KR20190142578A - Apparatus for measuring thickness of metal film and measurement method thereof - Google Patents

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Abstract

An apparatus of detecting the thickness of a metal thin film and a method thereof according to an embodiment are disclosed. An apparatus for detecting the thickness of a metal thin film with regard to a substrate including a metal thin film according to an embodiment comprises: a first electrode and a second electrode which form a closed circuit with the metal thin film and are spaced apart from the metal thin film, respectively; and a circuit part which electrically connects the first electrode and the second electrode. The circuit part may include an input part for inputting an AC signal to the closed circuit; and a measuring part for measuring an output signal of the closed circuit.

Description

금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF METAL FILM AND MEASUREMENT METHOD THEREOF}Metal thin film thickness detecting apparatus and its method {APPARATUS FOR MEASURING THICKNESS OF METAL FILM AND MEASUREMENT METHOD THEREOF}

아래의 실시 예는 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The following embodiment relates to an apparatus and method for detecting a metal thin film thickness.

반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 CMP 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.In the manufacture of semiconductor devices, chemical mechanical polishing (CMP) operations including polishing, buffing and cleaning are required. The semiconductor device has a multilayer structure, and a transistor device having a diffusion region is formed in the substrate layer. In the substrate layer, the connecting metal line is patterned and electrically connected to the transistor element forming the functional element. As is known, the patterned conductive layer is insulated from other conductive layers with an insulating material such as silicon dioxide. As more metal layers and associated insulating layers are formed, the need to flatten the insulating material increases. Without flattening, the production of additional metal layers is substantially more difficult due to the large variations in surface morphology. In addition, the metal line pattern is formed of an insulating material, the metal CMP operation to remove the excess metal.

기존의 기판 연마 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 연마 패드 또는 브러시를 포함하는 기계적 연마부재를 구비하고, 슬러리 용액 내의 화학적 성분에 의해서 연마 작업을 촉진 및 강화시키게 된다.Conventional substrate polishing apparatus is a component for polishing, buffing and cleaning one or both sides of a substrate, and includes a mechanical polishing member including a belt, a polishing pad or a brush, and promotes polishing by chemical components in a slurry solution. And strengthen.

반도체 소자의 소형화, 미세화, 다층배선화에 따라 각 공정 중간에서 사용되는 연마 및 평탄화 프로세스에서 연마오차를 줄이고 생산을 안정화시키기 위해서 종료 판정이나 변화점을 찾아내는 종점 검출 기술은 가장 핵심이 되는 기술이다. 이러한 연마 공정의 종점 검출을 위하여, 와전류 검출법(Eddy current testing)이 사용되고 있다. 와전류 검출법은 송신 코일로부터 형성된 전자기장으로 검사 대상 표면에 와전류와 전자기장을 발생시켜 감지 코일이 느끼는 임피던스의 변화를 감지하는 방식이다. 그러나 와전류 검출법은, 와전류의 특성상 도체, 비자성체만 검사할 수 있고, 표피효과로 인해 표면 근처의 특성으로 측정 범위가 한정된다는 한계점이 있다. 따라서, 금속의 종류에 한정되지 않으면서, 전범위에 걸쳐 금속 박막의 두께를 검출할 수 있고, 그에 따라 연마 공정의 종점을 검출할 수 있는 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법이 요구된다.As the miniaturization, miniaturization, and multi-layer wiring of semiconductor devices, end point detection techniques and end point detection techniques to find the end point or change point in order to reduce the polishing error and stabilize the production in the polishing and planarization processes used in the middle of each process are the core technologies. Eddy current testing is used to detect the end point of such a polishing process. The eddy current detection method is an electromagnetic field formed from a transmitting coil and generates an eddy current and an electromagnetic field on a surface to be examined to detect a change in impedance sensed by the sensing coil. However, the eddy current detection method has a limitation that only the conductor and the nonmagnetic material can be inspected due to the characteristics of the eddy current, and the measurement range is limited to the characteristics near the surface due to the skin effect. Therefore, there is a need for a metal thin film thickness detecting apparatus and method capable of detecting the thickness of a metal thin film over the entire range without being limited to the type of metal, thereby detecting the end point of the polishing process.

일 실시 예의 목적은, 금속의 종류와 관계없이 금속 박막의 두께를 검출할 수 있는 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of an embodiment is to provide a metal thin film thickness detecting apparatus and method thereof capable of detecting the thickness of a metal thin film regardless of the type of metal.

일 실시 예의 목적은, 측정값의 변화를 감지하여 연마 공정의 종점을 검출할 수 있는 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is an object of an embodiment to provide a metal thin film thickness detecting apparatus and a method for detecting an end point of a polishing process by sensing a change in a measured value.

일 실시 예에 따른 금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 장치에 있어서, 상기 금속 박막 두께 검출 장치는 상기 금속 박막과 폐회로를 형성하고, 상기 금속 박막에 각각 이격되게 위치하는 제1전극 및 제2전극; 및 상기 제1전극 및 제2전극을 전기적으로 연결하는 회로부를 포함하고, 상기 회로부는, 상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 입력부; 및 상기 폐회로의 출력 신호를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.An apparatus for detecting a metal thin film thickness of a substrate including a metal thin film according to an embodiment, wherein the metal thin film thickness detecting device forms a closed circuit with the metal thin film and is spaced apart from the metal thin film, respectively; Second electrode; And a circuit unit electrically connecting the first electrode and the second electrode, wherein the circuit unit comprises: an input unit configured to input an AC signal to the closed circuit; And a measuring unit measuring the output signal of the closed circuit.

상기 제1전극은 상기 금속 박막의 제1부분과 제1커패시터를 구성하고, 상기 제2전극은 상기 금속 박막의 제2부분과 제2커패시터를 구성하고, 상기 제1커패시터 및 제2커패시터는 상기 금속 박막을 통해 직렬로 연결될 수 있다.The first electrode constitutes a first portion and a first capacitor of the metal thin film, and the second electrode constitutes a second portion and a second capacitor of the metal thin film, and the first capacitor and the second capacitor comprise the It can be connected in series via a thin metal film.

상기 금속 박막은 상기 폐회로의 가변 저항을 구성할 수 있다.The metal thin film may constitute a variable resistor of the closed circuit.

상기 측정부에서 측정된 출력 신호를 이용하여 상기 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다.The thickness of the metal thin film may be detected using the output signal measured by the measuring unit.

상기 기판이 연마됨에 따른 상기 출력 신호의 변화를 감지하여, 상기 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다.By detecting a change in the output signal as the substrate is polished, an end point of the polishing process for the substrate may be detected.

상기 회로부는 인덕터를 더 포함할 수 있다.The circuit unit may further include an inductor.

상기 출력 신호는 상기 인덕터의 양단에 걸리는 전압일 수 있다.The output signal may be a voltage across the inductor.

상기 회로부는, 상기 폐회로의 출력 신호에 대한 노이즈를 감소시키는 필터부를 더 포함할 수 있다.The circuit unit may further include a filter unit to reduce noise of the output signal of the closed circuit.

상기 회로부는, 상기 폐회로의 출력 신호를 증폭시키는 증폭부를 더 포함할 수 있다.The circuit unit may further include an amplifier configured to amplify the output signal of the closed circuit.

상기 제1전극 및 제2전극과 상기 기판 사이에 위치하는 유전체를 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a dielectric positioned between the first electrode and the second electrode and the substrate.

상기 제1전극 및 제2전극 사이의 이격 거리는, 상기 제1전극 및 제2전극 각각이 상기 기판으로부터 이격된 거리보다 더 클 수 있다.The separation distance between the first electrode and the second electrode may be greater than the distance that each of the first electrode and the second electrode is separated from the substrate.

상기 기판의 일측에 위치하는 기판절연체를 더 포함할 수 있다.The substrate may further include a substrate insulator positioned on one side of the substrate.

상기 제1전극 및 제2전극의 사이에 위치하는 전극절연체를 더 포함할 수 있다.The electronic device may further include an electrode insulator positioned between the first electrode and the second electrode.

상기 교류 신호의 주파수는 상기 폐회로의 공진 주파수로 설정될 수 있다.The frequency of the AC signal may be set to the resonance frequency of the closed circuit.

상기 제1전극 및 제2전극은 원판 형상으로 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed in a disk shape.

제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 금속 박막 두께 검출 장치를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 금속 박막 두께 검출 장치를 이용하여, 기판에 포함된 금속 박막의 두께 분포를 검출할 수 있다.In the system including the metal thin film thickness detecting apparatus according to any one of claims 1 to 15, the thickness distribution of the metal thin film included in the substrate can be detected using the metal thin film thickness detecting apparatus.

상기 금속 박막 두께 검출 장치는 복수 개 구비되며, 상기 기판에 대하여 일정 패턴으로 배열될 수 있다.The metal thin film thickness detecting apparatus may be provided in plural and arranged in a predetermined pattern with respect to the substrate.

상기 금속 박막 두께 검출 장치는 상기 기판의 직경 방향을 따라 이동하면서 상기 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다.The metal thin film thickness detecting apparatus may detect the thickness of the metal thin film while moving along the radial direction of the substrate.

일 실시 예에 따른 금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 장치에 있어서, 상기 기판으로부터 이격되어 위치하고, 상기 금속 박막의 제1부분과 함께 제1커패시터를 구성하는 제1전극; 상기 제1전극과 동일 평면 상에 제1전극으로부터 이격되어 위치하고, 상기 금속 박막의 제2부분과 함께 제2커패시터를 구성하는 제2전극; 상기 제1커패시터 및 제2커패시터에 교류 신호를 입력하는 입력부; 및 상기 입력된 교류 신호에 대한 출력 신호를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 제1부분 및 제2부분을 연결하는 상기 금속 박막의 제3부분에 의하여 상기 제1커패시터 및 제2커패시터는 직렬로 연결될 수 있다.An apparatus for detecting a metal thin film thickness of a substrate including a metal thin film according to an embodiment, the apparatus comprising: a first electrode spaced apart from the substrate and configured to form a first capacitor together with a first portion of the metal thin film; A second electrode spaced apart from the first electrode on the same plane as the first electrode and constituting a second capacitor together with the second portion of the metal thin film; An input unit configured to input an AC signal to the first capacitor and the second capacitor; And a measuring unit measuring an output signal with respect to the input AC signal, wherein the first capacitor and the second capacitor are connected in series by a third portion of the metal thin film connecting the first and second portions. Can be.

일 실시 예에 따른 금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 방법에 있어서, 상기 금속 박막에 제1전극 및 제2전극을 이격시키고, 상기 제1전극 및 제2전극을 서로 연결하여 폐회로를 형성하는 단계; 상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 단계; 및 상기 폐회로에서 출력되는 출력 신호를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of detecting a metal thin film thickness of a substrate including a metal thin film according to an embodiment, the first electrode and the second electrode is spaced apart from the metal thin film, and the first electrode and the second electrode are connected to each other to form a closed circuit. Forming; Inputting an AC signal into the closed circuit; And measuring an output signal output from the closed circuit.

상기 측정한 출력 신호를 분석하여, 상기 금속 박막의 두께를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include detecting the thickness of the metal thin film by analyzing the measured output signal.

상기 금속 박막의 두께를 검출하는 단계는, 상기 출력 신호에 대응하는 상기 금속 박막의 두께에 대한 데이터베이스를 설정하는 단계; 및 상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 측정된 출력 신호에 대응되는 상기 금속 박막의 두께를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Detecting the thickness of the metal thin film may include setting a database for the thickness of the metal thin film corresponding to the output signal; And calculating the thickness of the metal thin film corresponding to the measured output signal using the database.

상기 측정한 출력 신호를 분석하여, 상기 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include detecting an end point of the polishing process on the substrate by analyzing the measured output signal.

