KR20200063493A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20200063493A
KR20200063493A KR1020180149217A KR20180149217A KR20200063493A KR 20200063493 A KR20200063493 A KR 20200063493A KR 1020180149217 A KR1020180149217 A KR 1020180149217A KR 20180149217 A KR20180149217 A KR 20180149217A KR 20200063493 A KR20200063493 A KR 20200063493A
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채희성
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판 처리 장치는, 연마정반과, 연마정반의 상면에 배치되는 연마패드와, 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너와, 연마정반의 상면 높이를 측정하는 높이 측정부와, 연마패드의 두께를 측정하는 두께 측정부와, 높이 측정부에서 측정된 연마정반의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 두께 측정부에서 측정된 연마패드의 두께 정보를 교정하는 교정부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마패드의 두께를 정확하게 측정할 수 있으며, 연마패드의 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 제어할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다.
즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어 헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.
상기 연마패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)가 연마패드(11)에 접촉된 상태로 연마 공정이 진행되는 동안에는 연마패드(우레탄 재질)의 마모가 발생하고, 연마패드(11)의 마모가 일정 이상 진행되면 웨이퍼(W)의 연마 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 연마 품질이 저하되기 때문에, 연마패드(11)의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 연마패드(11)가 주기적으로 교체되어야 한다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용되는 슬러리와 캐리어 헤드(20)에 의한 가압력은 웨이퍼의 연마층을 형성하는 재질이나 두께에 따라 달라지고, 최근에는 컨디셔너(40)의 가압력과 캐리어 헤드(20)의 가압력이 화학 기계적 연마 공정 중에 변동되도록 제어하는 시도가 행해짐에 따라, 연마패드(11)를 예상 수명 시간 동안 사용하더라도, 어떤 연마패드는 수명에 비하여 더 많이 마모된 상태가 되기도 하고, 다른 연마패드는 예상 수명시간 동안 사용한 상태에서도 앞으로 더 사용할 수 있는 상태가 되기도 한다.
따라서, 종래에는 연마패드(11)의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 연마패드의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 연마패드를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 연마패드로 화학 기계적 연마 공정을 수행함에 따라 웨이퍼의 연마 품질이 저하되는 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 연마패드의 마모량을 정확하게 측정하고 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 연마패드의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 연마정반의 상면 높이 편차에 따라 연마패드의 두께 정보를 교정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 교체 시점을 정확하게 인식할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 두께에 따라 기판의 연마 조건을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 연마패드의 두께에 따라 연마패드의 컨디셔닝 조건을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 연마 품질을 높일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 연마정반과, 연마정반의 상면에 배치되는 연마패드와, 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너와, 연마정반의 상면 높이를 측정하는 높이 측정부와, 연마패드의 두께를 측정하는 두께 측정부와, 높이 측정부에서 측정된 연마정반의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 두께 측정부에서 측정된 연마패드의 두께 정보를 교정하는 교정부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마패드의 두께를 정확하게 측정할 수 있으며, 연마패드의 상태에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 연마정반의 상면 높이 편차에 따라 연마패드의 두께 정보를 교정할 수 있으며, 연마정반의 상면 높이 편차에 따른 연마패드의 두께 측정 오차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 연속적인 두께 분포를 측정할 수 있으며, 연마패드의 두께 분포 편차에 따라 화학 기계적 연마 공정을 보다 정밀하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 두께를 지표로 하여, 기판을 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드의 가압력, 캐리어 헤드의 회전수와, 캐리어 헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 즉, 연마패드의 두께가 변화되면, 연마패드의 두께가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 두께 변화에 따라, 캐리어 헤드의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 연마패드의 두께를 지표로 하여, 연마패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너의 가압력, 컨디셔너의 회전수와, 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 즉, 연마패드의 두께가 변화되면, 연마패드의 두께가 변화한 만큼 기판이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드의 두께 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판을 정확하게 연마할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 두께에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 것에 의하여, 공정 효율을 향상시킬 수 있으며 생산성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 연마 품질을 높일 수 있으며, 연마패드의 교체 여부를 적시에 결정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도,
도 5는 도 3의 컨디셔너를 설명하기 위한 단면도,
도 6 및 도 7은 도 3의 "B" 부위의 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 높이 측정부에 의해 감지되는 와전류 신호 분포를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 두께 측정부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 제어부와 컨디셔닝 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 5는 도 3의 컨디셔너를 설명하기 위한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 도 3의 "B" 부위의 확대도이다. 그리고, 도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 높이 측정부에 의해 감지되는 와전류 신호 분포를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마패드의 두께 측정 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 두께 측정부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치로서, 연마 제어부와 컨디셔닝 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는, 연마정반(100)과; 연마정반(100)의 상면에 배치되는 연마패드(110)와; 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너(300)와, 연마정반(100)의 상면 높이를 측정하는 높이 측정부(800)와, 연마패드(110)의 두께를 측정하는 두께 측정부(400)와, 높이 측정부(800)에서 측정된 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 두께 측정부(400)에서 측정된 연마패드(110)의 두께 정보를 교정하는 교정부(900)를 포함한다.
