KR100501473B1 - Apparatus and method for preventing over polishing of cmp system - Google Patents

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KR100501473B1
KR100501473B1 KR10-2003-0007022A KR20030007022A KR100501473B1 KR 100501473 B1 KR100501473 B1 KR 100501473B1 KR 20030007022 A KR20030007022 A KR 20030007022A KR 100501473 B1 KR100501473 B1 KR 100501473B1
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Abstract

본 발명은 CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중 발생하는 폴리싱 중단에 기인하는 웨이퍼 막의 오우버 폴리싱을 방지할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중에 예기치 못한 에러로 인해 폴리싱 공정이 중단될 때 폴리싱 공정이 재개될 때까지 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드에 접촉(밀착)한 상태 그대로 방치해 두는 종래 방식과는 달리, 폴리싱 공정 중의 예기치 못한 에러로 인해 그 공정이 일시 중단되어 웨이퍼의 폴리싱 면이 연마 패드에 접촉(밀착)된 상태일 때 그 시간을 카운트하여 기 설정된 시간이 되면 연마 패드측에 DI를 강제적으로 공급하여 연마 패드 측 및 웨이퍼 표면에 잔류하는 슬러리를 제거해 줌으로써, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중 발생하는 폴리싱 중단에 기인하는 웨이퍼의 오우버 플리싱을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.The present invention enables to prevent over-polishing of the wafer film due to the polishing interruption occurring during the polishing process in the CMP equipment. To this end, the present invention provides a polishing process due to an unexpected error during the polishing process in the CMP equipment. Unlike this conventional method in which the polishing surface of the wafer is left in contact with the polishing pad until the polishing process is resumed when it is stopped, the process is suspended due to an unexpected error during the polishing process. When the polishing surface of the polishing pad is in contact with (adherently) the polishing pad, the time is counted, and when the preset time is reached, DI is supplied to the polishing pad side to remove slurry remaining on the polishing pad side and the wafer surface. It is possible to avoid over flicking of the wafer due to the polishing interruption that occurs during the polishing process in the equipment. It can be effectively prevented.

Description

화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING OVER POLISHING OF CMP SYSTEM}Device for preventing over polish of chemical mechanical polishing system and its method {APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING OVER POLISHING OF CMP SYSTEM}

본 발명은 화학 기계적 연마 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 상에 형성된 텅스턴 막을 제거하는데 사용되는 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱을 방지하는데 적합한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing system, and more particularly to an apparatus suitable for preventing over-polishing of a chemical mechanical polishing system used to remove a tungsten film formed on a wafer.

잘 알려진 바와 같이, 반도체를 제조하는 여러 공정 중에는 반도체 웨이퍼를 글로벌하게 평탄화시키는 연마 공정이 있으며, 특히 하부막을 평탄화하는데 이용되는 화학 기계적(CMP) 연마 공정이 있다. 여기에서, 하부막은 반도체의 제조 공정 중 이전 공정에서 형성된 패턴 또는 패턴의 위층에 형성된 막(예를 들면, 층간 절연막, 금속막, 폴리 실리콘막 등)을 의미한다.As is well known, among the various processes for manufacturing a semiconductor, there is a polishing process for globally flattening a semiconductor wafer, and in particular, a chemical mechanical (CMP) polishing process used to planarize an underlayer. Here, the lower layer refers to a pattern (for example, an interlayer insulating film, a metal film, a polysilicon film, etc.) formed on the pattern or the upper layer formed in the previous step in the semiconductor manufacturing process.

즉, 하부막에는 패턴 등에 의해 단차가 발생하게 되는 데, 이러한 단차는 다음 공정을 진행할 때 필요한 공정 마진(margin)의 확보에 큰 장애가 된다.That is, a step is generated in the lower layer by a pattern or the like, which is a big obstacle in securing a process margin required for the next process.

