컨디셔너와 직접적으로 접촉되지 않으므로 패드 컨디셔너에 의한 스크레치가 발생되지 않는다.
상기와 같은 윈도우 표면 스크레치 발생의 감소는 윈도우의 제2그루브를 투과하여 검출부에서 검출되는 광신호에 포함된 노이즈를 감소시키며, 상기 노이즈 감소는 연마 종점 검출의 신뢰도를 향상시킨다. 따라서, 화학적 기계적 연마 공정의 불량률이 감소되고, 반도체 장치의 생산성이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 기판의 표면과 접촉되어 상대 운동하며, 상기 기판의 표면과 접촉되는 일면에는 상기 기판의 표면을 화학적으로 연마하기 위한 슬러리(slurry)가 제공되는 다수개의 제1그루브(groove)들이 형성되어 있고, 상기 상대 운동 및 상기 슬러리에 의해 연마되는 상기 기판 표면을 측정하기 위한 광을 투과시켜 상기 기판의 표면으로 제공하기 위한 윈도우를 구비하는 연마 패드에 있어서,
    상기 기판과 인접하는 상기 윈도우의 일면 중앙 부위에는 제2그루브가 형성되어 있고, 상기 윈도우의 일면 가장자리 부위에는 제1그루브들과 상기 제2그루브를 연결시키는 다수개의 제3그루브들이 형성되어 있으며, 상기 광은 상기 제2그루브를 투과하여 상기 기판의 표면으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1그루브와 상기 제2그루브 및 상기 제3그루브의 깊이는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1그루브 및 상기 제3그루브의 폭은 동일한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  4. 기판의 표면과 접촉되어 상대 운동하며, 상기 기판의 표면과 접촉되는 일면에는 상기 기판의 표면을 화학적으로 연마하기 위한 슬러리가 제공되는 다수개의제1그루브들이 형성되어 있고, 상기 상대 운동 및 상기 슬러리에 의해 연마되는 상기 기판 표면을 측정하기 위한 광을 투과시켜 상기 기판의 표면으로 제공하기 위한 윈도우를 구비하는 연마 패드;
    상기 윈도우를 투과하여 상기 기판의 표면으로 상기 광을 제공하고, 상기 기판으로부터 반사된 광을 검출하여 상기 기판의 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출 수단; 및
    상기 기판의 표면이 상기 연마 패드를 향하도록 상기 기판을 파지하고, 상기 기판의 표면을 연마하는 동안 상기 기판의 표면을 상기 패드에 접촉시키고, 상기 기판을 회전시키기 위한 연마 헤드를 포함하고,
    상기 기판과 인접하는 상기 윈도우의 일면 중앙 부위에는 제2그루브가 형성되어 있고, 상기 윈도우의 일면 가장자리 부위에는 제1그루브들과 상기 제2그루브를 연결시키는 다수개의 제3그루브들이 형성되어 있으며, 상기 광은 상기 제2그루브를 투과하여 상기 기판의 표면으로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1그루브와 상기 제2그루브 및 상기 제3그루브의 깊이는 모두 동일하게 형성되며, 상기 제1그루브 및 상기 제3그루브의 폭이 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 연마 종점 검출 수단은,
    상기 윈도우를 투과하여 상기 기판의 표면으로 상기 광을 제공하기 위한 광원;
    상기 기판의 표면으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 검출부; 및
    상기 검출부에 의해 검출된 광신호를 분석하여 상기 기판의 연마 종점을 검출하기 위한 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광원 및 상기 검출부는 상기 연마 패드가 부착되는 플래튼의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광원으로부터 제공된 광이 상기 기판의 표면을 향하도록 상기 광의 경로를 변경시키기 위한 스플리터(splitter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 종점 검출장치.
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