이는, 연마패드(110)의 두께를 정확하게 측정하고, 연마패드(110)의 두께에 따라 화학 기계적 연마 공정 조건을 정확하게 제어하기 위함이다.
즉, 컨디셔닝 디스크가 연마패드에 접촉된 상태로 컨디셔닝 공정이 진행되는 동안에는 컨디셔닝 디스크(및/또는 연마패드)의 마모가 발생하고, 컨디셔닝 디스크의 마모가 일정 이상 진행되면 연마패드의 컨디셔닝 두께를 정확하게 제어하기 어렵고 컨디셔닝 품질이 저하되기 때문에, 컨디셔닝 디스크의 사용 시간이 일정 이상 경과하면 컨디셔닝 디스크가 주기적으로 교체될 수 있어야 한다.
그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용되는 슬러리와 연마 헤드에 의한 가압력은 웨이퍼의 연마층을 형성하는 재질이나 두께에 따라 달라지고, 최근에는 컨디셔너의 가압력과 연마 헤드의 가압력이 화학 기계적 연마 공정 중에 변동되도록 제어하는 시도가 행해짐에 따라, 컨디셔닝 디스크를 예상 수명 시간 동안 사용하더라도, 어떤 컨디셔닝 디스크는 수명에 비하여 더 많이 마모된 상태가 되기도 하고, 다른 컨디셔닝 디스크는 예상 수명시간 동안 사용한 상태에서도 앞으로 더 사용할 수 있는 상태가 되기도 한다.
종래에는 컨디셔닝 디스크의 교체 시점을 정확하게 인식하지 못하여, 컨디셔닝 디스크의 사용이 가능한 상태인데도 불구하고 연마공정을 중단한 상태로 컨디셔닝 디스크를 폐기 및 교체함에 따라 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있고, 사용할 수 없는(수명보다 더 많이 마모된) 컨디셔닝 디스크로 컨디셔닝 공정을 수행함에 따라 연마패드(110)의 컨디셔닝 품질이 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 연마패드(110)의 두께를 측정하되, 연마정반(110)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 연마패드(110)의 두께를 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께 측정 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마패드의 상면을 센싱하여 연마패드의 두께를 측정하기 위해서는, 연마패드가 거치되는 연마정반(100)의 상면 높이가 균일해야 한다. 하지만, 가공 오차 등에 의해 연마정반(100)의 상면 높이가 위치 또는 영역에 따라 균일하지 않으면(예를 들어, 10~50㎛의 높이 편차가 발생하면), 연마정반에 거치되는 연마패드 역시 균일한 상면 높이를 유지할 수 없음으로 인하여, 연마패드의 두께 측정 위치에 따라 연마패드의 두께 측정값이 달라지고, 연마패드의 두께 측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 연마패드(110)의 두께를 측정하기 전에, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차를 미리 검출하고, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 연마패드(110)의 두께를 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께를 정확하게 측정하고, 연마패드(110)의 두께를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 와전류 신호를 이용하여 연마정반(100)의 상면 높이를 측정하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 상면에 연마패드(110)가 배치됨에 따른 간섭(두께 측정 불능)없이 연마정반의 상면 높이를 전체적으로 정확하게 측정할 수 있으며, 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 정확하게 반영하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마정반의 상면에 연마패드가 거치되지 않은 상태에서 연마정반의 상면 높이 편차를 측정하는 것도 가능하나, 컨디셔닝 공정 중에 연마정반은 회전하므로 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하기 위해서는 연마정반의 회전에 따른 위치 정보가 사전에 준비되어야 하므로, 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하기가 매우 번거롭고 복잡하며, 실제 연마패드의 두께 측정이 행해지는 위치에서 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 정확하게 반영하기 어려운 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 와전류 신호를 이용하여 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 측정하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 회전에 따른 위치 정보를 사전에 취득하지 않고도, 실제 연마패드(110)의 두께 측정이 행해지는 위치에서 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 검출할 수 있으며, 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하여 연마패드(110)의 정확한 두께를 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 연마정반(100) 자체를 금속성 피감지체(와전류 센서가 감지하는 감지대상체)로 사용하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 상면의 연속적인 높이 분포를 측정할 수 있으며, 연마정반(100)의 높이 편차에 따라 연마패드(110)의 두께를 보다 정밀하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 여러개의 피감지체(와전류 센서의 감지대상체)를 이격되게 배치할 필요없이, 연마정반(100) 자체를 금속성 피감지체로 이용하기 때문에, 단 하나의 와전류 센서만으로도 연마정반의 높이 분포의 측정이 가능한 이점이 있으며, 간단한 처리 과정을 통해 연마정반의 높이 분포를 얻을 수 있다.
