KR20180055106A - 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법 - Google Patents

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마장치는, 상면에 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된 연마패드와, 연마패드의 하부에 배치되며 연마패드의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서와, 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍터와, 디텍터에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 두께검출부를 포함하며, 초음파 신호를 이용하여 연마패드의 마모량(두께 변화)를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마패드의 두께 변화를 정확하게 검출할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다.
즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.
상기 연마패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)가 연마패드(11)에 접촉된 상태로 연마 공정이 진행되는 동안에는 연마패드(우레탄 재질)의 마모가 발생하고, 연마패드(11)의 마모가 일정 이상 진행되면 웨이퍼(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 연마 품질이 저하되기 때문에, 연마패드(11)의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 연마패드(11)가 주기적으로 교체되어야 한다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용되는 슬러리와 캐리어 헤드(20)에 의한 가압력은 웨이퍼의 연마층을 형성하는 재질이나 두께에 따라 달라지고, 최근에는 컨디셔너(40)의 가압력과 캐리어 헤드(20)의 가압력이 화학 기계적 연마 공정 중에 변동되도록 제어하는 시도가 행해짐에 따라, 연마패드(11)를 예상 수명 시간 동안 사용하더라도, 어떤 연마패드는 수명에 비하여 더 많이 마모된 상태가 되기도 하고, 다른 연마패드는 예상 수명 시간 동안 사용한 상태에서도 앞으로 더 사용할 수 있는 상태가 되기도 한다.
따라서, 종래에는 연마패드(11)의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 연마패드의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 연마패드를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 연마패드로 화학 기계적 연마 공정을 수행함에 따라 웨이퍼의 연마 품질이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 연마패드의 마모량을 정확하게 검출하고 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 연마패드의 두께 변화를 정확하게 검출할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 초음파 신호를 이용하여 연마패드의 두께 변화를 정확하게 검출하고, 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 두께 측정 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 상면에 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된 연마패드와, 연마패드의 하부에 배치되며 연마패드의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서와, 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍터와, 디텍터에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 두께검출부를 포함한다.
이는, 예상 수명이 경과된 연마패드를 교체함에 있어서, 연마패드의 실제 마모량을 정확하게 측정하여 연마패드의 교체 시점을 보다 정확하게 인식할 수 있도록 하기 위함이다.
즉, 본 발명은 연마패드의 하부에서부터 초음파를 발생시키고 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 연마패드의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 실제 마모량을 정확하게 측정함으로써, 공정 효율을 저하시키거나 연마 품질을 저하시키지 않고 적시에 연마패드가 교체되도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 연마패드의 상부에서 하부 방향으로 초음파를 발생시킨 후, 연마패드의 상면에서 상부 방향으로 반사되는 신호를 감지할 수 있으나, 연마패드의 최상면에는 액상 유체가 존재하기 때문에, 초음파 신호가 액상 유체를 통과하는 동안 외곡되거나 간섭되는 현상이 발생되어 초음파 반사신호를 정확하게 감지하기 어렵고, 신호의 초음파 반사신호의 강도가 충분하지 못하는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에서는 액상 유체가 존재하지 않는 연마패드의 저면에서 초음파가 입사될 수 있기 때문에, 액상 유체에 의한 간섭없이 초음파 반사신호를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 감지부가 연마패드의 상부 영역에 배치되지 않고, 연마패드의 저면(연마정반의 상면)에 배치되기 때문에, 감지부가 배치되기 위한 공간을 용이하게 마련할 수 있다.
