KR20180055111A - Chemical mechanical polishing apparatus and control method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus and a control method thereof. The CMP apparatus for polishing a substrate formed thereon with a polishing layer includes: a polishing pad coming into contact with the substrate; a reference substrate coming into contact with the polishing pad and maintaining a predetermined thickness during a polishing process; a measuring unit disposed below the polishing pad to measure a first signal including thickness information of the polishing layer and a second signal including information on a thickness of a reference polishing layer of the reference substrate; and a thickness detecting unit for detecting the thickness of the polishing layer by reflecting an error calculated by comparing the first signal with the second signal to the first signal, wherein the first signal measured from the polishing layer is compensated with the deviation of the second signal measured from the reference polishing layer, so that the thickness of the polishing layer is accurately detected.

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}Technical Field [0001] The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus,

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 웨이퍼의 연마층 두께를 정확하게 측정할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus and a control method thereof capable of accurately measuring the thickness of a polishing layer of a wafer.

일반적으로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 회전하는 연마 정반 상에 웨이퍼 등의 기판이 접촉한 상태로 회전 시키면서 기계적인 연마를 행하여 미리 정해진 두께에 이르도록 기판의 표면을 평탄하게 하는 공정이다. Generally, a chemical mechanical polishing (CMP) process is a process in which a surface of a substrate is flattened to a predetermined thickness by performing mechanical polishing while rotating a substrate such as a wafer in contact with a rotating polishing plate to be.

이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 화학 기계적 연마 장치(1)는 연마 정반(12)에 연마 패드(11)를 그 위에 입힌 상태로 자전시키면서, 연마 헤드(20)로 웨이퍼(W)를 연마 패드(11)의 표면에 가압하면서 회전시켜, 웨이퍼(W)의 표면을 평탄하게 연마한다. 이를 위하여, 연마 패드(11)의 표면이 일정한 상태로 유지되도록 회전(30r)하면서 개질시키는 컨디셔너(30)가 구비되고, 연마 패드(11)의 표면에 화학적 연마를 수행하는 슬러리가 슬러리 공급관(40)을 통해 공급된다. 1, the chemical mechanical polishing apparatus 1 is configured to polish the wafer W with the polishing head 20 while rotating the polishing pad 11 in a state of covering the polishing pad 11 with the polishing pad 12, The surface of the wafer W is polished flat while being pressed against the surface of the pad 11. A conditioner 30 is provided for modifying the surface of the polishing pad 11 while being rotated 30r so that the surface of the polishing pad 11 is kept constant and a slurry for performing chemical polishing on the surface of the polishing pad 11 is supplied to the slurry supply pipe 40 ).

이와 동시에, 연마 패드(11)에는 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 측정하는 두께 센서(50)가 설치되어, 연마 패드(11)와 함께 회전하면서, 웨이퍼(W)의 하측을 통과하면서 수신한 수신 신호로부터 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 측정한다. 경우에 따라서는, 웨이퍼(W)의 하측에 연마 패드(11)와 연마 정반(11)을 관통하는 투명창을 설치하고, 투명창의 하부에서 웨이퍼(W)로부터 연마층 두께 정보를 포함하는 출력 신호를 수신하여 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 측정한다. At the same time, the polishing pad 11 is provided with a thickness sensor 50 for measuring the thickness of the polishing layer of the wafer W. The thickness sensor 50 rotates together with the polishing pad 11, The thickness of the polishing layer of the wafer W is measured from the received signal. A transparent window penetrating the polishing pad 11 and the polishing platen 11 may be provided below the wafer W and an output signal including the polishing layer thickness information from the wafer W And measures the thickness of the polishing layer of the wafer W.

여기서, 연마층 두께를 측정한다는 것은 연마층의 두께가 타겟 두께에 도달하는지 여부만을 모니터링하는 것도 포함한다. Here, measuring the abrasive layer thickness also includes monitoring only whether or not the thickness of the abrasive layer reaches the target thickness.

웨이퍼(W)의 연마층이 도전성 재질인 텅스텐 등의 금속 재질로 형성된 경우에는, 두께 센서(50)는 구리 등의 연마층에 인접 배치된 센서 코일이 구비되어, 교류 전류를 인가(Si)하는 것에 의해 웨이퍼 연마층에 와전류를 형성하는 와전류 입력 신호를 출사하여, 도 3에 도시된 바와 같이 도전성 연마층에서 유도된 와전류(50E)의 합성 임피던스 및 위상차의 변동값으로부터 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 감지한다.When the polishing layer of the wafer W is formed of a metallic material such as tungsten, which is a conductive material, the thickness sensor 50 is provided with a sensor coil disposed adjacent to the polishing layer such as copper to apply an alternating current (Si) And outputs an eddy current input signal for forming an eddy current to the wafer polishing layer. As a result, as shown in Fig. 3, from the variation of the composite impedance and the phase difference of the eddy current 50E induced in the conductive polishing layer, Detect thickness.

그런데, 화학 기계적 연마 공정 중에 두께 센서(50)에서 측정되는 와전류 측정 신호는, 웨이퍼 연마층(Le)의 두께 변화(연마량)에 따라 변화하기도 하지만, 두께 센서(50)와 웨이퍼 연마층(Le)의 사이 거리(50d) 변화에 따라서도 변화된다. 특히, 웨이퍼 연마층(Le)의 타겟 두께 조절의 허용 오차가 수십Å 내지 수백Å의 매우 작으므로, 연마 패드(11)의 두께 변동에 따른 와전류 신호의 오차에 의하여 웨이퍼 연마층(Le)의 두께 분포 및 연마 종료 시점이 잘못 인지될 가능성이 큰 문제가 있다.The eddy current measurement signal measured by the thickness sensor 50 during the chemical mechanical polishing process varies depending on the thickness variation (polishing amount) of the wafer polishing layer Le, but the thickness sensor 50 and the wafer polishing layer Le The distance 50d between the light-shielding portions 50a and 50b. Particularly, since the tolerance of the target thickness adjustment of the wafer polishing layer Le is very small, ranging from several tens of angstroms to several hundreds of angstroms, the thickness of the wafer polishing layer Le is reduced by the error of the eddy current signal due to the variation of the thickness of the polishing pad 11 There is a great possibility that the distribution and the polishing end point are erroneously recognized.

따라서, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 실시간으로 감지함과 동시에, 연마 패드(11)의 두께 변동도 실시간으로 감지할 필요성이 크게 대두되고 있다.Therefore, it is necessary to sense the thickness of the polishing layer of the wafer W in real time during the chemical mechanical polishing process, and also to detect the thickness variation of the polishing pad 11 in real time.

본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 기판 연마층의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and a control method thereof capable of accurately measuring the thickness of a substrate polishing layer during a chemical mechanical polishing process.

특히, 본 발명은 미리 두께 정보를 알고 있는 레퍼런스 기판으로부터 측정된 레퍼런스 신호를 이용하여 산출된 연마 환경 변수에 따른 오차를 보상하여 연마층의 두께 변화를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.In particular, it is an object of the present invention to accurately measure a change in thickness of a polishing layer by compensating an error according to a polishing environment variable calculated using a reference signal measured from a reference substrate having thickness information in advance.

또한, 본 발명은 연마층과 레퍼런스 연마층 간의 온도 편차에 따른 측정 오차와, 연마패드의 제1두께 변동량(연마층)과 연마패드의 제2두께 변동량(레퍼런스 연마층)의 차이에 따른 오차를 반영하여 연마층 두께를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides a method of measuring an error caused by a measurement error due to a temperature deviation between a polishing layer and a reference polishing layer and an error caused by a difference between a first thickness variation (polishing layer) of the polishing pad and a second thickness variation (reference polishing layer) So that the thickness of the polishing layer can be more accurately measured.

또한, 본 발명은 연마층의 두께 정보를 측정하는 지점과 동일한 지점에서 연마층의 온도와 연마패드의 두께 변동량 함께 측정하여 연마층 두께의 측정 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to increase the measurement reliability of the polishing layer thickness by measuring both the temperature of the polishing layer and the variation of the thickness of the polishing pad at the same point as the point at which the thickness information of the polishing layer is measured.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연마층이 형성된 기판을 연마하는 화학 기계적 연마장치는, 연마층이 형성된 기판을 연마하는 화학 기계적 연마장치는, 기판이 접촉되는 연마패드와, 연마패드에 접촉되며 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 레퍼런스 기판과, 연마패드 하부에 배치되며 연마층의 두께 정보를 포함하는 제1신호와 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층의 두께를 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 측정부와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a substrate on which a polishing layer is formed, comprising: a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a substrate on which a polishing layer is formed, A reference substrate which contacts the polishing pad and maintains a predetermined thickness during the polishing process; a first signal which is disposed under the polishing pad and which includes information on the thickness of the polishing layer; and a thickness of the reference polishing layer of the reference substrate, And a thickness detector for detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the error calculated by comparing the first signal and the second signal on the first signal.

이는, 기판 연마층의 두께 정보를 포함하는 신호를 측정하여 연마층의 두께를 검출하는데 있어서, 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈, 온도 변화, 연마패드 두께 변화)에 따른 오차를 보상하여 연마층의 두께를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위함이다.This is because, in measuring the thickness of the abrasive layer by measuring a signal including thickness information of the abrasive layer of the substrate, it is possible to compensate for errors due to polishing environment variables (for example, sensor noise, temperature change, So that the thickness of the layer can be more accurately measured.

즉, 측정부에서 측정된 제1신호만으로 연마층의 두께를 검출하면, 제1신호에 포함된 연마 환경 변수에 따른 오차에 의해 기판 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다. 다시 말해서, 측정부에서 측정된 제1신호가, 연마층의 마모에 의한 것인지, 센서 자체의 노이즈에 따른 오차에 의한 것인지, 온도 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 연마패드의 두께 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 아니면 연마층의 마모와 이 모든 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드 두께 변에 따른 오차)를 포함하는 총 오차에 의한 것인지를 알기 어렵기 때문에, 제1신호만으로는 기판 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.That is, when the thickness of the polishing layer is detected only by the first signal measured by the measuring unit, it is difficult to accurately measure the thickness of the substrate polishing layer due to an error according to the polishing environment variable included in the first signal. In other words, whether the first signal measured by the measuring unit is caused by abrasion of the abrasive layer, an error due to the noise of the sensor itself, an error caused by a temperature change, or an error due to a change in the thickness of the polishing pad Or the total error including the abrasion of the abrasive layer and all of the polishing environment variables (for example, error in sensor noise, error in temperature change, and error in polishing pad thickness), it is difficult to know , It is difficult to accurately measure the thickness of the substrate polishing layer only by the first signal.

이에 본 발명은, 레퍼런스 기판으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the present invention can obtain an effect of accurately detecting the thickness of the substrate polishing layer by detecting the error according to the polishing environment variable through the second signal detected from the reference substrate and reflecting the error to the first signal have.

다시 말해서, 본 발명은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 이용하여 제2신호를 검출하고, 제2신호에 포함된 오차(센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드의 두께 변동량에 따른 오차)가 정확하게 얼마인지를 산출하여 제1신호에 반영함으로써, 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In other words, the present invention detects a second signal using a reference substrate on which a non-abrasive reference polishing layer having a predetermined thickness is maintained during the polishing process, and detects an error included in the second signal The error due to the thickness variation of the polishing pad) is accurately calculated and reflected in the first signal, whereby the effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer can be obtained.

무엇보다도, 레퍼런스 연마층의 두께를 미리 알고 있기 때문에, 레퍼런스 연마층으로부터 측정되는 제2신호를 통해 센서 자체의 노이즈, 온도 변화, 연마패드의 두께 변동량 등 제2신호에 포함될 수 있는 모든 오차를 알 수 있고, 이러한 모든 오차는 기판의 연마층에도 동일하게 적용되기 때문에, 단순히 제1신호와 제2신호를 직접 비교하는 것에 의하여 오차에 의해 왜곡되지 않은 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.First of all, since the thickness of the reference polishing layer is known in advance, all errors that can be included in the second signal, such as the noise of the sensor itself, the temperature change, the thickness variation of the polishing pad, etc., can be known through the second signal measured from the reference polishing layer Since all of these errors are equally applied to the polishing layer of the substrate, it is possible to obtain an advantageous effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer which is not distorted by an error simply by directly comparing the first signal and the second signal .

더욱이, 제2신호 포함된 특정 오차, 예를 들어, 온도 변화에 따른 오차를 산출하기 위해 복잡한 수식에 의한 오차 산출 과정을 거칠 필요가 없기 때문에, 연마층의 두께 감지 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, since there is no need to go through an error calculation process by a complex formula to calculate a specific error included in the second signal, for example, an error according to a temperature change, an advantageous effect of simplifying the process of detecting the thickness of the polishing layer is obtained .

바람직하게 기판과 레퍼런스 기판은 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드에 접촉한다.Preferably, the substrate and the reference substrate contact the polishing pad to achieve the same polishing conditions as each other.

구체적으로, 기판과 레퍼런스 기판이 연마패드에 접촉되는 동안, 기판과 연마패드 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판과 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위를 가진다.Specifically, while the substrate and the reference substrate are in contact with the polishing pad, the amount of heat generated between the substrate and the polishing pad and the amount of heat generated between the reference substrate and the polishing pad have the same range.

이와 같이, 기판과 레퍼런스 기판이 서로 동일한 연마 조건(연마패드에 대한 동일한 발열량)으로 연마패드에 접촉되도록 하는 것에 의하여, 연마 조건에 따른 왜곡없이 제2신호를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this manner, by bringing the substrate and the reference substrate into contact with the polishing pad under the same polishing condition (the same calorific value for the polishing pad), it is possible to obtain a favorable effect of more accurately measuring the second signal without distortion according to the polishing conditions .

제1신호와 제2신호는 하나의 측정부에 의해 측정되거나, 각각 별도의 측정부에 의해 측정될 수 있다. 일 예로, 측정부는, 연마패드의 하부에 배치되며 제1신호를 측정하는 제1측정부와, 연마패드의 하부에 배치되며 제2신호를 측정하는 제2측정부를 포함한다.The first signal and the second signal may be measured by one measurement unit or may be measured by a separate measurement unit, respectively. In one example, the measuring unit includes a first measuring unit disposed at a lower portion of the polishing pad for measuring a first signal, and a second measuring unit disposed below the polishing pad for measuring a second signal.

또한, 기판과 레퍼런스 기판은 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되고, 제1측정부와 제2측정부는 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되며, 제1신호와 제2신호는 동시에 측정되도록 하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The first measuring unit and the second measuring unit are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad, and the first and second measuring units are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad. By making the signal to be measured at the same time, it is possible to obtain an advantageous effect of minimizing the deviation between the error according to the polishing environment variable in the first signal and the error according to the polishing environment variable in the second signal.

또한, 레퍼런스 연마층의 저면에 연마층보다 낮은 마모율을 가지며 연마패드에 접촉되는 보호층을 형성하는 것에 의하여, 레퍼런스 연마층은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성을 가지게 된다. 바람직하게 보호층은 연마층의 마모율의 1/100~1/1000 정도의 마모율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.Further, by forming a protective layer having a lower abrasion rate than the abrasive layer on the bottom surface of the reference abrasive layer and contacting the polishing pad, the reference abrasive layer has a non-abrasion property in which a predetermined thickness is maintained during the polishing process. Preferably, the protective layer may be formed of a material having a wear rate of about 1/100 to 1/1000 of the wear rate of the abrasive layer.

그리고, 제1측정부와 제2측정부로서는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.As the first measuring unit and the second measuring unit, any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal and an optical sensor for measuring an optical signal may be used.

또한, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함할 수 있으며, 두께검출부는 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출할 수 있다. 이를 통해, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The thickness detecting unit may include a first temperature sensor for measuring the temperature of the polishing layer and a second temperature sensor for measuring the temperature of the reference polishing layer. The thickness detecting unit may measure a difference in temperature between the polishing layer and the reference polishing layer And the thickness of the polishing layer can be detected by reflecting on the first signal. Thus, by reflecting the error according to the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature together in the first signal, an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer can be obtained.

아울러, 제1측정부와 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서와, 제2측정부와 레퍼런스 연마층의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서를 포함할 수 있으며, 두께검출부는, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과, 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출할 수 있다. 이를 통해, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The polishing apparatus may further include a first distance sensor for measuring a distance between the first measuring unit and the polishing layer and a second distance sensor for measuring a distance between the second measuring unit and the reference polishing layer, The thickness of the polishing layer can be detected by reflecting the difference between the first thickness variation of the polishing pad obtained by the first distance sensor and the second thickness variation of the polishing pad obtained by the second distance sensor in the first signal. By this, an error according to the difference between the first thickness variation of the polishing pad obtained by the first distance sensor and the second thickness variation of the polishing pad obtained by the second distance sensor is reflected together with the first signal, It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마 장치는, 기판이 접촉되는 연마패드와; 연마패드에 접촉되며, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판과; 연마패드의 하부에 배치되며 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부와, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 제1측정부와 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서를 포함하는 제1측정모듈과; 연마패드의 하부에 배치되며 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부와, 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 제2측정부와 레퍼런스 연마층의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서를 포함하는 제2측정모듈과; 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부를; 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus comprises: a polishing pad to which a substrate is contacted; A reference substrate which is in contact with the polishing pad and on which a non-abrasive reference polishing layer having a predetermined thickness is maintained during the polishing process; A first temperature sensor disposed at a lower portion of the polishing pad for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer, a temperature sensor for measuring a temperature of the polishing layer, a distance between the first measuring portion and the polishing layer A first measurement module including a first distance sensor for measuring a first distance; A second measuring unit disposed below the polishing pad for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer, a second temperature sensor for measuring the temperature of the reference polishing layer, a second temperature sensor for measuring a temperature of the reference polishing layer, A second measuring module including a second distance sensor for measuring a distance between the first measuring module and the second measuring module; A measurement error due to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer, a first thickness variation amount of the polishing pad acquired by the first distance sensor, A thickness detector for detecting a thickness of the polishing layer by reflecting the difference between the second thickness variations of the polishing pad obtained by the first sensor and the second signal; .

