KR20140040033A

KR20140040033A - 연마 방법 및 연마 장치

Info

Publication number: KR20140040033A
Application number: KR1020130112687A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 모토시마; 도루 마루야마
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-04-02
Also published as: US20160096250A1; KR101873074B1; CN107199504B; JP6196858B2; CN103659575B; CN103659575A; TWI630981B; JP2014076533A; US9561575B2; KR20180061103A; TW201417946A; CN107199504A; US9233448B2; US20140127973A1

Abstract

본 발명의 과제는 웨이퍼 등의 기판의 연마 중 또는 연마 전에, 연마 패드의 탄성률에 기초하여 연마 조건을 조정하는 연마 방법을 제공하는 것이다.
연마 장치는 기판(W)과 연마 패드(22)를 상대 이동시킴으로써 기판(W)을 연마한다. 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하고, 연마 조건 조정부(47)는 탄성률의 측정값에 기초하여 기판(W)의 연마 조건을 조정한다. 연마 조건으로서는, 기판(W)의 주연부에 배치된 리테이너 링의 연마 패드(22)에 대한 압력과, 연마 패드(22)의 온도를 들 수 있다.

Description

연마 방법 및 연마 장치{POLISHING METHOD AND POLISHING APPARATUS}

본 발명은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것으로, 특히 기판의 연마에 사용되는 연마 패드의 탄성률에 따라서 연마 조건을 바꾸는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.

CMP(화학 기계 연마) 장치는 웨이퍼를 연마 패드에 압박하면서, 웨이퍼와 연마 패드를 연마액의 존재 하에서 미끄럼 접촉시킴으로써 웨이퍼의 표면을 연마한다. 연마 패드는 다공질의 폴리우레탄 등의 탄성재로 구성된다. 연마 패드의 상면은 웨이퍼를 연마하는 연마면을 구성하고, 웨이퍼는 이 연마면에 미끄럼 접촉된다.

연마 패드의 연마면은 패드 드레서(또는 패드 컨디셔너)에 의해 정기적으로 처리된다. 이 패드 드레서는 다이아몬드 입자 등의 지립이 고정된 드레싱면을 갖고, 이 드레싱면을 회전시키면서 연마 패드에 압박함으로써, 연마 패드의 표면을 약간 깎음으로써 연마면을 재생한다. 이와 같은 드레싱 처리(컨디셔닝 처리)가 반복되는 동안에, 연마 패드는 서서히 얇아진다. 또한, 웨이퍼의 연마를 반복하는 것에 따라서, 연마 패드의 내부의 기포에 연마액이 스며들어 간다. 그 결과, 연마 패드의 탄성률이 변화된다.

연마 패드의 탄성률은 연마 패드가 변형되기 어려움을 나타내는 물성치이다. 구체적으로는, 탄성률이 높아지는 것은 연마 패드가 보다 단단해지는 것을 의미한다. 연마 패드의 탄성률은 연마 패드의 두께나 연마액의 스며들기뿐만 아니라, 연마 패드의 온도에도 의존한다. 연마 패드는, 일반적으로, 상술한 바와 같이 수지로 형성되어 있으므로, 연마 패드의 온도가 높아지면, 연마 패드는 연해진다.

연마 패드의 탄성률은 웨이퍼의 연마 프로파일에 크게 영향을 미친다. 특히, 연마 패드가 연할 때에는, 연마 패드에 압박된 웨이퍼가 연마 패드에 파고들어가, 웨이퍼의 주연부가 다른 영역에 비해 과잉으로 연마되는, 소위 에지 과잉 연마가 발생한다. 이와 같은 바람직하지 않은 연마 결과를 방지하기 위해서는, 연마 패드의 탄성률에 기초하여 웨이퍼의 연마 조건을 변경하는 것이 바람직하다.

종래의 기술에서는, 연마 패드의 탄성률을 측정하고, 그 탄성률에 기초하여 연마 패드의 잔존 수명을 판단하거나, 드레싱 처리의 조건을 조정하는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 미국 특허 명세서 US2006/0196283호 참조). 그러나, 측정한 연마 패드의 탄성률을 웨이퍼의 연마 조건의 조정에 사용하는 것은 종래에는 행해지고 있지 않았다.

연마 패드의 온도를 측정하여, 그 측정값으로부터 연마 패드의 탄성률을 추정하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2012-148376호 공보 참조). 그러나, 연마 패드의 탄성률은 그 온도에만 의존하는 것이 아니라, 상술한 바와 같은 다른 요인에도 의존한다. 이로 인해, 추정된 연마 패드의 탄성률이 실제의 탄성률과 다른 경우가 있을 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼 등의 기판의 연마 중 또는 연마 전에, 연마 패드의 탄성률에 기초하여 연마 조건을 조정하는 연마 방법 및 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는 기판과 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 상기 기판을 연마하는 연마 방법이며, 상기 연마 패드의 탄성률을 측정하고, 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 기판의 연마 조건을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건은 상기 기판의 주위에 배치된 리테이너 링의 상기 연마 패드에 대한 압력인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는 상기 탄성률의 측정값과, 상기 탄성률과 상기 리테이너 링의 압력의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터에 따라서, 상기 리테이너 링의 압력을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건 데이터는 상기 탄성률 및 상기 리테이너 링의 압력의 값의 조합을 바꾸면서 복수의 샘플 기판을 연마하고, 연마된 상기 복수의 샘플 기판의 에지 과잉 연마량을 측정하고, 탄성률마다 상기 리테이너 링 압력과 상기 에지 과잉 연마량을 관련지어, 상기 에지 과잉 연마량을 최소로 하는 리테이너 링 압력을 탄성률마다 결정함으로써 미리 취득되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건은 상기 연마 패드의 온도인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는 상기 탄성률이 소정의 목표값으로 되도록 상기 연마 패드의 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 패드의 온도는 온도 조정용 매체를 상기 연마 패드에 접촉시킴으로써 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 온도 조정용 매체는 상기 연마 패드 상의 복수의 영역에 따로따로 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 복수의 영역 중 적어도 하나는 상기 기판의 주연부에 접촉하는 영역인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 기판의 연마 중에 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 연마 패드의 진행 방향에 있어서 상기 기판의 상류측의 영역에서 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 기판의 연마 전에 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 패드의 표면에 힘을 가하여 상기 연마 패드를 변형시키고, 상기 연마 패드의 변형량을 측정하고, 상기 힘을 상기 연마 패드의 변화량으로 제산함으로써 상기 연마 패드의 탄성률을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태는, 기판과 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 상기 기판을 연마하는 연마 장치이며, 상기 연마 패드의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기와, 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 기판의 연마 조건을 조정하는 연마 조건 조정부를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건은 상기 기판의 주위에 배치된 리테이너 링의 상기 연마 패드에 대한 압력이고, 상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 리테이너 링의 압력을 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값과, 상기 탄성률과 상기 리테이너 링의 압력의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터에 따라서, 상기 리테이너 링의 압력을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건은 상기 연마 패드의 온도이고, 상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 연마 패드의 온도를 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률이 소정의 목표값으로 되도록 상기 연마 패드의 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 온도 조정용 매체를 상기 연마 패드에 접촉시키는 매체 접촉 기구를 더 구비하고, 상기 연마 조건 조정부는 상기 매체 접촉 기구를 통해 상기 연마 패드의 온도를 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 매체 접촉 기구는 상기 온도 조정용 매체를 상기 연마 패드 상의 복수의 영역에 따로따로 접촉시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 탄성률 측정기는 상기 연마 패드의 탄성률을 상기 기판의 연마 중에 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 탄성률 측정기는 상기 연마 패드의 진행 방향에 있어서 상기 기판의 상류측의 영역에서 상기 연마 패드의 탄성률을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 탄성률 측정기는 상기 연마 패드의 탄성률을 상기 기판의 연마 전에 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 탄성률 측정기는 상기 연마 패드의 표면에 힘을 가하여 상기 연마 패드를 변형시키고, 상기 연마 패드의 변형량을 측정하고, 상기 힘을 상기 연마 패드의 변화량으로 제산함으로써 상기 연마 패드의 탄성률을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 실제로 측정된 연마 패드의 탄성률에 기초하여 연마 조건이 조정된다. 따라서, 양호한 기판 연마 결과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 연마 장치를 도시하는 모식도.
도 2는 웨이퍼의 복수의 영역을 독립으로 압박할 수 있는 복수의 에어백을 구비한 톱 링을 도시하는 단면도.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 연마 패드의 탄성률이 웨이퍼의 연마에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면.
도 4는 연한 연마 패드를 사용하여 연마된 웨이퍼의 연마 레이트를 도시하는 도면.
도 5는 연한 연마 패드를 도시하는 도면.
도 6은 단단한 연마 패드를 도시하는 도면.
도 7은 이로전 및 디싱을 도시하는 모식도.
도 8은 연마 패드의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기의 일례를 도시하는 모식도.
도 9는 도 8에 도시하는 탄성률 측정기의 변형예를 도시하는 도면.
도 10은 접촉자의 하중과 접촉자의 변위의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 접촉자의 하중과 지지 아암의 휨량의 관계를 나타내는 도면.
도 12는 에지 과잉 연마량과, 리테이너 링 압력과 주연부의 연마 압력의 차의 관계를 나타내는 복수의 측정 데이터를 도시하는 도면.
도 13은 연마 조건 데이터를 도시하는 도면.
도 14는 측정된 연마 패드의 탄성률이 연마 조건에 피드백되는 공정을 설명하는 도면.
도 15는 연마 패드의 연마면에 온도 조정 매체를 접촉시키는 매체 접촉 기구를 도시하는 도면.
도 16은 연마 패드의 탄성률과 웨이퍼의 표면 단차의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터를 나타내는 도면.
도 17은 측정된 연마 패드의 탄성률이 연마 조건에 피드백되는 공정을 설명하는 도면.
도 18은 연마 패드의 탄성률을 측정하기 위한 바람직한 영역을 설명하기 위한 도면.
도 19는 드레서를 이용하여 연마 패드의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기의 예를 도시하는 도면.
도 20은 탄성률 측정기의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 21은 도 20에 도시하는 탄성률 측정기의 변형예를 도시하는 도면.
도 22는 탄성률 측정기의 또 다른 예를 도시하는 도면.
도 23은 비접촉 타입의 탄성률 측정기를 도시하는 모식도.
도 24는 연마 패드의 연마면을 도시하는 모식도.
도 25는 탄성률 측정기의 다른 예를 도시하는 모식도.
도 26은 접촉자에 의해 압박되어 있는 연마 패드의 연마면을 도시하는 모식도.
도 27은 도 24 및 도 26에 도시하는 연마 패드를 접촉자가 압박하고 있을 때의 접촉자의 변위와 하중의 변화를 나타내는 그래프.
도 28은 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 변형예를 도시하는 모식도.
도 29는 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 다른 변형예를 도시하는 모식도.
도 30은 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 또 다른 변형예를 도시하는 모식도.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 연마 장치를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 연마 테이블(12)과, 지지축(14)의 상단부에 연결된 톱 링 아암(16)과, 톱 링 아암(16)의 자유단부에 설치된 톱 링 샤프트(18)와, 톱 링 샤프트(18)의 하단부에 연결된 톱 링(20)과, 웨이퍼 등의 기판의 연마 조건을 조정하는 연마 조건 조정부(47)를 구비하고 있다. 톱 링 샤프트(18)는 톱 링 아암(16) 내에 배치된 톱 링 모터(도시하지 않음)에 연결되어 회전 구동되도록 되어 있다. 이 톱 링 샤프트(18)의 회전에 의해, 톱 링(20)이 화살표로 나타내는 방향으로 회전하도록 되어 있다.