상기 연마 공정의 종점을 검출하는 단계는, 상기 연마 공정의 종점에 대한 목표값을 설정하는 단계; 상기 측정된 출력 신호를 상기 설정된 목표값과 비교하여, 상기 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계; 및 상기 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.Detecting an end point of the polishing process may include setting a target value for an end point of the polishing process; Determining whether the end point of the polishing process is reached by comparing the measured output signal with the set target value; And when it is determined that the end point of the polishing process is reached, terminating the polishing process for the substrate.

상기 연마 공정의 종점을 검출하는 단계는, 상기 측정된 출력 신호의 시간에 따른 변화량을 검출하는 단계; 상기 검출된 시간에 따른 변화량이 기준값을 초과하는지 검사하여, 상기 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계; 및 상기 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.The detecting of the end point of the polishing process may include detecting an amount of change in time of the measured output signal; Checking whether the amount of change according to the detected time exceeds a reference value and determining whether the end point of the polishing process is reached; And when it is determined that the end point of the polishing process is reached, terminating the polishing process for the substrate.

상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 단계는, 상기 교류 신호를 상기 폐회로의 공진 주파수로 입력할 수 있다.In the inputting of the AC signal to the closed circuit, the AC signal may be input at a resonance frequency of the closed circuit.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법은, 금속의 종류와 관계없이 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다.The metal thin film thickness detecting apparatus and the method according to an embodiment may detect the thickness of the metal thin film regardless of the type of the metal.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법은, 표면에 한정되지 않고, 전범위에 걸쳐 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다.The metal thin film thickness detecting apparatus and method thereof according to an embodiment are not limited to the surface, and may detect the thickness of the metal thin film over the entire range.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법은, 측정값의 변화를 감지하여 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다.The apparatus and method for detecting a metal thin film thickness according to an embodiment may detect an end point of a polishing process by sensing a change in a measured value.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치 및 그 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effect of the metal thin film thickness detecting apparatus and the method according to an embodiment is not limited to those mentioned above, other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 금속 박막을 포함하는 기판과 한 쌍의 전극을 등가 가변 커패시터로 변환하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 등가 회로도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 개략도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 평면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 사시도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 평면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법에 대한 순서도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 금속 박막의 두께를 검출하는 단계의 순서도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계의 순서도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계의 순서도이다.
도 14 내지 도 16은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 원리를 입증하기 위한 실험 데이터를 도시한다.
도 17은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 효과를 입증하기 위한 실험 데이터를 도시한다.The following drawings attached to this specification are illustrative of the preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serves to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is only to those described in such drawings It should not be construed as limited.
1 schematically illustrates a process of converting a substrate including a metal thin film and a pair of electrodes into an equivalent variable capacitor.
2 is a schematic diagram of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.
3 and 4 are equivalent circuit diagrams of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.
5 is a schematic diagram of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.
6 is a perspective view of a metal thin film thickness distribution detection system according to an exemplary embodiment.
7 is a plan view of a metal thin film thickness distribution detection system according to an exemplary embodiment.
8 is a perspective view of a metal thin film thickness distribution detection system according to one embodiment.
9 is a plan view of a metal thin film thickness distribution detection system according to an exemplary embodiment.
10 is a flowchart illustrating a method of detecting a metal thin film thickness according to an embodiment.
11 is a flowchart of a step of detecting a thickness of a metal thin film according to an embodiment.
12 is a flowchart of a step of detecting an end point of a polishing process according to an exemplary embodiment.
13 is a flowchart of a step of detecting an end point of a polishing process according to an exemplary embodiment.
14 to 16 illustrate experimental data for demonstrating the principle of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.
17 illustrates experimental data for verifying the effect of the metal thin film thickness detecting apparatus according to one embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the embodiment, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in any one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, the description in any one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted in the overlapping range.

CMP 공정의 연마효율 및 생산 안정화를 위해서, 연마 공정의 종점을 정확하게 판단하는 것이 중요할 수 있다. 기판에 포함되는 금속 박막을 연마하는 공정에 있어서, 금속 박막이 모두 연마되는 지점이 연마 공정의 종점일 수 있다. 이러한 종점을 검출하기 위해서, 금속 박막의 두께를 정확하게 측정하는 기술이 요구될 수 있다.In order to stabilize the polishing efficiency and production of the CMP process, it may be important to accurately determine the end point of the polishing process. In the process of polishing the metal thin film included in the substrate, the point where all the metal thin films are polished may be the end point of the polishing process. In order to detect this end point, a technique for accurately measuring the thickness of the metal thin film may be required.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치를 설명하기에 앞서서, 금속 박막에 한 쌍의 전극을 연결하여, 이를 하나의 등가 회로로 변환하는 과정에 대해 먼저 설명하도록 한다.Prior to describing the metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment, a process of connecting a pair of electrodes to the metal thin film and converting the same into a single equivalent circuit will be described first.

도 1은 금속 박막을 포함하는 기판과 한 쌍의 전극을 등가 회로로 변환하는 과정을 개략적으로 도시한다.1 schematically illustrates a process of converting a substrate including a metal thin film and a pair of electrodes into an equivalent circuit.

도 1의 (a)는, 금속 박막이 형성된 실리콘 기판, 연마 패드(pad) 및 슬러리(slurry)를 개략적으로 도시한다. 금속 박막을 커패시터의 일측으로 이용하기 위하여, 금속 박막과 이격된 위치에 한 쌍의 전극이 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 (a)와 같이, 한 쌍의 전극은 패드의 하단에 연결될 수 있다. 한 쌍의 전극과 금속 박막 사이에는 연마 패드 및 슬러리가 위치할 수 있다. 한 쌍의 전극에는 전압이 인가될 수 있다. 도 1의 (a)에서 기판 부분은, 도 1의 (b)와 같이 금속 박막 부분만으로 간략하게 도시될 수 있다. 도 1의 (b)의 금속 박막 부분은 연마 패드와 마찰되어 연마될 수 있고, 도 1의 (c)와 같이 그 두께가 점차 얇아질 수 있다. 한편, 금속 박막은, 제1전극과 마주보는 제1부분, 제2전극과 마주보는 제2부분, 제1부분과 제2부분을 연결하는 제3부분으로 분할되어 이해될 수 있다. 이러한 관점을 이용하면, 도 1의 (d)와 같이, 제1전극과 제1부분이 제1커패시터를 구성하고, 제2전극과 제2부분이 제2커패시터를 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 제3부분은 금속 박막의 일부분으로서, 내부저항을 가지면서 전도성을 나타내므로, 제1부분과 제2부분을 연결하는 저항성분 및 도선으로 이해될 수 있다. 즉, 제3부분은 제1커패시터와 제2커패시터를 직렬 연결하는 저항으로 이해될 수 있다. 나아가, 금속 박막은 연마되어 점점 얇아진다는 점에서, 제3부분은 점점 저항이 증가하는 가변 저항으로 이해될 수 있다. 금속 박막이 모두 연마되어 제거되면, 전기가 더 이상 흐를 수 없게 되므로, 가변 저항이 무한대로 발산하는 것으로 이해될 수 있다. 도 1의 (d)에 도시된 회로는, 도 1의 (e)와 같이 양단에 전압이 인가되는 회로로 이해될 수 있다. 즉, 제1커패시터 - 가변 저항 - 제2커패시터로 구성되는 하나의 직렬 회로로 이해될 수 있다. 제1커패시터 및 제2커패시터를 하나의 등가 커패시터로 변환하면, 도 1의 (e)의 회로는 도 1의 (f)와 같은 등가 회로로 이해될 수 있다. 금속 박막 두께 변화에 따른 가변 저항값의 변화에 따라, 전류 또는 전압 등의 출력값이 변화할 것이므로, 출력값 분석을 통하여 금속 박막 두께를 검출할 수 있다. 나아가, 금속 박막이 연마되어 점차 제거되면서 가변 저항의 크기는 무한대로 발산하게 되고, 그에 따라 측정값의 특이점이 감지되면, 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항의 크기가 무한대로 발산함에 따라 회로에 흐르는 전류가 0으로 수렴하는 등의 특이점이 감지되면 종점에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 금속 박막과 한 쌍의 전극을 등가 커패시터 및 가변 저항으로 구성되는 하나의 등가 회로로 이해함으로써, 금속 박막의 두께를 검출하거나 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다.FIG. 1A schematically shows a silicon substrate, a polishing pad, and a slurry in which a metal thin film is formed. In order to use the metal thin film as one side of the capacitor, a pair of electrodes may be connected to a position spaced apart from the metal thin film. For example, as shown in FIG. 1A, a pair of electrodes may be connected to the bottom of the pad. The polishing pad and the slurry may be positioned between the pair of electrodes and the metal thin film. Voltage may be applied to the pair of electrodes. In FIG. 1A, the substrate portion may be briefly illustrated as only the metal thin film portion as illustrated in FIG. 1B. The metal thin film portion of FIG. 1B may be polished by being rubbed with the polishing pad, and the thickness thereof may gradually become thinner as shown in FIG. 1C. The metal thin film may be divided into a first part facing the first electrode, a second part facing the second electrode, and a third part connecting the first part and the second part. Using this aspect, as shown in (d) of FIG. 1, it can be understood that the first electrode and the first portion constitute the first capacitor, and the second electrode and the second portion constitute the second capacitor. Since the third part is a part of the metal thin film and has conductivity while exhibiting internal resistance, the third part may be understood as a resistance component and a conductive line connecting the first part and the second part. That is, the third part may be understood as a resistor connecting the first capacitor and the second capacitor in series. Furthermore, in view of the fact that the metal thin film is polished and becomes thinner, the third part can be understood as a variable resistor with increasing resistance. Once all of the metal thin film has been polished and removed, it can be understood that the variable resistance radiates to infinity because electricity can no longer flow. The circuit shown in (d) of FIG. 1 may be understood as a circuit to which voltages are applied at both ends as shown in (e) of FIG. 1. That is, it can be understood as one series circuit composed of a first capacitor-a variable resistor-a second capacitor. When the first capacitor and the second capacitor are converted into one equivalent capacitor, the circuit of FIG. 1E can be understood as an equivalent circuit of FIG. 1F. Since the output value such as current or voltage will change according to the change of the variable resistance value according to the change of the metal thin film thickness, the metal thin film thickness can be detected through the output value analysis. Further, as the metal thin film is polished and gradually removed, the size of the variable resistor diverges to infinity. Accordingly, when a singularity of the measured value is sensed, it may be determined that the end point of the polishing process has been reached. For example, when a singular point such that the current flowing through the circuit converges to zero as the variable resistor radiates to infinity, it may be determined that the end point has been reached. Thus, by understanding the metal thin film and the pair of electrodes as an equivalent circuit composed of an equivalent capacitor and a variable resistor, the thickness of the metal thin film or the end point of the polishing process can be detected.

이하에서는 위와 같은 원리가 적용되는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치를 설명하도록 한다.Hereinafter will be described a metal thin film thickness detection apparatus according to an embodiment to which the above principle is applied.

도 2는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 개략도이다. 도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 등가 회로도이다.2 is a schematic diagram of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment. 3 and 4 are equivalent circuit diagrams of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 금속 박막(M)을 포함하는 기판(W)에 적용될 수 있다. 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 금속 박막(M)과 폐회로(CC)를 형성할 수 있다. 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)에 포함된 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수 있다. 또한, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)에 대한 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다. 구체적으로, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는, 기판(W)에 포함되는 금속 박막(M)을 이용하여 등가 커패시터(C) 및 가변 저항(R)을 포함하는 등가회로부(E)를 구성하고, 등가회로부(E)에 교류 신호를 인가하여 그에 따른 출력을 분석하여 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수 있다. 또한, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는, 출력값 변화를 감지하여 금속 박막(M)이 모두 연마되는 지점 또는 금속 박막(M)이 설정된 두께에 도달하는 지점을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 2, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 according to an exemplary embodiment may be applied to a substrate W including the metal thin film M. Referring to FIG. The metal thin film thickness detecting apparatus 1 may form the metal thin film M and the closed circuit CC. The metal thin film thickness detecting apparatus 1 may detect the thickness of the metal thin film M included in the substrate W. FIG. In addition, the metal thin film thickness detection apparatus 1 can detect the end point of the grinding | polishing process with respect to the board | substrate W. FIG. Specifically, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 constitutes an equivalent circuit portion E including an equivalent capacitor C and a variable resistor R using the metal thin film M included in the substrate W. , By applying an AC signal to the equivalent circuit unit (E) to analyze the output according to it can detect the thickness of the metal thin film (M). In addition, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may detect a change in an output value and detect a point at which all of the metal thin film M is polished or a point where the metal thin film M reaches a set thickness.

