KR20130033346A - 고감도 실시간 프로파일 제어 와전류 모니터링 시스템 - Google Patents

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KR20130033346A
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polishing
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하싼 쥐. 이라바니
쿤 수
보그슬라우 에이. 스웨덱
유천 왕
웬-치앙 투
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치는 폴리싱 패드를 지지하기 위한 표면을 갖는 플래튼과 그리고 와전류 신호를 발생시키기 위한 와전류 모니터링 시스템을 포함한다. 상기 와전류 모니터링 시스템은 코어와 그리고 상기 코어의 일부의 둘레에 권취되는 코일을 포함한다. 상기 코어는 후방 부분, 상기 플래튼의 표면에 수직한 제 1 방향으로 상기 후방 부분으로부터 연장하며 그리고 상기 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 갖는 제 1 프롱, 및 상기 후방 부분으로부터 제 1 돌출부와 평행하게 연장하는 제 2 및 제 3 프롱들을 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 프롱들은 상기 제 1 프롱의 반대측들 상에서 상기 제 1 프롱으로부터 등거리에 위치된다. 상기 각각의 제 2 및 제 3 프롱들과 제 1 프롱 사이의 이격거리는 상기 제 1 프롱의 폭의 2배와 거의 동일하다.

Description

고감도 실시간 프로파일 제어 와전류 모니터링 시스템{HIGH SENSITIVITY REAL TIME PROFILE CONTROL EDDY CURRENT MONITORING SYSTEM}
본 발명은 기판의 화학적 기계적 폴리싱 중 와전류(eddy current) 모니터링에 관한 것이다.
집적 회로는 전형적으로 실리콘 웨이퍼 상에 전도성 층, 반도체 층, 또는 절연층들의 순차적인 증착(deposition; 편의상 '증착'이라 함)에 의해, 그리고 상기 층들의 후속의 프로세싱에 의해 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼) 상에 형성된다.
하나의 제조 단계는 평탄하지 않은 표면 위에 필러(filler) 층을 증착하는 단계, 및 상기 평탄하지 않은 표면이 노출될 때까지 상기 필러 층을 평탄화(planarize)하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 절연층의 트렌치(trench)들 또는 구멍들을 충전(fill)하기 위해, 패턴화된(patterned) 절연층 상에 전도성 필러 층이 증착될 수 있다. 그 후, 절연층의 융기된(raised) 패턴이 노출될 때까지, 상기 필러 층이 폴리싱된다. 평탄화 후, 절연층의 융기된 패턴 사이에 남아있는 전도성 층의 부분들은 기판상의 막(film) 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들, 그리고 라인들을 형성한다. 또한, 평탄화는 리소그래피(lithography)를 위해 기판 표면을 평탄하게 하는데 사용될 수 있다.
화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 하나의 허용된 평탄화의 방법이다. 이 평탄화 방법은 전형적으로 기판이 캐리어(carrier) 헤드상에 장착될 것을 요구한다. 기판의 노출되는 표면은 회전하는 폴리싱 패드에 대해 위치된다. 폴리싱 패드에 대해 기판의 노출되는 표면을 가압하기 위해, 캐리어 헤드는 기판상에 제어가능한 부하(load)를 제공한다. 연마(abrasive) 입자들을 갖는 슬러리(slurry)와 같은 폴리싱 액체가 폴리싱 패드의 표면에 공급된다.
반도체 프로세싱 중, 기판 또는 상기 기판상의 층들의 하나 또는 둘 이상의 특징들을 결정하는 것이 중요할 수 있다. 예를 들어, 프로세스가 정확한 시간에 종료될 수 있도록, CMP 프로세스 중 전도성 층의 두께를 아는 것이 중요할 수 있다. 기판 특성들을 결정하기 위해 많은 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학적 기계적 폴리싱 중 기판의 인-시튜(in-situ) 모니터링을 위해 광학(optical) 센서들이 사용될 수 있다. 대안적으로(또는 추가하여), 전도성 지역의 국소적인 두께와 같은 파라미터들을 결정하기 위해, 기판상의 전도성 지역에 와전류들을 유도하는데 와전류 감지 시스템이 사용될 수 있다.
일 양태(aspect)에 있어서, 화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치는 폴리싱 패드를 지지하기 위한 표면을 갖는 플래튼(platen), 및 와전류 신호를 발생시키기 위한 와전류 모니터링 시스템을 포함한다. 와전류 모니터링 시스템은 플래튼에 적어도 부분적으로 위치되는 코어(core)와 그리고 상기 코어의 일부의 둘레에 권취되는(wound) 코일을 포함한다. 코어는 후방 부분, 상기 플래튼의 표면에 수직한 제 1 방향으로 상기 후방 부분으로부터 연장하며 상기 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 갖는 제 1 프롱(prong), 및 상기 후방 부분으로부터 제 1 돌출부와 평행하게 연장하는 제 2 및 제 3 프롱들을 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 프롱들은 제 1 프롱의 반대측들 상에서 상기 제 1 프롱으로부터 등거리에 위치된다. 각각의 제 2 및 제 3 프롱들과 제 1 프롱 사이의 제 2 방향으로의 이격거리(spacing)는 제 1 프롱의 폭의 2배와 거의 동일하다.
실시예(implementation)들은 하기의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 제 2 및 제 3 프롱들은 제 1 프롱의 폭과 거의 동일한 폭을 가질 수 있다. 제 1 프롱의 폭은 약 1 mm일 수 있으며, 각각의 제 2 및 제 3 프롱들과 제 1 프롱 사이의 이격거리는 약 2 mm일 수 있다. 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 각각 제 1 방향으로 높이를 가질 수 있으며, 상기 높이는 제 1 프롱의 폭보다 크며, 예를 들면 폭의 4배이다. 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 각각 플래튼의 표면과 평행하고 그리고 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향을 따른 길이를 가질 수 있으며, 상기 길이는 제 1 프롱의 폭보다 크다. 상기 길이는 폭의 적어도 10 배일 수 있으며, 예를 들어 상기 길이는 폭의 약 20 배일 수 있다. 플래튼은 회전 축선을 중심으로 회전 가능할 수 있으며, 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들의 길이는 코어를 통해 회전 축선으로부터 연장하는 플래튼의 반경과 직교할 수 있다. 상기 코어는 제 1 방향 및 제 2 방향과 평행한 평면에서 일반적으로 E 형상의 단면을 가질 수 있다. 코일은 제 1 프롱의 둘레에만 권취될 수 있다. 폴리싱 패드는 배킹 층(backing layer) 및 폴리싱 층을 가질 수 있으며, 상기 배킹 층은 그 내부에 구멍(aperture)을 가질 수 있으며, 그리고 상기 코어의 프롱들은 배킹 층의 구멍 내로 연장할 수 있지만 그러나 상기 폴리싱 층의 바닥면을 지나가지는 않는다. 와전류 모니터링 시스템은 약 1.5 내지 2 MHz의 공진 주파수를 가질 수 있다.
다른 양태에 있어서, 화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치는 폴리싱 패드를 지지하는 표면을 갖는 플래튼, 및 와전류 신호를 발생시키는 와전류 모니터링 시스템을 포함한다. 와전류 모니터링 시스템은 플래튼 및 코일에 적어도 부분적으로 위치되는 코어를 포함한다. 코어는 후방 부분, 플래튼의 표면에 수직한 제 1 방향으로 상기 후방 부분으로부터 연장하며 그리고 상기 제 1 방향으로 높이를 갖는 제 1 프롱, 및 상기 후방 부분으로부터 제 1 돌출부와 평행하게 연장하는 제 2 및 제 3 프롱들을 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 프롱들은 제 1 프롱의 반대 측들에 위치된다. 코일은 제 1 프롱의 외측 부분의 둘레에 권취되며, 상기 외측 부분보다 후방 부분에 더 가까운 제 1 프롱의 내측 부분의 둘레에는 권취되지 않는다. 상기 내측 부분은 프롱의 높이의 적어도 약 절반만큼 연장한다.
실시예들은 하기의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 외측 부분은 프롱의 높이의 약 절반만큼 연장할 수 있다. 코일을 지지하기 위해, 상기 제 1 프롱과 제 2 및 제 3 프롱들 사이의 간극(gap)에는 적어도 하나의 스페이서(spacer)가 위치될 수 있다. 제 1 프롱은 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 가질 수 있으며, 제 2 및 제 3 프롱들은 제 1 프롱으로부터 등거리에 위치될 수 있으며, 각각의 제 2 및 제 3 프롱들과 제 1 프롱 사이의 제 2 방향으로의 이격거리는 제 1 프롱의 폭의 2배와 거의 동일할 수 있다. 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 동일한 높이를 가질 수 있다. 제 1 프롱은 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 가질 수 있으며, 상기 높이는 상기 폭보다 클 수 있다. 제 1 프롱은 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 가질 수 있으며, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 각각 플래튼의 표면과 평행하고 상기 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향을 따르는 길이를 가질 수 있으며, 상기 길이는 제 1 프롱의 폭보다 크다. 코일은 제 1 프롱의 둘레에만 권취될 수 있다. 폴리싱 패드는 배킹 층 및 폴리싱 층을 가질 수 있으며, 상기 배킹 층은 그 내부에 구멍을 가질 수 있으며, 상기 코어의 프롱들은 배킹 층의 구멍 내로 연장할 수 있지만, 그러나 폴리싱 층의 바닥면을 지나가지는 않는다. 와전류 모니터링 시스템은 약 1.5 내지 2 MHz의 공진 주파수를 가질 수 있다. 코일은 제 1 프롱의 둘레에 약 12회 권취될 수 있다. 약 1000 pF의 커패시턴스를 갖는 커패시터가 상기 코일과 평행하게 있을 수 있다.
