KR20040062883A - 화학기계적 연마에 있어서의 웨이퍼 온도를 제어하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

화학기계적 연마에 있어서의 웨이퍼 온도를 제어하기 위한장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 장치 및 방법은 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼(52)의 온도를 제어한다. 웨이퍼 캐리어(66)는 웨이퍼(52)에 관해 에너지를 전송하기 위한 열에너지 전송장치(64)에 인접하여 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 탑재면을 가지고 있다. 열에너지 검출장치(54)는 웨이퍼(52)의 온도를 검출하기 위해 웨이퍼 탑재면에 인접하여 방위가 맞추어져 있다. 제어장치(60)는 열에너지 전송장치(64)에 관한 열에너지의 공급을 제어하기 위해 상기 검출장치(54)에 응답하고 있다. 실시예는 웨이퍼의 분리된 영역을 규정하는 것과, 분리된 영역마다 열에너지 전송장치(64)의 분리된 섹션을 제공하는 것 및, 분리된 영역과 결합된 열에너지 전송장치(64)에 관한 열에너지의 공급을 따로따로 제어하기 위해 각각의 분리된 영역의 온도를 따로따로 검출하는 것을 포함하고 있다.

Description

화학기계적 연마에 있어서의 웨이퍼 온도를 제어하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHODS FOR CONTROLLING WAFER TEMPERATURE IN CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}
반도체 장치의 제작에 있어서는, 연마, 버핑(buffing) 및 웨이퍼 세정(cleaning)을 포함하는 CMP 조작을 행하는 것이 필요하고, 이러한 CMP 조작과 함께 웨이퍼 처리조작을 행하는 것이 필요하다. 예컨대, 전형적인 반도체 웨이퍼는 실리콘으로 만들어져도 좋고, 예컨대 직경이 200㎜ 또는 300㎜인 디스크이어도 좋다. 200㎜ 웨이퍼는 예컨대 0.028인치의 두께를 가져도 좋다. 설명을 용이하게 하기 위해, 용어 "웨이퍼"는 이후 그러한 반도체 웨이퍼 및 다른 평면 구조, 또는 전기 또는 전자 회로를 지지하기 위해 사용되는 기판을 포함하여 설명하기 위해 사용되는 것으로 한다.
전형적으로, 집적회로장치는 그러한 웨이퍼 상에 제작되는 멀티레벨(multi-level) 구조의 형태로 되어 있다. 웨이퍼 레벨에는, 확산영역을 가지는 트랜지스터장치가 형성되어 있다. 후속의 레벨에는, 상호접속 금속화선이 패턴화되어 소망하는 기능적인 장치를 규정하기 위해 트랜지스터장치와 전기적으로 접속되어 있다. 패턴화된 도전층(conductive layer)은 유전재료에 의해 다른 도전층과 절연되어 있다. 더 높은 금속화 레벨 및 연관된 유전층이 형성되어 있기 때문에, 유전재료를 평탄화해야 할 필요성이 증가한다. 평탄화 없는 부가적인 금속화층의 제작은, 표면 형상(surface topography)에서의 더 높은 변동으로 인해 실질적으로 더 어렵게 된다. 다른 응용에서는, 금속화선 패턴이 유전재료로 형성되고, 그 후 과잉의 금속화를 제거하기 위해 금속 CMP 조작이 수행되고 있다.
전형적인 CMP 시스템에서는, 웨이퍼는 CMP 처리를 위해 노출되는 웨이퍼의 표면에 관하여 캐리어 상에 탑재되어 있다. 캐리어 및 웨이퍼는 회전의 방향으로 회전한다. CMP 처리는, 예컨대 회전하는 웨이퍼의 노출된 표면 및 연마패드의 노출된 표면이 어떤 힘에 의해 서로를 향하여 압박될 때, 그리고 그러한 노출된 표면이 각각의 연마방향으로 이동될 때에 이루어진다. CMP 처리의 화학적인 면은, 웨이퍼와, 연마패드 및 웨이퍼로 가해지는 슬러리(slurry)의 성분과의 반응을 포함한다. CMP 처리의 기계적인 면은, 웨이퍼 및 연마패드가 서로를 향하여 압박되는 힘과, 웨이퍼 및 연마패드의 상대적인 방위(orientation)를 포함한다.
성공적인 CMP 처리가 의존하는 많은 팩터(factor: 인자)에 대해 제어가 제공되지만, CMP 시스템은 전형적으로 웨이퍼 온도를 직접 제어하지 않는다. 예컨대,연마패드의 노출된 표면에 관한 웨이퍼의 노출된 표면의 각도 등과 같은 팩터는 짐벌(gimbal)에 의해 제어되어도 좋다. 다른 형태의 CMP 시스템에서는, 그러한 각도를 갖는 것을 회피하기 위해 선형 베어링(linear bearing)이 제공된다.
웨이퍼 온도 이외의 팩터의 그러한 제어는 CMP 조작 중에 웨이퍼 온도에 간접적으로만 영향을 끼친다. 예컨대, 온도종속 화학반응은 마찰로 일어나는 가열에 영향을 미치거나 웨이퍼에 있어서 온도변화를 간접적으로 일으키는, 웨이퍼 및 캐리어 헤드가 서로를 향하여 압박되는 힘을 제어함으로써 간접적으로 영향을 끼친다. 또한, 웨이퍼의 노출된 표면의 평탄하지 않은 연마에 의해 초래되는 예견된 문제를 극복하기 위한 시도도 행해졌다. 그러한 시도는 연마패드(예컨대, 연마 벨트) 상에 윤곽선(contour)을 제공한다. 더욱이, 유체(fluid)가 캐리어 헤드로부터 웨이퍼로 흐르도록 하기 위해 웨이퍼 캐리어와 웨이퍼 사이에 각종의 물질이 공급되었다. 예컨대, 웨이퍼를 운반하는 진공헤드에서는, 헤드로부터 웨이퍼로 슬러리(slurry)를 분배하기 위해 얇은 막이 설치되었다. 그러나, 슬러리와 같은 유체는 점도(viscosity) 등과 같은 온도종속 특성을 갖지만, 전형적인 CMP 시스템은 웨이퍼의 온도를 직접 제어하지 않는다.
웨이퍼 온도의 직접 제어 또는 제어 없음과 관련이 있는 이러한 상황은 제어되는 다수의 팩터와 CMP 조작 시의 그러한 팩터의 결합된 효과의 상호관계에 의해 복잡해지게 된다. 따라서, 예컨대 웨이퍼 온도를 증가시키기 위한 시도에 있어서 캐리어에 대한 웨이퍼의 힘(wafer-to-carrier force)이 증가되는 경우에는, 많은 다른 의도하지 않은 변수가 영향을 끼쳐도 좋은데, 이로써 의도한 온도 제어를 위한 그러한 힘의 사용을 제한 또는 방지한다. 예컨대, 그러한 힘은 특별한 웨이퍼 온도를 가져야 할 필요성과 모순되는 방법으로 연마의 속도에 직접 영향을 끼쳐도 좋다.
그래서, 예컨대 CMP력(CMP force) 등의 간접 팩터에 의존하지 않는, CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 직접 제어하는 CMP 시스템 및 방법이 필요하게 된다. 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 직접 감시하고, 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 하나 이상의 열에너지원을 제어하는 장치 및 방법을 제공해야 한다. 게다가, 소망하는 CMP 조작이 웨이퍼의 영역을 가로질러 온도변화를 필요로 하기 때문에, 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 여러 영역의 온도를 직접 감시하고, 그 웨이퍼 영역의 각각에 대해 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 열에너지원을 따로따로 제어하는 장치 및 방법에 제공되어야 한다. 부가적으로, 그러한 CMP 시스템 및 방법은 그 구성이 소망하는 웨이퍼 온도 제어와 모순이 없도록 CMP 조작 중에 웨이퍼와 직접 접촉하고 있는 구조를 형성해야 한다.
본 발명은 일반적으로 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing: CMP) 시스템 및 CMP 조작의 성능 및 효율을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 웨이퍼 온도를 직접 감시하고, CMP 조작 중에 웨이퍼로 또는 웨이퍼로부터 열에너지를 전송함으로써 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1a는 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 본 발명의 시스템의 개략도로, 한 타입의 CMP 시스템 상에 탑재된 웨이퍼에 관해 에너지 전송을 제공하도록 사용된 열에너지의 제어장치를 나타낸 것이다.
도 1b는 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 본 발명의 시스템의 개략도로, 다른 타입의 CMP 시스템 상에 탑재된 웨이퍼를 나타낸 것이다.
도 1c는 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 본 발명의 시스템의 개략도로, 더욱 다른 타입의 CMP 시스템 상에 탑재된 웨이퍼를 나타낸 것이다.
도 2는 헤드 상의 웨이퍼의 전 영역에 관해 열에너지를 전송하기 위한 장치의 광원 실시예, 및 온도센서의 링형상 실시예를 설명하는 본 발명의 캐리어 헤드의 개략도이다.
도 3a는 열에너지 전송장치의 한 실시예 및 온도센서의 프로브 실시예의 중심이 같은 링구성 상에서 아래쪽으로 본 개략도이다.
도 3b는 웨이퍼의 중심이 같은 영역을 가로질러 연장되는 직경을 나타낸 개략도이다.
도 3c는 도 3a에 나타낸 열에너지 전송장치의 균일한 온도 대 직경위치 특성을 나타낸 개략도이다.
도 4a는 열에너지 전송장치의 하나의 중심점 실시예 및 온도센서의 링형상 실시예 상에서 아래쪽으로 본 개략도이다.
도 4b는 중심점과 링형상 센서 사이에서 웨이퍼의 영역을 가로질러 연장되는 직경을 나타낸 개략도이다.
도 4c는 도 4a에 나타낸 열에너지 전송장치의 열구배, 가변온도 대 직경위치 특성의 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 5a는 열에너지 전송장치의 다른 실시예의 외부 링형상 유체공급구성 및 온도센서 어레이 상에서 아래쪽으로 본 개략도이다.
도 5b는 링형상 유체공급구성의 반대측과의 사이에서 센서의 어레이를 따라 웨이퍼의 영역을 가로질러 연장되는 직경을 나타낸 개략도이다.
