KR101543663B1 - 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자나 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 그 결과 전자 유도에 의해 유발되는 와전류의 발생을 억제하여, 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제함과 동시에, 디바이스 웨이퍼를 관통하지 않을 정도의 미세한 자장의 경우에도, 충분히 정밀도 좋게 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 소정의 도전성막(28)에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터(36)를 근접시켜, 이 인덕터(36)로 형성되는 자속에 의해 소정의 도전성막(28)에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 소정의 도전성막(28)의 재질을 일 인자(因子)로서 결정되는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 증대하는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 존재하고, 소정의 도전성막(28)에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측함과 동시에, 소정의 도전성막(28)에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공하는 것이다.

Description

연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치{Method and device for forecasting polishing end point}

본 발명은, 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치에 관한 것으로서, 특히, 화학 기계 연마 가공(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 등에 있어서 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자 등에 강한 자속을 미치지 않고 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제한 후에, 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있는 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 표면에 예를 들면 산화막을 형성하고, 이 산화막에 리소그래피 및 에칭을 실시하여 배선 패턴에 대응한 홈 패턴을 형성하고, 이 위에 상기 홈 패턴을 충전하기 위한 Cu 등으로 이루어지는 도전성막을 성막하고, 이 도전성막 중 상기 홈 패턴이나 스루홀(through-hole) 부분 등의 매립부 이외의 불필요 부분을 화학 기계 연마에 의해 제거하여 배선 패턴을 형성하는 프로세스가 알려져 있다. 이 배선 패턴의 형성에서는, 불필요한 부분의 도전성막이 적정한 두께 제거되었을 때의 연마 종점을 확실히 검출하여 프로세스를 정지하는 것이 매우 중요하다. 도전성막의 연마가 과잉이면 배선의 저항이 증가하고, 연마가 과소이면 배선의 절 연 장애로 연결된다.

이에 관련한 종래 기술로서, 예를 들면 다음과 같이 필름 두께의 변화를 그 자리에서 감시하는 방법이 알려져 있다. 이 종래 기술은, 하지 본체(반도체 웨이퍼) 상으로부터 화학 기계 연마에 의해 도전성 필름을 제거하는 방법에 있어서 이 도전성 필름의 두께 변화를 그 자리에서 감시하기 위한 방법으로서, 전자계에 지향성을 가져오도록 정형하기 위한 페라이트 포트형 코어(ferrite pot core)에 감겨진 코일로 이루어지는 인덕터와 콘덴서와의 직렬 또는 병렬 공진 회로를 포함하는 센서를 상기 도전성 필름에 근접시켜 배치하고, 여진 신호원으로부터의 20 Hz∼40.1 MHz의 주파수로 이루어지는 소인 출력을 동작점 설정용 임피던스 수단을 통하여 상기 센서에 인가한다. 이것에 의해, 센서가 여기되면, 발진 전류가 코일에 흘러 교번 전자계를 발생한다. 이 교번 전자계는, 이어서 도전성 필름 안으로 와전류를 유도한다. 와전류가 도전성 필름에 유도되면, 2 가지 효과가 생기게 된다. 먼저, 첫 번째로, 도전성 필름이 손실 저항으로서 작용하고, 그 효과는 센서 회로에 대한 저항 부하이며, 이것은 공진 신호의 진폭을 낮추어, 공진 주파수를 낮춘다. 두 번째로, 도전성 필름의 두께가 감소하면, 금속 로드가 인덕터의 코일로부터 빼내어지는 것과 같은 효과가 생기고, 이것에 의해 인덕턴스의 변화 및 주파수 시프트를 일으킨다. 이와 같이 하여, 상기 도전성 필름의 두께 변화에 기인하는 센서 공진 피크에 관련된 주파수 시프트의 변화를 감시함으로써, 이 도전성 필름의 두께 변화를 연속적으로 검출하도록 하고 있다(예를 들면, 문헌 1 참조).

다른 종래 기술로서, 예를 들면, 다음과 같은 와전류 센서가 알려져 있다. 이 종래 기술을 나타내는 문헌에는, 일반적으로 와전류 센서는 반도체 기판의 표면에 형성된 도전성막에 와전류를 형성하고, 이 와전류에 의해 간접적으로 막 두께의 계측을 행하는 것이므로, 정확한 막 두께 검출이 곤란하다는 문제가 있지만, 이 종래 기술은, 반도체 기판에 형성되는 극히 얇은 막 두께부터 비교적 두꺼운 도전성막까지 정확하게 막 두께 등의 검출을 행할 수 있는 와전류 센서를 제공한다고 서술되어 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 이 종래 기술은 도전성막 또는 도전성막이 형성되는 기체(基體)의 근방에 배치되는 센서 코일(와전류 센서)과, 이 센서 코일에 8∼32 MHz 정도로 일정 주파수의 교류 신호를 공급하여 상기 도전성막에 와전류를 형성하는 교류 신호원과, 상기 도전성막을 포함하는 리액턴스 성분 및 저항 성분을 계측하는 검출 회로를 구비하고, 상기 센서 코일은 상기 신호원에 접속하는 발진 코일과, 이 코일의 상기 도전성막측에 배치하는 검출 코일과, 상기 발진 코일의 상기 도전성막측의 반대측에 배치하는 밸런스 코일을 구비하고, 상기 검출 코일과 밸런스 코일은 서로 역상(逆相)이 되도록 접속되어 있다. 그리고, 상기 검출 회로에서 검출한 저항 성분 및 리액턴스 성분으로부터 합성 임피던스를 출력하여, 이 임피던스의 변화로부터 상기 도전성막의 막 두께의 변화를 넓은 범위에서 거의 직선적인 관계로서 검출하도록 하고 있다(예를 들면, 문헌 2 참조).

또한, 다른 종래 기술로서, 예를 들면 다음과 같은 와전류 센서가 알려져 있다. 이 종래 기술도 앞에서 설명한 종래 기술과 마찬가지로, 이 종래 기술을 나타내는 문헌 3의 [0008]에는, 센서 코일이 형성하는 자속이 그 센서 코일 전면(全面)에 배치된 기판 상의 도전성막을 관통하여, 교번적으로 변화함으로써 이 도전성막 중에 와전류를 발생시키고, 그 와전류가 도전성막 중에 흐름으로써 와전류 손실이 생겨, 등가 회로적으로 보면 센서 코일의 임피던스의 리액턴스 성분을 저하시키게 된다고 되어 있다. 또한, 문헌 3의 [0009]에는, 발진 회로의 발진 주파수의 변화를 관찰함으로써, 연마가 진행됨에 따라, 도전성막이 서서히 얇아지면, 이것에 의해 발진 주파수가 저하되고, 도전성막이 연마에 의해 완전히 없어지는 탱크 회로의 자기 발진 주파수가 되고, 그 이후는 발진 주파수가 대략 일정하게 된다. 그러므로, 이 점을 검출함으로써, 도전성막의 화학 기계적 연마에 의한 종점을 검출할 수 있다고 되어 있다. 또한, 문헌 3의 [0025]에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 도전성막의 연마가 진행되면, 이에 따라, 와전류 손실이 변화되어, 센서 코일의 등가적인 저항값이 변화된다. 따라서, 발진 회로의 발진 주파수가 변화되므로, 이 발진 신호를 분주 회로에 의해 분주하거나, 또는 감산기에 의해 감산함으로써, 검출폭의 주파수의 크기에 대응한 신호를 모니터에 표시한다. 이것에 의해, 상기에서 서술한 도 2에 나타내는 바와 같은 주파수 궤적의 추이를 얻을 수 있다(예를 들면, 문헌 3 참조).

또한, 다른 종래 기술로서, 예를 들면 다음과 같은 와전류 센서가 알려져 있다. 이 종래 기술은 청구항 1에 있어서, 도전성막이 형성되는 기판의 근방에 배치되는 센서 코일과, 이 센서 코일에 교류 신호를 공급하여 상기 도전성막에 와전류를 형성하는 신호원과, 상기 도전성막에 형성된 와전류를 상기 센서 코일로부터 본 임피던스로서 검출하는 검출 회로를 구비한 와전류 센서로서, 상기 센서 코일은 고투자율 재료에 의해 형성한 수용 부재 내에 수용되어 있는 와전류 센서로 하고 있 다. 또한, 청구항 7에서는, 도전성막이 형성되는 기판의 근방에 배치되는 센서 코일과, 이 센서 코일에 교류 신호를 공급하여 상기 도전성막에 와전류를 형성하는 신호원과, 상기 도전성막에 형성된 와전류를 상기 센서 코일로부터 본 임피던스로서 검출하는 검출 회로를 구비한 와전류 센서로서, 상기 임피던스의 저항 성분과 리액턴스 성분을 직교 좌표축 상에 표시하고, 상기 임피던스의 좌표의 지정된 중심점의 좌표를 연결하는 직선이 이루는 각도로부터 상기 도전성막의 막 두께를 검출하도록 한 와전류 센서를 개시하고 있다(예를 들면, 문헌 4 참조).

[문헌 1] 일본국 특허 제 2878178호 공보.

[문헌 2] 일본국 특허 제 3587822호 공보.

[문헌 3] 일본국 공개특허공고 2003-21501호 공보.

[문헌 4] 일본국 공개특허공고 2005-121616호 공보.

문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 센서에 전자계에 지향성을 가져오기 위한 페라이트 포트형 코어에 감겨진 코일로 이루어지는 인덕터와 콘덴서와의 직렬 또는 병렬 공진 회로가 구비되어 있다. 그리고, 연마 초기에 20 Hz∼40.1 MHz의 주파수로 이루어지는 소인 출력을 센서에 인가하고, 상기 코일로부터 발생한 지향성을 가지는 교번 전자계에 의해, 도전성 필름을 관통하는 누설 자속을 발생시켜, 이 도전성 필름의 막 두께에 대응한 큰 와전류를 연마 초기부터 유도시키고 있다. 도전성 필름의 막 두께에 대응한 큰 와전류를 유도하기 위해서는 큰 교번 전자계, 즉 도전성 필름을 관통할 정도의 큰 자속을 형성할 필요가 있고, 도전성 필름의 두께 변화의 감시는 연마 초기부터 연마 종기까지 도전성 필름 내에 유발된 와전류를 이용하여 행해지고 있다. 따라서, 막 두께 변화를 감시하는 동안, 도전성 필름의 두께 방향을 향하여 자속을 관통시킬 필요가 있다. 문헌 1에 관련된 공보의 도면 중에는, 모든 도전성 필름의 부분에 이 도전성 필름을 관통하는 자속선이 기재되어 있는 것으로부터도 이것은 분명하다.

연마 초기에 있어서의 웨이퍼의 표면에는, 무구(無垢)한 Cu막(도전성 필름)이 최상층에 있는 것이 일반적이다. 이들 무구한 Cu막 전부에 와전류를 유발시키기 위해서는 매우 큰 누설 자속이 필요하다. 그러나, 그 누설 자속은 와전류를 유발시키지만, 그것들은 어차피 와전류 손실이라는 형태로 줄열이 되어 소비된다. 이 줄열 손실은 최표층의 무구한 Cu막에 대해서는, 체적 저항이 작기 때문에, 발열 은 비교적 작지만, 내부의 이미 배선되어 있는 부분에서는, 배선 단면적이 작고 체적 저항이 작기 때문에, 관통하는 자속에 의해 큰 와전류가 유발되고, 그 결과, 국부적으로 큰 줄열 손실을 낳게 된다. 이것은, 경우에 따라서는 일부 배선이 용융, 단선되어 버린다는 문제로 발전한다. 이른바 유도 가열 상태가 되어, 특히 내부에 열이 가득 차 버리는 현상이 일어난다. 특히, Cu 배선 등에서는, Cu가 가열되면, Ta 등의 배리어막에 Cu가 확산하는 경우나, 경우에 따라서는, 배리어막을 돌파하여 Cu가 확산될 우려가 있다.

또한, 웨이퍼의 표면부에 다수층의 배선이 처리되어 있는 경우에는, 표층의 Cu막의 우려뿐만 아니라, 이미 처리가 완료된 내부의 배선 부분이 국부적으로 따뜻하게 되어 주위로 확산하거나, 반도체 기판 내의 p형, n형을 형성하고 있는 도펀트가 더욱 확산되어, 기판 내 소자의 특성을 바꾸어 버리는 경우도 있다. 또한, 열이 발생하지 않는 경우에도, 과잉의 와전류가 미세 배선에 흐르는 경우에는, 일렉트로 마이그레이션을 일으켜 단선되는 경우가 있다.

또한, 침입하는 자장에 의해 소자에 입히는 손상은 다음과 같이 해석할 수 있다. 즉, 문헌 1에 나타내는 방법에서는, 표면의 도전성막(Cu막)의 부분에서, 침입한 자장에 의해, 와전류가 형성되고, 그 와전류에 의해 반발 자장이 발생한다. 연마 초기에는, 표면을 덮고 있는 도전성막에 의해, 내부의 소자에 자장이 침입하는 것을 방지하기 때문에 소자에 입히는 손상은 작다. 에너지적으로는, 표면을 덮고 있는 도전성막에 의해 생기는 와전류에 의해 줄열 손실로서 도전성막 내에서 소비된다. 따라서, 연마 초기에는, 내부의 소자는 표면의 도전성막에 의해, 얼마간 자장의 영향으로부터 보호되어 있다. 그러나, 연마가 진행되어, 표면의 도전성막을 덮고 있는 막이 제거되면, 자장은 그대로 경감되지 않고, 소자 내에 침입한다. 연마 초기에는, 자장의 에너지가 표면의 도전성막 내부에서, 줄열 손실로서 소비되었지만, 표면의 도전성막이 연마에 의해 제거되면, 그 줄열 손실에 의해 소비되는 에너지가 그대로 소자측에 부담되게 된다. 소자 내에 와전류를 발생시킬 정도의 도전성막이 없으면, 자장은 그대로 소자 내를 관통하여 외부의 공간에서 소비되게 되지만, 어느 크기의 도전성막이 존재한 경우, 집중적으로 와전류가 발생하여, 단선을 일으키게 된다. 이러한 것은, 소자의 구조에도 다소 기인하는 점이 있지만, 일반적으로, 표면이 두꺼운 도전성막 전체에서 와전류량을 발생시킬 정도로 지향성이 높은 자장을 소자 내에 침입시키면, 여기 저기서 와전류를 발생시켜, 악영향을 미칠 것은 자명하다. 게다가 이 방법에서는, 도전성막에 자장을 도입하여, 그 자장에 의해 와전류가 발생한다. 그 와전류량의 변화를 모니터하여, 막 두께를 추측한다. 이 경우, 막 두께를 추측하기 위해서는, 계속적으로 와전류를 발생시켜야 한다. 왜냐하면, 와전류가 발생하지 않으면 회로계는 동작하지 않고, 변화한 막 두께도 추측할 수 없기 때문이다. 또한, 연마의 종료의 예측도 제거한 막 두께를 추측할 수 없는 것에는, 종료점이나 그 종료점 부근의 예측도 불가능하게 된다. 따라서, 종점 검출 및 종점 예측, 및 막 두께 모니터하려면, 계속적인 와전류의 형성은 필수가 된다.

게다가, 예를 들면, 연마 종료 시점 부근의 어느 소정의 잔막량이 된 시점에서, 연마 조건을 바꾸어 처리를 행하는 경우에, 소정의 잔막량인지 아닌지를 확인 하는 것은 어렵다. 초기 막 두께로부터의 변화분으로 추측하는 것은 가능하지만, 초기 막 두께가 일정하지 않은 경우에는 소정의 잔막량의 추측에 편차가 생기기 때문이다. 이 연마 종료 시점 부근의 판단에 관하여, 센서와 도전성 필름 간의 갭이 연마의 진동에 의해 미소하게 변화하면, 센서 회로계 전체의 부유 용량이 변화하여 공진 주파수 전체가 시프트한다. 따라서, 만일 어느 설정의 공진 주파수가 되었을 때에 스레시홀드값을 설정하여, 연마 종점을 판별하는 설정을 하고 있어도, 전체적으로 공진 주파수가 시프트하면, 그 스레시홀드값의 설정에 의한 연마 종료 시점의 판단은 어려워진다. 이와 같이, 이 종래 기술에서는, 단조로우면서도 연속적으로 증가 혹은 감소 변화하는 공진 주파수에서, 어느 값에 스레시홀드값을 설정하고 있었다고 하여도, 센서와 도전성 필름간의 갭이 미소하게 변화하거나, 그 사이에 어떠한 유전체가 개재되거나 함으로써, 그 파형 자체가 전체적으로 상하로 평행 이동하는 경우는 종종 존재하고, 그 결과, 미리 설정한 스레시홀드값이 의미가 없어지는 경우가 종종 존재하였다.