일부 실시예들의 잠재적인 장점들은 아래에 기재되는 사항을 포함할 수 있다. 와전류 모니터링은, 기판으로부터 더 멀리 위치되는 센서를 이용하여, 예를 들어 폴리싱 층의 오목부(recess) 내로 돌출(project)하지 않는 센서를 이용하여 수행될 수 있다. 폴리싱 층으로부터 상기 오목부를 제거함으로써, 폴리싱 균일도 및 패드 수명이 개선될 수 있다. 얇은 층들에 대한 두께 측정들의 정확도가 개선될 수 있으며, 이는 더 얇은 층들에 대한 실시간 프로파일 제어를 개선시킬 수 있으며, 따라서 웨이퍼 내(within-wafer) 및 웨이퍼 대 웨이퍼(wafer-to-wafer) 균일도를 개선시킬 수 있다. 또한, 구리보다 낮은 전도성의 금속의 폴리싱에 대한, 예를 들어 알루미늄 및 텅스텐의 폴리싱에 대한 두께 측정의 정확도가 개선될 수 있다. 이것은 실시간 프로파일 제어를 개선시킬 수 있으며, 그리고 그에 따라 이러한 낮은 전도성 금속들에 대한 웨이퍼 내 및 웨이퍼 대 웨이퍼 균일도를 개선시킬 수 있다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들의 상세한 내용이 첨부의 도면들 및 하기의 상세한 설명에서 설명된다. 상세한 설명 및 도면들로부터, 그리고 특허청구범위들로부터 다른 양태들, 특징들, 그리고 장점들이 명확해질 것이다.
도 1은 화학적 기계적 폴리싱 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 와전류 모니터링 시스템 및 광학 모니터링 시스템을 포함하는 화학적 기계적 폴리싱 스테이션의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 3은 캐리어 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 4a-4b는 와전류 모니터링 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
도 5a 및 5b는 3개의 프롱들을 갖는 와전류 모니터링 시스템의 측면도 및 사시도를 도시한다.
도 6a 및 6b는 세장형(elongated) 코어를 사용하는 화학적 기계적 폴리싱 장치의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 7은 플래튼의 표면상에 기판을 갖는 플래튼의 평면도를 도시한다.
도 8a 내지 8d는 와전류 센서를 사용하여 폴리싱 종점(endpoint)을 검출하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 9는 화학적 기계적 폴리싱 후 기판상의 금속 층의 두께를 도시한 그래프이다.
도 10은 금속 층을 폴리싱하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 금속 층을 폴리싱하는 다른 방법을 도시하는 흐름도이다.
여러 도면들 내의 유사한 기준 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
기판상의 상부 금속 층의 두께를 검출하기 위해, CMP 시스템들은 와전류 모니터링 시스템들을 사용할 수 있다. 상부 금속 층의 폴리싱 중에, 와전류 모니터링 시스템은 기판상의 금속 층의 상이한 지역들의 두께를 결정할 수 있다. 두께 측정값들은 실시간으로 폴리싱 프로세스의 프로세싱 파라미터들을 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 층의 지역들의 폴리싱 비율을 증가 또는 감소시키기 위해, 기판 캐리어 헤드는 기판의 후방측 상의 압력을 조정할 수 있다. 폴리싱 후 금속 층의 지역들이 실질적으로 동일한 두께가 되도록, 상기 폴리싱 비율이 조정될 수 있다. 금속 층의 지역들의 폴리싱이 거의 동일한 시간에 완료되도록, CMP 시스템이 폴리싱 비율을 조정할 수 있다. 이런 프로파일 제어는 실시간 프로파일 제어(RTPC)로서 지칭될 수 있다.
와전류 모니터링에 대한 한가지 문제점은 정확한 두께 측정을 위해서는 불충분한 신호이며, 이는 종점 결정 및 프로파일 제어의 정확도의 결핍을 초래할 수 있다. 임의의 특정한 이론에 제한되지 않고서도, 불충분한 신호에 기여하는 요인들은 (a) 기판에 도달하는 자기장이 더욱 약해지도록 하는 기판으로부터 더 먼 센서의 배치, (b) 보다 높은 저항을 가지는, 예를 들어 2000 옹스트롱 미만의 구리와 같은 더욱 얇은 층들의 폴리싱, 그리고 (c) 보다 낮은 전도성의 금속, 예를 들어 알루미늄 또는 텅스텐의 폴리싱을 포함할 수 있다.
센서의 적절한 구성에 의해 신호 강도가 극적으로 개선될 수 있다. 특히, 3개의 프롱들을 갖는 코어에 대해, 프롱들을 약간 더 멀리 이격시킴으로써, 그리고 코일의 권선(winding)들을 중심 프롱의 외측 부분의 둘레에 집중시킴으로써, 신호 강도가 개선될 수 있다. 또한, 와전류 센서의 공진 주파수는 폴리싱될 층에 대해 튜닝(tune)될 수 있다. 전체적으로, 센서가 기판으로부터 더 멀리 있더라도, 더욱 얇은 층이 폴리싱되더라도, 및/또는 더 낮은 전도성 금속이 폴리싱되더라도, 신뢰성 있는 프로파일 제어를 위해 신호 강도가 충분히 증가될 수 있다. 예를 들어, 1000 옹스트롱 미만의 두께의 구리층에 대해조차, 그리고 알루미늄 층들에 대해조차, 프로파일 제어가 신뢰성 있게 수행될 수 있다.
다른 기술은 상이한 폴리싱 스테이션들에서 상이한 와전류 모니터링 시스템들을 사용하는 것이다. 예를 들어, 제 1 폴리싱 스테이션은 금속 층의 초기 두께 범위에 대해, 예를 들어 약 1000 옹스트롱에 이르기까지(down to) 선택되는 공진 주파수를 갖는 와전류 모니터링 시스템을 포함할 수 있으며, 제 2 폴리싱 스테이션은 초기 두께 범위보다 낮은 후속의 두께 범위에 대해, 예를 들어 약 200 옹스트롱에 이르기까지 선택되는 공진 주파수를 갖는 와전류 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.
도 1은 하나 또는 둘 이상의 기판(10)을 폴리싱하기 위한 CMP 장치(20)를 도시하고 있다. 미국 특허 제5,738,574호에서 유사한 폴리싱 장치의 설명을 찾아볼 수 있다. 폴리싱 장치(20)는 일련의 폴리싱 스테이션들(22a, 22b 및 22c), 및 이송 스테이션(23)을 포함한다. 이송 스테이션(23)은 캐리어 헤드들과 로딩 장치 사이에서 기판을 이송한다.
각각의 폴리싱 스테이션은 폴리싱 패드(30)가 그 위에 위치되는 상부면(25)을 갖는 회전 가능한 플래튼(24)을 포함한다. 제 1 및 제 2 스테이션(22a, 22b)은 내구성이 있는 단단한 외측 표면을 갖는 2층(two-layer) 폴리싱 패드 또는 매립된(embeded) 연마 입자들을 갖는 고정된 연마(fixed-abrasive) 패드를 포함할 수 있다. 최종 폴리싱 스테이션(22c)은 상대적으로 부드러운 패드 또는 2층 패드를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 폴리싱 스테이션은, 기판들을 효과적으로 폴리싱할 수 있도록 폴리싱 패드의 상태를 유지시키는 패드 컨디셔너(conditioner) 장치(28)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 2층 폴리싱 패드(30)는 전형적으로 플래튼(24)의 표면과 인접한(abut) 배킹 층(32)과 그리고 기판(10)을 폴리싱하는데 사용되는 커버링(covering) 층(34)을 갖는다. 커버링 층(34)은 전형적으로 배킹 층(32)보다 단단하다. 그러나, 일부 패드들은 커버링 층만을 가지며 배킹 층은 갖지 않는다. 커버링 층(34)은 가능하게는 필러들, 예를 들어 중공 마이크로스피어(microsphere)들을 가질 수 있는 발포성(foamed) 또는 캐스팅된(cast) 폴리우레탄, 및/또는 홈이 형성된 표면으로 구성될 수 있다. 배킹 층(32)은 우레탄을 이용하여 침출(leach)되는 압축된 펠트(felt) 섬유들로 구성될 수 있다. IC-1000으로 구성되는 커버링 층과 SUBA-4로 구성되는 배킹 층을 갖는 2층 폴리싱 패드는, 델라웨어 뉴워크 소재의 로델(Rodel), 인포코레이티드로부터 입수할 수 있다(IC-1000 및 SUBA-4는 로델, 인코포레이티드의 제품명들이다).