도 5c는 도 5a에 나타낸 열에너지 전송장치의 다른 열구배, 다른 온도 대 직경위치 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5d는 플루오랩틱(fluoraptic) 프로브로서의 센서를 나타낸 도면이다.
도 6a는 열에너지 전송장치의 다른 실시예의 다중 가열-냉각 링타입 구성, 및 온도센서의 많은 어레이 상에서 아래쪽으로 본 개략도이다.
도 6b는 웨이퍼의 고리모양 영역 및 각 어레이와 정합된 센서의 어레이의 하나를 나타낸 개략도이다.
도 6c는 본 발명이 없는 CMP 조작으로부터 생기는 하나의 온도구배, 및 본 발명의 온도제어를 이용한 다른 온도구배의 2가지의 온도구배를 나타낸 그래프,
도 7은 열에너지 전송장치의 다중 가열-냉각 링타입 구성의 다른 실시예, 및링타입 구성과 연결된 온도센서의 많은 어레이 상에서 아래쪽으로 본 부분적인 개략도이다.
도 8a는 도 2에 나타낸 구조의 일부의 부분적인 확대도로, 캐리어 헤드의 웨이퍼 탑재면 상에 위치된 캐리어막을 나타낸 것이다.(여기서, 캐리어막은 그 막의 다른 영역의 위치에 관하여 변화하는 열전도율의 계수로 열적으로 형성되어 있다.)
도 8b는 도 8a에 나타낸 캐리어막의 평면도로, 캐리어막의 다른 영역을 설명하는 것이다.
도 9는 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼의 온도를 감시하는 방법의 조작을 설명하는 플로우차트이다.
도 10은 CMP 조작 중의 시간에 관한 웨이퍼 온도의 제어를 나타낸 그래프이다.
도 11은 연마벨트 위로 흐르는 분리된 온도제어 슬러리를 떨어뜨리는 분리된 온도제어 슬러리 공급의 개략도이다.
광범위하게 말하면, 본 발명은 상술한 문제에 대한 해결책을 실현하는 CMP 시스템 및 방법을 제공함으로써 이들 필요성을 충족시킨다. 따라서, 본 발명에 의해, CMP 시스템 및 방법은 웨이퍼에 대한 하나 이상의 CMP 조작의 실행 중에 웨이퍼 상의 국부적인 평탄화 특성을 제어하는 것이 가능하게 된다. 이 특성은, 예컨대 웨이퍼로부터 제거되는 물질의 양이어도 좋다. 시스템 제어장치 및 열제어장치를 통해, 웨이퍼 상에서 소망하는 국부적인 평탄화 특성을 얻기 위해 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 조작이 수행된다. 이러한 목적을 위해, 그러한 시스템은 예컨대 CMP력 등의 간접 팩터에 의존하지 않고 CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 직접 제어해도 좋다. 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 직접 감시하고, 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 하나 이상의 열에너지원을 제어하는 장치 및 방법을 더 제공한다. 게다가, 웨이퍼의 영역을 가로질러 온도변화를 필요로 하는 CMP 조작을 수용하기 위해, 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 여러 영역의 온도를 직접 감시하고, 그 웨이퍼 영역의 각각에 대해 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 열에너지원을 따로따로 제어하도록 구성해도 좋다. 부가적으로, 그러한 CMP 시스템 및 방법은 그 구성(예컨대, 열전송특성)이 소망하는 웨이퍼 온도 제어와 모순이 없도록 웨이퍼 지지막 등의 CMP 조작 중에 웨이퍼와 직접 접촉하고 있는 구조를 구성하도록 해도 좋다.
본 발명에서는, 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼의 온도를 제어하는 한 태양(態樣)은 웨이퍼 탑재면을 가지는 웨이퍼 캐리어를 제공한다. 열에너지 전송장치는 웨이퍼에 관하여 에너지를 전송하기 위해 웨이퍼 탑재면에 인접해도 좋다. 열에너지 검출장치는 웨이퍼의 온도를 검출하기 위해 웨이퍼 탑재면에 인접해도 좋다. 제어장치는 열에너지의 열에너지 전송장치로의 공급을 제어하기 위해 상기 검출장치에 응답하고 있다.
본 발명의 다른 태양에서는, 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼의 온도를 감시하여 제어하기 위한 장치가 제공된다. 열에너지 전송장치는 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션(section)으로 구성되어 있고, 각 섹션은 상기 웨이퍼 탑재면에 인접하고 있다. 또한, 각각 분리된 부분은 웨이퍼의 특정한 영역에 관해 분리된 양의 에너지를 전송하는데 유효하다. 제어장치는 열에너지 전송장치의 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션으로의 열에너지의 공급을 제어하기 위해 분리된 영역과 결합된 많은 검출장치의 각각에 응답해도 좋다.
본 발명의 또 다른 태양에서는, 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼의 온도를 감시하는 방법이 제공된다. 하나의 조작은 웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정한다. 특정의 온도는 화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역에서 유지되어야 한다. 다른 조작은 화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 감지한다. 방법의 태양은, 웨이퍼의 표면을 가로질러 다수의 분리된 영역 중의 적어도 하나의 분리된 영역을 갖는 것을 포함해도 좋다. 또한, 감지조작은 분리된 영역의 각각의 온도를 따로따로 감지함으로써 행해져도 좋다. 각각의 중심이 같은 분리된 영역의 감지된 온도에 따라 중심이 같은 분리된 영역의 각각에 관한 열에너지의 공급을 제어하기 위한 다른 조작이 제공되어도 좋다.
본 발명의 더욱 다른 태양에서는, 웨이퍼의 표면의 많은 분리된 영역을 규정하는 것을 포함하고, 웨이퍼를 가로질러 온도구배를 제공하기 위해 분리된 영역의 각각에서 특정의 온도가 유지되어야 하는 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 방법이 제공되어도 좋다. 웨이퍼는 소정의 방위로 분리된 영역과 함께 화학기계적 연마조작을 위해 탑재된다. 분리된 영역의 온도가 측정된다. 열에너지 전송조작은 각각의 영역의 감지된 온도에 따라 분리된 영역의 각각에 관해 열에너지를 전송한다.다른 조작으로는, 분리된 영역의 각각에 관한 열에너지의 공급의 제어가 있다.
본 발명의 다른 태양 및 이점은, 첨부도면과 공동으로 취해져 본 발명의 원리를 예로 들어 설명하는 후술하는 상세한 설명에 의해 명백하게 될 것이다.
상술한 문제에 대한 해결책을 실현하는 CMP 시스템 및 방법에 대한 발명이 개시되어 있다. 따라서, 본 발명에 의해, CMP 시스템 및 방법은, 예컨대 CMP력 등의 간접 팩터에 의존하지 않고 CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 제어한다. 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 온도를 직접 감시하고, 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 하나 이상의 열에너지원을 제어하는 장치 및 방법을 더 제공한다. 이와 같이, 예컨대 웨이퍼의 영역을 가로질러 온도변화를 필요로 하는 CMP 조작에대해, 그러한 CMP 시스템은 CMP 조작 중에 웨이퍼의 여러 영역의 개별의 영역의 온도를 직접 감시하고, 개별의 웨이퍼 영역의 각각에 대해 소망하는 웨이퍼 온도가 얻어지도록 열에너지원을 따로따로 제어하도록 구성되어도 좋다.
다음의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 상세(詳細)를 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이들 상세의 일부 또는 전부가 없이도 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우, 잘 알려진 처리조작 및 구조는 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 하기 위해 상세히 설명하지 않았다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 예컨대 CMP력 등의 간접 팩터에 의존하지 않고 CMP 조작 중에 웨이퍼(52)의 온도(T)를 제어하기 위한 CMP 시스템(50)을 제공하는 것으로서 이해해도 좋다. 열에너지 검출장치(54)는 웨이퍼(52)의 온도(T)를 직접 감시하여 하나 이상의 온도신호(56)를 시스템 제어장치(58)로 출력한다. 시스템 제어장치(58)는 하나 이상의 열에너지원(62)의 하나 이상의 열에너지 전송장치(64)와의 접속을 실현하는 열제어장치(60)를 제어한다. 장치(64)는 캐리어 헤드(66) 상에 탑재되어 있고, 열제어장치(60) 및 시스템 제어장치(58)의 제어 하에 웨이퍼(52)의 소망하는 웨이퍼 온도(T)가 얻어지도록 동작한다.
일반적으로, 시스템(50)은 웨이퍼(52)에 대한 하나 이상의 CMP 조작의 수행 중에 웨이퍼(52) 상의 국부적인 평탄화 특성을 제어하는 방법을 수행해도 좋다. 그 특성은, 예컨대 웨이퍼(52)로부터 제거되는 물질의 양이어도 좋다. 시스템 제어장치(58) 및 열제어장치(60)를 매개로, 이하에 더욱 충분히 설명되는 바와 같이웨이퍼(52)에 대해 소망하는 국부적인 평탄화 특성을 얻기 위해 웨이퍼(52)의 온도를 제어하기 위한 조작이 수행되고 있다.
캐리어 헤드(66)는, 연마패드(76)의 연마면(74)에 대해 압박되는 위치에 있어서 노출된 표면을 갖는 웨이퍼(52)를 탑재하기 위한 탑재면(68)을 제공하는 헤드의 임의의 타입의 것이어도 좋다. 도 1a는 CMP 조작을 수행하기 위해 화살표(82) 방향으로 이동하는 벨트타입 연마패드(76B)와 함께 사용하기 위한 전형적인 캐리어 헤드(66)를 나타낸다. 그러나, 다른 타입의 헤드(66) 및 패드(76)가 사용되어도 좋다. 예컨대, 도 1b는 도 1a와 동일한 방위[웨이퍼 다운(wafer down)]를 갖는 캐리어 헤드(66)를 쳐다 본 것이다. 캐리어 헤드(66)는 웨이퍼(52) 및 캐리어(66)의 직경보다 실질적으로 더 큰 직경을 갖는 디스크 형상의 연마패드(76DL)와 함께 사용되는 것이 나타내어져 있다. 도 1c에서는, 캐리어 헤드(66)는 디스크 형상의 연마패드 컨디셔너(83)에 인접하여 웨이퍼 업(wafer up) 방위로 나타내어져 있다. 여기서, 선회 및 회전하는 디스크 형상의 연마패드(76T)는 차후의 CMP 조작을 위해 웨이퍼(52)의 영역의 일부를 넘어 이동하고, 또 패드 컨디셔너(83)를 넘어 이동한다.
