KR20240110625A - 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법 및 검출 시스템 - Google Patents

Abstract

연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법 및 검출 시스템에 있어서, 온라인 검출 방법은, 광학 센서(1)를 연마 패드(2) 위에서 이동시켜 광학 센서(1)와 연마 패드(2) 표면 사이의 거리 정보를 획득하는 단계; 측정된 거리 정보에 따라 연마 패드(2) 표면 액체의 분포 상황을 구분하고, 대응하여 상이한 보정 계산 공식을 사용하여 연마 패드(2) 표면의 트렌치(21) 깊이값을 계산하는 단계; 및 연마 패드(2) 표면의 트렌치(21)의 보정된 깊이값과 기설정된 임계값을 비교하여 연마 패드(2) 상의 트렌치(21) 깊이 상황을 판단하여 연마 패드(2)의 교체 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법 및 검출 시스템

본 발명은 반도체 집적 회로 칩 제조 기기 분야에 관한 것으로, 특히 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법 및 검출 시스템에 관한 것이다.

현재의 반도체 집적 회로 칩 제조 공정에서, 화학적 기계적 평탄화(CMP)는 중요한 공정 단계 중 하나이다. 화학적 기계적 평탄화 공정은 연마 패드 및 연마액을 이용하여 웨이퍼를 연마하고, 기계와 화학 결합 방식을 통해 웨이퍼 표면 형태의 평탄화를 구현한다. 연마 패드는 일정한 거칠기를 가진 표면에 의존하여 기계적 연마가 수행되고, 연마 패드에는 트렌치 패턴이 있으며 연마액은 트렌치 패턴을 따라 웨이퍼와 접촉하여 화학 부식이 수행된다.

평탄화 공정이 수행됨에 따라, 연마 패드 표면은 연마로 인해 지속적으로 마모되고, 연마 패드 두께는 점차 얇아지며, 연마 패드 표면의 트렌치 패턴은 점차 얕아진다. 얕은 트렌치에 적재될 수 있는 연마액이 감소되어 연마 속도가 감소되고, 마모되어 소진된 트렌치는 연마 패드 표면의 거칠기가 부족해지도록 하여 공정의 수율을 감소시키며, 웨이퍼 슬라이드를 쉽게 초래한다. 따라서 연마 패드 표면 상태에 대한 검출은 매우 필요하다.

현재 연마 패드 표면 상태에 대한 판단은 주로 다음과 같은 몇 가지 방식이 존재한다.

1. 연마 패드의 사용 시간 또는 연마된 웨이퍼 개수에 따라 판단한다. 이러한 방식은 대응하는 시간과 개수를 설정한 후, 설정값에 도달하면 자동으로 알림이 제공되지만 상기 방식은 전적으로 경험 상황에 의존하여 판단하며, 상이한 공정 흐름, 파라미터, 웨이퍼 유형, 연마 패드 자체의 차이는 모두 실제 상황이 경험 상황과 일치하지 않도록 하므로 판단에 오류가 발생하게 된다.

2. 수동 온라인 또는 조업중단정비 중에는 육안 검사 또는 도구로 검출한다. 수동 육안 검사 방식에는 대량의 인력 자원이 소모되고, 정량적이 아닌 정성적 검출에 불과하므로, 오차가 커서 판단 정확도가 부족하며; 조업중단정비는 시간 자원을 낭비하고 정비 시간 간격이 길어 판단 지연을 쉽게 초래한다.

3. 연마 패드 두께에 따라 간접적으로 판단한다. 이러한 방식은 연마 패드와 접촉하는 드레서와 같은 구조의 위치를 측정하여 연마 패드 두께 정보를 얻는 방법과, 연마 패드 투과율을 측정하여 연마 패드 두께 정보를 얻는 등 방식을 사용하지만; 이러한 방식으로 얻은 연마 패드 상황 정보는 비교적 단일하고, 단지 연마 패드의 부분적인 두께 정보로, 실제 트렌치 깊이 정보를 얻을 수 없으며; 연마 패드 전체 마모와 관계가 없는 요소가 트렌치에 미치는 영향, 및 연마 패드 트렌치 자체의 깊이 오차 등으로 인해 상기 해결수단의 판단에 쉽게 오류가 발생하게 된다.