폴리싱 단계 중, 슬러리 공급 포트 또는 조합된 슬러리/린스(rinse) 아암(39)에 의해 폴리싱 패드(30)의 표면에 슬러리(38)가 공급될 수 있다. 폴리싱 패드(30)가 표준 패드라면, 슬러리(38)는 연마 입자들(예를 들어, 산화물 폴리싱을 위한 실리콘 이산화물)을 또한 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 회전 가능한 멀티-헤드 캐러셀(carousel)(60)은 4개의 캐리어 헤드(70)들을 지지한다. 폴리싱 스테이션(22)들과 이송 스테이션(23) 사이에서 캐리어 헤드 시스템들과 그에 부착되는 기판들을 선회(orbit)시키는 캐러셀 모터 조립체(도시되지 않음)에 의해, 상기 캐러셀은 캐러셀 축선(64)을 중심으로 중심 포스트(62)에 의해 회전된다. 캐리어 헤드 시스템들 중 3개는 기판들을 수용 및 유지시키며, 폴리싱 패드들에 대해 기판들을 가압함으로써 기판들을 폴리싱한다. 한편, 캐리어 헤드 시스템들 중 하나는 이송 스테이션(23)으로부터 기판을 수용하고 그리고 이송 스테이션(23)으로 기판을 이송한다.
각각의 캐리어 헤드(70)가 그 자신의 축선을 중심으로 독립적으로 회전할 수 있도록, 각각의 캐리어 헤드(70)는 캐리어 구동 샤프트(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)(커버(68)의 1/4의 제거에 의해 도시됨)에 연결된다. 또한, 각각의 캐리어 헤드(70)는 캐러셀 지지 플레이트(66)에 형성되는 반경방향 슬롯(72)에서 독립적으로 측면으로(laterally) 진동한다. 적합한 캐리어 헤드(70)의 설명은 미국 특허 제7,654,888호에서 발견될 수 있으며, 상기 미국 특허의 전체 내용은 인용에 의해 포함된다. 작동 시, 플래튼은 그 회전 축선(25)을 중심으로 회전되며, 캐리어 헤드는 그 회전 축선(71)을 중심으로 회전되고 그리고 폴리싱 패드의 표면에 걸쳐 측면으로 병진이동된다.
도 3은 캐리어 헤드(70)들 중 하나를 도시하고 있다. 각각의 캐리어 헤드(70)들은 하우징(102), 베이스 조립체(104), 짐벌(gimbal) 메커니즘(106)(베이스 조립체(104)의 부분으로 간주될 수 있음), 로딩 챔버(108), 리테이닝 링(200), 및 기판 배킹 조립체(110)를 포함하며, 상기 기판 배킹 조립체는 내부 챔버(230), 중간 챔버들(232, 234, 236), 및 외부 챔버(238)와 같은 독립적으로 압축 가능한 복수의 챔버들을 규정하는 가요성 박막(116)을 포함한다. 이들 챔버들은 가요성 박막의 동심 지역들에 대한 압력을 제어하며, 따라서 기판의 동심 부분들에 대한 독립적인 압력 제어를 제공한다. 일부 실시예들에 있어서, 각각의 캐리어 헤드(70)들은 5개의 챔버들과 그리고 상기 각각의 챔버들을 위한 압력 조절기를 포함한다.
도 2를 참조하면, 와전류 모니터링 시스템(40)은 기판상의 금속 층에 와전류들을 유도하는 구동 시스템과 그리고 구동 시스템에 의해 금속 층에 유도된 와전류들을 검출하는 감지 시스템을 포함한다. 모니터링 시스템(40)은 플래튼을 이용하여 회전하도록 오목부(26)에 위치되는 코어(42), 상기 코어(42)의 일 부분의 둘레에 권취되는 구동 코일(49), 및 상기 코어(42)의 제 2 부분의 둘레에 권취되는 감지 코일(46)을 포함한다. 구동 시스템을 위해, 모니터링 시스템(40)은 구동 코일(49)에 연결되는 오실레이터(50)를 포함한다. 감지 시스템을 위해, 모니터링 시스템(40)은 감지 코일(46)과 병렬로 연결되는 커패시터(52), 상기 감지 코일(46)에 연결되는 RF 증폭기(54), 및 다이오드(56)를 포함한다. 오실레이터(50), 커패시터(52), RF 증폭기(54), 및 다이오드(56)는 플래튼(24)으로부터 떨어져 위치될 수 있으며, 그리고 로터리(rotary) 전기 유니온(union)(29)을 통해 플래튼의 부품들에 커플링될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배킹 층(32)은 오목부(26) 위에 구멍을 포함한다. 상기 구멍은 오목부(26)와 동일한 폭과 그리고 깊이를 가질 수 있다. 대안적으로, 구멍은 오목부(26)보다 작을 수 있다. 커버링 층(34)의 부분(36)은 배킹 층의 구멍 위에 있을 수 있다. 커버링 층(34)의 부분(36)은 슬러리(38)가 오목부(26)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 코어(42)의 일부는 구멍에 위치될 수 있다. 예를 들어, 코어(42)는 구멍 내로 연장하는 프롱들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 코어(42)의 상부는 커버링 층(34)의 바닥면을 지나 연장하지 않는다.
작동 시, 코어(42)의 본체를 통해 그리고 코어의 프롱들 사이의 간극 내로 연장하는 진동하는 자기장을 발생시키기 위해, 오실레이터(50)가 구동 코일(49)을 구동시킨다. 자기장의 적어도 일부는 폴리싱 패드(30)의 얇은 부분(36)을 통해 그리고 기판(10) 내로 연장한다. 금속 층이 기판(10) 상에 존재한다면, 진동하는 자기장은 금속 층에 와전류들을 발생시킨다. 상기 와전류들은, 금속 층이 감지 코일(46) 및 커패시터(52)와 병렬로 임피던스 소스로서 작용하도록 한다. 금속 층의 두께가 변화함에 따라, 임피던스가 변화하고, 이는 감지 메커니즘의 Q-인자(Q-factor)의 변화의 결과를 가져온다. 감지 메커니즘의 Q-인자의 변화를 검출함으로써, 와전류 센서가 와전류들의 강도의 변화를 감지할 수 있고, 그에 따라 금속 층의 두께의 변화를 감지할 수 있다.
반사계(reflectometer) 또는 간섭계(interferometer)로서 기능할 수 있는 광학 모니터링 시스템(140)은, 예를 들어 와전류 모니터링 시스템(40)에 인접하여 오목부(26)에서 플래튼(24)에 고정될 수 있다. 따라서, 와전류 모니터링 시스템(40)에 의해 모니터링될 때, 광학 모니터링 시스템(140)이 기판상의 실질적으로 동일한 위치의 반사율(reflectivity)을 측정할 수 있다. 특히, 광학 모니터링 시스템(140)은 와전류 모니터링 시스템(40)과 동일한 플래튼(24)의 회전 축선으로부터의 반경방향 거리에서 기판의 일부를 측정하도록 위치될 수 있다. 따라서, 광학 모니터링 시스템(140)은 와전류 모니터링 시스템(40)과 동일한 경로로 기판을 가로질러 스위프(sweep)할 수 있다.
광학 모니터링 시스템(140)은 광원(144) 및 검출기(146)를 포함한다. 기판(10)의 노출된 표면상에 충돌하기 위해, 광원은 투명한 윈도우 섹션(36) 및 슬러리를 통해 전파(propagate)하는 광 비임(142)을 발생시킨다. 예를 들어, 광원(144)은 레이저일 수 있으며, 광 비임(142)은 시준된(collimated) 레이저 비임일 수 있다. 광 레이저 비임(142)은 기판(10)의 표면에 수직한 축선으로부터 각도(α)로 레이저(144)로부터 투사될 수 있다. 또한, 오목부(26) 및 윈도우(36)가 세장형인 경우, 윈도우의 세장형 축선을 따라 광 비임을 확대하기 위해, 광 비임의 경로에 비임 확대기(expander)(도시되지 않음)가 위치될 수 있다. 일반적으로, 광학 모니터링 시스템은 미국 특허 제6,159,073호 및 제6,280,289호에 서술된 바와 같이 기능하며, 상기 미국 특허들의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
또한, CMP 장치(20)는 코어(42) 및 광원(44)이 기판(10)의 아래에 있을 때를 감지하기 위해, 광학 차단기와 같은 위치 센서(80)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 차단기는 캐리어 헤드(70)의 맞은편의 고정 지점에 장착될 수 있다. 플래튼의 주변에 플래그(flag)(82)가 부착된다. 투명한 섹션(36)이 기판(10)의 아래로 스위프할 동안 센서(80)의 광학 신호를 차단하도록, 플래그(82)의 부착 지점 및 길이가 선택된다. 대안적으로, CMP 장치는 플래튼의 각위치(angular position)를 결정하기 위해 인코더(encoder)를 포함할 수 있다.