기판(W)은 실리콘(S) 및 금속 박막(M)을 포함할 수 있다. 기판(W)은 연마 패드(P)에 의해 연마될 수 있다. 즉, 기판(W)의 금속 박막(M) 부분은 연마 패드(P)와 마찰되어 연마될 수 있다. 금속 박막(M)은 예를 들어, 텅스텐 박막일 수 있다.The substrate W may include silicon (S) and a metal thin film (M). The substrate W may be polished by the polishing pad P. That is, the metal thin film M portion of the substrate W may be rubbed with the polishing pad P to be polished. The metal thin film M may be, for example, a tungsten thin film.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 회로부(10), 제1전극(11) 및 제2전극(12)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여. 제1전극(11) 및 제2전극(12)을 전극부(11, 12)로 통칭하도록 한다.The metal thin film thickness detecting apparatus 1 according to an exemplary embodiment may include a circuit unit 10, a first electrode 11, and a second electrode 12. For convenience of explanation. The first electrode 11 and the second electrode 12 are collectively referred to as electrode portions 11 and 12.

전극부(11, 12)는 기판(W)에 이격되어 위치할 수 있다. 다시 말해, 전극부(11, 12)는 금속 박막(M)에 이격되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드(P)의 일측에 기판(W)이 위치하는 경우, 전극부(11, 12)는 연마 패드(P)의 타측에 위치할 수 있다. 즉, 전극부(11, 12)와 기판(W)의 사이에 연마 패드(P)가 위치하도록, 전극부(11, 12)는 기판(W)의 맞은 편에 위치할 수 있다. 전극부(11, 12)는 기판(W)에 평행하게 위치할 수 있다. 전극부(11, 12)는 전기가 흐를 수 있도록 전도체로 형성될 수 있다. 전극부(11, 12)는 판형, 예를 들어 원판 형상으로 형성될 수 있다. 제1전극(11) 및 제2전극(12)은 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 제1전극(11) 및 제2전극(12)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1전극(11)과 제2전극(12)이 서로 이격되는 거리는, 전극부(11, 12)와 기판(W)이 이격되는 거리보다 더 클 수 있다. 즉, 제1전극(11)과 제2전극(12)이 이격되는 거리는, 제1전극(11)과 기판(W)이 이격되는 거리 및 제2전극(12)과 기판(W)이 이격되는 거리보다 더 클 수 있다.The electrode parts 11 and 12 may be spaced apart from the substrate W. FIG. In other words, the electrode parts 11 and 12 may be spaced apart from the metal thin film M. FIG. For example, when the substrate W is located on one side of the polishing pad P, the electrode parts 11 and 12 may be located on the other side of the polishing pad P. FIG. That is, the electrode portions 11 and 12 may be positioned opposite the substrate W such that the polishing pad P is positioned between the electrode portions 11 and 12 and the substrate W. FIG. The electrode parts 11 and 12 may be positioned parallel to the substrate W. The electrode parts 11 and 12 may be formed of a conductor to allow electricity to flow. The electrode portions 11 and 12 may be formed in a plate shape, for example, a disk shape. The first electrode 11 and the second electrode 12 may be located on the same plane. The first electrode 11 and the second electrode 12 may be spaced apart from each other. The distance that the first electrode 11 and the second electrode 12 are spaced apart from each other may be greater than the distance that the electrode portions 11 and 12 and the substrate W are spaced apart from each other. That is, the distance from which the first electrode 11 and the second electrode 12 are spaced apart is the distance from which the first electrode 11 and the substrate W are spaced apart and the distance between the second electrode 12 and the substrate W is spaced apart from each other. It can be larger than the distance.

한편, 금속 박막(M)은 제1부분(M1), 제2부분(M2) 및 제3부분(M3)을 포함할 수 있다. 제1부분(M1)은 금속 박막(M)에서 제1전극(11)과 마주보는 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1부분(M1)은, 제1전극(11)을 금속 박막(M) 방향으로 이동시켜 금속 박막(M)과 포개어 놓았을 때, 제1전극(11)과 겹쳐지는 부분을 의미하거나, 그보다 더 넓은 부분까지 포함하는 개념일 수 있다. 또한, 제1부분(M1)은 금속 박막(M)에서 제1전극(11)에 의해 형성된 전기장에 영향을 받는 부분을 의미할 수도 있다. 제2부분(M2) 또한 마찬가지로 이해될 수 있다. 즉, 제2부분(M2)은 금속 박막(M)에서 제2전극(12)과 마주보는 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제2부분(M2)은, 제2전극(12)을 금속 박막(M) 방향으로 이동시켜 금속 박막(M)과 포개어 놓았을 때, 제2전극(12)과 겹쳐지는 부분을 의미하거나, 그보다 더 넓은 부분까지 포함하는 개념일 수 있다. 또한, 제2부분(M2)은 금속 박막(M)에서 제2전극(12)에 의해 형성된 전기장에 영향을 받는 부분을 의미할 수도 있다. 제3부분(M3)은 금속 박막(M)에서 제1부분(M1) 및 제2부분(M2)을 연결하는 부분을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제3부분(M3)은, 제1부분(M1)과 제2부분(M2)의 사이에 있는 부분을 의미하거나, 제1부분(M1)과 제2부분(M2)을 제외한 나머지 부분을 의미할 수 있다. 또는, 제3부분(M3)은 제1부분(M1) 및 제2부분(M2)까지 포함하는 개념으로, 금속 박막(M) 전체를 의미할 수도 있다.The metal thin film M may include a first portion M1, a second portion M2, and a third portion M3. The first portion M1 may mean a portion of the metal thin film M that faces the first electrode 11. For example, the first portion M1 is a portion overlapping with the first electrode 11 when the first electrode 11 is moved in the metal thin film M direction and overlapped with the metal thin film M. FIG. It can be a concept that means or encompasses a wider part. In addition, the first portion M1 may mean a portion of the metal thin film M that is affected by the electric field formed by the first electrode 11. The second part M2 can also be understood as well. That is, the second portion M2 may mean a portion of the metal thin film M that faces the second electrode 12. For example, the second portion M2 is a portion overlapping with the second electrode 12 when the second electrode 12 is moved in the metal thin film M direction and overlapped with the metal thin film M. FIG. It can be a concept that means or encompasses a wider part. In addition, the second portion M2 may mean a portion of the metal thin film M that is affected by the electric field formed by the second electrode 12. The third portion M3 may refer to a portion connecting the first portion M1 and the second portion M2 in the metal thin film M. FIG. For example, the third portion M3 means a portion between the first portion M1 and the second portion M2 or the rest except for the first portion M1 and the second portion M2. It can mean a part. Alternatively, the third part M3 may include the first part M1 and the second part M2 and may mean the entire metal thin film M. FIG.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 전극부(11, 12)는 금속 박막(M)과 함께 등가회로부(E)를 구성할 수 있다. 즉, 도 1을 통해 설명한 등가 회로 변환 원리를 적용하면, 전극부(11, 12) 및 금속 박막(M)은 하나의 등가회로부(E)를 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 등가회로부(E)는 제1커패시터(C1), 제2커패시터(C2) 및 가변 저항(R)을 포함할 수 있다.2 to 4, the electrode parts 11 and 12 may constitute the equivalent circuit part E together with the metal thin film M. Referring to FIGS. That is, when the equivalent circuit conversion principle described with reference to FIG. 1 is applied, the electrode parts 11 and 12 and the metal thin film M may be understood to constitute one equivalent circuit part E. FIG. The equivalent circuit unit E may include a first capacitor C1, a second capacitor C2, and a variable resistor R.

제1전극(11)은 제1부분(M1)과 함께 제1커패시터(C1)를 구성할 수 있다. 즉, 제1커패시터(C1)는 제1전극(11) 및 제1부분(M1)으로 구성되는 평행판(parallel plate) 커패시터일 수 있다. 제2전극(12)은 제2부분(M2)과 함께 제2커패시터(C2)를 구성할 수 있다. 즉, 제2커패시터(C2)는 제2전극(12) 및 제2부분(M2)으로 구성되는 평행판 커패시터일 수 있다.The first electrode 11 may form the first capacitor C1 together with the first portion M1. That is, the first capacitor C1 may be a parallel plate capacitor composed of the first electrode 11 and the first portion M1. The second electrode 12 may form a second capacitor C2 together with the second portion M2. In other words, the second capacitor C2 may be a parallel plate capacitor including the second electrode 12 and the second portion M2.

제3부분(M3)은 금속 박막(M)의 일부분이므로, 금속 박막(M)의 내부저항에 따른 저항성분을 가질 수 있다. 또한, 제3부분(M3)은 금속 박막(M)의 일부분으로서 전도성을 가지므로, 제1부분(M1) 및 제2부분(M2)을 연결하는 도선으로 이해될 수 있다. 이를 종합하면, 제3부분(M3)은 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)를 직렬로 연결하는 가변 저항(R)을 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 제3부분(M3)은 가변 저항(R)을 구성할 수 있고, 가변 저항(R)은 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)를 직렬로 연결할 수 있다. 한편, 제3부분(M3)은 제1부분(M1) 및 제2부분(M2)까지 포함하는 개념으로, 금속 박막(M) 전체를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)는 금속 박막(M)을 통해 직렬로 연결되는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 금속 박막(M)은 폐회로(CC)의 가변 저항(R)을 구성하는 것으로 이해될 수 있다.Since the third portion M3 is a part of the metal thin film M, the third portion M3 may have a resistance component according to the internal resistance of the metal thin film M. FIG. In addition, since the third portion M3 has conductivity as a part of the metal thin film M, it may be understood as a conductive line connecting the first portion M1 and the second portion M2. In summary, the third portion M3 may be understood to constitute a variable resistor R that connects the first capacitor C1 and the second capacitor C2 in series. That is, the third portion M3 may constitute a variable resistor R, and the variable resistor R may connect the first capacitor C1 and the second capacitor C2 in series. Meanwhile, the third portion M3 includes the first portion M1 and the second portion M2, and may be understood to mean the entire metal thin film M. FIG. In this case, it may be understood that the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are connected in series through the metal thin film M. FIG. That is, the metal thin film M may be understood to constitute the variable resistor R of the closed circuit CC.

금속 박막(M)은 연마 패드(P)에 의하여 연마되는 부분이므로, 기판(W)이 연마됨에 따라 금속 박막(M)은 서서히 연마되어 제거될 수 있다. 다시 말해, 기판(W)이 연마됨에 따라, 금속 박막(M)의 두께는 점점 얇아질 수 있다. 금속 박막(M)의 두께가 얇아지는 것은, 제3부분(M3)으로 구성되는 가변 저항(R)의 단면적이 작아지는 것으로 이해될 수 있다. 저항의 크기는 단면적의 크기와 반비례하므로, 금속 박막(M)의 두께가 점점 얇아지는 것은 가변 저항(R)의 저항 크기가 점점 증가하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 등가회로부(E)는 도 3과 같이, 제1커패시터(C1) - 가변 저항(R) - 제2커패시터(C2)가 직렬로 연결된 것으로 이해될 수 있다. 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)를 하나의 등가 커패시터(C)로 이해하면, 등가회로부(E)는 도 4와 같이, 하나의 등가 커패시터(C)와 가변 저항(R)의 직렬 연결로 이해될 수 있다.Since the metal thin film M is a portion to be polished by the polishing pad P, the metal thin film M may be gradually polished and removed as the substrate W is polished. In other words, as the substrate W is polished, the thickness of the metal thin film M may become thinner. As the thickness of the metal thin film M is thinned, it can be understood that the cross-sectional area of the variable resistor R composed of the third portion M3 is reduced. Since the size of the resistor is inversely proportional to the size of the cross-sectional area, it may be understood that the thinner the thickness of the metal thin film M is, the larger the resistance size of the variable resistor R is. That is, the equivalent circuit unit E may be understood as the first capacitor C1-the variable resistor R-the second capacitor C2 are connected in series as shown in FIG. When the first capacitor C1 and the second capacitor C2 are understood as one equivalent capacitor C, the equivalent circuit unit E is formed of one equivalent capacitor C and the variable resistor R as shown in FIG. 4. It can be understood as a serial connection.