종래의 기술의 부족한 점을 극복하기 위해, 본 발명은 연마 패드 표면 상태를 실시간으로 온라인 검출하여 트렌치 깊이, 연마 패드 두께, 표면 액체 상태 등 정보를 획득함으로써 화학적 기계적 평탄화 공정의 효율과 수율을 향상시킬 수 있는 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법 및 검출 시스템을 제공한다.

본 발명이 그 기술적 과제를 해결하기 위해 사용한 기술적 해결수단은 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법이며, 상기 방법은,

광학 센서를 연마 패드 위에서 이동시켜 광학 센서와 연마 패드 표면 사이의 거리 정보를 획득하는 단계;

측정된 거리 정보에 따라 연마 패드 표면 액체의 분포 상황을 구분하고, 대응하여 상이한 보정 계산 공식을 사용하여 연마 패드 표면의 트렌치 깊이값을 계산하는 단계; 및

연마 패드 표면의 트렌치의 보정된 깊이값과 기설정된 임계값을 비교하여 연마 패드 상의 트렌치 깊이 상황을 판단하여 연마 패드의 교체 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

나아가, 트렌치 깊이 상황에 대한 판단은, 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치 개수가 설정된 개수에 도달하는지 여부를 판단하거나; 또는 지정된 범위의 트렌치 깊이 평균값이 기설정된 임계값보다 작은지 여부를 판단하는 것이다.

나아가, 상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 연마 패드 표면 사이의 거리를 제1 정보로서 획득하고;

및/또는, 상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 연마 패드 상 액체 표면 사이의 거리를 제2 정보로서 획득하며;

및/또는, 상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 트렌치 바닥면 사이의 거리를 제3 정보로서 획득하고;

및/또는, 상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 트렌치 내 액체 표면 사이의 거리를 제4 정보로서 획득한다.

나아가, 상기 연마 패드 표면 액체의 분포 상황은,

트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치에서 넘쳐나 연마 패드 표면을 덮는 첫 번째 상황;

트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치를 채우지 않은 두 번째 상황;

트렌치 내에 액체가 없는 세 번째 상황 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함한다.

나아가, 상기 광학 센서는 검출된 거리 정보로 상기 연마 패드 표면 액체의 분포 상황을 구분하되;

첫 번째 상황에서, 제1 정보, 제2 정보, 제3 정보 및 제4 정보가 검출되고;

두 번째 상황에서, 제1 정보, 제3 정보 및 제4 정보가 검출되며;

세 번째 상황에서, 제1 정보 및 제3 정보가 검출된다.

나아가, 첫 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이×액체 굴절률이고;

두 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이+(광학 센서에서 연마 패드 트렌치 바닥면까지의 거리-광학 센서에서 트렌치 내 액체 표면까지의 거리)×(액체 굴절률-1)이며;

세 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이이다.

나아가, 상기 단계를 반복하여 트렌치 깊이 상황을 검출하고, 상기 트렌치 깊이 상황이 설정된 상황에 도달하면 연마 패드 교체 알림을 보낸다.

나아가, 상기 광학 센서는 연마 패드의 위에서 평행하게, 연마 패드의 반경 방향을 따라 이동하고, 이동 범위는 연마 패드 가장자리에서 연마 패드 중심까지 순회된다.