프로그램 가능한 범용 디지털 컴퓨터(90)는 와전류 감지 시스템으로부터의 세기 신호(intensity signal)들과 그리고 광학 모니터링 시스템으로부터의 세기 신호들을 수신한다. 플래튼의 각각의 회전을 이용하여 모니터링 시스템들이 기판의 아래에서 스위핑하기 때문에, 아래에 놓인 층의 금속 층 두께 및 노출에 대한 정보가 인-시튜로 그리고 연속적인 실시간 기준으로(플래튼 회전당 1회) 축적된다. (위치 센서에 의해 결정되는 바와 같이), 기판이 일반적으로 투명한 섹션(36) 위에 놓일 때, 컴퓨터(90)는 모니터링 시스템으로부터의 샘플 측정값들로 프로그램될 수 있다. 폴리싱이 진행됨에 따라, 금속 층의 반사율 또는 두께가 변화하고, 그리고 샘플링된 신호들이 시간에 따라 변한다. 시-변화(time varying) 샘플링된 신호들은 트레이스(trace)들로서 지칭될 수 있다. 디바이스의 작업자가 폴리싱 작업의 진행을 시각적으로 모니터링할 수 있도록 하기 위해, 모니터링 시스템들로부터의 측정값들이 폴리싱 중 출력 디바이스(92) 상에 디스플레이될 수 있다.
작업 시, 필러층의 벌크(bulk)가 제거되었을 때를 결정하기 위해 그리고 아래에 놓인 정지층이 실질적으로 노출된 때를 결정하기 위해, CMP 장치(20)는 와전류 모니터링 시스템(40) 및 광학 모니터링 시스템(140)을 사용한다. 프로세스 파라미터를 변화시킬 때와 그리고 폴리싱 종점을 검출할 때를 결정하기 위해, 컴퓨터(90)는 샘플링된 신호에 프로세스 제어 및 종점 검출 로직을 적용한다. 검출기 로직에 대한 가능한 프로세스 제어 및 종점 기준은, 슬로프(slope)의 국소적인 최소 또는 최대 변화들, 진폭 또는 슬로프의 임계값들, 또는 그 조합들을 포함한다.
또한, 컴퓨터(90)는 기판 아래에서의 각각의 스위프로부터의 와전류 모니터링 시스템(40) 및 광학 모니터링 시스템(140) 모두로부터의 측정값들을 복수의 샘플링 영역들로 분할하도록 프로그램되어, 미국 특허 제6,399,501호에 서술된 바와 같이, 각각의 샘플링 영역의 반경방향 위치를 계산하고, 진폭 측정값들을 반경방향 범위들로 분류하며, 각각의 샘플링 영역에 대한 최소, 최대, 및 평균 측정값들을 결정하고, 그리고 폴리싱 종점을 결정하도록 복수의 반경방향 범위들을 사용할 수 있으며, 상기 미국특허의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
또한, 컴퓨터(90)는 캐리어 헤드(70)에 의해 가해진 압력을 제어하는 압력 메커니즘들에, 캐리어 헤드 회전율(rotation rate)을 제어하는 캐리어 헤드 회전 모터(76)에, 플래튼 회전율을 제어하는 플래튼 회전 모터(도시되지 않음)에, 또는 폴리싱 패드로 공급되는 슬러리 조성물을 제어하는 슬러리 분배 시스템(39)에 연결될 수 있다. 특히, 측정값들을 반경방향 범위들로 분류한 후, 하기에 추가로 서술되는 바와 같이, 캐리어 헤드에 의해 가해지는 폴리싱 압력 프로파일을 주기적으로 또는 계속적으로 수정하기 위해, 금속 막 두께에 관한 정보가 실시간으로 폐-루프 제어기로 공급될 수 있다.
도 4a는 프로파일 정보를 측정하기 위한 와전류 모니터링 시스템(400)의 예를 도시한다. 와전류 모니터링 시스템(400)은 와전류 모니터링 시스템(40)으로서 사용될 수 있다. 와전류를 감지하면서, 진동하는 자기장은 웨이퍼 상의 전도성 지역에 와전류들을 유도한다. 와전류 감지 시스템에 의해 발생되는 자속선(magnetic flux line)들과 커플링되는 지역에 와전류들이 유도된다. 와전류 모니터링 시스템(400)은 E 형상 본체를 갖는 코어(408)를 포함한다. 코어(408)는 후방 부분(410)과 그리고 상기 후방 부분(410)으로부터 연장하는 3개의 프롱들(412a-c)을 포함할 수 있다.
코어(408)의 후방 부분(410)은 일반적으로 플레이트 형상 또는 직사각형의 박스형 본체일 수 있으며, 폴리싱 작업 중 플래튼의 상부 표면과 평행한, 예를 들어 기판 및 폴리싱 패드와 평행한 상부 표면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 후방 부분(410)의 종축선(long axis)은 플래튼의 회전 축선으로부터 연장하는 플래튼의 반경과 직교한다. 후방 부분(410)의 종축선은 후방 부분(410)의 전방 표면과 수직할 수 있다. 후방 부분(410)은 플래튼의 상부 표면에 대해 수직으로 측정되는 높이를 가질 수 있다.
프롱들(412a-c)은 후방 부분(410)의 상부 표면과 수직한 방향으로 후방 부분(410)으로부터 연장하며, 그리고 실질적으로 선형이며 그리고 서로 평행하게 연장한다. 각각의 프롱들(412a-c)은 폴리싱 작업 중 플래튼의 상부 표면과 평행한, 예를 들어 기판 및 폴리싱 패드의 면들과 평행한 방향을 따르는 종축선을 가질 수 있으며, 그리고 실질적으로 선형이며 그리고 서로 평행하게 연장한다. 프롱들(412a-c)의 종축선들은 프롱들(412a-c)의 전방 면과 수직할 수 있다. 후방 부분(410)의 종축선은 프롱들(412a-c)의 종축선들과 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 프롱들(412a-c)의 종축선들은 폴리싱 패드의 회전 축선으로부터 연장하는 폴리싱 패드의 반경과 직교한다. 2개의 외측 프롱들(412a, 412c)은 중간 프롱(412a)의 반대측들 상에 있다. 각각의 외측 프롱들(예를 들어, 412a 및 412c)과 중심 프롱(예를 들어, 412b) 사이의 공간은 동일할 수 있으며, 즉 외부 프롱들(412a, 412c)은 중간 프롱(412b)으로부터 등거리에 있을 수 있다.
와전류 감지 시스템(400)은 코일(422)과 커패시터(424)를 병렬로 포함한다. 코일(422)은 코어(408)와 커플링될 수 있다(예를 들어, 코일(422)은 중심 코일(412b)의 둘레에 둘러싸일 수 있다). 코일(422) 및 커패시터(424)는 함께 LC 공진 탱크를 형성할 수 있다. 작동 시, 전류 발생기(426)(예를 들어, 한계(marginal) 오실레이터 회로에 기초한 전류 발생기)는, (인덕턴스(L)를 갖는) 코일(422) 및 (커패시턴스(C)를 갖는) 커패시터(424)에 의해 형성되는 LC 탱크 회로의 공진 주파수로 시스템을 구동시킨다. 전류 발생기(426)는 사인파형 진동의 피크 투 피크(peak to peak) 진폭을 일정한 값으로 유지하도록 설계될 수 있다. 진폭(V0)을 갖는 시간-의존형(time-dependent) 전압은 정류기(428)를 사용하여 정류되며 그리고 피드백 회로(430)에 제공된다. 피드백 회로(430)는 전압의 진폭(V0)을 일정하게 유지시키도록 전류 발생기(426)에 대한 구동 전류를 결정한다. 이런 시스템에 있어서, 구동 전류의 크기는 전도성 막 두께에 비례할 수 있다. 한계 오실레이터 회로들 및 피드백 회로들은 미국 특허 제4,000,458호 및 제7,112,960호에 추가로 서술되어 있으며, 이들 미국 특허들은 인용에 의해 포함된다.
전류 발생기(426)는 주파수가 동일함을 유지하도록 LC 공진 탱크에 전류를 공급할 수 있다. 코일(422)은 진동 자기장(432)을 발생시킬 수 있으며, 이는 기판(예를 들어, 기판(10))의 전도성 지역(406)과 커플링될 수 있다. 전도성 지역(406)이 존재할 때, 기판에 와전류들로서 소산된(dissipated) 에너지는 진동의 진폭을 낮출 수 있다. 전류 발생기(426)는 진폭을 일정하게 유지시키기 위해 LC 공진 탱크에 더 많은 전류를 공급할 수 있다. 전류 발생기(426)에 의해 공급된 추가적인 전류의 양은 감지될 수 있으며, 그리고 전도성 지역(406)의 두께 측정값으로 바뀔 수 있다.
도 4b는 와전류 모니터링 시스템(400)의 다른 실시예를 도시한다. 와전류 모니터링 시스템(400)은 진동하는 자기장(404)을 발생시키기 위한 구동 코일(402)을 포함할 수 있으며, 이는 관심있는 전도성 지역(406)(예를 들어, 반도체 웨이퍼 상의 금속 층의 일부)과 커플링될 수 있다. 구동 코일(402)은 후방 부분(410)의 둘레에 권취될 수 있다. 진동하는 자기장(404)은 전도성 지역(406)에 국소적으로 와전류들을 발생시킨다. 와전류들은 전도성 지역(406)이 감지 코일(414) 및 커패시터(416)와 병렬로 임피던스 소스로서 작용하게 한다. 감지 코일(414)은 중심 프롱(412b)의 둘레에 둘러싸일 수 있다. 와전류 모니터링 시스템(400)의 감도(sensitivity)를 증가시키기 위해, 중심 프롱(412b)의 외측 부분의 둘레에 감지 코일(414)이 둘러싸일 수 있다. 전도성 지역(406)의 두께가 변화함에 따라, 임피던스가 변화하고, 시스템의 Q-인자의 변화의 결과를 가져온다. Q-인자의 변화를 검출함으로써, 와전류 모니터링 시스템(400)이 와전류들의 강도의 변화를 감지할 수 있으며, 따라서 전도성 지역의 두께의 변화를 감지할 수 있다. 따라서, 와전류 모니터링 시스템(400)은 전도성 지역의 두께와 같은 전도성 지역의 파라미터들을 결정하는데 사용될 수 있으며, 또는 폴리싱 종점과 같은 관련된 파라미터들을 결정하는데 사용될 수 있다. 특수한 전도성 지역의 두께가 위에서 전술되지만, 코어(408)와 전도성 층의 상대위치가 변화할 수 있으며, 그에 따라 많은 상이한 전도성 지역들에 대한 두께 정보가 얻어짐에 주목해야 한다.