문헌 2에 기재된 종래 기술에서는, 먼저, 그 기술의 배경으로서 이 종래 기술을 나타내는 문헌 2의 [0004]에는, 일반적으로 와전류 센서는 반도체 기판의 표면에 형성된 도전성막에 와전류를 형성하고, 이 와전류에 의해 간접적으로 막 두께의 계측을 행하는 것이므로, 정확한 막 두께 검출이 곤란하다는 것을 문제로 하고 있다. 또한, 문헌 2의 [0005]에는, 반도체 기판에 형성되는 극히 얇은 막 두께로부터 비교적 두꺼운 도전성막까지 정확하게 막 두께 등의 검출을 행할 수 있는 와전류 센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다고 기재되어 있다. 이 종래 기술의 경우, 예를 들면, 비교적 두꺼운 막으로 와전류를 발생시켜 막 두께를 측정하는 한편, 그 두꺼운 막을 연마하고 감소시켜 와전류를 감소시켜 가면, 그 와전류가 감소한 분에 있어서, 단순히 자장의 에너지는 표면의 도전성막으로 소비되지 않고, 그대로 도전성막 하에 존재하는 소자 내부에 들어가게 된다. 즉, 본래, 도전성막에 의해 소비되는 자장의 에너지에 대하여, 도전성막이 제거됨에 따라, 소자 내부가 과잉의 자장의 에너지에 노출되는 것을 허용하는 것이다.

이것에 대하여, 본 발명에서는, 와전류를 막 내에 적극적으로 유발하여, 막 두께의 계측을 행하는 것은 아니다. 자장에 대한 도전성막의 표피 효과를 이용하여, 자장을 도전성막에 침입하는 것을 극력 저지하고, 막 두께 제거 부근에서 일부의 자장이 도전성막으로부터 누출되는 것에 의해 생기는 와전류를 검지하여, 그 변화 형태로부터 종료점을 예측하는 것이다. 또한, 표면의 도전성막에 생기는 와전류에 의해, 그 도전성막 하에 존재하는 소자의 부분에서 소비하는 자장 에너지를 극력 경감한다. 도전성막이 제거되기 직전에, 막 두께 감소에 따라, 총 와전류가 감소해 가는 과정에 있어서는, 자장의 에너지가 내부의 소자에 영향을 주기 때문에, 그 자장의 에너지를 경감하도록 하고 있다. 이와 같이, 소자의 내부에의 자장의 침입을 극력 방지하면서, 그 상태에서 막이 제거되는 시점을 정확하게 예측하는 것이다.

또한, 이 종래 기술에 의하면, 그 구성으로서 센서 코일은, 신호원에 접속하는 발진 코일과, 이 코일의 상기 도전성막측에 배치하는 검출 코일과, 상기 발진 코일의 상기 도전성막측의 반대측에 배치하는 밸런스 코일을 구비하고, 상기 검출 코일과 밸런스 코일은 서로 역상이 되도록 접속한 직렬 회로에 가변 저항을 접속하여, 검출 대상인 상기 도전성막이 존재하지 않을 때에, 상기 직렬 회로의 출력이 제로가 되도록 조정할 수 있게 하고, 상기 검출 회로에서 검출한 저항 성분 및 리액턴스 성분으로부터 합성 임피던스를 출력하고, 이 합성 임피던스의 변화로부터 상기 도전성막의 막 두께의 변화를 넓은 범위에서 거의 직선적인 관계로서 검출하도록 하고 있다.

그러나, 본 발명에서는, 인덕터로서 발진 코일, 검출 코일, 밸런스 코일과 3개의 코일을 필요로 하지 않는다. 또한, 그 코일을 입체적으로 3차원적으로 다단으로 쌓고, 그 자속 변화를 모니터하는 것은 아니다. 인덕터가 되는 코일은 1개뿐이고, 평면적으로 2차원으로 구성하는 것이다. 또한, 이 종래 기술에서는, 검출 코일과 밸런스 코일과 서로 역상이 되도록 접속한 직렬 회로에 가변 저항을 접속한다고 되어 있지만, 본 발명에서는 가변 저항 등의 저항은 끼우는 것은 아니다. 본 발명에서는, 콜피츠(Colpits)형의 발진 회로를 형성하고 있고, 인덕터에 대하여 용량을 병렬로 결합하는 것이다.

또한, 이 종래 기술에 의하면, 막 두께 변화를 저항 성분과 리액턴스 성분으로부터 합성 임피던스를 출력하고, 이 합성 임피던스는 막 두께 변화에 대하여 넓은 범위에서 거의 직선적인 관계를 형성하여, 그 직선적으로 변화하는 관계로부터 막 두께를 구한다고 되어 있다.

그러나, 본 발명에서는, 폭넓은 범위에서 막 두께를 측정하는 것을 목적으로 하지 않는다. 연마 완료 시점의 직전에서의 특징적인 변화를 기초로, 연마의 완료 시점을 정확하게 예측하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 그 연마 완료 시점의 직전에서의 특징적인 파형의 변화란, 거의 직선적인 변화를 나타내지 않는다. 표피 효과의 영향에 의해, 급준한 변곡점을 가지고, 그 변곡점 및, 그 전후의 급준한 변화율 등의 특징적인 점에 기초하여, 연마 완료 시점을 정확하게 예측하는 것이다.

또한, 이 종래 기술에 의하면, 문헌 2의 [0027]에서는, 도 7(B)에 도전성막의 막 두께의 변화에 대한 저항분의 변화를 나타내고 있다. 막 두께의 변화에 대한 저항분의 변화의 관계는, 막 두께가 두꺼운 쪽으로부터 얇은 쪽으로 변화함에 따라, 저항분(R)이 도시하는 바와 같이 변화한다. 즉, 극박막 두께의 영역(a)에서는 저항분(R)의 출력이 직선적으로 크게 변화하여, 어느 두께의 영역(b)이 되면 저항분(R)의 변화는 포화되고, 막 두께가 더욱 두꺼워지는 영역(c)에서는 저항분(R)의 출력이 저하된다. 여기서, 구리막의 경우에는, (a)점이 약 1000 Å 정도를 나타내고, (b)점이 약 2000∼3000 Å를 나타내고, (c)점이 5000 Å를 나타내고 있다.

그러나, 도전성막의 저항분이 막 두께에 의해, 커지고, 그 후 작아진다고 하는 거동은, 원의 궤적을 나타내는 것으로, 저항 성분과 리액턴스 성분과의 밸런스에 있어서, 그 위상의 평균으로부터 오는 것으로, 본 발명과 같이 표피 효과에 기초하는 것은 아니고, 거동은 완전히 별도이다.

본 발명에서는, 표피 효과에 의해, 자속이 도전성막 내에 침입하지 않는 과정으로부터, 막 두께 감소에 따라 일부의 자속이 누설되고, 그 후, 자속이 어느 정도 관통하면, 막의 체적에 따라 와전류가 감소한다고 하는 일련의 표피 효과에 기 초한 감소에 의해, 후술하는 도면에 나타내는 것과 같은 급준한 변곡점이 발생하고 있다.

그 변곡점은, 단순히 주파수에만 영향을 주는 것은 아니다. 후에 나타내는 1/1000의 인덕터 거리와 1/1000의 인덕터 직경으로 시뮬레이션한 사례에 나타내는 바와 같이, 설령 같은 주파수라도, 인덕터의 직경이나 인덕터와 도전성막의 거리에 의해, 자장의 지향성이 바뀌어, 자장의 도전성막 내로의 침입 거동이 크게 변화하는 경우가 있다. 어느 인덕터 직경과 인덕터 거리에서는, 연마시의 막 두께가 감소하는 과정에서 표피 효과에 기초한 변곡점을 가지고 있었지만, 1/1000의 인덕터 크기와 인덕터 거리에서는, 연마시의 막 두께가 감소하는 과정에서는, 표피 효과에 기초한 변곡점을 가지지 않는 경우가 존재한다. 이것은, 분명히, 그때의 주파수뿐만 아니라, 인덕터의 형상이나 거리 등의 설정에 있어서도, 자장의 지향성이 변화하고, 표피 효과에 의해 자장의 도전성막에 대한 침입 특성이 변화하여, 변곡점 상태가 변화하는 것을 나타내고 있다.

본 발명에서는, 그러한 도전성막 내에 자장이 침입하지 않는 상태로부터, 침입해 나가는 상태에서의 현상적인 변화 과정을 연마하여 막 두께가 감소하는 과정에 형성하고, 그 상태 변화를 이용하여 정밀도 좋게 도전성막이 제거될 점을 예측하는 것이다. 따라서, 표피 효과에 기초한 저항 성분의 변화와, 상기 공보에 의한 저항 성분과 리액턴스 성분과의 위상 관계로부터 구한 저항 성분의 변화는 완전히 차원이 다른 것이다.

또한, 연마 초기부터 연마 종기까지 와전류를 이용하여 도전성막의 막 두께 를 감시하는 이 종래 기술에서는, 막 내에서 와전류를 발생시키는데 막 내에 침투할 정도로 충분히 강한 자속을 만들 필요가 있고, 인덕터의 형상은 자속에 지향성을 갖게 하기 때문에 3차원으로 되어 있다. 따라서, 센서를 연마 장치 등에 장착하는데 있어서, 일반적으로 다음과 같은 문제가 있다. 코일에 흘리는 전류가 커져 소비 전력이 많아지고, 전원 장치도 대형이 된다. 자속이 주변에 누출되어 노이즈가 발생하기 쉽다. 도선을 코일 형상으로 감는 공정 등이 필요하게 되어 고비용이 된다.

문헌 3에 기재된 와전류 센서로 이루어지는 종래 기술에서는, 먼저, 이 종래 기술에서 사용하고 있는 센서부의 하드웨어에 대하여, 먼저, 센서 코일은 도전성막을 관통하는 것을 전제로 한 구성이다. 따라서, 도전성막을 관통하지 않을 정도의 자장밖에 발생시키지 않는 하드웨어에서는, 와전류를 형성할 수 없어 목적을 달성할 수 없다. 또한, 도전성막이 연마에 의해 감소됨으로써, 와전류가 형성되는 영역이 단조롭게 감소되고, 그 때문에, 발진 주파수가 단조롭게 감소하는 거동이 기재되어 있고, 그 발진 주파수가 대략 일정하게 되었을 때를 종점으로 간주하여 이 부분을 검출한다고 되어 있다. 즉, 이 종래 기술에서 사용하는 소프트웨어의 알고리즘에서는, 발진주파수의 변화란, 감소로부터 대략 일정하게 되는 변화를 발진 주파수의 변화로 하고 있는 것으로서, 예를 들면, 이 발진 주파수가 변곡점을 가지는 것과 같은 변화를 한 경우에는, 도저히 검출할 수 있는 알고리즘이 아니다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이 연마의 초기부터 자속이 도전성막을 관통하여, 상시 와전류가 발생하는 상태이다. 여기서, 와전류 센서는, 시종 와전류를 적극적으로 발 생시켜, 그 와전류 변화로부터 막 두께 변화로 다시 산출하는 방법을 대체로 와전류 센서로 하고 있다.

또한, 이 종래 기술에 의하면, 먼저, 배경으로서, 이 종래 기술을 나타내는 공보의 [0012]에는, 종래의 와전류 센서에 의한 연마 종점의 검출 방법에서는, 와전류 센서에 사용하는 발진 주파수가 7 MHz 정도이며, 비교적 작기 때문에, 연마 대상의 도전성막이 충분히 두꺼운 경우에는, 큰 와전류 손실을 검출할 수 있지만, 도전성막의 연마가 진행되어 막 두께가 매우 얇아지면, 와전류 손실의 크기가 작아지고, 이 경우에는 예를 들면 1000 Å 이하 정도의 막 두께 검출이 곤란하게 된다. 즉, 종래의 와전류 센서는 발진 주파수가 비교적 낮기 때문에, 옹스트롬 계수의 막 두께 검출 정밀도가 요구되는 폴리싱 장치의 연마 종점의 검출에는, 그 정밀도가 충분하지 않았다는 것을 문제로 하고 있다.

그리고, 이 종래 기술에서는, 두꺼운 막의 경우에도, 얇은 막의 경우에도 마찬가지로 막 내에 자장을 침입시켜, 그 자장에 의한 와전류의 크기에 의해 단순하게 막 두께를 모니터하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 본 발명에서는, 도전성막이 비교적 두꺼운 경우를 문제로 하지 않는다. 오히려, 도전성막이 두꺼운 경우에, 표피 효과에 의해 자장이 도전성막 내에 침입하지 않고, 따라서 큰 와전류를 검출하지 않는 것이 요구된다. 또한, 막 두께가 1000 Å 정도까지 감소하는 경우, 지향성이 없는 자장이라 하더라도, 일부 도전성막을 관통하여 막 두께의 감소와 함께 와전류를 형성하여 반발 자장을 일으키기 때문에, 그것을 정밀도 좋게 검출하는 것이다. 도전성막이 제거되기 직전 부근의 표피 효과에 기초한 특징적인 거동을 클로즈업하여 검출하여 연마 종료 시점을 정밀도 좋게 예측하는 것으로, 두꺼운 막의 경우에도, 막 두께를 측정하는 것을 목적으로 하는 것은 아니다.

또한, 이 종래 기술의 [0028]에는, 와전류 센서의 발진 주파수 신호를 주파수의 시간 구배로서 파악하고, 즉 발진 주파수의 시간 미분 신호를 연산하고, 이 특징점에 의해, 연마 종점의 판정을 할 수 있다. 도 5(A)는 발진 주파수 자체의 시간(t)의 추이 궤적을 나타내고, 도 5(B)는 이 미분값의 추이 궤적을 나타낸다. 이와 같이 발진 주파수의 거동은, 단조롭게 감소하는 거동이 나타나 있고, 이 발진 주파수의 단조로운 감소점의 최하점에서 연마의 종점의 판정을 행하는 것이다. 또한, 그 파형을 미분하여 단조로운 감소에서의 변화점을 찾아냄으로써 종점을 판정한다고 하고 있다.

그러나, 본 발명에서는, 이러한 발진 주파수의 거동이 분명하게 다르다. 즉, 본 발명에서는 연마에 의한 막 두께의 감소 과정에서, 도전성막의 표피 효과에 의해 발진 주파수가 막 두께 감소와 동시에 한 번 상승하고, 그 후 강하함으로써, 하나의 피크를 종점 직전에 가진다. 이 거동은, 표피 효과에 의해 자장이 도전성막 내에 침입하지 않는 과정으로부터 침입하는 과정에 의해 발생하는 것이고, 이 종래 기술에서 나타내고 있는 거동과는 분명하게 다르다. 또한, 검출 방법도, 상승하고 하강하는 변곡점 및 그 변곡점 부근의 특징적인 부분을 검출하여, 연마의 종료 시점을 정밀도 좋게 예측하는 것이다.

또한, 이 종래 기술에서는, 소용돌이 형상의 센서 코일이 기판과 직교하도록 배치되어 있다. 그에 대하여, 본 발명의 코일에서는, 기판에 평행한 형태로 하나의 평면 인덕터를 배치하고 있고, 장치의 구성의 점에서도 분명하게 차이가 난다. 또한, 이 종래 기술에서는, [0032]에 나타내는 바와 같이, 상기와 마찬가지로 저항 성분은 막 두께 감소에 따라 한 번 증대하고, 그 후 감소하는 거동을 나타내고 있다. 그러나, 이것도 상기와 마찬가지로, 표피 효과에 의해 나타나는 거동은 아니다. 도면에 나타내는 회로에서 그 위상차에 있어서 저항 성분과 리액턴스 성분과의 밸런스로부터 생기는 변곡점이다.