이와 같이, 본 발명은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 이용하여 제2신호를 검출하고, 제2신호에 포함된 오차(센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드의 두께 변동량에 따른 오차)가 정확하게 얼마인지를 산출하여 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, a second signal is detected using a reference substrate having a non-abrasive reference polishing layer formed in a predetermined thickness maintained in the polishing process, and the error included in the second signal The error due to the thickness variation of the polishing pad) is accurately calculated and reflected in the first signal, an effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer can be obtained.

더욱이, 본 발명은 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 오차를 제1신호에 반영함과 아울러, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영하는 것에 의하여, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, the present invention is characterized in that an error according to the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature is reflected in the first signal, and the first thickness variation amount of the polishing pad obtained by the first distance sensor By reflecting the error according to the difference between the second thickness variations of the obtained polishing pad and the first signal together, it is possible to obtain a favorable effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer.

본 발명의 다른 분야에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 연마층이 형성된 기판을 연마패드에 접촉시켜 연마하는 연마단계와, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계와, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 연마패드에 접촉시키는 레퍼런스 기판 접촉단계와, 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing step of polishing a substrate on which a polishing layer is formed by contacting the polishing pad with a polishing pad, and a first step of measuring a first signal including thickness information from the polishing layer A reference substrate contacting step of bringing a reference substrate having a non-abrasive reference polishing layer, which has a predetermined thickness maintained during polishing, into contact with a polishing pad; and a step of measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer And a thickness detecting step of detecting a thickness of the polishing layer by reflecting the calculated error by comparing the first signal and the second signal to the first signal.

이와 같이, 레퍼런스 기판으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In this way, an error according to the polishing environment variable is detected through the second signal detected from the reference substrate, and the error is reflected on the first signal, whereby the effect of accurately detecting the thickness of the substrate polishing layer can be obtained.

다시 말해서, 본 발명은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 이용하여 제2신호를 검출하고, 제2신호에 포함된 오차(센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드의 두께 변동량에 따른 오차)가 정확하게 얼마인지를 산출하여 제1신호에 반영함으로써, 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In other words, the present invention detects a second signal using a reference substrate on which a non-abrasive reference polishing layer having a predetermined thickness is maintained during the polishing process, and detects an error included in the second signal The error due to the thickness variation of the polishing pad) is accurately calculated and reflected in the first signal, whereby the effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer can be obtained.

무엇보다도, 레퍼런스 연마층의 두께를 미리 알고 있기 때문에, 레퍼런스 연마층으로부터 측정되는 제2신호를 통해 센서 자체의 노이즈, 온도 변화, 연마패드의 두께 변동량 등 제2신호에 포함될 수 있는 모든 오차를 알 수 있고, 이러한 모든 오차는 기판의 연마층에도 동일하게 적용되기 때문에, 단순히 제1신호와 제2신호를 직접 비교하는 것에 의하여 오차에 의해 왜곡되지 않은 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.First of all, since the thickness of the reference polishing layer is known in advance, all errors that can be included in the second signal, such as the noise of the sensor itself, the temperature change, the thickness variation of the polishing pad, etc., can be known through the second signal measured from the reference polishing layer Since all of these errors are equally applied to the polishing layer of the substrate, it is possible to obtain an advantageous effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer which is not distorted by an error simply by directly comparing the first signal and the second signal .

더욱이, 제2신호 포함된 특정 오차, 예를 들어, 온도 변화에 따른 오차를 산출하기 위해 복잡한 수식에 의한 오차 산출 과정을 거칠 필요가 없기 때문에, 연마층의 두께 감지 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, since there is no need to go through an error calculation process by a complex formula to calculate a specific error included in the second signal, for example, an error according to a temperature change, an advantageous effect of simplifying the process of detecting the thickness of the polishing layer is obtained .

또한, 연마단계와 레퍼런스 기판 접촉단계에서, 기판과 레퍼런스 기판은 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드에 접촉하고, 제1측정단계와 제2측정단계에서 제1신호와 제2신호는 동시에 측정되도록 하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, in the polishing step and the step of contacting the reference substrate, the substrate and the reference substrate are brought into contact with the polishing pad so as to have the same polishing conditions, and the first signal and the second signal are simultaneously measured in the first measuring step and the second measuring step Thereby, it is possible to obtain the advantageous effect of minimizing the deviation between the error according to the polishing environment variable in the first signal and the error according to the polishing environment variable in the second signal.

구체적으로, 제1신호와 제2신호가 측정되는 동안, 기판과 연마패드 사이의 발열량과, 래퍼런스 기판과 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위에 있게 하는 것에 의하여, 발열량의 차이에 따른 왜곡없이 제2신호를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Specifically, while the first signal and the second signal are measured, the amount of heat generated between the substrate and the polishing pad and the amount of heat generated between the reference substrate and the polishing pad are in the same range, 2 signal can be obtained more accurately.

또한, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계와, 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계를 포함하고, 두께 검출단계에서는, 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 왜곡없이, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.A first temperature measuring step of measuring a temperature of the polishing layer and a second temperature measuring step of measuring a temperature of the reference polishing layer, wherein in the thickness detecting step, measurement based on a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer By reflecting the error in the first signal to detect the thickness of the polishing layer, it is possible to obtain a favorable effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer without distortion caused by the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature.

아울러, 연마층에 대한 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계와, 레퍼런스 연마층에 대한 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계를 포함하며, 두께 검출단계에서는, 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과, 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 제1두께 변동량과 제2두께 변동량의 차이에 따른 왜곡없이 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.A first thickness fluctuation amount measurement step of measuring a variation amount of a thickness of the polishing pad with respect to the polishing layer and a second thickness variation amount measurement step of measuring a variation amount of the polishing pad thickness with respect to the reference polishing layer, The thickness of the polishing layer is detected by reflecting the difference between the first thickness variation of the polishing pad obtained in the first thickness variation measuring step and the second thickness variation of the polishing pad obtained in the second thickness variation measuring step, It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer without distortion due to the difference between the first thickness variation and the second thickness variation.

본 발명의 또 다른 분야에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 연마층이 형성된 기판을 연마패드에 접촉시켜 연마하는 연마단계와, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 연마패드에 접촉시키는 레퍼런스 기판 접촉단계와, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계와, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계와, 연마층에 대한 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계와, 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계와, 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계와, 레퍼런스 연마층에 대한 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus comprising a polishing step of polishing a substrate on which a polishing layer is formed by contacting the polishing pad with a polishing pad, and a non- A first measurement step of measuring a first signal including thickness information from a polishing layer, a first temperature measurement step of measuring a temperature of the polishing layer, a second temperature measurement step of measuring a temperature of the polishing layer, A second measurement step of measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer, a second measurement step of measuring a temperature of the reference polishing layer, and a second measurement step of measuring a temperature of the reference polishing layer, A temperature measuring step, a second thickness variation measuring step of measuring a variation in thickness of the polishing pad relative to the reference polishing layer, A measurement error due to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer, a first thickness variation amount of the polishing pad obtained in the first thickness variation measurement step, and a second thickness variation amount obtained in the second thickness variation measurement step, And detecting a thickness of the polishing layer by reflecting a difference between the second thickness variations of the first signal and the second signal.

이와 같이, 레퍼런스 기판으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드의 두께 변동량에 따른 총 오차를 제1신호에 반영하여 보상함과 동시에, 제1온도 측정단계와 제2온도 측정단계에서 검출된 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차를 제1신호에 반영하고, 제1두께 변동량 측정단계와 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여, 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 오차와, 연마패드의 두께 차이에 따른 오차없이 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this manner, the first signal is compensated for by compensating for the total error due to the noise of the sensor itself, the error caused by the temperature change, and the thickness variation of the polishing pad detected through the second signal detected from the reference substrate, And a second polishing step of reflecting the measurement error in accordance with the temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer detected in the measuring step and the second temperature measuring step to the first signal, The difference between the first thickness variation amount of the polishing pad and the second thickness variation amount of the polishing pad is reflected in the first signal and the thickness of the polishing layer is detected so that the error due to the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature, It is possible to obtain an advantageous effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer without any error according to the thickness difference of the polishing layer.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마 환경 변수에 따른 측정 오차를 보상하여 연마층의 두께를 보다 정확하게 측정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a favorable effect of more precisely measuring the thickness of the abrasive layer by compensating the measurement error according to the polishing environment variable.

특히, 본 발명에 따르면 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 이용하여 제2신호를 검출하고, 제2신호에 포함된 오차(센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드의 두께 변동량에 따른 오차)가 정확하게 얼마인지를 산출하여 제1신호에 반영함으로써, 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.Particularly, according to the present invention, a second signal is detected by using a reference substrate having a non-abrasive reference polishing layer formed thereon, the thickness of which is maintained to be a predetermined value during the polishing process, and the error included in the second signal The error due to the thickness variation of the polishing pad) is accurately calculated and reflected in the first signal, whereby the effect of accurately detecting the thickness of the polishing layer can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면, 레퍼런스 연마층의 두께를 미리 알고 있기 때문에, 레퍼런스 연마층으로부터 측정되는 제2신호를 통해 센서 자체의 노이즈, 온도 변화, 연마패드의 두께 변동량 등 제2신호에 포함될 수 있는 모든 오차를 알 수 있고, 이러한 모든 오차는 기판의 연마층에도 동일하게 적용되기 때문에, 단순히 제1신호와 제2신호를 직접 비교하는 것에 의하여 오차에 의해 왜곡되지 않은 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, since the thickness of the reference polishing layer is known in advance, the thickness of the polishing pad can be reduced by the second signal measured from the reference polishing layer, Since all the errors are known and all these errors are equally applied to the polishing layer of the substrate, it is possible to accurately detect the thickness of the polishing layer which is not distorted by an error simply by directly comparing the first signal and the second signal An advantageous effect can be obtained.

더욱이, 본 발명에 따르면, 제2신호 포함된 특정 오차, 예를 들어, 온도 변화에 따른 오차를 산출하기 위해 복잡한 수식에 의한 오차 산출 과정을 거칠 필요가 없기 때문에, 연마층의 두께 감지 과정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Furthermore, according to the present invention, it is not necessary to undergo an error calculation process by a complex equation to calculate a specific error included in the second signal, for example, an error in accordance with the temperature change, so that the process of sensing the thickness of the polishing layer is simplified It is possible to obtain an advantageous effect.

또한, 본 발명에 따르면, 레퍼런스 기판으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차와, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate and the error according to the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature are reflected together with the first signal to more accurately detect the thickness of the polishing layer It is possible to obtain an advantageous effect.

또한, 본 발명에 따르면, 레퍼런스 기판으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차와 함께, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, the first thickness variation of the polishing pad obtained by the first distance sensor and the second thickness variation of the polishing pad obtained by the second distance sensor, together with the error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate, It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the abrasive layer by reflecting the error according to the difference in the thickness variation together in the first signal.

이를 통해, 본 발명은 기판의 연마 종료 시점을 정확하게 검출하여, 기판의 연마두께를 정확하게 제어하는 효과를 얻을 수 있다.Thus, the present invention can accurately detect the polishing end point of the substrate, and can accurately control the polishing thickness of the substrate.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 1에 사용되는 연마 헤드의 반단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 도 4의 화학 기계적 연마 장치에 의한 연마층 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 9 내지 도 12는 도 8의 화학 기계적 연마 장치에 의한 연마층 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a front view showing a configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
Fig. 3 is a half sectional view of the polishing head used in Fig. 1,
4 and 5 are views for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention,
6 and 7 are views for explaining a polishing layer thickness measurement process by the chemical mechanical polishing apparatus of FIG. 4,
8 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention,
FIGS. 9 to 12 are views for explaining a polishing layer thickness measurement process by the chemical mechanical polishing apparatus of FIG. 8,
13 is a block diagram for explaining a control method of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention,
14 is a block diagram for explaining a control method of a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치(10)는 기판(12)이 접촉되는 연마패드(110)와, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성되며 연마패드(110)에 접촉되는 레퍼런스 기판(22)과, 연마패드(110)의 하부에 배치되며 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부(310)와, 연마패드(110)의 하부에 배치되며 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부(320)와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부(330)를 포함한다.4 and 5, a chemical mechanical polishing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a polishing pad 110 to which a substrate 12 is contacted, a non-abrasion-resistant A reference substrate 22 on which a reference polishing layer 22a is formed and which is in contact with the polishing pad 110 and a second substrate 22 disposed below the polishing pad 110 for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer, A second measuring unit 320 disposed at a lower portion of the polishing pad 110 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a, And a thickness detector 330 for detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the calculated error to the first signal.

연마패드(110)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 회전하는 연마정반(100)의 상면에 제공된다.The polishing pad 110 may be formed to have a circular disk shape and provided on the upper surface of the rotating polishing table 100.

연마패드(110)의 상면에 후술할 슬러리 공급부(200)로부터 슬러리가 공급되는 상태에서 제1캐리어헤드(120)에 의해 기판(12)을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있으며, 연마패드(110) 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(12)을 세정 장치로 이송할 수 있다.The substrate 12 is pressed onto the upper surface of the polishing pad 110 by the first carrier head 120 in a state where the slurry is supplied from the slurry supply unit 200 to be described later to the upper surface of the polishing pad 110, And after the chemical mechanical polishing process using the polishing pad 110 and the slurry is finished, the substrate 12 can be transferred to the cleaning device.

참고로, 본 발명에 기판(12)이라 함은, 도전성 재질의 연마층(또는 비도전성 재질의 연마층)이 형성되며 연마패드(110) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(12)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 기판(12)으로서 도전성 연마층이 형성된 웨이퍼가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다.For reference, the substrate 12 in the present invention can be understood as an object to be polished which is formed of a conductive polishing layer (or a non-conductive polishing layer) and can be polished on the polishing pad 110, The present invention is not limited to or limited by the type and the characteristics of the substrate 12. Hereinafter, an example in which a wafer having a conductive polishing layer formed thereon is used as the substrate 12 will be described.

제1캐리어헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1캐리어헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 베이스부, 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인을 포함하여 제공될 수 있다.The first carrier head 120 may be provided in various structures according to the required conditions and design specifications. In one example, the first carrier head 120 may be provided with a base portion rotatably provided, and an elastic membrane provided on the bottom surface of the base portion.

탄성 멤브레인은 중앙부에 개구부가 형성되며, 탄성 멤브레인의 중앙부에 인접한 내측단은 베이스부에 고정될 수 있고, 탄성 멤브레인의 외측단은 베이스부(122)의 엣지부에 결합되는 리테이너링에 의해 베이스부에 고정될 수 있다.The outer end of the elastic membrane may be fixed to the base portion 122 by a retainer ring coupled to an edge portion of the base portion 122. The outer end of the elastic membrane may be fixed to the base portion 122 by a retainer ring, As shown in FIG.

탄성 멤브레인은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 탄성 멤브레인에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에는 베이스부의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있다.Elastic membranes can be provided in a variety of configurations depending on the required conditions and design specifications. For example, a plurality of flips (for example, a ring-shaped flip) may be formed in the elastic membrane, and a plurality of pressure chambers, which are divided along the radial direction of the base portion, May be provided.

베이스부와 탄성 멤브레인의 사이 각 압력챔버에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 각 압력챔버의 압력은 압력챔버 조절부에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챕버의 압력을 조절하여 기판(12)이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.Each pressure chamber between the base portion and the elastic membrane may be provided with a pressure sensor for measuring the pressure, respectively. The pressure of each pressure chamber can be individually adjusted by the control of the pressure chamber adjuster, and the pressure of each pressure chamber can be adjusted to individually adjust the pressure at which the substrate 12 is pressed.

또한, 연마패드(110)의 상면 다른 일측에는 연마패드(110)의 표면을 개질하기 위한(일정한 연마면을 유지하기 위한) 컨디셔너(미도시)가 배치될 수 있고, 연마패드(110)의 상면 또 다른 일측에는 연마패드(110)의 표면에 슬러리(CMP slurry)를 공급하는 슬러리 공급부(미도시)가 배치될 수 있다.A conditioner (not shown) for modifying the surface of the polishing pad 110 (to maintain a constant polishing surface) may be disposed on the other surface of the upper surface of the polishing pad 110, On the other side, a slurry supply unit (not shown) for supplying a slurry (CMP slurry) to the surface of the polishing pad 110 may be disposed.

레퍼런스 기판(22)(reference substrate)은 비마모성을 갖는 레퍼런스 연마층(22a)을 구비하여 연마패드(110)에 접촉하도록 마련되며, 기판(12) 연마층의 연마 두께를 정확하게 검출하는데 필요한 레퍼런스 신호(또는 기준신호)를 측정하기 위해 사용된다.The reference substrate 22 is provided with a reference abrasive layer 22a having a non-abrasive property to be brought into contact with the polishing pad 110 and is provided with a reference signal necessary for accurately detecting the polishing thickness of the abrasive layer of the substrate 12. [ (Or reference signal).