회로부(10)는 제1전극(11) 및 제2전극(12)을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 회로부(10)는 등가회로부(E)에 연결되어서, 폐회로(CC)를 구성할 수 있다. 회로부(10)는 입력부(101), 측정부(102) 및 인덕터(103)를 포함할 수 있다.The circuit unit 10 may electrically connect the first electrode 11 and the second electrode 12. That is, the circuit unit 10 may be connected to the equivalent circuit unit E to form a closed circuit CC. The circuit unit 10 may include an input unit 101, a measuring unit 102, and an inductor 103.

입력부(101)는 교류 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 입력부(101)는 펄스 제네레이터(pulse generator) 또는 교류 전원일 수 있다. 입력부(101)는 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)에 교류 신호를 입력할 수 있다. 다시 말해, 입력부(101)는 등가회로부(E)를 포함하는 폐회로(CC)에 교류 신호를 입력할 수 있다. 입력부(101)에서 발생되는 교류 신호의 주파수는 변경 가능할 수 있다. 예를 들어, 교류 신호의 주파수는 폐회로(CC)의 공진 주파수로 설정되거나, 공진 주파수 근방의 범위 내에서 주기적으로 변경될 수 있다. 또는, 폐회로(CC)의 공진 주파수를 찾기 위하여, 교류 신호의 주파수는 일정 범위 내에서 주기적으로 변경될 수 있다. 입력부(101)는 삼각파, 사각파, 펄스파 등 다양한 신호를 발생시킬 수 있다.The input unit 101 may generate an AC signal. For example, the input unit 101 may be a pulse generator or an AC power source. The input unit 101 may input an AC signal to the first capacitor C1 and the second capacitor C2. In other words, the input unit 101 may input an AC signal to the closed circuit CC including the equivalent circuit unit E. The frequency of the AC signal generated by the input unit 101 may be changeable. For example, the frequency of the AC signal may be set to the resonant frequency of the closed circuit CC, or may be periodically changed within a range near the resonant frequency. Alternatively, in order to find the resonance frequency of the closed circuit CC, the frequency of the AC signal may be periodically changed within a predetermined range. The input unit 101 may generate various signals such as triangular waves, square waves, and pulse waves.

인덕터(103)는 교류 입력 신호 또는 출력 신호를 안정화시킬 수 있다. 인덕터(103)는 등가회로부(E)와 직렬로 연결될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 폐회로(CC)는 등가 커패시터(C), 가변 저항(R) 및 인덕터(103)가 직렬로 연결된 구성이므로, 폐회로(CC)는 RLC회로처럼 작동할 수 있다. 따라서, 폐회로(CC)는 대역 통과 필터(band pass filter) 또는 대역 차단 필터(band reject filter)로 작동할 수 있다. 한편, 경우에 따라 인덕터(103)는 등가회로부(E)와 병렬로 연결될 수도 있다.Inductor 103 may stabilize the AC input signal or output signal. The inductor 103 may be connected in series with the equivalent circuit unit E. FIG. According to this structure, since the closed circuit CC is configured such that the equivalent capacitor C, the variable resistor R, and the inductor 103 are connected in series, the closed circuit CC may operate like the RLC circuit. Thus, the closed loop CC can operate as a band pass filter or a band reject filter. In some cases, the inductor 103 may be connected to the equivalent circuit unit E in parallel.

측정부(102)는 폐회로(CC)의 출력 신호를 측정할 수 있다. 측정부(102)는 입력부(101)에서 입력된 입력 신호, 예를 들어 교류 신호에 대한 출력 신호를 측정할 수 있다. 측정부(102)는 전압계, 전류계 또는 오실로스코프 등일 수 있다. 예를 들어, 측정부(102)가 측정하는 출력 신호는, 인덕터(103)의 양단에 걸리는 전압일 수 있다. 또는, 측정부(102)가 측정하는 출력 신호는 등가회로부(E)에 흐르는 전류 또는 등가회로부(E)의 양단에 걸리는 전압일 수 있다. 다만, 측정부(102)가 측정하는 출력 신호는 이에 한정되지 않고, 인덕터(103), 제1커패시터(C1), 제2커패시터(C2), 가변 저항 (R) 등에 걸리는 전류 또는 전압 등 다양한 출력값을 의미할 수 있다. 한편, 측정부(102)의 측정 대상은 폐회로(CC)의 공진 주파수 또는 등가 커패시터(C)의 커패시턴스 등으로 다양하게 설정될 수도 있다. 도 2 내지 도 4에서 측정부(102)는 인덕터(103)에 병렬로 연결된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로, 측정 대상에 따라 다양한 위치에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.The measuring unit 102 may measure an output signal of the closed circuit CC. The measurement unit 102 may measure an input signal input from the input unit 101, for example, an output signal for an AC signal. The measuring unit 102 may be a voltmeter, an ammeter, an oscilloscope, or the like. For example, the output signal measured by the measuring unit 102 may be a voltage across the inductor 103. Alternatively, the output signal measured by the measuring unit 102 may be a current flowing through the equivalent circuit unit E or a voltage applied to both ends of the equivalent circuit unit E. However, the output signal measured by the measuring unit 102 is not limited thereto, and various output values such as current or voltage applied to the inductor 103, the first capacitor C1, the second capacitor C2, the variable resistor R, and the like. It may mean. Meanwhile, the measurement target of the measurement unit 102 may be variously set by the resonance frequency of the closed circuit CC or the capacitance of the equivalent capacitor C. 2 to 4, the measurement unit 102 is illustrated as being connected in parallel to the inductor 103, but this is merely an example, and may be connected in series or in parallel to various locations according to a measurement target.

금속 박막 두께 검출 장치(1)는 측정부(102)에서 측정된 출력 신호를 이용하여, 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수 있다. 금속 박막(M)의 두께는 측정된 출력 신호와 비례 또는 반비례 관계에 있거나, 특정 관계식을 만족할 수 있다. 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 상기 관계식 등을 이용하여 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수 있다. 예를 들어, 측정부(102)는 인덕터(103)의 양단에 걸리는 전압일을 측정할 수 있고, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 측정된 출력 신호의 값을 상기 관계식 등에 대입하여 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수 있다. 한편, 출력 신호에 대응하는 금속 박막의 두께에 대한 데이터베이스를 이용할 수도 있다. 금속 박막의 종류 및 두께 별로 출력되는 출력 신호의 값을 데이터베이스로 구축해 놓을 수 있다. 상기 데이터베이스를 이용하여, 측정된 출력 신호의 값에 대응되는 금속 박막의 두께를 산출할 수 있다. 아울러, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 금속 박막(M)의 종류, 연마 패드(P)의 종류 및 두께, 슬러리의 종류 및 양, 주변의 온도, 습도 등에 대한 정보를 반영하여 금속 박막(M)의 두께를 검출할 수도 있다.The metal thin film thickness detecting apparatus 1 may detect the thickness of the metal thin film M by using the output signal measured by the measuring unit 102. The thickness of the metal thin film M may be proportional or inversely related to the measured output signal or may satisfy a specific relation. The metal thin film thickness detecting apparatus 1 may detect the thickness of the metal thin film M using the relational expression or the like. For example, the measuring unit 102 may measure a voltage applied across both ends of the inductor 103, and the metal thin film thickness detecting apparatus 1 substitutes the value of the measured output signal into the relational expression and the like to form a metal thin film ( The thickness of M) can be detected. On the other hand, a database on the thickness of the metal thin film corresponding to the output signal may be used. The output signal value for each type and thickness of the metal thin film can be constructed as a database. Using the database, the thickness of the metal thin film corresponding to the value of the measured output signal may be calculated. In addition, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 reflects information on the type of metal thin film M, the type and thickness of the polishing pad P, the type and amount of the slurry, the ambient temperature, the humidity, and the like. Can also be detected.

기판(W)이 연마됨에 따라 가변 저항(R)의 크기가 변화하므로, 출력 신호 또한 변화할 수 있다. 따라서, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는, 기판(W)이 연마됨에 따른 출력 신호의 변화를 감지하여, 기판(W)에 대한 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다. 연마 공정의 종점은, 금속 박막(M)이 모두 연마되는 순간을 의미할 수 있다. 예를 들어, 금속 박막(M)이 모두 연마되게 되면, 가변 저항(R)의 크기가 무한대로 발산할 수 있다. 따라서, 측정부(102)에서 측정된 데이터 값에 변화점 또는 특이점이 감지되면, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 금속 박막(M)이 모두 연마된 것으로 판단할 수 있고, 그에 따라 연마 공정을 종료할 수 있다. 한편, 연마 공정의 종점은, 금속 박막(M)의 두께가 목표하는 두께에 도달하는 순간을 의미할 수도 있다. 이 경우, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 검출된 금속 박막(M)의 두께가 목표값에 도달하면 종점에 도달한 것으로 판단하고, 그에 따라 연마 공정을 종료할 수 있다.Since the size of the variable resistor R changes as the substrate W is polished, the output signal may also change. Therefore, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may detect a change in an output signal as the substrate W is polished, and thus detect the end point of the polishing process on the substrate W. FIG. An end point of the polishing process may mean a moment at which all of the metal thin films M are polished. For example, when all of the metal thin film M is polished, the size of the variable resistor R may diverge to infinity. Therefore, when a change point or singularity is detected in the data value measured by the measuring unit 102, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may determine that the metal thin film M is all polished, and thus the polishing process is performed. You can exit. In addition, the end point of a grinding | polishing process may mean the instant when the thickness of the metal thin film M reaches the target thickness. In this case, when the thickness of the detected metal thin film M reaches the target value, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may determine that the end point has been reached, and thus the polishing process may be terminated.

도 5는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 회로부(10), 제1전극(11), 제2전극(12), 유전체(13), 기판절연체(14) 및 전극절연체(15)를 포함할 수 있다. 즉, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는, 두께 검출의 정확도 향상 및 효율 증가를 위하여, 유전체(13), 기판절연체(14) 및 전극절연체(15)를 더 포함할 수 있다. 도 5를 설명함에 있어서, 앞서 서술한 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.Referring to FIG. 5, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 according to an exemplary embodiment may include a circuit unit 10, a first electrode 11, a second electrode 12, a dielectric 13, a substrate insulator 14, and the like. The electrode insulator 15 may be included. That is, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may further include a dielectric 13, a substrate insulator 14, and an electrode insulator 15 in order to improve accuracy and increase efficiency of thickness detection. In FIG. 5, content overlapping with the above description will be omitted.

회로부(10)는 입력부(101), 측정부(102), 인덕터(103), 필터부(104) 및 증폭부(105)를 포함할 수 있다. 즉, 두께 검출의 정확도 향상 및 효율 증가를 위하여, 회로부(10)는 필터부(104) 및 증폭부(105)를 더 포함할 수 있다.The circuit unit 10 may include an input unit 101, a measuring unit 102, an inductor 103, a filter unit 104, and an amplifier unit 105. That is, in order to improve the accuracy of the thickness detection and increase the efficiency, the circuit unit 10 may further include a filter unit 104 and an amplifier unit 105.

