KR20140106405A

KR20140106405A - 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 프로파일 조정 방법 및 연마 장치

Info

Publication number: KR20140106405A
Application number: KR1020140018656A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 시마노; 무츠미 다니카와; 히사노리 마츠오; 구니아키 야마구치; 가츠히데 와타나베
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: CN104002240A; TW201436944A; US20140287653A1; US9156130B2; CN104002240B; JP2014161944A; TWI554361B; KR101660101B1; JP5964262B2

Abstract

본 발명은, 목표로 하는 연마 부재의 프로파일을 실현할 수 있는 연마 부재의 프로파일 조정 방법을 제공한다. 본 방법은, 드레서(5)의 요동 방향을 따라서 연마 부재(10) 상에 미리 설정된 복수의 요동 구간 Z1 내지 Z5의 각각에서 연마 부재(10)의 표면 높이를 측정하고, 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 연마 부재(10)의 목표 프로파일의 차분을 계산하고, 그 차분이 없어지도록 복수의 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 드레서(5)의 이동 속도를 보정한다.

Description

연마 장치에 사용되는 연마 부재의 프로파일 조정 방법 및 연마 장치{METHOD OF ADJUSTING PROFILE OF A POLISHING MEMBER USED IN A POLISHING APPARATUS, AND POLISHING APPARATUS}

본 발명은, 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 프로파일 조정 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 기판을 연마하기 위한 연마 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라서, 회로의 배선이 미세화되고, 집적되는 디바이스의 치수도 보다 미세화되고 있다. 따라서, 표면에 예를 들어 금속 등의 막이 형성된 웨이퍼를 연마하여, 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이 필요해지고 있다. 이 평탄화법의 하나로서, 화학 기계 연마(CMP) 장치에 의한 연마가 있다. 화학 기계 연마 장치는 연마 부재(연마 천, 연마 패드 등)와, 웨이퍼 등의 연마 대상물을 보유 지지하는 보유 지지부(토플링, 연마 헤드, 척 등)를 갖고 있다. 그리고, 연마 대상물의 표면(피연마면)을 연마 부재의 표면에 압박하여, 연마 부재와 연마 대상물 사이에 연마액(지액, 약액, 슬러리, 순수 등)을 공급하면서, 연마 부재와 연마 대상물을 상대 운동시킴으로써, 연마 대상물의 표면을 평탄하게 연마하도록 하고 있다. 화학 기계 연마 장치에 의한 연마에 의하면, 화학적 연마 작용과 기계적 연마 작용에 의해 양호한 연마가 행해진다.

이와 같은 화학 기계 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 재료로서는, 일반적으로 발포 수지나 부직포가 사용되고 있다. 연마 부재의 표면에는 미세한 요철이 형성되어 있고, 이 미세한 요철은 막힘 방지나 연마 저항의 저감에 효과적인 칩 포켓으로서 작용한다. 그러나, 연마 부재에 의해 연마 대상물의 연마를 계속하면, 연마 부재 표면이 미세한 요철이 찌부러지게 되어, 연마 레이트의 저하를 일으킨다. 이로 인해, 다이아몬드 입자 등의 다수의 지립을 전착시킨 드레서에 의해 연마 부재 표면의 드레싱을 행하고, 연마 부재 표면에 미세한 요철을 재형성한다.

연마 부재의 드레싱 방법으로서는, 연마 부재의 연마에서 사용되는 영역과 동등한지 그보다도 큰 드레서(대직경 드레서)를 사용하는 방법이나, 연마 부재의 연마에서 사용되는 영역보다도 작은 드레서(소직경 드레서)를 사용하는 방법이 있다. 대직경 드레서를 사용하는 경우, 예를 들어 드레서의 위치를 고정하여 드레서를 회전시키면서, 지립이 전착되어 있는 드레싱면을 회전시키고 있는 연마 부재에 압박하여 드레싱한다. 소직경 드레서를 사용하는 경우, 예를 들어 회전하는 드레서를 이동(원호 형상이나 직선 형상으로 왕복 운동, 요동)시키면서, 드레싱면을 회전시키고 있는 연마 부재에 압박하여 드레싱한다. 또한 이와 같이 연마 부재를 회전시키면서 드레싱하는 경우, 연마 부재의 전체 표면 중 실제로 연마를 위해 사용되는 영역은 연마 부재의 회전 중심을 중심으로 하는 원환 형상의 영역이다.

연마 부재의 드레싱 시에, 미량이지만 연마 부재의 표면이 깎여진다. 따라서, 적절하게 드레싱이 행해지지 않으면 연마 부재의 표면에 부적절한 굴곡이 생겨, 피연마면 내에서 연마 레이트의 변동이 생긴다고 하는 문제가 있다. 연마 레이트의 변동은 연마 불량의 원인이 되므로, 연마 부재의 표면에 부적절한 굴곡을 발생시키지 않는 드레싱을 행할 필요가 있다. 즉, 연마 부재의 적절한 회전 속도, 드레서의 적절한 회전 속도, 적절한 드레싱 하중, 소직경 드레서의 경우는 드레서의 적절한 이동 속도 등의 적절한 드레싱 조건으로 드레싱을 행함으로써 연마 레이트의 변동을 회피하고 있다.

일본 특허 공개 제2010-76049호 공보

특허문헌 1에는, 드레서의 요동 구간마다 미리 설정된 속도로 드레서를 요동시킴으로써, 연마 부재의 표면을 균일하게 하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 종래의 드레싱 방법에서는, 의도한 연마 부재의 프로파일이 얻어지지 않는 경우가 이었다.