본 발명은 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템을 더 개시하며, 상기 시스템은,

광학 유닛, 센서 프로브, 및 제어 유닛을 적어도 포함하는 광학 센서;

광학 센서에 연결되어 제어 유닛에 의해 획득된 거리 정보를 분석하고 상이한 보정 계산 공식에 대응하여 연마 패드 표면의 트렌치 깊이값을 계산하는 처리 유닛; 및

광학 센서가 연마 패드 위에서 이동하도록 구동하는 이동 가능한 지지 구조를 포함하되,

상기 광학 유닛은 연마 패드 표면에 광속을 방출하기 위한 것이고;

상기 센서 프로브는 광학 유닛에 의해 방출된 광속을 연마 패드에 집중시키고 조사하여, 반사광을 수신한 후 광학 유닛에 전달하기 위한 것이며;

상기 제어 유닛은 센서 프로브와 연마 패드 표면의 각 부분 사이의 거리를 획득하기 위한 것이다.

나아가, 상기 보정 계산 공식은 연마 패드 표면 액체의 상이한 분포 상황에 따라 상이하고, 상기 분포 상황은,

트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치에서 넘쳐나 연마 패드 표면을 덮는 첫 번째 상황;

트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치를 채우지 않은 두 번째 상황; 및

트렌치 내에 액체가 없는 세 번째 상황을 포함한다.

나아가, 상기 광학 센서는 스펙트럼 공초점 기술을 사용한다.

나아가, 상기 이동 가능한 지지 구조는 광학 센서가 연마 패드에 평행한 방향을 따라 이동하도록 구동하고, 이동 범위는 연마 패드 가장자리에서 연마 패드 중심까지 순회되며; 상기 이동 가능한 지지 구조의 높이는 조정 가능하다.

나아가, 상기 이동 가능한 지지 구조는 연마 헤드, 또는 연마 암, 또는 연마액 분배 암, 또는 드레싱 헤드, 또는 드레싱 암, 또는 독립적인 지지 구조이다.

나아가, 상기 센서 프로브의 외부 커버에는 투명 보호층이 설치되고; 센서 프로브 또는 투명 보호층을 세척하기 위한 세척 유닛을 더 포함한다.

나아가, 지정된 범위의 트렌치 깊이 평균값이 설정값보다 작거나 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치 개수가 설정된 개수에 도달하면, 알림을 보내는 경고 유닛을 더 포함한다.

본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다. 1) 제공된 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템 및 검출 방법은 광학 센서에 의존하여 연마 패드 표면 상태를 비접촉식으로 온라인 측정하고, 광학 비접촉식 방식은 접촉 검출이 연마 패드 표면에 초래하는 손해를 방지하며, 온라인 측정은 연마 패드 표면 상태에 대한 모니터링이 적시에 이루어지도록 하고, 효율이 낮은 수동 검출 및 정확도가 낮은 경험 시간 검출에 비해, 상기 검출 시스템은 연마 패드 표면 상태에 대한 검출을 정확하고 효율적으로 구현할 수 있다. 2) 연마 패드와 트렌치 바닥부 사이의 거리에 대한 측정에 의존하여 트렌치 깊이의 정량적이고 정확한 값을 획득하고, 이동 가능한 지지 구조에 의존하여 광학 센서가 전체 연마 패드를 순회할 수 있도록 함으로써 연마 패드 상의 모든 트렌치 깊이를 정확하게 측정할 수 있고; 부분적 연마 패드 두께에 대한 검출에 비해, 본 발명은 연마 패드 표면 상태에 대한 전체적 및 국부적 정밀 측정을 구현할 수 있다. 3) 본 발명의 거리 검출 방식은 액체 표면 사이의 거리를 측정하여 연마 패드 상에 액체 표면이 존재하는지 여부를 판단할 수 있으며, 연마 패드 상의 트렌치 깊이를 검출하는 동시에 연마 패드 표면의 액체 상태를 검출하여, 연마 패드 표면의 액체 양을 판단하고, 연마 패드 표면 액체 상태에 따라 검출된 연마 패드 트렌치 깊이를 보정할 수 있다. 4) 연마 패드 표면의 상이한 영역의 표면 액체 분포 상황에 따라, 거리 정보를 결합하여 상이한 영역의 트렌치 깊이값을 획득하고, 획득된 깊이값이 보다 정확하여 보다 정확하게 판단할 수 있다. 5) 이동 가능한 지지 구조는 광학 센서가 실시간으로 이동하여 연마 패드를 검출하도록 구동하므로, 검출된 시효성이 더 강하고 연마 패드 교체가 더 적시에 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 연마 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템과 화학적 기계적 평탄화 기기의 결합 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명의 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템의 구조 개략도이다.
도 4는 연마 패드 표면 특징 및 이의 검출 모식도이고, 이 경우 액면은 연마 패드 표면을 덮는다.
도 5는 액면이 연마 패드 표면을 덮은 상태의 모식도이다.
도 6은 액면이 트렌치에만 있는 상태의 모식도이다.
도 7은 연마 패드 표면에 액체가 없는 상태의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법의 단계 블록도이다.