도 2는 웨이퍼(52)에 관해 열에너지를 전송하기 위해 광원(64L)의 형태로 열에너지 전송장치(64)를 갖춘 본 발명의 캐리어 헤드(66)의 실시예를 나타낸 것이다. 광원(64L)의 경우에, 웨이퍼(52)에 관한 열에너지 전송은 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)에 전송하도록 해도 좋다. 광원(64L)은, 예컨대 웨이퍼(52)의 전 영역을 균일하게 가로지르는 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 고강도 광에너지를분배하도록 구성된 임의의 광원이어도 좋다. 그러한 광원은 열전송을 웨이퍼(52)에 제공하기 위해 복사 또는 전도 에너지를 포함해도 좋다. 일반적으로, 그러한 광원(64L)은 그러한 열에너지를 급속히 전송한다. 광원(64L)은 캐리어막(84)에 탑재되어도 좋은 웨이퍼(52)에 인접하여 나타내어져 있다. 광원(64L)은 예컨대 텅스텐 할로겐 램프이어도 좋다. 전 웨이퍼 영역을 가로질러 균일하게 열에너지를 공급하기 위한 광원(64L)은 본 발명의 한 실시예의 일례이다. 이하의 설명은 전 웨이퍼 영역을 가로질러 불균일하게 열에너지를 공급하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 관한 것이라는 것을 이해해야 한다.
캐리어 헤드(66) 상에 설치된 장치(64)의 특정의 타입에 관계없이, 캐리어 헤드(66)는 캐리어막(84)을 매개한 분배 및 웨이퍼(52)와 패드(76)의 마주 보는 접촉면(72, 74; 도 1a) 사이에서의 분배를 위해 슬러리(88)가 공급되는 하나 이상의 통로(86)를 갖추고 있어도 좋다. 사용되는 연마패드의 타입에 따라, SiO2및/또는 Al2O3등의 다른 타입의 분산되는 연마제 미립자를 함유한 수용액으로 이루어진 슬러리(88)가 연마패드(76)에 인가되고, 그에 따라 연마패드(76)와 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72) 사이에 연마제 화학용액이 생긴다. 슬러리(88)의 온도가 웨이퍼(52)의 온도(T)에 영향을 끼치고, 슬러리(88)의 점도가 온도 종속이기 때문에, 열에너지 검출장치(54S)는 슬러리(88)의 온도를 직접 감시하여 온도신호(56S)를 시스템 제어장치(58)로 출력하기 위해 통로(86)에 인접하여 탑재되어도 좋다. 신호(56)의 사용과 마찬가지로, 시스템 제어장치(58)는 웨이퍼(52)의 소망하는 온도(T)가 얻어지도록 열제어장치(60)를 제어하는 방법을 판단할 때에 신호(56S)를 사용한다. 본 발명의 한 태양에서는, 슬러리(88)의 온도는 웨이퍼(52)의 온도(T)를 제어하는데 사용되어도 좋다. 예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열에너지 전송장치(64)는 또한 슬러리 통로(86)와 열에너지 전송관계로 캐리어 헤드(66) 상에 탑재되어 슬러리(88)의 소망하는 온도가 얻어지도록 온열제어장치(60) 및 시스템 제어장치(58)의 제어 하에 조작되어도 좋다. 슬러리(88)와 웨이퍼(52)의 접촉을 통해, 웨이퍼(52)의 소망하는 웨이퍼 온도(T)는, 예컨대 도 2에 나타낸 열에너지 전송장치(64L)와 관계없이 얻어져도 좋다.
또, 도 2는 웨이퍼(52)의 온도(T)를 직접 감시하기 위해 열전쌍(thermocouple)의 형태로 열에너지 검출장치를 갖춘 캐리어 헤드(66)를 나타내고 있다. 열전쌍(92)은 노출된 표면(72)에 인접하여 웨이퍼(52)의 평균온도(T)를 감지하기 위해 웨이퍼(52)를 둘러싸는 링(92R)으로서 구성되어도 좋다. 열전쌍(92)은 온도신호(56)를 시스템 제어장치(58)로 출력해도 좋다. 검출장치(54)가 웨이퍼(52)의 온도(T)를 정확히 검출하기 위하여 웨이퍼(52)에 근접하거나 터치할 필요가 없는 상황에서는, 검출장치(54)는 웨이퍼(52)로부터 약간 떨어져서 캐리어 헤드(66)에 탑재되어도 좋다. 따라서, 이러한 검출장치(54)는 웨이퍼(52)에 인접하여(아주 근접하여) 캐리어 헤드(66)의 온도를 검출하고, 그에 따라 웨이퍼 온도(예컨대, 실제의 웨이퍼 온도(T)의 5도 내의 온도)의 정확한 표시를 제공할 수도 있다. 전 웨이퍼 영역을 가로질러 균일하게 열에너지를 공급하기 위한 광원(64L)은 본 발명의 한 실시예의 일례이다.
본 발명의 다른 실시예도 또한 전 웨이퍼 영역에 관해 균일하게 열에너지를 전송한다. 도 3a는 열에너지 전송장치(64)를 저항 히터(64R)를 규정하는 일련의 중심이 같은 링의 형태로 나타낸다. 광원(64L)의 경우와 마찬가지로, 저항 히터(64R)에 의한 열에너지의 전송은 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)로의 전송이다. 히터(64R)는 분리된 중심이 같은 링으로서 구성되어 있고, 웨이퍼(52)의 전 영역을 넘어 균일하게 열에너지를 분배하기 위한 3개의 링으로서 나타내어져 있다. 큰 직경(200mm 웨이퍼와 비교하여 예컨대 300mm 웨이퍼)을 갖는 웨이퍼(52)에 대해서는, 균일한 가열 및 따라서 웨이퍼(52)의 전 영역에 걸쳐 균일한 온도(T)를 확실하게 하기 위해 더 많은 링을 사용해도 좋다. 저항 히터(64R)로부터의 그러한 열에너지는 열전송을 웨이퍼(52)에 제공하기 위해 전도 에너지의 형태를 하고 있다. 저항 히터(62R)는 캐리어막(84) 상에 탑재될 수도 있는 웨이퍼(52)에 인접하여 탑재되어도 좋다. 각 저항 히터(64R)는, 예컨대 와트로우(Watlow) 저항 히터이어도 좋다.
또, 도 3a는 열에너지 검출장치(54)의 다른 실시예를 갖춘 캐리어 헤드(66)를 나타내고 있다. 여기서, 노출된 표면(72)에 인접한 위치에서 웨이퍼(52)의 온도(T)를 직접 감시하기 위해 다수의 짧은 열전쌍 프로브(92P)가 웨이퍼(52)의 주위에 균일하게 일정한 간격을 유지하고 설치되어 있다. 프로브(92P)의 각각으로부터의 신호(56P)는 특정 프로브(92P)의 위치에서 웨이퍼 온도(T)를 판단하기 위해 시스템 제어장치(58)에 의해 따로따로 감시되거나, 혹은 신호(56P)는 노출된 표면(72)에 인접하여 웨이퍼(52)의 평균온도(T)를 판단하기 위해 시스템제어장치(58)에 의해 평균화되어도 좋다. 온도(T)가 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 영역을 가로질러 균일하다는 보증을 제공하기 위해, 시스템 제어장치(58)는 각각의 프로브(92P)로부터 감지된 온도(T)를 비교하도록 해도 좋다. 웨이퍼(52)의 영역을 가로질러 균일한 온도를 지시하기 위해, 제로, 또는 이들 온도의 작은(예컨대 5℃) 차이가 사용되어도 좋다. 도 3a에는 4개의 프로브(92P)가 나타내어져 있지만, 예컨대 웨이퍼(52)의 직경 등의 팩터에 기초하여 더 많거나 더 적은 프로브(92P)가 설치되어도 좋다. 또한, 웨이퍼(52)의 영역을 가로질러 온도(T)가 균일하다는 더 한층의 보증을 제공하기 위해, 예컨대 도 5에 관하여 이하에 더 충분히 설명되는 바와 같이 분리된 열에너지 검출장치(54)의 어레이가 사용되어도 좋다.
도 3b는 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 쳐다본 평면도를 나타내고 있다. 전형적인 3개의 링(64R)이 점선 내에 나타내어져 있고, 웨이퍼(52)의 중심(94)을 가로질러 웨이퍼(52)의 하나의 에지(edge)로부터 반대측 에지로 밖을 향하여 연장되는 직경(D3)이 나타내어져 있다. 직경(D3)은, 예컨대 웨이퍼(52)의 반대측 상의 프로브(92P) 사이에서 연장되어도 좋다. 본 발명의 이 실시예에서 소망하는 바와 같이, 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 균일한 온도(T)는 웨이퍼(52)의 온도에 대해 플로트된 직경(D3)을 따른 위치를 나타내는 도 3c의 그래프에 의하여 나타내어져 있다. 온도(T)는 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 온도구배가 없다는 것을 가리키도록 상대적으로 일정한 것으로서 나타내어져 있다.