본 발명은, 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 목표로 하는 연마 부재의 프로파일을 실현할 수 있는 연마 부재의 프로파일 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 그와 같은 연마 부재의 프로파일 조정 방법을 실행할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태는, 기판의 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 프로파일을 조정하는 방법이며, 드레서를 상기 연마 부재 상에서 요동시켜 상기 연마 부재를 드레싱하고, 상기 드레서의 요동 방향을 따라서 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 요동 구간의 각각에서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하고, 상기 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 상기 연마 부재의 목표 프로파일의 차분을 계산하고, 상기 차분이 없어지도록 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 현재의 프로파일과 상기 목표 프로파일의 차분을 계산하는 공정은, 상기 표면 높이의 측정값으로부터 상기 연마 부재의 커트 레이트를 상기 복수의 요동 구간에 대해서 산출하고, 상기 산출된 커트 레이트와, 상기 복수의 요동 구간에 대해서 각각 미리 설정된 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분에 따라서, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정은, 상기 목표 커트 레이트에 대한 상기 산출된 커트 레이트의 비율인 커트 레이트비를 계산하는 공정이며, 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도에 상기 커트 레이트비를 각각 승산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레서의 이동 속도를 보정한 후의 상기 연마 부재의 드레싱 시간을 산출하고, 상기 드레서의 이동 속도를 보정하기 전의 상기 연마 부재의 드레싱 시간과, 상기 보정 후의 드레싱 시간과 차분을 없애기 위한 조정 계수를, 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 조정 계수는, 상기 보정 전의 드레싱 시간에 대한 상기 보정 후의 드레싱 시간의 비인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 부재에 의해 연마된 상기 기판의 막 두께를 측정하고, 상기 막 두께의 측정값으로부터 얻어진 잔여 막 두께 프로파일과, 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 공정은, 상기 막 두께의 측정값으로부터 상기 기판의 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에서의 상기 기판의 연마 레이트를 산출하고, 상기 복수의 영역에 대해서 미리 설정된 목표 연마 레이트를 준비하고, 상기 복수의 영역에 대응하는 상기 요동 구간에서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하고, 상기 연마 레이트, 상기 목표 연마 레이트 및 상기 커트 레이트로부터 보정 계수를 계산하고, 상기 보정 계수를 상기 요동 구간에서의 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 기판의 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일을 취득하고, 상기 초기 막 두께 프로파일과 상기 목표 막 두께 프로파일의 차분으로부터, 목표 연마량의 분포를 산출하고, 상기 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태는, 기판을 연마하는 연마 장치이며, 연마 부재를 지지하는 연마 테이블과, 상기 연마 부재에 기판을 압박하는 토플링과, 상기 연마 부재 상에서 요동함으로써 상기 연마 부재를 드레싱하는 드레서와, 상기 연마 부재의 프로파일을 조정하는 드레싱 감시 장치와, 상기 드레서의 요동 방향을 따라서 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 요동 구간의 각각에서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 표면 높이 측정기를 구비하고, 상기 드레싱 감시 장치는, 상기 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 상기 연마 부재의 목표 프로파일의 차분을 계산하고, 상기 차분이 없어지도록 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 현재의 프로파일과 상기 목표 프로파일의 차분을 계산하는 공정은, 상기 표면 높이의 측정값으로부터 상기 연마 부재의 커트 레이트를 상기 복수의 요동 구간에 대해서 산출하고, 상기 산출된 커트 레이트와, 상기 복수의 요동 구간에 대해서 각각 미리 설정된 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분에 따라서, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정은, 상기 목표 커트 레이트에 대한 상기 산출된 커트 레이트의 비율인 커트 레이트비를 계산하는 공정이며, 상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도에 상기 커트 레이트비를 각각 승산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치는, 상기 드레서의 이동 속도를 보정한 후의 상기 연마 부재의 드레싱 시간을 산출하고, 상기 드레서의 이동 속도를 보정하기 전의 상기 연마 부재의 드레싱 시간과, 상기 보정 후의 드레싱 시간과 차분을 없애기 위한 조정 계수를, 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정을 더 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 연마 장치는, 상기 연마 부재에 의해 연마된 상기 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기를 더 구비하고, 상기 드레싱 감시 장치는, 상기 막 두께의 측정값으로부터 얻어진 잔여 막 두께 프로파일과, 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 공정은, 상기 막 두께의 측정값으로부터 상기 기판의 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에서의 상기 기판의 연마 레이트를 산출하고, 상기 복수의 영역에 대해서 미리 설정된 목표 연마 레이트를 준비하고, 상기 복수의 영역에 대응하는 상기 요동 구간에서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하고, 상기 연마 레이트, 상기 목표 연마 레이트 및 상기 커트 레이트로부터 보정 계수를 계산하고, 상기 보정 계수를 상기 요동 구간에서의 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 형태는, 상기 드레싱 감시 장치는, 상기 기판의 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일을 취득하고, 상기 초기 막 두께 프로파일과 상기 목표 막 두께 프로파일의 차분으로부터, 목표 연마량의 분포를 산출하고, 상기 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 드레서에 의해 드레싱된 연마 부재의 표면 높이의 측정값으로부터 연마 부재의 현재의 프로파일이 생성되고, 목표 프로파일과 이 현재의 프로파일의 차분에 기초하여, 연마 부재 상의 드레서의 이동 속도가 보정된다. 이와 같이 하여 보정된 이동 속도로 드레서를 요동시킴으로써, 목표 프로파일을 고정밀도로 실현할 수 있다.

도 1은 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 드레서 및 연마 패드를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)는 각각 드레싱면의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 연마 패드의 연마면 상에 정의된 요동 구간을 도시하는 도면이다.
도 5는 보정 전의 드레서 이동 속도 분포와 보정 후의 드레서 이동 속도 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 연마 테이블로부터 이격되어 설치된 막 두께 측정기를 구비한 연마 장치를 도시하는 도면이다.
도 7은 연마 장치 및 막 두께 측정기를 구비한 기판 처리 장치를 도시하는 도면이다.

도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 웨이퍼 등의 기판을 연마하는 연마 장치를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마 장치는 연마 패드(연마 부재)(10)를 보유 지지하는 연마 테이블(9)과, 웨이퍼(W)를 연마하기 위한 연마 유닛(1)과, 연마 패드(10) 상에 연마액을 공급하는 연마액 공급 노즐(4)과, 웨이퍼(W)의 연마에 사용되는 연마 패드(10)를 컨디셔닝(드레싱)하는 드레싱 유닛(2)을 구비하고 있다. 연마 유닛(1) 및 드레싱 유닛(2)은 베이스(3) 상에 설치되어 있다.

연마 유닛(1)은 토플링 샤프트(18)의 하단부에 연결된 토플링(기판 보유 지지부)(20)을 구비하고 있다. 토플링(20)은, 그 하면에 웨이퍼(W)를 진공 흡착에 의해 보유 지지하도록 구성되어 있다. 토플링 샤프트(18)는, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 회전시키고, 이 토플링 샤프트(18)의 회전에 의해, 토플링(20) 및 웨이퍼(W)가 회전한다. 토플링 샤프트(18)는, 도시하지 않은 상하 이동 기구(예를 들어, 서보 모터 및 볼 나사 등으로 구성됨)에 의해 연마 패드(10)에 대하여 상하 이동하도록 되어 있다.

연마 테이블(9)은, 그 하방에 배치되는 모터(13)에 연결되어 있다. 연마 테이블(9)은, 그 축심 주위로 모터(13)에 의해 회전된다. 연마 테이블(9)의 상면에는 연마 패드(10)가 부착되어 있고, 연마 패드(10)의 상면이 웨이퍼(W)를 연마하는 연마면(10a)을 구성하고 있다.

웨이퍼(W)의 연마는 다음과 같이 하여 행해진다. 토플링(20) 및 연마 테이블(9)을 각각 회전시켜, 연마 패드(10) 상에 연마액을 공급한다. 이 상태에서, 웨이퍼(W)를 보유 지지한 토플링(20)을 하강시키고, 또한 토플링(20) 내에 설치된 에어백으로 이루어지는 가압 기구(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼(W)를 연마 패드(10)의 연마면(10a)에 압박한다. 웨이퍼(W)와 연마 패드(10)는 연마액의 존재 하에 서로 미끄럼 접촉되고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 연마되어, 평탄화된다.

드레싱 유닛(2)은 연마 패드(10)의 연마면(10a)에 접촉하는 드레서(5)와, 드레서(5)에 연결된 드레서축(16)과, 드레서축(16)의 상단부에 설치된 에어 실린더(19)와, 드레서축(16)을 회전 가능하게 지지하는 드레서 아암(17)을 구비하고 있다. 드레서(5)의 하면에는 다이아몬드 입자 등의 지립이 고정되어 있다. 드레서(5)의 하면은 연마 패드(10)를 드레싱하는 드레싱면을 구성한다.

드레서축(16) 및 드레서(5)는 드레서 아암(17)에 대하여 상하 이동 가능하게 되어 있다. 에어 실린더(19)는 연마 패드(10)에의 드레싱 하중을 드레서(5)에 부여하는 장치이다. 드레싱 하중은 에어 실린더(19)에 공급되는 공기압에 의해 조정할 수 있다.

