(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハに不良を発生させない研磨パッドの表面で基準データを収得する第１段階と、
検査対象の研磨パッドの表面で実際データを収得する第２段階と、
前記基準データと前記実際データとをスムージング処理する第３段階と、
前記第３段階によりスムージング処理された前記基準データと前記実際データとを比較し、前記検査対象の研磨パッドの欠陥状態を検査する第４段階と、
を含み、
前記スムージング処理する第３段階は、複数のデータ領域に前記基準データと前記実際データとを分ける段階と、前記データ領域において各データ領域別に前記基準データの平均ならびに前記実際データの平均を収得する段階とを含むことを特徴とする研磨パッド検査方法。
【請求項２】
前記基準データおよび前記実際データを収得する段階は、前記研磨パッドを回転させ前記研磨パッドの半径領域に光を照射する段階と、前記研磨パッドに照射された光から前記研磨パッドで反射した反射光を集光する段階と、前記集光された前記反射光の強さを電気信号に変換する段階と、前記電気信号として前記反射光の強さを示す光データを出力する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項３】
前記変換する段階での電気信号は、アナログ信号であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項４】
前記変換はアナログ信号からデジタル信号への変換を含むことを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項５】
前記第４段階の代わりに、前記第３段階によりスムージング処理された前記基準データと前記実際データとの差異値を求め、前記差異値の二乗処理を行って得られた差異データを所定の基準値と比較し、前記検査対象の研磨パッドの欠陥状態を検査する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項６】
前記検査で検出された欠陥の状態をディスプレーし、作業者により前記欠陥を確認する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項７】
前記検査で欠陥が検出された場合、情報を提供することを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド検査方法。
【請求項８】
ウェーハに不良を発生させない研磨パッドの表面で基準データを収得し、検査対象の研磨パッドの表面で実際データを収得するための第１手段と、
前記第１手段と連結され、前記基準データと前記実際データとをスムージング処理し、スムージング処理された前記基準データと前記実際データとを比較して前記検査対象の研磨パッドの欠陥状態を検出する第２手段と、
を備え、
前記第２手段によるスムージング処理は、複数のデータ領域に前記基準データと前記実際データとを分け、前記データ領域において各データ領域別に前記基準データの平均ならびに前記実際データの平均を収得することにより行われることを特徴とする研磨パッド検査装置。
【請求項９】
前記第１手段は、前記研磨パッドの各表面に光を照射するための光源と、前記研磨パッドの各表面に照射された光から反射した反射光を集光する集光部と、前記反射光の強さを電気信号に変換した後に光データを出力する出力部とを有することを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１０】
前記出力部は、光の強さを電気信号に変換するための複数の光電変換素子を有することを特徴とする請求項９に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１１】
前記出力部は、前記複数の光電変換素子により出力されるアナログ光データをデジタル信号に変換する変換機をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１２】
前記第２手段は、前記出力部で出力された基準データを貯蔵する貯蔵部と、前記出力部で出力された実際データが入力される入力部と、前記貯蔵部の基準データならびに前記入力部の実際データをスムージング処理し、スムージング処理された前記基準データならびに前記実際データを比較する欠陥確認部とを有することを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１３】
前記第２手段と連結され、前記検査対象の研磨パッドの欠陥の位置を確認する位置確認部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１４】