일부 실시예들에 있어서, 고정된 구동 주파수 및 구동 진폭에 대해, 시간에 따라 감지 코일 내의 전류의 진폭을 측정함으로써 Q-인자의 변화가 결정될 수 있다. 정류기(418)를 사용하여 와전류 신호가 정류될 수 있으며, 그리고 출력부(420)를 통해 진폭이 모니터링될 수 있다. 대안적으로, 시간에 따라 구동 신호와 감지 신호의 위상 차를 측정함으로써 Q-인자의 변화가 결정될 수 있다.
와전류 모니터링 시스템(400)은 기판상의 전도성 층의 두께를 측정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 더욱 높은 신호 강도, 더욱 높은 신호 대 노이즈 비율 및/또는 개선된 공간 해상도 및 선형성(linearity)을 갖는 와전류 모니터링 시스템이 요구될 수 있다. 예를 들어, RTPC 적용예들에서, 바람직한 웨이퍼 횡단(cross-wafer) 균일도의 획득은 개선된 와전류 감지 시스템을 요구할 수 있다.
와전류 모니터링 시스템(400)은 강화된 신호 강도, 신호 대 노이즈 비율, 강화된 선형성, 그리고 강화된 안정성을 제공할 수 있다. 와전류 감지 시스템에 개선된 신호 강도를 제공함으로써 추가적인 장점들이 얻어질 수 있다. 개선된 신호 강도는 RTPC에 특히 유익할 수 있다. 고해상도 웨이퍼 프로파일 정보의 획득은 프로세싱 파라미터들의 보다 정확한 조정을 허용하며, 따라서 더 작은 임계 치수들(CDs)을 갖는 디바이스들의 제조를 가능하게 할 수 있다.
일반적으로, 인-시튜 와전류 모니터링 시스템(400)은 약 50 kHz 내지 10 MHz, 예를 들어 약 1.5 내지 2.0 MHz, 예를 들어 약 1.6 내지 1.7 MHz의 공진 주파수를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 감지 코일(414)은 약 0.3 내지 30 microH의 인덕턴스를 가질 수 있으며, 커패시터(416)는 약 470 pF 내지 약 0.022 μF, 예를 들어 1000 pF의 커패시턴스를 가질 수 있다. 구동 코일은 오실레이터로부터의 구동 신호와 부합하도록(match) 설계될 수 있다. 예를 들어, 오실레이터가 낮은 전압 및 작은 임피던스를 갖는다면, 구동 코일은 작은 인덕턴스를 제공하기 위해 더 적은 감김(turn)들을 포함할 수 있다. 한편, 오실레이터가 높은 전압 및 큰 임피던스를 갖는다면, 구동 코일은 큰 인덕턴스를 제공하기 위해 더 많은 감김들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감지 코일(414)은 중심 프롱(412b)의 둘레에 12회의 감김을 포함하며, 구동 코일(402)은 베이스 부분(410)의 둘레에 4회의 감김을 포함하고, 오실레이터는 약 0.1 V 내지 5.0 V의 진폭으로 구동 코일(402)을 구동시킨다.
도 5a는 코어(500)의 다른 예를 도시한다. 코어(500)는 상대적으로 높은 투자율(magnetic permeability)(예를 들어, 약 2500 또는 그 초과의 μ)을 갖는 비전도성 물질로 형성되는 E 형 본체를 가질 수 있다. 특히, 코어(500)는 페라이트일 수 있다. 코어(500)는 코팅될 수 있다. 예를 들어, 코어(500)는 코어(500)의 기공(pore) 내로 물이 유입되는 것을 방지하기 위해, 그리고 코일 단락을 방지하기 위해 파릴렌(parylene)과 같은 물질로 코팅될 수 있다. 코어(500)는 와전류 모니터링 시스템(400)에 포함되는 코어(408)와 동일할 수 있다. 코어(500)는 후방 부분(502)과 그리고 상기 후방 부분(502)으로부터 연장하는 3개의 프롱들(504a-c)을 포함할 수 있다.
제 1 프롱(504b)은 폭(W1)을 가지며, 제 2 프롱(504a)은 폭(W2)을 가지며, 그리고 제 3 프롱(504c)은 폭(W3)을 갖는다. 각각의 폭들(W1, W2 및 W3)은 동일할 수 있다. 예를 들어, 각각의 프롱들(504a-c)은 1 mm의 폭을 가질 수 있다. 제 1 프롱(504b)과 제 2 프롱(504a)은 거리(S1)에 의해 분리되고, 제 1 프롱(504b)과 제 3 프롱(504c)은 거리(S2)만큼 떨어져 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 거리들(S1 및 S2)은 동일하며, 제 2 프롱(504a)과 제 3 프롱(504c)은 중심 프롱(504b)으로부터 동일한 거리에 있다. 예를 들어, 거리들(S1 및 S2) 모두는 약 2 mm일 수 있다.
각각의 프롱들(504a-c)은 높이(Hp)를 가지며, 이 높이는 프롱들(504a-c)이 코어(500)의 후방 부분(502)으로부터 연장하는 거리이다. 높이(Hp)는 폭들(W1, W2및 W3)보다 클 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 높이(Hp)는 프롱들(504a-c)을 분리시키는 거리들(S1 및 S2)보다 길다. 특히, 높이(Hp)는 4 mm일 수 있다. 후방 부분(502)은 높이(Hb)를 갖는다. 높이(Hb)는 거리(S1) 또는 거리(S2)와 동일할 수 있으며, 예를 들어 2 mm일 수 있다.
코일(506)은 중심 프롱(504b)의 둘레에 권취될 수 있다. 코일은 커패시터(416)와 같은 커패시터와 커플링될 수 있다. 시스템(400)과 같은 와전류 모니터링 시스템들의 실시예들은, 사용될 수 있는 감지 코일 및 구동 코일들을 분리시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 코일(506)과 같은 코일은 리츠선(litz wire)(균일한 비틀림 패턴 및 꼬임새(lay)의 길이로 함께 묶여지거나 꼬인 개별적인 막 절연되는 와이어들로 구성되는 엮여진(woven) 와이어)일 수 있으며, 이는 와전류 감지에 통상적으로 사용되는 주파수에 대해 중실(solid) 와이어보다 손실이 적을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 코일(506)은 전체 프롱(504b)이 아니라 중심 프롱(504b)의 일부의 둘레로 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 코일(506)은 중심 프롱(504b)의 외측 부분의 둘레에 둘러싸일 수 있다. 상기 외측 부분은 높이(Ho)를 가질 수 있다. 코일(506)은 높이(Hi)를 갖는 중심 프롱(504b)의 내측 부분과 접촉할 수 없다. 상기 내측 부분은 외측 부분보다 후방 부분(502)에 더 가까울 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 높이들(Ho 및 Hi)은 중심 프롱(504b)의 높이(Hp)의 약 절반이다. 대안적으로, 내측 부분의 높이(Hi)는 외측 부분의 높이(Ho)보다 클 수 있다. 외측 부분의 높이(Ho)는 내측 부분의 높이(Hi)보다 클 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 스페이서(508)는 코일(506)을 지지할 수 있으며, 코일(506)이 중심 프롱(504b)의 내측 부분과 접촉하는 것을 방지한다. 스페이서(508)는 절연체로 제조될 수 있다. 스페이서(508)는 코어(500)에 대한 손상을 방지하기 위해 부드러울 수 있다. 예를 들어, 스페이서(508)는 플라스틱, 고무, 또는 목재일 수 있다. CMP 프로세스들 중 스페이서(508)가 이동하는 것을 방지하기 위해, 스페이서(508)가 코어(500)에 부착될 수 있다.