즉, 본 발명에서의 변곡점은, 이러한 변곡점과는 완전히 다르다. 앞에서도 설명한 바와 같이, 코일의 크기나 형상이나, 도전성막으로부터 코일까지의 거리에 의해 크게 변화하고, 그 설정에 따라서는, 고주파수대라 하더라도 표피 효과에 의한 특징적인 거동을 볼 수 없는 경우도 존재한다. 본 발명에서는, 그 도전성막의 도전율, 투자율 및 주파수나 인덕터 형상 또는 인덕터와 도전성막의 거리 등을 적정하게 설정하여, 연마에 의한 막 두께 감소 과정에서 발진 주파수가 표피 효과에 의해 변곡점을 가지는 상태로서, 그 파형의 특징적인 부분을 기초로, 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하는 것이다.

문헌 4에 기재된 와전류 센서로 된 종래 기술에서는, 이 종래 기술도 상기 각 문헌에 기재된 종래 기술과 마찬가지로, 표피 효과를 이용한 것에 의한 변곡점이 나타나는 파형과는 완전히 다르다는 것은 자명하다.

따라서, 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자나 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 그 결과 전자 유도에 의해 유발되는 와전류 의 발생을 억제하고, 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제함과 동시에, 센서와 도전성막의 갭의 변화나 슬러리 등의 유전 물질의 개재 상태에 의해, 유발되는 와전류량이 전체적으로 시프트하여, 스레시홀드값의 설정이 큰 폭으로 변화하여 검출하기 어려워진다는 사태를 없애고, 디바이스 웨이퍼를 관통하지 않을 정도의 미세한 자장인 경우에도, 충분히 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 하는 것으로서, 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지하기 위해 해결해야 할 기술적 과제가 발생하므로, 본 발명은 이 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 제안된 것으로, 청구항 1에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 특징적인 변화를 검출하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 인덕터가 고주파로 구동되고, 이 인덕터로부터 그 고주파의 주기에 대응하여 변화하는 자속이 발생한다. 연마에 의해 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께에 이를 때까지는, 소정의 도전성막에 유발되는 자속은, 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과한다. 연마가 진행 되어 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 되면, 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기기 시작한다. 이 자속의 변화에 따라 소정의 도전성막 중에 전자 유도에 의해 유발되는 와전류량이 변화한다. 이 와전류는 막 두께가 감소해 감에 따라, 막을 관통하는 누설 자속이 증대되기 때문에, 서서히 유발되는 와전류가 증대된다. 이 넓은 영역에 발생한 와전류에 의해, 이 소정의 도전성막 내에 큰 상호 인덕턴스가 발생한다. 이 상호 인덕턴스는, 고주파 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 자기 인덕턴스를 감소시키도록 작용한다. 이와 같이, 초기는, 도전성막의 막 두께가 감소하여도, 도전성막에 투입한 자속이 웨이퍼를 관통하지 않을 정도인 경우에는, 일정한 와전류가 형성된다. 그 후, 막 두께가 더욱 감소하여 표피 깊이에 대응한 막 두께 이하가 된 경우, 일부의 자속이 웨이퍼 상의 도전성막을 관통하여 웨이퍼의 이면에까지 누설하는 자속이 생긴다. 이때 누설 자속의 증가와 함께 막 내에 유발되는 와전류가 커진다. 다음에, 어느 일정한 막 두께까지 웨이퍼 표면에 형성되는 와전류는 증대되지만, 그 후, 도전성막이 더 제거됨에 따라, 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 감소하기 때문에, 와전류는 감소한다. 결과적으로, 단조로운 막 두께 감소 과정임에도 불구하고, 한번 관통 자속 증대와 함께 와전류는 증대되고, 그 후 막 두께가 더욱 감소되어, 와전류를 발생시키는 체적 자체가 감소됨에 따라 급속하게 감소되기 때문에, 유발되는 와전류에 대응한 상호 인덕턴스에는 극대점이 나타난다. 이 와전류의 급속한 감소로 인하여 상기 상호 인덕턴스도 급속히 감소하여 센서 회로계의 인덕턴스는 증가로 변한다. 이와 같이, 연마의 진행에 의해 소정의 도전성막 이 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 된 이후에, 와전류가 발생하고, 그 후의 급속한 감소로 인하여 센서 회로계의 인덕턴스가 일단 감소하고, 그 후 증가로 변한다. 이 거동에 의해 고주파 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 파형에 피크(변곡점)가 발생한다. 이 피크를 기초로 연마 완료점 바로 전의 기준점이 검출되고, 이 기준점으로부터 연마 완료 시점이 예측된다.

이 피크는, 표피 깊이에 대응한 막 두께로 나타나기 때문에, 앞에서 설명한 바와 같은 유발된 와전류량이 전체적으로 시프트함에 따른 스레시홀드값의 설정이 변동한다는 문제는 없고, 끊임없이, 나머지의 막 두께에 대응한 위치에 피크가 출현한다. 특히, 도전성막이 예를 들면, Cu인 경우, Cu의 나머지막이 710 Å의 부근에 피크가 출현한다. 또한, W막인 경우에는, W의 나머지막이 조금 더 두꺼운 부분 2500 Å에 피크가 출현한다. 이 막 두께는, 실제 표피 깊이와는 다르지만, 표피 깊이에 대응한 수치로 되어 있다. 표피 깊이(δ)는, 전자파의 강도가 1/e의 크기가 되는 깊이를 편의적으로 나타낸 지표인데, 이 피크 위치는, 재료의 도전율, 투자율, 인가하는 주파수 등에 의해 결정되는 것으로부터도, 표피 효과에 의해 초래되고 있다. 본 발명은, 이 재료의 표피 효과에 의해 나타나는 특이한 현상을 교묘하게 이용하여 달성한 기술이다. 특히, 배선 재료의 CMP에 있어서 배선 재료는 고도전율을 가지기 때문에, 피크 위치는 비교적 종점 부근(710 Å)에서 날카로운 피크(극대점)가 되어 나타난다. 따라서, 다양한 외란에 대해서도 흔들리지 않고, 신뢰성 있는 종점 검출·종점 예측이 가능하게 된다.

또한, 인덕터형 센서는, 막 내에 고의로 적극적으로 와전류를 발생시키게 하 여, 막 두께를 모니터하는 것은 아니다. 종래의 공지의 센서에서는, 도전성막을 관통시키는 자장을 부여하기 때문에, 이 자장에 지향성을 갖게 하도록 센서 코일을 형성하고 있지만, 본 발명에서의 인덕터형 센서에서는 평면 인덕터를 사용하고 있다. 이것에 의해, 자장에 지향성을 주는 것이 아니라, 도전성막에 대하여, 도전성막에 깊게 침투하지 않도록 적절히 자장을 발산시키는 것을 목적으로 한 인덕터이다. 이것은, 자장이 깊게 침투한 경우, 또는 자장을 깊게 침투시키기 위하여 강력한 자장을 부여한 경우, 내부의 배선이 와전류에 의해, 국부적으로 과열되는 경우나, 일렉트로 마이그레이션 등에 의해, 배선 자체가 단선되어 버리기 때문이다. 따라서, 도전성막에 극력 자장을 침투시키지 않고, 바꾸어 말하면, 소자에 데미지를 주는 와전류를 발생시키지 않을 정도의 적당한 자속 분포를 형성하는 평면 인덕터의 구성으로 하고 있다. 또한, 도전성막이 제거되기 직전에 도전성막이 얇아지면, 적절히 발산시키는 자장을 부여했다고 하더라도, 일부는 도전성막을 관통하는 자속이 나타난다. 이 종점 부근의 얇은 도전성막 상태가 되었을 때에 나타나는 급격한 변화를 모니터한다. 따라서, 주파수, 인덕터 및 그 신호를 검출하는 알고리즘은 종점 부근의 변곡점을 최대화하는 구성으로 하고 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로 서 결정하는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 특징적인 변화를 검출하여, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 특징적인 변화를 검출한 후, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 인덕터에 전류를 흘려 자속을 발생시킴과 동시에, 도전성막에 유발되는 자속에 의해 와전류가 형성되고, 그 와전류의 형성이 최대가 된 직후에, 예를 들면, 인덕터에 흘리는 전류를 오프로 하거나, 혹은 작게 함으로써, 도전성막에 침입하는 자속을 오프 내지는 경감한다.

종래 기술에서는, 도전성막에 자장을 도입하고, 그 자장에 의해 와전류가 발생한다. 그 와전류량의 변화를 모니터하여, 막 두께를 추측하였다. 이 경우, 막 두께를 추측하기 위해서는, 계속적으로 와전류를 발생시켜야 한다. 이와 같이 연마 종료점 및 그것을 예측하는 경우에도 계속적으로 와전류를 발생시키는 것은 불가결하게 된다.

이것에 대하여, 본 발명에서는, 와전류의 계속적인 발생을 필요로 하는 것은 아니다. 왜냐하면, 표피 효과의 영향에 의해 와전류의 발생이 억제되고, 그 후 연마에 의해 막 두께가 감소되면, 연마가 종료하기 약간 전의 시점에서 와전류 형성의 피크(변곡점)를 가지기 때문이다. 이 연마 종료전의 특징적인 변화를 나타내는 중간 시점을 기준점으로 하고, 연마 완료 시점을 예측함과 동시에, 모니터를 멈추어도 좋다. 예를 들면, Cu막에서는 이 특징적인 변화를 나타내는 막 두께가 710 Å 정도이며, 초기 막 두께가 7000 Å 정도였다고 하더라도, 10% 정도의 막 두께이 고, 연마 종료의 직전에 나타난다. 이 기준점을 검지함으로써, 연마 완료 시점을 정확하게 예측하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 기준점으로부터, 자장을 도전성막 및 소자 내에 넣을 필요는 없다. 종료 직전의 기준점을 정확하게 모니터한 시점에서, 대부분 연마 완료 시점을 정확하게 추측하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 따라서, 이 특징적인 변화점인 기준점이 검출된 시점에서 소자 내에 침입시키는 자장을 경감하거나, 혹은 자장을 멈춤으로써 와전류의 형성을 억제하거나, 혹은 소자에 데미지를 주지 않고, 연마 완료 시점을 예측할 수 있게 된다.

또한, 종래 기술의 설명에서 서술한 바와 같이, 초기 상태에서는, 표면의 도전성막이 자장의 소자 내에의 침입을 보호해 주지만, 일단 표면의 도전성막이 제거되면, 그대로 자장이 소자 내에 침입한다. 자장이 소자 내에 침입함으로써, 소자 내의 도전성막 부분은 와전류가 발생하게 되어, 경우에 따라서는, 일렉트로 마이그레이션에 의해 단선되는 경우 등이 존재한다. 종래는, 막 두께 모니터가 와전류량의 변화에 대응하기 때문에, 표면의 도전성의 막 두께가 감소하고, 그 도전성의 막 두께가 감소하는 동안, 감소한 막 두께량에 대응하여, 형성되는 와전류가 감소한다. 그 와전류량이 감소하는 만큼, 도전성막 내에서 발생하는 줄열도 감소하지만, 그 시기의 에너지는, 그대로 도전성막 하에 존재하는 소자로 향해지게 된다. 즉, 도전성막으로 와전류 손실 즉, 줄열 손실로서 소비되지 않았던 분이, 그대로 소자 내로 향하게 되어, 소자 내의 도전성막이 존재하는 부분에서 소비되게 된다.

이것에 대하여, 본 발명에서는, 초기 상태는 자속이 도전성막 내에 거의 침입하지 않는다. 따라서, 그 하측에 있는 소자에도 거의 자장은 침입하지 않게 된 다. 결과적으로는, 도전성막 내에서 자장의 에너지가 소비되는 양은 미량이며, 대부분이 공간에 방출되어 공간에서 자장의 에너지가 소비된다. 그 후 연마가 진행됨에 따라 일부의 자장이 도전성막 내를 관통하여, 소자에 도달하는 부분도 있다. 그러나, 대부분이 도전성막에 형성된 역자장에 의해 반발되어, 소자 내에의 자장의 침입을 막게 된다. 증대하는 관통 자속에 대응하여, 표면의 도전성막에 형성되는 와전류도 증대하고, 대부분이 표면의 도전성막 상에서 와전류 손실, 즉, 줄열 손실이 되어 소비된다. 따라서, 다소의 자장은 소자에 침입하는 부분도 있지만, 대부분은 표면의 도전성막에 의해 줄열 손실로서 소비되기 때문에, 소자에 미치는 자장의 에너지는 표면의 도전성막에 의해 보호되어 큰 폭으로 경감된다.

이 거동은, 기준점에 이를 때까지, 즉 연마에 의해 도전성막이 감소하지만, 와전류량이 증대해 가는 과정에서는, 표면의 도전성막이 소자 내에의 자장의 침입을 극력 보호하여, 자장의 영향을 큰 폭으로 경감하고 있다.

그 후, 더욱 연마가 진행되면, 막 두께가 감소함에 따라, 자장은 더 도전성막을 관통하여 와전류를 형성하지만, 와전류를 형성하는 것이 가능한 막 두께 자체가 감소한다. 이때, 와전류는 감소로 변한다. 표면의 도전성막에 의해 소비되지 않았던 자장의 에너지는, 그대로 내부에 침입하여, 소자 내에서 흡수되게 된다. 도전성막이 제거됨에 따라 와전류가 형성되는 부분이 작아지게 되기 때문에, 결과적으로, 소자 내에 침입하는 자장은 서서히 커지게 된다. 따라서, 막 두께 감소 과정에서, 이 특징적인 변화점인 기준점, 즉 와전류의 형성량이 상승으로부터 하강으로 바꾸는 점으로부터, 급격하게 자속은 도전성막으로 소비되지 않고, 내부의 소 자에 침입하여, 소자에 데미지를 주게 된다.

본 발명에서는, 이 기준점, 즉 표피 효과에 의해 표면의 도전성막에 생기는 와전류의 형성량이 상승으로부터 하강으로 바뀌는 특징적인 변화를 나타내는 점으로써, 와전류를 형성하기 위한 자장을 저감하거나, 혹은 오프로 하는 것이다. 그 결과, 막 두께 감소에 따른 소자부에의 자장의 침입을 막기는 커녕, 자장을 부여하는 것 자체의 필요를 없애고, 실제로서 거기서 오프한다. 그 기준점의 변곡점을 소프트웨어의 알고리즘으로 확인하여, 그것을 검지하면 좋다. 변곡점의 검지 방법으로서는, 파형의 미분 계수를 모니터하면서, 그 미분값이 제로가 된 시점에서 검출하면 좋다. 미분값이 제로가 된 점으로부터, 표면의 도전성막에서의 와전류량은 감소하고, 그만큼, 소자 측에 자장 에너지의 부담이 가기 때문에, 표피 효과의 영향으로 조정된 도전성막으로 소비되는 와전류량이 최대가 된 시점에서 와전류의 형성을 오프로 한다. 그 결과, 소자에 과잉의 자장을 부여하지 않고, 표면의 도전성막의 제거의 완료 시점을 정확하게 예측하는 것이 가능하게 된다.

또한, 종래 기술에서는, 포트형의 페라이트 코어 등, 지향성이 높은 정형된 자속을 도전성막 내에 도입하고 있기 때문에, 초기 상태부터, 공간에 소비되는 자장의 에너지보다, 도전성막 내나 소자 내부에서 소비되는 자장의 에너지가 크다. 이것에 대하여, 본 발명에 의하면, 평면 인덕터를 사용하고 있기 때문에, 종래와 같은 정형된 자장은 아니고, 도체에 대하여 고의로 분산시킨 자장을 취급하고 있다. 만일, 도전성막에서 와전류가 발생하여, 일부의 자장이 소자에 누출되었다고 하여도, 그 영향은 매우 미량이다. 따라서, 그 자장에 의해, 소자 내부가 데미지 를 입는 경우는 거의 없다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 자속 변화에서의 특징적인 변화는, 변곡점, 상승 개시점, 상승률, 상승량 혹은 상승으로부터 하강의 변화량 중 적어도 어느 하나인 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 된 시점에서 이 도전성막을 관통하는 자속이 생기기 시작하고, 이 자속은 막 두께의 감소에 따라 증대된다. 이 때문에, 이 자속에 의해 생기는 와전류도 증대된다. 그리고, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 실질적으로 감소하기 때문에, 와전류는 급속히 감소된다. 이 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 변화, 즉 특징적인 변화는 급준한 상승과 급준한 하강을 수반한 변곡점(피크)을 가지는 현저한 변화로서 출현한다. 따라서, 연마 완료 시점의 예측은, 이 특징적인 변화에서의 변곡점(피크)을 이용하는 경우에 한정하지 않고, 이 특징적인 변화에서의 상승 개시점, 상승률, 상승량 혹은 상승으로부터 하강의 변화량 중 적어도 어느 하나를 이용하여도 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하는 것이 가능하게 된다.