前記第２手段と連結され、前記検査対象の研磨パッドに欠陥が検出された場合、前記研磨パッドの研磨の実施を停止させ、警報を発生する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１５】
前記第２手段と連結され、前記検出された欠陥をディスプレーするモニターを備えることを特徴とする請求項１４に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１６】
前記位置確認部は、基準点からの前記検査対象の研磨パッドの回転角を計算する計算手段i）と、前記検査対象の研磨パッドの中心から欠陥位置までの距離を計算する計算手段ii）とを有することを特徴とする請求項１３に記載の研磨パッド検査装置。
【請求項１７】
前記複数の光電変換素子は、前記研磨パッドの中心から所定間隔にかつ前記研磨パッドの中心に対して所定角をなすように設置されていることを特徴とする請求項１０に記載の研磨パッド検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの研磨の間にウェーハに発生する可能性のある欠陥を防止するための研磨パッド検査方法および研磨パッド検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、半導体装置は、シリコンで形成されるウェーハに半導体製造装置を用いてリソグラフィー、露光、イオン注入、化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄ    Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、化学または物理的蒸着およびプラズマエッチングなどのような一連の製造工程を実施することにより、半導体装置として製造される。
【０００３】
半導体製造工程のうち、化学機械的研磨は低温で工程を実施することができ、ウェーハの広域平坦化をなすことができる長所を有しており、最近の半導体装置の製造に広く使用されている。
図１は、従来の研磨装置を示す模式図である。
【０００４】
図１を参照すると、ウェーハ（Ｗ）に接触するための研磨パッド１０が取付けられているプラテン１２が備えられている。プラテン１２はモータ１４により回転駆動を実施して、プラテン１２の上部に取付けられた研磨パッド１０により研磨を実施する。また、ウェーハ（Ｗ）を吸着し加圧しながら回転する研磨ヘッド１６が備えられる。さらに、研磨パッド１０の一側に設けられ、研磨を実施することにより摩耗する研磨パッド１０をコンディショニングする研磨パッドコンディショナ１８が設置される。研磨パッドのコンディショニングは研磨パッドコンディショナ１８に含まれるダイアモンドディスクにより研磨パッド１０を押しながら回転して実施する。研磨パッド１０上に研磨粒子であるスラリーを供給するためのスラリー供給部２０が備えられる。
【０００５】
前記の装置を使用したウェーハの研磨は、研磨ヘッド１６にウェーハ（Ｗ）の裏面を吸着し、ウェーハ（Ｗ）を前記研磨パッド１０と接触するようにし、研磨ヘッド１６および研磨パッド１０を回転駆動して実施される。このとき、スラリー供給部２０により研磨パッド１０にスラリーが供給され、スラリーは研磨パッド１０の回転により移動しながらウェーハ（Ｗ）の研磨を促進する。研磨パッドコンディショナ１８は研磨パッド１０上に周期的な間隔で導入され、ウェーハ（Ｗ）の研磨の実施による研磨パッド１０の摩耗を防止する。
【０００６】
研磨工程は、ウェーハの広域平坦化を実施することができる利点があるが、ウェーハ（Ｗ）と研磨パッド１０が直接的に接触するために、研磨パッド１０上に欠陥がある場合、または工程実施中に研磨パッド１０の外部から流入したパーティクルなどが付着した場合には、ウェーハ（Ｗ）全体にスクラッチなどのような不良が発生することになり、収率に相当な支障をきたす。このような不良の確認のために、研磨パッド１０を作業者の目で直接検査または、研磨工程が完了したウェーハの表面検査を実施し、不良が発生したかの可否を確認する。しかし、目で研磨パッド１０を検査することは、非効率的であるだけでなく、正確性を有することが難しい。また、研磨工程が完了したウェーハ（Ｗ）に対して表面検査を実施する場合、研磨されたウェーハを検査する間にも研磨装置では、連続的に新しいウェーハに対して研磨工程が進行する。したがって、研磨工程が完了したウェーハの表面検査が完了するまで連続的にスクラッチなどのような不良を発生させ、相当な無駄な費用を発生させる。
【０００７】