전 웨이퍼 영역을 가로질러 불균일하게 열에너지를 전송하기 위한 본 발명의 다른 실시예가 제공되고, 도 4a 내지 도 7에 나타내어져 있다. 즉, 그러한 각 실시예는 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 가로질러 열구배를 제공하도록 해도 좋다. 도 4a는 이들 실시예의 첫 번째 실시예를 나타내는 것으로, 열에너지 전송장치(64)를, 웨이퍼(52)의 중심(94) 등의 점에 위치될 수도 있는 하나의 중앙의 디스크(64P)의 형태로 나타내고 있다. 이 디스크(64P)는 소스(102; 도 1a)로부터의 전기 에너지에 응답하여 열에너지를 생성하는 압전재료(piezoelectric material)로 구성되어도 좋다. 디스크(64P)에 의한 열에너지의 전송은 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)로의 전송이다. 웨이퍼(52)로의 열에너지의 가장 좋은 제어가능한 소스와 같이, 디스크(64P)는 열에너지를 웨이퍼(52)의 중심(94)으로 분배해도 좋다. 따라서, 열에너지는 웨이퍼(52)로 불균일하게 전송된다. 디스크 형상의 연마패드로부터의 열에너지는 중심(94)으로부터 웨이퍼(52)의 에지를 향하여 외부적으로 혹은 방사상으로 흐르게 될 것이다. 중심(94)으로부터 떨어진 전형적인 영역(104, 106)의 온도(T)는, 온도(T)의 가장 낮은 값이 이 실시예에서의 웨이퍼(52)의 에지에 인접하도록 중심에서의 온도보다 낮다. 디스크(64P)는 광원(64L)에 관하여 도 2에 나타낸 것과 마찬가지로 웨이퍼(52)에 인접하여 탑재되어도 좋다.
또, 도 4a는 도 2에 나타낸 열전쌍(92)과 유사할 수도 있는 열전쌍 링(92R)을 포함하고 있는 열에너지 검출장치(54)의 실시예를 갖춘 캐리어 헤드(66)를 나타낸다. 혹은, 예컨대 도 3a에 관하여 전술한 바와 같이 많은 짧은 열전쌍프로브(92P)가 설치되어도 좋다. 웨이퍼(52)의 평균온도(T)를 감지하기 위해 웨이퍼(52)를 둘러싸고 있는 열전쌍 링(92R)은 노출된 표면(72)에 인접하고 있다. 열전쌍 링(92R)은 온도신호(56)를 시스템 제어장치(58)로 출력하도록 해도 좋다.
도 4b는 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 쳐다본 평면도를 나타내고 있다. 전형적인 중앙의 디스크(64P)가 점선 내에 나타내어져 있고, 웨이퍼(52)의 중심(94)을 가로질러 웨이퍼(52)의 하나의 에지로부터 반대측 에지로 밖을 향하여 연장되는 직경(D4)이 나타내어져 있다. 직경(D4)은, 예컨대 웨이퍼(52)의 반대측 상의 링(92R)의 반대측 사이에서 연장되어도 좋다. 본 발명의 이 실시예에서 소망하는 바와 같이, 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 온도구배는 웨이퍼(52)의 온도(T)에 대해 플로트된 직경(D4)을 따른 위치를 나타내는 도 4c의 그래프에 의하여 나타내어져 있다. 링(92R)으로부터의 신호(56)는 직경(D4)의 단부에서의 온도(T)를 나타낸다. 도 4c는 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 전형적인 소망하는 온도구배를 묘사한 반전된 U형상 곡선(110)을 나타낸다. 곡선(110)은 온도(T)가 중심에서 가장 큰 값을 갖고, 밖을 향하여 감소된다는 것을 가리킨다.
웨이퍼(52)의 직경(D4)을 따른 위치에서 온도(T)를 더 정확하게 측정하고, 따라서 중앙의 디스크(64P)의 사용에 기인한 온도구배를 측정하는 것이 바람직한 경우에는, 도 5a에 관하여 이하에 더 충분히 설명되는 바와 같이 분리된 열에너지 검출장치(54A)의 어레이를 사용해도 좋다. 그러한 어레이를 사용함으로써, 실제의 CMP 조작에 있어서 곡선(110)의 형상은 예컨대 CMP 처리 또는 도 8에 관하여 이하에 더 충분히 설명되는 바와 같이 캐리어막(84)의 열전송특성에 기초하여 도 4c에 나타낸 반전된 U형상으로부터 변화하는 경향이 있다. 그러한 경향에도 불구하고, 예컨대 도 4c에 나타낸 곡선(110)에 따라 특정의 방법으로 변화하는 온도구배를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 하나의 영역(예컨대, 106)에서 CMP 처리의 불균일한 열전송특성을 상쇄하기 위해, 열에너지 전송장치(64)는 예컨대 도 6a 및 도 7에 관하여 설명되는 바와 같이 구성되어도 좋다.
웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 가로질러 열구배가 제공되는 실시예의 또 하나의 것이 열에너지 전송장치(64)를 하나의 외부 링(64OR)의 형태로 설명하는 도 5a에 나타내어져 있다. 외부 링(64OR)은 웨이퍼(52)의 에지에 인접하여 연장되는 원형 모양으로 구성되어도 좋다. 링(64OR)은 도 3a에 나타낸 링(64R)과 유사한 저항 히터이거나, 혹은 도 4a에 나타낸 디스크(64P)의 압전재료로 만들어져도 좋다. 그러나, 웨이퍼(52)로의 열에너지와 웨이퍼(52)로부터의 열에너지와 같이 웨이퍼(52)에 관하여 열에너지를 전송하기 위해, 도 5a에 나타낸 실시예는 저온(TL) 및 고온(HL)의 양쪽에서 열에너지 전송 유체(116)를 외부 링(64OR)으로 공급하는 능력을 제공한다. 이를 위해, 외부 링(64OR)은 중공의 링형상의 파이프로서 구성되어 있다. 링(64OR)은 광원(64L)에 관하여 도 2에 나타낸 것과 마찬가지로 웨이퍼(52)에 인접하여 탑재되어도 좋다. 유체(116)는, 예컨대 에틸렌 글리콜이다.
소스(62) 중의 하나는, 열제어장치(60)에 응답하여 유체(116)를 가열 및 냉각하기 위해 제공되어도 좋고, 또는 도 1a에 나타낸 바와 같이 하나의 소스(62H)가가열된 유체(116)를 공급하고, 또 하나의 소스(62C)가 냉각된 유체(116)를 공급하도록 해도 좋다. 열제어장치(60)는 시스템 제어장치(58)의 제어 하에 가열 또는 냉각에 적당하도록 소스(62H) 또는 소스(62C)를 링(64OR)에 접속하도록 동작한다. 제어장치(60)는 적당한 온도를 갖는 유체(116)를 중공의 링(64OR)에 공급한다. 웨이퍼(52)로의 열에너지 또는 웨이퍼(52)로부터의 열에너지의 가장 좋은 제어가능한 소스 또는 수신기와 같이, 링(64OR)은 열에너지를 웨이퍼(52)의 외부 에지만으로 또는 웨이퍼(52)의 외부 에지만으로부터 직접 전송해도 좋다. 따라서, 열에너지는 웨이퍼(52)의 영역으로 또는 영역으로부터 불균일하게 전송된다. 가열시에, 링(64OR)으로부터 웨이퍼(52)로 직접 전송되는 열에너지는 웨이퍼(52)의 중심(94)을 향하여 에지로부터 내부로 향하여 혹은 방사상으로 흐르게 된다. 예컨대, 에지로부터 떨어진 영역(122, 124)의 온도(T)의 변화가 있다. 냉각하기 위해, 웨이퍼(52)로부터 직접 링(64OR)으로 전송되는 열에너지는 밖을 향하여 흐르거나, 또는 중심(94)으로부터 웨이퍼(52)의 에지로, 따라서 링(64OR)으로 방사상으로 흐른다. 에지로부터 떨어진 영역(122, 124)의 온도(T)의 변화가 있다. 유체가 웨이퍼(52)의 현재의 온도(T)보다 더 냉각된 웨이퍼(52)로 공급되거나, 혹은 웨이퍼(52)의 현재의 온도(T)보다 더 가열된 웨이퍼(52)로 공급되는 것에 적합하도록, 온도(T)의 가장 낮은 값이 이 실시예의 웨이퍼(52)의 에지에 인접하게 되거나, 또는 중심(94)에 각각 인접하게 될 것이다.
도 5a는 다수의 일정한 간격을 유지하고 있는 위치의 각각에서 웨이퍼(52)의 온도(T)를 감지하도록 구성된 열에너지 검출장치(54)를 설치한 캐리어 헤드(66)를나타낸다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 온도구배는 웨이퍼(52)의 중심(94)에 관하여, 또는 웨이퍼(52)의 에지에 관하여 여러 가지 방법으로 조정되어도 좋다. 예컨대 직경(D5)을 가로질러 온도구배를 감시하기 위해, 검출장치(54)는 균일하게 일정한 간격을 유지하는 관계로 직경(d5)을 따라 배열된 분리된 열에너지 센서(54F)의 어레이(54A)로 구성되어 있다. 어레이(54A)는 예컨대 영역(122, 124)을 가로지른다. 도 5d는 다른 온도에 응답하여 다르게 형광을 내는 물질의 코팅(128)을 설치한 검출장치 팁(126)을 갖춘 (럭스트론(LUXTRON) 브랜드 프로브 등의) 플루오로프틱 프로브(fluoroptic probe)로서의 센서(54F)의 전형적인 하나를 나타낸다. 팁(126)은 웨이퍼(52)에 직접 접촉하고 있는 것처럼 웨이퍼(52)에 인접하여 위치되어도 좋다. 캐리어막(84)이 사용되는 캐리어 헤드(66)(예컨대, 도 2 참조)의 구성에서는, 팁(126)은 웨이퍼(52)와 접촉하는 캐리어막(84)에 직접 인접해도 좋다. 플루오로프틱 프로브(54F)로부터의 신호(56)의 강도는 프로브(54F)의 위치에서 온도(T)의 지시를 제공한다. 어레이의 프로브(54F)의 균일한 간격으로 인해, 시스템 제어장치(58)가 여러 프로브(54F)로부터 신호(56)를 수신할 때, 프로브(54F)마다 온도(T)의 지시 및 프로브(54F)의 위치로의 기준(예컨대, 직경(D5)을 따라)이 있다. 신호(56)의 특정의 하나와 그 특정 신호(56)를 발생시키는 프로브(54F)의 위치 사이의 관계를 통해, 웨이퍼(52)의 직경(D5)을 가로지르는 실제적인 열구배의 지시를 수신하는 시스템 제어장치(58)는 이 실제적인 열구배를 소망하는 열구배와 비교하고, 그후 열에너지 전송장치(64)의 링(64OR)을 매개로 적당한 열전송이 발생하도록 해도 좋다.
