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KR101459269B1 - Chemical mechanical polishing method and apparatus using same - Google Patents

Chemical mechanical polishing method and apparatus using same Download PDF

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KR101459269B1
KR101459269B1 KR20130079026A KR20130079026A KR101459269B1 KR 101459269 B1 KR101459269 B1 KR 101459269B1 KR 20130079026 A KR20130079026 A KR 20130079026A KR 20130079026 A KR20130079026 A KR 20130079026A KR 101459269 B1 KR101459269 B1 KR 101459269B1
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KR
South Korea
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polishing
wafer
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polishing pad
layer
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KR20130079026A
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Inventor
전영수
조문기
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 방법 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 시스템에 관한 것으로, 웨이퍼를 연마 패드에 가압하면서 상기 웨이퍼의 연마면을 연마하는 연마 단계와; 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 미리 정해진 제1값에 도달하였는 지를 감지하는 연마층 두께 감지단계와; 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 상태에서, 상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 연마패드 높이측정단계와; 상기 웨이퍼 두께감지단계가 행해진 이후에 미리 정해진 제1시간 동안 상기 연마 단계를 지속하면서, 상기 연마패드 높이측정단계에서 얻어진 상기 연마 패드의 높이 편차를 기초로 변동된 가압력으로 상기 연마 패드를 개질시키고, 상기 웨이퍼의 연마를 종료하는 마무리 연마단계를; 포함하여 구성되어, 화학 기계적 연마 공정의 마무리 공정이 시작되는 시점에서 웨이퍼의 연마면의 편차가 있더라도 마무리 연마 공정에서 보상하여, CMP 공정이 종료된 웨이퍼 연마면의 최종 상태는 전체적으로 균일하게 연마면을 형성할 수 있는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing system using the same, and more particularly, to a chemical mechanical polishing method and polishing method for polishing a wafer by polishing a surface of the wafer while pressing the wafer against the polishing pad; An abrasive layer thickness sensing step of sensing whether an abrasive layer thickness of the wafer reaches a first predetermined value; A polishing pad height measuring step of measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad in a state in which the thickness of the polishing layer of the wafer has reached the first value; Modifying the polishing pad with a varying pressing force based on a height deviation of the polishing pad obtained in the polishing pad height measuring step while continuing the polishing step for a first predetermined time after the wafer thickness sensing step is performed, A finish polishing step of finishing the polishing of the wafer; So that even if there is a deviation in the polishing surface of the wafer at the beginning of the finishing step of the chemical mechanical polishing process, the final state of the wafer polishing surface after the CMP process is compensated in the finishing polishing step, The present invention also provides a chemical mechanical polishing method capable of forming a polishing layer.

Description

화학 기계적 연마 방법 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 시스템{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING METHOD AND APPARATUS USING SAME} Technical Field [0001] The present invention relates to a chemical mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing system using the same,

본 발명은 화학 기계적 연마 방법 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 다수의 영역에서 서로 다른 가압력으로 가압되면서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼의 영역별 연마 두께 차이를 간단한 제어 방식으로 해소할 수 있는 화학 기계적 연마 방법 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing system using the same. More particularly, the present invention relates to a chemical mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing system using the chemical mechanical polishing method. And more particularly, to a chemical mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing system using the same.

화학기계적 연마(CMP) 공정은 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 편차로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는 공정이다. The chemical mechanical polishing (CMP) process is widely used for planarization to remove a height difference between a cell region and a peripheral circuit region due to deviation of a wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, and wiring processes during a semiconductor device manufacturing process, Polishing the surface of the wafer in order to improve the surface roughness of the wafer due to contact / wiring film separation and highly integrated elements.

이러한 CMP 공정은 도1a 및 도1b에 도시된 화학 기계적 연마 장치(1)에 의하여 이루어지는데, 캐리어 헤드(20)의 저면에 웨이퍼(W)를 위치시켜, 웨이퍼(W)의 연마면이 회전하는 연마 패드(11)에 가압되도록 한 상태로 회전시키고, 슬러리 공급유닛(30)의 공급구(32)를 통해 슬러리를 연마 패드(11)의 중앙부에 공급하는 것에 의하여 이루어진다. 웨이퍼(W)는 자전(20d)하는 캐리어 헤드(20)에 가압되어 자전하면서, 연마 정반(10)과 함께 회전(11d)하는 연마 패드(11)에 의하여 기계적 연마가 이루어지고, 동시에 슬러리가 웨이퍼(W)에 흘러들어가 슬러리에 의한 화학적 연마가 이루어진다. The CMP process is performed by the chemical mechanical polishing apparatus 1 shown in Figs. 1A and 1B. The wafer W is placed on the bottom surface of the carrier head 20, and the polishing surface of the wafer W is rotated And the slurry is supplied to the central portion of the polishing pad 11 through the supply port 32 of the slurry supply unit 30. [ The wafer W is mechanically polished by the polishing pad 11 rotating with the polishing table 10 while being pressed against the carrier head 20 which rotates 20d and at the same time, (W) to perform chemical polishing with the slurry.

연마 패드(11)의 중앙부에 공급되는 슬러리가 웨이퍼(W)까지 원활히 유입되면서, 연마 패드(11)에 의한 웨이퍼(W)의 기계적 연마가 원활히 이루어지도록, 컨디셔너(40)의 컨디셔닝 디스크가 선회 운동(41d)을 하면서 소정의 가압력으로 연마 패드(11)를 가압하면서 자전(40d)함으로써, 연마 패드(11)의 표면을 일정한 상태로 유지하도록 개질한다. The slurry supplied to the central portion of the polishing pad 11 is smoothly introduced into the wafer W and the conditioning disk of the conditioner 40 is moved in a swiveling motion so that the mechanical polishing of the wafer W by the polishing pad 11 is smoothly performed. The surface of the polishing pad 11 is maintained in a constant state by rotating the polishing pad 11 while pressing the polishing pad 11 with a predetermined pressing force while rotating the polishing pad 11d.

이 때, 캐리어 헤드(20)는 도2에 도시된 바와 같이, 외부의 구동 수단에 의하여 일체로 회전하는 베이스(22)에 가요성 재질의 멤브레인(21)이 결합 부재(222)를 매개로 결합된다. 그리고, 멤브레인(21)에는 판면으로부터 다수의 링 형태의 플립(211)이 형성되어, 플립(211)이 베이스(22)에 결합되면서 베이스(22)와 멤브레인(21)의 사이에는 다수의 압력 챔버(C1,...,C5)가 형성된다. 경우에 따라서는 베이스(22)와 멤브레인(21)을 관통하여 직접 압력이 조절되는 압력 챔버(CO)가 형성될 수도 있다. 2, the carrier head 20 includes a base 22, which is integrally rotated by external driving means, and a membrane 21 of a flexible material is coupled to the base 22 through a coupling member 222 do. A plurality of ring-shaped flips 211 are formed on the membrane 21 so that the flip 211 is coupled to the base 22 and a plurality of pressure chambers 21 are formed between the base 22 and the membrane 21. [ (C1, ..., C5) are formed. In some cases, the pressure chamber CO may be formed through the base 22 and the membrane 21 to directly control the pressure.

화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)는 독립적으로 제어되는 캐리어 헤드(20)의 압력 챔버(C0, C1,...C5)의 압력에 의하여 멤브레인(21)을 매개로 가압되어, 연마면이 연마 패드(11)와의 마찰로 연마된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 회전에 의한 원심력과, 연마 패드(11)의 미세한 높이 편차로 인하여, 압력 챔버(C0,...C5)의 영역에 대응하는 웨이퍼(W)의 연마면은 도3에 도시된 바와 같이 영역(A0, A1,...,A5)별로 연마 두께의 차이가 야기되는 문제가 발생된다. During the chemical mechanical polishing process, the wafer W is pressed through the membrane 21 by the pressure of the pressure chambers C0, C1, ..., C5 of the independently controlled carrier head 20, And is polished by friction with the pad 11. At this time, the polishing surface of the wafer W corresponding to the regions of the pressure chambers C0, ..., C5 is also deformed due to the centrifugal force due to the rotation of the wafer W and the fine height deviation of the polishing pad 11. [ There arises a problem that a difference in polishing thickness is caused for each of the regions A0, A1, ..., A5 as shown in Fig.

따라서, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼의 영역별로 연마 두께의 편차가 발생되는 문제를 해소할 필요성이 절실히 요구되고 있다.
Therefore, there is a desperate need to solve the problem that the variation in polishing thickness occurs in the area of the wafer during the chemical mechanical polishing process.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 웨이퍼의 연마 두께 차이를 해소하여 전체적으로 균일한 연마를 구현하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical background, and it is an object of the present invention to solve the difference in polishing thickness of a wafer on which a chemical mechanical polishing process is performed, thereby realizing a uniform polishing as a whole.

특히, 본 발명은 웨이퍼가 다수의 영역에서 서로 다른 가압력으로 가압되는 면서 웨이퍼를 가압하는 경우에, 영역 별로 연마 두께의 차이가 발생되는 것을 보다 확실하게 방지하는 것을 목적으로 한다. Particularly, the present invention aims to more reliably prevent occurrence of a difference in polishing thickness in each region when the wafer is pressed while pressing the wafer in different areas with different pressing forces.

또한, 본 발명은 상기와 같은 웨이퍼의 영역별로 균일한 정도로 연마되도록 하면서도, 이를 간단한 제어 방식으로 정확하게 해소할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to accurately polish the wafer by a simple control method while allowing the wafer to be polished to a uniform degree in each region.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 연마 패드에 가압하면서 상기 웨이퍼의 연마면을 연마하는 연마 단계와; 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 미리 정해진 제1값에 도달하였는 지를 감지하는 연마층 두께 감지단계와; 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 상태에서, 상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 연마패드 높이측정단계와; 상기 웨이퍼 두께감지단계가 행해진 이후에 미리 정해진 제1시간 동안 상기 연마 단계를 지속하면서, 상기 연마패드 높이측정단계에서 얻어진 상기 연마 패드의 높이 편차를 기초로 변동된 가압력으로 상기 연마 패드를 개질시키고, 상기 웨이퍼의 연마를 종료하는 마무리 연마단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a polishing method comprising: a polishing step of polishing a polishing surface of a wafer while pressing the wafer against a polishing pad; An abrasive layer thickness sensing step of sensing whether an abrasive layer thickness of the wafer reaches a first predetermined value; A polishing pad height measuring step of measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad in a state in which the thickness of the polishing layer of the wafer has reached the first value; Modifying the polishing pad with a varying pressing force based on a height deviation of the polishing pad obtained in the polishing pad height measuring step while continuing the polishing step for a first predetermined time after the wafer thickness sensing step is performed, A finish polishing step of finishing the polishing of the wafer; The present invention also provides a chemical mechanical polishing method comprising the steps of:

이는, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼 캐리어에 의하여 가압되는 웨이퍼의 연마면이 불균일하게 연마되는 경우에는, 불균일한 연마면 상태를 야기하기도 하지만 불균일한 연마면 상태에 의하여 연마 패드의 표면이 불균일해지므로, 웨이퍼의 연마면이 어느정도 연마되어 마무리 연마공정이 임박한 시점(연마층 두께가 제1값에 도달한 때)를 기준으로, 측정된 연마 패드의 높이 편차를 기초로 하여 연마 패드를 개질하는 가압력을 조정하여 연마 패드의 표면 높이의 편차에 의하여, 웨이퍼의 연마 마무리 공정을 행하는 동안에 웨이퍼의 불균일한 연마면을 균일하게 조정하기 위함이다. This is because, when the polishing surface of the wafer pressed by the wafer carrier during the chemical mechanical polishing process is unevenly polished, the surface of the polishing pad becomes uneven due to a nonuniform polishing surface condition, The pressing force for modifying the polishing pad is adjusted based on the height deviation of the measured polishing pad on the basis of the time when the polishing surface of the wafer is polished to some extent and the finish polishing process is imminent (when the polishing layer thickness reaches the first value) To uniformly adjust the uneven polishing surface of the wafer during the polishing finish step of the wafer by the deviation of the surface height of the polishing pad.