연마 테이블(12)은 테이블축(12a)을 통해 그 하방에 배치되는 테이블 모터(70)에 연결되어 있고, 이 테이블 모터(70)에 의해 연마 테이블(12)이 테이블축(12a) 주위로 화살표로 나타내는 방향으로 회전 구동되도록 되어 있다. 이 연마 테이블(12)의 상면에는 연마 패드(22)가 부착되어 있고, 연마 패드(22)의 상면(22a)이 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마면을 구성하고 있다.

톱 링 샤프트(18)는 상하 이동 기구(24)에 의해 톱 링 아암(16)에 대해 상하 이동하도록 되어 있고, 이 톱 링 샤프트(18)의 상하 이동에 의해 톱 링(20)이 톱 링 아암(16)에 대해 상하 이동하도록 되어 있다. 톱 링 샤프트(18)의 상단부에는 로터리 조인트(25)가 설치되어 있다. 압력 조정부(100)는 로터리 조인트(25)를 경유하여 톱 링(20)에 연결되어 있다.

톱 링(20)은 그 하면에 웨이퍼를 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 톱 링 아암(16)은 지지축(14)을 중심으로 하여 선회 가능하게 구성되어 있고, 하면에 웨이퍼를 보유 지지한 톱 링(20)은 톱 링 아암(16)의 선회에 의해 웨이퍼의 수취 위치로부터 연마 테이블(12)의 상방으로 이동된다. 그리고, 톱 링(20)을 하강시켜 웨이퍼를 연마 패드(22)의 상면(연마면)(22a)에 압박한다. 웨이퍼의 연마 중에는, 톱 링(20) 및 연마 테이블(12)을 각각 회전시켜, 연마 테이블(12)의 상방에 설치된 연마액 공급 노즐(도시하지 않음)로부터 연마 패드(22) 상에 연마액을 공급한다. 이와 같이, 웨이퍼를 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 미끄럼 접촉시켜 웨이퍼의 표면을 연마한다.

톱 링 샤프트(18) 및 톱 링(20)을 승강시키는 승강 기구(24)는, 베어링(26)을 통해 톱 링 샤프트(18)를 회전 가능하게 지지하는 브리지(28)와, 브리지(28)에 설치된 볼 나사(32)와, 지주(30)에 의해 지지된 지지대(29)와, 지지대(29) 상에 설치된 AC 서보 모터(38)를 구비하고 있다. 서보 모터(38)를 지지하는 지지대(29)는 지주(30)를 통해 톱 링 아암(16)에 연결되어 있다.

볼 나사(32)는 서보 모터(38)에 연결된 나사축(32a)과, 이 나사축(32a)이 나사 결합하는 너트(32b)를 구비하고 있다. 톱 링 샤프트(18)는 브리지(28)와 일체로 되어 승강(상하 이동)하도록 되어 있다. 따라서, 서보 모터(38)를 구동하면, 볼 나사(32)를 통해 브리지(28)가 상하 이동하고, 이에 의해 톱 링 샤프트(18) 및 톱 링(20)이 상하 이동한다.

이 연마 장치는 연마 패드(22)의 연마면(22a)을 드레싱하는 드레싱 유닛(40)을 구비하고 있다. 이 드레싱 유닛(40)은 연마면(22a)에 미끄럼 접촉되는 드레서(50)와, 드레서(50)가 연결되는 드레서 샤프트(51)와, 드레서 샤프트(51)의 상단부에 설치된 에어 실린더(53)와, 드레서 샤프트(51)를 회전 가능하게 지지하는 드레서 아암(55)을 구비하고 있다. 드레서(50)의 하면은 드레싱면(50a)을 구성하고, 이 드레싱면(50a)은 지립(예를 들어, 다이아몬드 입자)으로 구성되어 있다. 에어 실린더(53)는 지주(56)에 의해 지지된 지지대(57) 상에 배치되어 있고, 이들 지주(56)는 드레서 아암(55)에 고정되어 있다.

드레서 아암(55)은 도시하지 않은 모터에 구동되고, 지지축(58)을 중심으로 하여 선회하도록 구성되어 있다. 드레서 샤프트(51)는 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 회전하고, 이 드레서 샤프트(51)의 회전에 의해, 드레서(50)가 드레서 샤프트(51) 주위로 화살표로 나타내는 방향으로 회전하도록 되어 있다. 에어 실린더(53)는 드레서 샤프트(51)를 통해 드레서(50)를 상하 이동시켜, 드레서(50)를 소정의 압박력으로 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 압박한다.

연마 패드(22)의 연마면(22a)의 드레싱은 다음과 같이 하여 행해진다. 드레서(50)가 드레서 샤프트(51)를 중심으로 하여 회전하고, 이것과 동시에 도시하지 않은 순수 공급 노즐로부터 순수가 연마면(22a)에 공급된다. 이 상태에서, 드레서(50)는 에어 실린더(53)에 의해 연마면(22a)에 압박되고, 드레싱면(50a)이 연마면(22a)에 미끄럼 접촉된다. 또한, 드레서 아암(55)을, 지지축(58)을 중심으로 하여 선회시켜 드레서(50)를 연마면(22a)의 반경 방향으로 요동시킨다. 이와 같이 하여, 드레서(50)에 의해 연마 패드(22)가 깎여, 연마면(22a)이 드레싱(재생)된다.

도 2는 웨이퍼(W)의 복수의 영역을 독립으로 압박할 수 있는 복수의 에어백을 구비한 톱 링(20)을 도시하는 단면도이다. 톱 링(20)은 톱 링 샤프트(18)에 자유 조인트(80)를 통해 연결되는 톱 링 본체(81)와, 톱 링 본체(81)의 하방에 배치된 리테이너 링(82)을 구비하고 있다.

톱 링 본체(81)의 하방에는 웨이퍼(W)에 접촉하는 유연한 멤브레인(탄성막)(86)과, 멤브레인(86)을 보유 지지하는 척킹 플레이트(87)가 배치되어 있다. 멤브레인(86)과 척킹 플레이트(87) 사이에는 4개의 압력실(에어백)(C1, C2, C3, C4)이 설치되어 있다. 압력실(C1, C2, C3, C4)은 멤브레인(86)과 척킹 플레이트(87)에 의해 형성되어 있다. 중앙의 압력실(C1)은 원형이고, 다른 압력실(C2, C3, C4)은 환형상이다. 이들 압력실(C1, C2, C3, C4)은 동심 상에 배열되어 있다.