레퍼런스 기판(22)의 레퍼런스 연마층(22a)은 기판(12)의 연마층과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 레퍼런스 연마층(22a)은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 레퍼런스 연마층이 비도전성 재질로 형성되는 것도 가능하다.The reference polishing layer 22a of the reference substrate 22 may be formed of the same or similar material as the polishing layer of the substrate 12. [ For example, the reference polishing layer 22a may be formed of a conductive material. In some cases, the reference polishing layer may be formed of a non-conductive material.

아울러, 레퍼런스 연마층(22a)이 비마모성을 가진다 함은, 레퍼런스 기판(22)이 회전하는 연마패드(110)에 접촉하더라도 레퍼런스 연마층(22a)이 마모되지 않음을, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않음을 의미한다.The fact that the reference polishing layer 22a has no abrasion indicates that the reference polishing layer 22a is not worn even when the reference substrate 22 contacts the rotating polishing pad 110. In other words, It means that the thickness of the first electrode 22a does not change.

이를 위해, 레퍼런스 연마층(22a)의 저면에는, 연마층보다 낮은 마모율을 가지는 보호층(22b)이 형성되며, 실질적으로 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 간의 접촉은 보호층(22b)에 의해 이루어지기 때문에, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않게 된다.For this, a protective layer 22b having a lower abrasion rate than the abrasive layer is formed on the bottom surface of the reference abrasive layer 22a, and contact between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is substantially prevented by the protective layer 22b. The thickness of the reference polishing layer 22a is not changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110. [

일 예로, 보호층(22b)은 연마층의 마모율보다 매우 낮은 마모율을 갖도록 형성될 수 있으며, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 보호층(22b)의 두께 변화가 발생하지 않거나, 두께 측정에 영향을 주지 않는 정도의 매우 미세한 두께 변화만이 발생할 수 있다. 바람직하게 보호층(22b)은 연마층의 마모율의 1/100~1/1000 정도의 마모율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.For example, the protective layer 22b may be formed to have a wear rate that is much lower than the wear rate of the polishing layer, and the thickness of the protective layer 22b may not be changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110 Or only a very fine thickness change to such an extent as not to affect the thickness measurement may occur. Preferably, the protective layer 22b may be formed of a material having a wear rate of about 1/100 to 1/1000 of the wear rate of the abrasive layer.

기판(12)이 연마패드(110)에 연마되는 동안, 레퍼런스 기판(22)은 제2캐리어헤드(220)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압된다.The reference substrate 22 is pressed against the upper surface of the polishing pad 110 by the second carrier head 220 while the substrate 12 is being polished to the polishing pad 110. [

제2캐리어헤드(220)로서는 제1캐리어헤드(120)와 동일 또는 유사한 캐리어헤드가 사용될 수 있으며, 제2캐리어헤드(220)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the second carrier head 220, a carrier head that is the same as or similar to the first carrier head 120 may be used, and the present invention is not limited or limited by the kind of the second carrier head 220.

바람직하게, 레퍼런스 기판(22)은 기판(12)과 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다.Preferably, the reference substrate 22 is brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions as the substrate 12.

여기서, 레퍼런스 기판(22)과 기판(12)이 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다 함은, 기판(12)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화(예를 들어, 온도)와, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화가 동일 또는 유사한 것으로 이해된다.Here, the reference substrate 22 and the substrate 12 are brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions. This is because the polishing environment change Temperature) and the polishing environment changes that occur while the reference substrate 22 contacts the polishing pad 110 are understood to be the same or similar.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량은 서로 동일한 범위를 가진다.The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 during the contact of the substrate 12 and the reference substrate 22 with the polishing pad 110, The amounts of heat generated between them have the same range.

참고로, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량은, 기판(12) 연마층의 재질과, 기판(12)을 가압하는 가압력(제1캐리어헤드의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발명량은, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질과, 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질(기판(12) 연마층과 다른 재질)을 고려하여 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드의 가압력)을 조절함으로써, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량이 서로 동일한 범위로 형성되게 할 수 있다.The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 can be determined by the material of the polishing layer of the substrate 12 and the pressing force for pressing the substrate 12 (pressing force of the first carrier head). The amount of invention between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is determined by the material of the protective layer 22b of the reference substrate 22 and the pressing force of the second substrate ). ≪ / RTI > Therefore, by controlling the pressing force (the pressing force of the second carrier head) for pressing the reference substrate 22 in consideration of the material of the protective layer 22b of the reference substrate 22 (the material different from the polishing layer of the substrate 12) The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 can be formed in the same range.

레퍼런스 기판(22)은 기판(12)에 대해 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 2개 이상의 레퍼런스 기판이 사용되는 것도 가능하다. 아울러, 본 발명의 실시예에서는 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)이 동일한 사이즈로 형성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 레퍼런스 기판이 기판과 다른 사이즈(예를 들어, 작은 사이즈)로 형성되는 것도 가능하다.The reference substrate 22 may be disposed 180 degrees apart from the substrate 12 along the circumferential direction of the polishing pad 110. In some cases, it is also possible to use two or more reference substrates. In the embodiment of the present invention, the substrate 12 and the reference substrate 22 are formed in the same size. However, in some cases, the reference substrate may have a different size (for example, a small size) .

제1측정부(310)는 연마패드(110)의 하부에 배치되며, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정한다.The first measurement unit 310 is disposed under the polishing pad 110 and measures a first signal including thickness information from the polishing layer.

여기서, 제1측정부(310)가 연마패드(110)의 하부에 배치된다 함은, 제1측정부(310)가 연마정반(100)에 장착되어 연마정반(100)과 함께 회전하는 구조와, 제1측정부(310)가 연마정반(100)에 형성된 관통부의 하부에 배치되어 연마정반(100)과 함께 회전하지 않는 구조를 모두 포함하는 개념으로 이해된다.The first measuring unit 310 is disposed below the polishing pad 110. The first measuring unit 310 is disposed below the polishing pad 110. The first measuring unit 310 includes a structure in which the first measuring unit 310 is mounted on the polishing base 100 and rotated together with the polishing base 100 And a structure in which the first measuring unit 310 is disposed below the penetrating portion formed in the polishing platen 100 and does not rotate together with the polishing platen 100. [

제1측정부(310)로서는 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 두께 정보를 포함하는 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.As the first measuring unit 310, any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal including thickness information from the polishing layer and an optical sensor for measuring an optical signal including thickness information may be used.

이하에서는, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부(310)로서 와전류 센서가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, an example in which an eddy current sensor is used as the first measuring unit 310 for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer will be described.

와전류 센서는 기판(12)의 연마층의 두께를 감지하도록 와전류를 인가하고 연마층으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)를 수신한다.The eddy current sensor applies an eddy current to sense the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 and receives an output signal (e.g., resonant frequency or composite impedance) from the abrasive layer.

와전류 센서는 n번 감긴 중공 나선의 형상인 센서 코일(미도시)을 포함하며, 제어부로부터 교류 전류를 인가받아, 센서 코일로부터 입력 신호를 자속 형태로 인가하여, 도전체(도전성 재질의 연마층)에 와전류를 인가하고, 도전체의 두께가 변동하거나 도전체와의 거리가 변동될 경우에, 도전체에서 발생되는 와전류에 의한 공진주파수 또는 합성임피던스를 출력 신호로 수신하여 출력 신호의 변화로부터 도전체의 두께 변화나 도전체까지의 거리를 검출한다.The eddy current sensor includes a sensor coil (not shown), which is a shape of a hollow spiral wound n times, and receives an alternating current from a control unit, applies an input signal from the sensor coil in the form of magnetic flux, And when the thickness of the conductor varies or the distance between the conductor and the conductor changes, a resonance frequency or a composite impedance due to an eddy current generated in the conductor is received as an output signal, The thickness change and the distance to the conductor are detected.

참고로, 와전류 센서에 수신되는 출력 신호는 도전성 재료가 없는 경우에는 합성 임피던스의 감소분이 없으므로 원칙적으로 기준값(default) 또는 제로(0)로 측정되며, 도전성 재료가 있는 경우에는 합성 임피던스의 감소분에 의해 기준값 또는 제로로부터 합성 임피던스 감소분 만큼 줄어든 크기로 출력된다. 와전류 센서의 출력값은 전압(voltage)로 표시될 수 있다.For reference, the output signal received by the eddy current sensor is basically a reference value (default) or zero (0) because there is no decrease in the synthetic impedance when there is no conductive material. In the case of a conductive material, Is output as a reference value or a reduced size by a synthetic impedance reduction from zero. The output value of the eddy current sensor can be represented by a voltage.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 제1측정부(310)가 구비된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드의 반경 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 제1측정부가 배치될 수 있으며, 제1측정부의 개수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다.In addition, although the embodiment of the present invention is described with an example in which only one first measurement unit 310 is provided, the first measurement unit 310 may be divided into a plurality of first measurement units 310 at predetermined intervals along the radial direction of the polishing pad And the number and arrangement interval of the first measuring portions can be appropriately changed according to the required conditions and design specifications.

제2측정부(320)는 연마패드(110)의 하부에 배치되며, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정한다.The second measuring unit 320 is disposed below the polishing pad 110 and measures a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a.

여기서, 제2측정부(320)가 연마패드(110)의 하부에 배치된다 함은, 제2측정부(320)가 연마정반(100)에 장착되어 연마정반(100)과 함께 회전하는 구조와, 제2측정부(320)가 연마정반(100)에 형성된 관통부의 하부에 배치되어 연마정반(100)과 함께 회전하지 않는 구조를 모두 포함하는 개념으로 이해된다.The second measuring unit 320 is disposed below the polishing pad 110. The second measuring unit 320 is disposed below the polishing pad 110. The second measuring unit 320 includes a structure in which the second measuring unit 320 is mounted on the polishing base 100 and rotated together with the polishing base 100 And a structure in which the second measuring unit 320 is disposed below the penetrating portion formed in the polishing platen 100 and does not rotate together with the polishing platen 100. [

제2측정부(320)로서는 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 두께 정보를 포함하는 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.As the second measuring unit 320, any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal including thickness information from the polishing layer and an optical sensor for measuring an optical signal including thickness information may be used.

이하에서는, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부(320)로서 와전류 센서가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, an example in which an eddy current sensor is used as the second measurement unit 320 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a will be described.

와전류 센서는 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 감지하도록 와전류를 인가하고 레퍼런스 연마층(22a)으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)를 수신한다.The eddy current sensor applies an eddy current to sense the thickness of the reference polishing layer 22a and receives an output signal (e.g., a resonant frequency or synthetic impedance) from the reference polishing layer 22a.

와전류 센서는 n번 감긴 중공 나선의 형상인 센서 코일(미도시)을 포함하며, 제어부로부터 교류 전류를 인가받아, 센서 코일로부터 입력 신호를 자속 형태로 인가하여, 도전체(레퍼런스 연마층)에 와전류를 인가하고, 도전체의 두께가 변동하거나 도전체와의 거리(제2측정부(320)와 연마패드(110)의 사이 거리)가 변동될 경우에, 도전체에서 발생되는 와전류에 의한 공진주파수 또는 합성임피던스를 출력 신호로 수신하여 출력 신호의 변화로부터 도전체의 두께 변화나 도전체까지의 거리를 검출한다.The eddy current sensor includes a sensor coil (not shown), which is a shape of a hollow spiral wound n times, and receives an alternating current from the control unit, applies an input signal from the sensor coil in the form of magnetic flux, And when the conductor thickness varies or the distance to the conductor (the distance between the second measuring portion 320 and the polishing pad 110) fluctuates, the resonance frequency due to the eddy current generated in the conductor The composite impedance is received as an output signal, and the change in the thickness of the conductor or the distance to the conductor is detected from the change in the output signal.

참고로, 와전류 센서에 수신되는 출력 신호는 도전성 재료(레퍼런스 연마층)가 없는 경우에는 합성 임피던스의 감소분이 없으므로 원칙적으로 기준값(default) 또는 제로(0)로 측정되며, 도전성 재료가 있는 경우에는 합성 임피던스의 감소분에 의해 기준값 또는 제로로부터 합성 임피던스 감소분 만큼 줄어든 크기로 출력된다. 와전류 센서의 출력값은 전압(voltage)로 표시될 수 있다.For reference, the output signal received by the eddy current sensor is basically a reference value (default) or zero (0) because there is no decrease in the synthetic impedance when there is no conductive material (reference polishing layer) The output is reduced in size by a decrease in impedance by a synthetic impedance reduction from a reference value or zero. The output value of the eddy current sensor can be represented by a voltage.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 제2측정부(320)가 구비된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드의 반경 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 제2측정부가 배치될 수 있으며, 제2측정부의 개수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다.In addition, although the embodiment of the present invention is described with an example in which only one second measurement unit 320 is provided, it is also possible to arrange a plurality of second measurement units 320 at predetermined intervals along the radial direction of the polishing pad, And the number and arrangement interval of the second measuring portions can be appropriately changed according to the required conditions and design specifications.

참고로, 레퍼런스 연마층(22a)은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되기 때문에, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께는 미리 알고 있기 때문에, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호를 통해 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차가 얼마만큼 발생되었는지를 알 수 있다.The thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, and therefore, the thickness of the reference polishing layer 22a, which is measured in the second measuring portion 320, The signal can be used to determine how much error has occurred due to the polishing environment variables (e.g., the polishing layer temperature, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer).

일 예로, 온도가 1℃씩 높아질수록(또는 낮아질수록) 측정대상체(기판의 연마층 또는 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층)로부터 측정된 와전류 신호는 0.07%씩 오차가 발생한다고 알려져 있다. 따라서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호에서 온도에 따른 오차가 얼마만큼 인지를 알 수 있다.For example, it is known that the eddy current signal measured from the measurement object (the polishing layer of the substrate or the reference polishing layer of the reference substrate) increases by 0.07% as the temperature increases (or decreases) by 1 ° C. Therefore, if the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, it is possible to know the error according to the temperature in the second signal measured by the second measuring unit 320.

이와 같은 방식으로, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호에서 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차가 얼마인지를 알 수 있다.If the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance in this manner, the noise due to the sensor itself, the error due to the temperature change, the variation in thickness of the polishing pad 110 Is the total error according to the following equation.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)은 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있고, 제1측정부(310)와 제2측정부(320)는 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있으며, 제1측정부(310)와 제2측정부(320)에서는 동시에 제1신호와 제2신호를 측정할 수 있다.The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 may be disposed apart from each other by 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad 110, The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 can simultaneously measure the first signal and the second signal. The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 can measure the first signal and the second signal at the same time.

이와 같이, 제1신호와 제2신호를 동시에 측정하도록 하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.By thus measuring the first signal and the second signal at the same time, it is possible to obtain an advantageous effect of minimizing the deviation between the error according to the polishing environment variable in the first signal and the error according to the polishing environment variable in the second signal .

참고로, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1측정부에 의해 제1신호가 측정되고, 제2측정부에 의해 제2신호가 측정되는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 제1신호와 제2신호가 하나의 측정부에 의해 측정되도록 구성하는 것도 가능하다.For reference, in the above-described embodiments of the present invention, the first signal is measured by the first measuring unit and the second signal is measured by the second measuring unit. However, in some cases, 1 signal and the second signal may be measured by one measuring unit.

두께검출부(330)는 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출한다.The thickness detector 330 compares the first signal with the second signal and reflects the calculated error to the first signal to detect the thickness of the polishing layer.

제1측정부(310)에서 측정된 제1신호만으로 연마층의 두께를 검출하면, 제1신호에 포함된 연마 환경 변수에 따른 오차에 의해 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다. 다시 말해서, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호가, 연마층의 마모에 의한 것인지, 센서 자체의 노이즈에 따른 오차에 의한 것인지, 온도 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 연마패드(110)의 두께 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 아니면 연마층의 마모와 이 모든 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변에 따른 오차)를 포함하는 총 오차에 의한 것인지를 알기 어렵기 때문에, 제1신호만으로는 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.It is difficult to accurately measure the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 due to the error according to the polishing environment variables included in the first signal when the thickness of the abrasive layer is detected by only the first signal measured by the first measuring portion 310. In other words, whether the first signal measured by the first measuring unit 310 is caused by abrasion of the polishing layer, an error caused by the noise of the sensor itself, an error caused by a temperature change, (For example, an error due to sensor noise error, an error due to a temperature change, and an error according to the thickness of the polishing pad 110) of the abrasive layer and / or the abrasion layer , It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer of the substrate 12 only by the first signal.

이에 본 발명은, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the present invention can accurately detect the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 by detecting the error according to the polishing environment variable through the second signal detected from the reference substrate 22 and reflecting the error on the first signal The effect of detection can be obtained.

다시 말해서, 두께검출부(330)는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차를 제1신호에 반영하여 보상함으로써, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출할 수 있다.In other words, the thickness detector 330 detects the total error due to the noise of the sensor itself, the error due to the temperature change, and the thickness variation of the polishing pad 110 detected through the second signal detected from the reference substrate 22, The thickness of the polishing layer of the substrate 12 can be accurately detected.

예를 들어, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호(S1)는 도 6과 같이 나타날 수 있다.For example, the first signal S1 measured by the first measuring unit 310 may be as shown in FIG.