다시 말하면, 웨이퍼의 연마가 상대적으로 덜 이루어진 영역에서는 연마 패드의 높이가 상대적으로 낮고, 웨이퍼의 연마가 상대적으로 더 이루어진 영역에서는 연마 패드의 높이가 상대적으로 더 높으므로, 화학 기계적 연마 공정이 어느정도 이루어진 상태(연마층 두께가 제1값에 도달한 때)에서, 연마 패드의 표면 높이가 상대적으로 높은 영역에 대해서는 컨디셔너의 가압력을 높이고, 연마 패드의 표면 높이가 상대적으로 낮은 영역에 대해서는 컨디셔너의 가압력을 낮추는 것에 의하여, 연마층 두께가 제1값에 도달한 상태에서 웨이퍼의 연마면의 편차가 있더라도 마무리 연마 공정에서 보상하여, CMP 공정이 종료된 웨이퍼 연마면의 최종 상태는 전체적으로 균일하게 연마면을 형성할 수 있게 된다. In other words, in the region where the polishing of the wafer is relatively less, the height of the polishing pad is relatively low and the height of the polishing pad is relatively higher in the region where the polishing of the wafer is relatively more, The pressing force of the conditioner is increased for the region where the surface height of the polishing pad is relatively high and the pressing force of the conditioner is set for the region where the surface height of the polishing pad is relatively low in the state (when the polishing layer thickness reaches the first value) The final state of the wafer polishing surface after completion of the CMP process is compensated in the finish polishing process even if there is a deviation in the polishing surface of the wafer in the state where the polishing layer thickness has reached the first value, .

이와 같이, 화학 기계적 연마 공정의 마무리 연마 단계에서 웨이퍼의 연마면이 불균일하게 연마되던 것을 개루프 형태의 간단한 제어 방식으로 균일하게 조정함으로써, 웨이퍼의 연마면의 편차가 최소화되면서 연마면이 균일하게 된 상태로 화학 기계적 연마 공정을 마칠 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, by uniformly adjusting the polishing surface of the wafer in the finish polishing step of the chemical mechanical polishing process uniformly by the simple control method of the open loop type, deviation of the polishing surface of the wafer is minimized and the polishing surface becomes uniform It is possible to obtain an advantageous effect that the chemical mechanical polishing process can be completed.

이 때, 상기 제1값은 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 타겟 두께에 비하여 200Å 내지 2000Å만큼 더 두꺼운 상태의 값으로 정해질 수 있다. 이는, 증착되는 층의 두께에 따라 차이가 있지만, 화학 기계적 연마 공정에 의하여 연마를 해야 하는 웨이퍼의 총 연마 두께의 70% 내지 99%에 해당하는 만큼의 연마가 이루어져, 마무리 공정만 남은 상태를 의미한다. At this time, the first value may be set to a value in which the thickness of the abrasive layer of the wafer is thicker by 200 ANGSTROM to 2000 ANGSTROM than the target thickness. This means that polishing is carried out corresponding to 70% to 99% of the total polishing thickness of the wafer to be polished by the chemical mechanical polishing process, depending on the thickness of the layer to be deposited, do.

한편, 상기 웨이퍼에 텅스텐이나 카퍼(copper) 등의 금속층이 적층 형성되어 금속층이 CMP공정에 의하여 연마되는 경우에는, 금속층의 두께가 타겟 두께로부터 대략 1000Å 내지 2000Å이 남은 연마가 충분히 이루어진 상태에서, 연마면에 조사하는 광의 반사광의 출력이 급격히 변동하게 된다. 따라서, 금속층을 연마하는 경우에 상기 제1값은 웨이퍼의 연마면으로부터 반사되는 반사광의 출력이 급격히 변동하는 순간의 연마층 두께 또는 이 순간으로부터 2초 이내의 시간이 경과한 상태의 연마층 두께로 정해지는 것이 바람직하다.On the other hand, when a metal layer such as tungsten or copper is laminated on the wafer and the metal layer is polished by the CMP process, in a state in which the thickness of the metal layer is sufficiently left to be about 1000 to 2000 Angstroms from the target thickness, The output of the reflected light of the light to be irradiated on the surface changes rapidly. Therefore, when the metal layer is polished, the first value is the thickness of the polishing layer at the instant when the output of the reflected light reflected from the polishing surface of the wafer is abruptly changed, or the thickness of the polishing layer It is preferable to be determined.

한편, 상기 웨이퍼에 산화물층 등의 광투과층이 적층 형성되어 광투과층이 CMP공정에 의하여 연마되는 경우에는, 산화물층에서 광경로의 차이에 의한 광간섭으로 사인 파형의 반사광이 형성되므로, 상기 제1값은 상기 웨이퍼의 연마면으로부터의 반사광의 광간섭 신호의 주기가 정해진 횟수만큼 경과한 순간의 연마층 두께로 정해질 수 있다. On the other hand, when a light transmitting layer such as an oxide layer is laminated on the wafer and the light transmitting layer is polished by the CMP process, reflected light of a sinusoidal waveform is formed by optical interference due to a difference in optical path in the oxide layer, The first value can be defined as the thickness of the polishing layer at a moment when the period of the optical interference signal of the reflected light from the polishing surface of the wafer has elapsed a predetermined number of times.

이 때, 웨이퍼에 증착되는 산화물층의 두께가 증착 공정에 따라 차이가 있을 수 있으므로, 상기 제1값은, 상기 웨이퍼의 연마면으로부터의 반사광의 서로 다른 제1파장과 제2파장을 포함하는 2개 이상의 파장이 동시에 정해진 값에 도달한 때의 상기 웨이퍼의 연마층 두께로 정해지는 것이 더욱 효과적이다.At this time, since the thickness of the oxide layer deposited on the wafer may differ depending on the deposition process, the first value is set to 2, which includes different first wavelengths and second wavelengths of the reflected light from the polishing surface of the wafer It is more effective that the thickness is determined by the thickness of the abrasive layer of the wafer when the number of wavelengths reaches a predetermined value at the same time.

이는, 서로 다른 2개의 파장에 대한 광간섭 신호가 서로 다른 주기의 사인파 형태로 출력되고, 웨이퍼의 산화물층 두께가 미리 정해진 제1값에 도달한 상태에서의 제1파장의 광간섭 신호값과 제2파장의 광간섭 신호값이 미리 정해진 값의 범위 내로 출력되므로, 서로 다른 2개 이상의 파장에 대한 광간섭 신호가 미리 정해진 소정의 범위의 값에 동시에 도달하면, 웨이퍼의 산화물층 두께가 미리 정해진 제1값에 도달했는지를 정확히 파악할 수 있다. This is because optical interfering signals of two different wavelengths are output in the form of a sine wave of different periods and the optical interference signal value of the first wavelength in a state where the thickness of the oxide layer of the wafer reaches a predetermined first value, The optical interference signal values of the two wavelengths are output within a predetermined range of values so that when the optical interference signals for two or more different wavelengths simultaneously arrive at a predetermined range of values, 1 value is reached.

예를 들어, 본 발명은 서로 다른 2개 이상의 파장 중 어느 하나의 파장에 대한 광간섭 신호가 예정된 수의 사이클이 경과한 상태에서, 다른 하나의 파장에 대한 광간섭 신호가 정해진 범위의 값을 갖거나 상,하로의 변동 기울기값으로부터, 웨이퍼의 산화물층 두께가 원하는 제1값에 도달한 것을 확실하게 검출할 수 있다.For example, in the present invention, when a predetermined number of cycles of an optical interference signal for any one of two or more different wavelengths have elapsed, the optical interference signal for the other wavelength has a predetermined range of values It is possible to reliably detect that the thickness of the oxide layer of the wafer has reached the desired first value.

또한, 상기 산화물층 두께검출단계는 상기 반사광의 상기 제1파장에 대한 제1간섭파장신호가 피크값인 때에 상기 반사광의 상기 제2파장에 대한 제2간섭파장신호의 주기 횟수와, 상대위치와, 기울기 중 어느 하나 이상으로부터 상기 산화물층의 두께를 검출하는 것에 의해 행해질 수도 있다. 이는, 산화물층을 이루는 이물질 등에 의하여 웨이퍼에 증착된 산화물층으로부터의 간섭파장신호의 편차가 발생될 수 있으므로, 어느 하나의 제1파장에 대한 제1간섭파장신호를 기준으로 하이 또는 로우 피크값에 도달할 때마다, 제2파장의 제2간섭파장신호 및 필요에 따라 제3파장의 제3간섭파장신호가 상승하고 있는지 또는 하락하고 있는지를 참조하여, 미리 알고 있는 2개 이상의 제2파장, 제3파장 등의 간섭파장신호의 기울기나 상대 위치 편차 등의 조건이 모두 만족하는 경우에, 웨이퍼의 산화물층 두께가 원하는 제1값에 도달한 것을 상대적으로 검출할 수 있다.It is preferable that the oxide layer thickness detecting step includes a step of detecting the number of cycles of the second interference wavelength signal with respect to the second wavelength of the reflected light when the first interference wavelength signal for the first wavelength of the reflected light is a peak value, , And the inclination of the oxide layer may be detected by detecting the thickness of the oxide layer. This is because the deviation of the interference wavelength signal from the oxide layer deposited on the wafer due to the foreign material constituting the oxide layer or the like may occur, so that the high or the low peak value The second interference wavelength signal of the second wavelength and, if necessary, the third interference wavelength signal of the third wavelength are rising or falling, It is possible to relatively detect that the thickness of the oxide layer of the wafer has reached the desired first value when the conditions such as the inclination of the interference wavelength signal such as three wavelengths and the relative positional deviation are all satisfied.

이 때, 제1파장의 주기의 10배 이내에서 제1파장의 주기의 정수배와 제2파장의 주기의 정수배가 서로 동일한 지점이 발생되지 않도록 제1파장과 제2파장이 정해진다. 이를 위하여, 제1파장은 제2파장과 서로소 관계인 것이 좋다. 또는 제1파장과 제2파장이 서로소가 아니더라도, 상기 제1파장의 상기 제2파장의 1.05배 내지 1.45배 또는 1.55배 내지 1.95배로 정해질 수 있다.  At this time, the first wavelength and the second wavelength are determined so that an integer multiple of the period of the first wavelength and an integral multiple of the period of the second wavelength do not occur within 10 times of the period of the first wavelength. For this purpose, the first wavelength is preferably small relative to the second wavelength. Or 1.05 times to 1.45 times or 1.55 times to 1.95 times the second wavelength of the first wavelength, even if the first wavelength and the second wavelength are not close to each other.

대체로, 상기 제1파장은 350nm 내지 600nm 범위에 속하고, 상기 제2파장은 500nm 내지 750nm의 범위에 속하는 것이 좋다. 다만, 제1파장이 400nm이고 제2파장이 600nm인 경우에는, 제1파장의 3배 주기와 제2파장의 2배 주기가 서로 일치하므로 바람직하지 않다. 따라서, 제1파장이 400nm이면 제2파장은 653nm정도로 정해져서 제1파장의 10배 내에서 서로의 주기의 정수배가 서로 동일해지지 않게 정해지는 것이 좋다. In general, the first wavelength falls within the range of 350 nm to 600 nm, and the second wavelength falls within the range of 500 nm to 750 nm. However, when the first wavelength is 400 nm and the second wavelength is 600 nm, it is not preferable because the period of 3 times the first wavelength coincides with the period of twice the second wavelength. Therefore, when the first wavelength is 400 nm, the second wavelength is set to about 653 nm, and it is preferable that the integer times of the periods of the first and second wavelengths are not equal to each other within 10 times of the first wavelength.