압력실(C1, C2, C3, C4)에는 각각 유체로(F1, F2, F3, F4)를 통해 압력 조정부(100)에 의해 가압 공기 등의 가압 기체(가압 유체)가 공급되도록 되어 있다. 압력실(C1, C2, C3, C4)의 내부 압력은 서로 독립하여 변화시키는 것이 가능하고, 이에 의해, 웨이퍼(W)의 대응하는 4개의 영역, 즉, 중앙부, 내측 중간부, 외측 중간부 및 주연부에 대한 연마 압력을 독립으로 조정할 수 있다.

척킹 플레이트(87)와 톱 링 본체(81) 사이에는 압력실(C5)이 형성되고, 이 압력실(C5)에는 유체로(F5)를 통해 상기 압력 조정부(100)에 의해 가압 기체가 공급되도록 되어 있다. 이에 의해, 척킹 플레이트(87) 및 멤브레인(86) 전체가 상하 방향으로 움직일 수 있다. 웨이퍼(W)의 둘레 단부는 리테이너 링(82)에 둘러싸여 있고, 연마 중에 웨이퍼(W)가 톱 링(20)으로부터 튀어나오지 않도록 되어 있다. 압력실(C3)을 구성하는 멤브레인(86)의 부위에는 개구가 형성되어 있고, 압력실(C3)에 진공을 형성함으로써 웨이퍼(W)가 톱 링(20)에 흡착 유지되도록 되어 있다. 또한, 이 압력실(C3)에 질소 가스나 클린 에어 등을 공급함으로써, 웨이퍼(W)가 톱 링(20)으로부터 릴리스되도록 되어 있다.

톱 링 본체(81)와 리테이너 링(82) 사이에는 환형상 롤링 다이어프램(89)이 배치되어 있고, 이 롤링 다이어프램(89)의 내부에는 압력실(C6)이 형성되어 있다. 압력실(C6)은 유체로(F6)를 통해 상기 압력 조정부(100)에 연결되어 있다. 압력 조정부(100)는 가압 기체를 압력실(C6) 내에 공급하고, 이에 의해 리테이너 링(82)을 연마 패드(22)에 대해 압박한다.

압력 조정부(100)로부터의 가압 기체는 유체로(F1, F2, F3, F4, F5, F6)를 통해 압력실(C1 내지 C6) 내에 공급된다. 압력실(C1 내지 C6)은 대기 개방 밸브(도시하지 않음)에도 접속되어 있고, 압력실(C1 내지 C6)을 대기 개방하는 것도 가능하다.

연마 조건 조정부(47)는 각 압력실(C1, C2, C3, C4)에 대응하는 위치에 있는 막 두께 계측점에서의 연마의 진척에 기초하여, 각 압력실(C1, C2, C3, C4)의 내부 압력의 목표값을 결정한다. 연마 조건 조정부(47)는 상기 압력 조정부(100)로 지령 신호를 보내고, 압력실(C1, C2, C3, C4)의 내부 압력이 상기 목표값에 일치하도록 압력 조정부(100)를 제어한다. 복수의 압력실을 갖는 톱 링(20)은 연마의 진척에 따라서 웨이퍼(W)의 표면 상의 각 영역을 독립으로 연마 패드(22)에 압박할 수 있으므로, 막을 균일하게 연마할 수 있다.

웨이퍼(W)는 연마 패드(22)에 대해 압박되면서 연마되므로, 웨이퍼(W)의 연마 결과는 연마 패드(22)의 탄성률에 의해 바뀔 수 있다. 탄성률은 연마 패드(22)가 변형되기 어려움을 나타내는 물성치로, 단단한 연마 패드(22)는 높은 탄성률을 갖고, 연한 연마 패드(22)는 낮은 탄성률을 갖는다.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 연마 패드(22)의 탄성률이 웨이퍼(W)의 연마에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(22)가 단단하면, 웨이퍼(W)는 연마 패드(22) 내에는 그다지 파고들지 않는다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉하는 연마 패드(22)의 면적은 작다. 이에 대해, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 연마 패드(22)가 연하면, 웨이퍼(W)는 연마 패드(22) 내에 파고들어가, 웨이퍼(W)의 주연부에 접촉하는 연마 패드(22)의 면적이 커진다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 주연부가 다른 영역에 비해 많이 연마되는, 소위 에지 과잉 연마가 일어난다.

도 4는 연한 연마 패드(22)를 사용하여 연마된 웨이퍼(W)의 연마 레이트를 나타내는 도면이다. 도 4의 그래프는 웨이퍼(W)의 반경 방향에 있어서의 각 위치에서의 연마 레이트(제거 레이트라고도 함)를 나타내고 있다. 도 4로부터, 웨이퍼(W)의 주연부에서의 연마 레이트는 다른 영역에서의 그것보다도 큰 것을 알 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 주연부는 다른 영역보다도 많이 연마되어 있고, 결과적으로 에지 과잉 연마로 된다.

이와 같은 에지 과잉 연마를 방지하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 배치된 리테이너 링(82)을 사용하여, 웨이퍼(W)의 외측의 연마 패드(22)의 영역을 압박하는 것이 행해지고 있다. 리테이너 링(82)은 웨이퍼(W)의 주위에서 연마 패드(22)를 밀어 내림으로써, 연마 패드(22)와 웨이퍼(W)의 주연부의 접촉 면적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 에지 과잉 연마를 억제할 수 있다.

그러나, 연마 패드(22)가 연하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 리테이너 링(82)과 웨이퍼(W) 사이에서 연마 패드(22)가 융기되는 일이 있다. 이와 같은 경우에는, 리테이너 링(82)의 연마 패드(22)로의 압력을 크게 하여, 웨이퍼(W)와 연마 패드(22)의 접촉 면적을 작게 한다. 연마 패드(22)가 단단한 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 연마 패드(22)는 그다지 융기되지 않는다. 따라서, 이 경우에는 리테이너 링(82)의 압력을 약간만 크게 하면 된다. 이와 같이, 연마 패드(22)의 탄성률에 따라서, 웨이퍼(W) 연마 중의 리테이너 링(82)의 압력을 조정하는 것이 필요해진다.

연마 패드(22)의 탄성률은 연마 패드(22)의 온도에 따라서 바뀐다. 따라서, 리테이너 링(82)의 압력 이외에도, 연마 패드(22)의 온도를 바꿈으로써 연마 패드(22)의 에지 과잉 연마를 방지할 수 있다.

연마 패드(22)의 탄성률은 웨이퍼(W)의 에지 과잉 연마뿐만 아니라, 이로전 및 디싱에도 영향을 미친다. 구체적으로는, 연마 패드(22)가 연한 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 배선(101)이 밀집하여 형성되어 있는 패턴 영역이 다른 영역보다도 많이 제거되거나(이로전), 절연막(102)에 형성된 배선(101)에 접시 형상의 오목부가 형성된다(디싱). 이와 같은 이로전 및 디싱은 연마 패드(22)가 단단할 때에는 일어나기 어렵다. 따라서, 연마 패드(22)가 연할 때에는 연마 패드(22)의 온도를 바꿈으로써 이로전 및 디싱을 방지할 수 있다. 이와 같이, 연마 패드(22)의 탄성률에 기초하여, 리테이너 링(82)의 압력이나 연마 패드(22)의 온도 등의 연마 조건을 바꾸는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는, 웨이퍼의 연마 중 또는 웨이퍼의 연마 전에, 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하고, 이 탄성률의 측정값에 기초하여 웨이퍼의 연마 조건을 조정한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 장치는 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기(110)를 구비하고 있다. 이 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 힘을 부여하여 연마 패드(22)를 변형시키고, 그 변형량으로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하도록 구성되어 있다.

도 8은 탄성률 측정기(110)의 일례를 도시하는 모식도이다. 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 접촉하는 접촉자(111)와, 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 대해 압박하는 액추에이터로서의 에어 실린더(114)와, 접촉자(111)의 변위를 측정하는 변위 측정기(115)와, 접촉자(111)의 변위 및 접촉자(111)의 연마 패드(22)에 대한 하중으로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정하는 탄성률 결정부(117)를 구비하고 있다. 에어 실린더(114)는 연마 패드(22)의 상방에 배치된 지지 아암(120)에 고정되어 있고, 이 지지 아암(120)은 연마 테이블(12)의 외측에 설치된 지지축(121)에 고정되어 있다. 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 에어 실린더(114)를 고정해도 된다.