도 5b는 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 쳐다본 평면도를 나타낸다. 전형적인 링(64OR)이 점선 내에 나타내어져 있고, 웨이퍼(52)의 중심(94)을 가로질러 웨이퍼(52)의 하나의 에지로부터 반대측 에지로 밖을 향하여 연장되는 직경(D5)이 나타내어져 있다. 따라서, 직경(D5)은 일반적으로, 예컨대 링(64OR)의 반대측 사이에서, 그리고 어레이(54A)를 따라 연장되어도 좋다. 본 발명의 이 실시예에서 소망하는 바와 같이, 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 온도구배는 웨이퍼(52)의 온도(T)에 대해 플로트된 직경(D5)을 따른 위치를 나타내는 도 5c의 그래프에 의하여 나타내어져 있다. 도 5c는 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 직경(D5)을 가로지르는 온도구배를 묘사한 일반적으로 U형상 곡선(118)을 나타낸다. 곡선(118)은 온도(T)가 에지에서 가장 큰 값을 갖고, 내부를 향하여 감소된다는 것을 가리킨다. CMP 처리(예컨대, 이 프로세스는 발열 또는 흡열의 어느 하나임) 의 특성이 소망하는 온도구배가 냉각된 유체(116) 또는 가열된 유체(116)를 링(64OR)으로 공급함으로써 얻어질 수 있도록 하는 것이면, 상술한 바와 같이 시스템 제어장치(58)는 열적으로 적당한(가열 또는 냉각된) 유체(116)가 적당한 소스 62H 또는 62C로부터 외부 링(64OR)으로 공급되도록 해도 좋다.
도 4a 내지 도 4c에 관하여 전술한 것과 마찬가지로, 실제적인 실행에서는 곡선(118)의 형상은 도 5c에 나타낸 U형상으로부터 변화하는 경향이 있다. 이 변화는 예컨대 도 8a 및 도 8b에 관하여 이하에 더 충분히 설명되는 바와 같이 CMP 처리 또는 캐리어막(84)의 열전송특성에 기초해도 좋다. 그러한 경향에도 불구하고, 예컨대 도 5c에 나타낸 곡선(118)에 따라 특정의 방법으로 변화하는 온도구배를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 하나의 영역(예컨대, 122)에서 CMP 처리의 불균일한 열전송특성을 상쇄하기 위해, 열에너지 전송장치(64)는 예컨대 도 6a에 관하여 이하에 설명되는 바와 같이 구성되어도 좋다.
도 6a에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 또한 웨이퍼(52)의 직경(D5)을 가로질러 특정의 방법으로 변화하는 열구배를 가져야 할 필요성을 충족시킨다. 또한 조정되는 것은, 예컨대 또 하나의 영역(134)과 비교되는 하나의 영역(예컨대, 132)에서 CMP 처리의 불균일한 열생성 또는 전송특성에 대한 오프셋(offset)이다. 도 6a는 다른 열에너지 전송이 동시에 웨이퍼(52)의 2개 이상의 다른 영역에서 따로따로 발생되는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이들 전형적인 영역은, 예컨대 방사상으로 일정한 간격을 유지하고 있는 영역(132, 134)이어도 좋다. 또한, 영역은 도 7에 나타낸 pie(파이)- 또는 wedge(쐐기)- 형상의 영역(136)이어도 좋다. 예컨대 도 6a를 고려하면, 하나의 열에너지 전송은 영역(132)으로의 전송이고, 또 하나의 열에너지 전송은 영역(134)으로부터 또는 역으로의 전송이어도 좋다. 예컨대, 주어진 시간에서 CMP 처리는 영역(134)에서 (온도(T)에서의 소망하지 않는 상승이 본 발명의 온도제어 없이 일어나도록) 열에너지를 생성하고, 동시에 CMP 처리는 영역(132)에서 (온도(T)에서의 소망하지 않는 감소가 본 발명의 온도제어 없이 일어나도록) 열에너지를 흡수하도록 해도 좋다. 열에너지의 분리된 전송은 시스템 제어장치(58)의 제어 하에 영역(134)으로부터 제공되고 영역(132)으로 제공되어도 좋다.
도 6a는 열에너지 전송장치(64)를 다수의 중공의 링 또는 파이프(64PI)의 형태로 나타낸다. 각 파이프(64PI)는, 웨이퍼(52)의 분리된 환상 영역을 넘어, 예컨대 영역 132 또는 134의 한 영역을 넘어 아치형으로 연장되는 원형의 모양으로 구성되어도 좋다. 외부의 파이프(64PI)는 웨이퍼(52)의 에지에 인접하고, 다음의 내부의 파이프(64PI)는 웨이퍼(52)의 다수의 환상 영역으로 또는 환상 영역으로부터 분리된 열전송을 제공하기 위해 외부의 파이프(64PI)로부터 방사상으로 내부로 향해도 좋다.
파이프(64PI)는 웨이퍼(52)에 관한 열에너지를 웨이퍼(52)로의 열에너지 및 웨이퍼(52)로부터의 열에너지로서 전송하기 위해 구성해도 좋다. 이를 위해, 파이프(64PI)는 열에너지 공급을 위해 소스(62L)로부터의 광을 안내할 수 있는 중공의 광파이버로 해도 좋다. 또한, 파이프(64PI)는 웨이퍼(52)의 특정 영역으로부터 떨어진 열에너지 전송을 제공하기 위해 냉각된 유체(116)의 소스(62C)에 접속되어도 좋다.
도 6a에 나타낸 실시예는, 도 5a에 나타낸 외부 링(64OR)과 마찬가지로, 즉 웨이퍼(52)에 인접하여 저온(TL) 및 고온(TH)의 양쪽에서 다수의 파이프(64PI)의 각각에 관하여 열에너지 전송을 제공한다. 따라서, 소스(62) 중의 하나가 열제어장치(60)에 응답하여 유체(116)를 가열 및 냉각하기 위해 설치되거나, 또는 도 1a에 나타낸 바와 같이 하나의 소스(62H)가 가열된 유체(116)를 공급하고 또 하나의 소스(62C)가 냉각된 유체(116)를 공급하도록 해도 좋다. 열제어장치(60)는 시스템 제어장치(58)의 제어 하에 소스(62H) 또는 소스(62C)의 어느 하나를 파이프(64PI)의 각각에 접속하도록 동작한다. 제어장치(60)는 적당한 온도를 갖는 유체(116)를적당한 파이프(64PI)에 공급한다. 파이프(64PI)는 링(64OR)에 관하여 상술한 바와 같이 웨이퍼(52)에 인접하여 캐리어 헤드(66) 상에 탑재되어도 좋다. 각 파이프(64PI)는 웨이퍼(52)의 하나의 특정 영역(예컨대, 132 또는 134)으로 또는 웨이퍼(52)의 하나의 특정 영역(예컨대, 132 또는 134)으로부터 직접 그리고 처음으로 열에너지를 전송한다. 따라서, 예컨대 특정 영역(132 또는 134)으로부터 또는 특정 영역(132 또는 134)으로 직접 전송되는 열에너지는 그 영역의 온도(T)를 증가시키거나 또는 감소시키게 될 것이다. 개개의 파이프(64PI) 사이에 열절연(thermal insulation; 138)을 제공함으로써, 그 영역(132)의 온도(T)에서의 그러한 변화가 웨이퍼(52)의 어떤 인접한 영역(134)의 온도(T)의 어떤 변화와 거의 무관계하게 될 것이다.
또, 도 6a는 다수의 일정한 간격을 유지하고 있는 위치의 각각에서 웨이퍼(52)의 온도(T)를 감지하도록 구성된 열에너지 검출장치(54)의 실시예를 갖춘 캐리어 헤드(66)를 나타낸다. 그들 영역에 대응하는 그러한 위치는 다수의 파이프(64PI)에 의해 공급된다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 소망하는 온도구배는, 예컨대 웨이퍼(52)의 중심(94)으로부터 에지로 등과 같은 여러 가지 방법으로 조정되어도 좋다.
도 6b는 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)을 쳐다본 평면도를 나타낸다. 전형적인 원형의 파이프(64PI)가 점선 내에 나타내어져 있고, 환상 영역(132, 134)이 설명의 간략화를 위해 점선 내에 나타내어져 있다. 예컨대 직경(D6; 도 6a)을 가로질러 변화하고, 거의 동일한 온도(T)가 중심과 중심이같은 각 환상 영역(예컨대, 132) 내에서 요구되는 온도구배에 대해서는, 검출장치(54)가 도 5a에 관하여 상술한 분리된 열에너지 센서(54F)의 중심이 같은 원형 어레이로 구성되어도 좋다. 한 어레이(54C)는 영역(132)의 온도(T)를 감시하는 것을 용이하게 하기 위해 영역(132) 주위의 환상 경로에 배열된다. 각 어레이(54C)에 대해서는, 검출장치(54F)는 예컨대 환상 영역(132)의 주위에 균일하게 간격을 유지하는 관계로 위치되어 있다. 따라서, 각 어레이(54C)는 인접한 어레이(54C)로부터 일정한 간격을 유지하고 있다. 개개의 어레이(54C)의 프로브(54F)의 균일한 간격으로 인해, 그리고 한 어레이(54C)의 다른 어레이(54C)로부터의 분리로 인해, 시스템 제어장치(58)가 여러 프로브(54F)로부터 신호(56)를 수신할 때, 프로브(54F)마다 온도(T)의 지시, 프로브(54F)가 일부분인 어레이(64C)에 대한 기준 및 프로브(54F)의 위치의 어레이(64C)에 대한 기준이 있다. 따라서, 시스템 제어장치(58)는 웨이퍼(52)의 특정의 환상 영역(예컨대, 132) 주위의 실제적인 열구배의 지시를 제공하는 것에 의해 신호를 수신하고, 그러한 실제적인 열구배를 그 영역의 소망하는 열구배와 비교하도록 해도 좋다. 마찬가지로, 시스템 제어장치(58)는 직경(D6)을 따른 열구배가 수용가능한지, 또는 예컨대 파이프(64PI)로 공급되는 유체의 온도의 적당한 제어에 의해 변화되어야 하는지의 여부를 판단하기 위해 도 6a에 있어서 직경(D6)을 따라 배열된 여러 개의 프로브(54F)로부터의 신호(56)를 사용해도 좋다.