드레서 아암(17)은 모터(56)에 구동되어, 지지축(58)을 중심으로 하여 요동하도록 구성되어 있다. 드레서축(16)은 드레서 아암(17) 내에 설치된 도시하지 않은 모터에 의해 회전시키고, 이 드레서축(16)의 회전에 의해, 드레서(5)가 그 축심 주위로 회전시킨다. 에어 실린더(19)는 드레서축(16)을 통해서 드레서(5)를 소정의 하중에 의해 연마 패드(10)의 연마면(10a)에 압박한다.

연마 패드(10)의 연마면(10a)의 컨디셔닝은 다음과 같이 하여 행해진다. 연마 테이블(9) 및 연마 패드(10)를 모터(13)에 의해 회전시키고, 도시하지 않은 드레싱액 공급 노즐로부터 드레싱액(예를 들어, 순수)을 연마 패드(10)의 연마면(10a)에 공급한다. 또한, 드레서(5)를 그 축심 주위로 회전시킨다. 드레서(5)는 에어 실린더(19)에 의해 연마면(10a)에 압박되어, 드레서(5)의 하면(드레싱면)을 연마면(10a)에 미끄럼 접촉시킨다. 이 상태에서, 드레서 아암(17)을 선회시켜, 연마 패드(10) 상의 드레서(5)를 연마 패드(10)의 대략 반경 방향으로 요동시킨다. 연마 패드(10)는, 회전하는 드레서(5)에 의해 깎여지고, 이에 의해 연마면(10a)의 컨디셔닝이 행해진다.

드레서 아암(17)에는 연마면(10a)의 높이를 측정하는 패드 높이 센서(표면 높이 측정기)(40)가 고정되어 있다. 또한, 드레서축(16)에는 패드 높이 센서(40)에 대향하여 센서 타깃(41)이 고정되어 있다. 센서 타깃(41)은 드레서축(16) 및 드레서(5)와 일체로 상하 이동하고, 한편, 패드 높이 센서(40)의 상하 방향의 위치는 고정되어 있다. 패드 높이 센서(40)는 변위 센서이며, 센서 타깃(41)의 변위를 측정함으로써, 연마면(10a)의 높이[연마 패드(10)의 두께]를 간접적으로 측정할 수 있다. 센서 타깃(41)은 드레서(5)에 연결되어 있으므로, 패드 높이 센서(40)는 연마 패드(10)의 컨디셔닝 중에 연마면(10a)의 높이를 측정할 수 있다.

패드 높이 센서(40)는 연마면(10a)에 접하는 드레서(5)의 상하 방향의 위치로부터 연마면(10a)을 간접적으로 측정한다. 따라서, 드레서(5)의 하면(드레싱면)이 접촉하고 있는 연마면(10a)의 높이의 평균이 패드 높이 센서(40)에 의해 측정된다. 패드 높이 센서(40)로서는 리니어 스케일식 센서, 레이저식 센서, 초음파 센서 또는 와전류식 센서 등의 모든 타입의 센서를 사용할 수 있다.

패드 높이 센서(40)는 드레싱 감시 장치(60)에 접속되어 있고, 패드 높이 센서(40)의 출력 신호[즉, 연마면(10a)의 높이의 측정값]가 드레싱 감시 장치(60)에 보내지도록 되어 있다. 드레싱 감시 장치(60)는 연마면(10a)의 높이의 측정값으로부터, 연마 패드(10)의 프로파일[연마면(10a)의 단면 형상]을 취득하고, 또한 연마 패드(10)의 컨디셔닝이 올바르게 행해져 있는지 여부를 판정하는 기능을 구비하고 있다.

연마 장치는 연마 테이블(9) 및 연마 패드(10)의 회전 각도를 측정하는 테이블 로터리 인코더(31)와, 드레서(5)의 선회 각도를 측정하는 드레서 로터리 인코더(32)를 구비하고 있다. 이들 테이블 로터리 인코더(31) 및 드레서 로터리 인코더(32)는 각도의 절댓값을 측정하는 앱솔루트 인코더이다. 이들의 로터리 인코더(31, 32)는 드레싱 감시 장치(60)에 접속되어 있고, 드레싱 감시 장치(60)는 패드 높이 센서(40)에 의한 연마면(10a)의 높이 측정 시에서의, 연마 테이블(9) 및 연마 패드(10)의 회전 각도, 나아가서는 드레서(5)의 선회 각도를 취득할 수 있다.

드레서(5)는 유니버설 조인트(15)를 통해서 드레서축(16)에 연결되어 있다. 드레서축(16)은 도시하지 않은 모터에 연결되어 있다. 드레서축(16)은 드레서 아암(17)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 드레서 아암(17)에 의해, 드레서(5)는 연마 패드(10)에 접촉하면서, 도 2에 도시하는 바와 같이 연마 패드(10)의 반경 방향으로 요동하도록 되어 있다. 유니버설 조인트(15)는 드레서(5)의 틸팅을 허용하면서, 드레서축(16)의 회전을 드레서(5)에 전달하도록 구성되어 있다. 드레서(5), 유니버설 조인트(15), 드레서축(16), 드레서 아암(17) 및 도시하지 않은 회전 기구 등에 의해, 드레싱 유닛(2)이 구성되어 있다. 이 드레싱 유닛(2)에는 드레서(5)의 미끄럼 이동 거리를 시뮬레이션에 의해 구하는 드레싱 감시 장치(60)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 드레싱 감시 장치(60)로서는 전용 또는 범용의 컴퓨터를 사용할 수 있다.

드레서(5)의 하면에는 다이아몬드 입자 등의 지립이 고정되어 있다. 이 지립이 고정되어 있는 부분이, 연마 패드(10)의 연마면을 드레싱하는 드레싱면을 구성하고 있다. 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)는, 각각 드레싱면의 예를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)에 나타내는 예에서는, 드레서(5)의 하면 전체에 지립이 고정되어 있고, 원형의 드레싱면이 형성되어 있다. 도 3의 (b)에 나타내는 예에서는, 드레서(5)의 하면의 주연부에 지립이 고정되어 있고, 링 형상의 드레싱면이 형성되어 있다. 도 3의 (c)에 나타내는 예에서는, 드레서(5)의 중심 주위에 대략 등간격으로 배열된 복수의 소직경 펠릿의 표면에 지립이 고정되어 있고, 복수의 원형의 드레싱면이 형성되어 있다.

연마 패드(10)를 드레싱할 때에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마 패드(10)를 화살표의 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시키고, 드레서(5)를 도시하지 않은 회전 기구에 의해 화살표의 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 그리고, 이 상태에서, 드레서(5)의 드레싱면(지립이 배치된 면)을 연마 패드(10)에 소정의 드레싱 하중에 의해 압박하여 연마 패드(10)의 드레싱을 행한다. 또한, 드레서 아암(17)에 의해 드레서(5)가 연마 패드(10) 상을 요동함으로써, 연마 패드(10)의 연마에서 사용되는 영역(연마 영역, 즉 웨이퍼 등의 연마 대상물을 연마하는 영역)을 드레싱할 수 있다.