한편, 상기 웨이퍼 두께감지단계는 상기 연마 단계 중에 실시간으로 행해질 수 있다. 이는, 예를 들어 연마 패드에 투명창을 설치하여, 투명창을 통하여 광을 조사하고 이 광이 반사된 반사광을 수신하는 것에 의해 구현될 수 있다. 이와 같이, 광을 조사하고 광투과층의 두께를 검출하는 단계가 상기 연마 단계 중에 실시간으로 행해짐으로써, 연마 종료 시점을 검출하는 것이 웨이퍼의 연마 공정 중에 행해짐으로써 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
Meanwhile, the wafer thickness sensing step may be performed in real time during the polishing step. This can be realized, for example, by providing a transparent window on the polishing pad, irradiating light through the transparent window, and receiving the reflected light with the reflected light. As described above, the step of irradiating light and detecting the thickness of the light-transmitting layer is performed in real time during the polishing step, so that the polishing end point is detected during the polishing process of the wafer, thereby improving the efficiency of the process.

상기 웨이퍼는 다수의 영역에서 가압될 수 있다. 한편, CMP 공정 중에 웨이퍼의 회전에 따른 원심력 등에 의하여 웨이퍼의 연마층이 균일하게 연마되지 않음에 따라, 웨이퍼에 인가되는 가압력이 다수의 영역에서 독립적으로 제어되는 데, 각 영역별 가압력의 조절이 연마 패드의 상태에 따라 정교하게 이루어지지 않으면 영역별로 웨이퍼의 연마층의 연마 두께가 차이가 발생될 수 있다. 본 발명은 웨이퍼의 영역별 연마층의 두께 차이가 발생되는 경우에, 연마층 두께의 편차가 반영되는 연마 패드의 높이 편차를 측정하여, 연마층 두께가 제1값에 도달한 상태에서 컨디셔너에 의하여 연마 패드의 높이 편차를 보정함으로써, 웨이퍼에 동일한 가압력이 도입되더라도 연마 패드의 높이 편차를 재조정하여 웨이퍼의 연마 패드와의 마찰에 의한 연마층 두께를 균일하게 조절할 수 있다. The wafer can be pressed in multiple areas. On the other hand, since the polishing layer of the wafer is not uniformly polished by centrifugal force or the like due to the rotation of the wafer during the CMP process, the pressing force applied to the wafer is independently controlled in a plurality of regions. The polishing thickness of the abrasive layer of the wafer may be different for each region unless it is precisely performed according to the state of the pad. In the present invention, when a thickness difference of the polishing layer is generated for each region of the wafer, the height deviation of the polishing pad reflecting the variation of the polishing layer thickness is measured, and by the conditioner By correcting the height deviation of the polishing pad, even when the same pressing force is introduced to the wafer, the height deviation of the polishing pad can be readjusted, and the thickness of the polishing layer due to friction with the polishing pad of the wafer can be uniformly adjusted.

이를 위하여, 상기 웨이퍼 두께단계는 상기 웨이퍼의 중심으로부터 다수의 링 형태의 경계로 구분된 영역들 중 2개 이상의 지점에서 각각 두께를 측정하고, 상기 연마 패드의 개질은 컨디셔닝 디스크가 선회 운동을 하면서 선회 각도에 따라 서로 다른 가압력으로 상기 연마 패드를 가압하는 것에 의해 이루어질 수 있다. To this end, the wafer thickness step measures the thickness at two or more of the regions delimited by a plurality of ring-shaped boundaries from the center of the wafer, and the modification of the polishing pad causes the conditioning disk And pressing the polishing pad with different pressing forces depending on the angle.

무엇보다도, 본 발명은, 상기 마무리 연마단계에서 상기 컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력은 상기 웨이퍼의 상기 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 상태의 상기 연마 패드의 높이 편차로부터 정해지는 개루프 방식에 의하여 이루어진다. 즉, 연마층 두께가 제1값에 도달하였다는 것은 CMP 공정이 대략 5초 이내의 마무리 연마 공정만을 남겨둔 상태이므로, 마무리 연마 공정이 시작되는 시점에서 웨이퍼의 연마층이 균일한 연마면을 형성하도록 하는 연마 패드의 보정된 높이 편차를 계산하고, 보정된 높이 편차가 되도록 컨디셔닝 디스크의 가압력을 일괄 정한 후, 정해진 가압력으로 컨디셔닝 디스크로 연마 패드를 개질하는 개루프 방식의 간단한 제어 방식에 의하여, 연마 마무리 단계에서 웨이퍼의 연마층의 불균일한 연마 표면을 균일하게 맞출 수 있도록 한다.
Above all, the present invention is characterized in that, in the finish polishing step, the pressing force introduced into the conditioning disk is in an open loop manner determined from the height deviation of the polishing pad in a state in which the thickness of the polishing layer of the wafer reaches the first value . That is, the fact that the polishing layer thickness has reached the first value means that the polishing layer of the wafer forms a uniform polishing surface at the start of the finish polishing process since the CMP process leaves only the finish polishing process within about 5 seconds By a simple control method of an open-loop system in which a correction height deviation of a polishing pad is corrected, a pressing force of the conditioning disk is set to be a corrected height deviation collectively, and then the polishing pad is modified by a conditioning disk with a predetermined pressing force, Thereby uniformly aligning the non-uniform polishing surface of the polishing layer of the wafer.

한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 웨이퍼의 판면을 가압하여 연마면이 연마 패드에 접촉하면서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 화학 기계적 연마 시스템으로서, 독립적으로 압력이 제어되는 다수의 압력 챔버가 형성되어, 상기 압력 챔버의 저면을 형성하는 멤브레인을 통해 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압하는 캐리어 헤드와; 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 미리 정해진 제1값에 도달했는지를 감지하는 두께 감지부와; 상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 연마패드 높이편차측정부와; 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 과정에서 상기 연마 패드와 접촉하는 컨디셔닝 디스크를 가압하여 상기 연마 패드를 개질시키는 컨디셔너와; 상기 두께 감지부에서 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달하면, 상기 화학 기계적 연마 장치에 의한 연마 공정을 미리 정해진 제1시간 동안 지속하면서, 상기 연마 패드의 높이 편차에 따라 변동된 가압력을 기초로 상기 컨디셔닝 디스크를 가압하도록 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing system in which a chemical mechanical polishing process is performed while pressing a surface of a wafer to bring the polishing surface into contact with the polishing pad, comprising: a plurality of pressure chambers independently controlled in pressure; A carrier head forming a pressure chamber, the carrier head pressing the wafer to the polishing pad through a membrane forming the bottom surface of the pressure chamber; A thickness sensing unit for sensing whether the thickness of the polishing layer of the wafer has reached a predetermined first value; A polishing pad height deviation measuring unit for measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad; A conditioner for pressing the conditioning disk in contact with the polishing pad in the course of performing the chemical mechanical polishing process to modify the polishing pad; Wherein when the thickness of the polishing layer of the wafer reaches the first value in the thickness sensing portion, the polishing process by the chemical mechanical polishing apparatus is continued for a predetermined first time, and the pressing force The control unit controlling the pressing of the conditioning disk based on the control signal. The present invention also provides a chemical mechanical polishing system comprising:

여기서, 상기 두께 감지부는, 상기 연마 패드에 형성되어 있는 투명창을 통하여 광을 조사하는 광조사부와; 상가 광조사부로부터 조사된 광이 상기 웨이퍼에서 반사된 반사광을 수신하는 광수신부를; 더 포함하여, 상기 제어부가 상기 반사광으로부터 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달하는지 여부를 감지할 수 있다.Here, the thickness sensing unit may include a light irradiating unit for irradiating light through a transparent window formed on the polishing pad; A light receiving portion for receiving reflected light reflected from the wafer by light emitted from the illumination light irradiating portion; Further, the control section may detect whether the thickness of the abrasive layer of the wafer from the reflected light reaches the first value.

그리고, 상기 제1시간은 5초 이내로 정해지는 것이 바람직하다.It is preferable that the first time is set within 5 seconds.

상기 제어부는 상기 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 때의 상기 연마 패드의 두께 편차를 기초로, 상기 제1시간 동안 상기 연마 패드를 가압하는 힘을 정한다. 그리고, 제1시간 동안의 마무리 연마 공정 중에는 정해진 가압력으로 컨디셔너를 제어하는 것에 의하여 연마 패드의 높이 편차를 보정(연마 패드의 높이를 전체적으로 동일한 높이로 조절하는 것에 국한되지 않음)함으로써, 마무리 연마 공정 중에 불균일했던 웨이퍼 연마층의 두께를 전체적으로 균일해지게 할 수 있다.
The control unit determines a force for pressing the polishing pad for the first time based on the thickness deviation of the polishing pad when the polishing layer thickness reaches the first value. During the finishing polishing process for the first time, the height deviation of the polishing pad is controlled by controlling the conditioner with a predetermined pressing force (not limited to adjusting the height of the polishing pad as a whole to the same height) The thickness of the uneven wafer polishing layer can be uniformed as a whole.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '연마층 두께' 및 이와 유사한 용어는 웨이퍼의 CMP공정에 의하여 연마되는 층의 두께로 정의한다. 즉, 웨이퍼에 구리, 텅스텐 등의 금속층이 형성되어 CMP공정에 의하여 금속층을 연마하는 경우에는, 금속층이 연마층에 해당한다. 그리고, 웨이퍼에 산화물층 등의 광투과층이 형성되어 CMP공정에 의하여 광투과층을 연마하는 경우에는, 광투과층이 연마층에 해당한다.The 'abrasive layer thickness' and similar terms used in this specification and claims are defined as the thickness of the layer to be polished by the CMP process of the wafer. That is, when a metal layer such as copper or tungsten is formed on the wafer and the metal layer is polished by the CMP process, the metal layer corresponds to the polishing layer. When a light transmitting layer such as an oxide layer is formed on the wafer and the light transmitting layer is polished by the CMP process, the light transmitting layer corresponds to the polishing layer.

그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '마무리 연마 공정' 및 이와 유사한 용어는 CMP 공정의 종료전 5초 이내의 시간 동안 행해지는 연마 공정, 또는 연마 종료 시점이 되는 때의 웨이퍼 연마층의 타겟 두께로부터 200~2000Å만큼 더 두꺼운 상태로부터 타겟두께에 도달할때까지 행해지는 연마 공정으로 정의하기로 한다.The term 'finish polishing process' and similar terms used in this specification and claims are to be understood as meaning a polishing process carried out for a time not exceeding 5 seconds before the end of the CMP process, or a target process To a target thickness from a state in which the thickness is increased by as much as 200 to 2000 ANGSTROM.

본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼 캐리어에 의하여 가압되는 웨이퍼의 연마면이 불균일하게 연마되는 경우에는, 불균일한 연마면 상태를 야기하기도 하지만 불균일한 연마면 상태에 의하여 연마 패드의 표면이 불균일해지는 것을 의미하므로, 연마층 두께가 제1값에 도달하여 웨이퍼의 마무리 연마공정이 시작되는 시점을 기준으로, 측정된 연마 패드의 높이 편차를 기초로 하여 연마 패드를 개질하는 컨디셔너의 가압력을 조정하여 연마 패드의 높이 편차를 보정하여, 보정된 연마 패드의 높이 편차를 이용하여 웨이퍼의 연마면의 마찰력이 국부적으로 차이를 두어 마무리 연마 공정 중에 불균일했던 웨이퍼의 연마층 두께를 균일하게 조정함으로써, CMP공정이 종료되는 시점에서 웨이퍼의 연마 두께 차이를 해소하여 전체적으로 균일한 연마를 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, when the polishing surface of the wafer pressed by the wafer carrier during the chemical mechanical polishing process is unevenly polished, the surface of the polishing pad may be uneven due to the uneven polishing surface condition, , The pressing force of the conditioner for modifying the polishing pad is adjusted based on the height deviation of the measured polishing pad based on the point at which the polishing layer thickness reaches the first value and the finish polishing process of the wafer is started By adjusting the height deviation of the polishing pad and locally varying the frictional force of the polishing surface of the wafer using the height deviation of the corrected polishing pad, the thickness of the polishing layer of the wafer, which was not uniform during the finish polishing process, The difference in polishing thickness of the wafer is solved at the time of termination It is possible to obtain an advantageous effect that implements the same polishing.