즉, 연마패드의 상부 영역에는 캐리어 헤드와, 컨디셔너와, 케미컬 분사부와, 세정액 분사부 등과 같은 많은 주변 장치가 배치되기 때문에, 연마패드의 상부 영역에 감지부를 배치시키기 위해서는 별도의 지지장치를 이용하여 주변 장치들을 피해 감지부를 장착해야 하는 번거롭고 불편한 문제점이 있으며, 이에 따라 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 주변 장치들과 간섭되지 않는 연마패드의 저면에 감지부를 배치하면 되기 때문에 감지부를 용이하게 장착하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 연마패드의 반경 방향을 따라 연마패드의 두께 분포를 감지할 수 있도록, 초음파센서와 디텍터는 연마패드의 반경 방향을 따라 교호적으로 배치되게 복수개가 구비될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 초음파센서와 디텍터를 포함하는 감지부가 연마패드의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 것이 가능하고, 다르게는 감지부가 연마패드의 특정 영역에는 배치되는 것이 가능하다.
바람직하게, 디텍터는 그루브 패턴의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호와, 연마패드의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호와, 연마패드의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호를 감지할 수 있으며, 두께검출부는 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고, 시간축에 정렬된 제1초음파 반사신호 내지 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 두께검출부는 시간축에 정렬된 3개의 초음파 반사신호 중, 가장 강도가 높고 또렷한 신호인 연마패드의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호를 통해 연마패드의 실제 두께를 검출한다.
보다 구체적으로, 두께검출부는 하기 수학식[1]에 의해 연마패드의 두께(h)를 검출할 수 있다.
수학식[1]
Figure pat00001
여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
또한, 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함할 수 있으며, 두께검출부는 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드의 두께를 측정하도록 구성된다.
이와 같이, 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 과정에, 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하는 것에 의하여 연마패드의 두께 측정 정확성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 두께검출부는 하기 수학식[2]에 의해 연마패드의 두께(h)를 검출하도록 구성된다.
수학식[2]
Figure pat00002
여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드의 온도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
바람직하게, 초음파의 속도(v)는 연마패드의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스에 미리 저장되어 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 분야에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 상면에 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된 연마패드의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생단계와, 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍팅 단계와, 디텍팅 단계에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 검출단계를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 연마패드의 하부에서부터 초음파를 발생시키고 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 연마패드의 두께를 정확하게 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 실제 마모량을 정확하게 측정함으로써, 공정 효율을 저하시키거나 연마 품질을 저하시키지 않고 적시에 연마패드가 교체되도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게, 디텍팅 단계에서는 그루브 패턴의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호와, 연마패드의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호와, 연마패드의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호를 감지할 수 있으며, 검출단계에서는 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고, 시간축에 정렬된 제1초음파 반사신호 내지 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 두께검출부는 하기 수학식[1]에 의해 연마패드의 두께(h)를 검출할 수 있다.
수학식[1]
Figure pat00003
여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
바람직하게, 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정단계를 더 포함할 수 있으며, 검출단계에서는 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드의 두께를 측정하는 것에 의하여, 연마패드의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 검출단계는 하기 수학식[2]에 의해 연마패드의 두께(h)를 검출하도록 구성된다.
수학식[2]
Figure pat00004
여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드의 온도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
바람직하게, 초음파의 속도(v)는 연마패드의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스에 미리 저장하여 제공하는 것에 의하여, 연마패드의 두께를 보다 빠르게 산출하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 검출단계에서 검출된 연마패드의 두께는 연마패드의 반경 방향을 따라 복수의 지점에서 측정된 전체 측정값을 평균화한 평균값으로 산출될 수 있다. 다르게는 검출단계에서 검출된 연마패드의 두께가 연마패드의 미리 결정된 특정 영역에서 측정된 측정값일 수 있다. 이와 같이, 연마패드의 두께는 요구되는 연마 조건 및 환경에 따라 평균값으로 산출되거나, 특정 스팟 영역의 측정값으로 산출되어 다양하게 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마패드의 하부에서부터 초음파를 발생시키고 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 연마패드의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 마모량을 정확하게 검출하고, 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 연마패드의 상부에서 하부 방향으로 초음파를 발생시킨 후, 연마패드의 상면에서 상부 방향으로 반사되는 신호를 감지할 수 있으나, 연마패드의 최상면에는 액상 유체가 존재하기 때문에, 초음파 신호가 액상 유체를 통과하는 동안 외곡되거나 간섭되는 현상이 발생되어 초음파 반사신호를 정확하게 감지하기 어렵고, 신호의 초음파 반사신호의 강도가 충분하지 못하는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에서는 액상 유체가 존재하지 않는 연마패드의 저면에서 초음파가 입사될 수 있기 때문에, 액상 유체에 의한 간섭없이 초음파 반사신호를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 감지부가 연마패드의 상부 영역에 배치되지 않고, 연마패드의 저면(연마정반의 상면)에 배치되기 때문에, 감지부가 배치되기 위한 공간을 용이하게 마련할 수 있다.