연마정반(100)은 연마 파트 상에 회전 가능하게 마련되며, 연마정반(100)의 상면에는 기판(W)을 연마하기 위한 연마패드(110)가 배치된다.
일 예로, 연마정반(100)은 금속면(101)을 포함하여 구성된다. 여기서, 연마정반(100)이 금속면(101)을 포함함다 함은, 연마정반(100)에 금속 재질로 형성된 금속 부재가 장착되어 금속면(101)을 제공하거나, 연마정반(100) 자체가 금속 재질로 형성되어 금속성 연마정반(100)의 상면이 금속면(101)을 형성하는 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
슬러리 공급부(130)에 의해 연마패드(110)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어 헤드(200)가 기판(W)을 연마패드(110)의 상면에 가압함으로써, 기판(W)에 대한 화학 기계적 연마 공정이 수행된다.
참고로, 본 발명에서 기판(W)이라 함은 연마패드(110) 상에서 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(W)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(W)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.
연마패드(110)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 연마패드(110)의 형상 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
연마패드(110)의 상면에는 소정 깊이를 갖는 복수개의 그루브 패턴(groove pattern)이 형성된다. 그루브 패턴은 직선, 곡선, 원형 형태 중 적어도 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다. 이하에서는 연마패드(110)의 상면에 연마패드(110)의 중심을 기준으로 동심원 형태를 갖는 복수개의 그루브 패턴이 형성되며, 각 그루브 패턴(112)이 동일한 폭을 가지며 동일한 간격으로 이격되게 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 그루브 패턴이 서로 다른 형태를 가지거나 서로 다른 폭 및 이격으로 형성되는 것도 가능하며, 그루브 패턴의 형상 및 배열에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면을 개질하기 위해 마련된다. 즉, 컨디셔너(300)는 연마패드(110)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마패드(110)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마패드(110)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(200)에 파지된 기판에 원활하게 공급될 수 있게 한다.
보다 구체적으로, 컨디셔너(300)는 컨디셔너 헤드(301)와, 컨디셔너 헤드(301)에 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크홀더(330)와, 디스크홀더(330)의 저면에 장착되며 연마패드(110)에 접촉되는 컨디셔닝 디스크(340)를 포함하며, 선회 경로를 따라 연마패드(110)에 대해 선회 이동하도록 구성된다.
컨디셔너 헤드(301)는 디스크홀더(330)를 회전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 컨디셔너 헤드(301)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 도 5를 참조하면, 컨디셔너 헤드(301)는 복수개의 축파트를 결합한 구조의 회전축(320)을 포함하며, 회전축(320)은 소정 각도 범위로 선회 운동하는 컨디셔너(300) 아암에 장착되는 하우징(310) 상에 회전 가능하게 장착된다.
보다 구체적으로, 회전축(320)은, 구동 모터에 의하여 제자리에서 회전 구동되는 구동축 파트(322), 구동축 파트(322)와 맞물려 회전 구동되며 구동축 파트(322)에 대해 상하 방향으로 상대 이동하는 전달축 파트(326), 및 구동축 파트(322)와 전달축 파트(326)를 중공부에 수용하면서 그 둘레에 배치된 중공형 외주축 파트(324)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회전축이 단일 축파트로 구성되는 것도 가능하다. 회전축이 다르게는 2개 이하의 축파트 또는 4개 이상의 축파트를 결합하여 제공되는 것도 가능하다.
참고로, 구동축 파트(322)의 돌출부(322x)와 전달축 파트(326)의 요입부(미도시)의 단면은 원형이 아닌 단면(예를 들어, 타원형 또는 사각형 단면)으로 형성되어, 구동축 파트(322)에 대한 전달축 파트(326)의 상하 이동은 허용하면서 이들(322, 226)이 함께 회전하게 된다. 경우에 따라서는, 구동축 파트의 돌출부와 전달축 파트의 요입부의 단면이 원형으로 형성되더라도, 구동축 파트의 돌출부와 전달축 파트의 요입부의 마주보는 표면에 반경 방향으로의 돌기(미도시)와 이를 수용하는 걸림턱을 형성하면, 회전 방향으로 상호 간섭되는 것에 의하여 구동축 파트에 대한 전달축 파트의 상하 이동은 허용하면서 이들이 함께 회전할 수 있다.
디스크홀더(330)는 회전축(320)에 대해 상하 방향을 따라 이동 가능하게 제공되어, 회전축(320)과 함께 회전함과 아울러 회전축(320)에 대해 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 디스크홀더(330)의 하부에는 연마정반(100) 상에 부착된 연마패드(110)를 개질하기 위한 컨디셔닝 디스크(340)가 결합된다.
회전축(320)과 디스크홀더(330)의 결합 및 연결구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 회전축(320)과 디스크홀더(330)의 결합 및 연결구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 전달축 파트(326)의 하단부는 디스크홀더(330)의 홀더 기둥과 결합될 수 있으며, 홀더 기둥은 전달축 파트(326)가 구동축 파트(322)에 대해 상하 방향으로 이동할 때 함께 이동할 수 있다.