필터부(104)는 폐회로(CC)의 출력 신호에 대한 노이즈를 감소시킬 수 있다. 필터부(104)는 특정 주파수를 차단 또는 통과시킬 수 있다. 필터부(104)를 추가로 연결함으로써, 원하는 주파수대, 예를 들어 공진 주파수 부근에서 노이즈를 제거할 수 있고, 정제된 출력 신호를 얻을 수 있다. 필터부(104)는 폐회로(CC)에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 필터부(104)는 도 5와 같이 인덕터(103)에 병렬로 연결될 수 있다. 필터부(104)는 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 대역 통과 필터, 대역 차단 필터, 버터워스 필터(butterworth filter) 등으로 다양하게 구성될 수 있다. 필터부(104)는 여러 개의 필터가 연결된 형태일 수 있다. 필터부(104)는 등가회로부(E) 및 인덕터(103)로 구성되는 대역 필터의 차수를 높혀주는 역할을 할 수 있다. 또한, 필터부(104)는 폐회로(CC)의 임피던스를 줄여주는 역할을 할 수 있다.The filter unit 104 may reduce noise with respect to the output signal of the closed circuit CC. The filter unit 104 may block or pass a specific frequency. By further connecting the filter unit 104, it is possible to remove noise in a desired frequency band, for example, around a resonance frequency, and obtain a purified output signal. The filter unit 104 may be connected in series or in parallel to the closed circuit CC. For example, the filter unit 104 may be connected in parallel to the inductor 103 as shown in FIG. The filter unit 104 may be variously configured as a low pass filter, a high pass filter, a band pass filter, a band cut filter, a Butterworth filter, and the like. The filter unit 104 may have a form in which several filters are connected. The filter unit 104 may serve to increase the order of the band pass filter including the equivalent circuit unit E and the inductor 103. In addition, the filter unit 104 may serve to reduce the impedance of the closed circuit CC.

증폭부(105)는 폐회로(CC)의 출력 신호를 증폭시켜줄 수 있다. 증폭부(105)를 연결함으로써, 출력 신호 간 크기의 차이를 증폭시킬 수 있고, 그에 따라 더욱 정밀한 감지가 가능할 수 있다. 증폭부(105)는 폐회로(CC)에 직렬 또는 병렬도 연결될 수 있다. 예를 들어, 증폭부(105)는 인덕터(103)에 병렬로 연결될 수 있다. 증폭부(105)는 반전 증폭기, 비반전 증폭기, 가산 증폭기 등으로 구성될 수 있다. 증폭부(105)는 여러 개의 증폭기가 연결된 형태일 수 있다. 또한, 증폭부(105)는 폐회로(CC)의 임피던스를 줄여주는 역할을 할 수 있다.The amplifier 105 may amplify the output signal of the closed circuit (CC). By connecting the amplifier 105, it is possible to amplify the difference in size between the output signal, thereby enabling a more precise detection. The amplifier 105 may be connected in series or parallel to the closed circuit (CC). For example, the amplifier 105 may be connected to the inductor 103 in parallel. The amplifier 105 may be composed of an inverting amplifier, a non-inverting amplifier, an addition amplifier, and the like. The amplifier 105 may have a form in which several amplifiers are connected. In addition, the amplifier 105 may serve to reduce the impedance of the closed circuit (CC).

유전체(13)는 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 유전체(13)는 유전율이 큰 물질을 포함할 수 있다. 유전체(13)는 전극부(11, 12)와 기판(W) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 유전체(13)는 연마 패드(P)의 하단에 연결될 수 있다. 한편, 전극부(11, 12)와 기판(W) 사이에는, 연마 패드(P), 슬러리(L) 및 연마 패드(P)를 지지하는 플레이튼(미도시)의 상부 표면 등이 위치할 수 있다. 연마 패드(P), 슬러리(L) 및 플레이튼(미도시)의 상부 표면 또한 유전체로 작용할 수 있다.The dielectric 13 may increase the capacitance of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The dielectric 13 may include a material having a high dielectric constant. The dielectric 13 may be located between the electrode portions 11 and 12 and the substrate W. FIG. For example, the dielectric 13 may be connected to the bottom of the polishing pad P. On the other hand, between the electrode portions 11 and 12 and the substrate W, the upper surface of the platen (not shown) or the like for supporting the polishing pad P, the slurry L, and the polishing pad P may be located. have. The top surface of the polishing pad P, slurry L, and platen (not shown) may also serve as a dielectric.

기판절연체(14)는 기판(W)의 일측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 상단에 연결될 수 있다. 기판절연체(14)는 전기가 통하지 않는 물질로 형성되거나, 유전율이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 기판절연체(14)는 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)에 가해지는 외부 도체의 영향을 최소화시켜줄 수 있다. 예를 들어, 기판절연체(14)는 캐리어 헤드(미도시)가 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)에 미치는 영향을 최소화시켜줄 수 있다. 기판(W)을 파지하고 이송시키는 캐리어 헤드는 일반적으로 금속 즉, 도체로 형성되므로, 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)의 특성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 기판(W)의 상단에 기판절연체(14)를 연결함으로써, 캐리어 헤드가 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)의 특성에 간섭하는 것을 최소화할 수 있다. 한편, 기판(W)을 파지하는 멤브레인(미도시)이 절연체로 형성됨으로써, 기판절연체(14)로 기능할 수도 있다.The substrate insulator 14 may be located on one side of the substrate W. As shown in FIG. For example, it may be connected to the top of the substrate (W). The substrate insulator 14 may be formed of a non-electrically conductive material or may include a material having a low dielectric constant. The substrate insulator 14 may minimize the influence of external conductors applied to the first capacitor C1 and the second capacitor C2. For example, the substrate insulator 14 may minimize the influence of the carrier head (not shown) on the first capacitor C1 and the second capacitor C2. Since the carrier head for holding and transferring the substrate W is generally formed of a metal, that is, a conductor, the carrier head may affect the characteristics of the first capacitor C1 and the second capacitor C2. Therefore, by connecting the substrate insulator 14 to the upper end of the substrate W, it is possible to minimize the interference of the carrier head to the characteristics of the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2). On the other hand, a membrane (not shown) for holding the substrate W is formed of an insulator, so that it can function as the substrate insulator 14.

전극절연체(15)는 제1전극(11) 및 제2전극(12)의 사이에 위치할 수 있다. 전극절연체(15)는 전기가 통하지 않는 물질로 형성되거나, 유전율이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 전극절연체(15)는, 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2) 사이에 위치함으로써, 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)를 서로를 분리시킬 수 있다. 따라서, 전극절연체(15)는, 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)가 서로 간섭함으로써 발생할 수 있는 오차를 최소화시켜줄 수 있다. The electrode insulator 15 may be positioned between the first electrode 11 and the second electrode 12. The electrode insulator 15 may be formed of a material that does not conduct electricity, or may include a material having a low dielectric constant. The electrode insulator 15 may be disposed between the first capacitor C1 and the second capacitor C2 to separate the first capacitor C1 and the second capacitor C2 from each other. Accordingly, the electrode insulator 15 may minimize the error that may occur due to the interference between the first capacitor C1 and the second capacitor C2.

한편, 제1전극(11) 및 제2전극(12) 사이의 이격 거리는, 제1전극(11) 및 제2전극(12) 각각이 기판(W)으로부터 이격된 거리보다 더 클 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)가 서로 간섭하는 것을 최소화할 수 있다. 필요에 따라 제1전극(11) 및 제2전극(12) 사이의 이격 거리는 조정될 수 있다.On the other hand, the separation distance between the first electrode 11 and the second electrode 12 may be greater than the distance that each of the first electrode 11 and the second electrode 12 is separated from the substrate (W). According to such a configuration, it is possible to minimize the interference between the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2). If necessary, the separation distance between the first electrode 11 and the second electrode 12 may be adjusted.

이하에서는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템에 대하여 설명하도록 한다. 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템을 설명함에 있어서, 앞서 서술한 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.Hereinafter, a metal thin film thickness distribution detection system according to an exemplary embodiment will be described. In the description of the metal thin film thickness distribution detection system according to an exemplary embodiment, a description overlapping with the above description will be omitted.

도 5 내지 도 8은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템을 개략적으로 도시한다.5 to 8 schematically illustrate a metal thin film thickness distribution detection system according to an embodiment.

금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 금속 박막 두께 검출 장치(1)를 포함할 수 있다. 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은, 금속 박막 두께 검출 장치(1)를 이용하여, 기판(W)에 포함된 금속 박막의 두께 분포를 검출할 수 있다. 즉, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 기판(W)의 전면적에 걸쳐 금속 박막의 두께를 검출하고, 그 분포를 검출할 수 있다. 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 기판(W)과 마주보도록 연마 패드(P)의 하단에 설치될 수 있다. 또는, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 연마 패드(P)를 지지하는 플레이튼(미도시)의 하단 또는 내부에 설치될 수도 있다.The metal thin film thickness distribution detecting system 2 may include the metal thin film thickness detecting device 1. The metal thin film thickness distribution detection system 2 can detect the thickness distribution of the metal thin film contained in the board | substrate W using the metal thin film thickness detection apparatus 1. That is, the metal thin film thickness distribution detection system 2 can detect the thickness of a metal thin film over the whole area of the board | substrate W, and can detect the distribution. The metal thin film thickness distribution detection system 2 may be installed at the bottom of the polishing pad P to face the substrate W. As shown in FIG. Alternatively, the metal thin film thickness distribution detection system 2 may be installed at the bottom or inside of a platen (not shown) supporting the polishing pad P. FIG.

도 6은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 사시도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 평면도이다.6 is a perspective view of a metal thin film thickness distribution detecting system according to an embodiment, and FIG. 7 is a plan view of the metal thin film thickness distribution detecting system according to an embodiment.

도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 금속 박막 두께 검출 장치(1)를 복수 개 포함할 수 있다. 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)에 대하여 일정 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이, 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)의 중심으로부터 직경 방향으로 일정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)의 중심부터 모서리까지 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 연마 과정에서 기판(W)은 캐리어 헤드(H)에 의하여 회전하게 되므로, 도 7과 같은 배열에 따르면 기판(W)의 직경 방향의 모든 위치에서 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다. 따라서, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 기판(W)의 모든 영역에 대하여 금속 박막의 두께를 검출할 수 있고, 그에 따라 두께의 분포를 검출할 수 있다. 한편, 도 7과 같은 배열은 예시적인 것으로, 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판에 대하여 격자형으로 배열되거나, 바둑판식으로 배열될 수 있다. 또는, 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판에 대하여 상하 또는 좌우로 배열되거나, 십자형으로 배열될 수도 있다.6 and 7, the metal thin film thickness distribution detecting system 2 according to an exemplary embodiment may include a plurality of metal thin film thickness detecting devices 1. The plurality of metal thin film thickness detection apparatuses 1 may be arranged in a predetermined pattern with respect to the substrate W. For example, as illustrated in FIG. 7, the plurality of metal thin film thickness detecting apparatuses 1 may be spaced apart from each other in the radial direction from the center of the substrate W. That is, the plurality of metal thin film thickness detecting apparatuses 1 may be spaced apart from the center to the corner of the substrate W at regular intervals. Since the substrate W is rotated by the carrier head H in the polishing process, the thickness of the metal thin film can be detected at all positions in the radial direction of the substrate W according to the arrangement as shown in FIG. 7. Therefore, the metal thin film thickness distribution detection system 2 can detect the thickness of the metal thin film for all the regions of the substrate W, and thus can detect the distribution of the thickness. On the other hand, the arrangement as shown in Figure 7 is an example, the plurality of metal thin film thickness detection device 1 may be arranged in a grid or with respect to the substrate. Alternatively, the plurality of metal thin film thickness detection apparatuses 1 may be arranged up and down, left and right with respect to the substrate, or may be arranged crosswise.

도 8은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 사시도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템의 평면도이다.8 is a perspective view of a metal thin film thickness distribution detecting system according to an embodiment, and FIG. 9 is a plan view of the metal thin film thickness distribution detecting system according to an embodiment.