이때, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호(S1)는 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드 두께 변화에 따른 오차)에 의해 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 7과 같이, 두께검출부(330)는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하여 보정 신호(S2)를 생성하고, 보정 신호(S2)를 통해 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드 두께 변화에 따른 오차)에 의하여 왜곡되지 않은 순수한 기판(12) 연마층의 두께를 검출할 수 있다.At this time, the first signal S1 measured by the first measuring unit 310 is a signal distorted by a polishing environment variable (for example, an error due to a sensor noise error, an error according to a temperature change, and an error according to a change in a polishing pad thickness) . 7, the thickness detecting unit 330 generates the correction signal S2 by reflecting the error E according to the polishing environment variables detected through the second signal detected from the reference substrate 22, By detecting the thickness of the abrasive layer through the signal S2, it is possible to detect the thickness of the undistorted pure substrate < RTI ID = 0.0 > (e. G., By sensor errors, errors due to temperature changes, 12) The thickness of the polishing layer can be detected.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 9 내지 도 12는 도 8의 화학 기계적 연마 장치에 의한 연마층 두께 측정 과정을 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.FIG. 8 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 9 to 12 are views for explaining a polishing layer thickness measurement process by the chemical mechanical polishing apparatus of FIG. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치는, 기판(12)이 접촉되는 연마패드(110)와; 연마패드(110)에 접촉되며, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성된 레퍼런스 기판(22)과; 연마패드(110)의 하부에 배치되며 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부(310)와, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서(312)와, 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서(314)를 포함하는 제1측정모듈(301)과; 연마패드(110)의 하부에 배치되며 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부(320)와, 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정하는 제2온도센서(322)와, 제2측정부(320)와 레퍼런스 연마층(22a)의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서(324)를 포함하는 제2측정모듈(302)과; 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a)의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부(330)를; 포함한다.Referring to FIG. 8, a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a polishing pad 110 to which a substrate 12 is contacted; A reference substrate 22 which is in contact with the polishing pad 110 and on which a non-abrasive reference polishing layer 22a having a predetermined thickness maintained during the polishing process is formed; A first measuring unit 310 disposed under the polishing pad 110 for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer, a first temperature sensor 312 for measuring the temperature of the polishing layer, A first measurement module (301) including a first distance sensor (314) for measuring a distance between the first measurement part (310) and the polishing layer; A second measurement unit 320 disposed below the polishing pad 110 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a and a second measurement unit 320 for measuring a temperature of the reference polishing layer 22a, A second measurement module 302 including a temperature sensor 322 and a second distance sensor 324 for measuring a distance between the second measurement portion 320 and the reference polishing layer 22a; A measurement error caused by a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer 22a and a measurement error caused by a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer 22a, A thickness detector 330 for reflecting the difference between the first thickness variation and the second thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 324 to the first signal to detect the thickness of the polishing layer; .

기판(12)은 도전성 재질의 연마층(또는 비도전성 재질의 연마층)을 포함하며, 제1캐리어헤드(120)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압된다.The substrate 12 includes a polishing layer of a conductive material (or a polishing layer of a non-conductive material) and is pressed against the upper surface of the polishing pad 110 by the first carrier head 120.

제1캐리어헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1캐리어헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 베이스부, 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인을 포함하여 제공될 수 있다.The first carrier head 120 may be provided in various structures according to the required conditions and design specifications. In one example, the first carrier head 120 may be provided with a base portion rotatably provided, and an elastic membrane provided on the bottom surface of the base portion.

레퍼런스 기판(22)(reference substrate)은 비마모성을 갖는 레퍼런스 연마층(22a)을 구비하여 연마패드(110)에 접촉하도록 마련되며, 기판(12) 연마층의 연마 두께를 정확하게 검출하는데 필요한 레퍼런스 신호(또는 기준신호)를 측정하기 위해 사용된다.The reference substrate 22 is provided with a reference abrasive layer 22a having a non-abrasive property to be brought into contact with the polishing pad 110 and is provided with a reference signal necessary for accurately detecting the polishing thickness of the abrasive layer of the substrate 12. [ (Or reference signal).

레퍼런스 기판(22)의 레퍼런스 연마층(22a)은 기판(12)의 연마층과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 레퍼런스 연마층(22a)은 도전성 재질로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 레퍼런스 연마층이 비도전성 재질로 형성되는 것도 가능하다.The reference polishing layer 22a of the reference substrate 22 may be formed of the same or similar material as the polishing layer of the substrate 12. [ For example, the reference polishing layer 22a may be formed of a conductive material. In some cases, the reference polishing layer may be formed of a non-conductive material.

아울러, 레퍼런스 연마층(22a)이 비마모성을 가진다 함은, 레퍼런스 기판(22)이 회전하는 연마패드(110)에 접촉하더라도 레퍼런스 연마층(22a)이 마모되지 않음을, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않음을 의미한다.The fact that the reference polishing layer 22a has no abrasion indicates that the reference polishing layer 22a is not worn even when the reference substrate 22 contacts the rotating polishing pad 110. In other words, It means that the thickness of the first electrode 22a does not change.

이를 위해, 레퍼런스 연마층(22a)의 저면에는, 연마층보다 낮은 마모율을 가지는 보호층(22b)이 형성되며, 실질적으로 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 간의 접촉은 보호층(22b)에 의해 이루어지기 때문에, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않게 된다.For this, a protective layer 22b having a lower abrasion rate than the abrasive layer is formed on the bottom surface of the reference abrasive layer 22a, and contact between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is substantially prevented by the protective layer 22b. The thickness of the reference polishing layer 22a is not changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110. [

일 예로, 보호층(22b)은 연마층의 마모율보다 매우 낮은 마모율을 갖도록 형성될 수 있으며, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 보호층(22b)의 두께 변화가 발생하지 않거나, 두께 측정에 영향을 주지 않는 정도의 매우 미세한 두께 변화만이 발생할 수 있다. 바람직하게 보호층(22b)은 연마층의 마모율의 1/100~1/1000 정도의 마모율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.For example, the protective layer 22b may be formed to have a wear rate that is much lower than the wear rate of the polishing layer, and the thickness of the protective layer 22b may not be changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110 Or only a very fine thickness change to such an extent as not to affect the thickness measurement may occur. Preferably, the protective layer 22b may be formed of a material having a wear rate of about 1/100 to 1/1000 of the wear rate of the abrasive layer.

기판(12)이 연마패드(110)에 연마되는 동안, 레퍼런스 기판(22)은 제2캐리어헤드(220)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압된다.The reference substrate 22 is pressed against the upper surface of the polishing pad 110 by the second carrier head 220 while the substrate 12 is being polished to the polishing pad 110. [

제2캐리어헤드(220)로서는 제1캐리어헤드(120)와 동일 또는 유사한 캐리어헤드가 사용될 수 있으며, 제2캐리어헤드(220)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the second carrier head 220, a carrier head that is the same as or similar to the first carrier head 120 may be used, and the present invention is not limited or limited by the kind of the second carrier head 220.

바람직하게, 레퍼런스 기판(22)은 기판(12)과 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다.Preferably, the reference substrate 22 is brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions as the substrate 12.

여기서, 레퍼런스 기판(22)과 기판(12)이 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다 함은, 기판(12)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화(예를 들어, 온도)와, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화가 동일 또는 유사한 것으로 이해된다.Here, the reference substrate 22 and the substrate 12 are brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions. This is because the polishing environment change Temperature) and the polishing environment changes that occur while the reference substrate 22 contacts the polishing pad 110 are understood to be the same or similar.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량은 서로 동일한 범위를 가진다.The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 during the contact of the substrate 12 and the reference substrate 22 with the polishing pad 110, The amounts of heat generated between them have the same range.

참고로, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량은, 기판(12) 연마층의 재질과, 기판(12)을 가압하는 가압력(제1캐리어헤드(120)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발명량은, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질과, 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질(기판(12) 연마층과 다른 재질)을 고려하여 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)을 조절함으로써, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량이 서로 동일한 범위로 형성되게 할 수 있다.The calorific value between the substrate 12 and the polishing pad 110 is determined by the material of the polishing layer of the substrate 12 and the pressing force for pressing the substrate 12 (pressing force of the first carrier head 120) . The amount of the invention between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is determined by the material of the protective layer 22b of the reference substrate 22 and the pressing force of the second substrate (I.e., the pressing force of the pressing member). Therefore, the pressing force (the pressing force of the second carrier head 220) for pressing the reference substrate 22 in consideration of the material (material different from the polishing layer of the substrate 12) of the protective layer 22b of the reference substrate 22 The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 can be formed in the same range.

레퍼런스 기판(22)은 기판(12)에 대해 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 2개 이상의 레퍼런스 기판이 사용되는 것도 가능하다.The reference substrate 22 may be disposed 180 degrees apart from the substrate 12 along the circumferential direction of the polishing pad 110. In some cases, it is also possible to use two or more reference substrates.

제1측정모듈(301)은 연마패드(110)의 하부에 배치되며, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부(310)와, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서(312)와 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서(314)를 포함한다.The first measurement module 301 is disposed under the polishing pad 110 and includes a first measurement unit 310 for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer and a second measurement unit 310 for measuring the temperature of the polishing layer. 1 temperature sensor 312 and a first distance sensor 314 for measuring a distance between the first measuring unit 310 and the polishing layer.

여기서, 제1측정모듈(301)이 연마패드(110)의 하부에 배치된다 함은, 제1측정모듈(301)이 연마정반(100)에 장착되어 연마정반(100)과 함께 회전하는 구조와, 제1측정모듈(301)이 연마정반(100)에 형성된 관통부의 하부에 배치되어 연마정반(100)과 함께 회전하지 않는 구조를 모두 포함하는 개념으로 이해된다.The first measurement module 301 is disposed below the polishing pad 110. The first measurement module 301 is disposed below the polishing pad 110 and includes a structure in which the first measurement module 301 is mounted on the polishing platen 100 and rotated together with the polishing platen 100 , And a structure in which the first measurement module 301 is disposed below the penetration portion formed in the polishing platen 100 and does not rotate together with the polishing platen 100.

제1측정부(310)로서는 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 두께 정보를 포함하는 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.As the first measuring unit 310, any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal including thickness information from the polishing layer and an optical sensor for measuring an optical signal including thickness information may be used.

이하에서는, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부(310)로서 와전류 센서가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다. 와전류 센서는 기판(12)의 연마층의 두께를 감지하도록 와전류를 인가하고 연마층으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)를 수신한다.Hereinafter, an example in which an eddy current sensor is used as the first measuring unit 310 for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer will be described. The eddy current sensor applies an eddy current to sense the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 and receives an output signal (e.g., resonant frequency or composite impedance) from the abrasive layer.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 제1측정부(310)가 구비된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드의 반경 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 제1측정부가 배치될 수 있으며, 제1측정부의 개수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다.In addition, although the embodiment of the present invention is described with an example in which only one first measurement unit 310 is provided, the first measurement unit 310 may be divided into a plurality of first measurement units 310 at predetermined intervals along the radial direction of the polishing pad And the number and arrangement interval of the first measuring portions can be appropriately changed according to the required conditions and design specifications.

제1온도센서(312)는 기판(12) 연마층의 온도를 측정하도록 마련된다.The first temperature sensor 312 is provided to measure the temperature of the substrate 12 polishing layer.

제1온도센서(312)로서는 기판(12) 연마층의 온도를 측정 가능한 통상의 온도센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 제1온도센서(312)로서는 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제1온도센서로서 여타 다른 비접촉 온도 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는, 제1온도센서를 접촉식 온도센서로 구성하는 것이 가능하고, 연마층이 접촉되는 연마패드의 온도를 측정함으로써 연마층의 온도를 간접적으로 측정하는 것도 가능하다.As the first temperature sensor 312, a conventional temperature sensor capable of measuring the temperature of the polishing layer of the substrate 12 can be used. As an example, an infrared (IR) temperature sensor may be used as the first temperature sensor 312. In some cases, it is possible to use other non-contact temperature sensors as the first temperature sensor. Alternatively, the first temperature sensor can be constituted by the contact type temperature sensor, and the temperature of the polishing layer can be indirectly measured by measuring the temperature of the polishing pad with which the polishing layer is contacted.

제1거리센서(314)는 제1측정부(310)와 동일한 높이에 배치된다. 아울러, 제1거리센서(314)로서는 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 측정할 수 있는 다양한 거리센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 제1거리센서(314)는, 연마패드(110)의 하부에 배치되며 연마패드(110)의 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서와, 연마층의 저면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 측정하는 디텍터를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 거리측정부가 광센서 또는 여타 다른 근접센서를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.The first distance sensor 314 is disposed at the same height as the first measuring unit 310. In addition, as the first distance sensor 314, various distance sensors capable of measuring the distance between the first measuring unit 310 and the polishing layer can be used. For example, the first distance sensor 314 may include an ultrasonic sensor disposed at a lower portion of the polishing pad 110 to generate ultrasonic waves in an upper direction of the polishing pad 110, And a detector for detecting a reflection signal and measuring a distance between the first measuring unit 310 and the polishing layer. In some cases, the distance measuring unit may be configured to include an optical sensor or other proximity sensor.

초음파센서로서는 초음파를 발생시킬 수 있는 통상의 초음파 발생수단이 사용될 수 있으며, 초음파센서의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the ultrasonic sensor, a conventional ultrasonic wave generator capable of generating ultrasonic waves can be used, and the present invention is not limited or limited by the kind of the ultrasonic sensor.

디텍터는 초음파센서에서 발생된 후 매질 경계면(연마층의 저면)에서 되돌아온 초음파 반사신호를 감지한다.The detector senses the ultrasonic wave reflected from the medium boundary surface (bottom surface of the polishing layer) generated by the ultrasonic sensor.

따라서, 초음파센서에서 발생된 초음파의 속도와 초음파 반사신호가 디텍터에 감지되는 시간을 이용하여 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 검출(거리 = 시간(t)×속도(v))할 수 있다.Therefore, the distance between the first measuring unit 310 and the polishing layer is detected (distance = time (t) x velocity (v)) using the velocity of the ultrasonic wave generated from the ultrasonic sensor and the time when the ultrasonic reflected signal is detected by the detector )can do.

이와 같이, 연마패드(110)의 하부에서부터 초음파를 발생시키고 기판(12)의 연마층의 저면에서 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여, 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 검출하는 것에 의하여, 연마층과 제1거리센서(314)의 사이에 잔존하는 액상 유체에 의한 신호 간섭(신호 왜곡)없이 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 정확히 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In this way, an ultrasonic wave is generated from the lower part of the polishing pad 110 and an ultrasonic reflection signal reflected from the lower surface of the polishing layer of the substrate 12 is sensed to detect the distance between the first measuring part 310 and the polishing layer It is possible to obtain an effect of accurately detecting the distance between the first measuring portion 310 and the polishing layer without signal interference (signal distortion) due to the liquid fluid remaining between the polishing layer and the first distance sensor 314 have.

아울러, 제1측정부(310)와, 제1온도센서(312)와, 제1거리센서(314)는 하나의 조(group)를 이루도록 모듈화된다. 일 예로, 제1측정부(310)와, 제1온도센서(312)와, 제1거리센서(314)를 튜브형 연결부재의 내부에 모듈화될 수 있다.In addition, the first measuring unit 310, the first temperature sensor 312, and the first distance sensor 314 are modularized into a single group. For example, the first measuring unit 310, the first temperature sensor 312, and the first distance sensor 314 may be modularized inside the tubular connecting member.

이와 같이, 제1측정부(310)와, 제1온도센서(312)와, 제1거리센서(314)를 일체로 모듈화하고, 제1측정부(310)와, 제1온도센서(312)와, 제1거리센서(314)가 서로 동일한 지점을 동시에 측정하도록 하는 것에 의하여, 실제 두께 측정 지점에서의 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차를 실제 측정값에 반영하여 실제 측정 지점에서 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, the first measuring unit 310, the first temperature sensor 312 and the first distance sensor 314 are integrally modularized, and the first measuring unit 310 and the first temperature sensor 312, (For example, the polishing layer temperature, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer) at the actual thickness measuring point by allowing the first distance sensor 314 and the first distance sensor 314 to measure the same point at the same time It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer at the actual measurement point by reflecting the error to the actual measured value.

제2측정모듈(302)은 연마패드(110)의 하부에 배치되며, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부(320)와, 연마층의 온도를 측정하는 제2온도센서(322)와 제2측정부(320)와 연마층의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서(324)를 포함한다.The second measurement module 302 includes a second measurement unit 320 disposed below the polishing pad 110 for measuring a second signal including thickness information from the polishing layer and a second measurement unit 320 for measuring the temperature of the polishing layer 2 temperature sensor 322 and a second distance sensor 324 for measuring the distance between the second measuring portion 320 and the polishing layer.

여기서, 제2측정모듈(302)이 연마패드(110)의 하부에 배치된다 함은, 제2측정모듈(302)이 연마정반(100)에 장착되어 연마정반(100)과 함께 회전하는 구조와, 제2측정모듈(302)이 연마정반(100)에 형성된 관통부의 하부에 배치되어 연마정반(100)과 함께 회전하지 않는 구조를 모두 포함하는 개념으로 이해된다.The second measuring module 302 is disposed below the polishing pad 110. The second measuring module 302 is disposed below the polishing pad 110. The second measuring module 302 is mounted on the polishing platen 100 and rotates together with the polishing platen 100 , And a structure in which the second measurement module 302 is disposed below the penetration portion formed in the polishing platen 100 and does not rotate together with the polishing platen 100.