즉, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정의 마무리 공정이 시작되는 시점에서 웨이퍼의 연마면의 편차가 있더라도 마무리 연마 공정에서 보상하여, CMP 공정이 종료된 웨이퍼 연마면의 최종 상태는 전체적으로 균일하게 연마면을 형성할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, even if there is a deviation in the polishing surface of the wafer at the beginning of the finishing step of the chemical mechanical polishing process, the final polishing state of the wafer polishing surface after the CMP process is compensated in the finishing polishing step, It is possible to obtain an advantageous effect.

또한, 본 발명은 웨이퍼의 연마층 두께 편차를 해소하기 위하여, 마무리 연마 공정을 시작하는 시점에서 정한 연마 패드의 가압력을 정하고, 정해진 가압력을 개루프 방식으로 인가하는 것에 의하여 웨이퍼의 연마면을 전체적으로 균일하게 조정하므로, 제어 방식이 간편하여 작동 중에 오류가 발생되지 않고 신뢰성있게 적용할 수 있는 잇점도 얻어진다.Further, in order to solve the deviation in the thickness of the polishing layer of the wafer, the present invention determines the pressing force of the polishing pad determined at the start of the finish polishing process and applies the predetermined pressing force in an open loop manner, So that the control method is simple, so that it is possible to reliably apply the control method without generating an error during operation.

특히, 본 발명은 웨이퍼가 다수의 영역에서 서로 다른 가압력으로 가압되는 면서 웨이퍼를 가압하는 경우에, 영역 별로 연마 두께의 차이가 발생되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
Particularly, the present invention can more reliably prevent occurrence of a difference in polishing thickness in each region when the wafer is pressed while pressing the wafer in different areas with different pressing forces.

도1a는 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도1b는 도1a의 평면도,
도2는 도1a의 캐리어 헤드의 반단면도,
도3은 웨이퍼에 연마되는 영역을 표시한 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법을 순차적으로 도시한 순서도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 구성을 도시한 도면,
도6은 도5의 평면도,
도7은 도5의 일부 구성을 도시한 사시도,
도8a는 웨이퍼에 금속층이 증착된 경우의 도5의 'A' 부분의 확대도,
도8b는 웨이퍼에 금속층이 증착된 경우의 도5의 광 수신부에서 획득한 광의 세기를 시간 경과에 따라 도시한 그래프,
도9a는 웨이퍼에 광투과층이 증착된 경우의 도5의 'A'부분의 확대도,
도9b는 웨이퍼에 광투과층이 증착된 경우의 도5의 광 수신부에서 수신한 반사광을 전주파수 영역에 대해 표시한 도면으로서 화학 기계적 연마 공정의 초기의 반사광의 분포도,
도9c는 웨이퍼에 광투과층이 증착된 경우의 도5의 광 수신부에서 수신한 반사광을 전주파수 영역에 대해 표시한 도면으로서 화학 기계적 연마 공정의 말기의 반사광의 분포도,
도9d는 도9b 및 도9c에 도시된 특정한 2개의 파장에 대한 시간 변화에 대한 광간섭 신호를 도시한 그래프,
도9e는 산화물층의 두께가 정상적인 경우에 연마층 두께가 제1값인 시점을 검출하는 원리를 설명하기 위한 2개 파장에 대한 시간변화에 대한 광간섭 신호를 도시한 그래프,
도9f는 산화물층의 두께가 비정상적으로 두꺼운 경우에 연마층 두께가 제1값인 시점을 검출하는 원리를 설명하기 위한 2개 파장에 대한 시간 변화에 대한 광간섭 신호를 도시한 그래프,
도10은 연마 패드의 표면 높이의 측정 데이터 및 이에 기초한 컨디셔닝 디스크의 가압력 제어 데이터를 도시한 그래프이다.
Fig. 1A is a front view showing the construction of a general chemical mechanical polishing apparatus,
FIG. 1B is a plan view of FIG. 1A,
FIG. 2 is a half sectional view of the carrier head of FIG.
3 is a view showing a region to be polished on a wafer,
FIG. 4 is a flowchart showing a chemical mechanical polishing method according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing the construction of a chemical mechanical polishing system according to an embodiment of the present invention;
Fig. 6 is a plan view of Fig. 5,
7 is a perspective view showing a part of the configuration of Fig. 5,
FIG. 8A is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 5 when a metal layer is deposited on a wafer,
FIG. 8B is a graph showing the intensity of light obtained in the light receiving portion of FIG. 5 when a metal layer is deposited on the wafer,
FIG. 9A is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 5 when a light-transmitting layer is deposited on a wafer,
FIG. 9B is a graph showing the reflected light received by the light receiving unit of FIG. 5 in the case where the light transmitting layer is deposited on the wafer in the entire frequency region, and the distribution of the reflected light at the initial stage of the chemical mechanical polishing process,
FIG. 9C is a graph showing the reflected light received by the light receiving portion in FIG. 5 when the light transmitting layer is deposited on the wafer in the entire frequency region, and FIG. 9C is a distribution chart of the reflected light in the last stage of the chemical mechanical polishing process,
FIG. 9D is a graph showing the optical interference signal with respect to time changes for the two specific wavelengths shown in FIGS. 9B and 9C,
FIG. 9E is a graph showing an optical interference signal with respect to a time change with respect to two wavelengths to explain a principle of detecting a point in time when the thickness of the oxide layer is normal,
FIG. 9F is a graph showing an optical interference signal for a time change with respect to two wavelengths for explaining the principle of detecting a time point when the thickness of the oxide layer is abnormally thick and the polishing layer thickness is the first value;
10 is a graph showing the measurement data of the surface height of the polishing pad and the pressing force control data of the conditioning disk based thereon.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템(100)은 웨이퍼(W)의 저면에 형성된 연마층(f)을 평탄 연마하기 위한 것으로, 독립적으로 압력이 제어되는 다수의 압력 챔버(도2의 C0, C1,...C5)가 형성되어 압력 챔버(C0,...C5)의 저면을 형성하는 멤브레인(21)을 통해 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압하는 캐리어 헤드(20)와, 연마 정반(110) 상에서 회전하는 연마 패드(111)와, 연마 패드(111) 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(미도시)와, 연마 패드(111)와 연마 정반(110)을 관통하는 관통부에 설치된 투명창(111a)을 통해 연마 공정 중에 웨이퍼(W)의 연마면에 광(Li)을 조사하는 광조사부(120)와, 상기 연마면에서 반사된 반사광(Lo)을 수신하는 광 수신부(130)와, 광 수신부(130)에서 수신된 반사광(Lo)으로부터 연마층(f)의 두께를 감지하여 연마층(f)의 두께가 미리 정해진 제1값에 도달했는지를 감지하는 두께 감지부(140)와, 연마 패드(111)에 대하여 선회 운동(151d)을 하면서 가압 액츄에이터(159)에 의해 연마 패드(111)를 가압하여 연마 패드(111)의 표면을 개질하는 컨디셔너(150)와, 연마 패드(111)의 반경 방향(99)으로의 높이 편차(79)를 측정하는 연마패드 높이편차측정부(160)와, 두께 감지부(140)에서 웨이퍼(W)의 연마층(f) 두께가 상기 제1값에 도달하면 CMP 공정을 미리 정해진 제1시간 동안 지속하는 마무리 연마 공정을 행하면서 연마 패드(111)의 높이 편차(79)에 따라 변동된 가압력을 기초로 컨디셔너로 가압하게 제어하는 제어부(170)를 포함하여 구성된다. As shown in the drawings, a chemical mechanical polishing system 100 according to an embodiment of the present invention is for polishing a polishing layer f formed on the bottom surface of a wafer W, (C0, C1, ... C5) of the pressure chambers (C0, ... C5) are formed and pressurize the wafer to the polishing pad through a membrane (21) A head 20, a polishing pad 111 rotating on the polishing platen 110, a slurry supply unit (not shown) supplying slurry on the polishing pad 111, a polishing pad 111 and a polishing platen 110 A light irradiating part 120 for irradiating light Li on a polished surface of the wafer W through a transparent window 111a provided in a penetrating part passing through the polishing surface of the wafer W; The thickness of the abrasive layer f is detected from the reflected light Lo received by the optical receiver 130, A thickness detecting section 140 for detecting whether the thickness of the polishing layer f has reached a predetermined first value and a polishing section for polishing the polishing pad 111 by a pressure actuator 159, A conditioner 150 for pressing the pad 111 to modify the surface of the polishing pad 111 and a polishing pad height deviation measuring unit 120 for measuring a height deviation 79 in the radial direction 99 of the polishing pad 111 And a polishing step of continuously performing a CMP process for a first predetermined time when the thickness of the polishing layer (f) of the wafer (W) reaches the first value at the thickness sensing part (140) And a control unit 170 for controlling the pressure of the air by the conditioner on the basis of the pressing force varied according to the height deviation 79 of the air conditioner 111.

상기 연마 패드(111)와 상기 연마 정반에는 투명창(111a)이 형성되어, 연마 정반(110)의 하측으로부터 연마 공정을 행하고 있는 웨이퍼(W)의 연마면에 광조사부(120)로부터 광(Li)이 조사되고, 웨이퍼(W)의 연마면에서 반사된 반사광(Lo)을 광수신부(130)에서 수신하는 것이 가능해진다. A transparent window 111a is formed on the polishing pad 111 and the polishing platen to form a light Li from the light irradiating part 120 on the polishing surface of the wafer W performing the polishing process from the lower side of the polishing platen 110. [ And the reflected light Lo reflected from the polishing surface of the wafer W can be received by the light receiving unit 130. [

도6에 도시된 바와 같이 광조사부(120)는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 서로 다른 거리에 떨어진 다수의 지점(120x, 120y, 120z)에 광(Li)을 조사하고, 광수신부(130)는 이들 지점(120x, 120y, 120z)의 연마면에서 반사된 반사광(Lo)을 각각 수신한다. 여기서, 광조사부(120) 및 광수신부(130)는 다수의 지점(120x, 120y, 120z)에 광을 조사하고 수신하므로 여러개로 형성될 수도 있고, 다수의 지점(120x, 120y, 120z)에 광을 조사하고 수신할 수 있는 모듈이 다수 구비된 하나의 몸체로 형성될 수도 있다. 이를 위하여 투명창(111a)은 도6에 도시된 바와 같이 크게 형성될 수도 있지만, 광 경로를 확보할 수 있는 다수의 지점에 작은 크기의 투명창이 다수 구비될 수도 있다. 6, the light irradiating unit 120 irradiates light Li to a plurality of points 120x, 120y, and 120z that are spaced apart from each other at a distance from the center of the wafer W, and the light receiving unit 130 And receives reflected light Lo reflected from the polished surface of these points 120x, 120y, and 120z, respectively. Since the light irradiating unit 120 and the light receiving unit 130 irradiate and receive light at a plurality of points 120x, 120y, and 120z, the light irradiating unit 120 and the light receiving unit 130 may be formed in plural, And may be formed as a single body having a plurality of modules capable of receiving and receiving signals. For this purpose, the transparent window 111a may be formed as shown in FIG. 6, but a plurality of small transparent windows may be provided at a plurality of points for securing the optical path.

상기 두께 감지부(140)는 광 수신부(130)에서 수신되는 반사광(Lo)으로부터 웨이퍼(W)의 연마층(f)의 두께를 감지한다. The thickness sensing unit 140 senses the thickness of the polishing layer f of the wafer W from the reflected light Lo received by the light receiving unit 130.