청구항 4에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변 화를 모니터하고, 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 증대되는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 존재하고, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마에 의해 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께에 이를 때까지는, 인덕터로 형성되는 자속에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행으로 통과한다. 연마가 진행되어 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 되면, 이 소정의 도전성막을 관통하는 누설 자속이 생기기 시작한다. 이 자속의 변화에 의해 소정의 도전성막 중에 전자 유도에 의해 유발되는 와전류량이 변화한다. 이 와전류는 막 두께가 감소해 감에 따라, 막을 관통하는 누설 자속이 증대되어 가기 때문에, 와전류는 증대된다. 그리고, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 실질적으로 감소되기 때문에, 와전류는 급속하게 감소된다. 이 표피 효과에 기초하여 와전류가 증대되는 과정과, 그 후의 와전류가 실질적으로 감소하는 과정의 존재에 의해, 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생한다. 이 특징적인 변화로부터 연마 종료 시점이 정밀도 좋게 예측된다.

청구항 5에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하 게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 증대되는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 존재하고, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마가 진행되어 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 된 경우에 있어서 와전류가 증대되는 과정과, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류가 실질적으로 감소하는 과정의 존재에 의해, 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생한다. 그리고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점이 예측된다. 또한, 이 특징적인 변화가 발생하여, 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 되면 급격하게 자속은 도전성막으로 소비되지 않고, 도전성막 하방에의 침입 경향이 생긴다. 거기서, 특징적인 변화의 발생을 기초로 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 연마 완료 시점의 예측과 동시에 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 위의 소자나 미세한 배선 등에 대하여 강한 자속이 미치는 것이 억제된다.

청구항 6에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중에 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써, 형성되는 와전류가 증대되는 과정을 포함하고, 그 와전류에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마 중에 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께에 이를 때까지는, 인덕터로 형성되는 자속에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속은 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행으로 통과한다. 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 되면, 이 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 생기기 시작한다. 이 자속의 변화에 의해 소정의 도전성막 중에 유발되는 와전류량이 변화한다. 이 와전류는 막 두께가 감소해 감에 따라, 막을 관통하는 자속이 증대되어 가기 때문에, 와전류는 증대된다. 그리고, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 발생시키는 도전성막 자체가 실질적으로 감소하기 때문에, 와전류는 급속히 감소된다. 이 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생한다. 이 특징적인 변화로부터 연마 종료 시점이 정밀도 좋게 예측된다.

청구항 7에 기재된 발명은, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중에 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써, 형성되는 와전류가 증대하는 과정을 포함하고, 그 와전류에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마 중에, 상기 청구항 6에 기재된 발명의 작용에 있어서의 와전류의 거동과 같은 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 종료 시점이 예측된다. 또한, 이 특징적인 변화가 발생하여, 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 되면 급격하게 자속은 도전성막으로 소비되지 않고, 도전성막 하방에의 침입 경향이 생긴다. 거기서, 특징적인 변화의 발생을 기초로 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 연마 완료 시점의 예측과 함께 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등에 대하여 강한 자속이 미치는 것이 억제된다.

청구항 8에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막에 근접시키는 인덕터는 2 차원 평면 인덕터인 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 종래의 3차원적으로 형성된 인덕터에서는, 자속이 도전성막에 대해서 수직 방향으로 침입하기 위한 지향성이 향상하고, 디바이스 웨이퍼의 내부에까지 자속이 들어가, 디바이스 내부의 배선이 일렉트로 마이그레이션에 의해, 단선하거나 하는 경우가 있었다. 이것에 대하여, 이 2차원 평면 인덕터에 의한 방법에 의하면, 도전성막에 대한 자속이 적당히 발산하여 지향성을 가지지 않기 때문에 도전성막 내부에 자속이 적극적으로 침입하지 않는다. 또한, 부여하는 주파수가 30 MHz보다 큰 주파수로 한 경우, 표피 효과에 의해, 더욱 더 자속을 도전성막 내부에까지 침입할 수 없게 되기 때문에, 디바이스 웨이퍼의 내부에서의 와전류 발생에 의한 줄열에 의한 단선이나 과도한 전류에 의한 일렉트로 마이그레이션을 막는 것이 가능하게 된다. 또한, 표면의 도전성막이 확실히 제거되고 있는 상태의 막 두께가 되었을 때에 자속의 일부가 도전성막을 관통하여, 와전류를 형성하게 되기 때문에, 종점 부근의 막 두께가 되었을 때에 매우 현저한 상호 인덕턴스에 대응하는 특징적인 파형의 변화가 발생한다. 그리고, 이 특징적인 파형의 변화로부터 연마의 완료점을 정밀도 좋게 예측하여 검지하는 것이 가능하게 된다.

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 인덕터에 공급하는 전류를 저감하거나 또는 오프로 함으로써 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마의 진행에 의한 도전성막의 막 두께 감소에 따라 표피 효과에 의해 이 도전성막에 생기는 와전류가 증대되는 과정과 막체적의 감소에 의해 와전류가 실질적으로 감소하는 과정의 존재에 의해 자속의 특징적인 변화가 발생하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점이 예측된다. 그리고, 이 특징적인 변화의 검출 후에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터에 공급하는 고주파의 전류를 저감 혹은 오프로 함으로써, 도전성막에 유발되는 자속이 경감 내지는 오프로 되어 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자 등에 과잉의 자장을 부여하는 것이 억제된다.

청구항 10에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 유발되는 자속 변화의 모니터는, 이 소정의 도전성막 중의 와전류의 계측, 이 소정의 도전성막이 와전류를 발생시킴으로써 발생하는 상호 인덕턴스의 측정, 이 소정의 도전성막의 상호 인덕턴스에 의한 상기 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스 변화 혹은 임피던스 변화의 측정, 또는 이 센서 회로계의 인덕턴스 변화를 상기 인덕터와 용량을 병렬 접속하여 발진시켰을 때의 공진 주파수의 변화에서의 측정 중 적어도 어느 하나인 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 유발되는 자속 변화의 모니터는, 구체적으로는, 각각 이 자속 변화에 따르는 와전류, 상호 인덕턴스, 센서 회로계의 인덕턴스 혹은 임피던스, 또는 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수 중 적어도 어느 하나의 변화를 측정함으로써, 연마의 진행에 의해 소정의 도전성막에 대하여 관통하는 자속이 증대하여 연마 완료점 바로 전에서의 자속의 특징적인 변화의 발생이 명확하게 검출된다.

청구항 11에 기재된 발명은, 상기 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시 점을 예측하는 방법에 관하여, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량을 설정하고, 이 막 두께량으로부터 미리 설정한 연마 시간분을 연마한 후에 연마 완료로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 자속의 특징적인 변화는, 잔막량이 그 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 시점에서 검출된다. 따라서, 특징적인 변화의 검출 후에 실행해야 하는 연마 레이트로부터, 이 특징적인 변화 검출 후의 소요 연마 시간을 미리 설정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 특징적인 변화가 검출된 후에는, 상기 미리 설정한 연마 시간만큼 연마함으로써 연마가 완료된다.

청구항 12에 기재된 발명은, 상기 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측하는 방법에 관하여, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량을 설정하고, 이 막 두께량으로부터 연마 완료 시점까지 필요로 하는 나머지의 연마 시간을 산출하고, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량의 점으로부터 상기 산출한 시간분을 연마한 후에 연마 완료로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법을 제공한다.

이 구성에 의하면, 자속의 특징적인 변화는, 잔막량이 그 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 시점에서 검출된다. 그리고, 특징적인 변화점에서의 잔막량인 표피 깊이에 대응한 막 두께를, 이 특징적인 변화의 검출 후에 실행하는 연마 레이트로 나눔으로써 특징적인 변화 검출 후의 소요 연마 시간이 산출된다. 따라서, 특징적인 변화의 검출 후에, 상기 산출된 연마 시간만큼 연마함으로써 연마가 완료된다.

청구항 13에 기재된 발명은, 웨이퍼 표면의 소정의 도전성막을 연마 패드에 슬라이드 접촉시켜 연마 가공을 행하는 연마 장치에 있어서 연마시에 상기 소정의 도전성막과 대향하는 위치에 평면 인덕터와 커패시터로 된 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지고, 상기 평면 인덕터로부터 상기 소정의 도전성막에 자장을 부여하고, 그 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 반발 자계를 검지하여 연마 종료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 장치로서, 상기 소정의 도전성막의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라, 그 도입되는 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 와전류가 증대하는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께가 감소함에 따라, 그 도입되는 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 와전류가 감소하는 과정이 존재하도록, 상기 평면 인덕터에 주는 주파수, 인덕터 형상, 혹은 상기 평면 인덕터와 도전성막 간의 거리 중 적어도 어느 하나를 적정화하여 이루어지는 연마 완료 시점의 예측 장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 연마 완료 시점의 예측 장치에서, 연마 완료 시점의 직전에 자속의 특징적인 변화를 발생시키기 위해서는, 도전성막의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에, 표피 효과에 의해 자속이 도전성막 내에 침입하지 않는 과정으로부터, 막 두께 감소에 따라 일부의 자속이 누설하여 와전류가 증대하고, 그 후, 자속이 어느 정도 관통하면, 도전성막의 실질적인 체적 감소에 따라 와전류가 감소한다는 과정을 존재시키는 것이 필요하다. 이 특징적인 변화의 발생은, 단순하게 평면 인덕터에 주는 주파수에만 의존하는 것은 아니다. 평면 인덕터에 주는 주파수가 설령 같더라도, 그 인덕터 형상 혹은 평면 인덕터와 도전성막 간의 거리에 따라서는, 도전성막에 대한 자장의 지향성이 바뀌어, 자장의 도전성막 내에의 침입 거동이 변화하는 경우가 있다. 이러한 경우, 도전성막의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에, 상기 특징적인 변화가 생기는 와전류의 증대와 감소의 과정이 발생하지 않는 일이 있다. 이것에 대하여, 평면 인덕터에 주는 주파수, 인덕터 형상, 혹은 상기 평면 인덕터와 도전성막 간의 거리 중 적어도 어느 하나를 적정화함으로써, 연마 완료 시점의 직전에 상기 특징적인 변화가 생기는 와전류의 증대와 감소의 과정을 발생시키는 것이 가능하게 된다.

청구항 1에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 특징적인 변화를 검출하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측하도록 하였으므로, 연마 초기에는 소정의 도전성막에 유발되는 자속은, 상기 표피 깊이의 영역을 막면을 따라 거의 평행하게 통과한다. 이것에 의해, 소정의 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치는 일이 없고, 또한 와전류의 발생이 억제되어 이 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제할 수 있다. 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 이후에, 소정의 도 전성막을 관통하는 누설 자속이 발생하고, 이 누설 자속에 의해 소정의 도전성막 중에 와전류가 유발된다. 이 와전류는, 막 두께의 감소에 따르는 누설 자속의 증가에 의해 서서히 증대하고, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 발생시키는 도전성막 자체의 체적이 감소하기 때문에 급속히 감소한다. 이 와전류의 증대와 그 후의 급속한 감소로 인하여, 센서 회로계의 인덕턴스가 일단 감소하고 그 후 증가로 변한다. 이 거동에 의해 인덕터형 센서로부터 발진되는 공진 주파수의 파형에 변곡점(피크)이 발생한다. 그리고 이 변곡점은, 여러가지 외란에 대해서도 흔들리지 않고, 끊임없이 나머지의 막 두께에 대응한 위치에 출현한다. 따라서, 상기 변곡점을 기초로 검출된 기준점으로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 특징적인 변화를 검출하여, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 특징적인 변화를 검출한 후, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하도록 하였으므로, 연마 초기에는, 표피 효과의 영향에 의해 와전류의 발생이 억제되고 그 후, 연마의 진행에 의한 소정의 도전성막의 막 두께 감소에 따라 표피 효과에 의해 이 도전성막에 생기는 와전류가 증대하는 과정과 막 체적의 감소에 의해 와전류가 실질적으로 감소하는 과정의 존재에 의해 자속의 특징적인 변화 가 발생한다. 이 연마 완료 전의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정확하게 예측하여 검지할 수 있다. 또한, 상기 특징적인 변화의 발생 후, 와전류의 형성량이 실질적으로 감소로 바뀌는 점으로부터, 자속은 급격하게 도전성막으로 소비되지 않고, 도전성막 하방에의 침입 경향이 생긴다. 따라서, 상기 특징적인 변화의 검출 후, 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 상기 연마 완료 시점의 정확한 예측 모두 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등에 대해 강한 자속이 미치는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 자속 변화에서의 특징적인 변화는, 변곡점, 상승 개시점, 상승률, 상승량 혹은 상승으로부터 하강의 변화량 중 적어도 어느 하나로 하였으므로, 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화는, 급준한 상승과 급준한 하강을 수반한 변곡점(피크)을 가지는 현저한 변화로서 출현한다. 따라서, 연마 완료 시점의 예측은, 이 특징적인 변화에서의 변곡점을 이용하는 경우에 한정하지 않고, 이 특징적인 변화에서의 상승 개시점, 상승률, 상승량 혹은 상승으로부터 하강의 변화량 중 적어도 어느 하나를 이용하여도 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 증대하는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께 감소에 따라 형성 되는 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 존재하고, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측하도록 하였으므로, 연마의 진행에 의한 소정의 도전성막의 막 두께 감소에 따라 표피 효과에 의해 이 도전성막에 생기는 와전류가 증대하는 과정과 막체적의 감소에 의해 와전류가 실질적으로 감소하는 과정의 존재에 의해, 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생한다. 이 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 증대하는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께 감소에 따라 형성되는 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 존재하고, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하도록 하였으므로, 상기 청구항 4에 기재된 발명의 효과에서의 와전류의 거동과 같은 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생한다. 이 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다. 또한, 이 특징적인 변화가 발생하여, 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 되면 급격하게 자속은 도전성막으로 소비되지 않고, 도전성막 하방에의 침입 경향이 생긴다. 따 라서, 이 특징적인 변화의 발생을 기초로 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 상기 연마 완료 시점의 예측과 동시에 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등에 대하여 강한 자속이 미치는 것을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중에 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써, 형성되는 와전류가 증대하는 과정을 포함하고, 그 와전류에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측하도록 하였으므로, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 소정의 도전성막이 상기 표피 깊이와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 되면, 이 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 생기고, 이 자속은 막 두께의 감소에 따라 증대한다. 따라서, 이 자속에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 와전류가 증대한다. 그리고, 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 발생시키는 도전성막의 체적이 감소하기 때문에, 와전류는 급속히 감소한다. 이 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인 덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중에 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 기초하여, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가함으로써, 형성되는 와전류가 증대하는 과정을 포함하고, 그 와전류에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속의 특징적인 변화를 기초로 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하도록 하였으므로, 연마 중에, 상기 청구항 6에 기재된 발명의 효과에서의 자속 및 와전류의 거동과 같은 자속 및 와전류의 거동에 의해 소정의 도전성막에 유발되는 자속에 특징적인 변화가 발생하고, 이 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다. 또한, 이 특징적인 변화가 발생하여, 와전류가 실질적으로 감소하는 과정이 되면 급격하게 자속은 도전성막으로 소비되지 않고, 도전성막 하방에의 침입 경향이 생긴다. 따라서, 이 특징적인 변화의 발생을 기초로 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 상기 연마 완료 시점의 예측과 동시에 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등에 대하여 강한 자속이 미치는 것을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막에 근접시키는 인덕터는, 2차원 평면 인덕터로 하였으므로, 이 2차원 평면 인덕터로 형성되는 자속은, 소정의 도전성막에 대하여 적당히 발산하여 지향성을 가지지 않기 때문에, 연마의 진행에 의해 소정의 도전성막이 표피 효과에 대응한 막 두께가 될 때까지는, 소정의 도전 성막 내부에 적극적으로 침입하는 일이 없다. 또한, 이 표피 효과에 의해 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 영역에의 자속의 침입이 억제되기 때문에, 디바이스 웨이퍼 내부에서의 와전류 발생에 의한 줄열에 의한 단선이나 일렉트로 마이그레이션을 효과적으로 막을 수 있다. 또한, 표면의 도전성막이 확실히 제거되어 있는 상태의 막 두께가 되었을 때에 자속의 일부가 도전성막을 관통하여 와전류의 형성량이 증대하고, 그 다음에 막체적의 감소에 의해 와전류가 실질적으로 감소하기 때문에, 매우 현저한 자속의 특징적인 변화가 발생한다. 따라서, 이 자속의 특징적인 변화로부터 연마의 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 인덕터에 공급하는 전류를 저감 혹은 오프로 함으로써 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 하도록 하였으므로, 연마의 진행에 의한 도전성막의 막 두께 감소에 따라 표피 효과에 의해 이 도전성막에 생기는 와전류가 증대하는 과정과 막체적의 감소에 의해 와전류가 실질적으로 감소하는 과정과의 존재에 의해 자속의 특징적인 변화가 발생하고, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측할 수 있다. 그리고, 이 특징적인 변화의 검출 후에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터에 공급하는 고주파의 전류를 저감 혹은 오프로 함으로써, 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 할 수 있어 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자 등에 과잉의 자장이 미치는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 10에 기재된 발명은, 상기 소정의 도전성막의 표피 효과에 의해 유발 되는 자속 변화의 모니터는, 이 소정의 도전성막 중의 와전류의 계측, 이 소정의 도전성막이 와전류를 발생시킴으로써 발생하는 상호 인덕턴스의 측정, 이 소정의 도전성막의 상호 인덕턴스에 의한 상기 인덕터형 센서에 있어서의 센서 회로계의 인덕턴스 변화 혹은 임피던스 변화의 측정, 또는 이 센서 회로계의 인덕턴스 변화를 상기 인덕터와 용량을 병렬 접속하여 발진시켰을 때의 공진 주파수의 변화의 측정 중 적어도 어느 하나로 하였으므로, 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화의 모니터는, 구체적으로는, 각각 이 자속 변화에 따른 와전류, 상호 인덕턴스, 센서 회로계의 인덕턴스 혹은 임피던스, 또는 인덕터형 센서가 발진하는 공진 주파수 중 적어도 어느 하나의 변화를 이용함으로써, 연마 완료점 바로 전에서의 자속의 특징적인 변화의 발생 등을 한층 용이하고 명확하게 검출할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 11에 기재된 발명은, 상기 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측하는 방법에 관하여, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량을 설정하고, 이 막 두께량으로부터 미리 설정한 연마 시간분을 연마한 후에 연마 완료로 하도록 하였으므로, 자속의 특징적인 변화는 잔막량이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 시점에서 검출된다. 따라서, 이 잔막량과 특징적인 변화의 검출 후에 실행해야 할 연마 레이트로부터, 이 특징적인 변화 검출 후의 소요 연마 시간을 미리 설정할 수 있다. 따라서, 특징적인 변화가 검출된 후에는, 상기 미리 설정한 연마 시간만큼 연마함으로써, 소정의 도전성막을 적정하게 연마 제거할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 12에 기재된 발명은, 상기 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시 점을 예측하는 방법에 관하여, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량을 설정하고, 이 막 두께량으로부터 연마 완료 시점까지 필요로 하는 나머지의 연마 시간을 산출하고, 상기 자속의 특징적인 변화에 대응하는 막 두께량의 점으로부터 상기 산출한 시간분을 연마한 후에 연마 완료로 하도록 하였으므로, 자속의 특징적인 변화는 잔막량이 표피 깊이에 대응한 막 두께가 된 시점에서 검출된다. 따라서, 이 잔막량을 특징적인 변화의 검출 후에 실행해야 하는 연마 레이트로 나눔으로써 특징적인 변화 검출 후의 소요 연마 시간을 산출할 수 있다. 따라서, 특징적인 변화의 검출 후에, 상기 산출된 연마 시간만큼 연마함으로써, 소정의 도전성막을 적정하게 연마 제거할 수 있다는 이점이 있다.