研磨によりウェーハ上に不良が発生することを防止するための一例として、光学装置を用いて研磨パッドの表面の粗い状態を測定しコンディショニング作業を制御することにより、摩耗されていない研磨パッドを使用して研磨を実施することができる装置がバイラング（Ｂｉｒａｎｇ）に許与された米国特許第５，７０８，５０６号に開示されている。また、研磨を実施する途中に研磨パッドの厚みの変化を測定して、研磨パッドコンディショニングの実施を制御する装置がフィッショら（Ｆｉｓｈｅｒ、Ｊｒ.ｅｔ  ａｌ．）に許与された米国特許第６，０４５，４３４号に開示されている。そして、研磨パッドのプロファイルを測定して研磨パッドの交換周期を算出する方法が韓国特公開第１９９９−２５２１２号に開示されている。
しかし、前記の装置を使用して研磨を実施すると、ウェーハの平坦度が向上され、または研磨される厚さを制御することができるが、ウェーハの全面に発生するスクラッチのような不良は防止できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、研磨によりウェーハに発生する可能性のある不良を最小化するための研磨パッド検査方法を提供することにある。
本発明の第２目的は、研磨によってウェーハに発生する可能性のある不良を最小化するための研磨パッド検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１目的を達成するための本発明の研磨パッド検査方法は、工程実施時にウェーハに不良を発生させない正常な研磨パッドの表面から基準データを収得する。欠陥を検査する対象の研磨パッドの表面から実際データを収得する。そして、基準データと実際データをスムージング処理し、これらスムージング処理された基準データと実際データを比較して、研磨パッドの状態を検査する。
なお、このスムージング処理は、複数のデータ領域に基準データと実際データとを分け、データ領域において各データ領域別に基準データの平均ならびに実際データの平均を収得することにより行う。
【００１０】
前記第２目的を達成するための本発明の研磨パッド検査装置は、工程実施時にウェーハに不良を発生させない正常な研磨パッドの表面での基準データと、検査対象である研磨パッドの表面での実際データとから光データを収得するための光データギャザリング部である第一手段を含む。欠陥のプロファイルや状態は、光データギャザリング部から出力される基準データと実際データを第二手段でスムージング処理し、これらスムージング処理された基準データと実際データとを比較することより分かる。
【００１１】
ウェーハ上の欠陥を防止するために望ましくは、研磨パッドが研磨装置に装着される前に、研磨パッドの欠陥を検査しなければならない。作業者は研磨工程の実施前後または研磨中にも研磨パッドを検査することができるので、研磨パッドの欠陥を迅速に検出し、迅速に対応することができる。したがって、研磨工程中にウェーハ上に発生するスクラッチなどのような不良を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
図２および図３は、本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置を説明するための図面である。図２は、本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置の構成を示す模式図である。図３は、本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置を示す平面図である。
【００１３】
図２および図３を参照すれば、研磨パッド３０が置かれるステージ３２が設けられている。ステージ３２の下部にはステージ３２を回転させるための回転軸３４が設けられる。回転軸３４はモータ３６と連結され、モータ３６により回転を実施する。光を使用して研磨パッド３０の表面を確認する第一手段としての光データギャザリング部３８が研磨パッド３０の上部と離して設けられる。光データギャザリング部３８は研磨パッドの上部と離して設けられる支持台４０により支持されている。
【００１４】
光データギャザリング部３８には、研磨パッド３０の表面の所定領域または部分的に光を照射するための光源が備えられる。そして、研磨パッド３０で反射した反射光を集光する集光部を有する。
また、集光部と連結され、集光部に集光された反射光の強さを出力する出力部が備えられる。出力部には、集光部に集光された光を電気信号に転換するための複数個の光電変換素子が備えられ、ここで、光の強さはアナログ信号に出力される。出力部は、アナログ信号とデジタル信号を相互変換する変換機を含む。アナログ信号の光データをデジタル信号に変換して出力することができる。研磨パッドは円形であるので、複数の光電変換素子は研磨パッドの中心から所定角と所定間隔を有するように構成する。光データギャザリング部３８の構造は、以下に、より詳細に説明する。
【００１５】