즉, 연마패드의 상부 영역에는 캐리어 헤드와, 컨디셔너와, 케미컬 분사부와, 세정액 분사부 등과 같은 많은 주변 장치가 배치되기 때문에, 연마패드의 상부 영역에 감지부를 배치시키기 위해서는 별도의 지지장치를 이용하여 주변 장치들을 피해 감지부를 장착해야 하는 번거롭고 불편한 문제점이 있으며, 이에 따라 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 주변 장치들과 간섭되지 않는 연마패드의 저면에 감지부를 배치하면 되기 때문에 감지부를 용이하게 장착하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사된 복수개의 초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 연마패드의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드의 두께를 측정하는 것에 의하여, 연마패드의 두께 측정 정확성을 보다 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드 두께의 전체 평균값 또는 특정 스팟 영역의 측정값에 따라 연마패드의 교체 여부를 적시에 결정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 감지부에 의한 연마패드의 두께 검출 과정을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 3의 감지부에서 감지된 초음파 신호를 시간축으로 정렬한 상태를 도시한 그래프,
도 6은 연마패드의 온도와 초음파 속도의 상관관계를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면,
도 8은 도 7의 데이터 베이스를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 도시한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면, 도 4는 도 3의 감지부에 의한 연마패드의 두께 검출 과정을 설명하기 위한 도면, 도 5는 도 3의 감지부에서 감지된 초음파 신호를 시간축으로 정렬한 상태를 도시한 그래프이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치(10)는 상면에 그루브 패턴(112)(groove pattern)이 형성된 연마패드(110)와, 연마패드(110)의 하부에 배치되며 연마패드(110)의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서(210)와, 연마패드(110)의 상부 표면 영역에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍터(220)를 포함하는 감지부(200)와, 디텍터(220)에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 두께검출부(300)를 포함한다.
상기 연마패드(110)는 회전 가능한 연마정반(100)의 상면에 배치되며, 연마패드(110)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(120)가 기판을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써, 기판에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.
참고로, 본 발명에서 기판이라 함은 연마패드(110) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
연마패드(110)의 상면에는 소정 깊이를 갖는 복수개의 그루브 패턴(112)(groove pattern)이 형성된다.
그루브 패턴(112)은 직선, 곡선, 원형 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 연마패드(110)의 상면에 연마패드(110)의 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 복수개의 그루브 패턴(112)이 형성되며, 각 그루브 패턴(112)이 동일한 폭을 가지며 동일한 간격으로 이격되게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 그루브 패턴이 서로 다른 형태를 가지거나 서로 다른 폭 및 이격으로 형성되는 것도 가능하며, 그루브 패턴의 형상 및 배열에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
아울러, 각 그루브 패턴(112)의 깊이는, 다시 말해서 각 그루브 패턴(112)별로 그루브 패턴(112)의 바닥에서 연마패드(110)의 상면까지의 거리(그루브 패턴(112)의 깊이)는 미리 설정된 오차범위 내에 있도록 형성된다.