도 5b는 코어(500)의 사시도를 도시한다. 코어(500)는 프롱들(504a-c)의 폭들(W1, W2 및 W3)의 총합인 폭(Wt)과 그리고 프롱들(504a-c)을 분리시키는 거리들(S1 및 S2)을 가질 수 있다. 코어(500)는 프롱들(504a-c)의 높이(Hp)와 베이스 부분(502)의 높이(Hb)의 총합인 높이(Ht)를 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 폭(Wt)은 높이(Ht)보다 크다. 코어(500)는 중심 프롱(504b)의 폭(W1)보다 큰, 그리고 바람직하게는 코어의 폭(Wt)보다 큰 길이(Lt)를 갖는다. 길이(Lt)는 약 10 내지 20 mm일 수 있다. 길이(Lt)는 코어(500)의 폭(Wt)보다 클 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 (도 4의 코어(408) 또는 도 5의 코어(500)와 유사할 수 있는) 코어(602)에 대한 기판(600)의 상대위치의 평면도 및 측면도를 도시한다. 반경(R)을 갖는 웨이퍼(600)의 중심을 통과하는 슬라이스(slice)(A-A')를 통한 스캔(scan)에 대해, 코어(602)는 그 종축선이 웨이퍼(600)의 반경과 직교하도록 배향된다. 코어(602)는 도시된 바와 같이 웨이퍼의 직경에 대해 병진이동된다. 코어(602)의 둘레에 권취된 코일에 의해 생산되는 자기장은, 폭보다 큰 길이를 갖고, 또한 형상이 세장형인 전도성 지역에 와전류들을 유도한다. 그러나, 길이 및 폭은 일반적으로 코어(602)의 길이 및 폭과 동일하지 않으며, 그리고 또한 전도성 지역의 종횡비(aspect ratio) 및 횡단면은 일반적으로 코어(602)의 종횡비 및 횡단면과는 상이하다.
도 6a 및 도 6b의 형상이 웨이퍼(600)의 대부분의 슬라이스(A-A')에 대해 개선된 해상도를 제공할 수 있을지라도, 코어(602)가 반경의 제 1 및 마지막 세그먼트들(604)을 따라 이동할 때, 코어(602)의 일부는 기판에 근접하지 않는다. 따라서, 세그먼트(604)들에 대한 측정이 덜 정확하며, 코어(602)의 길이(Lt)와 같은 바람직한(desirable) 최대 길이(L)에 제한을 둘 수 있다. 또한, 코어(602)가 웨이퍼(600)의 중심에 접근함에 따라, 코어(602)는 더 큰 반경 범위를 샘플링한다. 따라서, 특수한 반경 거리에 대한 공간 해상도(r
Figure pct00001
R)는 r
Figure pct00002
0의 공간 해상도보다 상당히 더 좋다.
위에 설명한 바와 같이, 코어(602)의 길이(L)는 그 폭(W)보다 크다. 즉, 종횡비(L/W)가 1보다 크다. 상이한 실시예들을 위해 L, W, 및 L/W에 대한 상이한 값들이 사용될 수 있다. 예를 들어, W는 몇 분의 1 밀리미터로부터 1 센티미터 초과까지의 범위일 수 있는 반면, L은 (W의 보다 작은 값들에 대해) 약 1 밀리미터로부터 10 센티미터 또는 그 초과의 범위일 수 있다.
특수한 실시예에 있어서, W는 약 1 밀리미터 내지 약 10 밀리미터인 반면, L은 약 1 센티미터 내지 약 5 센티미터이다. 특히, 코어(602)는 약 7 밀리미터 폭일 수 있으며, 이때 각각의 돌출부는 약 1 밀리미터의 폭을 가지며, 그리고 인접하는 돌출부들 사이의 각각의 공간은 약 2 밀리미터이다. 길이는 약 20 밀리미터일 수 있다. 높이는 약 6 밀리미터일 수 있고, 더 많은 코일 감김들을 허용하도록 요구되는 경우 증가될 수 있다. 물론, 여기에 주어진 값들은 예시적이며, 많은 다른 형상들이 가능하다.
일부 실시예들에 있어서, 코어의 종축선은 기판의 반경과 정확히 직교하지 않을 수 있다. 그러나, 특히 웨이퍼 엣지 가까이에서, 코어는 이용가능한 코어 외형에 대해 개선된 해상도를 여전히 제공할 수 있다. 도 7은 플래튼(704)의 아래에 세장형 코어(702)가 위치되는 CMP 시스템(700)을 도시한다. 기판(706) 아래에서의 스위핑 이전에, 코어(702)는 위치(708)에 있다. 위치(708)에서, 코어(702)는 기판(706)의 반경(R)과 거의 직교하여 위치된다. 따라서, r
Figure pct00003
R을 위해, 코어(702)의 둘레에 권취된 코일에 의해 생산되는 자기장과 커플링되는 전도성 층의 부분은, 일반적으로 웨이퍼의 중심으로부터 동일한 반경방향 거리에 있다. 코어(702)가 기판(706) 아래에서 스위핑할 때, 플래튼(704)과 기판(706) 모두가 회전하는 것에 유의해야 한다. 또한, 지시된 바와 같이, 기판(706)은 플래튼(704)에 대해 스위핑할 수 있다. 또한, 플래튼(704)의 회전 위치를 감지하기 위해 플래그(710) 및 플래그 센서(712)가 사용될 수 있다.
초기에, 도 4 및 8a를 참조하면, 폴리싱을 실행하기 전에, 임의의 기판이 존재하지 않아도, 오실레이터(50)가 LC 회로의 공진 주파수로 튜닝된다. 이 공진 주파수는 RF 증폭기(54)로부터의 출력 신호의 최대 진폭의 결과를 가져온다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 폴리싱 작업에 대해, 기판(10)은 폴리싱 패드(30)와 접촉하여 위치된다. 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(12)와 그리고 전도성 층(16), 예를 들어 하나 또는 둘 이상의 패턴화되고 아래에 놓인 층(14)들 위에 배치되는 구리 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함하며, 아래에 놓인 층(14)들은 반도체, 전도체, 또는 절연체 층들일 수 있다. 탄탈륨 또는 탄탈륨 질화물과 같은 배리어 층(18)은 아래에 놓인 유전체로부터 금속 층을 분리시킬 수 있다. 패턴화된 아래에 놓인 층(14)들은 금속 피쳐들, 예를 들어 비아들, 패드들, 및 상호연결부들을 포함할 수 있다. 폴리싱 이전에, 전도성 층(16)의 벌크는 초기에 상대적으로 두껍고 연속적이기 때문에, 낮은 비저항(resistivity)을 가지며, 그리고 상기 전도성 층에서 상대적으로 강한 와전류들이 발생될 수 있다. 와전류들은 금속 층이 감지 코일(46) 및 커패시터(52)와 병렬로 임피던스 소스로서 기능하게 한다. 결과적으로, 전도성 막(16)의 존재는 센서 회로의 Q-인자를 감소시키며, 그에 따라 RF 증폭기(56)로부터의 신호의 진폭을 상당히 감소시킨다.
도 8c를 참조하면, 기판(10)이 폴리싱될 때, 전도성 층(16)의 벌크 부분이 얇아진다. 전도성 층(16)이 얇아짐에 따라, 그 시트(sheet) 비저항이 증가하고, 금속 층의 와전류들이 약해지게 된다. 결과적으로, 전도성 층(16)과 센서 회로 사이의 커플링이 감소된다(즉, 가상 임피던스 소스의 비저항을 증가시킨다). 커플링이 쇠함(decline)에 따라, 센서 회로의 Q-인자가 그 본래의 값을 향해 증가하여, RF 증폭기(56)로부터의 신호의 진폭이 상승하게 한다.
도 8d를 참조하면, 궁극적으로 전도성 층(16)의 벌크 부분이 제거되어, 패턴화된 절연층(14) 사이의 트렌치들에 전도성 상호연결부(16')들을 남긴다. 이 지점에서, 기판의 전도성 부분들 사이의 커플링은 일반적으로 작고 그리고 일반적으로 비 연속적이며, 그리고 센서 회로가 최소값에 도달한다. 결과적으로, 센서 회로의 Q-인자가 최대값(기판이 완전히 없을 때의 Q-인자만큼 크지는 않더라도)에 도달한다. 이것은 센서 회로로부터의 출력 신호의 진폭이 안정상태를 유지하게 한다.
도 9는 전도성 층의 폴리싱 후, 전도성 층의 두께의 그래프(900)를 도시한다. 그래프(900) 상의 라인(902)은 웨이퍼의 중심으로부터의 다양한 거리들에서 측정되는 전도성 층의 두께를 (옹스트롬으로) 나타낸다. 예를 들어, 기판의 상이한 지역들에서 알루미늄 층의 두께의 편차들을 모니터링하기 위해, CMP 시스템은 코어(500)를 사용하여 알루미늄 층을 폴리싱할 수 있다. 알루미늄 층이 약 200 옹스트롬의 두께일 때를 결정하고 폴리싱을 종료하기 위해, CMP 시스템이 광학 모니터링 시스템을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 폴리싱 중 기판의 후방측 상의 압력을 조정하는 것과 그리고 코어(500)를 사용하는 것은 50 옹스트롬 이하의 기판 두께 내의 가변성을 갖는 알루미늄 층을 초래한다. 일부 실시예들에 있어서, 코어(500) 또는 코어(408)를 사용하는 것은 웨이퍼 내 가변성뿐 아니라 웨이퍼 대 웨이퍼 가변성 감소시킨다.