청구항 13에 기재된 발명은, 웨이퍼 표면의 소정의 도전성막을 연마 패드에 슬라이드 접촉시켜 연마 가공을 행하는 연마 장치에 있어서 연마시에 상기 소정의 도전성막과 대향하는 위치에 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지고, 상기 평면 인덕터로부터 상기 소정의 도전성막에 자장을 부여하고, 그 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 반발 자계를 검지하여 연마 종료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 장치로서, 상기 소정의 도전성막의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라, 그 도입되는 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 와전류가 증대하는 과정과, 그대로 연마를 진행시킨 경우에 막 두께가 감소함에 따라, 그 도입되는 자장에 의해 상기 소정의 도전성막에 생기는 와전류가 감소하는 과정이 존재하도록, 상기 평면 인덕터에 주는 주파수, 인덕터 형상, 혹은 상기 평면 인덕터와 도전성막간의 거리 중 적어도 어느 하나를 적정화하였으므로, 연마시에 소정의 도전성막과 대향하는 위치에 평면 인덕터와 커패시터로 이루어지는 센서 회로계를 구성하는 발진 회로를 구비한 고주파 인덕터형 센서를 가지는 연마 완료 시점의 예측 장치에 있어서, 상기 평면 인덕터에 주는 주파수, 인덕터 형상, 혹은 평면 인덕터와 소정의 도전성막 간의 거리 중 적어도 어느 하나를 적정화하였으므로, 이 도전성막에 대한 자장의 지향성을 적정하게 설정할 수 있다. 따라서 소정의 도전성막의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에 표피 효과에 의해 와전류의 증대와 감소의 과정을 발생시켜 연마 완료 시점의 직전에 자속의 특징적인 변화를 일으키게 할 수 있다. 이 결과, 이 자속의 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지할 수 있다는 이점이 있다.

도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼에 형성되어 있는 소자나 미세한 배선 등까지 강한 자속을 미치지 않고, 그 결과 전자 유도에 의해 유발되는 와전류의 발생을 억제하고, 와전류에 의한 줄열 손실을 극소로 억제함과 동시에, 센서와 도전성막의 갭의 변화나 슬러리 등의 유전 물질의 개재 상태에 의해, 유발되는 와전류량이 전체적으로 시프트하여, 스레시홀드값의 설정이 큰 폭으로 변화하여 검출하기 어려워지는 사태를 없애고, 디바이스 웨이퍼를 관통하지 않을 정도의 미세한 자장이라 하더라도, 충분히 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 하는 것으로서, 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측하여 검지한다고 하는 목적을 달성하기 위해, 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서, 상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서에 있어서의 인덕터를 근접시켜, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속 변화를 모니터하고, 연마 중의 막 두께가 상기 소정의 도전성막의 재질을 일 인자로서 결정하는 표피 효과에 의한 상기 자속 변화를 기초로 특징적인 변화를 검출하여, 이 특징적인 변화로부터 연마 완료 시점을 예측함과 동시에 상기 특징적인 변화의 검출 후, 상기 소정의 도전성막에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써 실현하였다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치를 도면에 따라 상세하게 설명한다. 도 1은 연마 완료 시점의 예측 장치가 장착된 화학 기계 연마 장치의 사시도, 도 2는 연마 헤드의 확대 종단면도, 도 3은 연마 완료 시점의 예측 장치가 플래튼에 장착된 상태를 설명하기 위한 일부 파단하여 도시하는 개략 측면도, 도 4는 연마 완료 시점의 예측 장치가 연마 헤드에 장착된 상태를 설명하기 위한 일부 파단하여 도시하는 개략 측면도이다.

먼저, 본 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치의 구성을, 이것에 적용되는 화학 기계 연마 장치의 구성으로부터 설명한다. 도 1에서 화학 기계 연마 장치(1)는 주로 플래튼(2)과, 연마 헤드(3)로 구성되어 있다. 상기 플래튼(2)은 원반 형상으로 형성되고, 그 하면 중앙에는 회전축(4)이 연결되어 있고, 모터(5)의 구동에 의해 화살표 A 방향으로 회전한다. 상기 플래튼(2)의 상면에는 연마 패드(6)가 점착되어 있고, 이 연마 패드(6) 상에 도시하지 않은 노즐로부터 연마제와 화학 약품과의 혼합물인 슬러리가 공급된다.

상기 연마 헤드(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 주로 헤드 본체(7), 캐리어(8), 리테이너 링(9), 리테이너 링 가압 수단(10), 탄성 시트(11), 캐리어 가압 수단(16) 및 에어 등의 제어 수단으로 구성되어 있다.

상기 헤드 본체(7)는 상기 플래튼(2)보다 소형의 원반 형상으로 형성되고, 그 상면 중앙에 회전축(12)(도 1 참조)이 연결되어 있다. 이 헤드 본체(7)는 상기 회전축(12)에 피봇되어 도시하지 않은 모터로 구동되고, 도 1의 화살표 B 방향으로 회전한다.

상기 캐리어(8)는 원반 형상으로 형성되고, 상기 헤드 본체(7)의 중앙에 설치되어 있다. 이 캐리어(8)의 상면 중앙부와 헤드 본체(7)의 중앙 하부와의 사이에는 드라이 플레이트(13)가 설치되어 있고, 핀(14, 14)을 통하여 헤드 본체(7)로부터 회전이 전달된다.

상기 드라이 플레이트(13)의 중앙 하부와 상기 캐리어(8)의 중앙 상부와의 사이에는 작동 트랜스 본체(15a)가 고정되어 있고, 또한, 상기 캐리어(8)의 중앙 상부에는 작동 트랜스(15)의 코어(15b)가 고정되고, 도시하지 않은 제어부에 연결되어 웨이퍼(W) 상(도 2의 하방측)에 형성된 Cu 등으로 된 도전성막의 연마 상태 신호를 이 제어부에 출력하고 있다.

상기 캐리어(8)의 상면 주연부에는 캐리어 가압 부재(16a)가 설치되어 있고, 이 캐리어(8)는 이 캐리어 가압 부재(16a)를 통하여 캐리어 가압 수단(16)으로부터 가압력이 전달된다.

상기 캐리어(8)의 하면에는 에어 플로트 라인(17)으로부터 탄성 시트(11)에 에어를 분사하기 위한 에어 송출구(19)가 설치되어 있다. 이 에어 플로트 라인(17)에는 에어 필터(20) 및 자동 개폐 밸브(V1)를 통하여 에어 공급원인 급기 펌프(21)에 접속되어 있다. 상기 에어 송출구(19)로부터의 에어의 송풍은 상기 자동 개폐 밸브(V1)의 전환에 의해 실행된다.

상기 캐리어(8)의 하면에는 진공 및 필요에 따라 DIW(순수) 또는 에어를 뿜어내기 위한 구멍(22)이 형성되어 있다. 이 에어의 흡인은 진공 펌프(23)의 구동에 의해 실행되고, 자동 개폐 밸브(V2)를 진공 라인(24)에 설치하여, 이 자동 개폐 밸브(V2)의 전환에 의해 이 진공 라인(24)을 통하여, 진공 및 DIW의 송급이 실행된다.

상기 에어 플로트 라인(17)으로부터의 에어 송급 및 진공 라인(24)으로부터의 진공 작용 및 DIW의 송급 등은 제어부로부터의 지령 신호에 의해 실행된다.

또한, 상기 캐리어 가압 수단(16)은, 헤드 본체(7) 하면의 중앙부 주연에 배치되고, 캐리어 가압 부재(16a)에 가압력을 줌으로써, 이것에 결합된 캐리어(8)에 가압력을 전달한다. 이 캐리어 가압 수단(16)은, 바람직하게는, 에어의 흡배기에 의해 팽창 수축하는 고무 시트제의 에어백(25)으로 구성된다. 이 에어백(25)에는 에어를 공급하기 위한 도시하지 않은 공기 공급 기구가 연결되어 있다.

상기 리테이너 링(9)은 링 형상으로 형성되고, 캐리어(8)의 외주에 배치되어 있다. 이 리테이너 링(9)은 연마 헤드(3)에 설치되거나 리테이너 링 홀더(27)에 장착되고, 그 내주부에 상기 탄성 시트(11)가 긴장 설치되어 있다.

상기 탄성 시트(11)는 원 형상으로 형성되고, 다수의 구멍(22)이 천공되어 있다. 이 탄성 시트(11)는, 주연부가 리테이너 링(9)과 리테이너 링 홀더(27)와의 사이에 끼워짐으로써, 리테이너 링(9)의 내측에 긴장 설치된다.

상기 탄성 시트(11)가 긴장 설치된 캐리어(8)의 하부에는, 캐리어(8)와 탄성 시트(11)와의 사이에 에어실(29)이 형성되어 있다. 도전성막이 형성된 웨이퍼(W)는 이 에어실(29)을 통하여 캐리어(8)에 가압된다. 상기 리테이너 링 홀더(27)는 링 형상으로 형성된 부착 부재(30)에 스냅 링(31)을 통하여 장착되어 있다. 이 부착 부재(30)에는 리테이너 링 가압 부재(10a)가 연결되어 있다. 리테이너 링(9)은, 이 리테이너 링 가압 부재(10a)를 통하여 리테이너 링 가압 수단(10)으로부터의 가압력이 전달된다.

리테이너 링 가압 수단(10)은 헤드 본체(7)의 하면의 외주부에 배치되고, 리테이너 링 가압 부재(10a)에 가압력을 줌으로써, 이것에 결합하고 있는 리테이너 링(9)을 연마 패드(6)에 가압한다. 이 리테이너 링 가압 수단(10)도 바람직하게는, 캐리어 가압 수단(16)과 마찬가지로, 고무 시트제의 에어백(16b)으로 구성된다. 이 에어백(16b)에는 에어를 공급하기 위한 도시하지 않은 공기 공급 기구가 연결되어 있다.

그리고, 도 3 또는 도 4에 나타내는 바와 같이, 화학 기계 연마 장치(1)에서의 플래튼(2)의 상부의 부분 또는 연마 헤드(3)의 캐리어(8)의 부분에, 연마 완료 시점의 예측 장치(33)가 각각 하나씩 내장되어 있다. 연마 완료 시점의 예측 장치(33)가 플래튼(2)측에 내장되었을 때, 이 연마 완료 시점의 예측 장치(33)로부터 의 특징적인 변화 등의 검출 신호는, 슬립 링(32)을 통하여 외부에 출력된다.

또한, 연마 완료 시점의 예측 장치(33)는, 플래튼(2)의 상부의 부분 또는 연마 헤드(3)의 캐리어(8)의 부분에, 각각 2개 이상을 내장하여도 좋다. 연마 완료 시점의 예측 장치(33)를 2개 이상을 내장하여, 회전 방향 전방측의 연마 완료 시점의 예측 장치(33)로부터, 시계열적으로 막 두께 정보를 채취함으로써, 웨이퍼(W) 면내에서의 도전성막(28)의 막 두께 변화의 분포 정보 등이 얻어진다.

도 5는 연마 완료 시점의 예측 장치(33)의 구성예를 나타내는 도면이고, 도 5(A)는 블럭도, 도 5(B)는 평면 형상 인덕터의 다른 구성예를 나타내는 도면, 도 5(C)는 도 5(B)의 평면 형상 인덕터의 단면도이다. 이 연마 완료 시점의 예측 장치(33)에서의 고주파 인덕터형 센서(34)의 주체를 구성하고 있는 발진 회로(35)는, 인덕턴스(L)가 되는 2차원의 평면 형상 인덕터(36)에, 커패시턴스(Co)가 되는 집중 정수 커패시터(37)가 직렬로 접속되어, LC 회로가 구성되어 있다. 상기 평면 형상 인덕터(36)는 절연물로 이루어지는 사각형 형상 등의 기판(36a) 상에, Cu 등의 도전 물질을 사용하여 미앤더형으로 구성되어 있다.