에어 실린더(114)는 압력 레귤레이터(123)를 경유하여 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있다. 압력 레귤레이터(123)는 압축 기체 공급원(125)으로부터 공급되는 압축 기체의 압력을 조정하여, 압력 조정된 압축 기체를 에어 실린더(114)로 보내도록 되어 있다. 탄성률 결정부(117)는 압축 기체의 소정의 목표 압력값을 압력 레귤레이터(123)로 송신하고, 압력 레귤레이터(123)는 에어 실린더(114)로 보내지는 압축 기체의 압력이 이 목표 압력값으로 유지되도록 동작한다. 접촉자(111)로부터 연마 패드(22)에 부여되는 하중은 목표 압력값과 에어 실린더(114)의 수압 면적으로부터 산출할 수 있다.

변위 측정기(115)는 지지 아암(120)에 대해 상대적으로 상하 방향으로 이동하고, 또한 접촉자(111)와 일체로 움직인다. 지지 아암(120)의 높이는 일정하므로, 변위 측정기(115)의 지지 아암(120)에 대한 변위를 측정함으로써, 접촉자(111)의 변위를 결정하는 것이 가능하다. 에어 실린더(114)는 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 압박하고, 이 상태에서 변위 측정기(115)는 접촉자(111)의 변위, 즉 연마 패드(22)의 변형량을 측정한다. 이와 같이, 변위 측정기(115)는 연마 패드(22)의 변형량을 측정하는 패드 변형 측정기로서 기능한다. 변위 측정기(115)로서는 접촉식 또는 비접촉식의 어떤 것을 사용해도 된다. 구체적으로는, 리니어 스케일, 레이저식 센서, 초음파 센서, 또는 와전류식 센서 등을 변위 측정기(115)로서 사용할 수 있다. 또한, 변위 측정기(115)로서, 2점 사이의 거리를 측정하는 거리 센서를 사용해도 된다.

에어 실린더(114)는 미리 정해진 힘으로 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 대해 압박함으로써, 연마 패드(22)의 표면을 변형시킨다. 변위 측정기(115)는 접촉자(111)의 변위[즉, 연마 패드(22)의 변형량]를 측정한다. 연마 패드(22)에 압박되었을 때의 접촉자(111)의 변위는 연마 패드(22)의 탄성률에 따라서 바뀐다. 따라서, 접촉자(111)의 변위로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정할 수 있다. 접촉자(111)의 선단은 PPS(폴리페닐렌설파이드)나 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 등의 경질의 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

연마 패드(22)의 탄성률은 웨이퍼의 연마 중에도 바꿀 수 있다. 따라서, 연마 패드(22)의 탄성률은 웨이퍼의 연마 중에 측정해도 된다. 이 경우, 접촉자(111)가, 회전하는 연마 패드(22)에 접촉했을 때에 접촉자(111)가 손상되지 않도록, 도 9에 도시한 바와 같이, 접촉자(111)는 그 선단에 설치된 회전 가능한 롤러(112)를 가져도 된다. 이 예에 따르면, 접촉자(111)의 손상이 방지될 뿐만 아니라, 접촉자(111)에 의한 연마 패드(22)의 손상도 방지된다.

접촉자(111)를 연마 패드(22)에 압박했을 때의 접촉자(111)의 변위[연마 패드(22)의 변형량]는 접촉자(111)의 연마 패드(22)에 대한 하중과, 연마 패드(22)의 탄성률에 의존한다. 탄성률이 일정한 조건 하에서는, 접촉자(111)의 변위는 접촉자(111)의 연마 패드(22)에 대한 하중에 비례한다. 도 10은 접촉자(111)의 하중과 접촉자(111)의 변위의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 그래프의 기울기의 역수는 연마 패드(22)의 스프링 정수, 즉 연마 패드(22)의 탄성률을 나타내고 있다. 탄성률 결정부(117)는 접촉자(111)의 하중차 L2-L1을, 이 하중차에 대응하는 접촉자(111)의 변위차 D2-D1로 제산함으로써, 연마 패드(22)의 탄성률을 결정한다.

접촉자(111)가 연마 패드(22)를 누르고 있을 때에, 지지 아암(120)은 연마 패드(22)로부터의 반력을 받아 약간 휜다. 이 지지 아암(120)의 휨은 접촉자(111)의 변위의 측정값과, 접촉자(111)의 실제의 변위 사이에 차이를 만들어 버린다. 따라서, 보다 정확한 탄성률을 취득하기 위해, 지지 아암(120)의 휨량을 사용하여 접촉자(111)의 변위를 보정하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 접촉자(111)의 변위의 측정값으로부터, 지지 아암(120)의 휨량을 감산하는 것이 바람직하다. 도 11은 접촉자(111)의 연마 패드(22)에 대한 하중과, 지지 아암(120)의 휨량의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지 아암(120)의 휨량은 접촉자(111)의 하중에 대략 비례한다. 따라서, 접촉자(111)의 변위의 측정값으로부터 지지 아암(120)의 대응하는 휨량을 감산함으로써, 정확한 접촉자(111)의 변위를 취득할 수 있다. 여기서 서술한 접촉자(111)의 변위의 보정 방법은 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 에어 실린더(114)를 고정한 경우에도 적용할 수 있다.

도 11에 도시하는 예에서는, 접촉자(111)의 하중 L1에 대응하는 지지 아암(120)의 휨량은 D1'이고, 접촉자(111)의 하중 L2에 대응하는 지지 아암(120)의 휨량은 D2'이다. 따라서, 연마 패드(22)의 탄성률은 접촉자(111)의 하중 L2, L1에 대응하는 접촉자(111)의 변위 측정값 D2, D1로부터 지지 아암(120)의 휨량 D2', D1'를 각각 감산함으로써 접촉자(111)의 변위를 보정하고, 접촉자(111)의 하중차 L2-L1을, 이 하중차에 대응하는 접촉자(111)의 보정된 변위차 (D2-D2')-(D1-D1')로 제산함으로써 결정할 수 있다. 접촉자(111)의 하중과, 대응하는 지지 아암(120)의 휨량의 관계를 나타내는 보정 데이터는 탄성률 결정부(117)에 미리 기억되어 있다.

이와 같이 하여 결정된 연마 패드(22)의 탄성률은 연마 조건 조정부(47)로 보내진다. 연마 조건 조정부(47)는 결정된 연마 패드(22)의 탄성률로부터, 리테이너 링(82)의 연마 패드(22)에 대한 최적의 압력을 결정한다. 이 최적의 압력은 연마 패드(22)의 탄성률과, 에지 과잉 연마량을 최소로 하는 리테이너 링(82)의 압력의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터에 기초하여 결정된다. 이 연마 조건 데이터는 복수의 샘플 웨이퍼(샘플 기판)를, 연마 패드(22)의 탄성률을 일정하게 유지한 조건 하에서, 다른 리테이너 링 압력으로 각각 연마하고, 다른 복수의 샘플 웨이퍼를, 연마 패드(22)의 탄성률을 다른 값으로 유지한 조건 하에서, 다른 리테이너 링 압력으로 각각 연마하고, 마찬가지로 하여 연마 패드(22)의 탄성률을 바꾸면서 복수의 샘플 웨이퍼를 연마하여, 연마된 샘플 웨이퍼의 에지 과잉 연마량을 측정하고, 탄성률마다 리테이너 링 압력과 샘플 웨이퍼의 에지 과잉 연마량을 관련지어, 샘플 웨이퍼의 에지 과잉 연마량을 최소로 하는 리테이너 링 압력을 탄성률마다 결정함으로써 미리 취득된다. 에지 과잉 연마량은 웨이퍼의 주연부와 다른 영역 사이에서의 연마 레이트 또는 막 두께의 차로서 나타낼 수 있다. 샘플 웨이퍼는 본래 연마해야 할 웨이퍼(W)와 동일 또는 유사한 구성(배선 패턴, 막의 종류 등)을 갖고 있는 것이 바람직하다.

연마 조건 데이터는 연마 조건 조정부(47)에 미리 저장되어 있다. 따라서, 연마 조건 조정부(47)는 측정된 연마 패드(22)의 탄성률과 연마 조건 데이터로부터, 연마 패드(22)의 탄성률에 대응한 리테이너 링(82)의 최적의 압력을 결정할 수 있다.

연마 조건 조정부(47)는, 이와 같이 하여 결정된 압력으로 리테이너 링(82)이 연마 패드(22)를 압박하도록, 압력 조정부(100)로 지령 신호를 보낸다. 이 지령 신호를 받아, 압력 조정부(100)는 리테이너 링(82)의 압력이 상기 결정된 압력으로 되도록 리테이너 링 압력실(C6) 내의 기체의 압력을 조정한다. 이와 같이 하여, 연마 패드(22)의 탄성률이 리테이너 링(82)의 압력에 반영된다.