당업자가 본 발명의 해결수단을 더욱 잘 이해하도록 하기 위해, 아래에 본 발명의 실시예에 따른 도면을 결합하여 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 설명하되, 설명된 실시예는 본 발명의 일부 실시예일뿐 전체 실시예가 아님은 분명하다. 본 발명의 실시예에 기반하여 당업자가 발명적 노력을 하지 않고 획득한 모든 다른 실시예들은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다 할 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템은 광학 센서(1), 처리 유닛(3), 이동 가능한 지지 구조(4), 및 경고 유닛을 포함한다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 연마 패드(2)는 연마 테이블(20) 표면에 장착되어 연마 테이블(20)과 함께 회전하며, 연마 테이블(20) 위에는 연마 헤드(41), 연마 암(42), 연마액 분배 암(43), 드레싱 헤드(44) 및 드레싱 암(45)이 장착되어 있다. 연마 헤드(41)는 웨이퍼를 고정하고 연마 패드(2)와 충분히 접촉하여, 연마 테이블(20)에 대해 이동하고 회전하도록 하며; 연마 암(42)은 연마 헤드(41)를 고정하고; 연마액 분배 암(43)은 연마 패드(2) 표면에 연마액을 공급하며; 드레싱 헤드(44)는 연마 패드(2)와 접촉하여 연마 패드(2) 표면을 드레싱하고; 드레싱 암(45)은 드레싱 헤드(44)를 고정한다. 도 1에서는 연마 형태 중 하나만 도시하였지만, 다른 실시예에서는 기존의 다른 연마 형태일 수도 있다.

광학 센서(1)는 연마 패드(2) 표면 특징과의 타겟 거리를 온라인 검출하기 위한 것이고, 이는 적어도 광학 유닛(11), 센서 프로브(12), 및 제어 유닛(13)을 포함하며; 본 실시예에서, 광학 센서(1)는 스펙트럼 공초점 기술을 사용한다.

상기 광학 유닛(11)는 연마 패드(2) 표면에 광속을 방출하기 위한 것이고;

상기 센서 프로브(12)는 광학 유닛(11)에 의해 방출된 광속을 연마 패드(2)에 집중시키고 조사하여, 반사광을 수신한 후 광학 유닛(11)에 전달하기 위한 것이다. 센서 프로브(12)는 광학 센서(1) 내에 일체로 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 광학 센서(1)와 독립적으로 존재할 수도 있다.

연마 테이블(20)의 위에는 센서 프로브(12)를 세척하기 위한 세척 유닛이 장착되어, 액체 결정의 발생 가능성을 방지하며, 센서 프로브(12)에 대해 양호한 보호 역할을 하기 위해, 센서 프로브(12)의 외측 커버에 투명 보호층이 설치되어 액체 오염과 부식의 존재 가능성을 방지함으로써 세척 유닛이 투명 보호층을 세척한다.

제어 유닛(13)은 센서 프로브(12)와 연마 패드(2) 표면의 각 부분 사이의 거리를 획득하기 위한 것이다.