상기 컨디셔너(150)는 회전 중심(152)에 대하여 선회 운동(151d)을 행하는 아암(154)과, 아암(154)의 끝단부 저면에 회전(150d)하는 컨디셔닝 디스크(155)와, 컨디셔닝 디스크(155)에 수직 방향의 가압력을 전달하는 액츄에이터(159)로 구성되어, CMP 공정 중에 연마 패드(111)를 가압하면서 회전 및 선회 운동을 하여 연마 패드(111)의 표면 상태를 개질시킨다. The conditioner 150 includes an arm 154 that performs a turning motion 151d with respect to the rotation center 152, a conditioning disk 155 that rotates on the bottom surface of the end of the arm 154, And an actuator 159 for transmitting a pressing force in a vertical direction to the polishing pad 111. The polishing pad 111 is rotated and pivoted while the polishing pad 111 is being pressed during the CMP process to modify the surface state of the polishing pad 111. [

여기서, 컨디셔닝 디스크(155)에 도입되는 가압력은 제어부(170)에서 정해지는데, CMP 공정 중에 야기되는 변수에 의하여 컨디셔닝 디스크(155)에 도입되는 가압력이 변동하지 않으며, 연마 종료 시점으로부터 대략 5초 이내의 시간을 남겨둔 상태 또는 연마 종료 시점의 연마층(f)의 타겟 두께로부터 200Å 내지 2000Å정도 남겨둔 상태(이를, 본 실시예에서는 '연마층 두께가 제1값인 상태'로 부르기로 한다)에서 연마 패드(111)의 높이 편차(79)에 기초하여 1회 가압력이 변동되는 것이 바람직하다. Here, the pressing force introduced into the conditioning disk 155 is determined by the controller 170, and the pressing force introduced into the conditioning disk 155 does not vary due to the parameters caused during the CMP process, Of the abrasive layer (f) is left in a state of leaving a time of about 200 占 to about 2000 占 from the target thickness of the abrasive layer (f) It is preferable that the pressing force is varied once based on the height deviation 79 of the flat plate 111.

연마패드 높이편차측정부(160)는 도7에 도시된 바와 같이 비접촉 방식으로 회전하는 연마 패드(111) 상에 광을 조사하여, 반경 방향(99)으로의 연마 패드(111)의 표면 높이를 측정한다. 여기서, 연마 패드(111)의 표면 높이는 절대적인 치수가 될수도 있고, 임의의 기준 높이에 대한 높이 편차일 수 있다. 즉, 본 발명은 연마 패드(111)의 절대적인 높이 치수를 측정하지 않더라도, 연마 패드(111)의 반경 방향으로의 높이 편차를 구하더라도 충분하다. 도면에는 비접촉 방식으로 연마 패드(111)의 높이를 측정하는 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은, 다이얼 게이지와 유사한 원리로 연마 패드(111)의 표면과 접촉하는 탐침이 마련되어, 연마 패드(111)의 높이 변동에 따른 탐침의 상하 이동량을 기초로 연마 패드(111)의 높이 편차를 측정하는 구성을 포함한다. The polishing pad height deviation measuring section 160 irradiates light onto the polishing pad 111 rotating in a non-contact manner as shown in FIG. 7 to measure the surface height of the polishing pad 111 in the radial direction 99 . Here, the surface height of the polishing pad 111 may be an absolute dimension, and may be a height deviation with respect to an arbitrary reference height. That is, even if the absolute height dimension of the polishing pad 111 is not measured, it is sufficient for the present invention to find the height deviation in the radial direction of the polishing pad 111. Although the figure shows a configuration for measuring the height of the polishing pad 111 in a noncontact manner, the present invention is characterized in that the probe is provided in contact with the surface of the polishing pad 111 on the principle similar to the dial gauge, And a height deviation of the polishing pad 111 is measured based on the vertical movement amount of the probe according to the height variation of the polishing pad 111. [

상기 제어부(170)는, 웨이퍼(W)의 연마층 두께가 제1값에 도달한 때에 연마패드 높이편차측정부(160)로부터 획득된 연마패드(111)의 반경 방향(99)으로의 높이 편차 데이터(예를 들어, 도10의 도면부호 79)를 수신하여, 연마 패드(111)의 높이편차 데이터에 기초하여 연마 패드(111)를 가압하는 컨디셔너(150)의 가압력을 산출하고, 산출된 가압력이 컨디셔너(150)의 액츄에이터(159)를 통해 마무리 연마 공정 중에 인가되도록 제어한다.
The controller 170 controls the polishing pad 111 so that the height deviation in the radial direction 99 of the polishing pad 111 obtained from the polishing pad height deviation measuring unit 160 when the thickness of the polishing layer of the wafer W reaches the first value (For example, reference numeral 79 in Fig. 10), calculates the pressing force of the conditioner 150 that presses the polishing pad 111 based on the height deviation data of the polishing pad 111, Is applied through the actuator 159 of the conditioner 150 during the finish polishing process.

이하, 첨부된 도4를 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템(100)을 이용한 화학 기계적 연마 방법(S100)을 상술한다.Hereinafter, a chemical mechanical polishing method (S100) using the chemical mechanical polishing system 100 according to an embodiment of the present invention constructed as above will be described with reference to FIG. 4 attached hereto.

단계 1: 먼저, 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 회전하는 캐리어 헤드(20)와 함께 자전하면서 회전하는 연마 패드(111)에 가압되어 기계적 연마 가 이루어지고, 연마 패드(111)에 공급되는 슬러리에 의하여 화학적 연마가 이루어지는 화학 기계적 연마 공정이 행해진다(S110).
Step 1 : First, as shown in Figs. 1A and 1B, the wafer W is pressed against the rotating polishing pad 111 rotating with the rotating carrier head 20 to perform mechanical polishing, and the polishing pad A chemical mechanical polishing process in which chemical polishing is performed by the slurry supplied to the polishing pad 111 is performed (S110).

단계 2: 화학 기계적 연마 공정을 진행하는 동안에, 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 검출하여(S120), 웨이퍼(W)의 연마층 두께가 미리 정해진 두께인 제1값에 도달했는지 여부를 감시한다(S130). 여기서, 연마층 두께가 제1값이 되는 상태는 연마 종료 시점으로부터 대략 5초 이내의 시간을 남겨둔 상태 또는 연마 종료 시점의 연마층(f)의 타겟 두께로부터 200Å 내지 2000Å정도 남겨둔 상태를 말하며, 미리 정해진 두께에 정확히 일치할 수도 있지만, 미리 정해진 두께 범위에 속하는 것도 포함한다.
Step 2 : During the chemical mechanical polishing process, the polishing layer thickness of the wafer W is detected (S120), and it is monitored whether or not the polishing layer thickness of the wafer W reaches a first value of a predetermined thickness (S130). Here, the state in which the thickness of the abrasive layer becomes the first value is a state in which a time within about 5 seconds is left from the end of polishing or a state in which the abrasive layer (f) May be an exact match to a predetermined thickness, but also include those falling within a predetermined thickness range.

예를 들어, 웨이퍼(W)의 연마층이 구리, 텅스텐 등의 금속층인 경우에는, 도8a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 연마면은 배리어층(ba)에 적층 형성된 금속층(m)에서 형성된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 금속층(m)은 배리어층(ba)이 없이 직접 베이스층(Bo) 상에 성막될 수도 있다. 배리어층(ba)에 성막된 금속층(m)은 연마되기 이전에는 표면이 평탄하지 않고 두께(zo)가 비교적 두꺼우므로, 금속층(m) 자체의 색깔을 띈다. 예를 들어, 금속층(m)이 구리(copper)로 형성된 경우에는 진한 노란 색깔을 띈다. 그리고, 화학 기계적 연마 공정의 진행에 따라, 도면부호 So로 표시된 금속층(m)의 평탄하지 않은 표면이 평탄한 표면(S)이 되고 두께(z)도 점점 얇아진다. For example, when the polishing layer of the wafer W is a metal layer of copper, tungsten or the like, the polishing surface of the wafer W is polished by the metal layer m formed on the barrier layer ba, . According to another embodiment of the present invention, the metal layer m may be formed directly on the base layer Bo without the barrier layer ba. The metal layer m formed on the barrier layer ba is not smooth before polishing and has a relatively large thickness zo, so that the metal layer m is colored. For example, when the metal layer m is formed of copper, it has a deep yellow color. Then, as the chemical mechanical polishing process proceeds, the uneven surface of the metal layer m indicated by the reference symbol So becomes the flat surface S and the thickness z becomes gradually thinner.

한편, 금속층(m)은 광이 투과할 수 없지만, 금속층(m)의 색깔에 따라 조사된 광의 일부는 금속층(m)에 흡수되고 일부는 금속층(m)의 표면에서 반사되므로, 화학 기계적 연마 공정을 시작한 이후부터 일정 시간 동안에는 금속층(m)의 진한 노란 빛깔은 변화하지 않으므로, 연마면에서 반사된 반사광(Lo)은 연마 초기부터 일정 시간 동안 일정한 광의 세기로 광 수신부(130)에 수신된다. On the other hand, since the metal layer m can not transmit light, part of the light irradiated according to the color of the metal layer m is absorbed by the metal layer m and part of the light is reflected from the surface of the metal layer m, The reflected light Lo reflected from the polishing surface is received by the light receiving unit 130 at a constant light intensity for a certain period of time from the beginning of the polishing since the dark yellow color of the metal layer m does not change for a certain period of time after the start of polishing.

그러다가, 금속층(m)의 두께(z)가 점점 얇아져 타겟 두께로부터 대략 1000Å ~ 3000Å에 이르면, 배리어층(ba)의 색깔이 금속층(m)의 색깔에 투영되기 시작하여, 진한 노란 빛깔이 점점 옅어지기 시작하며, 이에 따라 도8b에 도시된 바와 같이 반사광(Lo)의 세기가 출력된다. 즉, 금속층(m)의 두께가 충분히 두꺼운 경우에는 일정한 값(Po)의 광의 세기로 출력되지만, 금속층(m)의 두께가 얇아지기 시작하면 광의 세기가 낮아지시 시작하게 된다. Then, when the thickness z of the metal layer m becomes thinner and reaches about 1000 Å to 3000 Å from the target thickness, the color of the barrier layer ba begins to be projected onto the color of the metal layer m and the dark yellow color gradually becomes lighter And the intensity of the reflected light Lo is output as shown in FIG. 8B. That is, when the thickness of the metal layer m is sufficiently thick, the light intensity is output at a constant value Po. However, when the thickness of the metal layer m starts to decrease, the light intensity starts to be lowered.

도6에 예시된 바와 같이, 3개의 지점(120x, 120y, 120z)에서 광을 수신하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 금속층(m)의 두께가 충분히 두꺼울 때에는 광의 세기가 Po로 일정하게 유지되지만, 금속층(m)의 두께가 임계치(CR)를 지나면서 각각의 지점에서의 광의 세기(Ox, Oy, Oz)는 연마 두께에 따라 시간차이를 두고 대략 Tx 시간 동안 낮아지기 시작하여 연마 종료 시점(EPD)에 이른다. 그리고, 각 지점에서의 웨이퍼의 연마 두께의 차이로 인하여, 각 임계치(CRx, CRy, CRz; CR)를 지나는 시점(T1, T2, T3)은 도면부호 e로 표시된 시간만큼 차이가 발생된다. 6, when light is received at three points 120x, 120y and 120z, the light intensity is kept constant at Po when the thickness of the metal layer m of the wafer W is sufficiently thick (Ox, Oy, Oz) at each point as the thickness of the metal layer m passes the threshold value CR starts to decrease for approximately Tx time with time difference depending on the polishing thickness, ). The time points T1, T2, and T3 passing through the thresholds CRx, CRy, and CRz are different due to the difference in the polishing thickness of the wafer at each point.

따라서, 웨이퍼의 연마층이 금속층(m)인 경우에, 연마층(m)의 두께가 제1값에 도달하였는지 여부는 광 수신부(130)에서 얻어지는 각 지점(120x, 120y, 120z)에서의 광의 세기가 변동하기 시작하는 시점(도8b에서 e로 표시된 시간 범위 내에 있을 때)으로 정해진다.
Whether or not the thickness of the abrasive layer m has reached the first value when the abrasive layer of the wafer is the metal layer m means that the thickness of the abrasive layer m at the respective points 120x, 120y, and 120z (When it is within the time range indicated by e in Fig. 8B).