다음에, 연마 조건 데이터를 취득하는 구체예에 대해 설명한다. 연마 패드(22)의 탄성률이 일정해지도록 연마 패드(22)의 온도가 조정된 조건 하에서, 복수의 샘플 웨이퍼가 연마된다. 이들 복수의 샘플 웨이퍼는, 각각, 소정의 다른 리테이너 링 압력으로 연마된다. 연마 후, 샘플 웨이퍼의 막 두께가 막 두께 측정기(도시하지 않음)에 의해 측정되어, 에지 과잉 연마량이 취득된다. 다음에, 샘플 웨이퍼의 연마 시의 리테이너 링(82)의 압력과, 웨이퍼의 주연부에 대한 연마 압력의 차가 취득된다. 리테이너 링(82)의 압력은, 도 2에 도시하는 압력실(C6) 내의 압력에 대응하고, 웨이퍼의 주연부에 대한 연마 압력은, 도 2에 도시하는 압력실(C4) 내의 압력에 대응한다.

마찬가지로 하여, 연마 패드(22)의 탄성률을 약간씩 바꾸면서, 각 탄성률에 있어서 복수의 샘플 웨이퍼를 다른 리테이너 링 압력으로 연마하여, 연마된 샘플 웨이퍼의 에지 과잉 연마량을 측정하고, 도 12에 도시한 바와 같은, 에지 과잉 연마량과, 리테이너 링 압력과 웨이퍼 주연부로의 연마 압력의 차의 관계를 나타내는 복수의 측정 데이터를 취득한다. 이들 복수의 측정 데이터는 각각 다른 탄성률에 대응한다. 다음에, 각각의 연마 패드(22)의 탄성률에 있어서, 에지 과잉 연마량이 최소가 되는 압력차[리테이너 링(82)의 압력과 웨이퍼 주연부로의 연마 압력의 차]를 결정하여, 도 13에 도시한 바와 같은, 연마 패드(22)의 탄성률과, 리테이너 링 압력과 웨이퍼 주연부로의 연마 압력의 차의 최적값의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터를 취득한다. 연마 조건 조정부(47)는 탄성률 측정기(110)에 의해 측정된 연마 패드(22)의 탄성률에 대응하는 압력차의 최적값을 연마 조건 데이터로부터 결정하고, 그 압력차를 실현하기 위한 리테이너 링(82)의 압력을 결정한다.

도 14는 측정된 연마 패드(22)의 탄성률이 연마 조건에 피드백되는 공정을 설명하는 도면이다. 웨이퍼의 연마가 개시되면(스텝 1), 연마 패드(22)의 탄성률이 측정된다(스텝 2). 연마 조건 조정부(47)는 측정된 탄성률에 대응하는 최적의 압력차[리테이너 링(82)의 압력과 웨이퍼 주연부에 가해지는 연마 압력의 차]를, 상술한 연마 조건 데이터로부터 결정한다(스텝 3). 그리고, 연마 조건 조정부(47)는 결정된 압력차를 실현하기 위한 리테이너 링(82)의 압력을 산출하고, 그 산출된 리테이너 링(82)의 압력의 값을 목표 압력값으로 하여 압력 조정부(100)로 송신한다. 압력 조정부(100)는 이 목표 압력값에 따라서 리테이너 링 압력실(C6) 내의 압력을 제어한다(스텝 4). 이 스텝 4에서는 웨이퍼에 과도한 힘이 가해지지 않도록 하기 위해, 주연부를 포함하는 웨이퍼에 가해지는 연마 압력은 그대로 유지된다. 스텝 2로부터 스텝 4까지의 공정을 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 웨이퍼의 연마가 종료되면(스텝 5), 연마 패드(22)는 드레서(50)에 의해 드레싱된다(스텝 6). 그리고, 다음의 웨이퍼가 마찬가지로 하여 연마된다(스텝 7).

연마 패드(22)의 탄성률은 연마 패드(22)의 온도에 의존하여 바뀌므로, 웨이퍼의 에지 과잉 연마량은 연마 패드(22)의 온도에 의해서도 조정할 수 있다. 따라서, 리테이너 링(82)의 압력에 추가하여, 연마 패드(22)의 온도에 의해 웨이퍼의 에지 과잉 연마를 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 연마 패드(22)의 온도를 조정할 수 있는 실시 형태에 대해 설명한다.

도 15는 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 온도 조정 매체를 접촉시키는 매체 접촉 기구(140)를 도시하는 도면이다. 도시하지 않은 연마 장치의 다른 구성은 상술한 실시 형태와 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다.

매체 접촉 기구(140)는 연마 패드(22)의 반경 방향을 따라서 배치된 복수의 매체 공급 노즐(141)과, 이들 매체 공급 노즐(141)에 온도 조정 매체를 공급하는 매체 공급원(143)과, 매체 공급원(143)으로부터 매체 공급 노즐(141)로 보내지는 온도 조정 매체의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(145)를 구비하고 있다. 매체 공급원(143)은 소정의 온도 범위 내로 유지된 온도 조정 매체를 그 내부에 저류하고 있다. 유량 제어 밸브(145)는 연마 조건 조정부(47)에 접속되어 있고, 연마 조건 조정부(47)로부터의 지령 신호에 따라서 동작한다. 각 매체 공급 노즐(141)로부터 연마 패드(22)에 공급되는 온도 조정 매체의 유량은 이들 유량 제어 밸브(145)에 의해 독립으로 제어된다. 따라서, 연마 패드(22) 상의 복수의 영역 중 하나 또는 몇 개만을 온도 조정하는 것이 가능하다. 사용되는 온도 조정 매체는, 예를 들어 청정한 공기, 질소, 순수, 또는 이들의 혼합 유체이다.

복수의 매체 공급 노즐(141) 중 적어도 하나는 웨이퍼의 주연부에 접촉하는 연마 패드(22)의 영역에 온도 조정 매체를 공급하는 것이 바람직하다. 온도 조정 매체는, 통상, 연마 패드(22)를 냉각하기 위한 냉각 매체이지만, 경우에 따라서는 가열 매체가 사용되어도 된다. 도 15는 2개의 매체 공급 노즐(141) 및 2개의 유량 제어 밸브(145)가 설치된 예를 도시하지만, 3개 이상의 매체 공급 노즐(141) 및 유량 제어 밸브(145)를 설치해도 된다. 또한, 복수의 매체 공급 노즐(141) 및 복수의 유량 제어 밸브(145) 대신에, 1개의 매체 공급 노즐(141) 및 1개의 유량 제어 밸브(145)를 설치해도 된다. 또한, 온도 조정 매체로서, 온도 조정 기능을 구비한 고체를 사용해도 된다.

도 7에 도시하는 이로전이나 디싱 등의 표면 단차는 리테이너 링(82)의 압력 조정으로는 해소하는 것이 어렵지만, 연마 패드(22)의 온도 조정에 의해서는 해소할 수 있다. 따라서, 연마 패드(22)의 온도를 조정함으로써, 이로전이나 디싱 등의 웨이퍼의 표면 상의 단차(요철)를 해소하는 실시 형태에 대해 설명한다.

도 16은 연마 패드(22)의 탄성률과 웨이퍼의 표면 단차의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터를 나타내는 도면이다. 도 16에 도시하는 연마 조건 데이터는 복수의 샘플 웨이퍼(샘플 기판)를 다른 탄성률의 조건 하에서 연마하고(다른 연마 조건은 동일함), 연마된 샘플 웨이퍼의 표면 단차의 크기를 측정하여, 탄성률과 표면 단차의 크기를 관련지음으로써 미리 취득된 것이다. 표면 단차의 크기는 단차계, 원자간력 현미경, 주사형 전자 현미경 등의 공지의 기술을 사용하여 측정할 수 있다. 이와 같이 하여 취득된 연마 조건 데이터는 연마 조건 조정부(47)에 미리 저장되어 있다.

도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 표면 단차가 최소가 되는 연마 패드(22)의 탄성률이 존재한다. 바꿔 말하면, 이 탄성률의 값은 웨이퍼의 표면 단차를 최소로 할 수 있는 최적의 탄성률이다. 따라서, 연마 조건 조정부(47)는 탄성률 측정기(110)에 의해 측정된 연마 패드(22)의 탄성률이 상기 최적의 탄성률로 되도록, 매체 접촉 기구(140)의 동작을 제어하여 연마 패드(22)의 온도를 조정한다. 상기 최적의 탄성률은 도 16에 도시하는 연마 조건 데이터로부터 미리 결정되어, 연마 패드(22)의 탄성률의 목표값으로서 연마 조건 조정부(47)에 미리 기억되어 있다.

도 17은 측정된 연마 패드(22)의 탄성률이 연마 조건에 피드백되는 공정을 설명하는 도면이다. 웨이퍼의 연마가 개시되면(스텝 1), 연마 패드(22)의 탄성률이 측정된다(스텝 2). 연마 조건 조정부(47)는 측정된 탄성률에 기초하여, 연마 패드(22)가 상기 소정의 최적의 탄성률을 갖도록, 매체 접촉 기구(140)를 통해 연마 패드(22)의 온도를 조정한다(스텝 3). 측정된 탄성률이 상기 소정의 최적의 탄성률에 일치할 때까지 스텝 2와 스텝 3이 반복된다. 바람직하게는, 스텝 2와 스텝 3은 연마가 종료될 때까지 반복된다. 웨이퍼의 연마가 종료되면(스텝 4), 연마 패드(22)는 드레서(50)에 의해 드레싱된다(스텝 5). 그리고, 다음의 웨이퍼가 마찬가지로 하여 연마된다(스텝 6).