또한, 전달축 파트(326)의 하단과 디스크홀더(330)는 서로 연결되어 있지만, 그 사이 중심부에는 빈 공간이 마련된다. 빈 공간 내에는 외주축 파트(324)로부터 중심을 향하여 연장된 연장부(324c)를 통해 플레이트(324x)가 형성되며, 전달축 파트(326)의 하측은 연장부(324c)의 사이 공간을 통해 디스크홀더(330)와 연결되어, 디스크홀더(330)를 상하 이동시키고 회전시킨다.
아울러, 회전축(320)과 디스크홀더(330)의 사이에는 가압챔버(202)가 제공될 수 있으며, 가압챔버에 연결된 압력조절부(303)로터 가압챔버(202)에 도달하는 공압을 조절함에 따라, 회전축(320)에 대해 디스크홀더(330)가 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 회전축(320)에 대한 디스크홀더(330)의 상하 방향 이동에 대응하여 컨디셔닝 디스크(340)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력이 변동될 수 있다.
즉, 압력조절부(303)로부터 공압통로(미도시)를 통해 정압이 가압챔버에 인가되면, 가압챔버 내의 압력이 높아지면서 구동축 파트(322)와 전달축 파트(326)의 사이의 공기가 팽창하면서 전달축 파트(326)와 디스크홀더(330)를 하방으로 밀어낸다. 이에 따라, 디스크홀더(330)는 컨디셔닝 디스크(340)가 연마패드(110)를 가압하는 가압력을 조절할 수 있다. 아울러, 회전하는 가압챔버에 공압을 선택적으로 공급하는 것은 로터리 유니언 등과 같은 통상의 공지된 구성을 이용하여 구현 가능하다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 자기력을 이용하여 회전축에 대해 디스크홀더가 상하 방향으로 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 높이 측정부(800)는 연마정반(100)의 상면 높이를 측정하도록 마련된다.
여기서, 연마정반(100)의 상면 높이를 측정한다 함은, 연마정반(100)의 위치별로 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 측정하는 것으로 정의된다.
높이 측정부(800)로서는 연마정반(100)의 상면 높이를 측정 가능한 다양한 센싱 수단이 사용될 수 있다.
일 예로, 높이 측정부(800)는, 컨디셔너에 구비되며 연마정반(100)에 형성된 금속면(101)으로부터 와전류 신호를 감지하는 와전류 센서(802)와, 와전류 센서(802)에서 감지된 와전류 신호로부터 연마정반(100)의 상면 높이를 검출하는 검출부(804)를 포함한다.
와전류 센서(802)는 연마정반(100)에 형성된 금속면(101)에 와전류를 인가하고 금속면(101)으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)(EF)를 수신한다.
와전류 센서(802)는 n번 감긴 중공 나선의 형상인 센서 코일(미도시)을 포함하며, 제어부로부터 교류 전류를 인가받아, 센서 코일로부터 입력 신호를 자속 형태로 인가하여, 도전체(도전성 재질의 연마층)에 와전류를 인가하고, 도전체의 두께가 변동하거나 도전체와의 거리가 변동될 경우에, 도전체에서 발생되는 와전류에 의한 공진주파수 또는 합성임피던스를 출력 신호로 수신하여 출력 신호의 변화로부터 도전체(금속면)까지의 거리를 측정한다.
보다 구체적으로, 와전류 센서(802)는 금속 재질로 형성된 연마정반(100)의 상면으로부터 와전류 신호를 감지한다.
참고로, 와전류 센서(802)에 수신되는 출력 신호는 도전성 재료가 없는 경우에는 합성 임피던스의 감소분이 없으므로 원칙적으로 기준값(default) 또는 제로(0)로 측정되며, 도전성 재료가 있는 경우에는 합성 임피던스의 감소분에 의해 기준값 또는 제로로부터 합성 임피던스 감소분 만큼 줄어든 크기로 출력된다. 제1와전류 센서(402)의 출력값은 전압(voltage)로 표시될 수 있다.
바람직하게, 와전류 센서(802)는 디스크홀더(330)의 외측 영역에 배치되도록 컨디셔너 헤드(301)에 장착된다. 일 예로, 와전류 센서(802)는 컨디셔너 헤드(301)의 외형을 형성하는 케이싱(310)의 저면에 장착된다.
이와 같이, 와전류 센서(802)를 디스크홀더(330)의 외측 영역에 배치하는 것에 의하여, 와전류 센서(802)가 연마정반의 금속면(101)만을 집중적으로 감지할 수 있으므로, 와전류 센서(802)의 센싱 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
검출부(804)는 와전류 센서(802)에서 감지된 와전류 신호로부터 연마정반(100)의 상면 높이를 검출한다.
여기서, 연마정반(100)의 상면 높이를 검출한다 함은, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차를 검출하는 것으로 정의된다.