ステージ３２が回転駆動するとき、ステージ３２上部に置かれた研磨パッド３０も回転する。光データギャザリング部３８は、研磨パッドに連続して光を照射し、研磨パッドから反射した反射光を集光する。さらに、光データギャザリング部３８は、前記の通りに光が研磨パッドの一部分や所定領域上に照射されるので、研磨パッド３０を回転させながら、研磨パッド全体の光データを連続的に収得して、研磨パッド表面全体に関する光データを収得することができる。
【００１６】
光データギャザリング部３８により出力された光データを比較して、研磨パッドの欠陥を検出する第二手段としての欠陥検出部４２が備えられる。
図４は、図２に示された研磨パッド検査装置の欠陥検出部を示すブロック図である。
【００１７】
図４を参照すれば、欠陥検出部４２には、研磨によりウェーハの不良を発生させない正常な研磨パッドにより出力された光データを貯蔵する貯蔵部４２ａが備えられている。貯蔵部４２ａに貯蔵された光データは、欠陥を判断するための基準になる。
【００１８】
欠陥検出部４２には、さらに、検査対象である研磨パッドにより連続的に出力される光データが入力される入力部４２ｂが備えられる。
そして、研磨パッドに欠陥を確認するための欠陥確認部４２ｃが備えられる。欠陥確認部４２ｃは貯蔵部４２ａに貯蔵された基準光データと入力部４２ｂに入力されたアナログ信号の実際光データとを比較する。万一、貯蔵部４２ａに貯蔵された基準光データと入力端４２ｂに入力されたアナログ信号の実際光データとの差異が設定された基準値以上である場合、欠陥確認部４２ｃは研磨パッドに欠陥が存在すると判断する。
【００１９】
前記の比較機能に加えて、欠陥確認部４２ｃは、基準データと実際データを複数個のデータ領域に分け、データ領域から平均データを収得するスムージング段階のための演算機能を実施する。
図２に示すように、欠陥検出部４２と連結される制御部４４が備えられる。制御部は欠陥検出部４２で欠陥が確認された場合に、ステージ３２と光データギャザリング部を含む前記装置の駆動を停止し、警報を発生する。
【００２０】
また、欠陥検出部４２と連結され、検査対象である研磨パッド３０で検出された欠陥位置を確認する位置確認部４６が備えられる。位置確認部４６は、研磨パッド３０の縁またはステージ３２の所定部分に指定されている基準点５０からステージ３２が回転した回転角と、研磨パッド３０の中心からの距離とを算出して、角と中心からの距離とにより位置を表示する。
【００２１】
欠陥検出部４２と連結され、検出された欠陥を画像にディスプレーするためのモニター４８が備えられる。モニター４８は、光データギャザリング部３８で出力された光データと、研磨パッド３０に存在する欠陥とをディスプレーする。したがって、作業者が画像を通じて欠陥の有無を示す光データを確認することができ、欠陥が発生した場合、欠陥の除去のような措置を迅速に行うことができる。
【００２２】
図５は本実施例による光データギャザリング部をより詳細に示した図面である。
光データギャザリング部３８には、上述したように、欠陥が存在するかの可否を確認するための光を研磨パッド上に照射するための光源６０が備えられる。光源６０から照射される光は研磨パッド３０の上部で１次反射板６２により反射し、その後に２次反射板６４に照射される。以後、２次反射板６４で反射した光は、再び３次反射板６６に照射される。３次反射板６６で反射した光は、集光部に集光される。集光部はレンズを含む。そして、集光部の後には集光された光を電気信号に変換させるための複数個の光電変換素子が形成された出力部７２が備えられる。出力部７２で光の強さに対してアナログ信号の光データを出力する。
【００２３】
図６および図７は、本発明の第二実施例による研磨パッド検査方法を示す工程図である。この研磨パッド検査方法は、図２から図５に示した第一実施例による研磨パッド検査装置を参照して説明する。
図６および図７に示すように、光データギャザリング部３８の光源６０により、研磨工程を実施するとき、ウェーハに不良を発生させない正常な研磨パッドに光を照射する。そして、正常な研磨パッドで反射した反射光は、集光部に集光する（Ｓ１０）。そして、出力部７２は集光された光の強さを示す光データを出力する（Ｓ１２）。光データを出力するために、集光された光の強さは出力部内の複数個の光電変換素子により電気信号に変換され、アナログ信号に出力される。勿論、変換機を使用することにより、アナログ光データ信号をデジタル光データ信号に変換することができる。正常な研磨パッドにより出力されたアナログ信号またはデジタル信号の光データ（即ち、基準データ）を欠陥検出部４２の貯蔵部４２ａに貯蔵する（Ｓ１４）。
【００２４】