처리 유닛(3)은 광학 센서(2)에 연결되어 제어 유닛(13)에 의해 획득된 거리 정보를 분석하고 상이한 보정 계산 공식에 대응하여 연마 패드(2) 표면의 트렌치(21) 깊이값을 계산한다.

상기 보정 계산 공식은 연마 패드(2) 표면 액체의 분포 상황이 상이함에 따라 동일하지 않으며, 분포 상황은 3가지 경우를 포함하는 데, 첫 번째 상황은, 도 5에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 있고 액체가 트렌치(21)에서 넘쳐나 연마 패드 표면(2)을 덮는 것으로, 즉 연마 패드(2)의 연마 표면과 트렌치(21) 위의 액체 표면이 모두 존재하는 것이고; 두 번째 상황은, 도 6에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 있고 액체가 트렌치(21)를 채우지 않은 것으로, 즉 트렌치(21) 위의 액체 표면이 존재하며, 연마 패드(2)의 연마 표면 상부의 액체 표면이 존재하지 않는 것이고; 세 번째 상황은, 도 7에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 없는 것으로, 연마 패드(2)의 연마 표면 상부 및 트렌치(21) 상부의 액체 표면이 모두 존재하지 않는 것이다.

이동 가능한 지지 구조(4)는 광학 센서(1)가 연마 패드(2) 위에서 이동하도록 구동하는바; 즉 광학 센서(1)는 이동 가능한 지지 구조(4)를 따라 이동하며, 연마 패드(2)에 평행한 방향을 따라 이동하고, 이동 범위는 연마 패드(2) 가장자리에서 연마 패드(2) 중심까지 순회된다.

광학 센서(1)는 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 표면까지의 거리를 측정하고, 상기 거리에 따라 이동 가능한 지지 구조(4)는 이에 고정된 센서 프로브(12)가 연마 패드(2)에 수직으로 이동하도록 구동하여, 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 표면까지의 거리가 광학 센서(1)의 가장 바람직한 작동 거리이도록 하며, 가장 바람직한 작동 거리에서 센서 프로브(12)가 방출하는 광속 초점이 가장 작아 더 좁은 트렌치에 들어가고 측정할 수 있도록 하므로; 이동 가능한 지지 구조(4)를 조정 가능한 높이를 가진 구조로 설계하고, 높이를 조정할 때 연마 패드(2) 표면에 수직인 방향을 따라 상하로 이동하도록 한다.

이동 가능한 지지 구조(4)는 연마 헤드(41), 또는 연마 암(42), 또는 연마액 분배 암(43), 또는 드레싱 헤드(44), 또는 드레싱 암(45), 또는 독립적인 지지 구조일 수 있으며, 구체적으로 한정하지 않는다.

경고 유닛은 지정된 범위의 트렌치(21) 깊이 평균값이 설정값보다 작거나, 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치(21) 개수가 설정된 개수에 도달하면 알림을 보내 사용자에게 연마 패드(2)를 교체하도록 알린다.

연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템 사용 시, 센서 프로브(12)는 연마 패드(2)로부터 고정된 거리에 장착되고, 상기 거리는 광학 센서(1)의 검출 범위 내에 있으며, 광학 센서(1)의 광학 유닛(11)은 광속을 방출하고, 광속은 센서 프로브(12)를 통해 미세한 점으로 집중되어 연마 패드(2)에 조사되며, 연마 패드(2) 표면 특징에 의해 반사된 후, 각 특징에 의해 반사된 광속은 센서 프로브(12)에 의해 수신되고 다시 광학 유닛(11)으로 전달되어, 반사된 광속의 파장, 강도, 스폿 위치 등 정보를 검출하며; 제어 유닛(13)은 광학 유닛(11)이 광속을 방출하고 수신하며 검출하도록 제어하고, 검출된 정보를 통해 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 상의 다양한 액면 분포 영역까지의 거리 정보를 획득하여, 광학 센서(1)의 거리 측정 기능을 완료하며; 처리 유닛(3)은 광학 센서(1)로부터 측정된 거리 정보를 수신하여 후속의 연마 패드(2) 표면 상태를 분석하는 데 사용한다.