참고로, 와전류 센서(802)에서 감지된 신호(와전류 신호)는 연마정반(100)의 상면 높이와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 연마정반(100)의 상면 높이 편차에 대응하여, 와전류 센서(802)와 연마정반(100)의 금속면(101)(상면) 사이의 거리가 변화(증가 또는 감소)하면, 와전류 센서(802)에서 감지되는 와전류 신호도 변화(증가 또는 감소)한다. 따라서, 와전류 신호를 감지하여 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 검출할 수 있다.
바람직하게, 와전류 센서(802)는 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연속적으로 측정한다. 여기서, 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연속적으로 측정한다 함은, 도 4와 같이, 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 다수의 지점에서 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연속적으로 측정하는 것으로 정의된다.
이와 같이, 컨디셔너 헤드(301)에 와전류 센서(802)를 장착하고, 와전류 센서(802)가 연마정반(100)의 금속면(101)으로부터 감지한 와전류 신호를 이용하여 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 측정하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 연속적인 상면 높이 분포를 측정할 수 있으므로, 연마정반(100)의 상면 높이 분포를 연마패드(110)의 두께를 측정하는 자료로서 사용하거나, 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 연마정반(100)의 상면 높이 편차(도 8의 ㅿEF)에 따라 연마패드(110)의 두께 정보를 보다 정밀하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 와전류 신호를 이용하여 연마정반(100)의 상면 높이를 측정하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 상면에 연마패드(110)가 배치됨에 따른 간섭(두께 측정 불능)없이 연마정반의 상면 높이를 전체적으로 정확하게 측정할 수 있으며, 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 정확하게 반영하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마정반의 상면에 연마패드가 거치되지 않은 상태에서 연마정반의 상면 높이 편차를 측정하는 것도 가능하나, 컨디셔닝 공정 중에 연마정반은 회전하므로 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하기 위해서는 연마정반의 회전에 따른 위치 정보가 사전에 준비되어야 하므로, 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하기가 매우 번거롭고 복잡하며, 실제 연마패드의 두께 측정이 행해지는 위치에서 연마정반의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 정확하게 반영하기 어려운 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 와전류 신호를 이용하여 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 측정하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 회전에 따른 위치 정보를 사전에 취득하지 않고도, 실제 연마패드(110)의 두께 측정이 행해지는 위치에서 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 검출할 수 있으며, 연마정반(100)의 상면 높이 편차를 연마패드의 두께 정보에 반영하여 연마패드(110)의 정확한 두께를 검출하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 연마정반(100) 자체를 금속성 피감지체(와전류 센서가 감지하는 감지대상체)로 사용하는 것에 의하여, 연마정반(100)의 상면의 연속적인 높이 분포를 측정할 수 있으며, 연마정반(100)의 높이 편차에 따라 연마패드(110)의 두께를 보다 정밀하게 교정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 발명은 여러개의 피감지체(와전류 센서의 감지대상체)를 이격되게 배치할 필요없이, 연마정반(100) 자체를 금속성 피감지체로 이용하기 때문에, 단 하나의 와전류 센서만으로도 연마정반의 높이 분포의 측정이 가능한 이점이 있으며, 간단한 처리 과정을 통해 연마정반의 높이 분포를 얻을 수 있다.
두께 측정부(400)는 연마패드의(110) 두께를 측정하도록 마련된다.
두께 측정부(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드의 두께를 측정할 수 있으며, 두께 측정부(400)의 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
두께 측정부(400)는 디스크홀더(330)의 외측 영역에 배치되도록 컨디셔너 헤드(301)에 장착된다. 일 예로, 두께 측정부(400)는 컨디셔너 헤드(301)의 외형을 형성하는 케이싱(310)의 저면에 장착된다. 바람직하게, 두께 측정부(400)는 높이 측정부(800)와 인접하게 배치된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 두께 측정부를 컨디셔너 헤드의 외측에 배치된 다른 설비 또는 구조물에 장착하는 것도 가능하다.
일 예로, 두께 측정부(400)로서는 연마패드(110)의 두께를 비접촉식으로 측정하는 변위 센서(402)가 사용된다. 보다 구체적으로, 변위센서(402)는 컨디셔너 헤드(301)에서 연마패드의 상면까지의 거리를 측정하고, 측정부(500)는 변위센서(402)에서 감지된 신호(거리)로부터 연마패드(110)의 두께를 검출한다.
변위센서(402)로서는, 통상의 광학식 또는 자기식 센서 등이 사용될 수 있으며, 변위센서(402)의 종류에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
참고로, 컨디셔너 헤드(301)에서 연마패드(110)의 상면까지의 거리는 연마패드(110)의 두께와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드(110)의 두께가 감소(T1 〉T2)하면, 컨디셔너 헤드(301)에서 연마패드(110)의 상면까지의 거리가 증가(L2 〉L1)하므로, 컨디셔너 헤드(301)에서 연마패드(110)의 상면까지의 거리를 감지하여 연마패드(110)의 두께를 검출할 수 있다.