その後、光データギャザリング部３８の光源６０は、欠陥を検査する対象の研磨パッド３０の一部分または、所定領域に光を照射し、反射光を集光部７０で集光する（Ｓ１６）。そして、出力部７２は検査対象研磨パッド３０の光の強さを示す光データを出力する（Ｓ１８）。集光された光の強さは、出力部内の複数個の光電変換素子により電気的信号に転換され、アナログ信号で出力される。勿論、変換機を使用することにより、アナログ光データ信号をデジタル光データ信号に変換することができる。欠陥を検査する対象の研磨パッド３０から収得したアナログ信号またはデジタル信号は、欠陥検出部４２の入力部４２ｂに入力される（Ｓ２０）。
【００２５】
貯蔵部４２ａに貯蔵されている正常な研磨パッドの基準光データと入力部４２ｂに入力された検査対象である研磨パッド３０の実際光データとを欠陥確認部４２ｃで比較する（Ｓ２２）。万一、貯蔵部４２ａと入力部４２ｂの光データ間の差異が設定された基準値を越えると、欠陥確認部４２ｃは研磨パッドに欠陥があると判断する（Ｓ２４）。
【００２６】
研磨パッドで出力された光データを比較して、正確に欠陥を判断しなければならない。しかし、研磨パッド３０の表面は、一般的にスラリーが移動するために規則的にグルーブが形成されており、反射光の強さを示す光データは、グルーブにより規則的に変化する。したがって、欠陥による非規則的な光データは、正常な研磨パッドで出力される光データと区分が可能である。しかし、グルーブによる研磨パッド表面の粗さによって検出される非規則的な光データにより欠陥の検出力を低下させる可能性がある。したがって、欠陥を正確に判断するために、信号対雑音比を高めるためのスムージング処理をする。具体的には、検査対象である研磨パッドと正常な研磨パッドとで連続的に出力されたアナログ信号の光データを複数個の領域に分けた後、所定の複数個の領域から出力された光データを平均した平均データ値を収得する。そして、平均データ値を比較して研磨パッドの欠陥有無を判断する。
【００２７】
検査対象である研磨パッドと正常な研磨パッドとで出力された光データに対してスムージング処理をすると、検査対象である研磨パッドで欠陥がない領域と、正常な研磨パッドとでの光データ値の差異は減少する。さらに、検査対象である研磨パッドで欠陥が存在する領域と正常な研磨パッドとでの光データ値の差異は増加し、欠陥を容易に確認することができる。
【００２８】
また、欠陥検査は、検査対象である研磨パッド３０全体に対して実施しなければならない。したがって、検査対象である研磨パッド３０の検査領域を変更させながら、研磨パッドの所定領域から続けて光データを収得すれば、検査対象である研磨パッド３０全体に対して光データを収得することができる。収得した光データを正常な研磨パッドで出力された光データと比較することにより、研磨パッド全体に対して欠陥を検出することができる。
【００２９】
検査対象である研磨パッド３０全体に対して、光データを収得するために、検査対象の研磨パッド３０を回転駆動するステージ３２の上部に置いて回転させながら、光データギャザリング部３８で検査対象の研磨パッド３０の半径領域に光を照射し、反射光の強さに対する光データを出力する。光データギャザリング部３８により回転している検査対象の研磨パッド３０に対して連続的に反射光の強さを示す光データを出力すると、研磨パッド３０の全体に対して光データを収得することができる。このとき、光データは、検査対象である研磨パッド３０の中心から所定の角と距離を有するように設置された複数個の光電変換素子によりデジタル信号に変換して出力することもできる。
【００３０】
欠陥検出部４２で検査対象である研磨パッド３０で出力した光データと、正常な研磨パッドで出力した光データとを比較してその差異が設定された基準を越えない場合、欠陥が存在しないと判断され、検査対象である研磨パッド３０の検査が終了する。しかし、光データを比較して差異が設定された基準を越える場合、制御部４４はステージ３２と光データギャザリング部３８の駆動を制御し、警報を発生する（Ｓ２６）。
【００３１】
そして、位置確認部４６により、検査対象である研磨パッド３０上に存在する欠陥の位置を確認する（Ｓ２８）。欠陥の位置は、所定の基準点からの研磨パッドの回転角と、研磨パッド３０の中心からの距離とを算出して収得することができる。
【００３２】
欠陥検出部４２と連結されたモニター４８により、検査対象である研磨パッド３０に発生した欠陥を画像としてディスプレーし、作業者により欠陥を確認する（Ｓ３０）。万一、モニター上で欠陥がディスプレーされた場合には、作業者が検査対象である研磨パッド上で直接欠陥を確認する。
【００３３】
欠陥が除去できるかの可否を作業者により判断する（Ｓ３２）。例えば、欠陥が研磨パッド３０を製作するときに含まれた不純物や、研磨パッド３０の破れなどのような欠陥である場合は、欠陥が除去できず、異物質の付着などによる欠陥である場合は、除去できる。万一、検査対象の研磨パッド３０に存在する欠陥が除去できる場合は、欠陥を除去する（Ｓ３４）。そして、もう一度、研磨パッド３０に光を用いて検査を実施する。しかし、検査対象の研磨パッド３０に存在する欠陥を除去できない場合は、研磨パッド３０を廃棄する（Ｓ３６）。したがって、研磨パッドに存在する欠陥を検査し、工程不良を発生させない研磨パッドを使用することができる。