본 발명의 이 실시예에서 소망하는 바와 같이, 노출된 표면(72)의 영역을 가로지르는 온도구배는 웨이퍼(52)의 온도(T)에 대해 플로트된 직경(D6)을 따른 위치를 나타내는 도 6c의 그래프에 의하여 나타내어져 있다. 그 위치는 환상 영역(132, 134 등)에 인접한 프로브(54F)의 다른 하나의 위치에 대응한다. 파상 곡선(142)은 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 직경(D6)을 가로지르는 전형적인 온도구배를 나타낸다. 곡선(142)은 본 발명의 온도감시 및 제어가 없는 온도구배를 나타내는 것으로, 구배는 영역(134)에서 (온도(T)에서의 소망하지 않는 상승이 본 발명의 온도제어 없이 일어나도록) 열에너지를 생성하는 CMP 처리와, 동시에 영역(132)에서 (온도(T)에서의 소망하지 않는 감소가 본 발명의 온도제어 없이 일어나도록) 열에너지를 흡수하는 CMP 처리에 기초하도록 해도 좋다. 또, 도 6c는 웨이퍼(52)의 노출된 표면(72)의 직경(D6)을 가로지르는 전형적인 제어된 온도구배를 묘사한 균일한 곡선(144)을 나타낸다. 곡선(144)은 본 발명의 온도감시 및 제어가 있는 온도구배를 나타낸다. 영역(134)에서 열에너지를 생성하는 CMP 처리에도 불구하고, 영역(134)에 인접한 검출장치(54F)로부터의 신호(56)에 응답하여 영역(134)용의 파이프(64PI)는 그 영역(134)으로부터 열에너지를 전송하여 위치(134)에서 곡선(144)으로 나타낸 바와 같이 온도(T)를 낮추도록 제어되고 있다. 이와 같이, 시스템(50)은 본 발명의 온도제어 없이 영역(134)에서 일어나는 온도(T)에서의 소망하지 않는 상승을 회피한다. 마찬가지로, 열에너지를 영역(132)에 공급함으로써, 시스템(50)은 본 발명의 온도제어 없이 영역(132)에서 일어나는 온도(T)에서의 소망하지 않는 감소를 회피한다.
이와 같이 시스템(50)은 열구배를 제거하기 위한 제어를 포함하는 특정의 방법으로 웨이퍼(52)의 직경(D6)을 가로지르는 열구배의 변화를 제어하기 위해 사용되어도 좋다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 시스템(50)은, 소망하지 않는 가능한 열구배가 예컨대 또 하나의 영역(134)과 비교하여 하나의 영역(예컨대, 132)에서 CMP 처리의 불균일한 열생성 및 열에너지 전송특성에 기초하고 있는지의 여부의 제어를 제공해도 좋다.
시스템(50)의 또 하나의 실시예는, 웨이퍼(52)의 영역이 예컨대 영역(132, 134)의 고리모양 이외의 형상으로 분할되는 것을 가능하게 한다. 도 7은 전형적인 wedge(쐐기)- 또는 pie(파이)- 형상의 영역(136)을 가지는 웨이퍼(52)의 일부를 나타낸다. 이들 파이형상의 영역(136)의 온도(T)는, 예컨대 열에너지 전송장치(64)를 다수의 중공의 링 또는 파이프(64W)의 형태로 구성함으로써, 제어되어도 좋다. 웨이퍼(52)는, 각 파이프(64W)가 웨이퍼(52)의 쐐기형상의 영역(136)의 분리된 한 영역에 인접하여 쐐기형상의 구성으로 되어도 좋은 것을 나타내도록, 도 7에 있어서 잘라내고 있다. 제1 파이프(64W-1)는 웨이퍼(52)의 전체 영역의 선택된 각도(152)에 의해 규정된 바와 같이 제1 영역(136-1)에 인접해도 좋다. 제2 파이프(64W-2)는 선택된 각도(154)에 의해 규정된 바와 같이 제2 영역(136-2)에 인접하면서 제1 파이프(64W-1)에 인접하여 위치되어도 좋다. 그러한 영역(136)을 열적으로 분리하도록 영역(136) 사이에 절연(152)이 제공되어도 좋다. 상술한 실시예에 기초하여, 웨이퍼(52)의 영역의 다른 부분에 다른 쐐기형상의 파이프(64W) 또는 다른 열전송장치(64)가 설치되어도 좋다. 마찬가지로, 상술한 실시예에 기초하여, 웨이퍼(52)의 그러한 영역(136)의 각각의 온도(T)를 따로따로 감시하여 제어하기 위해 검출장치는 쐐기형상의 영역(136)에 관하여 적당히 배열되어도 좋다.
도 8a 및 도 8b는 캐리어막(84)의 열전송특성이 웨이퍼(52)의 온도(T)의 감시 및 제어와 공동으로 사용되는 시스템(50)의 또 다른 실시예를 나타낸다. 예컨대 도 8b에 나타낸 고리모양의 영역을 포함하는 임의의 형상으로 구성된 다수의 섹션(section; 158)을 가진 막(84)이 나타내어져 있다. 섹션(158)은, 예컨대 표면 거칠기 또는 열전도율의 계수 등과 같은 다른 열전송특성을 갖추고 있다. 이와 같이, 특정 위치에서 CMP 처리(예컨대, 발열반응)의 특수한 열특성을 고려하여, 막(84)은 그 특정의 위치에 인접한 웨이퍼(52)로 많은 열에너지 전송을 가능하게 하고, 그 특정의 위치에 인접한 웨이퍼(52)로부터 적은 열에너지 전송을 가능하게 하도록 구성되어도 좋다. 또, 다른 열에너지 전송특성은 열에너지 전송장치(64)의 분리된 부분의 또 하나의 부분으로부터 열에너지 전송장치(64)의 분리된 부분의 열적으로 분리된 부분에 제공되어도 좋다.
상술한 바와 같이, 시스템(50)은 웨이퍼(52) 상에서의 하나 이상의 CMP 조작의 수행 중에 웨이퍼(52) 상에서 국부적인 평탄화 특성을 제어하는 방법을 수행한다. 그러한 방법의 한 태양은, 웨이퍼(52)의 온도를 감시하는 것을 포함한다. 도 9는 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼(52)의 온도를 감시하기 위한 본 발명의 동작을 설명하는 플로우차트(170)를 나타낸다. 이 방법은 웨이퍼(52)의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작을 포함해도 좋다. 특정의 온도(T)는 화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역에서 유지되어야 한다. 이 영역은 웨이퍼(52)의 전 영역이거나, 또는 상술한 영역 132, 134 또는 136 중의 한 영역이어도 좋다. 이 방법은 화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 감지하는 조작(174)으로 이동한다. 이 감지조작은 상술한 검출장치(54) 중의 하나를 이용하여 수행되어도 좋다.
이 방법의 또 하나의 태양은, 적어도 하나의 분리된 영역을, 예컨대 다수의 영역 136 또는 132 및 134 등과 같은 웨이퍼(52)의 표면을 가로지르는 다수의 분리된 영역으로서 규정하는 조작을 행하도록 해도 좋다. 분리된 영역은 웨이퍼(52)의 중심(94)과 중심이 같아도 좋고, 특정의 온도(T)는 다수의 중심이 같은 분리된 영역의 각각에서 유지되어도 좋다. 또한, 감지조작(174)은 그러한 분리된 영역의 각각의 온도를 따로따로 감지함으로써 수행해도 좋다. 이 방법은, 각 영역의 감지된 온도 및 이 감지된 온도와 그 영역의 소망하는 온도와의 비교에 따라 적어도 하나의 영역 또는 분리된 영역의 각각에 관하여 열에너지를 전송하기 위한 조작(176)으로 이동하도록 해도 좋다.
감지된 온도와 그 영역의 소망하는 온도와의 비교는 시스템 제어장치(58)에 의해 수행되어도 좋음을 이해할 수 있을 것이다. 시스템 제어장치(58)는 와트로우 온도 제어장치 또는 수신된 신호(56)를 처리하도록 프로그램되어 있는 컴퓨터이어도 좋다. 예컨대, 캐리어 헤드(66) 상에 하나의 신호(56)가 있을 때, 그 하나의 신호는 웨이퍼(52)의 온도(T)의 소망하는 값을 나타내는 기억된 데이터와 비교되어도 좋다. 비교에 기인한 임의의 차이에 기초하여, 시스템 제어장치(58)는 감지된 온도(T)를 소망하는 값에 이르게 하기 위해 열제어장치(60)가 열에너지를 캐리어 헤드(66)로 공급하도록 할 것이다. 기억된 데이터는, 예컨대 소망하는 온도의 한 값이 CMP에 의한 웨이퍼(52)의 부분의 소망하는 제거량 등과 같은 웨이퍼 상에서의소망하는 국부적인 평탄화 특성을 제공하는 것으로 판단된 후에, 시스템 제어장치(58)로 입력되도록 해도 좋다.
예컨대 상술한 바와 같이 개개의 어레이(54C)의 프로브(54F)의 균일한 간격이 있을 때와 마찬가지로, 다수의 신호(56)가 있어도 좋다. 설명되는 바와 같이, 다른 어레이(54C)로부터 한 어레이(54C)의 절연으로 인해, 시스템 제어장치(58)는 프로브(54F) 중의 하나로부터의 신호(56)를 온도(T), 그 프로브(54F)에 대응하는 어레이(54C) 및 프로브(54F)의 위치를 지시하는 데이터로서 수신하게 될 것이다. 시스템 제어장치(58)는, 그러한 데이터를 조직화하여 웨이퍼(52)의 특정의 환상 영역(예컨대, 132) 주위의 실제적인 열구배의 지시(예컨대, 도 5c 및 도 6c의 그래프)를 제공하도록 프로그램되어 있다. 웨이퍼(52)의 특정의 환상 영역 주위의 실제적인 열구배를 위한 그러한 데이터(예컨대, 곡선 142)는, 그 영역에 대한 소망하는 열구배를 나타내는 데이터(예, 곡선 144)와 비교된다. 그 후, 시스템 제어장치(58)는 열제어장치(60)가 여러 영역에서 소망하는 온도(T)를 제공하는 조작을 행하도록 한다. 상술한 바와 같이, 이것은 예컨대 가열 또는 냉각에 적합하도록 소스(62H) 또는 소스(62C)의 어느 하나를 링(64OR)에 접속함으로써 행해도 좋다. 시스템 제어장치(58)는 제어장치(60)가 적당한 온도를 가지는 유체(116)를 중공의 링(64OR)에 공급하도록 제어한다. 따라서, CMP 처리가 영역(134)에서 열에너지를 생성하는 전형적인 상황에도 불구하고, 영역(134)에 인접한 검출장치(54F)로부터의 신호(56)에 응답하여 시스템 제어장치(58)의 프로그래밍은 영역(134)용의 파이프(64PI)가 그 영역(134)으로부터 열에너지를 전송하여 위치(134)에서곡선(144)으로 나타낸 바와 같이 온도(T)를 낮추도록 해도 좋다.