한편, 웨이퍼(W)의 연마층이 산화물층 등의 광투과층인 경우에는, 도9a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 연마면은 광이 투과할 수 있는 광투과층(f)과 광이 투과할 수 없는 불투과층(Wo)으로 이루어져 있으므로, 광조사부(120)로부터 조사된 광(Li)의 일부는 산화물층(f)의 표면에서 반사(Lo1)되고, 광조사부(120)로부터 조사된 광(Li)의 일부는 산화물층(f)을 통과하여 불투과층(Wo)에서 반사(Lo2)되어, 이들 반사광(Lo1, Lo2)이 미세한 간격(d)을 두고 산화물층(f)의 두께에 비례하는 만큼 광경로 차이가 있으므로, 서로 간섭되면서 싸인파 형태와 유사한 간섭광(X)을 생성하게 된다. On the other hand, when the polishing layer of the wafer W is a light transmitting layer such as an oxide layer, as shown in Fig. 9A, the polishing surface of the wafer W is divided into the light transmitting layer f A part of the light Li irradiated from the light irradiating unit 120 is reflected (Lo1) on the surface of the oxide layer f and is reflected by the light irradiating unit 120, A part of the light Li irradiated from the light emitting layer L passes through the oxide layer f and is reflected (Lo2) in the opaque layer Wo so that the reflected light Lo1 and Lo2 pass through the oxide layer f The interference light X is generated which interferes with each other and is similar to the sine wave form.

각 지점(120x, 120y, 120z)에서 2개 이상의 파장을 갖는 광(Li)을 웨이퍼(W)의 연마면에 조사하므로, 웨이퍼(W)의 연마면에서 반사되는 반사광(Lo) 및 이에 의해 생성되는 광간섭 신호(X)는 2개 이상의 파장에 대한 반사광 및 광간섭 신호(P1, P2,...)들이 이 합쳐진 형태이다. 예를 들어, 1nm 내지 1050nm에 걸쳐 균일한 강도를 갖는 광을 조사광으로 하여 웨이퍼(W)의 산화물층(f)에 조사한 경우에, 광 수신부(130)에서 수신되는 광간섭 신호(P1, P2,...)들의 조합인 반사광(Lo)은 도9b 및 도9c에 도시된 바와 같다. Since the light Li having two or more wavelengths is irradiated to the polished surface of the wafer W at each of the points 120x, 120y and 120z, the reflected light Lo reflected by the polished surface of the wafer W, The optical interference signal X is a combination of reflected light and optical interference signals P1, P2, ... for two or more wavelengths. For example, when the oxide layer f of the wafer W is irradiated with light having uniform intensity over the range of 1 nm to 1050 nm, the optical interference signals P1 and P2 , ...) are as shown in Figs. 9B and 9C.

CMP 초기 상태에서는, 도9b에 도시된 바와 같이, 광 수신부(130)에 수신된 반사광(Lo)은 다수의 파장에 걸쳐 간섭광(X)의 세기(intensity)는 파장(λ)에 따라 싸인 파형과 유사한 형태로서 좁은 간격(Y)으로 반복 형성된다. 그리고, 연마 공정이 지속되어 산화질층의 두께가 점점 얇아지면서, 도9c에 도시된 바와 같이 파장(λ)에 따라 간섭광(X)의 세기가 싸인 파형과 유사하게 유지되지만 이들 사이의 간격(Y')은 점점 넓어진다. 9B, in the reflected light Lo received by the light receiving unit 130, the intensity of the interference light X over a plurality of wavelengths is a waveform sine according to the wavelength? And is repeatedly formed at a narrow interval (Y). 9C, the intensity of the interference light X is maintained to be similar to the intensity of the interference light X according to the wavelength [lambda], as shown in Fig. 9C, Y ') gradually widen.

이를 하나의 파장(예를 들어, 제1파장인 469nm)을 중심으로 시간(또는 산화질층의 두께)의 경과에 따라 변동하는 경향을 살펴보면, 하나의 파장(λ1)에 대한 간섭광(X)의 세기는 싸인 파형과 유사하게 위 아래로 반복하는 경향을 갖는다. 이는, 서로 다른 2개의 파장(λ1, λ2)에 대한 광의 세기가 시간의 경과에 따라 변동하는 그래프를 도시한 도9d를 통해 확인할 수 있다. 도면 중 P1은 제1파장(λ1)의 시간 경과에 따른 간섭광의 세기(intensity)를 도시한 것이고, P2는 제2파장(λ2)의 시간 경과에 따른 간섭광의 세기(intensity)를 도시한 것이다. (Or the thickness of the image quality layer) with respect to one wavelength (for example, 469 nm as the first wavelength), the interference light X for one wavelength? Has a tendency to repeat up and down similar to sine waves. This can be confirmed from FIG. 9D showing a graph in which the intensity of light for two different wavelengths? 1 and? 2 fluctuates with time. In the figure, P1 represents the intensity of the interference light over time of the first wavelength lambda 1, and P2 represents the intensity of the interference light over time of the second wavelength lambda 2.

즉, 연마 공정이 진행되어 산화질층의 두께가 얇아지는 과정에서, 하나의 파장에 대한 광간섭 신호(P1)는 주기적인 파형을 생성하므로, 하나의 파장에 대한 광간섭 신호(P1)에 기초하여 산화질층(f)의 두께(z)를 감지하는 것은 어렵다는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래와 같이 하나의 파장에 대한 광간섭 신호(또는 간섭광)의 사이클 변화 또는 주기 경과 횟수(예컨대, 연마 시작한 이후에 3번의 주기가 경과하면, 최종 타겟 두께에 이른다는 것)에 의지하여 연마 종료 시점을 검출한다면, 연마 공정을 시작하기 이전에 웨이퍼에 증착된 산화질층(f)의 두께(zo)가 평균적인 수준을 크게 넘어서는 경우에는, 예정된 횟수의 주기가 간섭광에서 경과하였다고 하더라도 산화질층(f)의 연마 두께는 여전히 타겟 두께와는 먼 문제가 야기된다. That is, in the course of the polishing process and the thickness of the oxide layer being thinned, the optical interference signal P1 for one wavelength generates a periodic waveform, so that the optical interference signal P1 for one wavelength It is difficult to detect the thickness z of the image quality layer f. Therefore, as in the conventional case, when the cycle variation or the number of cycles of the optical interference signal (or interference light) for one wavelength is reached (for example, when three cycles have elapsed since the start of polishing, If the polishing end point is detected, if the thickness (zo) of the oxide layer (f) deposited on the wafer prior to the start of the polishing process greatly exceeds the average level, even if the predetermined number of cycles have elapsed in the interference light The polishing thickness of the image quality layer (f) still causes a problem far from the target thickness.

이에 따라, 웨이퍼(W)의 산화질층(f)의 두께(z)가 예정된 제1값에 도달하면, 산화물층의 물성치가 일정하다면, 각 파장에서의 광간섭 신호(X)는 일정한 값을 나타낸다는 원리 기초하여, 웨이퍼(W)의 산화질층(f)의 두께(z)가 제1값(타겟 두께로부터 대략 200Å 내지 2000Å 남겨진 상태)에 도달하면, 특정 파장에 의한 광간섭 신호의 위치는 일정한 상태가 되므로, 따라서, 산화질층(f)의 두께(z)가 제1값에 도달한 상태에서 정해진 2개 이상의 서로 다른 파장(λ1, λ2)에 대한 광간섭 신호(P1, P2)의 범위를 미리 알고 있는 상태에서, 하나의 파장에 대한 광간섭 신호는 주기적인 파형을 형성하므로, 상기 2개 이상의 파장(λ1, λ2)에 대한 광간섭 신호의 범위가 알고 있는 상태에 도달하면, 산화질층(f)의 두께(z)가 타겟 두께에 도달하였다는 것을 확실하게 알 수 있다. Thus, if the thickness z of the oxide layer f of the wafer W reaches a predetermined first value, then the optical interference signal X at each wavelength has a constant value if the property of the oxide layer is constant When the thickness z of the oxide layer f of the wafer W reaches a first value (a state in which the thickness is left to be about 200 to 2000 占 from the target thickness), the position of the optical interference signal due to the specific wavelength The optical interference signals P1 and P2 for two or more different wavelengths lambda 1 and lambda 2 determined in a state where the thickness z of the oxide layer f has reached the first value, When the range of the optical interference signal for the two or more wavelengths? 1 and? 2 reaches a known state, the optical interference signal for one wavelength forms a periodic waveform, It can be clearly known that the thickness z of the oxide layer f has reached the target thickness.

예를 들어, 도9e에 도시된 바와 같이, 서로 다른 파장(λ1, λ2)에 대한 광간섭 신호(P1, P2)를 지속적으로 추적하지 않고, 웨이퍼(W)의 산화질층(f)의 두께(z)가 약 2000Å 내지 3000Å의 타겟 두께에 도달한 상태가 되기 위해서는 최소한 제1파장(λ1, 예를 들어 469nm)이 3회의 사이클을 도과하고 광간섭 신호(P1)가 싸인 파형의 피크값에 도달해야 한다면, 도6에 도시된 바와 같이 제1파장(λ1)의 사이클이 3회 도과하고 나서 제1파장(λ1)의 광간섭 신호가 싸인 파형의 피크값에 도달한 경우에 제2파장(λ2, 예를 들어 675nm)의 광간섭 신호(P2)의 수치범위 또는 상향 기울기인지 여부 등을 참작하여, 웨이퍼(W)의 산화질층(f)의 두께(z)가 타겟 두께에 도달했는지 검출하여 웨이퍼(W)의 연마층 두께가 제1값에 도달하였는지 여부를 정확히 파악할 수 있다. For example, as shown in FIG. 9E, the optical interference signals P1 and P2 for the different wavelengths lambda 1 and lambda 2 are not continuously tracked, and the thickness of the oxide layer f of the wafer W (z) is about 2000 Å to about 3000 Å, it is necessary to set the peak value of the waveform in which the optical interference signal (P1) is at least three times the first wavelength (λ1, for example, 469 nm) 6, if the optical interference signal of the first wavelength? 1 reaches the peak value of the sine wave after the cycle of the first wavelength? 1 reaches three times as shown in FIG. 6, the second wavelength? it is determined whether or not the thickness z of the oxide layer f of the wafer W has reached the target thickness by taking into consideration the numerical range or upward slope of the optical interference signal P2 of? 2, for example 675 nm, It is possible to accurately grasp whether or not the thickness of the polishing layer of the wafer W has reached the first value.