제2측정부(320)로서는 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 두께 정보를 포함하는 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.As the second measuring unit 320, any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal including thickness information from the polishing layer and an optical sensor for measuring an optical signal including thickness information may be used.

이하에서는, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부(320)로서 와전류 센서가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다. 와전류 센서는 기판(12)의 연마층의 두께를 감지하도록 와전류를 인가하고 연마층으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)를 수신한다.Hereinafter, an example in which an eddy current sensor is used as the second measuring unit 320 for measuring a second signal including thickness information from the polishing layer will be described. The eddy current sensor applies an eddy current to sense the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 and receives an output signal (e.g., resonant frequency or composite impedance) from the abrasive layer.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 단 하나의 제2측정부(320)가 구비된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 연마패드의 반경 방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 복수개의 제2측정부가 배치될 수 있으며, 제2측정부의 개수 및 배치 간격은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다.In addition, although the embodiment of the present invention is described with an example in which only one second measurement unit 320 is provided, it is also possible to arrange a plurality of second measurement units 320 at predetermined intervals along the radial direction of the polishing pad, And the number and arrangement interval of the second measuring portions can be appropriately changed according to the required conditions and design specifications.

참고로, 레퍼런스 연마층(22a)은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되기 때문에, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께는 미리 알고 있기 때문에, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호를 통해 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차가 얼마만큼 발생되었는지를 알 수 있다.The thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, and therefore, the thickness of the reference polishing layer 22a, which is measured in the second measuring portion 320, The signal can be used to determine how much error has occurred due to the polishing environment variables (e.g., the polishing layer temperature, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer).

일 예로, 온도가 1℃씩 높아질수록(또는 낮아질수록) 측정대상체(기판의 연마층 또는 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층)로부터 측정된 와전류 신호는 0.07%씩 오차가 발생한다고 알려져 있다. 따라서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호에서 온도에 따른 오차가 얼마만큼 인지를 알 수 있다.For example, it is known that the eddy current signal measured from the measurement object (the polishing layer of the substrate or the reference polishing layer of the reference substrate) increases by 0.07% as the temperature increases (or decreases) by 1 ° C. Therefore, if the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, it is possible to know the error according to the temperature in the second signal measured by the second measuring unit 320.

이와 같은 방식으로, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정부(320)에서 측정되는 제2신호에서 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차가 얼마인지를 알 수 있다.If the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance in this manner, the noise due to the sensor itself, the error due to the temperature change, the variation in thickness of the polishing pad 110 Is the total error according to the following equation.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)은 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있고, 제1측정부(310)와 제2측정부(320)는 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있으며, 제1측정부(310)와 제2측정부(320)에서는 동시에 제1신호와 제2신호를 측정할 수 있다.The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 may be disposed apart from each other by 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad 110, The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 can simultaneously measure the first signal and the second signal. The first measurement unit 310 and the second measurement unit 320 can measure the first signal and the second signal at the same time.

이와 같이, 제1신호와 제2신호를 동시에 측정하도록 하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.By thus measuring the first signal and the second signal at the same time, it is possible to obtain an advantageous effect of minimizing the deviation between the error according to the polishing environment variable in the first signal and the error according to the polishing environment variable in the second signal .

제2온도센서(322)는 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정하도록 마련된다.The second temperature sensor 322 is provided to measure the temperature of the reference polishing layer 22a.

제2온도센서(322)로서는 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정 가능한 통상의 온도센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 제2온도센서(322)로서는 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 제2온도센서로서 여타 다른 비접촉 온도 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는, 제1온도센서를 접촉식 온도센서로 구성하는 것이 가능하고, 레퍼런스 연마층이 접촉되는 연마패드의 온도를 측정함으로써 레퍼런스 연마층의 온도를 간접적으로 측정하는 것도 가능하다.As the second temperature sensor 322, a conventional temperature sensor capable of measuring the temperature of the reference polishing layer 22a can be used. As an example, as the second temperature sensor 322, an infrared (IR) temperature sensor may be used. In some cases, it is possible to use other non-contact temperature sensors as the second temperature sensor. Alternatively, the first temperature sensor can be constituted by the contact type temperature sensor, and the temperature of the reference polishing layer can be indirectly measured by measuring the temperature of the polishing pad contacting with the reference polishing layer.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 제1온도센서와 제2온도센서로 이루어진 온도 측정부가 연마층의 온도와 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 단일 센서로 이루어진 온도 측정부가 연마층의 온도와 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.In the above-described embodiments of the present invention, the temperature measuring section composed of the first temperature sensor and the second temperature sensor is used to measure the temperature of the polishing layer and the temperature of the reference polishing layer. However, It is also possible to measure the temperature of the polishing layer and the temperature of the reference polishing layer.

제2거리센서(324)는 제2측정부(320)와 동일한 높이에 배치된다. 아울러, 제2거리센서(324)로서는 제2측정부(320)와 레퍼런스 연마층(22a)의 사이 거리를 측정할 수 있는 다양한 거리센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 제2거리센서(324)는, 연마패드(110)의 하부에 배치되며 연마패드(110)의 상부 방향으로 초음파를 발생시키는 초음파센서와, 레퍼런스 연마층(22a)의 저면에서 하부 방향으로 반사되는 초음파 반사신호를 감지하여 제2측정부(320)와 연마층의 사이 거리를 측정하는 디텍터를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 거리측정부가 광센서 또는 여타 다른 근접센서를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.The second distance sensor 324 is disposed at the same height as the second measuring unit 320. In addition, as the second distance sensor 324, various distance sensors capable of measuring a distance between the second measuring unit 320 and the reference polishing layer 22a may be used. The second distance sensor 324 includes an ultrasonic sensor disposed at a lower portion of the polishing pad 110 and generating ultrasonic waves in an upward direction of the polishing pad 110, And a detector for measuring a distance between the second measuring unit 320 and the polishing layer by sensing an ultrasonic reflection signal reflected by the second measuring unit 320. In some cases, the distance measuring unit may be configured to include an optical sensor or other proximity sensor.

초음파센서로서는 초음파를 발생시킬 수 있는 통상의 초음파 발생수단이 사용될 수 있으며, 초음파센서의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.As the ultrasonic sensor, a conventional ultrasonic wave generator capable of generating ultrasonic waves can be used, and the present invention is not limited or limited by the kind of the ultrasonic sensor.

디텍터는 초음파센서에서 발생된 후 매질 경계면(연마층의 저면)에서 되돌아온 초음파 반사신호를 감지한다.The detector senses the ultrasonic wave reflected from the medium boundary surface (bottom surface of the polishing layer) generated by the ultrasonic sensor.

따라서, 초음파센서에서 발생된 초음파의 속도와 초음파 반사신호가 디텍터에 감지되는 시간을 이용하여 제2측정부(320)와 레퍼런스 연마층(22a)의 사이 거리를 검출(거리 = 시간(t)×속도(v))할 수 있다.Therefore, the distance between the second measuring unit 320 and the reference polishing layer 22a is detected (distance = time (t) x (t)) using the velocity of the ultrasonic wave generated from the ultrasonic sensor and the time when the ultrasonic reflected signal is detected by the detector Speed (v)).

아울러, 제2측정부(320)와, 제2온도센서(322)와, 제2거리센서(324)는 하나의 조(group)를 이루도록 모듈화된다. 일 예로, 제2측정부(320)와, 제2온도센서(322)와, 제2거리센서(324)를 튜브형 연결부재의 내부에 모듈화될 수 있다.In addition, the second measuring unit 320, the second temperature sensor 322, and the second distance sensor 324 are modularized into a single group. For example, the second measuring unit 320, the second temperature sensor 322, and the second distance sensor 324 may be modularized inside the tubular connecting member.

이와 같이, 제2측정부(320)와, 제2온도센서(322)와, 제2거리센서(324)를 일체로 모듈화하고, 제2측정부(320)와, 제2온도센서(322)와, 제2거리센서(324)가 서로 동일한 지점을 동시에 측정하도록 하는 것에 의하여, 실제 두께 측정 지점에서의 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차를 실제 측정값에 반영하여 실제 측정 지점에서 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, the second measuring unit 320, the second temperature sensor 322 and the second distance sensor 324 are integrally modularized and the second measuring unit 320 and the second temperature sensor 322 are integrated, (For example, the polishing layer temperature, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer) at the actual thickness measuring point by allowing the first distance sensor 324 and the second distance sensor 324 to simultaneously measure the same points. It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer at the actual measurement point by reflecting the error to the actual measured value.

두께검출부(330)는 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a)의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 기판(12) 연마층의 두께를 검출한다.The thickness detecting unit 330 detects a difference between the error calculated by comparing the first signal and the second signal, the measurement error according to the temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer 22a, The difference between the variation amount of the first thickness of the polishing pad 110 and the variation amount of the second thickness of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 324 is reflected in the first signal, .

즉, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호만으로 연마층의 두께를 검출하면, 제1신호에 포함된 연마 환경 변수에 따른 오차에 의해 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다. 다시 말해서, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호가, 연마층의 마모에 의한 것인지, 센서 자체의 노이즈에 따른 오차에 의한 것인지, 온도 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 연마패드(110)의 두께 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 아니면 연마층의 마모와 이 모든 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변에 따른 오차)를 포함하는 총 오차에 의한 것인지를 알기 어렵기 때문에, 제1신호만으로는 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.That is, when the thickness of the polishing layer is detected by only the first signal measured by the first measuring unit 310, the thickness of the polishing layer of the substrate 12 is accurately measured by an error according to the polishing environment variable included in the first signal it's difficult. In other words, whether the first signal measured by the first measuring unit 310 is caused by abrasion of the polishing layer, an error caused by the noise of the sensor itself, an error caused by a temperature change, (For example, an error due to sensor noise error, an error due to a temperature change, and an error according to the thickness of the polishing pad 110) of the abrasive layer and / or the abrasion layer , It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer of the substrate 12 only by the first signal.

이에 본 발명은, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the present invention can accurately detect the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 by detecting the error according to the polishing environment variable through the second signal detected from the reference substrate 22 and reflecting the error on the first signal The effect of detection can be obtained.

다시 말해서, 두께검출부(330)는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차를 제1신호에 반영하여 보상함으로써, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출할 수 있다.In other words, the thickness detector 330 detects the total error due to the noise of the sensor itself, the error due to the temperature change, and the thickness variation of the polishing pad 110 detected through the second signal detected from the reference substrate 22, The thickness of the polishing layer of the substrate 12 can be accurately detected.

또한, 연마 공정 중에는 연마패드(110)의 온도 편차에 의해, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도 간에 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도가 서로 다르면, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차를 제1신호에 반영하더라도 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.Also, during the polishing process, a deviation may occur between the temperature of the polishing layer and the temperature of the reference polishing layer 22a due to the temperature deviation of the polishing pad 110. When the polishing layer temperature and the reference polishing layer 22a are different from each other, the thickness of the polishing layer of the substrate 12 is accurately measured even if the error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate 22 is reflected in the first signal It is difficult to do.

다시 말해서, 기준 신호(제2신호)와 측정 신호(제1신호)가 측정되는 지점의 온도가 서로 다르면, 기준 신호(제2신호)와 측정 신호(제1신호)가 측정되는 지점의 온도 차이에 따른 오차에 의해, 기준 신호를 통해 검출된 보정값이 정확하지 않을 수 있기 때문에, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.In other words, if the temperature at the point where the reference signal (second signal) and the measurement signal (first signal) are measured is different from each other, the temperature difference between the reference signal (second signal) It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer of the substrate 12 because the correction value detected through the reference signal may not be accurate.

이에 본 발명은, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차와, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the present invention reflects the error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate 22 and the error according to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a together with the first signal, Can be obtained more accurately.

더욱이, 연마 공정 중에는 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량(제1신호가 측정되는 지점에서의 연마패드(110)의 두께 변동량)과, 제2거리센서(324)에 의해 획득한 상기 연마패드(110)의 제2두께 변동량(제2신호가 측정되는 지점에서의 연마패드(110)의 두께 변동량)의 편차가 발생할 수 있다. 이와 같이, 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 연마패드(110)의 제2두께 변동량이 서로 다르면, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차를 제1신호에 반영하더라도 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.Furthermore, during the polishing process, the first thickness variation (the variation in the thickness of the polishing pad 110 at the point where the first signal is measured) of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314, A variation in the second thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the sensor 324 (variation in the thickness of the polishing pad 110 at the position where the second signal is measured) may occur. If the variation in the first thickness of the polishing pad 110 and the variation in the second thickness of the polishing pad 110 are different from each other as described above, even if the error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate 22 is reflected in the first signal, (12) It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer.

다시 말해서, 기준 신호(제2신호)가 측정되는 지점과 측정 신호(제1신호)가 측정되는 지점에서의 연마패드(110)의 두께가 서로 다르면, 연마패드(110)의 두께 차이에 따른 오차에 의해, 기준 신호를 통해 검출된 보정값이 정확하지 않을 수 있기 때문에, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.In other words, if the thickness of the polishing pad 110 at the point where the reference signal (second signal) is measured and the measurement signal (first signal) is measured are different from each other, the error due to the thickness difference of the polishing pad 110 It is difficult to accurately measure the thickness of the abrasive layer of the substrate 12 because the correction value detected through the reference signal may not be accurate.

이에 본 발명은, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차와, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차를 제1신호에 함께 반영함으로써, 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The present invention is based on the finding that an error according to the polishing environment variable detected from the reference substrate 22 and a variation in the first thickness of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314, It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the error according to the difference between the second thickness variations of the polishing pad 110 obtained by the polishing pad 110 and the first signal.

예를 들어, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호(S1')는 도 9과 같이 나타날 수 있다.For example, the first signal S1 'measured by the first measuring unit 310 may be as shown in FIG.

이때, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호(S1')는 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)에 의해 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 10과 같이, 두께검출부(330)는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하여 제1보정 신호(S2')를 생성할 수 있다.At this time, the first signal S1 'measured by the first measuring unit 310 is a value obtained by multiplying the polishing environment variable (for example, the sensor noise error, the error according to the temperature change, and the error according to the thickness change of the polishing pad 110) Lt; / RTI > 10, the thickness detector 330 generates the first correction signal S2 'by reflecting the error E according to the polishing environment variable detected through the second signal detected from the reference substrate 22 can do.

아울러, 제1보정 신호(S2')는 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따라 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 11과 같이, 두께검출부(330)는 제1보정 신호(S2')에 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 측정 오차(TE)를 반영하여 제2보정 신호(S3')를 생성할 수 있다.In addition, the first correction signal S2 'may be a signal distorted according to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a. 11, the thickness detecting unit 330 reflects the measurement error TE corresponding to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a to the first correction signal S2 ' S3 ').

또한, 제2보정 신호(S3')는 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따라 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 12와 같이, 두께검출부(330)는 제2보정 신호(S3')에, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차(LE)를 반영하여 제3보정 신호(S4')를 생성할 수 있다.The second correction signal S3 'is obtained by multiplying the first thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314 and the first thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 324, And may be a distorted signal depending on the difference between the second thickness variations. 12, the thickness detector 330 may calculate the first thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314 and the second thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 314, The third correction signal S4 'may be generated by reflecting the error LE according to the difference between the second thickness variations of the polishing pad 110 obtained by the first and second polishing apparatuses 324 and 324.

최종적으로, 두께검출부(330)는 제3보정 신호(S4')를 통해 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차와, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)와, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a) 간의 환경 편차(온도, 연마패드(110)의 두께 변동량)에 의하여 왜곡되지 않은 순수한 기판(12) 연마층의 두께를 검출할 수 있다.Finally, the thickness detecting section 330 detects the thickness of the polishing layer through the third correction signal S4 ', and detects the polishing environment parameter (for example, the error due to the sensor noise error, the temperature change, Of the substrate 12 which is not distorted by the environmental deviation between the polishing layer and the reference polishing layer 22a (the temperature and the variation of the thickness of the polishing pad 110) Can be detected.

참고로, 본 발명의 실시예에서는 제1신호(S1')에 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하고, 그 다음 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 측정 오차(TE)와, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차(LE)를 순차적으로 적용한 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층 온도의 차이에 따른 측정 오차(TE)와, 제1거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제1두께 변동량과 제2거리센서에 의해 획득한 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차(LE)를 제1신호(S1')에 먼저 반영하고, 그 다음 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하는 것도 가능하다.For reference, in the embodiment of the present invention, the error E according to the polishing environment variable detected through the second signal is reflected in the first signal S1 ', and then the temperature of the polishing layer 22a and the temperature of the reference polishing layer 22a A first distance variation amount of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314 and a second thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 324, (LE) according to the difference between the first thickness variation and the second thickness variation are sequentially applied. However, in some cases, the measurement error TE due to the difference between the polishing layer temperature and the reference polishing layer temperature, The error LE according to the difference between the variation amount of the first thickness of the polishing pad acquired by the sensor and the variation amount of the second thickness of the polishing pad obtained by the second distance sensor is reflected in the first signal S1 ' It is also possible to reflect the error E according to the detected polishing environment variable through the second signal.