도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)의 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)의 직경 방향을 따라 이동할 수 있다. 금속 박막 두께 검출 장치(1)를 기판(W)의 직경 방향을 따라 이동시킴으로써, 하나의 금속 박막 두께 검출 장치(1)만으로 기판(W)의 직경 방향의 모든 위치에서 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다. 또한, 기판(W)은 회전하므로, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템(2)은 기판(W)의 모든 영역에 대하여 금속 박막의 두께를 검출할 수 있고, 그에 따라 두께의 분포를 검출할 수 있다. 예를 들어, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 기판(W)의 중심부터 모서리까지 병진 이동할 수 있다. 한편, 도 9에 도시된 이동 경로는 예시적인 것으로, 금속 박막 두께 검출 장치(1)는 다양한 경로로 병진 이동 및/또는 회전 이동할 수 있다. 또한, 도 9에서는 하나의 금속 박막 두께 검출 장치(1)가 이동되는 것으로 도시하였으나, 복수 개의 금속 박막 두께 검출 장치가 구비되어 이동될 수도 있다.8 and 9, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 of the metal thin film thickness distribution detecting system 2 may move along a diameter direction of the substrate W. As shown in FIG. By moving the metal thin film thickness detecting apparatus 1 along the radial direction of the substrate W, the thickness of the metal thin film can be detected at all positions in the radial direction of the substrate W with only one metal thin film thickness detecting apparatus 1. Can be. In addition, since the substrate W rotates, the metal thin film thickness distribution detection system 2 can detect the thickness of the metal thin film for all regions of the substrate W, thereby detecting the distribution of the thickness. For example, the metal thin film thickness detecting apparatus 1 may translate from the center to the edge of the substrate W. As shown in FIG. Meanwhile, the movement path shown in FIG. 9 is exemplary, and the metal thin film thickness detection apparatus 1 may translate and / or rotate in various paths. In addition, although one metal thin film thickness detecting apparatus 1 is illustrated in FIG. 9, a plurality of metal thin film thickness detecting apparatuses may be provided and moved.

이하에서는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법에 대해서 설명하도록 한다. 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법을 설명함에 있어서 앞서 서술한 내용과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.Hereinafter, a method of detecting a metal thin film thickness according to an embodiment will be described. In the description of the metal thin film thickness detecting method according to an embodiment, the content overlapping with the above description will be omitted.

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법(20)은, 금속 박막을 포함하는 기판에 대하여 적용될 수 있다. 예를 들어, CMP 공정에서 기판이 연마되는 동안 기판에 포함된 금속 박막의 두께를 검출하기 위하여, 금속 박막 두께 검출 방법(20)이 적용될 수 있다. 또는 CMP 공정에서 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출하기 위하여, 금속 박막 두께 검출 방법(20)이 적용될 수 있다. 즉, 금속 박막 두께 검출 방법(20)은 금속 박막의 두께를 검출하거나, 연마 공정의 종점을 검출할 수 있다.The metal thin film thickness detecting method 20 according to an exemplary embodiment may be applied to a substrate including a metal thin film. For example, the metal thin film thickness detecting method 20 may be applied to detect the thickness of the metal thin film included in the substrate while the substrate is polished in the CMP process. Alternatively, the metal thin film thickness detection method 20 may be applied to detect the end point of the polishing process on the substrate in the CMP process. That is, the metal thin film thickness detecting method 20 may detect the thickness of the metal thin film or detect the end point of the polishing process.

도 10은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법에 대한 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a method of detecting a metal thin film thickness according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법(20)은, 교류 신호를 입력하는 단계(21), 출력 신호를 측정하는 단계(22), 금속 박막의 두께를 검출하는 단계(23) 및 연마 공정의 종점을 검출하는 단계(24)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the metal thin film thickness detecting method 20 according to an exemplary embodiment may include inputting an AC signal 21, measuring an output signal 22, and detecting a thickness of the metal thin film ( 23) and detecting the end point of the polishing process (24).

일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 방법(20)은, 금속 박막에 제1전극 및 제2전극을 이격시키고, 제1전극 및 제2전극을 서로 연결하여 폐회로를 형성한 상태에서 적용될 수 있다. 제1전극 및 제2전극은 금속 박막에 이격되도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1전극 및 제2전극과 금속 박막의 사이에 연마 패드가 위치하도록, 제1전극 및 제2전극은 연마 패드의 하단에 위치할 수 있다. 제1전극 및 제2전극은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1전극 및 제2전극은 회로부에 의하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 회로부는 교류 신호를 입력하는 입력부, 출력 신호를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다. 한편, 회로부는 인덕터, 필터부, 증폭부를 더 포함할 수도 있다. 제1전극 및 제2전극은 금속 박막과 함께, 하나의 등가 커패시터 및 가변 저항으로 구성된 등가회로부를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1전극 및 금속 박막의 제1부분은 제1커패시터를 구성하고, 제2전극 및 금속 박막의 제2부분은 제2커패시터를 구성할 수 있다. 제1커패시터 및 제2커패시터는 금속 박막에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 금속 박막은 가변 저항으로 기능할 수 있다.The metal thin film thickness detecting method 20 according to an exemplary embodiment may be applied in a state in which a first electrode and a second electrode are spaced apart from the metal thin film, and the first electrode and the second electrode are connected to each other to form a closed circuit. The first electrode and the second electrode may be positioned to be spaced apart from the metal thin film. For example, the first electrode and the second electrode may be positioned at the bottom of the polishing pad such that the polishing pad is positioned between the first electrode and the second electrode and the metal thin film. The first electrode and the second electrode may be spaced apart from each other. The first electrode and the second electrode may be electrically connected to each other by a circuit unit. The circuit unit may include an input unit for inputting an AC signal and a measurement unit for measuring an output signal. The circuit unit may further include an inductor, a filter unit, and an amplifier unit. The first electrode and the second electrode, together with the metal thin film, may constitute an equivalent circuit unit including one equivalent capacitor and a variable resistor. For example, the first portion of the first electrode and the metal thin film may constitute a first capacitor, and the second portion of the second electrode and the metal thin film may constitute a second capacitor. The first capacitor and the second capacitor may be connected in series by a metal thin film. The metal thin film can function as a variable resistor.

단계 21은, 폐회로에 교류 신호를 입력하는 단계일 수 있다. 교류 신호는 입력부에 의해 인가될 수 있다. 예를 들어, 입력부는 펄스 제네레이터일 수 있다. 입력부는 삼각파, 사각파, 펄스파 등 다양한 신호를 입력할 수 있다. 한편, 단계 21은, 교류 신호를 폐회로의 공진 주파수로 입력하는 단계일 수 있다. 입력부는 교류 신호의 주파수가 폐회로의 공진 주파수와 일치되도록 주파수를 변경할 수 있고, 공진 주파수 범위의 교류 신호를 발생시킬 수 있다.In operation 21, the AC signal may be input to the closed circuit. The AC signal can be applied by the input. For example, the input unit may be a pulse generator. The input unit may input various signals such as triangle waves, square waves, and pulse waves. On the other hand, step 21 may be a step of inputting the AC signal at the resonant frequency of the closed circuit. The input unit may change the frequency so that the frequency of the AC signal matches the resonant frequency of the closed loop, and may generate an AC signal in the resonance frequency range.

단계 22는, 폐회로에서 출력되는 출력 신호를 측정하는 단계일 수 있다. 출력 신호는 인덕터의 양단에 걸리는 전압일 수 있다. 또는 출력 신호는, 폐회로에 흐르는 전류이거나 제1커패시터 또는 제2커패시터의 양단에 걸리는 전압일 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로, 출력 신호는 맞게 다양하게 설정될 수 있다. 측정부는 폐회로에서 출력되는 출력 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정부는 전류계, 전압계 또는 오실로스코프일 수 있다.In operation 22, the output signal output from the closed circuit may be measured. The output signal may be a voltage across the inductor. Alternatively, the output signal may be a current flowing in a closed circuit or a voltage applied to both ends of the first capacitor or the second capacitor. However, this is merely an example, and the output signal may be variously set accordingly. The measurement unit may measure an output signal output from the closed circuit. For example, the measurement unit may be an ammeter, a voltmeter, or an oscilloscope.

단계 23은, 측정한 출력 신호를 분석하여, 금속 박막의 두께를 검출하는 단계일 수 있다. 기판이 연마됨에 따라 금속 박막의 두께는 점차 얇아질 수 있다. 금속 박막의 두께가 얇아지면, 금속 박막이 구성하는 가변 저항의 크기가 커질 수 있다. 즉, 금속 박막의 두께가 변함에 따라 가변 저항의 크기가 변화하므로, 폐회로에서 출력되는 출력 신호 또한 변화할 수 있다. 따라서, 출력 신호를 분석함으로써, 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다. 도 11은 일 실시 예에 따른 금속 박막의 두께를 검출하는 단계의 순서도이다. 도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 금속 박막의 두께를 검출하는 단계(23)는 금속 박막 두께에 대한 데이터베이스를 설정하는 단계(231), 데이터베이스를 이용하여, 금속 박막의 두께를 산출하는 단계(232)를 포함할 수 있다.In operation 23, the measured output signal may be analyzed to detect a thickness of the metal thin film. As the substrate is polished, the thickness of the metal thin film may gradually become thinner. When the thickness of the metal thin film becomes thin, the size of the variable resistor of the metal thin film may increase. That is, since the size of the variable resistor changes as the thickness of the metal thin film changes, the output signal output from the closed circuit may also change. Therefore, by analyzing the output signal, the thickness of the metal thin film can be detected. 11 is a flowchart of a step of detecting a thickness of a metal thin film according to an embodiment. Referring to FIG. 11, the step 23 of detecting the thickness of the metal thin film according to an embodiment may include setting a database for the metal thin film thickness 231, and calculating the thickness of the metal thin film using the database. 232 may include.

단계 231은, 출력 신호에 대응하는 금속 박막의 두께에 대한 데이터베이스를 설정하는 단계일 수 있다. 금속 박막의 종류 및 두께 별로 출력 신호를 데이터베이스화하여 데이터베이스를 구축할 수 있다. 데이터베이스를 설정함에 있어서, 연마 패드의 종류 및 두께, 슬러리의 종류 및 양, 주변의 온도, 습도 등에 대한 정보를 반영하여 데이터베이스를 설정할 수도 있다.Step 231 may be a step of setting a database for the thickness of the metal thin film corresponding to the output signal. A database can be constructed by outputting a database by the type and thickness of the metal thin film. In setting up the database, the database may be set by reflecting information on the type and thickness of the polishing pad, the type and amount of the slurry, the ambient temperature, the humidity, and the like.

단계 232는, 데이터베이스를 이용하여, 측정된 출력 신호에 대응되는 금속 박막의 두께를 산출하는 단계일 수 있다. 측정된 출력 신호에 해당하는 값을 데이터베이스에서 찾고, 그에 대응되는 금속 박막의 두께를 산출함으로써, 금속 박막의 두께를 검출할 수 있다. 데이터베이스를 이용함에 있어서, 연마 패드의 종류 및 두께, 슬러리의 종류 및 양, 주변의 온도, 습도 등에 대한 정보를 추가로 고려할 수도 있다. 단계 232는 실시간으로 이루어질 수 있다.Step 232 may be a step of calculating the thickness of the metal thin film corresponding to the measured output signal using the database. The thickness of the metal thin film may be detected by finding a value corresponding to the measured output signal in a database and calculating the thickness of the metal thin film corresponding thereto. In using the database, information about the type and thickness of the polishing pad, the type and amount of the slurry, the ambient temperature, the humidity, and the like may be further considered. Step 232 may occur in real time.

단계 24는, 측정한 출력 신호를 분석하여, 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출하는 단계일 수 있다. 연마 공정의 종점은, 금속 박막의 두께가 목표하는 두께에 도달하는 순간 또는 금속 박막이 모두 연마되어 제거되는 순간 등을 의미할 수 있다. 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되면, 연마 공정을 종료할 수 있다.In operation 24, the measured output signal may be analyzed to detect an end point of the polishing process on the substrate. The end point of the polishing process may mean a moment when the thickness of the metal thin film reaches a target thickness, or a moment when all of the metal thin films are polished and removed. If it is determined that the end point of the polishing process has been reached, the polishing process can be finished.