예컨대 어레이(54C)가 사용될 때는, 기억된 데이터는, 예컨대 소망하는 온도의 많은 개개의 값이 웨이퍼(52) 상의 각각의 영역(예컨대, 영역 132 및 134; 도 6b)에서의 개개의 소망하는 국부적인 평탄화 특성을 제공하는 것으로 판단된 후에, 시스템 제어장치(58)로 입력되도록 해도 좋다. 그러한 판단은, 예컨대 슬러리(88)와 웨이퍼(52) 사이의 온도종속 화학반응에 기초해도 좋다. 일반적으로, 예컨대 웨이퍼(52)와 접촉하고 있는 슬러리(88)의 온도가 높아지고 웨이퍼(52)의 온도가 높아질수록, 더 빠른 제거속도, 즉 더 빠른 CMP 조작이 일어나게 된다.
본 발명의 또 하나의 태양은, 웨이퍼 온도(T)가 시간(t1)에서 높은 값으로 나타내어져 있는 도 10에 나타낸 온도 대 시간 그래프에 관한 것이다. 시간(t1)은 특정의 CMP 조작의 개시(start)에 대응하고, 일반적으로는 연마 또는 제거의 빠른 속도가 바람직하고 높은 값에 의해 제공되어도 좋다. 그러나, CMP 조작이 수행되는 동안에 시간의 증가(예컨대, 시간 t1으로부터 시간 t2로)에 따라 제거의 속도를 넘는 더 큰 제어가 필요하게 된다. 이를 위해, 웨이퍼 온도(T)는 예컨대 시간(t2)에서 개시하고 시간(t3)까지 계속되는 낮은 값으로 낮추어지도록 나타내어져 있다. 시간 t2 및 t3는 특정의 CMP 조작의 단부에 근접하게 하고, 일반적으로는 웨이퍼(52)의 과연마(over-polishing)를 회피하기 위해 낮거나 느린 속도의 연마가 바람직하다. 상기의 설명에 기초하여, 시스템(50)은 예컨대 웨이퍼 온도(T)의 그러한 일시적으로 관련된 제어를 제공하기 위해 시간(t1, t2, t3)에서 사용되어도 좋다.
본 발명의 더욱 다른 태양은 웨이퍼(52)와 연마패드(76) 사이의 접촉(contact)에 관한 것이다. 그러한 접촉은, 웨이퍼(52)와 패드(76) 사이에서 열에너지 전송이 일어나도록 압력 하에서 이루어진다. 시스템(50)은 웨이퍼(52)의 온도(T)를 제어함으로써 패드(76)의 온도를 제어하도록 상술한 바와 같이 사용되어도 좋다. 이와 같이, 패드(76)의 연마특성(예컨대, 주어진 압력에서의 연마의 속도)이 패드(76)의 온도에 대하여 변화할 때, 웨이퍼 온도(T)는 웨이퍼-패드 접촉에 의해 패드(76)의 온도에 따라 제어되어도 좋고, 따라서 패드(76)의 연마특성은 CMP 조작 중에 언제라도 선택되어도 좋다.
본 발명의 또 다른 태양은, 슬러리(88)의 온도를 사용하여 웨이퍼(52)의 온도(T)를 제어하는 것에 관한 것이다. 예컨대, 도 11에 나타낸 바와 같이, 열에너지 전송장치(64SL)는 연마패드(76B)에 걸쳐 탑재되는 분리된 출구(outlet; 212)로서 구성되어도 좋다. 분리된 출구(212)는 패드(76B)의 분리된 섹션(216) 상으로의 슬러리(88)의 분리된 흐름(214)을 공급하고, 여기서 섹션(216)은 패드(76B)와 함께 캐리어 헤드(66)로 이동한다. 패드(76B)의 섹션(216)의 온도는 각각의 흐름(214)에서 슬러리(88)의 온도에 의해 결정된다. 패드 이동은, 예컨대 웨이퍼(52)의 각기 개개의 영역의 소망하는 온도가 얻어지도록, 슬러리(88)의 각각의 섹션(216)이 웨이퍼(52)의 분리된 각각의 영역과 열에너지 전송관계에 이르게 한다. 각각의 온도 슬러리(88)를 갖는 패드(76B)의 섹션(216) 및 웨이퍼(52)의 각각의 영역의 결과적인 온도(T)는, 웨이퍼(52)의 각 영역의 소망하는 제거량 등과 같은 웨이퍼의 각 영역 상에 소망하는 국부적인 평탄화 특성을 제공하도록 사용되어도 좋다.
본 발명은 상술한 문제에 대한 해결책을 실현하는 CMP 시스템(50) 및 상술한 방법을 제공함으로써 상술한 필요성을 충족시킨다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, CMP 시스템(50) 및 그들 방법에 의해, CMP 조작 중에 웨이퍼(52)의 온도(T)에 걸쳐 직접 제어가 유지된다. 즉, 이러한 온도(T)는 예컨대 웨이퍼(52) 가해지는 CMP력 등의 간접 팩터에 의존하지 않고 제어된다. 그러한 CMP 시스템(50)은 더욱이 CMP 조작 중에 웨이퍼(52)의 온도(T)를 직접 감시한다. 게다가, 웨이퍼의 영역을 가로질러 온도변화를 필요로 하는 CMP 조작을 조정하기 위해, 이러한 CMP 시스템(50)은 CMP 조작 중에 웨이퍼(52)의 여러 영역(예컨대, 132, 134, 136)의 온도(T)를 직접 감시하고, 웨이퍼 영역마다 소망하는 웨이퍼 온도(T)가 얻어지도록 열에너지의 소스(62)를 따로따로 제어하도록 구성된다. 부가적으로, 그러한 CMP 시스템(50) 및 방법은, 막 구성(예컨대, 열전송특성)이 소망하는 웨이퍼 온도제어와 모순되지 않도록, 캐리어 헤드(66) 상에 탑재된 웨이퍼 지지막(84) 등과 같이 CMP 조작 중에 웨이퍼와 직접 접촉하고 있는 구조를 구성한다.
앞의 본 발명은 명쾌한 이해를 위해 몇 가지 실시예에 대해 설명했지만, 첨부된 청구의 범위의 권리범위 내에서 어떤 변경 및 변형이 행해질 수 있음은 명백한 것이다. 예컨대, 웨이퍼(52)의 영역은 열에너지 전송이 제어되어야 하는 위치에 따라 여러 가지 크기 및 형상으로 정의되어도 좋다. 또한, 열에너지 전송장치(64) 및 검출장치(54)의 구성은 그들 정의된 영역에 대응하여 변경해도 좋다. 따라서, 본 발명 실시예는 실례로서 고려되는 것으로 제한적인 것이 아니고, 본 발명은 여기에 주어진 상세한 설명에 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구의 범위의 권리범위 및 등가물 내에서 변형되어도 좋은 것이다.

Claims (34)

  1. 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 장치로서,
    웨이퍼 탑재면을 가지는 웨이퍼 캐리어와,
    상기 웨이퍼에 관하여 에너지를 전송하기 위해 상기 웨이퍼 탑재면에 인접한 열에너지 전송장치,
    상기 웨이퍼의 온도를 검출하기 위해 상기 웨이퍼 탑재면에 인접한 열에너지 검출장치 및,
    상기 열에너지의 상기 열에너지 전송장치로의 공급을 제어하기 위해 상기 검출장치에 응답하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열에너지 전송장치는 표면을 가로지르는 열구배를 설정하기 위해 상기 웨이퍼의 표면의 선택된 영역에 관해 열에너지를 전송하도록 되어 있고, 상기 열에너지 검출장치는 표면 상의 소정의 위치의 온도를 검출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열에너지 전송장치의 구성은 원주에 관하여 규정되고, 웨이퍼의 표면의 선택된 영역이 웨이퍼의 중심에 인접하고 있으며, 상기 열에너지 검출장치의 구성은 원주에 관하여 규정되고, 표면 상의 소정의 위치는 웨이퍼의 외부 에지에 인접하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 열에너지 전송장치의 구성은 원형이고, 웨이퍼의 표면의 선택된 영역이 웨이퍼의 외부 에지에 인접하고 있으며, 상기 열에너지 검출장치의 구성은 원형이고, 표면 상의 소정의 위치는 웨이퍼의 중심에 인접하고 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열에너지 전송장치는 표면을 가로지르는 균일한 열구배를 설정하기 위해 상기 웨이퍼의 표면의 거의 전부에 관해 균일하게 열에너지를 전송하도록 되어 있고, 상기 열에너지 검출장치는 표면 상의 소정의 위치의 온도를 검출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 지지하기 위해 상기 웨이퍼 탑재면 상에 설치되고, 상기 웨이퍼 탑재면에 관해 위치에 따라 변화하는 열전도율의 계수로 열적으로 구성되는 웨이퍼 탑재막을 더 구비하고,
    상기 웨이퍼에 관하여 열에너지 전송장치로부터 전송되는 에너지는 열전도율의 계수의 변화에 따라 웨이퍼의 여러 부분으로 전송되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어장치는 웨이퍼의 온도를 상승시키기 위해 열에너지의 소스를 열에너지 전송장치에 접속함으로써 저온을 지시하는 검출장치에 응답하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어장치는 웨이퍼의 온도를 낮추기 위해 열에너지의 수신장치를 열에너지 전송장치에 접속함으로써 고온을 지시하는 검출장치에 응답하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 제어장치.