아울러, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 온도센서(312,322)와 거리센서(314,324)가 연마층과 레퍼런스 연마층의 온도 차이와, 연마패드의 두께 변동량(제1두께 변동량, 제2두께 변동량) 차이를 측정하기 위해 사용된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 온도센서와 거리센서가 기판과 연마패드 사이의 발열량과, 래퍼런스 기판과 연마패드 사이의 발열량을 서로 동일한 범위로 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 온도센서에서 측정된 온도를 기반으로 제2캐리어헤드의 가압력을 조절함으로써, 레퍼런스 기판과 연마패드 사이의 발열량을 제어할 수 있다.In the embodiments of the present invention described above, the temperature sensors 312 and 322 and the distance sensors 314 and 324 measure the temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer, the variation amount of the polishing pad thickness (the first thickness variation, The amount of heat generated between the substrate and the polishing pad and the amount of heat generated between the reference substrate and the polishing pad are controlled in the same range as each other, Lt; / RTI > For example, by controlling the pressing force of the second carrier head based on the temperature measured by the temperature sensor, the amount of heat generated between the reference substrate and the polishing pad can be controlled.

한편, 도 13은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 13 is a block diagram for explaining a control method of a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, and FIG. 14 is a block diagram for explaining a control method of a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 연마층이 형성된 기판(12)을 연마패드(110)에 접촉시켜 연마하는 연마단계(S10)와, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계(S12)와, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성된 레퍼런스 기판(22)을 연마패드(110)에 접촉시키는 레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)와, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계(S22)와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계(S30)를 포함한다.Referring to FIG. 13, according to an embodiment of the present invention, a method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing step (S10) of polishing a substrate (12) on which a polishing layer is formed by contacting the polishing pad (110) A first measurement step S12 of measuring a first signal including thickness information from the polishing layer and a reference substrate 22 having a non-abrasive reference polishing layer 22a having a predetermined thickness maintained during polishing, A second measurement step S22 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a, a second measurement step S22 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a, And a thickness detecting step (S30) of detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the calculated error to the first signal.

단계 1:Step 1:

먼저, 연마층이 형성된 기판(12)을 연마패드(110)에 접촉시켜 연마한다.(S10)First, the substrate 12 having the polishing layer formed thereon is brought into contact with the polishing pad 110 and polished. (S10)

연마단계(S10)에서 사용되는 기판(12)은 도전성 재질의 연마층(또는 비도전성 재질의 연마층)을 포함하며, 제1캐리어헤드(120)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압될 수 있다. 일 예로, 기판(12)으로서는 도전성 연마층이 형성된 웨이퍼가 사용될 수 있다.The substrate 12 used in the polishing step S10 includes an abrasive layer of a conductive material (or a polishing layer of a non-conductive material) and is pressed against the upper surface of the polishing pad 110 by the first carrier head 120 . For example, as the substrate 12, a wafer having a conductive polishing layer may be used.

단계 2:Step 2:

다음, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정한다.(S12)Next, the first signal including the thickness information is measured from the polishing layer (S12)

제1측정단계(S12)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제1측정부(310)를 이용하여 연마층의 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정한다.In the first measurement step S12, the first signal including the thickness information of the polishing layer is measured using the first measurement unit 310 disposed under the polishing pad 110. [

일 예로, 제1측정단계(S12)에서 제1측정부(310)는 기판(12)의 연마층에 와전류를 인가하고 연마층으로부터의 제1신호(와전류 신호)를 수신한다.For example, in a first measurement step S12, the first measurement unit 310 applies an eddy current to the polishing layer of the substrate 12 and receives a first signal (eddy current signal) from the polishing layer.

단계 3:Step 3:

다음, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성된 레퍼런스 기판(22)을 연마패드(110)에 접촉시킨다.(S20)Next, the reference substrate 22 on which the non-abrasive reference polishing layer 22a having the predetermined thickness is formed during the polishing process is brought into contact with the polishing pad 110. (S20)

레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)에서 사용되는 레퍼런스 기판(22)(reference substrate)은 비마모성을 갖는 레퍼런스 연마층(22a)을 구비하여 제2캐리어헤드(220)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압되며, 기판(12) 연마층의 연마 두께를 정확하게 검출하는데 필요한 레퍼런스 신호(또는 기준신호)를 측정하기 위해 사용된다.The reference substrate 22 used in the step of contacting the reference substrate 22 has a reference abrasive layer 22a having a non-abrasive property and is supported by the second carrier head 220 on the polishing pad 110, And is used to measure a reference signal (or a reference signal) necessary to accurately detect the polishing thickness of the polishing layer of the substrate 12. [

레퍼런스 기판(22)의 레퍼런스 연마층(22a)은 기판(12)의 연마층과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 레퍼런스 연마층(22a)은 도전성 재질로 형성될 수 있다.The reference polishing layer 22a of the reference substrate 22 may be formed of the same or similar material as the polishing layer of the substrate 12. [ For example, the reference polishing layer 22a may be formed of a conductive material.

아울러, 레퍼런스 연마층(22a)이 비마모성을 가진다 함은, 레퍼런스 기판(22)이 회전하는 연마패드(110)에 접촉하더라도 레퍼런스 연마층(22a)이 마모되지 않음을, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않음을 의미한다.The fact that the reference polishing layer 22a has no abrasion indicates that the reference polishing layer 22a is not worn even when the reference substrate 22 contacts the rotating polishing pad 110. In other words, It means that the thickness of the first electrode 22a does not change.

이를 위해, 레퍼런스 연마층(22a)의 저면에는, 연마층보다 낮은 마모율을 가지는 보호층(22b)이 형성되며, 실질적으로 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 간의 접촉은 보호층(22b)에 의해 이루어지기 때문에, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않게 된다. 일 예로, 보호층(22b)은 연마층의 마모율보다 매우 낮은 마모율을 갖도록 형성될 수 있으며, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 보호층(22b)의 두께 변화가 발생하지 않거나, 두께 측정에 영향을 주지 않는 정도의 매우 미세한 두께 변화만이 발생할 수 있다. 바람직하게 보호층(22b)은 연마층의 마모율의 1/100~1/1000 정도의 마모율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.For this, a protective layer 22b having a lower abrasion rate than the abrasive layer is formed on the bottom surface of the reference abrasive layer 22a, and contact between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is substantially prevented by the protective layer 22b. The thickness of the reference polishing layer 22a is not changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110. [ For example, the protective layer 22b may be formed to have a wear rate that is much lower than the wear rate of the polishing layer, and the thickness of the protective layer 22b may not be changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110 Or only a very fine thickness change to such an extent as not to affect the thickness measurement may occur. Preferably, the protective layer 22b may be formed of a material having a wear rate of about 1/100 to 1/1000 of the wear rate of the abrasive layer.

바람직하게, 레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)에서 레퍼런스 기판(22)은 기판(12)과 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다.The reference substrate 22 is brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions as those of the substrate 12 in the step of contacting the reference substrate 22.

여기서, 레퍼런스 기판(22)과 기판(12)이 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다 함은, 기판(12)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화(예를 들어, 온도)와, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화가 동일 또는 유사한 것으로 이해된다.Here, the reference substrate 22 and the substrate 12 are brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions. This is because the polishing environment change Temperature) and the polishing environment changes that occur while the reference substrate 22 contacts the polishing pad 110 are understood to be the same or similar.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량은 서로 동일한 범위를 가진다.The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 during the contact of the substrate 12 and the reference substrate 22 with the polishing pad 110, The amounts of heat generated between them have the same range.

참고로, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량은, 기판(12) 연마층의 재질과, 기판(12)을 가압하는 가압력(제1캐리어헤드(120)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발명량은, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질과, 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질(기판(12) 연마층과 다른 재질)을 고려하여 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)을 조절함으로써, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량이 서로 동일한 범위로 형성되게 할 수 있다.The calorific value between the substrate 12 and the polishing pad 110 is determined by the material of the polishing layer of the substrate 12 and the pressing force for pressing the substrate 12 (pressing force of the first carrier head 120) . The amount of the invention between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is determined by the material of the protective layer 22b of the reference substrate 22 and the pressing force of the second substrate (I.e., the pressing force of the pressing member). Therefore, the pressing force (the pressing force of the second carrier head 220) for pressing the reference substrate 22 in consideration of the material (material different from the polishing layer of the substrate 12) of the protective layer 22b of the reference substrate 22 The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 can be formed in the same range.

레퍼런스 기판(22)은 기판(12)에 대해 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 2개 이상의 레퍼런스 기판이 사용되는 것도 가능하다.The reference substrate 22 may be disposed 180 degrees apart from the substrate 12 along the circumferential direction of the polishing pad 110. In some cases, it is also possible to use two or more reference substrates.

단계 4:Step 4:

다음, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정한다.(S22)Next, the second signal including the thickness information is measured from the reference polishing layer 22a (S22)

제2측정단계(S22)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제2측정부(320)를 이용하여 레퍼런스 연마층(22a)의 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정한다.In the second measurement step S22, the second signal including the thickness information of the reference polishing layer 22a is measured using the second measurement part 320 disposed under the polishing pad 110. [

일 예로, 제2측정단계(S22)에서 제2측정부(320)는 레퍼런스 연마층(22a)에 와전류를 인가하고 레퍼런스 연마층(22a)으로부터의 제2신호(와전류 신호)를 수신한다.For example, in the second measurement step S22, the second measurement unit 320 applies an eddy current to the reference polishing layer 22a and receives a second signal (eddy current signal) from the reference polishing layer 22a.

이때, 레퍼런스 연마층(22a)은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되기 때문에, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께는 미리 알고 있기 때문에, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호를 통해 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차가 얼마만큼 발생되었는지를 알 수 있다.Since the thickness of the reference polishing layer 22a is previously known during the polishing process, in other words, since the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, the second signal measured in the second measuring step S22 (For example, the temperature of the polishing layer, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer) through the polishing pad.

일 예로, 온도가 1℃씩 높아질수록(또는 낮아질수록) 측정대상체(기판의 연마층 또는 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층)로부터 측정된 와전류 신호는 0.07%씩 오차가 발생한다고 알려져 있다. 따라서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호에서 온도에 따른 오차가 얼마만큼 인지를 알 수 있다.For example, it is known that the eddy current signal measured from the measurement object (the polishing layer of the substrate or the reference polishing layer of the reference substrate) increases by 0.07% as the temperature increases (or decreases) by 1 ° C. Therefore, if the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, it is possible to know the error according to the temperature in the second signal measured in the second measuring step S22.

이와 같은 방식으로, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호에서 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차가 얼마인지를 알 수 있다.If the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance in this way, the noise due to the sensor itself, the error due to the temperature change, the variation in thickness of the polishing pad 110 Is the total error according to the following equation.

바람직하게, 제1측정단계와 제2측정단계에서 제1신호와 상기 제2신호를 동시에 측정하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, by simultaneously measuring the first signal and the second signal in the first measurement step and the second measurement step, it is preferable that an error according to the polishing environment variable in the first signal and an error according to the polishing environment variable in the second signal An advantageous effect of reducing the deviation as much as possible can be obtained.

단계 5:Step 5:

다음, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출한다.(S30)Next, the first signal and the second signal are compared with each other and the calculated error is reflected on the first signal to detect the thickness of the polishing layer. (S30)

두께 검출단계(S30)에서는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In the thickness detecting step S30, the error according to the polishing environment variable is detected through the second signal detected from the reference substrate 22, and the error is reflected on the first signal, Can be accurately detected.

즉, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호만으로 연마층의 두께를 검출하면, 제1신호에 포함된 연마 환경 변수에 따른 오차에 의해 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다. 다시 말해서, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호가, 연마층의 마모에 의한 것인지, 센서 자체의 노이즈에 따른 오차에 의한 것인지, 온도 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 연마패드(110)의 두께 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 아니면 연마층의 마모와 이 모든 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변에 따른 오차)를 포함하는 총 오차에 의한 것인지를 알기 어렵기 때문에, 제1신호만으로는 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.That is, when the thickness of the polishing layer is detected by only the first signal measured by the first measuring unit 310, the thickness of the polishing layer of the substrate 12 is accurately measured by an error according to the polishing environment variable included in the first signal it's difficult. In other words, whether the first signal measured by the first measuring unit 310 is caused by abrasion of the polishing layer, an error caused by the noise of the sensor itself, an error caused by a temperature change, (For example, an error due to sensor noise error, an error due to a temperature change, and an error according to the thickness of the polishing pad 110) of the abrasive layer and / or the abrasion layer , It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer of the substrate 12 only by the first signal.

반면, 본 발명은, 두께 검출단계(S30)에서, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차를 제1신호에 반영하여 보상함으로써, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, in the thickness detecting step S30, the noise due to the sensor itself detected through the second signal detected from the reference substrate 22, the error according to the temperature change and the variation amount of the thickness of the polishing pad 110 The thickness of the substrate 12 polishing layer can be accurately detected by compensating the total error by reflecting it on the first signal.

보다 구체적으로, 제1측정단계(S12)에서 측정된 제1신호(S1)는 도 6과 같이 나타날 수 있다.More specifically, the first signal S1 measured in the first measurement step S12 may be as shown in FIG.

이때, 제1측정단계(S12)에서 측정된 제1신호(S1)는 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)에 의해 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 7과 같이, 두께 검출단계(S30)에서는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하여 보정 신호(S2)를 생성하고, 보정 신호(S2)를 통해 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)에 의하여 왜곡되지 않은 순수한 기판(12) 연마층의 두께를 검출할 수 있다.At this time, the first signal S1 measured in the first measurement step S12 may be corrected by a polishing environment variable (e.g., an error according to a sensor noise error, a temperature change, and an error according to a thickness variation of the polishing pad 110) It can be a distorted signal. 7, in the thickness detecting step S30, the correction signal S2 is generated by reflecting the error E according to the polishing environment variable detected through the second signal detected from the reference substrate 22, By detecting the thickness of the polishing layer through the correction signal S2, the thickness of the polishing layer is not distorted by the polishing environment variables (for example, the sensor noise error, the error due to the temperature change, and the error according to the thickness variation of the polishing pad 110) It is possible to detect the thickness of the polishing layer which is not pure.

아울러, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계와, 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계를 더 포함하고, 두께 검출단계에서는, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a)의 온도 차이에 따른 측정 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 오차없이 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The method further includes a first temperature measurement step of measuring the temperature of the polishing layer and a second temperature measurement step of measuring the temperature of the reference polishing layer 22a. In the thickness detection step, the polishing layer and the reference polishing layer 22a ) Is reflected on the first signal to detect the thickness of the polishing layer, it is possible to more accurately detect the thickness of the polishing layer without any error according to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a It is possible to obtain an advantageous effect.

또한, 연마층에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계와, 레퍼런스 연마층(22a)에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계를 더 포함하고, 두께 검출단계에서는, 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과, 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께 차이(제1두께 변동량≠제2두께 변동량)에 따른 오차없이 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The first thickness fluctuation amount measurement step of measuring the variation amount of the thickness of the polishing pad 110 with respect to the polishing layer and the second thickness variation amount measurement step of measuring the variation amount of the thickness of the polishing pad 110 with respect to the reference polishing layer 22a Wherein the first thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained in the first thickness variation measurement step and the second thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained in the second thickness variation measurement step By detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the difference between the thickness of the polishing layer 110 and the first signal to detect the thickness of the polishing layer more accurately without any error according to the thickness difference (first thickness variation? Second thickness variation) It is possible to obtain an advantageous effect.

도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 연마층이 형성된 기판(12)을 연마패드(110)에 접촉시켜 연마하는 연마단계(S10)와, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성된 레퍼런스 기판(22)을 연마패드(110)에 접촉시키는 레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)와, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계(S12)와, 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계(S14)와, 연마층에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계(S16)와, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계(S22)와, 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계(S24)와, 레퍼런스 연마층(22a)에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계(S26)와, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a)의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계(S30)를 포함한다.14, according to another embodiment of the present invention, a method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing step (S10) of polishing a substrate (12) on which a polishing layer is formed by contacting the polishing pad (110) A step (S20) of contacting a reference substrate (22) for contacting a reference substrate (22) on which a non-abrasive reference polishing layer (22a) with a predetermined thickness is maintained during the polishing process to the polishing pad (110) A first temperature measurement step S14 for measuring a temperature of the polishing layer, and a second temperature measurement step S14 for measuring a thickness variation of the polishing pad 110 with respect to the polishing layer A second measurement step S22 for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer 22a, a second measurement step S22 for measuring a temperature of the reference polishing layer 22a, 2 temperature measurement step S24, polishing of the polishing layer 22a to the reference polishing layer 22a, A second thickness variation measurement step (S26) of measuring a variation in thickness of the reference polishing layer (110), an error calculated by comparing the first signal and the second signal, and a measurement And the difference between the first thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained in the first thickness variation amount measurement step and the second thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained in the second thickness variation measurement step is reflected in the first signal And a thickness detecting step (S30) for detecting the thickness of the polishing layer.

단계 1:Step 1:

먼저, 연마층이 형성된 기판(12)을 연마패드(110)에 접촉시켜 연마한다.(S10)First, the substrate 12 having the polishing layer formed thereon is brought into contact with the polishing pad 110 and polished. (S10)

연마단계(S10)에서 사용되는 기판(12)은 도전성 재질의 연마층(또는 비도전성 재질의 연마층)을 포함하며, 제1캐리어헤드(120)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압될 수 있다. 일 예로, 기판(12)으로서는 도전성 연마층이 형성된 웨이퍼가 사용될 수 있다.The substrate 12 used in the polishing step S10 includes an abrasive layer of a conductive material (or a polishing layer of a non-conductive material) and is pressed against the upper surface of the polishing pad 110 by the first carrier head 120 . For example, as the substrate 12, a wafer having a conductive polishing layer may be used.