【００３４】
もし、続けて同一の研磨パッドに対して検査を実施する場合、正常な研磨パッドの光データは貯蔵されているデータを使用することができるので、検査対象の研磨パッドに対する光データのみを出力して欠陥を判断することができる。
図８は本発明の第三実施例による研磨パッド検査装置を用いた研磨装置を示す模式図である。図９は本発明の第三実施例による研磨パッド検査装置を用いた研磨装置を示す平面図である。
【００３５】
図８および図９を参照すれば、ウェーハ（Ｗ）に接触する研磨パッド８０が取付けられているプラテン８２が備えられている。プラテン８２は第１モータ８４により回転駆動を実施し、プラテン８２の回転によりプラテン８２の上部に取付けられた研磨パッド８０が回転する。研磨パッド８０には、グルーブが形成されており、グルーブに研磨粒子であるスラリーが移動して研磨を実施する。研磨を実施するためのウェーハ（Ｗ）を吸着し、吸着されたウェーハ（Ｗ）を研磨パッド８０に接触させ加圧しながら回転する研磨ヘッド８６が備えられる。研磨ヘッド８６は第２モータ８８により回転駆動を実施することができる。研磨パッド８０と隣接するように設けられ、研磨を実施することにより摩耗する研磨パッド８０をコンディショニングする研磨パッドコンディショナ１０２が備えられる。研磨パッドのコンディショニングは、研磨パッドコンディショナ１０２に備えられるダイアモンドディスクにより実施される。即ち、ダイアモンドディスクに付着しているダイアモンド粒子が研磨パッド８０を押しがら回転することにより、研磨パッド８０のコンディショニングが実施される。また、研磨パッド８０の上部と離して研磨粒子であるスラリーを供給するためのスラリー供給部１０４が備えられる。
【００３６】
そして、研磨パッド８０の表面に光を照射して光データを出力する光データギャザリング部９０が研磨パッド８０の上部と離して備えられる。光データギャザリング部９０は支持台９２により支持され、研磨パッド８０の上部と離して設けられる。そして、光データギャザリング部９０で出力された光データを比較し、欠陥を判断して検出する欠陥検出部９４が備えられる。
【００３７】
光データギャザリング部９０および欠陥検出部９４の全体的な構成は、第一実施例で説明したものと同様である。
研磨パッドの表面に光を照射するための光源が備えられる。光源により研磨パッド８０の表面に光を照射し、研磨パッド８０から反射した光を集光する集光部が備えられる。光源は、検査対象である研磨パッド８０の半径領域に光を照射し、集光部はこれに対する反射光を集光する。集光部に集光された光の強さを出力する出力部を備える。
【００３８】
出力部には、集光部に集光された光を電気的な信号に変換するための多数個の光電変換素子が設置され、多数個の光電変換素子により、光の強さをアナログ信号として出力する。出力部は、アナログ信号とデジタル信号を相互変換する変換機を含み、アナログ信号の光データをデジタル信号に変換して出力することができる。研磨パッド８０は、円形であるので、多数個の光電変換素子は研磨パッドの中心から所定角と所定間隔を有するように構成することができる。
【００３９】
光データギャザリング部９０は、検査対象である研磨パッド８０の半径領域に光データを収得するので、第１モータ８４によりプラテン８２の回転駆動を実施しながら、研磨パッド８０の表面の光データを連続的に収得すると、プラテン８２に取付けられている研磨パッド８０全体に対する光データを収得することができる。
【００４０】
光データギャザリング部９０と連結して欠陥検出部９４が備えられる。欠陥検出部９４には、研磨によりウェーハの不良を誘発させない正常な研磨パッドで出力された光データが貯蔵される貯蔵部が備えられる。そして、プラテン８２に取付けらている検査対象である研磨パッド８０で連続的に出力された光データを入力する入力部が備えられる。貯蔵部に貯蔵された光データと入力部に入力されている光データとを互いに比較し、設定基準以上に差異が発生する場合、欠陥として判断して検出する欠陥確認部が備えられる。欠陥確認部は、連続的に出力されるアナログ信号の光データを所定間隔に分け、間隔内で出力されたデータに対して平均を出すスムージング処理を含む演算機能を実施するように構成される。正常な研磨パッドと検査対象である研磨パッド８０とで出力された光データにスムージング処理を実施した後、スムージング処理されたデータを互いに比較して判断することができる。
【００４１】