예를 들어, 단차가 발생한 하부막에 사진(photo) 공정을 실행하게 되면 단차에 의해 노광 장치에서 발생한 빔이 정확하게 원하는 패턴을 감광시키지 못하게 된다. 즉, 빔의 초점이 정확하게 원하는 패턴에 주사되지 못하게 되어 다음 공정 시에 정확한 패턴의 형성이 어렵게 되는 문제를 갖는다.For example, when a photo process is performed on the lower layer where the step is generated, the beam generated by the exposure apparatus may not accurately expose the desired pattern due to the step. That is, there is a problem that the focus of the beam is not accurately scanned in the desired pattern, making it difficult to form the correct pattern in the next process.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 전 공정에서 발생한 하부막의 단차를 화학 기계적 연마 공정을 통해 제거하게 되는 데, 이러한 화학 기계적 연마 공정을 위한 시스템(CMP 장비)에서는 연마 패드와 슬러리(slurry)를 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 하부막의 단차를 제거한다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 텅스턴 막이 형성되어 있다고 가정할 때, 슬러리 공급 장치를 통해 연마 패드에 텅스턴 슬러리를 공급하여 웨이퍼 상의 텅스턴 막을 제거한다.Therefore, in order to solve this problem, the step of the lower layer generated in the entire process is removed through a chemical mechanical polishing process, and the polishing pad and slurry are used in the system (CMP equipment) for such a chemical mechanical polishing process. The step difference of the lower film formed on the wafer is removed. For example, assuming a tungsten film is formed on the wafer, the tungsten slurry is supplied to the polishing pad through the slurry supply device to remove the tungsten film on the wafer.

한편, 전형적인 화학 기계적 연마 시스템에서는 회전축의 회전에 따라 회전하는 베이스 상에 연마 패드가 장착되고, 연마 패드와 대향하는 상부 방향에서 웨이퍼를 지지하여 상하 운동하는 웨이퍼 홀더의 헤드에 웨이퍼가 탑재(예를 들면, 진공 흡착)되며, 웨이퍼 홀더가 다운되어 웨이퍼가 연마 패드에 맞닿은 상태에서 연마 패드가 장착된 베이스가 회전축의 회전에 따라 회전함으로써 웨이퍼 상에 형성된 임의의 막(예를 들면, 텅스턴 막 등)이 폴리싱된다. 이때, 슬러리가 연마 패드에 공급된다.On the other hand, in a typical chemical mechanical polishing system, a polishing pad is mounted on a base that rotates in accordance with the rotation of a rotating shaft, and a wafer is mounted on a head of a wafer holder that supports the wafer in an upward direction facing the polishing pad and moves up and down (for example, For example, a vacuum adsorbed), and the wafer on which the wafer is brought into contact with the polishing pad, and the base on which the polishing pad is mounted rotates according to the rotation of the rotational axis, such as a tungsten film or the like. ) Is polished. At this time, the slurry is supplied to the polishing pad.

따라서, 상술한 바와 같이, 연마 패드와 슬러리를 이용하는 폴리싱 공정이 끝나면 웨이퍼 홀더는 연마 패드 상에 웨이퍼를 올려놓은 후에 상부 방향으로 업되는데, 이때 연마 패드 상에 놓여진 웨이퍼는 로봇이 흡착하여 세정을 위해 클리너 측으로 가져가게 된다.Therefore, as described above, after the polishing process using the polishing pad and the slurry is finished, the wafer holder is placed upward on the polishing pad after the wafer is placed on the polishing pad. Take it to the cleaner side.