이 평면 형상 인덕터(36)는, 도 5(A)에 나타내는 미앤더형 외에, 도 5(B)에 나타내는 평면 형상 인덕터(41)와 같이, 사각형 형상의 기판(41a) 상에, 각형의 스파이럴로 구성하여도 좋다. 또한, 도시하지 않은 환형의 스파이럴로 하여도 좋다. 2차원의 평면 형상 인덕터(36, 41)는, 유리ㆍ에폭시나 종이ㆍ페놀 등의 절연물로 된 기판(36a, 41a) 상에 Cu 등의 도전막을 성막한 후, 에칭 등으로 제작함으로써, 선폭을 매우 미세화하여 제작할 수 있고, 전체 형상도 도 5(C)에 나타내는 바와 같 이, 한 변이 23 mm 정도의 사각형 형상 등으로 소형화할 수 있다. 그리고, 평면 형상 인덕터(36, 41)의 소형화에 의해 미소한 자장을 효율적으로 발생시킬 수 있어, 자장을 도전성막(28)의 내부에 깊게 침투시키는 일 없이, 이 도전성막(28)이 제거되는 종점 부근의 변화 거동을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 된다.

상기 LC 회로로부터의 출력 신호는 오퍼레이션 앰플리파이어(operational amplifier) 등으로 구성된 증폭기(38)에 입력되고, 이 증폭기(38)의 출력은 저항 등으로 구성된 피드백ㆍ네트워크(39)에 입력되어 있다. 피드백ㆍ네트워크(39)의 출력 신호가, 평면 형상 인덕터(36)에 포지티브ㆍ피드백됨으로써, 이 평면 형상 인덕터(36)를 포함하여 발진 회로(35)가 구성되어 있다.

이 발진 회로(35)는, 기본적으로는, 도 6의 구성예에 나타내는 바와 같이, 그 발진 주파수대(f)가, 다음 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 평면 인덕터(36)의 인덕턴스(L)와 집중 정수 커패시터(37)의 커패시턴스(Co)로 정해지는 콜피츠형 등의 발진 회로로 되어 있다.

[식 (1)]

상기 증폭기(38)의 출력 단자에는, 주파수 카운터(40)가 접속되어 있다. 이 주파수 카운터(40)로부터 후술하는 기준점을 나타내는 특징적인 변화의 검출 신호 등이 디지털로 외부에 출력된다. 검출 신호 출력을 디지털로 전송함으로써, 노이즈의 영향 및 출력의 감쇠가 방지된다. 또한, 막 두께 데이터의 관리 용이성이 얻 어진다.

상기 평면 형상 인덕터(36)를 포함하는 고주파 인덕터형 센서(34)와 이 주파수 카운터(40)를 포함하여 연마 완료 시점의 예측 장치(33)가 구성되어 있다. 고주파 인덕터형 센서(34)에 있어서의 발진 회로(35)와, 그 발원(공진) 주파수의 변화를 모니터하기 위한 주파수 카운터(40)를 근접시켜 배치함으로써, 이 발진 회로(35)와 주파수 카운터(40) 간의 배선·결선 부분에서 분포 정수 회로를 형성하여 인덕턴스나 커패시턴스가 불필요하게 커지는 것이 방지되어, 고주파 인덕터형 센서(34) 부근에 유발되는 도전성막(28)의 연마의 진행에 따른 자속의 변화를 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다.

이 연마 완료 시점의 예측 장치(33)는, 평면 형상 인덕터(36)를 제외한 다른 구성 부품 내지는 회로가 IC(집적회로)화되어 패키지(33a)에 내장되어 있다. 상기 평면 형상 인덕터(36)는 얇은 절연막으로 피복되어 패키지(33a)의 표면에 고정된다. 패키지화된 연마 완료 시점의 예측 장치(33)가 상기 화학 기계 연마 장치(1)에 장착될 때, 상기 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 평면 형상 인덕터(36)가 웨이퍼(W) 표면부의 도전성막(28)과 대치하도록 장착된다.

또한, 발진 회로(35)를 구성하고 있는 상기 집중 정수 커패시터(37)는 커패시턴스가 가변으로 되어 있고, 고주파 인덕터형 센서(34)는 상기 발진 주파수대의 범위 내에서, 발진 주파수를 선택할 수 있게 되어 있다.

본 실시예에서는 연마 중의 소정의 도전성막(28)이 이 소정의 도전성막(28)의 표피 깊이(δ)에 대응하는 막 두께가 되었을 경우의 자속 변화를 기초로 후술 하는 특징적인 변화를 검출하고 있다. 소정의 도전성막(28)에서의 표피 깊이(δ)는, 이 소정의 도전성막(28)의 재질과 고주파 인덕터형 센서(34)의 발진 주파수(f)에 의존하여 식 (2)와 같이 결정된다.

[식 (2)]

ω : 2πf, μ : 투자율, δ : 도전율이다.

그리고, 이 표피 깊이(δ)가, 소정의 도전성막(28)의 초기 막 두께보다 작고 연마 종기에 있어서 매립부를 제외한 부분의 소정의 도전성막(28)의 막 두께보다 커지도록 고주파 인덕터형 센서(34)의 발진 주파수(f)가 선택되고 있다. 연마 제거 대상의 도전성막(28)의 재질이 Cu인 경우에, 상기 발진 주파수대는 20 MHz 이상이 선택된다.

여기서, 상기 "표피 깊이에 대응하는 막 두께" 및 "표피 효과에 의해 생기는 자속 변화"에 대하여, 도 7(A)∼도 7(D)을 사용하여 설명한다. 도 7은 코일로부터 발생된 자장이 도체막 상에서 어떠한 방향(도 7(A)∼도 7(D)의 각 도면 중 하방의 화살표→)으로 배열하고 있는지를 전자 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 이것은, 코일에 흐르는 전류가 최대가 되는 경우를 나타내고 있다. 도 7(A)은 센서로부터의 발진 주파수가 1 MHz이고 도체막의 막 두께가 O.2 ㎛인 경우, 도 7(B)은 센서로부터의 발진 주파수가 1 MHz이고 도체막의 막 두께가 1 ㎛인 경우, 도 7(C)은 센서로부터의 발진 주파수가 40 MHz이고 도체막의 막 두께가 O.2 ㎛인 경우, 도 7(D)은 센서로부터의 발진 주파수가 40 MHz이고 도체막의 막 두께가 1 ㎛인 경우이다.

전자 시뮬레이션의 설정은, 자장을 형성하는 인덕터는 지향성을 가지지 않는 평면 형상 인덕터로 하였다. 상기 "표피 깊이에 대응하는 막 두께"란, "표피 효과에 의해 자속 변화가 생기는 막 두께"이다. 센서의 발진 주파수가 1 MHz에서는 코일의 하측에 존재하는 도체막 상의 자속은 세로 방향을 향하고 있다. 이 주파수에서는, 막 두께가 1 ㎛ 및 O.2 ㎛라 하더라도, 도체막 내를 자속이 관통하고 있다(도 7(A), 도 7(B)). 이러한 도체막 내를 자속이 관통하는 경우에는, 종래예에 나타나 있는 바와 같이, 도체막 내부에 발생하는 와전류는 막 두께 감소에 수반하여 감소한다. 따라서, 1 MHz인 경우, 1 ㎛ 이하의 막 두께에서는, 단조로운 거동이기 때문에, 표피 효과는 나타나지 않고, "표피 깊이에 대응하는 막 두께"도 적어도 1 ㎛보다 두꺼운 막 두께라고 생각된다.

이것에 대하여, 센서의 발진 주파수가 40 MHz에서는, 명백하게 도체 표면에서의 자속 방향이 수평이며, 막 두께가 1 ㎛에서는, 거의 도체 내부에 들어가지 않았다(도 7(D)). 명백하게, 앞의 발진 주파수가 1 MHz이고 막 두께가 1 ㎛인 경우(도 7(B))와 비교하면, 도체막에 들어가는 자속의 방향이 다르다는 것을 알 수 있다.

그러나, 발진 주파수가 40 MHz이고 도체막이 O.2 ㎛까지 얇아지면(도 7(C)), 일부의 자속만이 도체막 내부 방향으로 향하고 있다. 이것은 도체막이 Cu에서도, 어느 얇기가 되면, 일부의 자속이 도체막 내를 관통하는 것을 나타내고 있다.

이 40 MHz의 교번 변화하는 자속의 경우, 표피 효과에 대응하여, 도체막 내의 자속의 관통 상태가 변화한다. 관통 자속이 서서히 증가하는 영향으로, 주파수는 약 700 Å 전후까지 급격하게 상승한다. 또한, 막 두께가 1 ㎛ 이상에서는 자속은 거의 관통하고 있지 않다. 따라서, 이 경우 "표피 깊이에 대응한 막 두께"는, 자속이 관통하는지 관통하지 않는지의 경계의 막 두께로 하면, 약 1 ㎛라고 할 수 있다. 이것으로부터도, 발진 주파수를 40 MHz로 높게 하고, 평면 형상 인덕터를 사용하면, 1 ㎛ 두께의 Cu 도체막 내에 자속은 거의 들어가지 않고, 이것은 표피 효과에 의하는 것이다.

Cu 도체막이고 발진 주파수가 40 MHz인 경우, Cu의 도전율을 58×10⁶ S/m로 하면, 표피 깊이(δ)는 9.34 ㎛가 된다. 계산상으로는, 막 두께가 1 ㎛라면 자속은 도체막 내에 충분히 들어가는 계산이 되지만, 평면 형상 인덕터를 사용하고 있고, 자속에 지향성이 없으므로, 실제로는 발진 주파수가 40 MHz인 경우, 막 두께가 1 ㎛라 하더라도 표피 효과에 의해 자장은 도체막 내에 침입하지 않는다. 도체막이 얇아짐에 따라 일부의 자속이 도체막 내에 들어가, 와전류가 약간 발생한다. 이것으로부터, 와전류를 적극적으로 이용하여 막 두께 측정하는 것이 아니라, 종점 부근의 얇은 막 두께가 되었을 때에, 표피 효과에 의해, 약간 누설·관통하는 자속을 이용하여, 도체막 내에 유발되는 상호 인덕턴스의 변곡점(극대점)을 이용하여 이 도체막의 종점 부근의 막 두께 상태를 모니터할 수 있게 된다.

이 상호 인덕턴스는, 1차측 코일(센서 회로계의 평면 형상 인덕터로 구성되는 코일)의 임피던스 성분에도 대응한다. 코일 회로계(센서 회로계)의 임피던스 변화를 구함에 있어, 도체막에 유발되는 와전류의 변화와 코일측 임피던스 변화의 관계를 구한다. 도 8에 나타내는 바와 같이 등가 회로를 형성하고, 각각의 구성 요소를 설정한 경우, 회로 방정식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[식 (3)]

[식 (4)]

여기서, i₁, i₂는, 각각 1차측과 2차측에 흐르는 전류이며, 1차측에는, v의 전압이 코일에 인가되어 있는 것으로 한다. 일정한 각 진동수(ω)를 가지는 교류의 경우, 각각 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[식 (5)]

[식 (6)]

[식 (7)]

또한, 상기 식 (3), 식 (4)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

[식 (8)]

이 식을 풀면 다음 식이 된다.

[식 (9)]

[식 (10)]

코일측에서 본 임피던스(Z)는 이하와 같이 된다.

[식 (11)]

[식 (12)]

이것으로부터, 코일측의 저항(R₁)은, 대부분 제로로 간주되기 때문에, 임피던스(Z)의 실부는, 도체막에 유발되는 와전류에 의해 생기는 상호 인덕턴스(M)의 제곱에 비례하여, 대응하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 여기에서는, 상호 인덕턴스(M)의 변화량, 즉, 도전성막에 유발되는 와전류의 변화를, 1차측 센서 회로계의 임피던스 실부의 변화로서 나타낸다.

도 9에, 평면 인덕터를 사용한 경우의 임피던스 실부의 막 두께 의존성에 대하여, 2차원 전자 시뮬레이션에 의해 얻은 결과를 나타낸다. 40 MHz의 경우에는 O.1 ㎛ 이하에 변곡점을 가지고, 그 후 급격하게 임피던스는 감소한다. 그에 대하여, 1 MHz의 경우에는 막 두께에 의존하여 단조롭게 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 본원과 같은 변곡점은, 먼저 취급하는 주파수의 대소에 의해 나타난다는 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 변곡점의 출현은, 앞의 도 7에 나타낸 바와 같은 표피 효과의 영향에 의한 것이라는 것을 자속의 방향에 의한 변화로부터 이해할 수 있다.

그러나, 주파수를 40 MHz로 하고, 또한, 인덕터 형상을 평면 인덕터로 하기만 하면, 표피 효과의 영향에 의해 변곡점이 나타나는가 하면, 반드시 그렇지는 않다. 그 사례로서 평면 인덕터를 도전성막에 충분히 가까이 한 경우에, 마찬가지로, 2차원 유한 요소 시뮬레이션에 의해 확인하였다. 여기에서는, 평면 인덕터를 앞에서 나타낸 거리보다 1/1000 가까이하여 2.4 ㎛로 하였다. 코일의 크기도1/1000로 하고, 반경을 11 ㎛로 하여 계산했다. 앞에서 나타낸 바와 마찬가지로, 코일의 주파수를 40 MHz로 하고 도체막을 Cu로 하고 막 두께를 1 ㎛로 하여 계산한 결과, 1 ㎛의 막 두께에서도, 앞에서와는 다른 많은 자속이 관통하고 있다. 그러나, 주파수를 1 GHz까지 끌어올리면, 대부분의 자속은 관통하지 않게 된다. 앞에서와 마찬가지로, 코일 직경을 1/1000, 코일과 도전성막 거리 1/1000로 한 경우에, 1차 코일측 임피던스 실부의 변화를 나타내면, 4O MHz의 주파수라 하더라도, 변곡점을 가지지 않는다는 것을 알 수 있다. 1 GHz까지 주파수를 올리면, 1 ㎛ 부근에 변곡점이 생긴다. 이것은, 앞의 도체막 내에 들어가는 자장의 방향으로부터도 표피 효과의 영향으로 변곡점이 생긴 것을 알 수 있다.

이상의 실험 결과로부터, 표피 효과의 영향을 받아 변곡점을 형성하려면, 단지, 주파수를 높게 하고, 평면 인덕터를 사용하면 된다는 것은 아니다. 코일(평면 인덕터)과 도전성막의 거리나 코일의 크기 등도 적정하게 유지하는 것도 중요하게 된다. 또한, 피연마 대상막의 도전율 및 투자율 등, 그 재료의 물성에 기인하는 것은 텅스텐을 마찬가지로 연마한 경우의 파형으로부터, 명확하게 되어 있다.

따라서, 표피 효과에 의해, 도전성막 내에 자속이 침입한다/침입하지 않는다와 같은 거동을 이용하기 위해서는, 주파수, 인덕터의 형상이나 크기, 인덕터와 도전성막 간의 거리, 도전성막의 도전율, 투자율을 적정하게 선택함으로써 달성할 수 있다. 이러한 표피 효과의 영향에 의한 변곡점의 출현을 종점 검출 부근에 나타나도록 설정하고, 그 변곡점을 검출하는 알고리즘을 설정하여, 정밀도 좋게 연마 완료점을 예측하는 방법을 새로 찾아내어, 본 발명의 골자로 하는 것이다.

앞에서 설명한 종래 기술과 구성적으로 크게 다른 부분으로서, (가) 페라이트 코어 등 자장을 정형하는 인덕터가 아니고, 자장에 지향성을 없애고, 연마 초기에는 표피 효과에 의해 도전성막 내에 적극적으로 자장을 침입시키지 않는 2차원의 평면 인덕터를 사용한 것, (나) 주파수를 표피 효과가 기능할 정도로 높게 설정한 것, (다) 1차측 인덕터의 형상이나 크기 및 인덕터와 제거 대상의 도전성막과의 거리에 대하여, 도전성막의 도전율, 투자율을 고려하여, 표피 효과가 기능하는 정도로 적정화한 것, (라) 연마 대상막의 재질에 기초한 자속이 침입하는 임계 깊이를 고려하여 평면 인덕터, 주파수, 평면 인덕터-도전성막 간 거리를 설정한 것을 들 수 있다.