欠陥検出部９４と連結され、検査対象である研磨パッド８０上に欠陥の位置を確認する位置確認部９８が備えられる。位置確認部９８は検査対象である研磨パッド８０の縁または研磨パッド８０が取付けられたプラテン８２の所定部分に基準点が指定され、基準点からプラテン８２の回転する回転角と、検査対象である研磨パッドの中心からの距離とを算出して、角と中心からの距離とにより位置を表示する。
【００４２】
欠陥検出部９４と連結し、欠陥が検出された場合に研磨の実施を停止し、警報を発生させる制御部９６が備えられる。制御部９６は、欠陥検出部で欠陥が検出された場合には、研磨を実施するためのプラテン８２と研磨ヘッド８６の駆動を制御するように第１モータ８４および第２モータ８８に各々制御信号を入力し、警報を発生する。したがって、研磨パッド８０の欠陥が発生したときには、制御部９６により、研磨の実施を停止させるので、迅速に措置することができる。
【００４３】
そして、作業者が容易に欠陥を確認することができ、欠陥検出部９４と連結して光データと光データによる研磨パッドとを画像としてディスプレーするモニター１００をさらに備える。したがって、モニター１００に光データおよび研磨パッドがディスプレーされ、作業者が画像により欠陥を確認することができる。したがって、欠陥が検出された場合、作業者がモニター１００で欠陥を確認した後、除去することができる欠陥であると判断すると、検査対象の研磨パッド８０上の欠陥を除去し、研磨を実施することができる。
【００４４】
研磨装置を用いてウェーハの研磨を実施するとき、プラテン８２に付着取付けられた研磨パッド８０に欠陥が存在するかの可否を予め検査した後、研磨パッド８０に欠陥が検出されない場合のみ、研磨ヘッド８６に吸着されているウェーハ（Ｗ）を研磨パッド８０に接触させて加圧しながら研磨を実施する。したがって、研磨パッド８０の欠陥によりウェーハ（Ｗ）上に発生する不良を最小化することができる。
【００４５】
そして、ウェーハ（Ｗ）の研磨工程を実施する間に生ずる遊休時間にも、研磨パッド８０の欠陥を検出することができ、研磨を終了した以後にも、研磨パッドの欠陥を確認することができる。研磨工程のうちに生ずる遊休時間は、研磨ヘッド８６によりウェーハ（Ｗ）を移動させ、多数個の研磨パッド８０を交代で使用して研磨工程を実施する場合の研磨ヘッド８６の移動時間などを含む。ゆえに、工程実施中にダイアモンドディスクからダイアモンドの粒子が抜け出たとき、あるいはスラリーの固化により発生する異物質または設備に流入したパーティクルなどのような欠陥が研磨パッド８０の表面に形成されたとき、これを迅速に検査することができる。
【００４６】
したがって、研磨パッド８０の欠陥によりウェーハ（Ｗ）の研磨ときに発生する不良を最小化することができる。
図１０および図１１は本発明の各実施例による装置または方法により研磨パッドを検査して出力されるデータを画像にディスプレーしたイメージを示す図面である。
【００４７】
図１０は、正常な研磨パッドを検査して収得されたイメージデータ１１０ａであり、図１１は検査対象である研磨パッドを検査して収得されたイメージデータ１１０ｂである。イメージデータ１１０ａ、１１０ｂは、正常な研磨パッドと検査対象である研磨パッドとに図示された指定された領域１１２ａ、１１２ｂに対する光データを出力し、続けてＲ軸に対して所定の角度別に出力して研磨パッド全体に対する光データを出力することにより、これらイメージデータを収得することができる。したがって、イメージデータで研磨パッドに存在する欠陥１１４を直接確認することができる。
【００４８】
図１２は、図１０の指定された領域１１２ａに対して検出された光データをアナログ信号に出力したデータと、図１１の指定された領域１１２ｂに対して検出された光データをアナログ信号に出力したデータを示すグラフである。
正常な研磨パッドで検出された光データ１１８ａを基準データに指定し、検査対象である研磨パッドで検出された光データ１１８ｂを比較してその差異が設定された基準を越える場合、欠陥として判断し検出することができる。
【００４９】
一般的に、研磨パッドの表面にはグルーブが規則的に形成されているので、光データ１１８ａ、１１８ｂは規則的に光の強さが変化する。しかし、図示されたように、欠陥による非規則的な光データ１１８ｃは規則性を有する正常な研磨パッドで検出される光データ１１８ａとは比較区分が可能である。
【００５０】
しかし、グルーブによる研磨パッド表面の粗さによる非規則的な光データが信号対雑音比に影響を及ぼす可能性があるので、正常な研磨パッドで検出された光データ１１８ａと検査対象である研磨パッドで検出された光データ１１８ｂとをスムージング処理し、スムージング処理されたデータを一対一に比較する。
【００５１】
図１３は、図１２で示したデータに対してスムージング処理を実施したデータを示すグラフである。