또 다른 예로서, 대략 11000Å의 비정상적으로 두껍게 증착된 산화물층에 대해 도9f를 참조하여 살펴보면, 제1파장(λ1)에 대한 광간섭 신호(P1)가 상측 피크값(A0, A0', A1)에 도달할 때마다, 제2파장(λ2) 및 경우에 따라 제3파장에 대한 광간섭 신호(P2,..)의 기울기를 대비한다. 제1파장(λ1)에 대한 광간섭 신호(P1)가 첫번째 상측 피크값(A0)에 도달한 상태에서는, 제2파장(λ2)에 대한 광간섭 신호(P2)의 해당 지점(B0)은 상측 기울기(미분값은 '+')를 가지므로, A0에서는 산화물층(f)이 타겟 두께에 도달하기 직전의 상측 피크값이 아니라는 것으로 감지된다. 그 다음, 제1파장(λ1)에 대한 광간섭 신호(P1)가 두번째 상측 피크값(A0')에 도달한 상태에서는, 제2파장(λ2)에 대한 광간섭 신호(P2)의 해당 지점(B0')은 상측 기울기(미분값은 '+')를 가지므로, A0'에서도 산화물층(f)이 타겟 두께에 도달하기 직전의 상측 피크값이 아니라는 것으로 감지된다. 그 다음, 제1파장(λ1)에 대한 광간섭 신호(P1)가 세번째 상측 피크값(A1)에 도달한 상태에서는, 제2파장(λ2)에 대한 광간섭 신호(P2)의 해당 지점(B1)은 수평 기울기(S1, 미분값은 '0')를 가지므로, A1에서도 산화물층(f)이 타겟 두께에 도달하기 직전의 상측 피크값이 아니라는 것으로 감지된다. 그 다음, 제1파장(λ1)에 대한 광간섭 신호(P1)가 네번째 상측 피크값(A2)에 도달한 상태에서는, 제2파장(λ2)에 대한 광간섭 신호(P2)의 해당 지점(B2)은 하측 기울기(S2, 미분값은 '-')를 가지므로, A2가 산화물층(f)이 타겟 두께에 도달하기 직전의 상측 피크값이 라는 것을 검출할 수 있게 된다. As another example, referring to FIG. 9F for an abnormally thick deposited oxide layer of approximately 11000 ANGSTROM, the optical interference signal P1 for the first wavelength lambda 1 is divided into upper peak values A0, A0 ', A1, , The slope of the second wavelength lambda 2 and, as the case may be, the slope of the optical interference signal P2, .. for the third wavelength. When the optical interference signal P1 for the first wavelength lambda 1 reaches the first upper peak value A0, the corresponding point B0 of the optical interference signal P2 for the second wavelength lambda 2, Since the slope (differential value is '+'), it is detected that the oxide layer (f) is not the upper peak value just before reaching the target thickness in A0. Then, in a state in which the optical interference signal P1 for the first wavelength lambda 1 reaches the second upper peak value A0 ', the optical interference signal P2 for the second wavelength lambda 2 is applied to the corresponding point B0 'has an upward slope (differential value is' + '), it is detected that the oxide layer (f) is not an upper peak value just before reaching the target thickness in A0'. Then, in a state in which the optical interference signal P1 for the first wavelength lambda 1 reaches the third upper peak value A1, the corresponding point B1 of the optical interference signal P2 for the second wavelength lambda 2 Has a horizontal slope (S1, differential value is '0'), it is sensed that A1 is not an upper peak value just before the oxide layer (f) reaches the target thickness. Then, in a state in which the optical interference signal P1 for the first wavelength lambda 1 reaches the fourth upper peak value A2, the corresponding point B2 of the optical interference signal P2 for the second wavelength lambda 2, (S2) (the differential value is '-'), it is possible to detect that A2 is the upper peak value just before the oxide layer (f) reaches the target thickness.

여기서, 도9e와 도9f를 대비하면, 도9f의 So로 표시된 영역을 제외한 영역은 도9e와 동일하다는 것을 알 수 있다. 이는, So로 표시된 영역은 산화물층의 두께가 7000Å보다 더 두꺼운 영역을 연마하는 동안의 광간섭 신호(P1, P2)이며, 11000Å의 두꺼운 산화물층을 연마하여 7000Å에 도달하는 시점부터는 그 패턴이 일정하다는 것을 의미한다. 따라서, 상기와 같이, 2개 이상의 파장(λ1, λ2,...)의 광간섭 신호의 기울기, 광 세기 등을 대비하면, 초기 산화물층의 두께가 비정상적으로 두껍거나 얇은 경우라도 정확하게 미리 정해진 제1값에 도달하는 것을 검출할 수 있다.9E and 9F, the region except the region indicated by So in FIG. 9F is the same as FIG. 9E. The region indicated by So is the optical interference signal (P1, P2) during the polishing of the region where the thickness of the oxide layer is thicker than 7000A. When the thick oxide layer of 11000A is polished to reach 7000A, . Therefore, as described above, even when the thickness of the initial oxide layer is abnormally thick or thin, it is difficult to precisely measure the slope of the optical interference signal of the two or more wavelengths? 1,? 2, 1 < / RTI > value can be detected.

더욱이, 제1파장(λ1)에 대한 광 간섭 신호(P1)의 피크값에서만 제2파장(λ2)의 수치 및 기울기(미분값)를 대비하더라도, 산화물층(f)의 두께가 타겟 두께에 도달하기 직전의 제1파장(λ1)의 광간섭 신호(P1)의 피크값에 도달했는지를 간단한 제어 연산 방식을 유지하면서도 정확하게 검출할 수 있다.
Even when the numerical value and the slope (differential value) of the second wavelength lambda 2 are compared only with the peak value of the optical interference signal P1 with respect to the first wavelength lambda 1, the thickness of the oxide layer f reaches the target thickness It is possible to accurately detect whether or not the peak value of the optical interference signal P1 of the first wavelength lambda 1 immediately before the detection is reached, while maintaining a simple control calculation method.

단계 3: 웨이퍼에 증착되는 연마층의 종류에 따라 단계 2에 의하여 연마층의 두께를 감시하여 제1값에 도달한 것이 감지되면, 연마 패드(111)의 반경방향(99)으로의 높이 편차(79)를 측정한다(S140). Step 3 : The thickness of the polishing layer is monitored by Step 2 according to the type of the polishing layer deposited on the wafer, and when it is detected that the first value has been reached, the height deviation in the radial direction 99 of the polishing pad 111 79) is measured (S140).

연마 패드(111)의 반경 방향(99)으로의 높이 편차(79)는 도10에 예시된 바와 같이, 연마 패드(111)의 반경 길이를 따라 영역별로 차이를 갖는 경향성을 갖는다. 즉, 연마 패드(111)는 웨이퍼(W)와 소정의 수직력이 가해진 상태로 접촉하며 회전하므로, 웨이퍼(W)의 연마층 두께가 영역별로 차이가 생긴다면 연마 패드(111)의 높이 편차도 발생된다.
The height deviation 79 in the radial direction 99 of the polishing pad 111 has a tendency to vary in the region along the radial length of the polishing pad 111 as illustrated in Fig. That is, since the polishing pad 111 contacts and rotates in contact with the wafer W in a predetermined normal force, if the thickness of the polishing layer of the wafer W varies by region, the height variation of the polishing pad 111 also occurs do.

단계 4: 그리고 나서, 웨이퍼(W)의 연마층(f, m)이 두께가 제1값에서 타겟 두께에 이르러 연마 종료 시점(EPD)에 이를 때까지 마무리 연마 공정을 행한다(S150). 마무리 연마 공정은 금속층이 적층된 경우에 관한 도8b를 기준으로 대략 Tx 내지 To에 해당하는 시간 동안 행해지며, 5초 이내의 시간에 해당한다. Step 4 : The finish polishing process is then performed (S150) until the polishing layer (f, m) of the wafer W reaches the target thickness from the first value to the polishing end point (EPD). The finish grinding process is performed for a time corresponding to approximately Tx to To on the basis of FIG. 8B when the metal layer is stacked, and corresponds to a time within 5 seconds.

단계 1에 의한 CMP 공정에 의하여, 웨이퍼(W)의 연마면이 전체적으로 균일하게 행해질 수도 있지만, 웨이퍼(W)의 연마면이 도3에 도시된 바와 같이 영역별로 불균일하게 행해지는 경우에는, 불균일한 연마층 두께로 인하여 연마 패드(111)의 높이에도 차이가 생기게 된다. 즉, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 낮은 영역에서는 웨이퍼(W)의 연마층의 연마가 덜되어 보다 두꺼운 연마층 두께를 갖게 되고, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 높은 영역에서는 웨이퍼(W)의 연마층의 연마가 더 되어 보다 얇은 연마층 두께를 갖는다. The polishing surface of the wafer W may be uniformly performed as a whole by the CMP process according to the step 1. However, when the polishing surface of the wafer W is made non-uniformly for each region as shown in Fig. 3, A difference in the height of the polishing pad 111 is caused by the thickness of the polishing layer. That is, in the region where the height of the polishing pad 111 is relatively low, the polishing layer of the wafer W is less polished so as to have a thicker polishing layer thickness. In a region where the height of the polishing pad 111 is relatively high, The polishing of the polishing layer of the wafer W is performed to have a thinner polishing layer thickness.

따라서, 제어부(170)는 단계 2에서 두께 감지부(140)를 통하여 연마층 두께가 마무리 연마 공정을 제외하고 모두 이루어진 것으로 보이는 때(연마층 두께가 제1값에 도달한 때)에 연마패드 높이편차측정부(160)로부터 수신된 연마 패드(111)의 높이 편차(79) 데이터를 기초로 하여, 연마 패드(111)를 개질하는 컨디셔너(150)의 가압력을 조절하는 제어 데이터를 생성한다. Accordingly, when the thickness of the abrasive layer appears to be all but the finish polishing process (when the abrasive layer thickness has reached the first value) through the thickness sensing unit 140 in step 2, Control data for adjusting the pressing force of the conditioner 150 for modifying the polishing pad 111 is generated on the basis of the height deviation 79 data of the polishing pad 111 received from the deviation measuring unit 160.

도10에 도시된 바와 같이, 대체로, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 낮으면 컨디셔너(150)에 의하여 낮은 가압력이 도입되고, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 높으면 컨디셔너(150)에 의하여 높은 가압력이 도입되는 가압력 분포(97)를 갖는 제어 데이터를 생성하지만, 3개의 지점(120x, 120y, 120z)에서 획득된 웨이퍼(W)의 연마층의 연마 두께 편차가 심한 경우에는, 특정 영역에서는 컨디셔너(150)에 의하여 가압력이 가해지지 않는 영역도 있을 수 있다.10, when the height of the polishing pad 111 is relatively low, a low pressing force is introduced by the conditioner 150 and when the height of the polishing pad 111 is relatively high, When the polishing thickness variation of the polishing layer of the wafer W obtained at the three points 120x, 120y, and 120z is severe, the control data having the pressing force distribution 97 in which the high pressing force is introduced is generated, There may be a region where the pressing force is not applied by the conditioner 150.

제어부(170)에서 생성된 가압력 인가를 위한 제어 데이터에 기초하여, 마무리 연마 공정이 행해지는 동안에 컨디셔너(150)의 액츄에이터(159)를 통해 제어된 가압력을 연마 패드(111)에 도입한다. 컨디셔너(150)는 연마 패드(111)의 반경 방향 성분을 따라 선회 운동(151d)을 하므로, 선회 운동(151d)을 하는 각 위치에 따른 가압력에 차이를 두도록 제어됨으로써, 연마 패드(111)의 높이 편차를 보정(반드시 모두 동일한 높이로 맞추는 것은 아님)하여, 웨이퍼(W)의 연마층 두께에 편차가 발생되는 것을 마무리 연마 공정 중에 보정할 수 있게 된다. Based on the control data for applying the pressing force generated by the control unit 170, the pressing force controlled through the actuator 159 of the conditioner 150 is introduced into the polishing pad 111 while the finish polishing process is performed. Since the conditioner 150 is rotated in the radial direction of the polishing pad 111 and controlled to have a difference in pressing force depending on the angular position of the pivot motion 151d, (Not necessarily all at the same height) so that a deviation in the thickness of the polishing layer of the wafer W can be corrected during the finish polishing process.

마무리 연마 공정 동안에 연마 패드(111)의 높이 편차와 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 검출하여, 피드백 방식으로 연마 패드(111)에 가압하는 컨디셔너(150)의 가압력을 지속적으로 업데이트할 수도 있지만, 상대적으로 짧은 시간 동안에 행해지는 마무리 연마 공정 중에 업데이트 하는 것은 제어 방식이 복잡해지고 실질적인 효과도 거의 없으므로, 웨이퍼의 연마층 두께가 제1값에 도달한 때에 제어부(170)에서 산출한 가압력 제어 데이터를 기초로 개루프(open-loop) 방식으로 웨이퍼(W)의 연마층의 두께 편차를 보상하는 것이 훨씬 효과적이다.
While the height deviation of the polishing pad 111 and the thickness of the polishing layer of the wafer W may be detected during the finish polishing process and the pressing force of the conditioner 150 that presses the polishing pad 111 in a feedback manner continuously may be updated, Since the control method is complicated and there is substantially no substantial effect of updating during the finishing polishing process performed in a relatively short time, the pressing force control data calculated by the control unit 170 when the thickness of the polishing layer of the wafer reaches the first value It is more effective to compensate for the thickness variation of the polishing layer of the wafer W in an open-loop manner.