이동 가능한 지지 구조(4)는 이에 고정된 센서 프로브(12)를 설정된 이동 경로에 따라 연마 패드(2)에 평행하게 이동하도록 구동하여, 이동 경로에서 대응하는 연마 패드(2)의 국부적 또는 전체의 각 영역 표면의 특징적인 거리 정보를 측정하며, 즉 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 상의 액체 표면까지의 거리, 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2)까지의 거리, 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 트렌치(21) 바닥면까지의 거리를 포함하고; 이동 가능한 지지 구조(4)의 이동 경로는 연마 패드(2) 가장자리에서 중심까지의 전체 범위를 포함하여 이에 고정된 광학 센서(1)가 전체 연마 패드(2)의 각 부분의 특징적인 거리 정보를 측정할 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법은,

광학 센서(1)를 연마 패드(2) 위에서 이동시키고, 구체적으로 연마 패드(2)의 위에서 평행하게 연마 패드(2)의 반경 방향을 따라 이동시키되, 이동 범위는 연마 패드(2) 가장자리에서 연마 패드(2)의 중심까지 순회되며, 이로써 연마 패드(2) 표면의 상태 정보, 및 광학 센서(1)와 연마 패드(2) 표면 사이의 거리 정보를 획득하는 단계;

연마 패드(2) 표면 액체의 분포 상황에 따라 측정된 거리 정보를 결합하고, 대응하여 상이한 보정 계산 공식을 사용하여 연마 패드(2) 표면의 트렌치(21) 깊이값을 계산하는 단계; 및

연마 패드(2) 표면의 트렌치(21)의 보정된 깊이값과 기설정된 임계값을 비교하여 연마 패드(2) 상의 트렌치(21) 깊이 상황을 판단하여 연마 패드(2)의 교체 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

첫 번째 판단 결과가 교체가 필요 없다는 것이면, 상기 단계를 반복하여 트렌치(21) 깊이 상황을 검출하고, 트렌치(21) 깊이 상황이 설정된 상황에 도달하면 경고 유닛에서 연마 패드(2)의 교체 알림을 보낸다.

상기 연마 패드(2) 상의 트렌치(21) 깊이 상황에 대한 상기 판단은, 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치(21) 개수가 설정된 개수에 도달하는지 여부를 판단하거나; 지정된 범위의 트렌치(21) 깊이 평균값이 기설정된 임계값보다 작은지 여부를 판단하는 것이고, 상기 지정된 범위는 연마 패드(2) 상의 임의의 크기의 영역일 수 있다.

구체적으로, 광학 센서(1)를 연마 패드(2)의 위에서 이동시켜 제1 정보, 제2 정보, 제3 정보 및 제4 정보를 포함하는 연마 패드(2) 표면의 상태 정보를 획득한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 여기서 제1 정보는 광학 센서(1)와 연마 패드(2) 표면 사이의 거리이고;

제2 정보는 광학 센서(1)와 연마 패드(2) 상의 액체 표면 사이의 거리이며;

다시 말해서, 센서 프로브(12)가 연마 패드(2) 위에 위치할 경우, 광학 센서(1)는 연마 패드(2) 상의 액체 표면이 존재하는지 여부를 판단하고, 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2) 상의 액체 표면까지의 거리를 측정하며; 동시에 광학 센서(1)는 연마 패드(2)의 존재 여부를 판단하고, 센서 프로브(12)에서 연마 패드(2)까지의 거리를 측정하며;

제3 정보는 광학 센서(1)와 트렌치(21) 내 바닥면 사이의 거리이고;

제4 정보는 광학 센서(1)와 트렌치(21) 내 액체 표면 사이의 거리이며;

다시 말해서, 센서 프로브(12)가 연마 패드(2)의 트렌치(21) 위에 위치할 경우, 광학 센서(1)는 연마 패드(2) 상의 액체 표면이 존재하는지 여부를 판단하고, 센서 프로브(12)에서 트렌치(21) 내 액체 표면까지의 거리를 측정하며; 동시에 광학 센서(1)는 연마 패드(2) 트렌치(21) 바닥면의 존재 여부를 판단하고, 센서 프로브(12)에서 트렌치(21) 바닥면까지의 거리를 측정한다.