前記正常な研磨パッドで検出された光データ１１８ａと検査対象である研磨パッドで検出された光データ１１８ｂとを各々Ｒ軸に対してスムージング処理を実施し、研磨パッド表面の粗さによる非規則的な光データが減少された光データ１２０ａ、１２０ｂを収得した。これにより、欠陥による光データ１２０ｃの区分がさらに確実に歴然となり、欠陥の検出と位置の確認とを容易にすることができる。したがって、スムージング処理された光データ１２０ａ、１２０ｂを比較して差異が設定された基準を外れる場合、欠陥として検出することができる。
【００５２】
図１４は図１３で示したデータを比較して欠陥を検出する一例を説明するための図面である。
図１４を参照すれば、正常な研磨パッドで検出された光データ１１８ａをスムージング処理したデータ１２０ａと、検査対象である研磨パッドで検出された光データ１１８ｂをスムージング処理したデータ１２０ｂとの差異を区分するために、各々のＲ軸に該当するデータの差異値を求める。そして、差異値をさらに明確に区分するために、二乗処理する。その後、データに対してログ単位に示した。このように求められたデータ１２２と設定された基準値１２４とを比較して欠陥を検出することができる。
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によると、研磨パッドの表面から収得した光データを使用して研磨パッドの欠陥を検査することができる。研磨パッドの欠陥検査は研磨パッドが研磨装置に取付けられる前に実施され、工程不良を発生させない研磨パッドを研磨装置に取付けることができる。また、研磨の実施前後または研磨中の遊休時間にも随時に研磨パッド欠陥を確認することができるので、研磨を実施しながら発生する研磨パッドの欠陥を迅速に確認することができる。したがって、欠陥が存在しない研磨パッドを使用して続けて工程を実施することができるので、研磨パッドの欠陥により研磨工程時に発生する可能性のあるスクラッチなどのような工程不良を最小化する。したがって、半導体装置の収率の向上を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の研磨装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置を示す平面図である。
【図４】本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置の欠陥検出部を示すブロック図である。
【図５】本発明の第一実施例による研磨パッド検査装置の光データギャザリング部を示す模式図である。
【図６】本発明の第二実施例による研磨パッド検査方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第二実施例による研磨パッド検査方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第三実施例による研磨パッド検査装置を用いた研磨装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第三実施例による研磨パッド検査装置を用いた研磨装置を示す平面図である。
【図１０】本発明の各実施例による研磨パッドを検査して出力されるデータのイメージを示す図である。
【図１１】本発明の各実施例による研磨パッドを検査して出力されるデータのイメージを示す図である。
【図１２】本発明の各実施例による研磨パッドのイメージを指定された領域で検出しアナログ信号に変換した光データのグラフを示す図である。
【図１３】図１２に示したデータをスムージング処理して収得された光データのグラフを示す図である。
【図１４】図１３に示したデータを比較して欠陥を検出する方法を説明するためのグラフを示す図である。
【符号の説明】
３０、８０    研磨パッド
３２    ステージ
３８、９０    光データギャザリング部
４２、９４    欠陥検出部
４４、９６    制御部
４８、１００    モニター
８２    プラテン
【図１】
0003878460.tif 000002
【図２】
0003878460.tif 000003
【図３】
0003878460.tif 000004
【図４】
0003878460.tif 000005
【図５】
0003878460.tif 000006
【図６】
0003878460.tif 000007
【図７】
0003878460.tif 000008
【図８】
0003878460.tif 000009
【図９】
0003878460.tif 000010
【図１０】
0003878460.tif 000011
【図１１】
0003878460.tif 000012
【図１２】
0003878460.tif 000013
【図１３】
0003878460.tif 000014
【図１４】
0003878460.tif 000015