종래에는 그러한 표피 효과의 영향이 나타나는 상태로 장치의 각 요소를 설정하고, 그와 같은 표피 효과에 기초한 변곡점을 따르는 특징적인 변화의 출현을 고의로 형성하여, 그것을 기초로 연마 완료점을 예측한 것은 없다. 또한, 그 피크의 존재를 교묘하게 이용하여, 그 피크의 부분을 기준 위치로 하여, 연마 완료점을 예측하는 방법은 종래 나타나지 않았다. 또한, 종래에 없는 현저한 효과로서, 와 전류의 소비 부분으로서 도전성막에서 소비되고 있는지, 그렇지 않으면 도전성막에서 소비되지 않고, 소자에 자장이 누출되어, 그것을 도전성막에서 소비되지 않는 상태로 되어 있는지 등 변곡점을 따르는 특징적인 변화를 얻음으로써, 자장의 침입에 관한 상황을 현저하게 이해할 수 있지만, 종래의 방법에서는, 자장의 소자에 대한 침입에 관한 상황을 알 수 없고, 소자에의 자장의 에너지에 의한 데미지를 고려하지 않은 것 등이 큰 차이로서 생각된다. 본 발명은 그러한 분명하게 다른 작용 효과의 차이에 기초하여 구성된 하드웨어 및 그 검출 알고리즘에 기초한 것이다.

다음에, 상기 서술한 바와 같이 구성된 연마 완료 시점의 예측 장치가 장착된 화학 기계 연마 장치의 연마 작용 및 연마 완료 시점의 예측 방법을, 도 10, 도 11(A)∼도 11(E) 및 이 도 11의 비교예로서의 도 12(A)∼도 12(E)를 이용하여 설명한다. 도 10은 고주파 인덕터형 센서에서의 전자 결합으로 발생하는 자장에 의한 인덕턴스의 변화 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도전성막의 연마 삭제에 따른 자속 및 와전류의 변화예 및 막 두께 기준점의 검출 작용을 설명하기 위한 조립도이며, 도 11(A)∼도 11(E)은 도전성막의 연마 삭제에 따른 자속 및 와전류의 변화예를 나타내는 도면이고, 도 11(E)은 도전성막의 막 두께 변화에 대한 공진 주파수의 변화예를 나타내는 특성도이다. 도 11(A)∼도 11(D)에서는, 평면 형상 인덕터(36)가, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 스파이럴형으로 표시되어 있다.

먼저, 화학 기계 연마 장치(1)에 있어서의 연마 헤드(3)를 도시하지 않은 이동 기구에 의해 소정 개소에 대기 중의 도전성막(28)이 비연마의 웨이퍼(W) 상에 탑재된다. 그리고, 이 연마 헤드(3)의 진공 라인(24)을 작동시켜, 진공구(19a) 및 구멍(22)(진공 구멍)을 통하여 탄성 시트(11) 하면의 에어실(29)을 진공으로 하고, 이것에 의해 상기 도전성막(28)이 비연마의 웨이퍼(W)를 흡착 보유하고, 상기 이동 기구에 의해, 이 도전성막(28)이 비연마의 웨이퍼(W)를 흡착 보유한 연마 헤드(3)를 플래튼(2) 상으로 옮겨, 이 웨이퍼(W)를 도전성막(28)이 연마 패드(6)에 대접하도록 플래튼(2) 상에 탑재한다.

상기 진공 라인(24)은 웨이퍼(W) 상부의 도전성막(28)의 연마 작업이 종료되었을 때, 다시, 이 진공 라인(24)의 작동에 의해 상기 웨이퍼(W)를 이 연마 헤드(3)에 의해 흡착 보유시키고, 도시하지 않은 세정 장치에 반송할 때에도 이용된다.

그 다음에, 상기 진공 라인(24)의 작동을 해제하고, 도시하지 않은 펌프로부터 에어백(25)에 에어를 공급하여 이 에어백(25)을 팽창시킨다. 이와 동시에 캐리어(8)에 제공한 에어 송출구(19)로부터 에어실(29)에 에어를 공급한다. 이것에 의해, 에어실(29)의 내압이 높아진다.

상기 에어백(25)이 팽창함에 따라, 상기 웨이퍼(W) 상부의 도전성막(28)과 리테이너 링(9)이 소정의 압력으로 연마 패드(6)에 가압된다. 이 상태로 플래튼(2)을 도 1의 화살표 A 방향으로 회전시킴과 동시에 연마 헤드(3)를 도 1의 화살표 B 방향으로 회전시켜, 회전하는 연마 패드(6) 상에 도시하지 않은 노즐로부터 슬러리를 공급하여 웨이퍼(W) 상부의 소정의 도전성막(28)을 연마한다.

그리고, 다음과 같이, 고주파 인덕터형 센서(34)에 있어서의 평면 인덕터(36)로 형성되는 자속에 의해 연마에 따른 소정의 도전성막(28)의 막 두께 변화 가 모니터되어, 기준점이 되는 특징적인 변화(42)가 검출된다.

평면 형상 인덕터(36)가 발진 회로(35)로부터 발진되는 고주파로 구동되고, 이 평면 형상 인덕터(36)로부터 그 고주파의 주기에 대응하여 시간적으로 변화하는 자속(φ)이 발생한다. 연마 초기에 소정의 도전성막(28)에 유발되는 자속(φ)은, 상기 표피 깊이(δ)의 영역만을 막면을 따라 거의 평행으로 통과하고, 소정의 도전성막(28)에서의 표피 깊이(δ)를 초과한 영역에의 자속의 침입은 회피된다(도 11(A)). 또한, 고주파 인덕터형 센서(34)로부터 발진되는 공진 주파수도 소정의 도전성막(28)의 막 두께 변화에 관계없이 일정하게 보유된다(도 11(E)의 a 영역).

연마가 진행되어 소정의 도전성막(28)이 상기 표피 깊이(δ)와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 되면, 일부의 자속(φ)이 소정의 도전성막(28)을 관통하여 누설 자속(φ_L)이 생기기 시작한다. 소정의 도전성막(28)을 관통하지 않는 자속은, 그대로 막면을 따라 거의 평행하게 통과한다. 그리고, 소정의 도전성막(28) 중에 관통한 누설 자속(φ_L)수에 비례하여 와전류(Ie)가 발생한다(도 11(B)).

더욱 연마가 진행되면, 누설 자속(φ_L)이 증가하여 와전류(Ie)가 도전성막(28)의 막면을 따른 넓은 영역에 발생한다(도 11(C)). 이 넓은 영역에 발생한 와전류(Ie)가 도 10에 나타내는 바와 같이, 더욱 자장(M)을 만들고, 그 자장(M)이 원래의 평면 형상 인덕터(36)로부터 발생한 자속(φ_L)을 없애도록 작용한다. 결과적으로 도전성막(28)이 형성한 자장(M)에 의해, 상호 인덕턴스(Lm)가 상승하고, 원래의 평면 형상 인덕터(36)의 외관상의 인덕턴스(L)가 저하된다. 그 결과, 고주파 인덕터형 센서(34)로부터 발진되는 발진 주파수(f)는, 식(13)과 같이 증대된다.

[식 (13)]

따라서, 상호 인덕턴스의 발생으로 인하여, 센서 회로계의 인덕턴스가 등가적으로 감소하여 고주파 인덕터형 센서(34)로부터 발진되는 공진 주파수가 상승한다(도 11(E)의 b, c 영역).

더욱 연마가 진행됨에 따라 누설 자속(φ_L)은 증가되어 포화된다. 그러나, 와전류(Ie)는 소정의 도전성막(28)의 막 두께 체적의 감소에 따라 급속히 감소한다(도 11(D)). 이 와전류(Ie)의 급속한 감소로 인하여 상기 상호 인덕턴스도 급속히 감소한다. 이 상호 인덕턴스의 급속한 감소는, 상기 식 (13)에서의 인덕턴스의 감소분(Lm)의 저하로 이어지고, 결과적으로 센서 회로계의 인덕턴스가 등가적으로 증가하여, 고주파 인덕터형 센서(34)로부터 발진되는 공진 주파수가 급속히 저하된다(도 11(E)의 d영역).

이와 같이, 연마의 진행에 따라 소정의 도전성막(28)이 표피 깊이(δ)와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 된 이후에, 와전류(Ie)가 발생하여 증대되고, 그 후의 급속한 감소로 인하여 센서 회로계의 인덕턴스가 일단 감소하고, 그 후 증가로 변한다. 이 거동에 의해 고주파 인덕터형 센서(34)로부터 발진되는 공진 주파수의 파형에 급준한 상승과 급준한 하강을 수반한 변곡점(피크)(P)을 가지는 특 징적인 변화(42)가 발생한다. 이 연마 완료점 바로 전에 발생하는 변곡점(피크)(P)을 따른 특징적인 변화(42)를 기초로 연마 완료 시점이 예측된다.

또한, 연마 완료 시점의 예측은 이 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(피크)(P)을 이용하는 경우에 한정되지 않고, 이 특징적인 변화(42)에서의 상승 개시점, 상승률, 상승량 혹은 상승으로부터 하강의 변화량 중 적어도 어느 하나를 이용하여도 연마 완료 시점을 정밀도 좋게 예측할 수 있다. 소정의 도전성막(28)이 Cu인 경우, 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(P)이 검출된 시점의 잔막량은 거의 1000 Å 정도이며, 이 잔막량에 대하여 마무리 연마 등을 하여 연마를 완료한다.

이 마무리 연마로서는, 예를 들면 상기 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(P)으로부터, 이 변곡점(P)에서의 잔막량인 표피 깊이에 대응한 막 두께를 필요한 연마 레이트로 미리 설정한 연마 시간 연마한 후에 연마 완료로 한다. 또는, 상기 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(P)에서의 잔막량인 표피 깊이에 대응한 막 두께를 상기 연마 레이트로 나눔으로써, 변곡점(P) 검출 후의 소요 연마 시간을 산출하고, 변곡점(P)의 검출 후에, 상기 산출된 연마 시간만큼 연마함으로써 연마를 완료한다.

그 다음에, 도 12(A)∼도 12(E)의 비교예를 설명한다. 이 비교예에서는, 표피 깊이(δ)가, 도전성막(28)의 초기 막 두께보다 커지는 주파수가 적용되고 있다. 이러한 주파수가 적용됨으로써, 연마 초기부터 연마 종기까지의 막 두께 변화를 모니터하는 동안, 도전성막(28)에 유발되는 자속(φ)은 모두 이 도전성막(28)을 관통 하여 끊임없이 누설 자속(φ_L)이 발생하고 있다. 따라서, 막 두께 변화를 모니터하는 동안, 이 누설 자속(φ_L)수에 비례한 와전류(Ie)가 발생한다(도 12(A)∼도 12(D)). 따라서, 이 와전류(Ie)에 의해 도전성막(28)과 상기 평면 형상 인덕터 사이에 큰 상호 인덕턴스가 발생하고, 이 상호 인덕턴스에 의한 인덕턴스의 감소분(Lm)에 의해, 센서로부터 발진되는 발진 주파수(f)는, 연마 초기부터 상기 식 (13)과 같이 된다.

그리고, 연마의 진행에 의한 막 두께의 감소에 따라 와전류(Ie)는 급격하게 감소되고(도 12(B)∼도 12(D)), 이것에 따라 상호 인덕턴스가 감소하여 상기 식 (13) 중의 인덕턴스의 감소분(Lm)도 감소한다. 이 결과, 센서 회로계의 인덕턴스가 등가적으로 증가하여 센서로부터 발진되는 공진 주파수가 단조롭게 감소한다(도 12(E)).

이와 같이, 비교예에서는, 공진 주파수는 단조 감소 커브를 그리기 때문에, 연마 초기부터의 막 두께 감소량을 추측할 수는 있지만, 연마 완료 시점 혹은 연마 완료점 바로 전의 상태를 엄밀하게 판별할 수는 없다. 예를 들면, 미묘한 설정에 의해 부유 용량(C)이 변화되었을 때, 전체적인 도 12(E)의 공진 주파수는, 파형 전체에 걸쳐 상하로 시프트한다. 따라서, 만일 어느 설정의 주파수가 되었을 때에 연마 완료점으로 하는 설정을 하고 있어도, 전체적으로 공진 주파수가 시프트하면, 스레시홀드값은 설정할 수 없다. 또한, 초기 막 두께로부터의 제거량의 상태를 와전류 변화로 리얼타임으로 모니터했다고 하더라도, 초기 막 두께에 편차가 있는 경 우, 연마 완료점이 되는 상태의 막 두께에도 편차가 생기게 된다. 파형의 특징이 없기 때문에, 이 경우도 상기와 마찬가지로 스레시홀드값은 설정할 수 없다.

다음에, 상술한 바와 같은 막 두께 변화에 따른 자속의 변화에 따른 자장의 에너지 소비를 도 13∼도 15를 이용하여 설명한다. 도 13은 본 실시예에서, 자장의 에너지 소비에 대응한 자속의 변화를 나타내는 도면으로, 각각 도 13(A)은 연마 초기, 도 13(B)은 연마 중기, 도 13(C)은 연마 종기에서의 도면이다. 도 14는 도 13의 비교예로서의 도면으로, 각각 도 14(A)는 연마 초기, 도 14(B)는 연마 중기, 도 14(C)는 연마 종기에서의 도면이다. 도 15는 자장의 에너지 소비를 설명하기 위한 도면으로, 도 15(A)는 본 실시예의 경우, 도 15(B)는 비교예로서의 종래예의 경우이다.

본 실시예에서의 자장의 에너지 소비를 설명한다. 연마 초기에 있어서는, 표피 효과에 의해 자속(φ)은 표면부의 도전성막(28) 내에 거의 침입하지 않고, 튀어나간다. 따라서, 도전성막(28) 내에서 자장의 에너지가 소비되는 양은 미량이고 자장의 에너지는 대부분이 공간으로 방출되어 공간에서 소비된다(도 13(A), 도 15(A) 초기).

연마 중기에는, 관통 자속이 증대하고 비로소, 이 증대하는 관통 자속에 대응하여 표면부의 도전성막(28)에 형성되는 와전류도 증대하고, 자장의 에너지의 대부분이 이 도전성막(28)에서 와전류 손실(줄열 손실)이 되어 소비된다. 따라서, 다소의 자장은 소자부(43)에 침입하지만, 대부분은 도전성막(28)에 의해 소비되기 때문에, 소자부(43)에 미치게 되는 자장의 에너지는 표면부의 도전성막(28)에 의해 보호되어 큰 폭으로 경감된다(도 13(B), 도 15(A) 중기).

연마 종기에서는, 연마의 진행에 의해 막 두께가 감소함에 따라, 자장은 도전성막(28)을 관통하여 와전류가 증대한다. 막 두께가 더 감소함에 따라 와전류를 형성하는 막 두께 자체가 감소하기 때문에 와전류는 급속히 감소로 변한다. 이 와전류의 거동에 의해 도전성막(28)에 유발되는 자속(φ)에 변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)(도 11 참조)가 발생한다. 이 특징적인 변화(42)에서의 와전류가 감소하는 과정에서 도전성막(28)에 유발되는 자속(φ)을 경감 내지는 오프로 한다. 이것에 의해, 막 두께 감소에 따른 소자부(43)에의 자장의 침입이 방지된다(도 13(C), 도 15(A) 종기).

상기의 변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)를 검지함으로써, 연마 완료 시점을 정확하게 예측할 수 있다. 그리고, 이 변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)가 검지된 시점으로부터, 자장을 도전성막(28) 내에 넣을 필요는 없다. 연마 완료 직전의 변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)를 정확하게 모니터한 시점에서, 대부분 연마 완료 시점이 시간에 정확하게 추측하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 따라서, 이 특징적인 변화(42)가 검지된 시점에서 도전성막(28)에 유발되는 자속(φ)을 경감 내지는 오프로 하는 것에 의해 와전류의 형성을 억제하거나, 혹은 소자부(43)에서의 소자나 미세한 배선 등에 데미지를 입히지 않고 연마 완료 시점을 예측하는 것이 가능하게 된다.