도 18의 부호 Q로 나타낸 바와 같이, 연마 패드(22)의 탄성률은 웨이퍼와 접촉하는 연마 패드(22)의 영역 내에서 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 톱 링(20)의 상류측의 영역 내에서 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 것이 바람직하다.

도 19는 드레서(50)를 이용하여 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기(110)의 예를 도시하는 도면이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 이 탄성률 측정기(110)는 드레서(50)를 연마 패드(22)에 압박하는 액추에이터로서의 에어 실린더(53)와, 드레서(50)의 종방향의 변위를 측정하는 변위 측정기(115)와, 드레서(50)의 연마 패드(22)에 대한 하중과 드레서(50)의 변위로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정하는 탄성률 결정부(117)로 기본적으로 구성된다. 에어 실린더(53)는 압력 레귤레이터(123)를 경유하여 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있다. 압력 레귤레이터(123)는 압축 기체 공급원(125)으로부터 공급되는 압축 기체의 압력을 조정하고, 압력 조정된 압축 기체를 에어 실린더(53)로 보내도록 되어 있다.

탄성률 결정부(117)는 압축 기체의 목표 압력값을 압력 레귤레이터(123)로 송신하고, 압력 레귤레이터(123)는 에어 실린더(53)로 보내지는 압축 기체의 압력이 이 목표 압력값으로 유지되도록 동작한다. 드레서(50)로부터 연마 패드(22)로 부여되는 하중은 목표 압력값과 에어 실린더(53)의 수압 면적으로부터 산출할 수 있다.

변위 측정기(115)는 드레서 아암(55)에 대해 상대적으로 상하 방향으로 이동하고, 또한 드레서(50)와 일체로 움직인다. 드레서 아암(55)의 높이는 일정하고, 그 상하 방향의 위치는 고정이다. 따라서, 변위 측정기(115)의 드레서 아암(55)에 대한 변위를 측정함으로써 드레서(50)의 변위를 결정하는 것이 가능하다.

에어 실린더(53)는 드레서(50)의 하면(드레싱면)을 연마 패드(22)에 압박하고, 이 상태에서 변위 측정기(115)는 드레서(50)의 변위, 즉 연마 패드(22)의 변형량을 측정한다. 탄성률 결정부(117)는 드레서(50)의 변위와 드레서(50)의 하중으로부터 상술한 바와 같이 하여 연마 패드(22)의 탄성률을 산출한다. 도 11에 도시하는 예와 마찬가지로, 드레서 아암(55)의 휨량과, 드레서(50)의 연마 패드(22)에 대한 하중의 관계를 나타내는 보정 데이터를 사용하여, 드레서(50)의 변위의 측정값을 보정해도 된다. 연마 패드(22)의 드레싱 처리는, 통상, 연마 전(웨이퍼의 연마와 다음의 웨이퍼의 연마 사이)에 행해지므로, 드레싱 처리 후에, 계속해서 드레서(50)를 연마 패드(22)에 압박하여 드레서(50)의 변위를 측정하는 것이 바람직하다.

도 20은 탄성률 측정기(110)의 또 다른 예를 도시하는 도면이다. 이 예의 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 접촉하는 거리 센서(127)와, 이 거리 센서(127)를 연마 패드(22)에 압박하는 액추에이터로서의 에어 실린더(114)와, 거리 센서(127)의 변위 및 거리 센서(127)의 연마 패드(22)에 대한 하중으로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정하는 탄성률 결정부(117)를 구비하고 있다. 이 예에서는, 거리 센서(127)는 연마 패드(22)에 접촉하는 접촉자로서도 기능한다. 에어 실린더(114)는 연마 패드(22)의 상방에 배치된 지지 아암(120)에 고정되어 있고, 이 지지 아암(120)은 연마 테이블(12)의 외측에 설치된 지지축(121)에 고정되어 있다. 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 에어 실린더(114)를 고정해도 된다.

에어 실린더(114)는 압력 레귤레이터(123)를 경유하여 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있다. 압력 레귤레이터(123)는 압축 기체 공급원(125)으로부터 공급되는 압축 기체의 압력을 조정하여, 압력 조정된 압축 기체를 에어 실린더(114)로 보내도록 되어 있다. 탄성률 결정부(117)는 압축 기체의 소정의 목표 압력값을 압력 레귤레이터(123)로 송신하고, 압력 레귤레이터(123)는 에어 실린더(114)로 보내지는 압축 기체의 압력이 이 목표 압력값으로 유지되도록 동작한다. 거리 센서(127)로부터 연마 패드(22)에 부여되는 하중은 목표 압력값과 에어 실린더(114)의 수압 면적으로부터 산출할 수 있다.

거리 센서(127)는 이 거리 센서(127)와 연마 테이블(12)의 거리를 측정한다. 거리 센서(127)를 연마 패드(22)에 압박했을 때의 거리 센서(127)의 변위[즉, 연마 패드(22)의 변형량]는 거리 센서(127)와 연마 테이블(12)의 거리의 변화량이다. 거리 센서(127)에 눌려 있을 때의 연마 패드(22)는 거리 센서(127)와 연마 테이블(12) 사이에 끼워져 있으므로, 거리 센서(127)와 연마 테이블(12)의 거리의 변화로부터, 연마 패드(22)를 눌렀을 때의 거리 센서(127)의 변위를 구할 수 있다. 보다 구체적으로는, 거리 센서(127)가 실질적으로 하중 0으로 연마 패드(22)에 접촉하고 있을 때의 거리 센서(127)와 연마 테이블(12)의 제1 거리를 측정하고, 거리 센서(127)가 0보다도 큰 소정의 하중으로 연마 패드(22)를 누르고 있을 때의 거리 센서(127)와 연마 테이블(12)의 제2 거리를 측정하여, 제1 거리로부터 제2 거리를 감산함으로써, 거리 센서(127)의 변위, 즉 연마 패드(22)의 변형량을 산출할 수 있다. 상기 제1 거리를 연마 패드(22)의 직경 방향으로 배열된 복수의 점에서 측정함으로써, 연마 패드(22)의 프로파일을 취득할 수 있다.

거리 센서(127)로서는, 초음파 센서 등의 비접촉 타입의 거리 센서가 사용된다. 연마 테이블(12)의 상면이 금속으로 구성되어 있는 경우에는, 거리 센서(127)로서 와전류 센서를 사용할 수 있다.

도 21은 도 20에 도시하는 탄성률 측정기(110)의 변형예를 도시하는 도면이다. 이 예에서는, 선단에 롤러(112)가 회전 가능하게 설치된 접촉자(111)가 사용되어 있고, 이 롤러(112)가 연마 패드(22)에 접촉하도록 되어 있다. 거리 센서(127)는 접촉자(111)에 연결되어 있고, 거리 센서(12)와 접촉자(111)는 일체로 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 거리 센서(127)는 연마 패드(22)의 표면에 대향하여 배치되어 있고, 연마 패드(22)의 표면으로부터 이격하여 배치되어 있다.

접촉자(111)의 롤러(112)가 에어 실린더(114)에 의해 연마 패드(22)에 압박되면, 거리 센서(127)는 접촉자(111)와 일체로 연마 패드(22)를 향해 이동한다. 따라서, 도 20에 도시한 예와 마찬가지로, 거리 센서(127)에 의해, 접촉자(111)의 변위, 즉 연마 패드(22)의 변형량을 측정할 수 있다. 이 예에서는, 롤러(112)가 연마 패드(22)에 구름 접촉하므로, 거리 센서(127) 및 연마 패드(22)의 손상이 방지된다.

도 22는 탄성률 측정기(110)의 또 다른 예를 도시하는 도면이다. 이 예에서는 강구(131)를 소정의 위치로부터 연마 패드(22) 상에 떨어뜨려, 그 되튀기 높이로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 측정한다. 즉, 탄성률 측정기(110)는 강구(131)와, 강구(131)를 연마 패드(22)의 표면으로 안내하는 가이드관(132)과, 강구(131)의 되튀기 높이를 측정하는 거리 센서(133)와, 되튀기 높이의 측정값으로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정하는 탄성률 결정부(117)를 구비하고 있다. 가이드관(132) 및 거리 센서(133)는 지지 아암(120)에 고정되어 있다. 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 가이드관(132) 및 거리 센서(133)를 고정해도 된다.

탄성률 결정부(117)에는 되튀기 높이와 연마 패드(22)의 탄성률의 관계를 나타내는 탄성률 데이터가 미리 기억되어 있다. 따라서, 탄성률 결정부(117)는 거리 센서(133)로부터 보내져 온 되튀기 높이의 측정값과, 탄성률 데이터로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정할 수 있다.