드레서(5)가 유니버설 조인트(15)를 통해서 드레서축(16)에 연결되어 있으므로, 드레서축(16)이 연마 패드(10)의 표면에 대하여 조금 기울어져 있어도, 드레서(5)의 드레싱면은 연마 패드(10)에 적절하게 접촉한다. 연마 패드(10)의 상방에는 연마 패드(10)의 표면 거칠기를 측정하는 패드 거칠기 측정기(35)가 배치되어 있다. 이 패드 거칠기 측정기(35)로서는, 광학식 등의 공지된 비접촉형의 표면 거칠기 측정기를 사용할 수 있다. 패드 거칠기 측정기(35)는 드레싱 감시 장치(60)에 접속되어 있고, 연마 패드(10)의 표면 거칠기의 측정값이 드레싱 감시 장치(60)에 보내지도록 되어 있다.

연마 테이블(9) 내에는, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 막 두께 센서(막 두께 측정기)(50)가 배치되어 있다. 막 두께 센서(50)는 토플링(20)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 배치되어 있다. 막 두께 센서(50)는 연마 테이블(9)의 회전에 수반하여 웨이퍼(W)의 표면을 가로질러서 이동하면서, 웨이퍼(W)의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기이다. 막 두께 센서(50)로서는 와전류 센서, 광학식 센서 등의 비접촉 타입의 센서를 사용할 수 있다. 막 두께의 측정값은 드레싱 감시 장치(60)에 보내진다. 드레싱 감시 장치(60)는 막 두께의 측정값으로부터 웨이퍼(W)의 막 두께 프로파일[웨이퍼(W)의 반경 방향을 따른 막 두께 분포]을 생성하도록 구성되어 있다.

다음에, 드레서(5)의 요동에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 드레서 아암(17)은 점 J를 중심으로 하여 시계 방향 및 반시계 방향으로 소정의 각도만큼 선회한다. 이 점 J의 위치는 도 1에 도시하는 지지축(58)의 중심 위치에 상당한다. 그리고, 드레서 아암(17)의 선회에 의해, 드레서(5)의 회전 중심은 원호 L로 나타내는 범위에서 연마 패드(10)의 반경 방향으로 요동한다.

도 4는 연마 패드(10)의 연마면(10a)의 확대도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 드레서(5)의 요동 범위(요동 폭 L)는, 복수의(도 4에서는 5개의) 요동 구간 Z1, Z2, Z3, Z4, Z5로 분할되어 있다. 이들의 요동 구간 Z1 내지 Z5는 연마면(10a) 상에 미리 설정된 가상적인 구간이며, 드레서(5)의 요동 방향[즉 연마 패드(10)의 대략 반경 방향]을 따라서 나열되어 있다. 드레서(5)는, 이들의 요동 구간 Z1 내지 Z5를 가로질러서 이동하면서, 연마 패드(10)를 드레싱한다. 이들 요동 구간 Z1 내지 Z5의 길이는, 서로 동일해도 좋고, 또는 달라도 좋다.

연마 패드(10) 상을 요동하고 있을 때의 드레서(5)의 이동 속도는, 각각의 요동 구간 Z1 내지 Z5마다 미리 설정되어 있다. 드레서(5)는, 미리 설정된 이동 속도로 각각의 요동 구간 Z1 내지 Z5를 가로지른다. 드레서(5)의 이동 속도 분포는, 각각의 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 드레서(5)의 이동 속도를 나타내고 있다.

드레서(5)의 이동 속도는 연마 패드(10)의 커트 레이트 프로파일의 결정 요소 중 1개이다. 연마 패드(10)의 커트 레이트는 단위 시간당 드레서(5)에 의해 깎여지는 연마 패드(10)의 양(두께)을 나타낸다. 통상, Z1 내지 Z5의 각 요동 구간에서 깎여지는 연마 패드(10)의 두께는 각각 다르므로, 커트 레이트의 수치도 요동 구간마다 다르다. 그러나, 패드 프로파일은 통상 편평한 편이 바람직하므로, 각 요동 구간마다의 커트 레이트의 차가 작아지도록 조정하는 경우가 있다. 여기서, 드레서(5)의 이동 속도를 올린다고 하는 것은, 드레서(5)의 연마 패드(10) 상에서의 체재 시간을 짧게 하는 것, 즉 연마 패드(10)의 커트 레이트를 내리는 것을 의미하고, 드레서(5)의 이동 속도를 내린다고 하는 것은, 드레서(5)의 연마 패드(10) 상에서의 체재 시간을 길게 하는 것, 즉 연마 패드(10)의 커트 레이트를 올리는 것을 의미한다. 따라서, 어느 요동 구간에서의 드레서(5)의 이동 속도를 올림으로써, 그 요동 구간에서의 커트 레이트를 내릴 수 있고, 어느 요동 구간에서의 드레서(5)의 이동 속도를 내림으로써, 그 요동 구간에서의 커트 레이트를 올릴 수 있다. 상기의 방법에서, 연마 패드 전체의 커트 레이트 프로파일을 조절할 수 있다. 또한, 본 방법에서 사용하는 커트 레이트는, 어느 요동 구간에서 깎여진 연마 패드(10)의 양을, "연마 패드 전체의 드레싱 시간"으로 나눈 값이며, "각 요동 구간의 체재 시간"으로 나눈 값은 아니다.

드레싱 감시 장치(60)에는 연마 패드(10)의 목표 프로파일(이하, 목표 패드 프로파일이라고 함)이 기억되어 있다. 목표 패드 프로파일은 연마 패드(10)의 반경 방향을 따른 연마면(10a)의 목표 높이 분포를 나타내고 있다. 이 목표 패드 프로파일은, 도시하지 않은 입력 장치를 통해 드레싱 감시 장치(60)에 입력되고, 그 내부의 도시하지 않은 메모리에 보존된다. 드레싱 감시 장치(60)는 연마면(10a)의 높이의 측정값으로부터, 연마 패드(10)의 현재의 프로파일(이하, 현재의 패드 프로파일이라고 함)을 생성하고, 현재의 패드 프로파일과 목표 패드 프로파일의 차분을 계산하고, 이 차분에 기초하여 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 드레서(5)의 이동 속도를 보정한다.

현재의 패드 프로파일과 목표 패드 프로파일의 차분은, 요동 구간 Z1 내지 Z5마다 산출된다. 따라서, 요동 구간 Z1 내지 Z5마다 산출된 차분에 따라서 드레서(5)의 이동 속도가 보정된다. 보다 구체적으로는, 차분이 없어지도록 드레서(5)의 이동 속도가 보정된다. 예를 들어, 측정된 패드 높이가 그 시점의 목표 패드 높이(목표 연마면 높이)보다도 높은 요동 구간에서는 드레서(5)의 이동 속도가 내려가고, 측정된 패드 높이가 그 시점의 목표 패드 높이보다도 낮은 요동 구간에서는 드레서(5)의 이동 속도가 올라간다. 각 요동 구간에서의 목표 패드 높이는 목표 패드 프로파일로부터 얻어진다. 이와 같이, 현재의 패드 프로파일과 목표 패드 프로파일의 차분에 기초하여 드레서(5)의 이동 속도가 보정된다.