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 연마패드의 두께를 비접촉식으로 측정하는 변위 센서가 사용된 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 두께 측정부로서 연마패드의 두께를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서를 사용하는 것도 가능하다.
바람직하게, 두께 측정부(400)는 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 연마패드(110)의 두께 분포를 연속적으로 측정한다. 여기서, 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 연마패드(110)의 두께 분포를 연속적으로 측정한다 함은, 도 4와 같이, 컨디셔너(300)의 선회 경로를 따라 다수의 지점(P1~P6)에서 연마패드(110)의 두께를 연속적으로 측정하는 것으로 정의된다.
이와 같이, 컨디셔너(300)에 두께 측정부(400)를 장착하고, 컨디셔너(300)가 선회 경로를 따라 이동하는 중에 연마패드(110)의 두께를 측정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 연속적인 두께 분포를 측정할 수 있으며, 연마패드(110)의 두께 분포를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
교정부(900)는 높이 측정부(800)에서 측정된 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여, 두께 측정부(400)에서 측정된 연마패드(110)의 두께 정보를 교정한다.
보다 구체적으로, 교정부(900)는 연마패드(110)의 두께 측정이 행해지는 연마정반(100)의 상면 높이가 미리 정의된 기준 높이보다 높거나 낮으면, 그 편차(기준 높이와 실체 측정 높이의 차이)만큼 두께 측정부(400)에서 측정된 연마패드(110)의 두께 정보를 교정한다.
즉, 도 9를 참조하면, 연마정반(100)의 상면 높이를 알고 연마패드(110)의 상면 높이를 알면, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 연마패드(110)의 두께 정보를 교정함으로써, 실제 측정 위치에서의 연마패드(110)의 두께 (PT)를 알 수 있다.
이와 같이, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 연마패드(110)의 두께를 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께 측정 정확도를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 연마패드의 상면을 센싱하여 연마패드의 두께를 측정하기 위해서는, 연마패드가 거치되는 연마정반(100)의 상면 높이가 균일해야 한다. 하지만, 가공 오차 등에 의해 연마정반(100)의 상면 높이가 위치 또는 영역에 따라 균일하지 않으면(예를 들어, 10~50㎛의 높이 편차가 발생하면), 연마정반에 거치되는 연마패드 역시 균일한 상면 높이를 유지할 수 없음으로 인하여, 연마패드의 두께 측정 위치에 따라 연마패드의 두께 측정값이 달라지고, 연마패드의 두께 측정 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은 연마패드(110)의 두께를 측정하기 전에, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차를 미리 검출하고, 연마정반(100)의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여 연마패드(110)의 두께를 교정하는 것에 의하여, 연마패드(110)의 두께를 정확하게 측정하고, 연마패드(110)의 두께를 화학 기계적 연마 공정 조건 제어하는 기초 자료로서 사용하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 두께 측정부(400)가 연마패드의 두께를 직접 측정하는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 두께 측정부(400)가 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리에 기초하여 연마패드의 두께를 측정하는 것도 가능하다.
일 예로, 도 10을 참조하면, 두께 측정부(400)는 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리를 감지하는 감지 센서(402')를 포함한다.
여기서, 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리라 함은, 위치 고정된 컨디셔너 헤드(301)에 대해 디스크홀더(330)가 상하 방향으로 이동하는 거리로 정의된다.
일 예로, 감지 센서(402')는 컨디셔너 헤드(301)에 장착되어, 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리를 감지할 수 있다.
감지 센서(402')로서는 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리를 감지할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있으며, 센서의 종류 및 측정 방식에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 감지 센서(402')로서는, 디스크홀더(330)에 형성된 금속면(331)과 이격되게 컨디셔너 헤드(301)에 장착되며, 금속면(331)으로부터 와전류 신호를 감지하는 와전류 센서가 사용된다.
여기서, 디스크홀더(330)가 금속면(331)을 포함함다 함은, 디스크홀더(330)에 금속 재질로 형성된 금속 부재가 장착되어 금속면(331)을 제공하거나, 디스크홀더(330) 자체가 금속 재질로 형성되어 금속성 디스크홀더(330)의 상면이 금속면(331)을 형성하는 것을 모두 포함하는 개념으로 정의된다.
감지 센서(402')는 금속면(331)과 이격되게 컨디셔너 헤드(301)에 장착되며, 디스크홀더(330)의 금속면(331)에 와전류를 인가하고 제1금속면(331)으로부터의 출력 신호(예를 들어, 공진 주파수이거나 합성 임피던스)(EF)를 수신한다.