도 10은 구리 또는 알루미늄과 같은 기판상의 금속 층을 폴리싱하기 위한 프로세스(1000)의 예시적인 흐름도를 도시한다. 제 1 와전류 모니터링 시스템이 미리 결정된 두께의 금속 층이 남아 있음을 나타낼 때까지, 금속 층의 벌크를 제거하기 위해, 제 1 폴리싱 스테이션(22a)에서 기판이 폴리싱된다(1002). 예를 들어, 와전류 모니터링 시스템이 구리층이 약 2000 옹스트롬 두께인 것을 나타낼 때까지, 8000 옹스트롬의 구리층이 폴리싱될 수 있다. 다른 예로서, 와전류 모니터링 시스템이 알루미늄 층이 약 1000 옹스트롬 두께인 것을 나타낼 때까지, 4000 옹스트롬의 알루미늄 층이 폴리싱될 수 있다. 폴리싱 프로세스는 와전류 모니터링 시스템(40)에 의해 모니터링될 수 있다. 미리 결정된 두께, 예를 들어 2000 옹스트롬의 구리층(14)이 아래에 놓인 배리어 층(16) 위에 남아있을 때, 폴리싱 프로세스가 정지되고 그리고 기판이 제 2 폴리싱 스테이션(22b)으로 이송된다. 이러한 제 1 폴리싱 종점은 진폭 신호가 실험적으로 결정되는 임계값을 초과할 때 촉발될(triggered) 수 있다.
제 1 폴리싱 스테이션(22a)에서 폴리싱이 진행될 때, 기판에 대한 캐리어 헤드(70)의 상이한 챔버들의 압력을 제어하기 위해, 와전류 모니터링 시스템(40)으로부터의 반경방향 두께 정보가 폐-루프 피드백 시스템 내로 공급될 수 있다. 또한, 폴리싱 패드상의 리테이닝 링의 압력이 조정되어 폴리싱 비율을 조정할 수 있다. 이로 인해 캐리어 헤드가 폴리싱 비율의 불균일성을 보상하거나 또는 들어오는 기판의 금속 층의 두께의 불균일성을 보상할 수 있게 된다. 그 결과, 제 1 폴리싱 스테이션에서의 폴리싱 후, 상당한 양의 금속 층이 제거되고, 기판상에 남아있는 금속 층의 표면이 실질적으로 평탄화된다.
캐리어 헤드(70)는 제 2 폴리싱 스테이션(22b)의 제 2 플래튼으로 기판을 이송한다(1004). 제 2 플래튼에서 폴리싱이 시작될 때, 기판이 고압으로 간단히 폴리싱될 수 있다(1006). 예상되는 처리량을 유지하기 위해, "개시(initiation)" 단계로 명명될 수 있는 이 초기 폴리싱은, 금속 층상에 형성되는 본태성 산화물(native oxides)들을 제거하거나 또는 플래튼 회전율의 램프-업(ramp-up) 및 캐리어 헤드 압력을 보상하는데 필요할 수 있다.
선택적으로, 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서, 기판은 제 1 폴리싱 스테이션보다 낮은 폴리싱 비율로 폴리싱되며, 제 2 와전류 모니터링 시스템이 금속 층의 두께를 측정한다(1008). 예를 들어, 폴리싱 비율은 제 1 폴리싱 스테이션(22a)의 폴리싱 비율로부터 약 2 내지 4배만큼, 예를 들어 약 50 % 내지 75 %만큼 감소된다. 폴리싱 비율을 감소시키기 위해, 캐리어 헤드 압력이 감소될 수 있고, 캐리어 헤드 회전율이 감소될 수 있으며, 더 느린 폴리싱 슬러리를 도입하기 위해 슬러리의 조성물이 변화될 수 있고, 및/또는 플래튼 회전율이 감소될 수 있다. 예를 들어, 캐리어 헤드로부터의 기판에 대한 압력은 약 33 % 내지 50 %만큼 감소될 수 있으며, 플래튼 회전율 및 캐리어 헤드 회전율이 모두 약 50%만큼 감소될 수 있다.
폴리싱 중, 제 2 와전류 모니터링 시스템이 금속 층의 두께를 측정한다. 기판에 대한 캐리어 헤드(70)의 상이한 챔버들의 압력을 제어하여 금속 층을 균일하게 폴리싱하기 위해, 폐-루프 피드백 시스템 내로 측정값들이 공급될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어 구리층의 폴리싱을 위해, 제 2 와전류 모니터링 시스템은 제 1 와전류 모니터링 시스템과 상이할 수 있으며, 예를 들어 상이한 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 와전류 모니터링 시스템은 제 2 와전류 모니터링 시스템보다 두꺼운 금속 층의 두께를 검출하도록 튜닝되는 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 와전류 모니터링 시스템은 약 320 kHz 내지 400 kHz, 예를 들어 400 kHz의 공진 주파수를 가질 수 있으며, 제 2 와전류 모니터링 시스템은 약 1.5 내지 2.0 MHz, 예를 들어 약 1.6 내지 1.7 MHz 의 공진 주파수를 갖는다. 일부 금속 층들, 예를 들어 구리의 폴리싱을 위하여, 이것은 제 1 폴리싱 스테이션에서 2000 옹스트롬 초과의 층 두께의 정확한 측정을 허용할 수 있으며, 제 2 폴리싱 스테이션에서 2000 옹스트롬 미만의, 예를 들어 약 200 옹스트롬에 이르기까지 층 두께의 정확한 측정을 허용할 수 있다. 따라서, 금속 층이 200 내지 300 옹스트롬의 두께를 가질 때까지 압력의 피드백 제어가 수행될 수 있으며, 그 시점에서 피드백 제어가 정지될(deactivated) 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 예를 들어 알루미늄 층의 폴리싱을 위해, 제 1 와전류 모니터링 시스템 및 제 2 와전류 모니터링 시스템은 동일한 타입이며, 예를 들어 양자의 와전류 모니터링 시스템들은 동일한 공진 주파수, 예를 들어 약 1.5 내지 2.0 MHz, 예를 들어 약 1.6 내지 1.7 MHz의 공진 주파수를 사용한다.
와전류 센서의 개선된 감도를 이용하여, 보다 얇은 금속 층(예를 들어, 구리) 두께에서, 예를 들어 1000 옹스트롬 미만의, 예를 들어 500 옹스트롬 미만의, 예를 들어 약 200 또는 300 옹스트롬에 이르기까지의 두께에서, 캐리어 헤드의 상이한 챔버들에 의해 가해진 압력의 폐-루프 제어를 보다 큰 신뢰성으로 수행할 수 있다. 또한, 와전류 센서의 개선된 감도를 이용하여, (구리에 비해) 낮은 전도율의 금속 층들, 예를 들어 알루미늄 층들에 대해, 캐리어 헤드의 상이한 챔버들에 의해 가해진 압력의 폐-루프 제어를 보다 큰 신뢰성으로 수행할 수 있다. 와전류 센서의 개선된 감도에 의해, 기판으로부터 더 멀리 이격되어 있는 센서를 이용하여, 예를 들어 배킹 층의 상부 위로 코어가 돌출하지 않는 시스템을 이용하여, 캐리어 헤드의 상이한 챔버들에 의해 가해진 압력의 폐-루프 제어를 보다 큰 신뢰성으로 수행할 수 있다.
광학 모니터링 시스템에 의해 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 폴리싱 프로세스가 모니터링될 수 있다. 금속 층이 제거될 때까지 그리고 아래에 놓인 배리어 층이 노출될 때까지, 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 폴리싱이 진행된다(1010). 물론, 기판상에 금속 층의 작은 부분들이 남아있을 수 있지만, 그러나 금속 층은 실질적으로 완전히 제거된다. 광학 모니터링 시스템은 이러한 종점을 결정하는 데 유용한데, 그 이유는 배리어 층이 노출될 때 광학 모니터링 시스템이 반사율의 변화를 검출할 수 있기 때문이다. 특히, 컴퓨터에 의해 모니터링되는 모든 반경방향 범위들에 걸쳐 광학 모니터링 신호의 진폭 또는 슬로프가 실험적으로 결정되는 임계값 아래로 떨어질 때, 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에 대한 종점이 촉발될 수 있다. 이것은 실질적으로 모든 기판에 걸쳐 장벽 금속 층이 제거되었음을 나타낸다. 물론, 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 폴리싱이 진행될 때, 기판에 대한 캐리어 헤드(70)의 상이한 챔버들에 의해 가해진 압력을 제어하여 가장 빨리 노출되는 배리어 층의 지역들이 오버폴리싱되는 것을 방지하기 위해, 광학 모니터링 시스템(40)으로부터의 반사율 정보가 폐-루프 피드백 시스템 내로 공급될 수 있다.
배리어 층이 노출되기 전에 폴리싱 비율을 감소시킴으로써, 디싱(dishing) 및 침식(erosion) 효과들이 감소될 수 있다. 또한, 폴리싱 머신의 상대적인 반응 시간이 개선되어, 상기 폴리싱 머신이 폴리싱을 멈추고 최종 종점 기준이 검출된 후 물질이 적게 제거되는 제 3 폴리싱 스테이션으로 이송될 수 있게 한다. 더구나, 예상되는 폴리싱 종료 시간에 근접하여 더 많은 세기 측정값들이 수집될 수 있으며, 그에 따라 폴리싱 종점 계산의 정확도를 잠재적으로 개선시킨다. 그러나, 제 1 폴리싱 스테이션에서 대부분의 폴리싱 작업 내내 높은 폴리싱 비율을 유지시킴으로써, 높은 처리량이 달성된다.