단계 2:Step 2:

다음, 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정한다.(S12)Next, the first signal including the thickness information is measured from the polishing layer (S12)

제1측정단계(S12)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제1측정부(310)를 이용하여 연마층의 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정한다.In the first measurement step S12, the first signal including the thickness information of the polishing layer is measured using the first measurement unit 310 disposed under the polishing pad 110. [

일 예로, 제1측정단계(S12)에서 제1측정부(310)는 기판(12)의 연마층에 와전류를 인가하고 연마층으로부터의 제1신호(와전류 신호)를 수신한다.For example, in a first measurement step S12, the first measurement unit 310 applies an eddy current to the polishing layer of the substrate 12 and receives a first signal (eddy current signal) from the polishing layer.

단계 3:Step 3:

다음, 연마층의 온도를 측정한다.(S14)Next, the temperature of the polishing layer is measured (S14)

제1온도 측정단계(S14)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제1온도센서(312)를 이용하여, 제1신호를 측정한 지점과 동일한 지점에서의 연마층 온도를 측정한다.In the first temperature measurement step (S14), the first temperature sensor (312) disposed below the polishing pad (110) is used to measure the polishing layer temperature at the same point as the point at which the first signal is measured.

단계 4:Step 4:

다음, 연마층에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정한다.(S16)Next, the variation in the thickness of the polishing pad 110 with respect to the polishing layer is measured (S16)

제1두께 변동량 측정단계(S16)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제1거리센서(314)를 이용하여 제1측정부(310)와 연마층의 사이 거리를 측정함으로써, 연마패드(110)의 제1두께 변동량을 측정한다.In the first thickness variation measurement step S16, the distance between the first measurement unit 310 and the polishing layer is measured using the first distance sensor 314 disposed at the lower portion of the polishing pad 110, 110) is measured.

단계 5:Step 5:

다음, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층(22a)이 형성된 레퍼런스 기판(22)을 연마패드(110)에 접촉시킨다.(S20)Next, the reference substrate 22 on which the non-abrasive reference polishing layer 22a having the predetermined thickness is formed during the polishing process is brought into contact with the polishing pad 110. (S20)

레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)에서 사용되는 레퍼런스 기판(22)(reference substrate)은 비마모성을 갖는 레퍼런스 연마층(22a)을 구비하여 제2캐리어헤드(220)에 의해 연마패드(110)의 상면에 가압되며, 기판(12) 연마층의 연마 두께를 정확하게 검출하는데 필요한 레퍼런스 신호(또는 기준신호)를 측정하기 위해 사용된다.The reference substrate 22 used in the step of contacting the reference substrate 22 has a reference abrasive layer 22a having a non-abrasive property and is supported by the second carrier head 220 on the polishing pad 110, And is used to measure a reference signal (or a reference signal) necessary to accurately detect the polishing thickness of the polishing layer of the substrate 12. [

레퍼런스 기판(22)의 레퍼런스 연마층(22a)은 기판(12)의 연마층과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 레퍼런스 연마층(22a)은 도전성 재질로 형성될 수 있다.The reference polishing layer 22a of the reference substrate 22 may be formed of the same or similar material as the polishing layer of the substrate 12. [ For example, the reference polishing layer 22a may be formed of a conductive material.

아울러, 레퍼런스 연마층(22a)이 비마모성을 가진다 함은, 레퍼런스 기판(22)이 회전하는 연마패드(110)에 접촉하더라도 레퍼런스 연마층(22a)이 마모되지 않음을, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않음을 의미한다.The fact that the reference polishing layer 22a has no abrasion indicates that the reference polishing layer 22a is not worn even when the reference substrate 22 contacts the rotating polishing pad 110. In other words, It means that the thickness of the first electrode 22a does not change.

이를 위해, 레퍼런스 연마층(22a)의 저면에는, 연마층보다 낮은 마모율을 가지는 보호층(22b)이 형성되며, 실질적으로 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 간의 접촉은 보호층(22b)에 의해 이루어지기 때문에, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 레퍼런스 연마층(22a)의 두께가 변화하지 않게 된다. 일 예로, 보호층(22b)은 연마층의 마모율보다 매우 낮은 마모율을 갖도록 형성될 수 있으며, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안에는 보호층(22b)의 두께 변화가 발생하지 않거나, 두께 측정에 영향을 주지 않는 정도의 매우 미세한 두께 변화만이 발생할 수 있다. 바람직하게 보호층(22b)은 연마층의 마모율의 1/100~1/1000 정도의 마모율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.For this, a protective layer 22b having a lower abrasion rate than the abrasive layer is formed on the bottom surface of the reference abrasive layer 22a, and contact between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is substantially prevented by the protective layer 22b. The thickness of the reference polishing layer 22a is not changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110. [ For example, the protective layer 22b may be formed to have a wear rate that is much lower than the wear rate of the polishing layer, and the thickness of the protective layer 22b may not be changed while the reference substrate 22 is in contact with the polishing pad 110 Or only a very fine thickness change to such an extent as not to affect the thickness measurement may occur. Preferably, the protective layer 22b may be formed of a material having a wear rate of about 1/100 to 1/1000 of the wear rate of the abrasive layer.

바람직하게, 레퍼런스 기판(22) 접촉단계(S20)에서 레퍼런스 기판(22)은 기판(12)과 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다.The reference substrate 22 is brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions as those of the substrate 12 in the step of contacting the reference substrate 22.

여기서, 레퍼런스 기판(22)과 기판(12)이 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 연마패드(110)에 접촉된다 함은, 기판(12)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화(예를 들어, 온도)와, 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안 발생되는 연마 환경 변화가 동일 또는 유사한 것으로 이해된다.Here, the reference substrate 22 and the substrate 12 are brought into contact with the polishing pad 110 so as to have the same polishing conditions. This is because the polishing environment change Temperature) and the polishing environment changes that occur while the reference substrate 22 contacts the polishing pad 110 are understood to be the same or similar.

바람직하게, 기판(12)과 레퍼런스 기판(22)이 연마패드(110)에 접촉되는 동안, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량은 서로 동일한 범위를 가진다.The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 during the contact of the substrate 12 and the reference substrate 22 with the polishing pad 110, The amounts of heat generated between them have the same range.

참고로, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량은, 기판(12) 연마층의 재질과, 기판(12)을 가압하는 가압력(제1캐리어헤드(120)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발명량은, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질과, 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 레퍼런스 기판(22)의 보호층(22b)의 재질(기판(12) 연마층과 다른 재질)을 고려하여 레퍼런스 기판(22)을 가압하는 가압력(제2캐리어헤드(220)의 가압력)을 조절함으로써, 기판(12)과 연마패드(110) 사이의 발열량과, 레퍼런스 기판(22)과 연마패드(110) 사이의 발열량이 서로 동일한 범위로 형성되게 할 수 있다.The calorific value between the substrate 12 and the polishing pad 110 is determined by the material of the polishing layer of the substrate 12 and the pressing force for pressing the substrate 12 (pressing force of the first carrier head 120) . The amount of the invention between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 is determined by the material of the protective layer 22b of the reference substrate 22 and the pressing force of the second substrate (I.e., the pressing force of the pressing member). Therefore, the pressing force (the pressing force of the second carrier head 220) for pressing the reference substrate 22 in consideration of the material (material different from the polishing layer of the substrate 12) of the protective layer 22b of the reference substrate 22 The amount of heat generated between the substrate 12 and the polishing pad 110 and the amount of heat generated between the reference substrate 22 and the polishing pad 110 can be formed in the same range.

레퍼런스 기판(22)은 기판(12)에 대해 연마패드(110)의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 2개 이상의 레퍼런스 기판이 사용되는 것도 가능하다.The reference substrate 22 may be disposed 180 degrees apart from the substrate 12 along the circumferential direction of the polishing pad 110. In some cases, it is also possible to use two or more reference substrates.

단계 6:Step 6:

다음, 레퍼런스 연마층(22a)으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정한다.(S22)Next, the second signal including the thickness information is measured from the reference polishing layer 22a (S22)

제2측정단계(S22)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제2측정부(320)를 이용하여 레퍼런스 연마층(22a)의 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정한다.In the second measurement step S22, the second signal including the thickness information of the reference polishing layer 22a is measured using the second measurement part 320 disposed under the polishing pad 110. [

일 예로, 제2측정단계(S22)에서 제2측정부(320)는 레퍼런스 연마층(22a)에 와전류를 인가하고 레퍼런스 연마층(22a)으로부터의 제2신호(와전류 신호)를 수신한다.For example, in the second measurement step S22, the second measurement unit 320 applies an eddy current to the reference polishing layer 22a and receives a second signal (eddy current signal) from the reference polishing layer 22a.

이때, 레퍼런스 연마층(22a)은 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되기 때문에, 다시 말해서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께는 미리 알고 있기 때문에, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호를 통해 연마 환경 변수(예를 들어, 연마층 온도, 와전류 센서와 연마층의 사이 거리)에 따른 오차가 얼마만큼 발생되었는지를 알 수 있다.Since the thickness of the reference polishing layer 22a is previously known during the polishing process, in other words, since the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, the second signal measured in the second measuring step S22 (For example, the temperature of the polishing layer, the distance between the eddy current sensor and the polishing layer) through the polishing pad.

일 예로, 온도가 1℃씩 높아질수록(또는 낮아질수록) 측정대상체(기판의 연마층 또는 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층)로부터 측정된 와전류 신호는 0.07%씩 오차가 발생한다고 알려져 있다. 따라서, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호에서 온도에 따른 오차가 얼마만큼 인지를 알 수 있다.For example, it is known that the eddy current signal measured from the measurement object (the polishing layer of the substrate or the reference polishing layer of the reference substrate) increases by 0.07% as the temperature increases (or decreases) by 1 ° C. Therefore, if the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance, it is possible to know the error according to the temperature in the second signal measured in the second measuring step S22.

이와 같은 방식으로, 레퍼런스 연마층(22a)의 두께를 미리 알면, 제2측정단계(S22)에서 측정되는 제2신호에서 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차가 얼마인지를 알 수 있다.If the thickness of the reference polishing layer 22a is known in advance in this way, the noise due to the sensor itself, the error due to the temperature change, the variation in thickness of the polishing pad 110 Is the total error according to the following equation.

바람직하게, 제1측정단계와 제2측정단계에서 제1신호와 상기 제2신호를 동시에 측정하는 것에 의하여, 제1신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차와 제2신호에서 연마 환경 변수에 따른 오차 간의 편차를 최대한 줄이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Preferably, by simultaneously measuring the first signal and the second signal in the first measurement step and the second measurement step, it is preferable that an error according to the polishing environment variable in the first signal and an error according to the polishing environment variable in the second signal An advantageous effect of reducing the deviation as much as possible can be obtained.

단계 7:Step 7:

다음, 레퍼런스 연마층(22a)의 온도를 측정한다.(S24)Next, the temperature of the reference polishing layer 22a is measured (S24)

제1온도 측정단계(S14)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제2온도센서(322)를 이용하여, 제2신호를 측정한 지점과 동일한 지점에서의 레퍼런스 연마층(22a) 온도를 측정한다.In the first temperature measurement step S14, the temperature of the reference polishing layer 22a at the same point as the point at which the second signal is measured is measured using the second temperature sensor 322 disposed under the polishing pad 110 .

단계 8:Step 8:

다음, 레퍼런스 연마층(22a)에 대한 연마패드(110)의 두께 변동량을 측정한다.(S26)Next, the variation amount of the thickness of the polishing pad 110 with respect to the reference polishing layer 22a is measured (S26)

제2두께 변동량 측정단계(S26)에서는 연마패드(110)의 하부에 배치되는 제2거리센서(324)를 이용하여 제2측정부(320)와 레퍼런스 연마층(22a)의 사이 거리를 측정함으로써, 연마패드(110)의 제2두께 변동량을 측정한다.In the second thickness variation measurement step S26, the distance between the second measurement portion 320 and the reference polishing layer 22a is measured by using the second distance sensor 324 disposed under the polishing pad 110 , And the second thickness fluctuation amount of the polishing pad 110 is measured.

단계 9:Step 9:

다음, 제1신호와 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 제1신호에 반영하여 연마층의 두께를 검출한다.(S30)Next, the first signal and the second signal are compared with each other and the calculated error is reflected on the first signal to detect the thickness of the polishing layer. (S30)

두께 검출단계(S30)에서는, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 연마 환경 변수에 따른 오차를 검출하고, 이 오차를 제1신호에 반영하는 것에 의하여, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출하는 효과를 얻을 수 있다.In the thickness detecting step S30, the error according to the polishing environment variable is detected through the second signal detected from the reference substrate 22, and the error is reflected on the first signal, An effect of accurately detecting the thickness can be obtained.

즉, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호만으로 연마층의 두께를 검출하면, 제1신호에 포함된 연마 환경 변수에 따른 오차에 의해 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다. 다시 말해서, 제1측정부(310)에서 측정된 제1신호가, 연마층의 마모에 의한 것인지, 센서 자체의 노이즈에 따른 오차에 의한 것인지, 온도 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 연마패드(110)의 두께 변화에 따른 오차에 의한 것인지, 아니면 연마층의 마모와 이 모든 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변에 따른 오차)를 포함하는 총 오차에 의한 것인지를 알기 어렵기 때문에, 제1신호만으로는 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 측정하기 어렵다.That is, when the thickness of the polishing layer is detected by only the first signal measured by the first measuring unit 310, the thickness of the polishing layer of the substrate 12 is accurately measured by an error according to the polishing environment variable included in the first signal it's difficult. In other words, whether the first signal measured by the first measuring unit 310 is caused by abrasion of the polishing layer, an error caused by the noise of the sensor itself, an error caused by a temperature change, (For example, an error due to sensor noise error, an error due to a temperature change, and an error according to the thickness of the polishing pad 110) of the abrasive layer and / or the abrasion layer , It is difficult to accurately measure the thickness of the polishing layer of the substrate 12 only by the first signal.

반면, 본 발명은, 두께 검출단계(S30)에서, 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 센서 자체의 노이즈, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110)의 두께 변동량에 따른 총 오차를 제1신호에 반영하여 보상함으로써, 기판(12) 연마층의 두께를 정확하게 검출할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, in the thickness detecting step S30, the noise due to the sensor itself detected through the second signal detected from the reference substrate 22, the error according to the temperature change and the variation amount of the thickness of the polishing pad 110 The thickness of the substrate 12 polishing layer can be accurately detected by compensating the total error by reflecting it on the first signal.

이와 동시에, 본 발명은 두께 검출단계(S30)에서, 제1온도 측정단계(S14)와 제2온도 측정단계(S24)에서 검출된 연마층과 레퍼런스 연마층(22a)의 온도 차이에 따른 측정 오차를 제1신호에 반영하고, 제1두께 변동량 측정단계(S16)와 제2두께 변동량 측정단계(S26)에서 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이를 제1신호에 반영하여, 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 오차와, 연마패드(110)의 두께 차이(제1두께 변동량≠제2두께 변동량)에 따른 오차없이 연마층의 두께를 보다 정확하게 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.At the same time, according to the present invention, in the thickness detecting step S30, a measurement error according to the temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer 22a detected in the first temperature measuring step S14 and the second temperature measuring step S24 And the second thickness fluctuation amount of the polishing pad 110 obtained in the first thickness fluctuation amount measurement step S16 and the second thickness variation amount measurement step S26 and the second thickness variation amount of the polishing pad 110, By detecting the thickness of the polishing layer by reflecting the difference between the variation amounts in the first signal, the error due to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a and the difference between the thicknesses of the polishing pad 110 It is possible to obtain an advantageous effect of more accurately detecting the thickness of the polishing layer without any error according to the thickness variation? The second thickness variation.

보다 구체적으로, 제1측정단계(S12)에서 측정된 제1신호(S1')는 도 9과 같이 나타날 수 있다.More specifically, the first signal S1 'measured in the first measurement step S12 may be as shown in FIG.

이때, 제1측정단계(S12)에서 측정된 제1신호(S1')는 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)에 의해 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 10과 같이, 두께 검출단계(S30)에서는 레퍼런스 기판(22)으로부터 검출된 제2신호를 통해 검출된 연마 환경 변수에 따른 오차(E)를 반영하여 제1보정 신호(S2')를 생성할 수 있다.At this time, the first signal S1 'measured in the first measuring step S12 is a value obtained by multiplying the polishing environment variable (for example, the sensor noise error, the error according to the temperature change, and the error according to the thickness change of the polishing pad 110) Lt; / RTI > 10, in the thickness detecting step S30, the first correction signal S2 'is obtained by reflecting the error E according to the polishing environment variable detected through the second signal detected from the reference substrate 22 Can be generated.

아울러, 제1보정 신호(S2')는 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따라 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 11과 같이, 두께 검출단계(S30)에서는 제1보정 신호(S2')에 연마층 온도와 레퍼런스 연마층(22a) 온도의 차이에 따른 측정 오차(TE)를 반영하여 제2보정 신호(S3')를 생성할 수 있다.In addition, the first correction signal S2 'may be a signal distorted according to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a. 11, in the thickness detecting step S30, the measurement error TE corresponding to the difference between the polishing layer temperature and the temperature of the reference polishing layer 22a is reflected on the first correction signal S2 ' (S3 ').