감지 센서(402')(와전류 센서)는 n번 감긴 중공 나선의 형상인 센서 코일(미도시)을 포함하며, 제어부로부터 교류 전류를 인가받아, 센서 코일로부터 입력 신호를 자속 형태로 인가하여, 도전체(도전성 재질의 연마층)에 와전류를 인가하고, 도전체의 두께가 변동하거나 도전체와의 거리가 변동될 경우에, 도전체에서 발생되는 와전류에 의한 공진주파수 또는 합성임피던스를 출력 신호로 수신하여 출력 신호의 변화로부터 도전체(디스크홀더의 금속면)까지의 거리를 측정한다.
보다 구체적으로, 감지 센서(402')는 금속 재질로 형성된 디스크홀더(330)의 상면(금속면)으로부터 와전류 신호를 감지한다.
참고로, 감지 센서(402')에 수신되는 출력 신호는 도전성 재료가 없는 경우에는 합성 임피던스의 감소분이 없으므로 원칙적으로 기준값(default) 또는 제로(0)로 측정되며, 도전성 재료가 있는 경우에는 합성 임피던스의 감소분에 의해 기준값 또는 제로로부터 합성 임피던스 감소분 만큼 줄어든 크기로 출력된다. 제1와전류 센서(402)의 출력값은 전압(voltage)로 표시될 수 있다.
바람직하게, 감지 센서(402')는 디스크홀더(330)에 최근접하게 배치되는 컨디셔너 헤드(301)의 최하단부에 장착된다. 일 예로, 감지 센서(402')는 컨디셔너 헤드(301)의 외형을 형성하는 케이싱(310)의 저면에 장착된다.
이와 같이, 디스크홀더(330)의 금속면(331)에 최근접하게 배치되는 컨디셔너 헤드(301)의 최하단부(케이싱의 저면)에 감지 센서(402')를 장착하는 것에 의하여, 감지 센서(402')가 금속면(331)만을 집중적으로 감지할 수 있으므로, 감지 센서(402')의 센싱 정확도를 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
측정부(500)는 감지 센서(402')에서 감지된 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리에 기초하여 연마패드(110)의 두께를 측정한다.
보다 구체적으로, 측정부(500)는 감지 센서(402')에서 감지된 와전류 신호로부터 연마패드(110)의 두께를 측정한다.
참고로, 감지 센서(402')에서 감지된 신호(와전류 신호)는 연마패드(110)의 두께와 상관관계를 가진다. 예를 들어, 연마패드(110)의 두께가 감소에 대응하여, 디스크홀더(330)가 하부 방향으로 이동함에 따라, 감지 센서(402')와 디스크홀더(330)의 금속면(331)(상면) 사이의 거리가 증가하면, 감지 센서(402')에서 감지되는 와전류 신호도 변화(감소)한다. 따라서, 와전류 신호를 감지하여 연마패드(110)의 현재 두께를 측정할 수 있다.
한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 컨디셔너 헤드에 장착된 감지 센서(402')가 컨디셔너 헤드(301)에 대한 디스크홀더(330)의 상대 이동 거리를 감지하는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 감지 센서를 디스크홀더에 장착하고, 디스크홀더에 장착된 감지 센서가 컨디셔너 헤드의 금속면(미도시)으로부터 와전류 신호를 감지하도록 구성하는 것도 가능하다.
다르게는, 감지 센서로서 컨디셔너 헤드에서 디스크홀더까지의 거리를 감지하는 거리 센서(예를 들어, 광학식 거리 센서 또는 접촉식 거리 센서)를 사용하는 것도 가능하다.
한편, 도 11을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는, 교정부(900)에서 교정된 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 연마 제어부(600)를 포함한다.
여기서, 연마 제어부(600)가 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어한다 함은, 측정된 연마패드(110)의 두께 정보를 기준값으로 하여 기판(W)의 연마 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 두께가 "A"라고 측정되면 연마패드(110)의 두께 "A"에 적합한 "A 연마 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 두께가 "B"라고 측정되면 연마패드(110)의 두께 "B"에 적합한 "B 연마 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.
구체적으로, 연마 제어부(600)는, 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여, 기판(W)을 연마패드(110)에 가압하는 캐리어 헤드(200)의 가압력, 캐리어 헤드(200)의 회전수와, 캐리어 헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 두께가 변화되면, 연마패드(110)의 두께가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 두께 변화에 따라, 캐리어 헤드(200)의 가압력, 회전수, 연마시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.
다시, 도 11을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 교정부(900)에서 교정된 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어부(700)를 포함한다.
즉, 기판(W)의 연마량은 캐리어 헤드(200)의 가압력, 캐리어 헤드(200)의 회전수와, 캐리어 헤드(200)에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나에 의하여 제어될 수 있으나, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것에 의해서도 조절될 수 있다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 컨디셔닝 상태에 따라서도 기판(W)의 연마량이 제어될 수 있다.