도 8 내지 도 22에 도시하는 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 접촉함으로써 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 접촉 타입의 탄성률 측정기이다. 이것 대신에, 연마 패드(22)에 접촉하는 일 없이 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 비접촉 타입의 탄성률 측정기(110)를 사용해도 된다. 비접촉 타입의 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)의 접촉에 기인하는 분진을 발생시키지 않으므로, 웨이퍼의 연마 중에서의 측정에 적절하게 사용할 수 있다.

도 23은 비접촉 타입의 탄성률 측정기(110)를 도시하는 모식도이다. 이 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 가압 기체를 분사하여 연마 패드(22)에 오목부를 형성하는 블로어(135)와, 그 오목부의 깊이를 측정하는 거리 센서(136)와, 오목부의 깊이의 측정값으로부터 연마 패드(22)의 탄성률을 결정하는 탄성률 결정부(117)를 갖고 있다. 거리 센서(136)로서는, 레이저식 거리 센서 등의 비접촉 타입의 거리 센서가 사용된다. 블로어(135) 및 거리 센서(136)는 지지 아암(120)에 고정되어 있다. 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 블로어(35) 및 거리 센서(136)를 고정해도 된다.

블로어(135)는 유량 조정 밸브(137)를 경유하여 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있다. 유량 조정 밸브(137)는 압축 기체 공급원(125)으로부터 블로어(135)로 공급되는 압축 기체의 유량을 조정하도록 되어 있다. 탄성률 결정부(117)는 압축 기체의 소정의 목표 유량값을 유량 조정 밸브(137)로 송신하고, 유량 조정 밸브(137)는 이 목표 유량값에 따라서 압축 기체의 유량을 제어한다.

탄성률 결정부(117)는 연마 패드(22)의 오목부의 깊이[즉, 연마 패드(22)의 변형량]와 연마 패드(22)의 탄성률의 관계를 나타내는 탄성률 데이터를 미리 저장하고 있다. 탄성률 결정부(117)는 거리 센서(136)에 의해 취득된 오목부 깊이의 측정값과, 탄성률 데이터로부터, 연마 패드(22)의 탄성률을 결정한다. 이 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 접촉하는 일 없이 연마 패드(22)의 탄성률을 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 이 비접촉 타입의 탄성률 측정기(110)를 사용함으로써, 웨이퍼에 흠집(스크래치)을 부여하는 일 없이 연마 패드(22)의 탄성률을 측정할 수 있다.

연마 패드(22)의 표면, 즉 연마면(22a)은 드레서(50)에 의해 드레싱된 결과, 도 24에 도시한 바와 같이 미소한 요철을 갖고 있다. 이 연마면(22a)의 요철은 연마 패드(22)의 표면과 내부에서 그 탄성률에 차이를 발생시킨다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼의 연마 결과는 연마 패드(22)의 탄성률에 영향을 받는다. 특히, 웨이퍼의 주연부의 프로필은 연마 패드(22)의 표면의 탄성률에 크게 영향을 받는다. 따라서, 다음의 실시 형태는 이 연마 패드(22)의 표면의 탄성률을 측정하는 방법을 제공한다.

도 25는 탄성률 측정기의 다른 예를 도시하는 모식도이다. 특별히 설명하지 않는 구성은, 도 8에 도시하는 구성과 동일하므로, 그 중복되는 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 탄성률 측정기(110)는 연마 패드(22)에 접촉하는 접촉자(111)와, 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 대해 압박하는 액추에이터로서의 에어 실린더(114)와, 접촉자(111)의 변위를 측정하는 변위 측정기(115)와, 접촉자(111)로부터 연마 패드(22)에 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정기로서의 로드 셀(150)과, 접촉자(111)의 변위 및 접촉자(111)의 연마 패드(22)에 대한 하중으로부터 연마 패드(22)의 탄성을 결정하는 탄성률 결정부(117)를 구비하고 있다.

에어 실린더(114)는 연마 패드(22)의 상방에 배치된 지지 아암(120)에 고정되어 있고, 이 지지 아암(120)은 연마 테이블(12)의 외측에 설치된 지지축(121)에 고정되어 있다. 지지 아암(120) 대신에, 드레서 아암(55)에 에어 실린더(114)를 고정해도 된다. 접촉자(111)는 샤프트(151)의 하단부에 고정되어 있고, 로드 셀(150)은 샤프트(151)의 상단부에 고정되어 있다. 로드 셀(150)은 시프트(151)와 에어 실린더(114)의 로드 사이에 배치되어 있다. 따라서, 에어 실린더(114)에 의해 발생된 하향의 힘은 로드 셀(150) 및 샤프트(151)를 통해 접촉자(111)로 전달된다. 접촉자(111)는 원형의 하면을 갖고 있고, 이 하면이 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 접촉한다. 접촉자(111)의 하면은 사각형 등, 원형 이외의 형상이어도 된다. 접촉자(111)로부터 연마 패드(22)에 가해지는 하중은 로드 셀(150)에 의해 측정된다.

변위 측정기(115)는 지지 아암(120)에 연결되어 있고, 변위 측정기(115)의 상하 방향의 위치는 고정되어 있다. 변위 측정기(115)는 지지 아암(120)에 대한 접촉자(111)의 상대적인 위치를 측정한다. 또한 도 8에 도시한 바와 같이, 변위 측정기(115)를 접촉자(111)에 연결하여, 변위 측정기(115) 자신이 접촉자(111)와 일체로 상하 방향으로 이동 가능하게 해도 된다.

접촉자(111)가 연마 패드(22)의 연마면(22a)을 압박하면, 도 26에 도시한 바와 같이, 우선, 연마면(22a)의 요철 중 볼록부가 접촉자(111)의 하면에 의해 눌려 찌그러진다. 볼록부가 눌려 찌그러진 후에는 연마 패드(22)의 전체가 그 두께 방향으로 압축된다. 도 27은 접촉자(111)의 하중과 변위의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 27로부터 알 수 있는 바와 같이, 단위 하중당의 변위의 증가(이하, 이를 변위 레이트라고 함)는 연마면(22a)의 볼록부가 눌려 찌그러졌을 때의 하중 L3의 전후에서 크게 변화된다. 또한, 접촉자(111)가 연마 패드(22)에 접촉한 후 연마면(22a)의 볼록부가 눌려 찌그러질 때까지의 변위 레이트는 높고, 볼록부가 눌려 찌그러진 후의 변위 레이트는 낮다. 따라서, 변위 레이트의 변화로부터, 연마면(22a)의 볼록부가 눌려 찌그러진 것을 검출할 수 있다.

본 명세서에서는, 연마 패드(22)의 표면의 탄성률은, 접촉자(111)가 연마 패드(22)에 접촉한 후 연마면(22a)의 볼록부가 눌려 찌그러질 때까지 취득된 접촉자(111)의 하중과 변위로부터 산출된 탄성률을 말한다. 탄성률 측정기(117)는 변위 레이트가 저하되어 소정의 임계값에 도달했을 때의 접촉자(111)의 하중과 변위를 결정하고, 결정된 하중과 변위로부터 연마 패드(22)의 표면의 탄성률을 산출한다. 변위 레이트는 탄성률의 역수이므로, 탄성률 결정부(117)는 단위 하중마다 탄성률을 산출하고, 탄성률이 증가하여 소정의 임계값에 도달했을 때의 접촉자(111)의 하중과 변위를 결정하고, 결정된 하중과 변위로부터 연마 패드(22)의 표면의 탄성률을 산출해도 된다.

도 28은 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 변형예를 도시하는 모식도이다. 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 형성되어 있는 요철의 사이즈는 ㎛오더이므로, 접촉자(111)의 연마면(22a)으로의 압박은 고정밀도로 행해야만 한다. 도 28에 도시하는 탄성률 측정기는 연마면(22a)에 대한 접촉자(111)의 압박력을 보다 정밀하게 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 특별히 설명하지 않는 도 28의 구성은 도 25의 구성과 동일하다.

도 28에 도시한 바와 같이, 로드 셀(150)은 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 대해 압박하는 액추에이터로서의 에어 실린더(158)에 연결되어 있다. 이 에어 실린더(158)의 실린더부와 피스톤이 서로 미끄럼 접촉하는 부분에는 저마찰 재료가 사용되어 있고, 에어 실린더(158)의 피스톤 로드는 기체의 압력을 받아 매끄럽게 움직이는 것이 가능하도록 되어 있다. 에어 실린더(158)는 전공 레귤레이터(159)를 경유하여 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있다.