드레서(5)의 이동 속도의 보정의 보다 구체적인 예에 대해서 이하에 설명한다. 이하의 예에서는, 현재의 패드 프로파일과 목표 패드 프로파일의 차분으로서, 현재의 커트 레이트의 목표 커트 레이트에 대한 비율이 산출된다. 드레싱 감시 장치(60)는 표면 높이의 측정값으로부터 연마 패드(10)의 커트 레이트를 복수의 요동 구간 Z1 내지 Z5에 대해서 각각 산출하고, 산출된 커트 레이트의 목표 커트 레이트에 대한 비율(이하, 커트 레이트비라고 함)을 복수의 요동 구간 Z1 내지 Z5에 대해서 각각 계산하고, 그리고 얻어진 커트 레이트비를, 복수의 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 드레서(5)의 현재의 이동 속도에 각각 승산함으로써, 연마 패드(10) 상을 요동할 때의 드레서(5)의 이동 속도를 보정한다.

예를 들어, 요동 구간 Z1에서의 목표 커트 레이트가 100[㎛/h]이며, 산출된 현재의 커트 레이트가 90[㎛/h]인 경우는, 요동 구간 Z1에서의 커트 레이트비는 0.9(=90/100)이다. 따라서, 드레싱 감시 장치(60)는 요동 구간 Z1에서의 현재의 이동 속도에 0.9를 곱함으로써, 드레서(5)의 요동 구간 Z1에서의 이동 속도를 보정한다. 현재의 이동 속도에 0.9를 곱하면, 드레서(5)의 이동 속도(요동 속도)는 낮아진다. 그 결과, 요동 구간 Z1에서의 드레서(5)의 체재 시간이 길어져, 커트 레이트가 상승한다. 이와 같이 하여, 드레서(5)의 이동 속도가 보정된다. 마찬가지로 하여, 다른 요동 구간 Z2 내지 Z5에서도 드레서(5)의 이동 속도가 보정되고, 이에 의해 요동 범위 L 내에서의 드레서(5)의 이동 속도 분포가 조정된다.

상기 목표 커트 레이트는 요동 구간 Z1 내지 Z5에 대해서 각각 미리 설정된다. 예를 들어, 편평한 연마면(10a)을 형성하고자 하는 것이면, 목표 커트 레이트는 측정된 커트 레이트의 연마면(10a) 전체에서의 평균이어도 좋고 또는 도시하지 않은 입력 장치로부터 드레싱 감시 장치(60)에 미리 입력되어도 좋다.

도 5는 보정 전의 드레서 이동 속도 분포와 보정 후의 드레서 이동 속도 분포를 나타내는 도면이다. 도 5에 있어서, 좌측의 종축은 연마 패드(10)의 커트 레이트를 나타내고, 우측의 종축은 드레서(5)의 이동 속도를 나타내고, 횡축은 연마 패드(10)의 반경 방향의 거리를 나타내고 있다. 실선의 그래프는 보정 전의 드레서 이동 속도를 나타내고, 점선의 그래프는 보정 후의 드레서 이동 속도를 나타내고 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이 드레서(5)의 이동 속도가 보정되면, 드레싱 시간 전체를 변화시킬 수 있다. 이와 같은 드레싱 시간의 변화는, 웨이퍼의 연마 공정이나 반송 공정 등의 다른 공정에 영향을 줄 가능성이 있다. 따라서, 드레싱 감시 장치(60)는 드레서(5)의 이동 속도의 보정 후의 드레싱 시간이 보정 전의 드레싱 시간과 동등해지도록, 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 보정된 이동 속도에 조정 계수를 승산한다. 예를 들어, 보정 전의 드레싱 시간이 10초, 보정 후의 드레싱 시간이 13초인 경우는, 드레싱 감시 장치(60)는, 그 차분 3초를 없애기 위한(즉, 보정 후의 드레싱 시간을 10초로 하기 위한) 조정 계수를 산출하고, 이 조정 계수를 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 보정된 이동 속도에 각각 승산한다.

상기 조정 계수는 보정 전의 드레싱 시간에 대한 보정 후의 드레싱 시간의 비(이하, 드레싱 시간비라고 함)이다. 상술한 예에서는, 보정 전의 드레싱 시간이 10초, 보정 후의 드레싱 시간이 13초이므로, 드레싱 시간비는 1.3이다. 따라서, 드레싱 시간비 1.3이, 요동 구간 Z1 내지 Z5에서의 보정된 이동 속도에 승산된다. 이와 같은 조정 계수를 사용한 드레싱 시간의 조정에 의해, 드레서(5)의 이동 속도의 보정에 관계없이 드레싱 시간을 일정하게 유지할 수 있다.

연마 패드(10)의 드레싱은 웨이퍼의 연마 레이트(제거 레이트라고도 말함)에 영향을 준다. 보다 구체적으로는, 드레싱이 양호하게 행해진 패드 영역에서는 웨이퍼의 연마 레이트가 높아지고, 드레싱이 부족한 패드 영역에서는 웨이퍼의 연마 레이트는 낮아진다. 사용되는 연마제의 종류에 따라서는 반대의 경향을 나타내는 경우도 있다. 어느 쪽이든, 연마 패드(10)의 커트 레이트와 웨이퍼의 연마 레이트 사이에는 상관 관계가 있다. 따라서, 연마 패드(10)의 커트 레이트를 조정함으로써, 웨이퍼의 연마 레이트를 조정할 수 있다.

드레싱 감시 장치(60)는 연마된 웨이퍼의 막 두께 프로파일과, 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여 드레서(5)의 이동 속도를 더 보정해도 좋다. 이하, 구체예를 들어 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연마 장치는 막 두께 센서(50)를 구비하고 있다. 드레싱 감시 장치(60)는 막 두께 센서(50)에 접속되어 있고, 막 두께의 측정값으로부터, 연마된 웨이퍼의 막 두께 프로파일(즉 잔여 막 두께 프로파일)을 생성하고, 또한 웨이퍼 반경 방향의 위치마다 연마 레이트를 산출하도록 되어 있다.

드레싱 감시 장치(60)에는 웨이퍼 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에 대해서 목표 연마 레이트가 기억되어 있다. 이들 복수의 영역은 웨이퍼의 표면 상에 미리 정의된 영역이며, 예를 들어 웨이퍼의 중심 영역, 중간 영역, 외주 영역이다. 목표 연마 레이트는 도시하지 않은 입력 장치를 통해 미리 드레싱 감시 장치(60)에 입력된다. 드레싱 감시 장치(60)는, 실제의 연마 레이트를 확인하면서 목표 연마 레이트를 변경해 가는 경우도 있다.

드레싱 감시 장치(60)는 웨이퍼의 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에서 산출된 연마 레이트 R, 상기 복수의 영역에서 미리 설정된 목표 연마 레이트 R_tar 및 상기 복수의 영역에 대응하는 요동 구간에서의 커트 레이트 C로부터,

보정 계수=1/(1-K*(R-R_tar)/C)

를 계산하고, 이 보정 계수를 상기 요동 구간에서의 드레서(5)의 이동 속도에 각각 곱함으로써, 이동 속도를 더 보정한다. 보정 계수는, 상기 식을 사용해서 요동 구간 Z1 내지 Z5 각각에 대해서 산출된다. 여기서, K는 커트 레이트와 연마 레이트의 관계를 나타내는 계수이며, 실험에 의해 미리 구해진다. K는 상수이어도 좋고, 또는 연마 레이트 R의 함수로 해도 좋다.