단계 5: 그리고 나서, 마무리 연마 공정이 행해지는 제1시간이 경과하면, 화학 기계적 연마 공정을 종료한다.
Step 5 : Then, when the first time period during which the finish polishing process is performed, the chemical mechanical polishing process is terminated.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 방법(S100)은, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼 캐리어(20)에 의하여 가압되는 웨이퍼의 연마면이 불균일하게 연마되더라도, 마무리 연마 공정을 시작하기 이전에 연마 패드의 높이 편차를 측정하여, 측정된 연마 패드(111)의 높이 편차(79)를 기초로 하여 연마 패드를 개질하는 컨디셔너(150)의 가압력을 조정하는 제어데이터를 생성하여 컨디셔너(150)를 제어함으로써, 마무리 연마 공정이 시작되는 시점에서 웨이퍼의 연마면의 편차를 마무리 연마 공정에서 보상하여, CMP 공정이 종료된 웨이퍼 연마면의 최종 상태는 전체적으로 균일하게 연마면을 형성할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The chemical mechanical polishing method (S100) according to one embodiment of the present invention configured as described above is designed so that even if the polishing surface of the wafer pressed by the wafer carrier 20 during the chemical mechanical polishing process is unevenly polished, The height deviation of the polishing pad is measured and the control data for adjusting the pressing force of the conditioner 150 for modifying the polishing pad on the basis of the measured height deviation 79 of the polishing pad 111 is generated, 150 to compensate for the deviation of the polishing surface of the wafer at the start of the finish polishing step in the final polishing step so that the final state of the wafer polishing surface after completion of the CMP process can uniformly form the polishing surface as a whole An advantageous effect can be obtained.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

즉, 본 발명의 실시예에서는 3개의 지점(120x, 120y, 120z)에서 각각 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 검출하는 구성을 예로 들었지만, 캐리어 헤드(20)의 압력 챔버(C0,...,C5)의 갯수에 해당하는 지점에서 웨이퍼(W)의 연마층 두께를 검출할 수도 있다.
That is, in the embodiment of the present invention, the configuration in which the thicknesses of the abrasive layers of the wafers W are detected at the three points 120x, 120y, and 120z is exemplified. However, the pressure chambers C0, , C5 of the wafer W can be detected.

W: 웨이퍼 f: 산화물층
Li: 조사광 Lo: 반사광
d: 반사광의 간격 z: 산화물층 두께
λ1: 제1파장 λ2: 제2파장
P1: 제1파장의 광간섭 신호 P2: 제2파장의 광간섭 신호
100: 화학 기계적 연마 시스템 110: 연마 정반
111: 연마 패드 111a: 투명창
120: 광조사부 130: 광수신부
140: 두께 검출부 150: 컨디셔너
160: 연마패드 높이편차측정부 170: 제어부
W: wafer f: oxide layer
Li: illumination light Lo: reflection light
d: spacing of reflected light z: oxide layer thickness
? 1: first wavelength? 2: second wavelength
P1: optical interference signal of the first wavelength P2: optical interference signal of the second wavelength
100: Chemical mechanical polishing system 110: Polishing plate
111: Polishing pad 111a: Transparent window
120: light irradiation part 130:
140: thickness detector 150: conditioner
160: Polishing pad height deviation measuring unit 170:

Claims (16)

웨이퍼를 연마 패드에 가압하면서 상기 웨이퍼의 연마면을 연마하는 연마 단계와;
상기 웨이퍼의 연마층 두께가 총 연마 두께의 70% 내지 99%에 해당하는 만큼의 연마가 이루어진 미리 정해진 제1값에 도달하였는 지를 감지하는 연마층 두께 감지단계와;
상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 연마패드 높이측정단계와;
상기 웨이퍼 두께감지단계에 의하여 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 것을 감지하면, 미리 정해진 제1시간 동안, 컨디셔닝 디스크가 선회 운동을 하면서, 상기 연마패드 높이측정단계에서 상기 연마 패드의 높이 편차의 측정값에 기초하여, 상기 연마 패드의 표면 높이가 높은 영역에 대해서는 낮은 영역에 비하여 가압력을 더 크게 인가하는 형태로, 선회 각도에 따라 서로 다른 가압력으로 상기 연마 패드를 가압하며 개질시키면서 상기 웨이퍼에 대한 연마 단계를 지속한 이후에, 상기 웨이퍼의 연마를 종료하는 마무리 연마단계를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
A polishing step of polishing the polishing surface of the wafer while pressing the wafer against the polishing pad;
A polishing layer thickness sensing step of sensing whether the thickness of the polishing layer of the wafer has reached a predetermined first value that is equal to 70% to 99% of the total polishing thickness;
A polishing pad height measuring step of measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad;
Wherein when the polishing pad thickness of the wafer reaches the first value by the wafer thickness sensing step, the conditioning disk is pivoting for a predetermined first time, The polishing pad is pressed and modified with a different pressing force depending on the turning angle in such a manner that the pressing force is applied to a region having a higher surface height of the polishing pad as compared with a lower region A finish polishing step of finishing the polishing of the wafer after the polishing step for the wafer is continued;
Wherein the chemical mechanical polishing method comprises the steps of:
제 1항에 있어서,
상기 제1값은 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 타겟 두께에 비하여 200Å 내지 2000Å만큼 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first value is that the thickness of the abrasive layer of the wafer is greater than the target thickness by 200 ANGSTROM to 2000 ANGSTROM.
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼는 광투과층이 적층 형성되고, 상기 제1값은 상기 웨이퍼의 연마면으로부터의 반사광의 광간섭 신호의 주기가 정해진 횟수만큼 경과한 순간의 연마층 두께인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the wafer is laminated with a light transmitting layer and the first value is the thickness of the polishing layer at a moment when the period of the optical interference signal of the reflected light from the polishing surface of the wafer has elapsed a predetermined number of times .
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 두께감지단계는 상기 연마 단계 중에 실시간으로 행해지는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the wafer thickness sensing step is performed in real time during the polishing step.
제 1항에 있어서,
상기 제1시간은 5초 이내인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first time is less than 5 seconds.
제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웨이퍼는 광투과층이 적층 형성되고, 상기 제1값은, 상기 웨이퍼의 연마면으로부터의 반사광의 서로 다른 제1파장과 제2파장을 포함하는 2개 이상의 파장에 대한 신호가 동시에 정해진 값에 도달한 때의 상기 웨이퍼의 연마층 두께인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the wafer is laminated with a light transmitting layer and the first value is a value at which signals for two or more wavelengths including different first wavelengths and second wavelengths of reflected light from the polishing surface of the wafer are simultaneously set to a predetermined value And the thickness of the abrasive layer of the wafer at the time of reaching the abrasive layer.
제 6항에 있어서,
상기 제1값은, 상기 반사광의 상기 제1파장에 대한 제1간섭파장신호와 상기 반사광의 상기 제2파장에 대한 제2간섭파장신호의 주기 횟수와, 상대위치와, 기울기 중 어느 하나 이상이 동시에 정해진 값에 도달한 때의 상기 웨이퍼의 연마층 두께인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the first value is at least one of a period of the first interference wavelength signal for the first wavelength of the reflected light and a period number of the second interference wavelength signal for the second wavelength of the reflected light, And the thickness of the abrasive layer of the wafer when a predetermined value is reached at the same time.
제 6항에 있어서,
상기 제1값은, 상기 반사광의 상기 제1파장에 대한 제1간섭파장신호가 피크값인 때에 상기 반사광의 상기 제2파장에 대한 제2간섭파장신호의 주기 횟수와, 상대위치와, 기울기 중 어느 하나 이상이 동시에 정해진 값에 도달한 때의 상기 웨이퍼의 연마층 두께인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the first value is a ratio of the number of cycles of the second interference wavelength signal to the second wavelength of the reflected light when the first interference wavelength signal for the first wavelength of the reflected light is a peak value, And the polishing layer thickness of the wafer when at least one of them reaches a predetermined value at the same time.
제 6항에 있어서,
상기 웨이퍼는 다수의 영역에서 가압되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the wafer is pressed in a plurality of areas.
웨이퍼의 판면을 가압하여 연마면이 연마 패드에 접촉하면서 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 화학 기계적 연마 시스템으로서,
독립적으로 압력이 제어되는 다수의 압력 챔버가 형성되어, 상기 압력 챔버의 저면을 형성하는 멤브레인을 통해 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 가압하는 캐리어 헤드와;
상기 웨이퍼의 연마층 두께가 총 연마 두께의 70% 내지 99%에 해당하는 만큼의 연마가 이루어진 미리 정해진 제1값에 도달하였는 지를 감지하는 연마층 두께 감지부와;
상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 연마패드 높이편차측정부와;
화학 기계적 연마 공정이 행해지는 과정에서 상기 연마 패드와 접촉하는 컨디셔닝 디스크를 가압하여 상기 연마 패드를 개질시키는 컨디셔너와;
상기 두께 감지부에서 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달한 것을 감지하면, 미리 정해진 제1시간 동안, 컨디셔닝 디스크가 선회 운동을 하면서, 상기 연마패드 높이편차측정부에서 상기 연마 패드의 높이 편차의 측정값에 기초하여, 상기 연마 패드의 표면 높이가 높은 영역에 대해서는 낮은 영역에 비하여 가압력을 더 크게 인가하는 형태로, 선회 각도에 따라 서로 다른 가압력으로 상기 연마 패드를 가압하며 개질시키면서 상기 웨이퍼에 대한 화학 기계적 연마 공정을 지속한 이후에 상기 웨이퍼의 연마를 종료하는 제어부를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
A chemical mechanical polishing system in which a polishing surface is pressed against a polishing surface of a wafer to perform a chemical mechanical polishing process while contacting the polishing pad,
A carrier head formed with a plurality of pressure chambers independently controlled in pressure and pressing the wafer to the polishing pad through a membrane forming the bottom surface of the pressure chamber;
An abrasive layer thickness sensing unit for sensing whether the thickness of the abrasive layer of the wafer reaches a predetermined first value that is equal to 70% to 99% of the total abrasive thickness;
A polishing pad height deviation measuring unit for measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad;
A conditioner for pressing the conditioning disk in contact with the polishing pad in the course of performing the chemical mechanical polishing process to modify the polishing pad;
Wherein the polishing pad height deviation measuring unit measures the polishing pad height deviation of the polishing pad while the polishing pad thickness of the wafer reaches the first value at a predetermined time, The polishing pad is pressed and modified with different pressing forces depending on the turning angle in a manner that a pressing force is applied to a region having a higher surface height of the polishing pad as compared with a lower region, A control unit for terminating the polishing of the wafer after the chemical mechanical polishing process for the wafer is continued;
Wherein the chemical mechanical polishing system comprises a chemical mechanical polishing system.
제 10항에 있어서, 상기 두께 감지부는,
상기 연마 패드에 형성되어 있는 투명창을 통하여 광을 조사하는 광조사부와;
상가 광조사부로부터 조사된 광이 상기 웨이퍼에서 반사된 반사광을 수신하는 광수신부를;
더 포함하여, 상기 제어부가 상기 반사광으로부터 상기 웨이퍼의 연마층 두께가 상기 제1값에 도달하는지 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.
11. The apparatus of claim 10,
A light irradiation unit for irradiating light through a transparent window formed on the polishing pad;
A light receiving portion for receiving reflected light reflected from the wafer by light emitted from the illumination light irradiating portion;
Further comprising: the control section detects whether the thickness of the polishing layer of the wafer from the reflected light reaches the first value.
제 10항 또는 제11항에 있어서,
상기 제1시간은 5초 이내인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템.

The method according to claim 10 or 11,
Wherein the first time is less than 5 seconds.

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