또한, 제2보정 신호(S3')는 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따라 왜곡된 신호일 수 있다. 따라서, 도 12와 같이, 두께 검출단계(S30)에서는 제2보정 신호(S3')에, 제1거리센서(314)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제1두께 변동량과 제2거리센서(324)에 의해 획득한 연마패드(110)의 제2두께 변동량 간의 차이에 따른 오차(LE)를 반영하여 제3보정 신호(S4')를 생성할 수 있다.The second correction signal S3 'is obtained by multiplying the first thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314 and the first thickness variation of the polishing pad 110 obtained by the second distance sensor 324, And may be a distorted signal depending on the difference between the second thickness variations. 12, the first thickness variation amount of the polishing pad 110 obtained by the first distance sensor 314 and the second thickness variation amount of the polishing pad 110 are detected in the second correction signal S3 'in the thickness detecting step S30, The third correction signal S4 'may be generated by reflecting the error LE according to the difference between the second thickness variations of the polishing pad 110 obtained by the second polishing pad 324.

최종적으로, 두께 검출단계(S30)에서는 제3보정 신호(S4')를 통해 연마층의 두께를 검출하는 것에 의하여, 연마 환경 변수(예를 들어, 센서 노이즈 오차, 온도 변화에 따른 오차와, 연마패드(110) 두께 변화에 따른 오차)와, 연마층과 레퍼런스 연마층(22a) 간의 환경 편차(온도, 연마패드(110)의 두께 변동량)에 의하여 왜곡되지 않은 순수한 기판(12) 연마층의 두께를 검출할 수 있다.Finally, in the thickness detecting step S30, by detecting the thickness of the polishing layer through the third correction signal S4 ', the polishing environment variable (for example, the error due to the sensor noise error, the temperature change, The thickness of the pure substrate 12 polishing layer which is not distorted by the environmental deviation (temperature, variation in the thickness of the polishing pad 110) between the polishing layer and the reference polishing layer 22a Can be detected.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be understood that the present invention can be changed.

12 : 기판 22 : 레퍼런스 기판
22a : 레퍼런스 연마층 22b : 보호층
100 : 연마정반 110 : 연마패드
120 : 제1캐리어헤드 220 : 제2캐리어헤드
301 : 제1측정모듈 302 : 제2측정모듈
310 : 제1측정부 320 : 제2측정부
330 : 두께검출부12: substrate 22: reference substrate
22a: reference polishing layer 22b: protective layer
100: polishing pad 110: polishing pad
120: first carrier head 220: second carrier head
301: first measurement module 302: second measurement module
310: first measuring unit 320: second measuring unit
330: thickness detector

Claims (24)

연마층이 형성된 기판을 연마하는 화학 기계적 연마장치에 있어서,
상기 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 연마패드에 접촉되며, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 레퍼런스 기판과;
상기 연마패드 하부에 배치되며, 상기 연마층의 두께 정보를 포함하는 제1신호와, 상기 레퍼런스 기판의 레퍼런스 연마층의 두께를 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 측정부와;
상기 제1신호와 상기 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
A chemical mechanical polishing apparatus for polishing a substrate on which a polishing layer is formed,
A polishing pad to which the substrate contacts;
A reference substrate contacting the polishing pad and maintaining a predetermined thickness during the polishing process;
A measuring unit disposed under the polishing pad for measuring a first signal including thickness information of the polishing layer and a second signal including information on a thickness of a reference polishing layer of the reference substrate;
A thickness detector for detecting a thickness of the polishing layer by reflecting the calculated error by comparing the first signal and the second signal to the first signal;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 레퍼런스 기판은 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 상기 연마패드에 접촉하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate and the reference substrate are in contact with the polishing pad so as to have the same polishing conditions.
제2항에 있어서,
상기 제1신호와 상기 제2신호가 측정되는 동안, 상기 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량과, 상기 래퍼런스 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위에 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the calorific value between the substrate and the polishing pad and the calorific value between the reference substrate and the polishing pad are in the same range while the first signal and the second signal are measured.
제1항에 있어서,
상기 레퍼런스 연마층의 저면에는, 상기 연마층보다 낮은 마모율을 가지며 상기 연마패드에 접촉되는 보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
Wherein a reference layer is formed on the bottom surface of the reference polishing layer, and a protective layer having a wear rate lower than that of the polishing layer and contacting the polishing pad is formed.
제1항에 있어서,
상기 측정부는, 와전류 신호를 측정하는 와전류 센서와, 광 신호를 측정하는 광 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
Wherein the measuring unit is any one of an eddy current sensor for measuring an eddy current signal and an optical sensor for measuring an optical signal.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마층의 온도와 상기 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하며,
상기 두께검출부는 상기 연마층과 상기 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a temperature measuring unit for measuring a temperature of the polishing layer and a temperature of the reference polishing layer,
Wherein the thickness detector detects the thickness of the polishing layer by reflecting a measurement error according to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer on the first signal.
제6항에 있어서,
상기 온도 측정부는, 상기 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 6,
Wherein the temperature measuring section includes a first temperature sensor for measuring a temperature of the polishing layer and a second temperature sensor for measuring a temperature of the reference polishing layer.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 연마패드의 하부에 배치되며, 상기 제1신호를 측정하는 제1측정부와;
상기 연마패드의 하부에 배치되며, 상기 제2신호를 측정하는 제2측정부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the measuring unit comprises:
A first measurement unit disposed below the polishing pad and measuring the first signal;
A second measuring unit disposed below the polishing pad for measuring the second signal;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
제8항에 있어서,
상기 기판과 상기 레퍼런스 기판은 상기 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되고,
상기 제1측정부와 상기 제2측정부는 상기 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되며,
상기 제1신호와 상기 제2신호는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the substrate and the reference substrate are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad,
Wherein the first measuring unit and the second measuring unit are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad,
Wherein the first signal and the second signal are measured simultaneously.
제8항에 있어서,
상기 제1측정부와 상기 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서와, 상기 제2측정부와 상기 레퍼런스 연마층의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서를 더 포함하며,
상기 두께검출부는, 상기 제1거리센서에 의해 획득한 상기 연마패드의 제1두께 변동량과, 상기 제2거리센서에 의해 획득한 상기 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
9. The method of claim 8,
A first distance sensor for measuring a distance between the first measuring unit and the polishing layer and a second distance sensor for measuring a distance between the second measuring unit and the reference polishing layer,
Wherein the thickness detecting section reflects a difference between a first thickness variation of the polishing pad acquired by the first distance sensor and a second thickness variation of the polishing pad acquired by the second distance sensor To detect the thickness of the polishing layer.
연마층이 형성된 기판을 연마하는 화학 기계적 연마장치에 있어서,
상기 기판이 접촉되는 연마패드와;
상기 연마패드에 접촉되며, 연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판과;
상기 연마패드의 하부에 배치되며 상기 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정부와, 상기 연마층의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 제1측정부와 상기 연마층의 사이 거리를 측정하는 제1거리센서를 포함하는 제1측정모듈과;
상기 연마패드의 하부에 배치되며 상기 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정부와, 상기 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2측정부와 상기 레퍼런스 연마층의 사이 거리를 측정하는 제2거리센서를 포함하는 제2측정모듈과;
상기 제1신호와 상기 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 상기 연마층과 상기 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 상기 제1거리센서에 의해 획득한 상기 연마패드의 제1두께 변동량과 상기 제2거리센서에 의해 획득한 상기 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 두께검출부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
A chemical mechanical polishing apparatus for polishing a substrate on which a polishing layer is formed,
A polishing pad to which the substrate contacts;
A reference substrate which is in contact with the polishing pad and on which a non-abrasive reference polishing layer having a predetermined thickness is maintained during the polishing process;
A first measuring unit disposed at a lower portion of the polishing pad for measuring a first signal including thickness information from the polishing layer, a first temperature sensor for measuring a temperature of the polishing layer, A first measurement module including a first distance sensor for measuring a distance between the polishing layers;
A second measurement unit disposed at a lower portion of the polishing pad for measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer, a second temperature sensor for measuring a temperature of the reference polishing layer, And a second distance sensor for measuring a distance between the reference polishing layer and the reference polishing layer;
And a reference distance between the polishing pad and the reference polishing layer, a measurement error caused by a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer, a first thickness of the polishing pad obtained by the first distance sensor, A thickness detector for reflecting the difference between the variation amount and the second thickness variation amount of the polishing pad acquired by the second distance sensor to the first signal to detect the thickness of the polishing layer;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
제11항에 있어서,
상기 제1측정부와, 상기 제1온도센서와, 상기 제1거리센서는 하나의 조(group)를 이루며 서로 동일한 지점을 측정하고,
상기 제2측정부와, 상기 제2온도센서와, 상기 제2거리센서는 하나의 조(group)를 이루며 서로 동일한 지점을 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
The first measuring unit, the first temperature sensor, and the first distance sensor form a group and measure the same point,
Wherein the second measuring unit, the second temperature sensor, and the second distance sensor form a group and measure the same point.
제11항에 있어서,
상기 제1신호와 상기 제2신호는 동시에 측정되며, 상기 제1신호와 상기 제2신호가 측정되는 동안, 상기 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량과, 상기 래퍼런스 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위에 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the first signal and the second signal are simultaneously measured and the amount of heat generated between the substrate and the polishing pad and the amount of heat generated between the reference substrate and the polishing pad are measured while the first signal and the second signal are measured, Are in the same range as each other.
제11항에 있어서,
상기 기판과 상기 레퍼런스 기판은 상기 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되고,
상기 제1측정부와 상기 제2측정부는 상기 연마패드의 원주 방향을 따라 180도 이격되게 배치되며,
상기 제1신호와 상기 제2신호는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the substrate and the reference substrate are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad,
Wherein the first measuring unit and the second measuring unit are disposed at a distance of 180 degrees along the circumferential direction of the polishing pad,
Wherein the first signal and the second signal are measured simultaneously.
제11항에 있어서,
상기 레퍼런스 연마층의 저면에는, 상기 연마층보다 낮은 마모율을 가지며 상기 연마패드에 접촉되는 보호층이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein a reference layer is formed on the bottom surface of the reference polishing layer, and a protective layer having a wear rate lower than that of the polishing layer and contacting the polishing pad is formed.
화학 기계적 연마장치의 제어방법에 있어서,
연마층이 형성된 기판을 연마패드에 접촉시켜 연마하는 연마단계와;
상기 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계와;
연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 상기 연마패드에 접촉시키는 레퍼런스 기판 접촉단계와;
상기 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계와;
상기 제1신호와 상기 제2신호를 비교하여 산출된 오차를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
A method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus,
A polishing step of polishing the substrate having the polishing layer formed thereon by contacting the polishing pad;
A first measurement step of measuring a first signal including thickness information from the polishing layer;
A reference substrate contact step of contacting a reference substrate having a non-abrasive reference polishing layer formed thereon with a predetermined thickness maintained during the polishing process to the polishing pad;
A second measuring step of measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer;
Detecting a thickness of the polishing layer by reflecting the calculated error by comparing the first signal and the second signal to the first signal;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises:
제16항에 있어서,
상기 연마단계와 상기 레퍼런스 기판 접촉단계에서, 상기 기판과 상기 레퍼런스 기판은 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 상기 연마패드에 접촉하고,
상기 제1측정단계와 상기 제2측정단계에서 상기 제1신호와 상기 제2신호는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
17. The method of claim 16,
In the polishing step and the step of contacting the reference substrate, the substrate and the reference substrate are brought into contact with the polishing pad so as to have the same polishing conditions,
Wherein the first signal and the second signal are simultaneously measured in the first measurement step and the second measurement step.
제16항에 있어서,
상기 제1신호와 상기 제2신호가 측정되는 동안, 상기 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량과, 상기 래퍼런스 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위에 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the calorific value between the substrate and the polishing pad and the calorific value between the reference substrate and the polishing pad are in the same range while the first signal and the second signal are measured. Control method.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계와;
상기 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계를; 더 포함하고,
상기 두께 검출단계에서는, 상기 연마층과 상기 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
19. The method according to any one of claims 16 to 18,
A first temperature measuring step of measuring a temperature of the polishing layer;
A second temperature measuring step of measuring a temperature of the reference polishing layer; Further included,
Wherein the thickness detecting step detects the thickness of the polishing layer by reflecting a measurement error corresponding to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer in the first signal.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마층에 대한 상기 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계와;
상기 레퍼런스 연마층에 대한 상기 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계를; 더 포함하며,
상기 두께 검출단계에서는, 상기 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 상기 연마패드의 제1두께 변동량과, 상기 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 상기 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
19. The method according to any one of claims 16 to 18,
A first thickness variation measurement step of measuring a variation in thickness of the polishing pad with respect to the polishing layer;
Measuring a variation in thickness of the polishing pad with respect to the reference polishing layer; Further,
Wherein the thickness detecting step detects a difference between a first thickness variation amount of the polishing pad acquired in the first thickness variation measurement step and a second thickness variation amount of the polishing pad acquired in the second thickness variation measurement step, And the thickness of the polishing layer is detected by reflecting the thickness of the polishing layer on the signal.
화학 기계적 연마장치의 제어방법에 있어서,
연마층이 형성된 기판을 연마패드에 접촉시켜 연마하는 연마단계와;
상기 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제1신호를 측정하는 제1측정단계와;
상기 연마층의 온도를 측정하는 제1온도 측정단계와;
상기 연마층에 대한 상기 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제1두께 변동량 측정단계와;
연마 공정 중에 미리 정해진 두께가 유지되는 비마모성 레퍼런스 연마층이 형성된 레퍼런스 기판을 상기 연마패드에 접촉시키는 레퍼런스 기판 접촉단계와;
상기 레퍼런스 연마층으로부터 두께 정보를 포함하는 제2신호를 측정하는 제2측정단계와;
상기 레퍼런스 연마층의 온도를 측정하는 제2온도 측정단계와;
상기 레퍼런스 연마층에 대한 상기 연마패드의 두께 변동량을 측정하는 제2두께 변동량 측정단계와;
상기 제1신호와 상기 제2신호를 비교하여 산출된 오차와, 상기 연마층과 상기 레퍼런스 연마층의 온도 차이에 따른 측정 오차와, 상기 제1두께 변동량 측정단계에서 획득한 상기 연마패드의 제1두께 변동량과 상기 제2두께 변동량 측정단계에서 획득한 상기 연마패드의 제2두께 변동량 간의 차이를 상기 제1신호에 반영하여 상기 연마층의 두께를 검출하는 두께 검출단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
A method of controlling a chemical mechanical polishing apparatus,
A polishing step of polishing the substrate having the polishing layer formed thereon by contacting the polishing pad;
A first measurement step of measuring a first signal including thickness information from the polishing layer;
A first temperature measuring step of measuring a temperature of the polishing layer;
A first thickness variation measurement step of measuring a variation in thickness of the polishing pad with respect to the polishing layer;
A reference substrate contact step of contacting a reference substrate having a non-abrasive reference polishing layer formed thereon with a predetermined thickness maintained during the polishing process to the polishing pad;
A second measuring step of measuring a second signal including thickness information from the reference polishing layer;
A second temperature measuring step of measuring a temperature of the reference polishing layer;
A second thickness variation measuring step of measuring a variation in thickness of the polishing pad with respect to the reference polishing layer;
A measurement error according to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer and a measurement error according to a temperature difference between the polishing layer and the reference polishing layer; A thickness detecting step of reflecting the difference between the thickness variation and the second thickness variation of the polishing pad obtained in the second thickness variation measurement step to the first signal to detect the thickness of the polishing layer;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises:
제21항에 있어서,
상기 연마단계와 상기 레퍼런스 기판 접촉단계에서, 상기 기판과 상기 레퍼런스 기판은 서로 동일한 연마 조건을 이루도록 상기 연마패드에 접촉하고,
상기 제1측정단계와 상기 제2측정단계에서 상기 제1신호와 상기 제2신호는 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
22. The method of claim 21,
In the polishing step and the step of contacting the reference substrate, the substrate and the reference substrate are brought into contact with the polishing pad so as to have the same polishing conditions,
Wherein the first signal and the second signal are simultaneously measured in the first measurement step and the second measurement step.
제21항에 있어서,
상기 제1신호와 상기 제2신호가 측정되는 동안, 상기 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량과, 상기 래퍼런스 기판과 상기 연마패드 사이의 발열량은 서로 동일한 범위에 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the calorific value between the substrate and the polishing pad and the calorific value between the reference substrate and the polishing pad are in the same range while the first signal and the second signal are measured. Control method.
제21항에 있어서,
상기 제1측정단계와, 상기 제1온도 측정단계와, 상기 제1두께 변동량 측정단계는 상기 연마층의 서로 동일한 지점에서 동시에 측정되고,
상기 제2측정단계와, 상기 제2온도 측정단계와, 상기 제2두께 변동량 측정단계는 상기 래퍼런스 연마층의 서로 동일한 지점에서 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 제어방법.
22. The method of claim 21,
The first measurement step, the first temperature measurement step, and the first thickness variation measurement step are simultaneously measured at the same point of the polishing layer,
Wherein the second measurement step, the second temperature measurement step, and the second thickness variation measurement step are simultaneously measured at the same point of the reference polishing layer.
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