도 12는 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계의 순서도이다. 도 12를 참조하면, 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계(24a)는 연마 공정의 종점에 대한 목표값을 설정하는 단계(241a), 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계(242a) 및 연마 공정을 종료하는 단계(243a)를 포함할 수 있다.12 is a flowchart of a step of detecting an end point of a polishing process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 12, the step 24a of detecting the end point of the polishing process according to an embodiment may include setting a target value for the end point of the polishing process 241a, and determining whether the end point of the polishing process is reached ( 242a) and terminating the polishing process 243a.

단계 241a는, 연마 공정의 종점에 대한 목표값을 설정하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 연마 공정의 종점에 대한 목표값은 목표로 하는 금속 박막의 두께에 대한 값일 수 있다. 또는 연마 공정의 종점에 대한 목표값은 금속 박막이 모두 연마되어 제거되는 순간, 즉 금속 박막의 두께가 0이 되는 순간에 대한 값일 수 있다. 목표값은 연마 공정의 목적에 맞게 다양하게 설정될 수 있다.Step 241a may be a step of setting a target value for the end point of the polishing process. For example, the target value for the end point of the polishing process may be a value for the thickness of the target metal thin film. Alternatively, the target value for the end point of the polishing process may be a value for the moment when all of the metal thin films are polished and removed, that is, when the thickness of the metal thin film becomes zero. The target value can be set variously to suit the purpose of the polishing process.

단계 242a는, 측정된 출력 신호를 설정된 목표값과 비교하여, 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 출력 신호를 목표값과 직접 비교하여, 출력 신호가 목표값과 일치하는 경우, 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 또는 출력 신호를 금속 박막의 두께로 변환시킨 뒤, 변환된 금속 박막의 두께를 목표값과 비교할 수도 있다. 변환된 금속 박막의 두께가 목표값과 일치하는 경우, 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단할 수 있다.Step 242a may be a step of determining whether the end point of the polishing process is reached by comparing the measured output signal with a set target value. For example, when the output signal is directly compared with the target value, and the output signal coincides with the target value, it may be determined that the end point of the polishing process has been reached. Alternatively, the output signal may be converted into a thickness of the metal thin film, and then the thickness of the converted metal thin film may be compared with a target value. When the thickness of the converted metal thin film coincides with the target value, it may be determined that the end point of the polishing process has been reached.

단계 243a는, 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계일 수 있다. 종점에 도달하는 순간 연마 공정을 종료함으로써, 금속 박막은 더 이상 연마되지 않을 수 있다. 따라서, 금속 박막을 목표하는 만큼만 연마할 수 있으므로, 연마 정밀도가 향상될 수 있고, 연마 효율이 상승될 수 있다.In operation 243a, when it is determined that the end point of the polishing process is reached, the polishing process for the substrate may be terminated. By terminating the polishing process the moment the end point is reached, the metal thin film may no longer be polished. Therefore, since the metal thin film can be polished only as much as the target, the polishing precision can be improved and the polishing efficiency can be increased.

한편, 연마 공정의 종점은, 출력 신호의 시간에 따른 변화량을 검출하여 판단될 수도 있다. 도 13은 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계의 순서도이다. 도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 연마 공정의 종점을 검출하는 단계(24b)는 출력 신호의 시간에 따른 변화량을 검출하는 단계(241b), 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계(242b) 및 연마 공정을 종료하는 단계(243b)를 포함할 수 있다.On the other hand, the end point of the polishing process may be determined by detecting the amount of change over time of the output signal. 13 is a flowchart of a step of detecting an end point of a polishing process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 13, the step 24b of detecting the end point of the polishing process according to an embodiment may include detecting a change amount of the output signal according to time 241b, and determining whether the end point of the polishing process has been reached 242b. ) And terminating the polishing process (243b).

단계 241b는, 측정된 출력 신호의 시간에 따른 변화량을 검출하는 단계일 수 있다. 측정된 출력 신호를 시간에 대하여 미분하여, 시간에 따른 변화량을 검출할 수 있다. 즉, 출력 신호의 기울기 값을 검출할 수 있다.Step 241b may be a step of detecting an amount of change in time of the measured output signal. The measured output signal may be differentiated with respect to time to detect an amount of change over time. That is, the slope value of the output signal can be detected.

단계 242b는, 검출된 시간에 따른 변화량이 기준값을 초과하는지 검사하여, 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 금속 박막이 모두 연마되는 경우, 가변 저항의 크기가 무한대로 발산할 수 있다. 따라서, 금속 박막이 모두 연마되는 순간에는 출력 신호에 변화점 또는 특이점이 발생할 수 있다. 이러한 변화점 또는 특이점은 출력 신호가 급격히 변화하는 점 등으로 나타날 수 있다. 따라서, 출력 신호의 기울기 값을 분석함으로써, 금속 박막이 모두 연마되는 순간을 검출할 수 있다. 즉, 출력 신호의 시간에 따른 변화량이 기준값을 초과하는 경우, 금속 박막이 모두 연마된 것으로 판단될 수 있다. 상기 기준값은 실험을 통해 특정한 값으로 설정될 수 있다. 또는 상기 기준값은 출력 신호의 기울기가 급격히 변하게 되는 특이점을 검출하기 위하여, 출력 신호의 패턴을 분석하여 산출되는 유동적인 값으로 설정될 수도 있다.Step 242b may be a step of determining whether the end point of the polishing process is reached by checking whether the amount of change over time exceeds the reference value. When all of the metal thin films are polished, the variable resistance can radiate to infinity. Therefore, when all of the metal thin films are polished, a change point or singularity may occur in the output signal. Such a change point or singular point may appear as a point where the output signal changes rapidly. Therefore, by analyzing the inclination value of the output signal, it is possible to detect the moment when all of the metal thin films are polished. That is, when the amount of change in the output signal with time exceeds the reference value, it may be determined that all of the metal thin films are polished. The reference value may be set to a specific value through experiment. Alternatively, the reference value may be set to a flexible value calculated by analyzing a pattern of the output signal in order to detect a singular point in which the slope of the output signal changes rapidly.

단계 243b는, 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계일 수 있다. 종점에 도달하는 순간 연마 공정을 종료함으로써, 기판은 더 이상 연마되지 않을 수 있다. 따라서, 금속 박막이 완전히 제거되는 순간에 연마 공정을 종료할 수 있으므로, 연마 정밀도가 향상될 수 있고, 연마 효율이 상승될 수 있다.If it is determined that the end point of the polishing process has been reached, step 243b may end the polishing process for the substrate. By terminating the polishing process the moment the end point is reached, the substrate may no longer be polished. Therefore, since the polishing process can be terminated at the moment when the metal thin film is completely removed, the polishing precision can be improved, and the polishing efficiency can be increased.

이하에서는 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치 원리 및 효과를 입증하기 위한 실험 결과에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, an experimental result for demonstrating the principle and effect of the metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment will be described.

도 14 내지 도 16은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 원리를 입증하기 위한 실험 데이터를 도시한다.14 to 16 illustrate experimental data for demonstrating the principle of a metal thin film thickness detecting apparatus according to an embodiment.

도 14 및 도 15는 가변 저항 성분이 회로의 출력에 어느 정도 영향을 주는지 확인하기 위한 시뮬레이션의 결과를 도시한다. 도 14는 입력 주파수에 대한 전류의 크기 그래프로서, 가변 저항의 크기를 변화시켜가며 측정한 그래프이다. 도 15는 입력 주파수에 대한 정규화된 전류(normalized current)의 그래프로서, 가변 저항의 크기를 변화시켜가며 측정한 그래프이다. 시뮬레이션에는 PSpice 프로그램을 이용하였으며, 제1커패시터(100pF), 가변 저항, 제2커패시터(100pF), 인덕터(1mH)를 직렬로 연결한 회로를 구성하였다. 상기 회로에 0.1V의 교류 전원을 인가하고, 가변 저항의 크기를 변화시켜가며 회로에 흐르는 전류를 측정하였다. 그 결과, 도 14 및 도 15와 같이, 가변 저항의 크기가 증가함에 따라 공진 주파수(700kHz) 부근에서 전류의 크기가 점차 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 가변 저항의 크기가 증가함에 반치전폭(full width at half maximum, FWHM)이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 기판이 연마되면서 금속 박막의 두께가 점차 얇아짐에 따라 가변 저항 크기가 점차 증가하면, 회로에 흐르는 전류값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 도 16은 실제 상용소자를 이용하여 위와 동일하게 구성한 회로에서의 실험 결과를 도시한다. 도 16에서도 확인할 수 있듯이, 실제 상용소자를 이용한 경우에도, 가변 저항의 크기가 증가할수록, 회로에 흐르는 전류값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 이를 이용하면, 금속 박막과 전극부를 이용해 폐회로를 구성하고, 금속 박막의 두께에 따라 변화하는 전류값 또는 전압값 등을 측정하여, 역으로 금속 박막의 두께를 검출할 수 있음을 확인하였다.14 and 15 show the results of a simulation to determine how much the variable resistance component affects the output of the circuit. 14 is a graph of the magnitude of the current with respect to the input frequency, and is a graph measured by varying the magnitude of the variable resistor. FIG. 15 is a graph of normalized current with respect to an input frequency, and is a graph measured by varying the size of a variable resistor. The PSpice program was used for the simulation, and a circuit in which a first capacitor (100pF), a variable resistor, a second capacitor (100pF), and an inductor (1mH) were connected in series was constructed. An AC power supply of 0.1 V was applied to the circuit, and the current flowing through the circuit was measured while varying the size of the variable resistor. As a result, as shown in Figs. 14 and 15, it was confirmed that the magnitude of the current gradually decreases in the vicinity of the resonance frequency (700kHz) as the magnitude of the variable resistor increases. In addition, it was confirmed that the full width at half maximum (FWHM) increased as the size of the variable resistor increased. As a result, when the size of the variable resistor gradually increased as the thickness of the metal thin film gradually decreased as the substrate was polished, it was confirmed that the current value flowing in the circuit decreased. Figure 16 shows the experimental results in the circuit configured in the same manner using the actual commercial device. As can be seen from FIG. 16, even in the case of using an actual commercial device, it was confirmed that as the size of the variable resistor increases, the current value flowing through the circuit decreases. Therefore, it was confirmed that by using this, a closed circuit was formed using the metal thin film and the electrode part, and the thickness of the metal thin film was reversely detected by measuring a current value or a voltage value that changes depending on the thickness of the metal thin film.

도 17은 일 실시 예에 따른 금속 박막 두께 검출 장치의 효과를 입증하기 위한 실험 데이터를 도시한다.17 illustrates experimental data for verifying the effect of the metal thin film thickness detecting apparatus according to one embodiment.

금속 박막 두께 검출 장치의 효과를 입증하기 위하여, 금속 박막이 기판의 중심에서 가장자리 방향으로 갈수록 점점 얇아지다가 완전히 없어지도록 연마된 기판 샘플을 이용하여 실험을 진행하였다. 함수발생기로 폐회로의 공진 주파수인 100MHz 대역의 교류 전원을 인가하였고, 회로 끝에 연결된 오실로스코프를 이용하여 최종 통과 신호(전압)를 측정하였다.In order to prove the effect of the metal thin film thickness detecting apparatus, an experiment was conducted using a substrate sample polished so that the metal thin film became thinner and completely disappeared from the center to the edge of the substrate. AC power was applied to the 100MHz band, which is the resonant frequency of the closed circuit, and the final pass signal (voltage) was measured using an oscilloscope connected to the end of the circuit.