에어 실린더(158)는 접촉자(111)를 소정의 위치까지 이동시키는 접촉자 이동 기구로서의 에어 실린더(160)에 연결되어 있다. 이 에어 실린더(160)도 압축 기체 공급원(125)에 접속되어 있지만, 에어 실린더(160)와 압축 기체 공급원(125) 사이에는 전공 레귤레이터는 배치되어 있지 않다. 에어 실린더(160)는 에어 실린더(158), 로드 셀(150) 및 접촉자(111)를 일체로 소정의 위치까지 이동시킨다. 이 소정의 위치에서는, 접촉자(111)는 연마 패드(22)에는 접촉하지 않는다. 이 상태에서, 전공 레귤레이터(159)에 의해 제어된 압력의 기체(예를 들어, 공기)가 에어 실린더(158)에 공급되고, 에어 실린더(158)는 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 압박한다. 이와 같이, 접촉자(111)의 연직 방향의 이동은 에어 실린더(160)에 의해 행해지고, 접촉자(111)의 압박은 에어 실린더(158)에 의해 행해진다. 접촉자 이동 기구로서, 에어 실린더(160) 대신에, 볼 나사와 서보 모터의 조합을 사용해도 된다.

도 29는 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 다른 변형예를 도시하는 모식도이다. 이 탄성률 측정기는 에어 실린더(158) 대신에, 압전 소자(피에조 소자)(163)가 사용되어 있다. 압전 소자(163)는 전원(165)에 접속되어 있고, 전원(165)에 의해 가변 전압이 압전 소자(163)에 인가되도록 되어 있다. 압전 소자(163)는 인가되는 전압에 따라서 변형되는 소자이고, 그 변형량은 ㎛오더이다. 따라서, 압전 소자(163)는 접촉자(111)의 압박력을 정밀하게 조정할 수 있다. 이 예에서는 접촉자(111)의 연직 방향의 이동은 에어 실린더(160)에 의해 행해지고, 접촉자(111)의 압박은 압전 소자(163)에 의해 행해진다.

도 30은 도 25에 도시하는 탄성률 측정기의 또 다른 변형예를 도시하는 모식도이다. 이 탄성률 측정기는 접촉자(111)를 연마 패드(22)에 대해 압박하는 액추에이터 및 접촉자(111)를 이동시키는 접촉자 이동 기구로서, 볼 나사(170) 및 서보 모터(171)의 조합이 사용되어 있다. 볼 나사(170)는 나사축(170a)과, 이 나사축(170a)이 나사 결합하는 너트(170b)를 구비하고 있다. 너트(170b)는 로드 셀(150)에 연결되어 있다. 또한, 너트(170b)는 연진 방향으로 연장되는 리니어 가이드 레일(174)에 의해 상하 이동 가능하게 지지되어 있다.

서보 모터(171)는 지지 아암(120)에 고정되어 있다. 서보 모터(171)에는 모터 드라이버(175)가 접속되어 있다. 이 모터 드라이버(175)는 탄성률 결정부(117)로부터의 지령을 받아 동작하여, 서보 모터(171)를 구동한다. 볼 나사(170) 및 서보 모터(171)의 조합은 ㎛오더로 접촉자(111)를 연직 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 따라서, 볼 나사(170) 및 서보 모터(171)의 조합은 접촉자(111)의 압박력을 정밀하게 조정할 수 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 연마 패드(22)의 연마면(22a)에 온도 조정 매체를 접촉시키는 경우, 연마 패드(22)의 표면의 탄성률이 바뀌기 쉽다. 따라서, 도 25 내지 도 30에 도시하는 탄성률 측정기(110)는 도 15에 도시하는 매체 접촉 기구(140)와 조합하는 것이 바람직하다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이고, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태로 한정되는 일 없이, 특허청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

12 : 연마 테이블
12a : 테이블축
14, 58 : 지지축
16 : 톱 링 아암
18 : 톱 링 샤프트
20 : 톱 링
22 : 연마 패드
22a : 연마면
24 : 승강 기구
25 : 로터리 조인트
28 : 브리지
29, 57 : 지지대
30, 56 : 지주
32 : 볼 나사
32a : 나사축
32b : 너트
38 : AC 서보 모터
40 : 드레싱 유닛
47 : 연마 조건 조정부
50 : 드레서
50a : 드레싱면
51 : 드레서 샤프트
53 : 에어 실린더
55 : 드레서 아암
70 : 테이블 모터
80 : 자유 조인트
81 : 톱 링 본체
82 : 리테이너 링
86 : 멤브레인
87 : 척킹 플레이트
89 : 롤링 다이어프램
100 : 압력 조정부
110 : 탄성률 측정기
111 : 접촉자
112 : 롤러
114 : 에어 실린더
115 : 변위 측정기
117 : 탄성률 결정부
120 : 지지 아암
121 : 지지축
123 : 압력 레귤레이터
125 : 압축 기체 공급원
127 : 거리 센서
131 : 강구
132 : 가이드관
133 : 거리 센서
135 : 블로어
136 : 거리 센서
140 : 매체 접촉 기구
141 : 매체 공급 노즐
143 : 매체 공급원
145 : 유량 제어 밸브
C1 내지 C6 : 압력실
F1 내지 F6 : 유체로

Claims

기판과 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 상기 기판을 연마하는 연마 방법이며,
상기 연마 패드의 탄성률을 측정하고,
상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 기판의 연마 조건을 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마 조건은 상기 기판의 주위에 배치된 리테이너 링의 상기 연마 패드에 대한 압력인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제2항에 있어서, 상기 탄성률의 측정값과, 상기 탄성률과 상기 리테이너 링의 압력의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터에 따라서, 상기 리테이너 링의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제3항에 있어서, 상기 연마 조건 데이터는 상기 탄성률 및 상기 리테이너 링의 압력의 값의 조합을 바꾸면서 복수의 샘플 기판을 연마하고, 연마된 상기 복수의 샘플 기판의 에지 과잉 연마량을 측정하고, 탄성률마다 상기 리테이너 링 압력과 상기 에지 과잉 연마량을 관련지어, 상기 에지 과잉 연마량을 최소로 하는 리테이너 링 압력을 탄성률마다 결정함으로써 미리 취득되는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마 조건은 상기 연마 패드의 온도인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제5항에 있어서, 상기 탄성률이 소정의 목표값으로 되도록 상기 연마 패드의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제5항에 있어서, 상기 연마 패드의 온도는 온도 조정용 매체를 상기 연마 패드에 접촉시킴으로써 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제7항에 있어서, 상기 온도 조정용 매체는 상기 연마 패드 상의 복수의 영역에 따로따로 접촉하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제8항에 있어서, 상기 복수의 영역 중 적어도 하나는, 상기 기판의 주연부에 접촉하는 영역인 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 기판의 연마 중에 측정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제10항에 있어서, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 연마 패드의 진행 방향에 있어서 상기 기판의 상류측의 영역에서 측정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마 패드의 탄성률은 상기 기판의 연마 전에 측정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
제1항에 있어서, 상기 연마 패드의 표면에 힘을 가하여 상기 연마 패드를 변형시키고,
상기 연마 패드의 변형량을 측정하고,
상기 힘을 상기 연마 패드의 변형량으로 제산함으로써 상기 연마 패드의 탄성률을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 방법.
기판과 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 상기 기판을 연마하는 연마 장치이며,
상기 연마 패드의 탄성률을 측정하는 탄성률 측정기와,
상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 기판의 연마 조건을 조정하는 연마 조건 조정부를 구비한 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제14항에 있어서, 상기 연마 조건은 상기 기판의 주위에 배치된 리테이너 링의 상기 연마 패드에 대한 압력이고,
상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 리테이너 링의 압력을 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제15항에 있어서, 상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값과, 상기 탄성률과 상기 리테이너 링의 압력의 관계를 나타내는 연마 조건 데이터에 따라서, 상기 리테이너 링의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제16항에 있어서, 상기 연마 조건 데이터는 상기 탄성률 및 상기 리테이너 링의 압력의 값의 조합을 바꾸면서 복수의 샘플 기판을 연마하고, 연마된 상기 복수의 샘플 기판의 에지 과잉 연마량을 측정하고, 탄성률마다 상기 리테이너 링 압력과 상기 에지 과잉 연마량을 관련지어, 상기 에지 과잉 연마량을 최소로 하는 리테이너 링 압력을 탄성률마다 결정함으로써 미리 취득되는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제14항에 있어서, 상기 연마 조건은 상기 연마 패드의 온도이고,
상기 연마 조건 조정부는 상기 탄성률의 측정값에 기초하여 상기 연마 패드의 온도를 조정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제18항에 있어서, 온도 조정용 매체를 상기 연마 패드에 접촉시키는 매체 접촉 기구를 더 구비하고,
상기 연마 조건 조정부는 상기 매체 접촉 기구를 통해 상기 연마 패드의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제14항에 있어서, 상기 탄성률 측정기는,
상기 연마 패드의 표면에 힘을 가하여 상기 연마 패드를 변형시키고,
상기 연마 패드의 변형량을 측정하고,
상기 힘을 상기 연마 패드의 변형량으로 제산함으로써 상기 연마 패드의 탄성률을 결정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.