상기 감지부(200)는 연마패드(110)의 하부에서 상부 방향으로 입사된 초음파가 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사되어 되돌아 오는 초음파 반사신호를 감지하도록 마련되며, 연마패드(110)의 하부에 배치되어 연마패드(110)의 저면에서 상면 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서(210)와, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍터(220)를 포함한다.
바람직하게, 연마패드(110)의 반경 방향을 따라 연마패드(110)의 두께 분포를 감지할 수 있도록, 초음파센서(210)와 디텍터(220)는 연마패드(110)의 반경 방향을 따라 교호적으로 배치되게 복수개가 구비될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 초음파센서와 디텍터를 포함하는 감지부가 연마패드의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되는 것이 가능하고, 다르게는 감지부가 연마패드의 특정 영역에는 배치되는 것이 가능하다.
참고로, 본 발명에서 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면이라 함은, 연마패드(110)의 상부 표면을 형성하는 경계면과, 연마패드(110)의 상부 표면에 인접한 다른 매질에 의한 경계면을 모두 포함하는 개념으로 이해된다.
구체적으로, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면은, 연마패드(110)의 상면(110a)에 의한 경계면(그루브 패턴(112)의 사이에 배치된 돌기 표면)과, 그루브 패턴(112)의 바닥면바닥면(112a)에 의한 경계면과, 연마패드(110)의 상면을 덮도록 존재하는 액상 유체(예를 들어, 슬러리 또는 세정액)의 표면에 의한 경계면을 포함한다.
초음파센서(210)로서는 초음파를 발생시킬 수 있는 통상의 초음파 발생수단이 사용될 수 있으며, 초음파센서(210)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
디텍터(220)는 인접한 초음파센서(210)에서 발생된 후 매질 경계면에서 되돌아온 초음파 반사신호를 감지한다. 구체적으로, 디텍터(220)는 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)와, 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)와, 연마패드(110)의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호(R3)를 감지한다.
상기 두께검출부(300)(200)는 디텍터(220)에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출한다.
즉, 두께검출부(300)는 초음파센서(210)에서 발생된 초음파의 속도와 초음파 반사신호가 디텍터(220)에 감지되는 시간을 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출(거리(연마패드(110) 두께) = 시간(t)×속도(v))할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 연마패드(110)의 하부에서부터 초음파를 발생시키고 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 상부 표면에 잔존하는 액상 유체에 의한 신호 간섭없이 연마패드(110)의 두께를 정확히 검출하는 효과를 얻을 수 있다.
다시 말해서, 연마패드(110)의 상부에서 하부 방향으로 초음파를 발생시킨 후, 연마패드(110)의 상면에서 상부 방향으로 반사되는 신호를 감지할 수 있으나, 연마패드(110)의 최상면에는 액상 유체가 존재하기 때문에, 초음파 신호가 액상 유체를 통과하는 동안 외곡되거나 간섭되는 현상이 발생되어 초음파 반사신호를 정확하게 감지하기 어렵고, 신호의 초음파 반사신호의 강도가 충분하지 못하는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에서는 액상 유체가 존재하지 않는 연마패드(110)의 저면에서 초음파가 입사될 수 있기 때문에, 액상 유체에 의한 간섭없이 초음파 반사신호를 정확하게 감지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 감지부(200)가 연마패드(110)의 상부 영역에 배치되지 않고, 연마패드(110)의 저면(연마정반(100)의 상면)에 배치되기 때문에, 감지부(200)가 배치되기 위한 공간을 용이하게 마련할 수 있다.
즉, 연마패드(110)의 상부 영역에는 캐리어 헤드(120)와, 컨디셔너와, 케미컬 분사부와, 세정액 분사부 등과 같은 많은 주변 장치가 배치되기 때문에, 연마패드(110)의 상부 영역에 감지부(200)를 배치시키기 위해서는 별도의 지지장치를 이용하여 주변 장치들을 피해 감지부(200)를 장착해야 하는 번거롭고 불편한 문제점이 있으며, 이에 따라 공간활용성 및 설계자유도가 저하되는 문제점이 있다. 하지만, 본 발명에서는 주변 장치들과 간섭되지 않는 연마패드(110)의 저면에 감지부(200)를 배치하면 되기 때문에 감지부(200)를 용이하게 장착할 수 있다.