도 17은 금속 박막 두께 검출 장치를 이용하여 기판의 각 위치에서 측정한 출력 신호(전압)의 그래프이다. 도 17을 참조하면, 금속 박막이 남아있는 위치(position 4~9)와 금속 박막이 완전히 연마된 위치(postion 1~3, 10~12)에서 출력 신호(전압) 크기에 차이가 있는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 금속 박막 유무의 경계가 되는 위치인 position 4 및 position 9 부근에서 출력 신호가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 출력 신호가 급격히 변화하는 변화점 또는 특이점을 감지하여, 금속 박막이 완전히 연마되는 시점 즉, 연마 공정의 종점을 검출할 수 있음을 확인하였다. 또한, 금속 박막이 남아있는 position 4 내지 position 9에서도, 금속 박막의 연마된 정도에 따라 출력 신호가 연속적으로 변화하는 것을 확인하였다. 따라서 이를 이용하면, 출력 신호의 크기를 통해 금속 박막의 두께를 검출할 수 있음을 확인하였다.It is a graph of the output signal (voltage) measured in each position of a board | substrate using the metal thin film thickness detection apparatus. Referring to FIG. 17, it can be seen that there is a difference in the magnitude of the output signal (voltage) at the position where the metal thin film remains (positions 4 to 9) and the metal thin film is completely polished (postion 1 to 3 and 10 to 12). there was. Specifically, it was confirmed that the output signal is rapidly reduced in the vicinity of position 4 and position 9 which are the boundaries between the metal thin film. Therefore, it was confirmed that the point where the metal thin film is completely polished, that is, the end point of the polishing process, can be detected by detecting a change point or singular point in which the output signal changes rapidly. In addition, it was confirmed that even in positions 4 to 9 where the metal thin film remains, the output signal continuously changes depending on the degree of grinding of the metal thin film. Therefore, using this, it was confirmed that the thickness of the metal thin film can be detected through the magnitude of the output signal.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although embodiments have been described with reference to the accompanying drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described structure, apparatus, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or may be combined with other components or equivalents. Appropriate results can be achieved even if they are replaced or substituted.

1: 금속 박막 두께 검출 장치
2: 금속 박막 두께 분포 검출 시스템
10: 회로부
11: 제1전극
12: 제2전극
W: 기판
M: 금속 박막
CC: 폐회로1: metal thin film thickness detection device
2: metal thin film thickness distribution detection system
10: circuit part
11: first electrode
12: second electrode
W: Substrate
M: metal thin film
CC: closed loop

Claims (26)

금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 장치에 있어서,
상기 금속 박막 두께 검출 장치는 상기 금속 박막과 폐회로를 형성하고,
상기 금속 박막에 각각 이격되게 위치하는 제1전극 및 제2전극; 및
상기 제1전극 및 제2전극을 전기적으로 연결하는 회로부를 포함하고,
상기 회로부는,
상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 입력부; 및
상기 폐회로의 출력 신호를 측정하는 측정부를 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.In the metal thin film thickness detection apparatus for a substrate comprising a metal thin film,
The metal thin film thickness detecting apparatus forms a closed circuit with the metal thin film,
First and second electrodes spaced apart from each other in the metal thin film; And
A circuit unit electrically connecting the first electrode and the second electrode,
The circuit portion,
An input unit for inputting an AC signal to the closed circuit; And
Metal thin film thickness detection device including a measurement unit for measuring the output signal of the closed circuit. 제1항에 있어서,
상기 제1전극은 상기 금속 박막의 제1부분과 제1커패시터를 구성하고,
상기 제2전극은 상기 금속 박막의 제2부분과 제2커패시터를 구성하고,
상기 제1커패시터 및 제2커패시터는 상기 금속 박막을 통해 직렬로 연결되는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
The first electrode constitutes a first portion and a first capacitor of the metal thin film,
The second electrode constitutes a second portion of the metal thin film and a second capacitor,
And the first capacitor and the second capacitor are connected in series through the metal thin film. 제2항에 있어서,
상기 금속 박막은 상기 폐회로의 가변 저항을 구성하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 2,
And the metal thin film constitutes a variable resistance of the closed circuit. 제1항에 있어서,
상기 측정부에서 측정된 출력 신호를 이용하여 상기 금속 박막의 두께를 검출하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
The metal thin film thickness detecting apparatus for detecting the thickness of the metal thin film using the output signal measured by the measuring unit. 제1항에 있어서,
상기 기판이 연마됨에 따른 상기 출력 신호의 변화를 감지하여, 상기 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And detecting an end point of the polishing process for the substrate by sensing a change in the output signal as the substrate is polished. 제1항에 있어서,
상기 회로부는 인덕터를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And the circuit portion further comprises an inductor. 제6항에 있어서,
상기 출력 신호는 상기 인덕터의 양단에 걸리는 전압인, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 6,
And the output signal is a voltage across the inductor. 제1항에 있어서,
상기 회로부는, 상기 폐회로의 출력 신호에 대한 노이즈를 감소시키는 필터부를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
The circuit portion further comprises a filter portion for reducing noise to the output signal of the closed circuit, the metal thin film thickness detection device. 제1항에 있어서,
상기 회로부는, 상기 폐회로의 출력 신호를 증폭시키는 증폭부를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
The circuit portion, the metal thin film thickness detection device further comprises an amplifier for amplifying the output signal of the closed circuit. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극과 상기 기판 사이에 위치하는 유전체를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And a dielectric disposed between the first electrode and the second electrode and the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극 사이의 이격 거리는,
상기 제1전극 및 제2전극 각각이 상기 기판으로부터 이격된 거리보다 더 큰, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
The separation distance between the first electrode and the second electrode,
And each of the first electrode and the second electrode is greater than a distance spaced from the substrate. 제1항에 있어서,
상기 기판의 일측에 위치하는 기판절연체를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And a substrate insulator positioned on one side of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극의 사이에 위치하는 전극절연체를 더 포함하는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And an electrode insulator positioned between the first electrode and the second electrode. 제1항에 있어서,
상기 교류 신호의 주파수는 상기 폐회로의 공진 주파수로 설정되는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And the frequency of the AC signal is set to the resonant frequency of the closed circuit. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 제2전극은 원판 형상으로 형성되는, 금속 박막 두께 검출 장치.The method of claim 1,
And the first electrode and the second electrode are formed in a disk shape. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 금속 박막 두께 검출 장치를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 금속 박막 두께 검출 장치를 이용하여, 기판에 포함된 금속 박막의 두께 분포를 검출하는, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템.A system comprising the metal thin film thickness detecting device according to any one of claims 1 to 15,
The metal thin film thickness distribution detection system which detects the thickness distribution of the metal thin film contained in the board | substrate using the said metal thin film thickness detection apparatus. 제16항에 있어서,
상기 금속 박막 두께 검출 장치는 복수 개 구비되며, 상기 기판에 대하여 일정 패턴으로 배열되는, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템.The method of claim 16,
The metal thin film thickness detection device is provided with a plurality, and arranged in a predetermined pattern with respect to the substrate, the metal thin film thickness distribution detection system. 제16항에 있어서,
상기 금속 박막 두께 검출 장치는 상기 기판의 직경 방향을 따라 이동하면서 상기 금속 박막의 두께를 검출하는, 금속 박막 두께 분포 검출 시스템.The method of claim 16,
And the metal thin film thickness detecting device detects the thickness of the metal thin film while moving along the radial direction of the substrate. 금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 장치에 있어서,
상기 기판으로부터 이격되어 위치하고, 상기 금속 박막의 제1부분과 함께 제1커패시터를 구성하는 제1전극;
상기 제1전극과 동일 평면 상에 제1전극으로부터 이격되어 위치하고, 상기 금속 박막의 제2부분과 함께 제2커패시터를 구성하는 제2전극;
상기 제1커패시터 및 제2커패시터에 교류 신호를 입력하는 입력부; 및
상기 입력된 교류 신호에 대한 출력 신호를 측정하는 측정부를 포함하고,
상기 제1부분 및 제2부분을 연결하는 상기 금속 박막의 제3부분에 의하여 상기 제1커패시터 및 제2커패시터는 직렬로 연결되는, 금속 박막 두께 검출 장치.In the metal thin film thickness detection apparatus for a substrate comprising a metal thin film,
A first electrode spaced apart from the substrate and configured to form a first capacitor together with the first portion of the metal thin film;
A second electrode spaced apart from the first electrode on the same plane as the first electrode and constituting a second capacitor together with the second portion of the metal thin film;
An input unit configured to input an AC signal to the first capacitor and the second capacitor; And
It includes a measuring unit for measuring the output signal for the input AC signal,
And the first capacitor and the second capacitor are connected in series by a third portion of the metal thin film connecting the first portion and the second portion. 금속 박막을 포함하는 기판에 대한 금속 박막 두께 검출 방법에 있어서,
상기 금속 박막에 제1전극 및 제2전극을 이격시키고, 상기 제1전극 및 제2전극을 서로 연결하여 폐회로를 형성하는 단계;
상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 단계; 및
상기 폐회로에서 출력되는 출력 신호를 측정하는 단계를 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.In the metal thin film thickness detection method for a substrate comprising a metal thin film,
Separating a first electrode and a second electrode from the metal thin film, and connecting the first electrode and the second electrode to each other to form a closed circuit;
Inputting an AC signal into the closed circuit; And
Measuring the output signal output from the closed circuit. 제20항에 있어서,
상기 측정한 출력 신호를 분석하여, 상기 금속 박막의 두께를 검출하는 단계를 더 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 20,
And analyzing the measured output signal to detect the thickness of the metal thin film. 제21항에 있어서,
상기 금속 박막의 두께를 검출하는 단계는,
상기 출력 신호에 대응하는 상기 금속 박막의 두께에 대한 데이터베이스를 설정하는 단계; 및
상기 데이터베이스를 이용하여, 상기 측정된 출력 신호에 대응되는 상기 금속 박막의 두께를 산출하는 단계를 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 21,
Detecting the thickness of the metal thin film,
Setting up a database for the thickness of the metal thin film corresponding to the output signal; And
Calculating a thickness of the metal thin film corresponding to the measured output signal using the database. 제20항에 있어서,
상기 측정한 출력 신호를 분석하여, 상기 기판에 대한 연마 공정의 종점을 검출하는 단계를 더 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 20,
And analyzing the measured output signal to detect an end point of the polishing process on the substrate. 제23항에 있어서,
상기 연마 공정의 종점을 검출하는 단계는,
상기 연마 공정의 종점에 대한 목표값을 설정하는 단계;
상기 측정된 출력 신호를 상기 설정된 목표값과 비교하여, 상기 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계; 및
상기 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계를 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 23, wherein
Detecting the end point of the polishing process,
Setting a target value for an end point of the polishing process;
Determining whether the end point of the polishing process is reached by comparing the measured output signal with the set target value; And
If it is determined that the end point of the polishing process has been reached, terminating the polishing process for the substrate. 제23항에 있어서,
상기 연마 공정의 종점을 검출하는 단계는,
상기 측정된 출력 신호의 시간에 따른 변화량을 검출하는 단계;
상기 검출된 시간에 따른 변화량이 기준값을 초과하는지 검사하여, 상기 연마 공정의 종점 도달 여부를 판단하는 단계; 및
상기 연마 공정의 종점에 도달한 것으로 판단되는 경우, 상기 기판에 대한 연마 공정을 종료하는 단계를 포함하는 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 23, wherein
Detecting the end point of the polishing process,
Detecting an amount of change in time of the measured output signal;
Checking whether the amount of change according to the detected time exceeds a reference value and determining whether the end point of the polishing process is reached; And
If it is determined that the end point of the polishing process has been reached, terminating the polishing process for the substrate. 제20항에 있어서,
상기 폐회로에 교류 신호를 입력하는 단계는,
상기 교류 신호를 상기 폐회로의 공진 주파수로 입력하는, 금속 박막 두께 검출 방법.The method of claim 20,
Inputting an AC signal to the closed circuit,
And inputting the AC signal at the resonant frequency of the closed circuit.
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KR910020834A (en) * 1990-05-01 1991-12-20 오레그 이. 앨버 Apparatus and method thereof for use in semiconductors or optical devices
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KR20150051150A (en) * 2013-11-01 2015-05-11 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 Polishing apparatus and polishing method

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