  9. 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼의 온도를 변화시키기 위한 장치로서,
    웨이퍼의 전 이면을 지지하기 위한 표면을 가지는 웨이퍼 캐리어와,
    분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션으로 구성되어 있고, 각 섹션은 상기 웨이퍼 탑재면의 분리된 영역에 인접하고 있으며, 각각 분리된 섹션은 웨이퍼의 특정한 영역에 관해 분리된 양의 에너지를 전송하는데 유효한 열에너지 전송장치를 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 슬러리를 웨이퍼의 어떤 분리된 슬러리 입력영역으로 공급하기 위해 상기 웨이퍼 캐리어에 접속된 슬러리 공급포트와,
    웨이퍼의 각각의 분리된 슬러리 입력영역에 인접한 웨이퍼의 특정 영역 중의 한 영역의 온도를 검출하기 위해 분리된 슬러리 입력영역의 각각에 인접하고 있는 열에너지 검출장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 슬러리에 의해 웨이퍼에 관해 전송되는 열에너지를 오프셋시키도록 상기 열에너지 전송장치의 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션으로의 열에너지의 공급을 제어하기 위해 상기 검출장치의 각각에 응답하고 있는 제어장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션의 각각에 대응하여 프로브를 가진 광학 열에너지 검출장치와,
    상기 열에너지 전송장치의 각각의 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션으로의 열에너지의 공급을 제어하기 위해 프로브의 각각에 응답하고 있는 제어장치를 더 구비하고,
    상기 각 프로브는 각각의 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션에 대응하여 웨이퍼의 영역의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 열에너지 전송장치는 웨이퍼의 각각의 특정의 영역에 관해 분리된 양의 에너지를 전송하기 위해 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션의 각각에 대응하여 분리된 광 에미터를 가지는 광 에너지의 소스인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션에 관해 어레이로 균일하게 위치된 온도 검출장치와,
    상기 검출장치로부터의 신호에 응답하고, 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션을 가로지르는 실제적인 열구배의 지시를 제공하도록 프로그램된 시스템 제어장치 및,
    실제적인 열구배가 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션을 가로지르는 소망하는 열구배와 같아지도록 하기 위해 상기 열에너지 전송장치의 각각의 분리된 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션으로의 열에너지의 공급을 제어하기 위해 상기 시스템 제어장치에 응답하고 있는 열에너지 제어장치를 더 구비하고,
    각 검출장치가 웨이퍼 상의 특정의 위치에서 온도를 나타내는 신호를 출력하도록 구성되어 있으며,
    상기 시스템은 실제적인 열구배를 일정한 간격을 유지하고 있는 섹션을 가로지르는 소망하는 열구배와 비교하도록 프로그램되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼의 온도를 감시하는 방법으로서,
    웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작과,
    화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 감지하는 조작을 구비하고,
    특정의 온도가 화학기계적 연마조작 중에 적어도 하나의 분리된 영역에서 유지되어야 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분리된 영역은 웨이퍼의 표면을 가로지르는 다수의 분리된 영역이고, 상기 감지조작은 분리된 영역의 각각의 온도를 따로따로 감지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 영역의 감지된 온도에 따라 열에너지를 분리된 영역의 각각에 관해 전송하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 규정하는 조작은 웨이퍼의 표면의 다수의 분리된 영역을 규정하고, 분리된 영역은 웨이퍼의 중심과 중심이 같으며, 특정의 온도가 중심이 같은 다수의 분리된 영역의 각각에 유지되어야 하고,
    상기 감지조작은 중심이 같은 분리된 영역의 각각의 온도에 관하여 따로따로 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  19. 제18항에 있어서, 각각의 중심이 같은 분리된 영역의 감지된 온도에 따라 중심이 같은 분리된 영역의 각각에 관한 열에너지의 공급을 제어하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분리된 영역은 웨이퍼의 외주 내에서 규정되는 디스크 형상의 영역이고,
    상기 방법은, 상기 감지조작의 출력에 따라 디스크 형상의 영역에 관해 열에너지의 공급을 제어하는 조작을 더 구비하며,
    상기 제어하는 조작은, 상기 디스크 형상의 영역의 거의 전부에 대해 광에너지를 진행시킴으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  21. 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼의 온도를 감시하는 방법으로서,
    웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작과,
    소정의 방위로 적어도 하나의 분리된 영역과 함께 화학기계적 연마조작을 위해 웨이퍼를 탑재하는 조작 및,
    적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 감지하는 조작을 구비하고,
    적어도 하나의 분리된 영역에 특정의 온도가 유지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  22. 제21항에 있어서, 웨이퍼의 표면을 가로질러 적어도 하나의 분리된 영역의 다수개가 설치되고, 상기 탑재하는 조작은 웨이퍼를 캐리어 헤드 상에 위치시킴으로써 행해지며, 상기 감지하는 조작은 분리된 영역의 각각의 온도를 따로따로 감지함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  23. 제22항에 있어서, 각각의 영역의 감지된 온도에 따라 열에너지를 분리된 영역의 각각에 관해 전송하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 규정하는 조작은 웨이퍼의 표면의 다수의 분리된 영역을 규정하고, 상기 분리된 영역은 웨이퍼의 중심과 중심이 같으며, 특정의 온도가 다수의 중심이 같은 분리된 영역의 각각에 유지되고, 상기 감지하는 조작은 상기 중심이 같은 분리된 영역의 각각의 온도에 응답함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  25. 제24항에 있어서, 각각의 분리된 프로브의 출력에 따라 상기 중심이 같은 분리된 영역의 각각에 관한 열에너지의 공급을 제어하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 감시방법.
  26. 웨이퍼 상에서의 적어도 하나의 화학기계적 연마조작의 수행 중에 웨이퍼 상에서의 국부적인 평탄화 특성을 제어하는 방법으로서,
    적어도 하나의 분리된 영역 상에서 특정의 평탄화 특성이 얻어져야 할 웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작과,
    적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 제어하는 조작을 구비한 것을 특징으로 하는 평탄화 특성 제어방법.
  27. 제26항에 있어서, 적어도 하나의 화학기계적 연마조작 중의 하나로서 웨이퍼의 적어도 하나의 분리된 영역에 슬러리를 인가하는 조작과,
    웨이퍼의 적어도 하나의 분리된 영역에 인가되는 슬러리의 온도를 제어하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 평탄화 특성 제어방법.
  28. 제26항에 있어서, 적어도 하나의 분리된 영역의 다수개가 웨이퍼의 표면 상에 규정되어 있고,
    상기 방법은, 적어도 하나의 화학기계적 연마조작의 일부로서 웨이퍼의 분리된 영역의 각각에 슬러리의 분리된 인가를 가하는 조작과,
    웨이퍼의 분리된 영역에 인가되는 슬러리의 분리된 인가의 각각의 온도를 제어하는 조작을 더 구비한 것을 특징으로 하는 평탄화 특성 제어방법.
  29. 웨이퍼 상에서의 화학기계적 연마조작의 수행 중에 웨이퍼 상에서의 국부적인 평탄화 특성을 제어하는 방법으로서,
    적어도 하나의 분리된 영역 상에서 특정의 평탄화 특성이 얻어져야 할 웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작과,
    화학기계적 연마조작의 하나에 있어서 연마패드의 다른 온도에 따라 다른 화학기계적 연마성능을 갖는 연마패드를 웨이퍼의 표면과 접촉시키는 조작 및,
    상기 연마패드와 접촉하고 있는 웨이퍼가, 그 웨이퍼와 접촉하고 있는 연마패드의 국부적인 온도를 변화시키기 위해 상기 연마패드에 관해 열에너지를 전송하도록, 적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 제어하는 조작을 구비한 것을 특징으로 하는 평탄화 특성 제어방법.
  30. 웨이퍼 상에서 수행되는 화학기계적 연마조작 중에 웨이퍼의 평탄화의 속도를 제어하는 방법으로서,
    갖가지 평탄화 속도가 적어도 하나의 분리된 영역 상에서 얻어져야 할 웨이퍼의 표면의 적어도 하나의 분리된 영역을 규정하는 조작과,
    적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 시간에 관하여 변화시키는 조작을 구비한 것을 특징으로 하는 평탄화 속도 제어방법.
  31. 제30항에 있어서, 시간에 관하여 적어도 하나의 분리된 영역의 온도를 변화시키는 조작은, 웨이퍼의 온도가 제1의 기간동안 높은 값을 갖고, 제1의 기간 후에 평탄화의 속도를 낮추기 위해, 제1의 기간 후에 상기 높은 값보다 낮은 값을 갖도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 평탄화 속도 제어방법.
  32. 적어도 하나의 화학기계적 연마조작의 수행 중에 웨이퍼 상에서 국부적인 평탄화 특성을 제어하기 위한 장치로서,
    웨이퍼 캐리어와,
    상기 웨이퍼 캐리어 상에서 웨이퍼에 관해 에너지를 전송하기 위한 열에너지 전송장치,
    온도를 검출하기 위해 상기 웨이퍼에 인접하고 있는 열에너지 검출장치 시스템 및,
    상기 열에너지 전송장치로의 열에너지의 공급을 제어하기 위해 상기 검출장치 시스템에 응답하고 있는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 국부적인 평탄화 특성 제어장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 열에너지 검출장치 시스템은 웨이퍼의 온도를 지시하고 있는 온도를 검출하기 위해 웨이퍼에 인접하여 웨이퍼 캐리어 상에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 국부적인 평탄화 특성 제어장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 열에너지 검출장치 시스템은,
    일정한 간격을 유지하고 있는 위치의 각각에 인접하여 웨이퍼의 온도를 지시하고 있는 온도를 검출하기 위해 웨이퍼에 인접하여 일정한 간격을 유지하고 있는 위치에서 웨이퍼 캐리어 상에 탑재된 분리된 열에너지 검출장치의 어레이를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 국부적인 평탄화 특성 제어장치.
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