웨이퍼의 중심 영역에서의 보정 계수는 웨이퍼의 중심 영역에 대응하는 요동 구간 Z3에서의 드레서(5)의 이동 속도에 승산되고, 웨이퍼의 중간 영역에서의 보정 계수는 웨이퍼의 중간 영역에 대응하는 요동 구간 Z2 및 Z4에서의 드레서(5)의 이동 속도에 승산되고, 웨이퍼의 외주 영역에서의 보정 계수는 웨이퍼의 외주 영역에 대응하는 요동 구간 Z1 및 Z5에서의 드레서(5)의 이동 속도에 승산된다. 웨이퍼의 중심 영역, 중간 영역, 외주 영역에 대응하는 요동 구간은, 미리 요동 구간 Z1 내지 Z5로부터 선택된다. 이와 같이, 드레서(5)의 이동 속도를 통해 연마 패드(10)의 커트 레이트를 조정함으로써, 웨이퍼의 연마 레이트를 제어할 수 있다.

잔여 막 두께 프로파일은 웨이퍼가 연마된 후에 취득되므로, 잔여 막 두께 프로파일에 기초하는 드레서(5)의 이동 속도의 보정은 다음의 웨이퍼의 연마에 반영된다. 드레서(5)는 보정된 이동 속도를 포함하는 드레싱 조건 하에 연마 패드(10)를 드레싱하고, 이에 의해 패드 프로파일은 목표 패드 프로파일에 근접한다. 후속의 웨이퍼는 목표 패드 프로파일에 근접한 연마 패드(10)에 의해 연마된다.

드레싱 감시 장치(60)는 웨이퍼의 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여 드레서(5)의 이동 속도를 보정해도 좋다. 드레싱 감시 장치(60)에는 목표 막 두께 프로파일이 기억되어 있다. 이 목표 막 두께 프로파일은 도시하지 않은 입력 장치를 통해 미리 드레싱 감시 장치(60)에 입력된다. 드레싱 감시 장치(60)는 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일의 차분으로부터 목표 연마량의 분포를 산출한다. 목표 연마량은 웨이퍼 영역마다의 초기 막 두께와 목표 막 두께의 차분이며, 초기 막 두께로부터 목표 막 두께를 감산함으로써 구해진다.

드레싱 감시 장치(60)는 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 드레서(5)의 이동 속도를 보정한다. 구체적으로는, 목표 연마량이 많은 웨이퍼 영역에 대응하는 요동 구간에서는 드레서(5)의 이동 속도를 저하시키고, 목표 연마량이 적은 웨이퍼 영역에 대응하는 요동 구간에서는 드레서(5)의 이동 속도를 증가시킨다. 이와 같이, 드레서(5)의 이동 속도를 통해 연마 패드(10)의 커트 레이트를 조정함으로써, 웨이퍼의 연마량 분포를 제어할 수 있다.

초기 막 두께 측정은 막 두께 센서(50)와는 다른 막 두께 측정기에 의해 웨이퍼의 연마 전에 실행된다. 도 6은 연마 테이블(9)로부터 이격되어 설치된 막 두께 측정기(55)를 구비한 연마 장치를 도시하는 도면이다. 이 막 두께 측정기(55)로서는 와전류 센서, 광학식 센서 등의 비접촉 타입의 막 두께 측정기를 사용할 수 있다. 웨이퍼는, 우선 막 두께 측정기(55)에 반입되고, 여기서 웨이퍼의 반경 방향을 따른 복수의 위치에서 초기 막 두께가 측정된다. 초기 막 두께의 측정값은 드레싱 감시 장치(60)에 보내지고, 초기 막 두께의 측정값으로부터 초기 막 두께 프로파일이 생성된다. 그리고, 상술한 바와 같이 드레싱 감시 장치(60)는 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 드레서(5)의 이동 속도를 보정한다.

드레서(5)는 보정된 이동 속도를 포함하는 드레싱 조건 하에 연마 패드(10)를 드레싱하고, 이에 의해 패드 프로파일은 목표 패드 프로파일에 근접한다. 웨이퍼는, 도시하지 않은 반송 기구에 의해 막 두께 측정기(55)로부터 토플링(20)에 반송된다. 웨이퍼는 연마 패드(10) 상에서 연마되고, 이에 의해 연마 프로파일은 목표 연마 프로파일에 근접한다. 연마된 웨이퍼의 막 두께는 막 두께 센서(50)에 의해 측정되어도 좋고, 또는 막 두께 측정기(55)에 의해 측정되어도 좋다. 초기 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기는 연마 장치 내에 설치되는 경우도 있으면, 연마 장치 외에 설치되는 경우도 있다. 예를 들어, 연마 공정 전단계의 처리 장치(예를 들어 성막 장치)에 설치된 막 두께 측정기에 의한 측정 정보가 드레싱 감시 장치(60)에 보내져도 좋다.

다음에, 막 두께 측정기(55) 및 도 1에 도시하는 연마 장치를 구비한 기판 처리 장치의 상세한 구성에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 기판 처리 장치는 웨이퍼를 연마하고, 세정하고, 건조시키는 일련의 공정을 행할 수 있는 장치이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(61)을 구비하고 있고, 하우징(61)의 내부는 격벽(61a, 61b)에 의해 로드/언로드부(70)와 연마부(80)와 세정부(90)로 구획되어 있다. 기판 처리 장치는 웨이퍼 처리 동작을 제어하는 동작 제어부(100)를 갖고 있다. 드레싱 감시 장치(60)는 동작 제어부(100)에 내장되어 있다.

로드/언로드부(70)는, 다수의 웨이퍼(기판)를 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 프론트 로드부(71)를 구비하고 있다. 이 로드/언로드부(70)에는 프론트 로드부(71)의 배열을 따라서 주행 기구(72)가 부설되어 있고, 이 주행 기구(72) 상에 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라서 이동 가능한 반송 로봇(로더)(73)이 설치되어 있다. 반송 로봇(73)은 주행 기구(72) 상을 이동함으로써 프론트 로드부(71)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있도록 되어 있다.

연마부(80)는 웨이퍼의 연마가 행해지는 영역이며, 제1 연마 장치(80A), 제2 연마 장치(80B), 제3 연마 장치(80C), 제4 연마 장치(80D)를 구비하고 있다. 제1 연마 장치(80A)는 연마면을 갖는 연마 패드(10)가 설치된 제1 연마 테이블(9A)과, 웨이퍼를 보유 지지하고 또한 웨이퍼를 연마 테이블(9A) 상의 연마 패드(10)에 압박하면서 연마하기 위한 제1 토플링(20A)과, 연마 패드(10)에 연마액(예를 들어 슬러리)이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 제1 연마액 공급 노즐(4A)과, 연마 패드(10)의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 제1 드레싱 유닛(2A)과, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 안개 상태로 하여 연마면에 분사하는 제1 애토마이저(8A)를 구비하고 있다.

마찬가지로, 제2 연마 장치(80B)는 연마 패드(10)가 설치된 제2 연마 테이블(9B)과, 제2 토플링(20B)과, 제2 연마액 공급 노즐(4B)과, 제2 드레싱 유닛(2B)과, 제2 애토마이저(8B)를 구비하고 있고, 제3 연마 장치(80C)는 연마 패드(10)가 설치된 제3 연마 테이블(9C)과, 제3 토플링(20C)과, 제3 연마액 공급 노즐(4C)과, 제3 드레싱 유닛(2C)과, 제3 애토마이저(8C)를 구비하고 있고, 제4 연마 장치(80D)는 연마 패드(10)가 설치된 제4 연마 테이블(9D)과, 제4 토플링(20D)과, 제4 연마액 공급 노즐(4D)과, 제4 드레싱 유닛(2D)과, 제4 애토마이저(8D)를 구비하고 있다.