트렌치(21) 깊이의 계산 공식은 트렌치 깊이＝센서 프로브에서 연마 패드 트렌치 바닥면까지의 거리-센서 프로브에서 연마 패드 표면(여기서는 연마 패드 연마면을 의미함)까지의 거리이다.

연마 패드(2) 표면에 연마액이 축적되고, 상이한 영역에 축적되는 연마액의 양이 상이하므로, 상기 연마 패드(2) 표면의 상태 정보는 일반적으로 하기 3가지 경우 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함한다. 광학 센서(1)는 검출된 거리 정보로 연마 패드(2) 표면 액체의 분포 상황을 구분한다.

첫 번째 상황은, 도 5에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 있고 액체가 트렌치(21)에서 넘쳐나 연마 패드 표면(2)을 덮는 것이고; 첫 번째 상황에서, 광학 센서(1)는 제1 정보, 제2 정보, 제3 정보 및 제4 정보를 검출하며, 대응하는 보정 공식은, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이×액체 굴절률이고;

두 번째 상황은, 도 6에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 있고 액체가 트렌치(21)를 채우지 않은 것이고; 두 번째 상황에서, 광학 센서(1)는 제1 정보, 제3 정보 및 제4 정보를 검출하며, 대응하는 보정 공식은, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이(h1)+(광학 센서에서 연마 패드 트렌치 바닥면까지의 거리(h2)-광학 센서에서 트렌치 내 액체 표면까지의 거리(h3))×(액체 굴절률-1)이고;

세 번째 상황은, 도 7에 도시된 바와 같이, 트렌치(21) 내에 액체가 없는 것이며; 세 번째 상황에서, 광학 센서(1)는 제1 정보 및 제3 정보를 검출하며, 대응하는 보정 공식은, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이이다.

상기 구체적인 실시형태는 본 발명을 해석하기 위한 것이지 본 발명을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 본 발명에 의해 이루어진 임의의 수정 및 변경은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (15)