두께검출부(300)는 제1초음파 반사신호 내지 제3초음파 반사신호 중 적어도 어느 하나를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 두께검출부(300)는 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고, 시간축에 정렬된 제1초음파 반사신호 내지 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 5를 참조하면, t1은 그루브 패턴(112)의 바닥면(112a)에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이고, t2는 연마패드(110)의 상면(110a)에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이며, t3는 연마패드(110)의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호(R3)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이다.
그루브 패턴(112)의 바닥면은 연마패드(110)의 상면과 액상 유체의 표면에 비해 초음파센서(210)에 가장 가깝게 위치하기 때문에, 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)가 가장 먼저(t1) 디텍터(220)에 감지된 후, 제2초음파 반사신호(R2)와 제3초음파 반사신호(R3)가 순차적으로 디텍터(220)에 감지된다.
도 5에서 확인할 수 있듯이, 시간축에 정렬된 3개의 초음파 반사신호(R1~R3) 중, 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)가 가장 강도가 높고 또렷한 신호임을 알 수 있고, 그루브 패턴(112)의 바닥면의 면적은 연마패드(110)의 상면의 면적보다 작기 때문에 t1에서의 초음파 반사신호(R1)의 강도는 t2에서의 초음파 반사신호(R2)의 강도보다 작고, t3에서의 초음파 반사신호(R3)는 피크가 퍼지는 경향을 보인다. 따라서, 강도가 가장 높은 제2초음파 반사신호(R2)를 통해 연마패드(110)의 실제 두께를 검출하는 것이 바람직하다.
다만, 연마패드(110)의 상면이 마모되어도, 그루브 패턴(112)의 바닥면은 마모되지 않기 때문에, 다시 말해서, 제2초음파 반사신호(R2)는 항상 일정하기 때문에, 초음파 반사신호(R1)를 통해 연마패드(110)의 두께를 검출할 시, 일정한 기준값을 제시하는 제2초음파 반사신호(R2)를 참조 신호로 사용하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 두께검출부(300)는 하기 수학식[1]에 의해 연마패드(110)의 두께(h)를 검출할 수 있다.
수학식[1]
Figure pat00005
여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서(210)에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터(220)에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
한편, 도 6은 연마패드(110)의 온도와 초음파 속도의 상관관계를 도시한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면이며, 도 8은 도 7의 데이터 베이스(320)를 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 초음파의 속도는 매질(연마패드(110))의 온도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보인다.
따라서, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 반사된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 과정에, 연마패드(110)의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드(110)의 두께 측정 정확성을 높이는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치(10)는 연마패드(110)의 온도를 측정하는 온도측정부(310)를 포함할 수 있으며, 두께검출부(300)는 연마패드(110)의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드(110)의 두께를 측정하도록 구성된다.
일 예로, 온도측정부(310)는 연마패드(110)에 인접하게 연마정반(100)에 장착되어 연마패드(110)의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 온도측정부(310)로서는 통상의 열전대(thermocouple)가 사용되거나 여타 다른 온도측정센서가 사용될 수 있으며, 온도측정부(310)의 종류 및 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 온도측정부를 연마패드에 직접 장착하거나, 온도측정부가 비접촉 방식으로 연마패드의 온도를 측정할 수 있다.
두께검출부(300)는 디텍터(220)에 감지된 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)와, 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)와, 연마패드(110)의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호(R3)를 시간축에 정렬하고, 시간축에 정렬된 제1초음파 반사신호(R1) 내지 제3초음파 반사신호(R3) 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나(R2)를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 측정하되, 연마패드(110)의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드(110)의 두께를 측정한다.