제1 연마 장치(80A), 제2 연마 장치(80B), 제3 연마 장치(80C) 및 제4 연마 장치(80D)는, 서로 동일한 구성을 갖고 있으며, 각각 도 1에 도시하는 연마 장치와 동일한 구성이다. 즉, 도 7에 도시하는 토플링(20A 내지 20D), 드레싱 유닛(2A 내지 2D), 연마 테이블(9A 내지 9D), 연마액 공급 노즐(4A 내지 4D)은, 각각 도 1에 도시하는 토플링(20), 드레싱 유닛(2), 연마 테이블(9), 연마액 공급 노즐(4)에 대응한다. 또한, 도 1에서는 애토마이저는 생략되어 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 연마 장치(80A) 및 제2 연마 장치(80B)에 인접하여, 제1 리니어 트랜스포터(81)가 배치되어 있다. 이 제1 리니어 트랜스포터(81)는, 4개의 반송 위치(제1 반송 위치 TP1, 제2 반송 위치 TP2, 제3 반송 위치 TP3, 제4 반송 위치 TP4)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다. 또한, 제3 연마 장치(80C) 및 제4 연마 장치(80D)에 인접하여, 제2 리니어 트랜스포터(82)가 배치되어 있다. 이 제2 리니어 트랜스포터(82)는, 3개의 반송 위치(제5 반송 위치 TP5, 제6 반송 위치 TP6, 제7 반송 위치 TP7)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 기구이다.

제1 반송 위치 TP1에 인접하여, 반송 로봇(73)으로부터 웨이퍼를 수취하기 위한 리프터(84)가 배치되어 있다. 웨이퍼는 이 리프터(84)를 통해 반송 로봇(73)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(81)에 전달된다. 리프터(84)와 반송 로봇(73) 사이에 위치하여, 셔터(도시하지 않음)가 격벽(61a)에 설치되어 있고, 웨이퍼의 반송 시에는 셔터가 개방되어 반송 로봇(73)으로부터 리프터(84)에 웨이퍼가 전달되도록 되어 있다.

막 두께 측정기(55)는 로드/언로드부(70)에 인접하여 배치되어 있다. 웨이퍼는 반송 로봇(73)에 의해 웨이퍼 카세트로부터 취출되고, 막 두께 측정기(55)에 반입된다. 막 두께 측정기(55)에서는 웨이퍼의 반경 방향을 따른 복수의 위치에서 초기 막 두께가 측정된다. 초기 막 두께의 측정 후, 웨이퍼는 반송 로봇(73)에 의해 리프터(84)에 전달되고, 또한 리프터(84)로부터 제1 리니어 트랜스포터(81)에 전달되고, 그리고 제1 리니어 트랜스포터(81)에 의해 연마 장치(80A, 80B)에 반송된다. 제1 연마 장치(80A)의 토플링(20A)은, 그 스윙 동작에 의해 연마 테이블(9A)의 상방 위치와 제2 반송 위치 TP2 사이를 이동한다. 따라서, 토플링(20A)에의 웨이퍼의 전달은 제2 반송 위치 TP2로 행해진다.

마찬가지로, 제2 연마 장치(80B)의 토플링(20B)은 연마 테이블(9B)의 상방 위치와 제3 반송 위치 TP3 사이를 이동하고, 토플링(20B)에의 웨이퍼의 전달은 제3 반송 위치 TP3으로 행해진다. 제3 연마 장치(80C)의 토플링(20C)은 연마 테이블(9C)의 상방 위치와 제6 반송 위치 TP6 사이를 이동하고, 토플링(20C)에의 웨이퍼의 전달은 제6 반송 위치 TP6으로 행해진다. 제4 연마 장치(80D)의 토플링(20D)은 연마 테이블(9D)의 상방 위치와 제7 반송 위치 TP7 사이를 이동하고, 토플링(20D)에의 웨이퍼의 전달은 제7 반송 위치 TP7로 행해진다.

제1 리니어 트랜스포터(81)와, 제2 리니어 트랜스포터(82)와, 세정부(90) 사이에는 스윙 트랜스포터(85)가 배치되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(81)로부터 제2 리니어 트랜스포터(82)에의 웨이퍼의 전달은, 스윙 트랜스포터(85)에 의해 행해진다. 웨이퍼는, 제2 리니어 트랜스포터(82)에 의해 제3 연마 장치(80C) 및/또는 제4 연마 장치(80D)에 반송된다.

스윙 트랜스포터(85)의 측방에는, 도시하지 않은 프레임에 설치된 웨이퍼의 가설대(86)가 배치되어 있다. 이 가설대(86)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 리니어 트랜스포터(81)에 인접하여 배치되어 있고, 제1 리니어 트랜스포터(81)와 세정부(90) 사이에 위치하고 있다. 스윙 트랜스포터(85)는, 제4 반송 위치 TP4, 제5 반송 위치 TP5 및 가설대(86) 사이에서 웨이퍼를 반송한다.

가설대(86)에 적재된 웨이퍼는 세정부(90)의 제1 반송 로봇(91)에 의해 세정부(90)에 반송된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 세정부(90)는 연마된 웨이퍼를 세정액으로 세정하는 1차 세정 모듈(92) 및 2차 세정 모듈(93)과, 세정된 웨이퍼를 건조하는 건조 모듈(95)을 구비하고 있다. 제1 반송 로봇(91)은 웨이퍼를 가설대(86)로부터 1차 세정 모듈(92)에 반송하고, 또한 1차 세정 모듈(92)로부터 2차 세정 모듈(93)에 반송하도록 동작한다. 2차 세정 모듈(93)과 건조 모듈(95) 사이에는, 제2 반송 로봇(96)이 배치되어 있다. 이 제2 반송 로봇(96)은 웨이퍼를 2차 세정 모듈(93)로부터 건조 모듈(95)에 반송하도록 동작한다.

건조된 웨이퍼는 반송 로봇(73)에 의해 건조 모듈(95)로부터 취출되고, 막압 측정기(55)에 반입된다. 막 두께 측정기(55)에서는 웨이퍼의 반경 방향을 따른 복수의 위치에서 연마 후의 막 두께가 측정된다. 통상은 초기 막 두께 측정과 동일 위치에서 측정이 행해진다.

측정이 종료된 웨이퍼는 반송 로봇(73)에 의해 막 두께 측정기(55)로부터 취출되고, 웨이퍼 카세트로 복귀된다. 이와 같이 하여, 연마, 세정 및 건조를 포함하는 일련의 처리가 웨이퍼에 대해 행해진다.

지금까지의 설명에서는, 도 2와 같이 드레서가 드레서 선회축 J점을 중심으로 하여 요동하는 경우에 대해서 설명하였지만, 드레서가 직선 왕복 운동하는 경우나, 다른 임의의 운동을 하는 경우에서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 지금까지의 설명에서는 드레서의 이동 속도를 조절하여 커트 레이트를 조절하는 경우에 대해서 설명하였지만, 드레서의 하중 또는 회전 속도를 보정하여 커트 레이트를 조정하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 지금까지의 설명에서는, 도 1과 같이 연마 부재(연마 패드)가 회전 운동하는 경우에 대해서 설명하였지만, 연마 부재가 무한궤도와 같이 운동하는 경우에서도 본 발명을 적용할 수 있다.