1. 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법으로서,
   광학 센서를 연마 패드 위에서 이동시켜 광학 센서와 연마 패드 표면 사이의 거리 정보를 획득하는 단계;
   측정된 거리 정보에 따라 연마 패드 표면 액체의 분포 상황을 구분하고, 대응하여 상이한 보정 계산 공식을 사용하여 연마 패드 표면의 트렌치 깊이값을 계산하는 단계; 및
   연마 패드 표면의 트렌치의 보정된 깊이값과 기설정된 임계값을 비교하여 연마 패드 상의 트렌치 깊이 상황을 판단하여 연마 패드의 교체 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   트렌치 깊이 상황에 대한 판단은, 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치 개수가 설정된 개수에 도달하는지 여부를 판단하거나; 또는 지정된 범위의 트렌치 깊이 평균값이 기설정된 임계값보다 작은지 여부를 판단하는 것임을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 연마 패드 표면 사이의 거리를 제1 정보로서 획득하고; 또한/또는
   상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 연마 패드 상 액체 표면 사이의 거리를 제2 정보로서 획득하며; 또한/또는
   상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 트렌치 바닥면 사이의 거리를 제3 정보로서 획득하고; 또한/또는
   상기 광학 센서의 이동 과정에서 상기 광학 센서와 트렌치 내 액체 표면 사이의 거리를 제4 정보로서 획득하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연마 패드 표면 액체의 분포 상황은,
   트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치에서 넘쳐나 연마 패드 표면을 덮는 첫 번째 상황;
   트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치를 채우지 않은 두 번째 상황; 및
   트렌치 내에 액체가 없는 세 번째 상황 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광학 센서는 검출된 거리 정보로 상기 연마 패드 표면 액체의 분포 상황을 구분하되;
   첫 번째 상황에서, 제1 정보, 제2 정보, 제3 정보 및 제4 정보가 검출되고;
   두 번째 상황에서, 제1 정보, 제3 정보 및 제4 정보가 검출되며;
   세 번째 상황에서, 제1 정보 및 제3 정보가 검출되는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
6. 제5항에 있어서,
   첫 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이×액체 굴절률이고;
   두 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이+(광학 센서에서 연마 패드 트렌치 바닥면까지의 거리-광학 센서에서 연마 패드 상 액체 표면까지의 거리)×(액체 굴절률-1)이며;
   세 번째 상황에서, 보정된 트렌치 깊이＝원래의 트렌치 깊이인 것을 특징으로 하는 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 단계를 반복하여 트렌치 깊이 상황을 검출하고, 상기 트렌치 깊이 상황이 설정된 상황에 도달하면 연마 패드 교체 알림을 보내는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 광학 센서는 연마 패드의 위에서 평행하게, 연마 패드의 반경 방향을 따라 이동하고, 이동 범위는 연마 패드 가장자리에서 연마 패드 중심까지 순회되는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 방법.
9. 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템으로서,
   광학 유닛, 센서 프로브, 및 제어 유닛을 적어도 포함하는 광학 센서;
   광학 센서에 연결되어 제어 유닛에 의해 획득된 거리 정보를 분석하고 상이한 보정 계산 공식에 대응하여 연마 패드 표면의 트렌치 깊이값을 계산하는 처리 유닛; 및
   광학 센서가 연마 패드 위에서 이동하도록 구동하는 이동 가능한 지지 구조를 포함하되,
   상기 광학 유닛은 연마 패드 표면에 광속을 방출하기 위한 것이고;
   상기 센서 프로브는 광학 유닛에 의해 방출된 광속을 연마 패드에 집중시키고 조사하여, 반사광을 수신한 후 광학 유닛에 전달하기 위한 것이며;
   상기 제어 유닛은 센서 프로브와 연마 패드 표면의 각 부분 사이의 거리를 획득하기 위한 것임을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 보정 계산 공식은 연마 패드 표면 액체의 상이한 분포 상황에 따라 상이하고, 상기 분포 상황은,
    트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치에서 넘쳐나 연마 패드 표면을 덮는 첫 번째 상황;
    트렌치 내에 액체가 있고 액체가 트렌치를 채우지 않은 두 번째 상황; 및
    트렌치 내에 액체가 없는 세 번째 상황을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 광학 센서는 스펙트럼 공초점 기술을 사용하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
12. 제9항에 있어서,
    상기 이동 가능한 지지 구조는 광학 센서가 연마 패드에 평행한 방향을 따라 이동하도록 구동하고, 이동 범위는 연마 패드 가장자리에서 연마 패드 중심까지 순회되며; 상기 이동 가능한 지지 구조의 높이는 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
13. 제9항에 있어서,
    상기 이동 가능한 지지 구조는 연마 헤드, 또는 연마 암, 또는 연마액 분배 암, 또는 드레싱 헤드, 또는 드레싱 암, 또는 독립적인 지지 구조인 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
14. 제9항에 있어서,
    상기 센서 프로브의 외부 커버에는 투명 보호층이 설치되고; 센서 프로브 또는 투명 보호층을 세척하기 위한 세척 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.
15. 제9항에 있어서,
    지정된 범위의 트렌치 깊이 평균값이 설정값보다 작거나 깊이값이 기설정된 임계값보다 작은 트렌치 개수가 설정된 개수에 도달하면, 알림을 보내는 경고 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마 패드 표면 상태의 온라인 검출 시스템.

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