구체적으로, 두께검출부(300)는 하기 수학식[2]에 의해 연마패드(110)의 두께(h)를 검출하도록 구성된다.
수학식[2]
Figure pat00006
여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드(110)의 온도, t는 상기 초음파센서(210)에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터(220)에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
바람직하게, 초음파의 속도(v)는 연마패드(110)의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스(320)에 미리 저장되어 제공될 수 있다.
일 예로, 도 8을 참조하면, 초음파의 속도(v)는 연마패드(110)의 서로 다른 온도 조건 별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장될 수 있고, 두께검출부(300)는 룩업테이블에 미리 저장된 초음파 속도 정보를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 빠르게 산출할 수 있다.
참고로, 수학식[2]에서 연마패드(110)의 온도(T)와, 시간(t)과 연마패드(110)의 두께(h)는 실측을 통해 알 수 있으며, 이를 통해 연마패드(110)의 온도(T)별로 초음파의 속도(v)를 미리 산출하여 룩업테이블에 저장할 수 있다.
그리고, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 연마패드(110) 온도(예를 들어, 45℃)에서의 초음파 속도는, 미리 저장된 인접한 연마패드(110) 온도(예를 들어, 40℃와 50℃)에서의 초음파 속도를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.
아울러, 동일한 공정 조건에서 연마패드(110)의 온도는 연마패드(110)의 재질에 따라 결정되기 때문에, 연마패드(110)의 재질(또는 종류)에 따른 초음파의 속도(v)를 미리 데이터 베이스(320)에 저장하는 것도 가능하다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 도시한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 분야에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 상면에 그루브 패턴(112)(groove pattern)이 형성된 연마패드(110)의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생단계(S10)와, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍팅 단계(S20)와, 디텍팅 단계에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 검출단계(S30)를 포함한다.
단계 1:
먼저, 연마패드(110)의 하부에 배치되는 초음파센서(210)를 이용하여 연마패드(110)의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시킨다.(S10)
초음파 발생단계(S10)에서 특정 초음파센서(210)에서 발생된 초음파는 인접한 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면으로 입사된다.
여기서, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면이라 함은, 연마패드(110)의 상부 표면을 형성하는 경계면과, 연마패드(110)의 상부 표면에 인접한 다른 매질에 의한 경계면을 모두 포함하는 개념으로 이해된다.
구체적으로, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면은, 연마패드(110)의 상면에 의한 경계면(그루브 패턴(112)의 사이에 배치된 돌기 표면)과, 그루브 패턴(112)의 바닥면에 의한 경계면과, 연마패드(110)의 상면에 존재하는 액상 유체(예를 들어, 슬러리 또는 세정액)의 표면에 의한 경계면을 포함한다.
다음, 연마패드(110)의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지한다.(S20)
디텍팅 단계(S20)에서는 초음파센서(210)에 인접하게 배치되는 디텍터(220)를 이용하여 매질 경계면에서 반사되어 되돌아오는 초음파 반사신호를 감지한다.
구체적으로, 디텍팅 단계(S20)에서는, 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)와, 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)와, 연마패드(110)의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호(R3)를 감지한다.
다음, 디텍팅 단계에서 감지된 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출한다.(S30)
검출단계(S30)에서는 초음파센서(210)에서 발생된 초음파의 속도와 초음파 반사신호가 디텍터(220)에 감지되는 시간을 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출(거리(연마패드(110) 두께) = 시간(t)×속도(v))할 수 있다.
바람직하게, 검출단계(S30)에서는 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고, 시간축에 정렬된 제1초음파 반사신호 내지 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께 측정 정확성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, t1은 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이고, t2는 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이며, t3는 연마패드(110)의 상면에 잔존하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호(R3)가 디텍터(220)에 도달하는 시간이다.