1 : 연마 유닛
2 : 드레싱 유닛
3 : 베이스
4 : 연마액 공급 노즐
5 : 드레서
8 : 애토마이저
9 : 연마 테이블
10 : 연마 패드
13 : 모터
15 : 유니버설 조인트
16 : 드레서축
17 : 드레서 아암
18 : 토플링 샤프트
19 : 에어 실린더
20 : 토플링
31 : 테이블 로터리 인코더
32 : 드레서 로터리 인코더
35 : 패드 거칠기 측정기
40 : 패드 높이 센서
41 : 센서 타깃
50 : 막 두께 센서
55 : 막 두께 측정기
56 : 모터
58 : 지지축
60 : 드레싱 감시 장치
61 : 하우징
70 : 로드/언로드부
71 : 프론트 로드부
72 : 주행 기구
73 : 반송 로봇
80 : 연마부
80A 내지 80D : 연마 장치
81 : 제1 리니어 트랜스포터
82 : 제2 리니어 트랜스포터
84 : 리프터
86 : 가설대
90 : 세정부
91 : 제1 반송 로봇
92 : 1차 세정 모듈
93 : 2차 세정 모듈
95 : 건조 모듈
96 : 제2 반송 로봇

Claims

기판의 연마 장치에 사용되는 연마 부재의 프로파일을 조정하는 방법이며,
드레서를 상기 연마 부재 상에서 요동시켜 상기 연마 부재를 드레싱하고,
상기 드레서의 요동 방향을 따라서 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 요동 구간의 각각에서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하고,
상기 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 상기 연마 부재의 목표 프로파일의 차분을 계산하고,
상기 차분이 없어지도록 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재의 프로파일과 상기 목표 프로파일의 차분을 계산하는 공정은,
상기 표면 높이의 측정값으로부터 상기 연마 부재의 커트 레이트를 상기 복수의 요동 구간에 대해서 산출하고,
상기 산출된 커트 레이트와, 상기 복수의 요동 구간에 대해서 각각 미리 설정된 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분에 따라서, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정인 것을 특징으로 하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정은, 상기 목표 커트 레이트에 대한 상기 산출된 커트 레이트의 비율인 커트 레이트비를 계산하는 공정이며,
상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도에 상기 커트 레이트비를 각각 승산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 드레서의 이동 속도를 보정한 후의 상기 연마 부재의 드레싱 시간을 산출하고,
상기 드레서의 이동 속도를 보정하기 전의 상기 연마 부재의 드레싱 시간과, 상기 보정 후의 드레싱 시간과 차분을 없애기 위한 조정 계수를, 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제5항에 있어서,
상기 조정 계수는, 상기 보정 전의 드레싱 시간에 대한 상기 보정 후의 드레싱 시간의 비인 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 연마 부재에 의해 연마된 상기 기판의 막 두께를 측정하고,
상기 막 두께의 측정값으로부터 얻어진 잔여 막 두께 프로파일과, 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 공정은,
상기 막 두께의 측정값으로부터 상기 기판의 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에서의 상기 기판의 연마 레이트를 산출하고,
상기 복수의 영역에 대해서 미리 설정된 목표 연마 레이트를 준비하고,
상기 복수의 영역에 대응하는 상기 요동 구간에서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하고,
상기 연마 레이트, 상기 목표 연마 레이트 및 상기 커트 레이트로부터 보정 계수를 계산하고,
상기 보정 계수를 상기 요동 구간에서의 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 기판의 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일을 취득하고,
상기 초기 막 두께 프로파일과 상기 목표 막 두께 프로파일의 차분으로부터, 목표 연마량의 분포를 산출하고,
상기 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
기판을 연마하는 연마 장치이며,
연마 부재를 지지하는 연마 테이블과,
상기 연마 부재에 기판을 압박하는 토플링과,
상기 연마 부재 상에서 요동함으로써 상기 연마 부재를 드레싱하는 드레서와,
상기 연마 부재의 프로파일을 조정하는 드레싱 감시 장치와,
상기 드레서의 요동 방향을 따라서 상기 연마 부재 상에 미리 설정된 복수의 요동 구간의 각각에서 상기 연마 부재의 표면 높이를 측정하는 표면 높이 측정기를 구비하고,
상기 드레싱 감시 장치는,
상기 표면 높이의 측정값으로부터 얻어진 현재의 프로파일과, 상기 연마 부재의 목표 프로파일의 차분을 계산하고,
상기 차분이 없어지도록 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제10항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 현재의 프로파일과 상기 목표 프로파일의 차분을 계산하는 공정은,
상기 표면 높이의 측정값으로부터 상기 연마 부재의 커트 레이트를 상기 복수의 요동 구간에 대해서 산출하고,
상기 산출된 커트 레이트와, 상기 복수의 요동 구간에 대해서 각각 미리 설정된 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제11항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분에 따라서, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제11항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 산출된 커트 레이트와 상기 목표 커트 레이트의 차분을 계산하는 공정은, 상기 목표 커트 레이트에 대한 상기 산출된 커트 레이트의 비율인 커트 레이트비를 계산하는 공정이며,
상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 드레서의 이동 속도를 보정하는 공정은, 상기 복수의 요동 구간에서의 상기 연마 부재 상의 상기 드레서의 이동 속도에 상기 커트 레이트비를 각각 승산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제10항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치는,
상기 드레서의 이동 속도를 보정한 후의 상기 연마 부재의 드레싱 시간을 산출하고,
상기 드레서의 이동 속도를 보정하기 전의 상기 연마 부재의 드레싱 시간과, 상기 보정 후의 드레싱 시간과 차분을 없애기 위한 조정 계수를, 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정을 더 행하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제14항에 있어서,
상기 조정 계수는, 상기 보정 전의 드레싱 시간에 대한 상기 보정 후의 드레싱 시간의 비인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제10항에 있어서,
상기 연마 장치는, 상기 연마 부재에 의해 연마된 상기 기판의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정기를 더 구비하고,
상기 드레싱 감시 장치는, 상기 막 두께의 측정값으로부터 얻어진 잔여 막 두께 프로파일과, 목표 막 두께 프로파일의 차분에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제16항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치에 의해 실행되는 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 공정은,
상기 막 두께의 측정값으로부터 상기 기판의 반경 방향으로 배열하는 복수의 영역에서의 상기 기판의 연마 레이트를 산출하고,
상기 복수의 영역에 대해서 미리 설정된 목표 연마 레이트를 준비하고,
상기 복수의 영역에 대응하는 상기 요동 구간에서의 상기 연마 부재의 커트 레이트를 산출하고,
상기 연마 레이트, 상기 목표 연마 레이트 및 상기 커트 레이트로부터 보정 계수를 계산하고,
상기 보정 계수를 상기 요동 구간에서의 상기 보정된 이동 속도에 승산하는 공정인 것을 특징으로 하는, 연마 장치.
제16항에 있어서,
상기 드레싱 감시 장치는,
상기 기판의 초기 막 두께 프로파일과 목표 막 두께 프로파일을 취득하고,
상기 초기 막 두께 프로파일과 상기 목표 막 두께 프로파일의 차분으로부터, 목표 연마량의 분포를 산출하고,
상기 목표 연마량의 분포에 기초하여, 상기 보정된 이동 속도를 더 보정하는 것을 특징으로 하는, 연마 장치.