예를 들면, 연마 레이트가 5000 Å/min 전후이며, 초기 막 두께가 7000 Å이고, 그 7000 Å 정도를 연마 제거할 필요가 있는 경우, 기준 연마 레이트가 5000 Å/min라고 가정하여, 연마 처리 시간은 1.4 min 필요하다. 그 중에서, 기준점이 되는 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(P)(나머지 710 Å 시점)을 75.5 sec 후에 경과했다고 하면, 거의 5000 Å/min로 연마되어 있게 되어 문제없다. 따라서, 나머지 710 Å를 8.5 sec로 연마하면 되게 되어, 총 84 sec에 걸쳐 연마를 종료시킨다. 그러나, 예를 들면, 연마 개시 후, 68.6 sec에 기준점이 되는 상기 변곡점(P)(나머지 710 Å 시점)에 도달했다고 하면, 연마 레이트는 약 (7000-710)/(68.6/60)으로 약 5500 Å/min의 연마 레이트로 연마되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 나머지의 710 Å에 대해서도 연마 레이트가 5500 Å/min로 진행한다고 생각하여, 710(Å)/5500(Å/min)에 의해, 7.7 sec로 연마하면 좋게 된다.

상기 본 실시예에 대한 비교예에서의 자장의 에너지 소비를 설명한다. 연마 초기에는 자장에 지향성이 있기 때문에, 대부분의 자속(φ)이 표면부의 도전성막을 관통하고, 자장의 에너지는 그 대부분이 도전성막 내에서 소비된다(도 14(A), 도 15(B) 초기).

연마 중기에는, 표면부의 도전성막의 막 두께가 감소하고, 그 막 두께가 감소하는 동안, 감소한 막 두께량에 대응하여, 형성되는 와전류가 감소한다. 그 와전류량이 감소하는 만큼, 도전성막 내에서 발생하는 줄열도 감소하지만, 그 시기의 자장의 에너지는, 그대로 도전성막 하에 존재하는 소자부(43)를 향하게 된다. 즉, 도전성막으로 와전류 손실(줄열 손실)으로서 소비되지 않았던 자장의 에너지분이, 그대로 소자부(43)로 향하게 되어, 소자부(43) 내의 도체막이 존재하는 부분에서 소비되게 된다(도 14(B), 도 15(B) 중기).

연마 종기에는, 막 두께의 감소에 의해, 대부분의 자장이 소자부(43) 내에 침입하고, 또한, 그 자장의 일부는 소자부(43)를 관통한다. 따라서, 자장의 에너지는, 공간에서 소비되는 것도 일부 있지만, 그 대부분은 소자부(43) 내에서 소비된다(도 14(C), 도 15(B) 종기).

도 16(A)∼도 16(D)은, 연마 대상이 되는 도전성막이 재질 및 도전율의 면에서 다른 2종의 웨이퍼(Wa, Wb)에 대하여, 기준점이 되는 변곡점(피크)(P)을 따르는 특징적인 변화(42)를 평가한 결과를 나타내고 있다. 도 16(A)은 Cu막 부착 웨이퍼(Wa), 도 16(B)은 Cu막의 막 두께에 대한 공진 주파수의 변화 특성, 도 16(C)은 텅스텐(W)막 부착 웨이퍼(Wb), 도 16(D)은 텅스텐(W)막의 막 두께에 대한 공진 주파수의 변화 특성을 각각 나타내는 도면이다. 도 16(B), 도 16(D)에서의 각 세로축의 센서 출력은 공진 주파수에 대응한다.

Cu막 및 텅스텐(W)막 모두 연마의 진행과 함께 일단은 공진 주파수는 증대되고, 그 후, 급격하게 감소하여 변곡점(피크)(P)을 따르는 특징적인 변화(42)가 발생한다. 이 거동은, 도 16(D)에 나타내는 텅스텐(W)막의 경우에 비하여, 명백하게 도 16(B)에 나타내는 도전율이 큰 Cu막이 현저하다.

도 17(A), 도 17(B)은, 연마 대상의 도전성막이 Cu막인 경우에 대하여 막 두께와 공진 주파수와의 관계를 나타내는 도면이고, 도 17(A)은 연마의 진행에 따른 막 두께와 공진 주파수와의 관계를 나타내는 도면, 도 17(B)은 정지 상태에서의 막 두께와 공진 주파수와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 17(A), 도 17(B)에서의 각 세로축의 카운트값은 공진 주파수에 대응한다.

도 17(A)에서, Cu막의 초기 막 두께는 거의 1.5 ㎛(15000 Å)이다. Cu막은, 연마의 진행에 따라 공진 주파수의 막 두께가 약 1 ㎛(10000 Å) 부근부터 서서히 상승하고, 700 Å 부근에서 최대값을 취하여 변곡점(피크)(P)을 따른 특징적인 변화(42)가 검출된다. 공진 주파수는 최대값을 취한 후, 급격하게 저하된다. 이와 같이, Cu막은 특징적인 변화(42)에서의 변곡점(피크)(P)이 검출되었을 때의 나머지 막 두께가 정밀도 좋게 검지된다.

도 17(B)에서, 정지 상태의 Cu막의 각 막 두께에 대해서 측정한 공진 주파수는, 막 두께가 710 Å에서 최대값을 나타내고 있다. 따라서, 정지 상태에서 공진 주파수가 최대가 되는 Cu막의 막 두께와, 상기의 연마의 진행 중에서 공진 주파수가 최대가 되는 Cu막의 막 두께는 거의 일치하고 있다.

또한, 본 실시예는 상기 공진 주파수 외에 상호 인덕턴스, 와전류(Ie), 누설 자속(φ_L)의 변화, 상기 상호 인덕턴스에 의한 고주파 인덕터형 센서(34)에서의 센서 회로계의 인덕턴스 변화 혹은 임피던스 변화 중 적어도 어느 하나의 변화를 기초로 막 두께 기준점(P)을 검출할 수 있다. 상호 인덕턴스의 변화는 상기 식 (3)을 이용하여 고주파 인덕터형 센서(34)의 발진 주파수의 변화로부터 구할 수 있고, 와전류(Ie)는 상기 상호 인덕턴스와 비례 관계에 있기 때문에 이 와전류(Ie)의 변화는 상기 상호 인덕턴스의 변화를 이용하여 구할 수 있고, 또한 누설 자속(φ_L)은 와전류(Ie)와 비례 관계에 있기 때문에 이 누설 자속(φ_L)의 변화는 상기 와전류(Ie)의 변화를 이용하여 구할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 방법과 그 장치에서는, 연마 완료 전의 변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)로부터 연마 완료 시점을 정확하게 예측하여 검지할 수 있다.

변곡점(P)을 따르는 특징적인 변화(42)의 검출 후, 소정의 도전성막(28)에 유발되는 자속을 경감 내지는 오프로 함으로써, 도전성막 하방의 디바이스 웨이퍼 상의 소자나 미세한 배선 등에 대하여 강한 자속이 미치는 것을 방지할 수 있다.

연마의 진행에 따라 소정의 도전성막(28)이 표피 깊이(δ)와 동등하거나 혹은 그 부근의 막 두께가 된 이후에 있어서의 와전류(Ie), 상호 인덕턴스, 센서 회로계의 인덕턴스 혹은 임피던스, 또는 인덕터형 센서(34)가 발진하는 공진 주파수 중 적어도 어느 하나의 변화를 이용함으로써, 연마 완료점 바로 전에서의 자속의 특징적인 변화(42)의 발생을 용이하고 명확하게 검출할 수 있다.

평면 형상 인덕터(36)에 부여하는 주파수, 인덕터 형상, 혹은 평면 형상 인덕터(36)와 소정의 도전성막(28) 간의 거리 중 적어도 어느 하나를 적정화하였으므로, 이 도전성막(28)에 대한 자장의 지향성을 적정하게 설정할 수 있다. 따라서 소정의 도전성막(28)의 제거 개시부터 제거 종료까지의 사이에 표피 효과에 의해 와전류의 증대와 감소의 과정을 발생시켜 연마 완료 시점의 직전에 자속의 특징적인 변화(42)를 일으키게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 한 다양한 개변을 할 수 있고, 본 발명이 그 개변된 것에도 영향을 미친다는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 장치가 장착된 화학 기계 연마 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 화학 기계 연마 장치에서의 연마 헤드의 확대 종단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 장치가 플래튼에 장착된 상태를 설명하기 위한 일부 파단하여 나타내는 개략 측면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 관련된 연마 완료 시점의 예측 장치가 연마 헤드에 장착된 상태를 설명하기 위한 일부 파단하여 나타내는 개략 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 관련되는 연마 완료 시점의 예측 장치의 구성예를 나타내는 도면으로서, 도 5(A)는 블럭도, 도 5(B)는 평면 형상 인덕터의 다른 구성예를 나타내는 도면, 도 5(C)는 도 5(B)의 평면 형상 인덕터의 단면도이다.

도 6은 도 5의 연마 완료 시점의 예측 장치에서의 발진 회로의 기본적인 구성예를 나타내는 도면으로서, 도 6(A)은 구성도, 도 6(B)은 도 6(A)의 등가 회로이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 있어서, 코일로부터 발생한 자장이 도체막 상에서 어떠한 방향으로 배열되어 있는지를 전자 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면으로서, 도 7(A)은 센서로부터의 발진 주파수가 1 MHz이고 도체막의 막 두께가 O.2 ㎛인 경우, 도 7(B)은 센서로부터의 발진 주파수가 1 MHz이고 도체막의 막 두께가 1 ㎛인 경우, 도 7(C)은 센서로부터의 발진 주파수가 40 MHz이고 도체막의 막 두께가 O.2 ㎛인 경우, 도 7(D)은 센서로부터의 발진 주파수가 40 MHz이고 도체막의 막 두께가 1 ㎛인 경우이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 있어서, 도전성막에 유발되는 와전류의 변화와 센서 회로계의 임피던스의 변화와의 관계를 설명하기 위한 등가 회로도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 있어서, 평면 형상 인덕터를 사용했을 때의 센서 회로계 임피던스 실부의 막 두께 의존성을 나타내는 특성도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 관련된 고주파 인덕터형 센서에서의 전자 결합으로 발생하는 자장에 의한 인덕턴스의 변화 작용을 설명하기 위한 구성도이다.

도 11은 도 1의 화학 기계 연마 장치에 의한 도전성막의 연마 삭제에 따른 자속 등의 변화예 및 막 두께 기준점의 검출 작용을 설명하기 위한 조립도로서, 도 11(A)∼도 11(D)은 도전성막의 연마 삭제에 따른 자속 등의 변화예를 나타내는 도면, 도 11(E)은 도전성막의 막 두께 변화에 대한 공진 주파수의 변화예를 나타내는 특성도이다.

도 12는 도 9의 비교예로서의 조립도로서, 도 12(A)∼도 12(D)는 도전성막의 연마 삭제에 따른 자속 및 와전류의 변화예를 나타내는 도면, 도 12(E)는 도전성막의 막 두께 변화에 대한 공진 주파수의 변화예를 나타내는 특성도.

도 13은 본 발명의 실시예에서, 자장의 에너지 소비에 대응한 자속의 변화를 나타내는 도면으로서, 도 13(A)은 연마 초기에서의 도면, 도 13(B)은 연마 중기에서의 도면, 도 13(C)은 연마 종기에서의 도면이다.

도 14는 도 13의 비교예로서의 도면으로서, 도 14(A)는 연마 초기에서의 도면, 도 14(B)는 연마 중기에서의 도면, 도 14(C)는 연마 종기에서의 도면이다.

도 15는 자장의 에너지 소비를 설명하기 위한 도면으로서, 도 15(A)는 본 실시예의 경우의 도면, 도 15(B)는 도 15(A)의 비교예로서의 종래예의 경우의 도면이다.

도 16은 본 발명의 실시예에 있어서, 연마 대상이 되는 도전성막이 재질 및 도전율의 면에서 다른 Cu막과 텅스텐(W)막에 대하여 막 두께 기준점이 되는 피크를 평가한 결과를 나타내는 도면으로서, 도 16(A)은 Cu막이 부착된 웨이퍼를 나타내는 도면, 도 16(B)은 Cu막의 막 두께에 대한 공진 주파수의 변화 특성예를 나타내는 도면, 도 16(C)은 텅스텐(W)막이 부착된 웨이퍼를 나타내는 도면, 도 16(D)은 텅스텐(W)막의 막 두께에 대한 공진 주파수의 변화 특성예를 나타내는 도면이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 있어서, 연마 대상의 도전성막이 Cu막인 경우에 대하여 막 두께와 공진 주파수와의 관계를 나타내는 도면으로서, 도 17(A)은 연마의 진행에 따른 막 두께와 공진 주파수와의 관계예를 나타내는 도면, 도 17(B)은 정지 상태에서의 막 두께와 공진 주파수와의 관계예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 화학 기계 연마 장치 2 : 플래튼

3 : 연마 헤드 4 : 회전축

5 : 모터 6 : 연마 패드

7 : 헤드 본체 8 : 캐리어

9 : 리테이너 링 10 : 리테이너 링 가압 수단

11 : 탄성 시트 12 : 회전축

13 : 드라이 플레이트 14 : 핀

15 : 작동 트랜스 16 : 캐리어 가압 수단

17 : 에어 플로트 라인 19 : 에어 송출구

20 : 에어 필터 21 : 급기 펌프

22 : 구멍 23 : 진공 펌프

24 : 진공 라인 25 : 에어백

27 : 리테이너 링 홀더 28 : 도전성막

29 : 에어실 30 : 부착 부재

31 : 스냅 링 32 : 슬립 링

33 : 연마 완료 시점의 예측 장치 34 : 고주파 인덕터형 센서

35 : 발진 회로 36 : 평면 형상 인덕터

37 : 집중 정수 커패시터 38 : 증폭기

39 : 피드백ㆍ네트워크 40 : 주파수 카운터

41 : 평면 형상 인덕터 42 : 특징적인 변화

43 : 소자부 P : 특징적인 변화 중에 생기는 변곡점

W : 웨이퍼

Claims (13)

1. 도전성막을 연마하여, 소정의 도전성막이 적정하게 제거되었을 때의 연마 완료 시점을 예측하여 검지하는 연마 완료 시점의 예측 방법으로서,

   상기 소정의 도전성막에 인덕터형 센서 내의 평면 인덕터를 근접시켜, 초기 두께가 표피 두께와 동등하거나 이상인 도전성막을 연마 중에, 이 인덕터로 형성되는 자속에 의해 상기 소정의 도전성막에 유발되는 와전류의 변화가 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 상기 소정의 도전성막을 관통하는 자속이 증가된 후에, 상기 도전성막의 표피 효과에 의해 변곡점에 도달한 것을 기초로 도전성막의 연마 완료 시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와전류의 변화가 도전성막의 표피 효과에 의해 변곡점에 도달한 후, 상기 인덕터에 형성되는 자속을 경감 내지는 오프로 하는 것을 특징으로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 도전성 막의 표피 효과에 의한 변곡점에 대응하는 막 두께량을 설정하고, 이 막 두께량으로부터 미리 설정된 연마 시간을 연마한 후에 연마 완료하는 것을 특징으로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 도전성 막의 표피 효과에 의한 변곡점에 대응하는 막 두께량를 설정하고, 이 막 두께량으로부터 연마 완료 시점까지 필요한 나머지의 연마 시간을 산출하여, 상기 도전성막의 표피 효과에 의한 변곡점에 대응하는 막 두께량에서부터 상기 산출된 시간분을 연마한 후에 연마 완료하는 것을 특징으로 하는 연마 완료 시점의 예측 방법.
5. 도전성막을 연마할 때의 연마 완료 시점을 예측하는 연마 완료 시점의 예측 장치에 있어서,

   초기 두께가 표피 두께와 동등하거나 이상인 상기 도전성막에 근접하여 대향하고, 상기 도전성막에 자장을 부여하는 평면 인덕터형 센서를 가지며, 상기 도전성막을 연마 중, 상기 도전성막의 표피 효과에 의해, 연마의 진행에 의한 막 두께 감소에 따라 소정의 상기 도전성 막을 관통하는 자속이 증가된 후에, 상기 도전성막에 유발되는 와전류의 변화가 변곡점에 도달한 때를 검출하여, 연마 완료 시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 연마 완료 시점의 예측 장치.
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