그루브 패턴(112)의 바닥면은 연마패드(110)의 상면과 액상 유체의 표면에 비해 초음파센서(210)에 가장 가깝게 위치하기 때문에, 그루브 패턴(112)의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호(R1)가 가장 먼저(t1) 디텍터(220)에 감지된 후, 제2초음파 반사신호(R2)와 제3초음파 반사신호(R3)가 순차적으로 디텍터(220)에 감지된다.
도 5에서 확인할 수 있듯이, 시간축에 정렬된 3개의 초음파 반사신호(R1~R3) 중, 연마패드(110)의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호(R2)가 가장 강도가 높고 또렷한 신호임을 알 수 있고, 그루브 패턴(112)의 바닥면의 면적은 연마패드(110)의 상면의 면적보다 작기 때문에 t1에서의 초음파 반사신호(R1)의 강도는 t2에서의 초음파 반사신호(R2)의 강도보다 작고, t3에서의 초음파 반사신호(R3)는 피크가 퍼지는 경향을 보인다. 따라서, 강도가 가장 높은 제2초음파 반사신호(R2)를 통해 연마패드(110)의 실제 두께를 검출하는 것이 바람직하다.
다만, 연마패드(110)의 상면이 마모되어도, 그루브 패턴(112)의 바닥면은 마모되지 않기 때문에, 다시 말해서, 제2초음파 반사신호(R2)는 항상 일정하기 때문에, 초음파 반사신호(R1)를 통해 연마패드(110)의 두께를 검출할 시, 일정한 기준값을 제시하는 제2초음파 반사신호(R2)를 참조 신호로 사용하는 것도 가능하다.
보다 구체적으로, 검출단계(S30)는 하기 수학식[1]에 의해 연마패드(110)의 두께(h)를 검출할 수 있다.
수학식[1]
Figure pat00007
여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서(210)에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터(220)에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
한편, 연마패드(110)의 온도를 측정하는 온도측정단계를 더 포함할 수 있으며, 검출단계(S30)에서는 연마패드(110)의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드(110)의 두께를 측정할 수 있다.
즉, 초음파의 속도는 매질(연마패드(110))의 온도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보이기 때문에, 초음파 반사신호를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 검출하는 과정에, 연마패드(110)의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 연마패드(110)의 두께 측정 정확성을 높이는 것이 바람직하다.
구체적으로, 검출단계(S30)는 하기 수학식[2]에 의해 연마패드(110)의 두께(h)를 검출하도록 구성된다.
수학식[2]
Figure pat00008
여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드(110)의 온도, t는 상기 초음파센서(210)에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터(220)에서 감지되는데 소요되는 시간이다.
바람직하게, 초음파의 속도(v)는 연마패드(110)의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스(320)에 미리 저장되어 제공될 수 있다.
일 예로, 초음파의 속도(v)는 연마패드(110)의 서로 다른 온도 조건 별로 룩업테이블(Lookup Table)(도 8 참조)에 미리 저장될 수 있고, 두께검출부(300)는 룩업테이블에 미리 저장된 초음파 속도 정보를 이용하여 연마패드(110)의 두께를 빠르게 산출할 수 있다.
참고로, 수학식[2]에서 연마패드(110)의 온도(T)와, 시간(t)과 연마패드(110)의 두께(h)는 실측을 통해 알 수 있으며, 이를 통해 연마패드(110)의 온도(T)별로 초음파의 속도(v)를 미리 산출하여 룩업테이블에 저장할 수 있다.
그리고, 룩업테이블에 미리 저장되지 않은 연마패드(110) 온도(예를 들어, 45℃)에서의 초음파 속도는, 미리 저장된 인접한 연마패드(110) 온도(예를 들어, 40℃와 50℃)에서의 초음파 속도를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.