여기서, 연마 제어부(600)가 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어한다 함은, 측정된 연마패드(110)의 두께를 기준값으로 하여 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건을 제어하는 것으로 정의된다. 가령, 연마패드(110)의 두께가 "A"라고 측정되면 연마패드(110)의 두께 "A"에 적합한 "A 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마하고, 연마패드(110)의 두께가 "B"라고 측정되면 연마패드(110)의 두께 "B"에 적합한 "B 컨디셔닝 조건"으로 기판(W)을 연마할 수 있다.
구체적으로, 연마 제어부(600)는, 연마패드(110)의 두께 정보를 지표로 하여, 연마패드(110)를 컨디셔닝하는 컨디셔너(300)의 가압력, 컨디셔너(300)의 회전수와, 컨디셔너(300)에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어한다. 다시 말해서, 연마패드(110)의 두께가 변화되면, 연마패드(110)의 두께가 변화한 만큼 기판(W)이 얼마만큼 연마되었는지를 알 수 있기 때문에, 연마패드(110)의 두께 변화에 따라, 컨디셔서의 가압력, 회전수, 컨디셔닝 시간을 제어하여, 목적된 연마량 만큼(목적된 타겟 두께로) 기판(W)을 정확하게 연마할 수 있다.
경우에 따라서는, 연마패드(110)의 두께에 따라 기판(W)의 연마 조건(캐리어 헤드의 제어 조건)과 연마패드(110)의 컨디셔닝 조건(컨디셔너의 제어 조건)을 동시에 제어하는 것도 가능하다.
이와 같이, 연마 조건 및 컨디셔닝 조건을 제어하는 것에 의하여, 미리 정해진 캐리어 헤드(200)의 가압력에 의해 기판(W)이 연마되는 단위 시간당 연마량을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 연마정반 101 : 금속면
110 : 연마패드 200 : 캐리어 헤드
300 : 컨디셔너 301 : 컨디셔너 헤드
310 : 케이싱 320 : 회전축
330 : 디스크홀더 340 : 컨디셔닝 디스크
400 : 두께 측정부 500 : 측정부
600 : 연마 제어부 700 : 컨디셔닝 제어부
800 : 높이 측정부 802 : 와전류 센서
804 : 검출부 900 : 교정부

Claims (14)

  1. 기판 처리 장치로서,
    연마정반과;
    상기 연마정반의 상면에 배치되는 연마패드와;
    상기 연마패드의 표면을 개질하는 컨디셔너와;
    상기 연마정반의 상면 높이를 측정하는 높이 측정부와;
    상기 연마패드의 두께를 측정하는 두께 측정부와;
    상기 높이 측정부에서 측정된 상기 연마정반의 위치별 상면 높이 편차에 기초하여, 상기 두께 측정부에서 측정된 상기 연마패드의 두께 정보를 교정하는 교정부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 높이 측정부는,
    상기 컨디셔너에 구비되며, 상기 연마정반에 형성된 금속면으로부터 와전류 신호를 감지하는 와전류 센서와;
    상기 와전류 센서에서 감지된 상기 와전류 신호로부터 상기 연마정반의 상면 높이를 검출하는 검출부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨디셔너는,
    컨디셔너 헤드와;
    상기 컨디셔너 헤드에 상하 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 디스크홀더와;
    상기 디스크홀더에 장착되며 상기 연마패드에 접촉되는 컨디셔닝 디스크를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 와전류 센서는 상기 디스크홀더의 외측 영역에 배치되도록 상기 컨디셔너 헤드에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 두께 측정부는 상기 디스크홀더의 외측 영역에 배치되도록 상기 컨디셔너 헤드에 장착된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 두께 측정부는 상기 연마패드의 두께를 비접촉식으로 측정하는 변위 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변위 센서는 상기 컨디셔너 헤드에서 상기 연마패드의 상면까지의 거리에 기초하여 상기 연마패드의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 두께 측정부는 상기 연마패드의 두께를 접촉식으로 측정하는 접촉식 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두께 측정부는 상기 연마패드의 컨디셔닝 공정 중에 상기 연마패드의 두께를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨디셔너는 선회 경로를 따라 상기 연마패드에 대해 선회 이동 가능하게 구비되고,
    상기 높이 측정부는 상기 선회 경로를 따른 상기 연마정반의 상면 높이 분포를 연속적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정부에서 교정된 상기 연마패드의 두께 정보를 지표로 하여 상기 기판의 연마 조건을 제어하는 연마 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연마 제어부는, 상기 연마패드의 두께 정보를 지표로 하여, 상기 기판을 상기 연마패드에 가압하는 캐리어 헤드의 가압력, 상기 캐리어 헤드의 회전수와, 상기 캐리어 헤드에 의한 연마시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교정부에서 교정된 상기 연마패드의 두께 정보를 지표로 하여 상기 연마패드의 컨디셔닝 조건을 제어하는 컨디셔닝 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 제어부는, 상기 연마패드의 표면 특성을 지표로 하여, 상기 컨디셔너의 가압력, 상기 컨디셔너의 회전수와, 상기 컨디셔너에 의한 컨디셔닝 시간 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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