일단 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 금속 층이 제거되면, 기판은 제 3 폴리싱 스테이션(22c)으로 이송된다(1012). 선택적으로, 기판은 개시 단계를 이용하여, 예를 들어 약 5초 동안 다소 높은 압력으로 간단히 폴리싱될 수 있다. 폴리싱 프로세스는 광학 모니터링 시스템에 의해 제 3 폴리싱 스테이션(22c)에서 모니터링되며, 그리고 기판상의 노출된 층들이 버핑될(buffed) 때까지 진행된다(1014). 일부 실시예들에 있어서, 배리어 층이 실질적으로 제거되며, 그리고 아래에 놓인 유전체 층이 제 3 폴리싱 스테이션(22c)에서 실질적으로 노출된다. 제 1 및 제 2 폴리싱 스테이션들에서 동일한 슬러리 용액이 사용될 수 있는 반면에, 제 3 폴리싱 스테이션에서는 다른 슬러리 용액이 사용될 수 있다.
구리층 또는 알루미늄 층과 같은 금속 층을 폴리싱하는 대안적인 방법(1100)이 도 11에 흐름도로 도시되어 있다. 빠른 폴리싱 단계 및 느린 폴리싱 단계 모두가 제 1 폴리싱 스테이션(22a)에서 수행된다(1102, 1104). 기판의 버핑 및/또는 배리어 층의 제거는 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 수행될 수 있다. 대안적으로, 제 2 폴리싱 스테이션(22b)에서 배리어 층이 제거될 수 있고, 그리고 최종 폴리싱 스테이션(22c)에서 버핑 단계가 수행될 수 있다.
제 1 폴리싱 스테이션(22a)에서 기판이 폴리싱될 동안, 제 1 와전류 모니터링 시스템이 금속 층의 두께를 측정하며, 그리고 측정값들이 폐-루프 피드백 시스템 내로 공급될 수 있어서, 기판에 대한 캐리어 헤드(70)의 상이한 챔버들의 압력 및/또는 로딩 영역을 제어하여 금속 층을 균일하게 폴리싱할 수 있다(1102, 1105). 압력의 피드백 제어는 금속 층이 200 내지 300 옹스트롬의 두께를 가질 때까지 수행될 수 있으며, 이 시점에서 피드백 제어가 정지된다.
선택적으로, 미리 결정된 두께의 금속 층이 알루미늄 층에 대해 1000 옹스트롬 미만으로 기판상에 남아있는 것을 와전류 모니터링 시스템이 나타낼 때, 예를 들어 감소된 폴리싱 속도로, 예를 들어 기판의 후방측상의 압력을 감소시킴으로써 기판이 폴리싱된다(1104). 폴리싱 비율이 감소된 후, 기판의 후방측에 대한 캐리어 헤드(70)의 압력을 조정하고 금속 층의 두께를 측정하여 금속 층의 상이한 지역들을 균일하게 폴리싱하기 위해, 폴리싱 시스템은 와전류 모니터링 시스템을 계속 사용할 수 있다(1105).
광학 모니터링 시스템은 아래에 놓인 층이 적어도 부분적으로 노출되는 것과 폴리싱이 정지되는 것을 결정한다(1106). 예를 들어, 광학 모니터링 시스템은 아래에 놓인 배리어 층(16)이 부분적으로 노출되는 것을 결정할 수 있다. 캐리어 헤드(70)는 제 2 플래튼으로 기판을 이송한다(1108). 기판은 제 2 플래튼에서 버핑된다(1110).
와전류 및 광학 모니터링 시스템들은 다양한 폴리싱 시스템들에서 사용될 수 있다. 폴리싱 패드 또는 캐리어 헤드 중 어느 하나, 또는 양자 모두는 폴리싱 표면과 기판 사이에 상대운동을 제공하도록 이동할 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼에 고정되는 원형(또는 일부 다른 형상) 패드, 공급 롤러들과 테이크업(take-up) 롤러들 사이에서 연장하는 테이프, 또는 연속적인 벨트일 수 있다. 폴리싱 패드는 플래튼상에 부착될 수 있으며, 폴리싱 작업들 사이에서 점진적으로 플래튼 상에서 전진할 수 있으며, 또는 폴리싱 중 플래튼 상에서 연속적으로 구동될 수 있다. 패드는 폴리싱 중에 플래튼에 고정될 수 있으며, 또는 폴리싱 중에 플래튼과 폴리싱 패드 사이에 유체 베어링이 있을 수 있다. 폴리싱 패드는 표준형의(예를 들어, 필러를 갖거나 갖지 않는 폴리우레탄) 거친 패드, 부드러운 패드, 또는 고정된 연마 패드일 수 있다. 기판이 없을 때 튜닝하기보다는, 폴리싱된 또는 폴리싱되지 않은 기판이 제공되는 상태에서 오실레이터의 구동 주파수가 공진 주파수로 또는 일부 다른 기준으로 튜닝될 수 있다.
동일한 구멍에 위치되는 것으로 도시되었지만, 광학 모니터링 시스템(140)은 와전류 모니터링 시스템(40)과 상이한 플래튼 상의 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 광학 모니터링 시스템(140) 및 와전류 모니터링 시스템(40)은 플래튼의 반대측들에 위치될 수 있으며, 그에 따라 이들 시스템들은 기판 표면을 교대로 스캐닝한다.
본 발명의 많은 실시예들이 서술되었다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 수정들이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시예들은 하기의 특허청구범위들의 범주 내에 속한다.
10: 기판 20: 폴리싱 장치
23: 이송 스테이션 30: 폴리싱 패드
38: 슬러리 40: 모니터링 시스템
50: 오실레이터 54: RF 증폭기
70: 캐리어 헤드 74: 구동 샤프트
102: 하우징 116: 박막
402: 구동 코일 414: 감지 코일
416: 커패시터

Claims (14)

  1. 화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치로서:
    폴리싱 패드를 지지하기 위한 표면을 갖는 플래튼; 및
    와전류 신호를 발생시키기 위한 와전류 모니터링 시스템을 포함하며
    상기 와전류 모니터링 시스템은 상기 플래튼에 적어도 부분적으로 위치되는 코어와 그리고 상기 코어의 일부의 둘레에 권취되는 코일을 포함하며,
    상기 코어는
    후방 부분,
    상기 플래튼의 표면에 수직한 제 1 방향으로 상기 후방 부분으로부터 연장하며, 상기 플래튼의 표면과 평행한 제 2 방향으로 폭을 갖는 제 1 프롱,
    상기 후방 부분으로부터 제 1 돌출부와 평행하게 연장하는 제 2 및 제 3 프롱들을 포함하며,
    상기 제 2 및 제 3 프롱들은 상기 제 1 프롱의 반대측들 상에 상기 제 1 프롱으로부터 등거리에 위치되며, 상기 제 2 및 제 3 프롱들 각각과 상기 제 1 프롱 사이의 제 2 방향으로의 이격거리는 상기 제 1 프롱의 폭의 2배와 거의 동일한
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 프롱들은 상기 제 1 프롱의 폭과 거의 동일한 폭을 갖는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 각각 제 1 방향으로 높이를 가지며, 상기 높이는 제 1 프롱의 폭보다 큰
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 각각, 상기 플래튼의 표면과 평행하고 그리고 상기 제 2 방향과 직교하는 제 3 방향을 따른 길이를 가지며, 상기 길이는 상기 제 1 프롱의 폭보다 큰
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래튼은 회전 축선을 중심으로 회전 가능하며, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들의 길이는 상기 코어를 통해 회전 축선으로부터 연장하는 플래튼의 반경과 직교하는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향과 평행한 평면에서 일반적으로 E 형 단면을 갖는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제 1 프롱의 둘레에만 권취되는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 와전류 모니터링 시스템은 약 1.5 내지 2 MHz의 공진 주파수를 갖는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  9. 화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치로서:
    폴리싱 패드를 지지하기 위한 표면을 갖는 플래튼; 및
    와전류 신호를 발생시키기 위한 와전류 모니터링 시스템을 포함하며,
    상기 와전류 모니터링 시스템은 상기 플래튼에 적어도 부분적으로 위치되는 코어와, 코일을 포함하며,
    상기 코어는
    후방 부분,
    상기 플래튼의 표면에 수직한 제 1 방향으로 상기 후방 부분으로부터 연장하며 그리고 상기 제 1 방향으로 높이를 갖는 제 1 프롱,
    상기 후방 부분으로부터 제 1 돌출부와 평행하게 연장하는 제 2 및 제 3 프롱들을 포함하며,
    상기 제 2 및 제 3 프롱들은 상기 제 1 프롱의 반대측들 상에 위치되며,
    상기 코일은 상기 제 1 프롱의 외측 부분의 둘레에 권취되고, 상기 외측 부분보다 상기 후방 부분에 더 가까운 제 1 프롱의 내측 부분의 둘레에 권취되지 않으며, 상기 내측 부분은 상기 프롱의 높이의 적어도 약 절반만큼 연장하는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 외측 부분은 상기 프롱의 높이의 약 절반만큼 연장하는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 코일을 지지하기 위해 상기 제 1 프롱과 상기 제 2 및 제 3 프롱들 사이의 간극에 위치되는 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2, 및 제 3 프롱들은 동일한 높이를 갖는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제 1 프롱의 둘레에만 권취되는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 와전류 모니터링 시스템은 약 1.5 내지 2 MHz의 공진 주파수를 갖는
    화학적 기계적 폴리싱을 위한 장치.
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