한편, 검출단계(S30)에서 검출된 연마패드(110)의 두께(h)는 연마패드(110)의 반경 방향을 따라 복수의 지점에서 측정된 전체 측정값을 평균화한 평균값으로 산출될 수 있다. 다르게는 검출단계(S30)에서 검출된 연마패드(110)의 두께(h)가 연마패드(110)의 미리 결정된 특정 영역에서 측정된 측정값일 수 있다. 이와 같이, 연마패드(110)의 두께는 요구되는 연마 조건 및 환경에 따라 평균값으로 산출되거나, 특정 스팟 영역의 측정값으로 산출되어 다양하게 활용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 연마정반 110 : 연마패드
112 : 그루브 패턴 120 : 캐리어 헤드
200 : 감지부 210 : 초음파센서
220 : 디텍터 300 : 두께검출부
310 : 온도측정부 320 : 데이터 베이스

Claims (18)

  1. 화학 기계적 연마장치에 있어서,
    상면에 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된 연마패드와;
    상기 연마패드의 하부에 배치되며 상기 연마패드의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서와, 상기 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍터를 포함하는 감지부와;
    상기 디텍터에서 감지된 상기 초음파 반사신호를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 두께검출부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터는,
    상기 그루브 패턴의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호와;
    상기 연마패드의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호와;
    상기 연마패드의 상면에 존재하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호를; 감지하고,
    상기 두께검출부는 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두께검출부는 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고,
    시간축에 정렬된 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강도가 가장 높은 어느 하나는 상기 연마패드의 상면에서 반사되는 상기 제2초음파 반사신호인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파센서와 상기 디텍터는 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 교호적으로 배치되게 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두께검출부는 하기 수학식[1]에 의해 상기 연마패드의 두께(h)를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00009

    (여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.)
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정부를 더 포함하고,
    상기 두께검출부는 상기 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 상기 연마패드의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 두께검출부는 하기 수학식[2]에 의해 상기 연마패드의 두께(h)를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
    [수학식 2]
    Figure pat00010

    (여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드의 온도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초음파의 속도(v)는 상기 연마패드의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스에 미리 저장되어 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
  10. 화학 기계적 연마장치의 제어방법에 있어서,
    상면에 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된 연마패드의 하부에서 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파 발생단계;
    상기 연마패드의 상부 영역의 매질 경계면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하는 디텍팅 단계;
    상기 디텍팅 단계에서 감지된 상기 초음파 반사신호를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 검출단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디텍팅 단계에서는,
    상기 그루브 패턴의 바닥면에서 반사되는 제1초음파 반사신호와;
    상기 연마패드의 상면에서 반사되는 제2초음파 반사신호와;
    상기 연마패드의 상면에 존재하는 액상 유체의 표면에서 반사되는 제3초음파 반사신호를; 감지하고,
    상기 검출단계에서는 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검출단계에서는 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호를 시간축에 정렬하고,
    시간축에 정렬된 상기 제1초음파 반사신호 내지 상기 제3초음파 반사신호 중 강도(intensity)가 가장 높은 어느 하나를 이용하여 상기 연마패드의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출단계에서는 하기 수학식[1]에 의해 상기 연마패드의 두께(h)를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00011

    (여기서, v는 초음파의 속도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.)
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정단계를 더 포함하고,
    상기 검출단계에서는 상기 연마패드의 온도에 따른 초음파의 속도 변화를 반영하여 상기 연마패드의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검출단계에서는 하기 수학식[2]에 의해 상기 연마패드의 두께(h)를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00012

    (여기서, v는 초음파의 속도, (T)는 연마패드의 온도, t는 상기 초음파센서에서 발생된 초음파가 반사된 후 상기 디텍터에서 감지되는데 소요되는 시간이다.)
  16. 제15항에 있어서,
    상기 초음파의 속도(v)는 상기 연마패드의 서로 다른 온도 조건 별로 데이터 베이스에 미리 저장되어 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 연마패드의 두께(h)는 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 복수의 지점에서 측정된 전체 측정값을 평균화한 평균값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 연마패드의 두께(h)는 상기 연마패드의 미리 결정된 특정 영역에서 측정된 측정값인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
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