한편, 상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 웨이퍼 상의 임의의 막을 폴리싱하는 장비의 경우 메인 프로세서(MP) 혹은 웨이퍼 이송용 로봇은 여러 가지 내/외적인 원인으로 인해 동작 중에 에러가 발생할 수 있는데, 에러가 발생하는 경우 도시 생략된 제어 시스템의 제어에 따라 CMP 장비는 폴리싱 공정을 멈추게 되며, 이와 같이 폴리싱 공정 중에 발생한 에러로 인해 폴리싱 공정이 중단되는 경우 CMP 장비의 웨이퍼 홀더에 흡착된 웨이퍼의 폴리싱 면은, CMP 장비가 다시 가동될 때까지 연마 패드에 접촉된 상태로 방치되는 결과가 초래된다. 이때, 연마 패드로의 슬러리 공급은 중단된다.On the other hand, in the case of the equipment for polishing any film on the wafer through a series of processes as described above, the main processor (MP) or the wafer transfer robot may cause errors during operation due to various internal and external causes. When the CMP device stops the polishing process according to the control of the control system, which is not shown, when the polishing process is interrupted due to an error generated during the polishing process, the polishing surface of the wafer adsorbed to the wafer holder of the CMP device is This results in the CMP equipment being left in contact with the polishing pad until it is up again. At this time, the slurry supply to the polishing pad is stopped.

이와 같이, 에러에 기인하는 CMP 장비의 폴리싱 중단으로 인해 웨이퍼의 폴리싱 면이 연마 패드에 접촉(밀착)된 상태에서 장시간 동안 방치되면, 연마 패드로 이미 공급되어 있던 슬러리(연마 패드 측 슬러리 및 웨이퍼 표면의 슬러리)로 인해 웨이퍼의 폴리싱 면에 화학적 연마 현상이 유발됨으로써 웨이퍼에 오우버 폴리싱이 발생하게 되는 문제가 있으며, 이러한 문제는 결국 반도체 소자를 제품 신뢰도를 저하시킬 뿐만 아니라 그 생산 수율을 현저하게 떨어뜨리는 요인 중의 하나가 된다.As such, when the polishing surface of the wafer is left in contact with the polishing pad due to the polishing interruption of the CMP equipment due to an error, and is left for a long time, the slurry (polishing pad side slurry and wafer surface already supplied to the polishing pad) (A slurry) causes chemical polishing on the polishing surface of the wafer, resulting in over-polishing on the wafer, which not only lowers the reliability of the product but also significantly reduces the production yield of the semiconductor device. It is one of the factors that make up.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중 발생하는 폴리싱 중단에 기인하는 웨이퍼 막의 오우버 폴리싱을 방지할 수 있는 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to prevent over-polishing of the chemical mechanical polishing system that can prevent over-polishing of the wafer film due to the polishing interruption occurring during the polishing process in the CMP equipment. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 회전 및 상하 운동을 통해 웨이퍼 홀더에 의해 지지되는 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드로 폴리싱하는 수단, 폴리싱 공정 중에 상기 연마 패드 측으로 슬러리를 공급하는 수단 및 상기 연마 패드 측에서의 잔류 슬러리 제거를 위해 DI를 공급하는 수단을 갖는 화학 기계적 연마 시스템에서 오우버 폴리싱을 방지하는 장치에 있어서, 상기 화학 기계적 연마 시스템에서의 에러 발생을 검출하는 수단; 상기 웨이퍼 홀더에 의해 상기 웨이퍼의 폴리싱 면이 상기 연마 패드에 접촉된 다운 상태를 감지하는 다운 감지 수단; 상기 에러 발생이 검출될 때, 상기 다운 상태의 감지 지속 시간을 카운트하는 수단; 및 상기 에러 발생이 검출될 때 상기 화학 기계적 연마 시스템의 작동을 정지시키며, 상기 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때, 그에 상응하는 DI 공급 제어신호를 발생하여 상기 DI 공급 수단에 제공함으로써, 상기 DI를 상기 연마 패드 측으로 강제 공급하여 상기 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거하도록 제어하는 수단으로 이루어진 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a means for polishing a polishing surface of a wafer supported by a wafer holder with a polishing pad through rotation and vertical movement, and means for supplying a slurry to the polishing pad side during a polishing process. And an apparatus for preventing overpolishing in a chemical mechanical polishing system having means for supplying DI for removal of residual slurry on the polishing pad side, comprising: means for detecting an error occurrence in the chemical mechanical polishing system; Down sensing means for sensing a down state by which the polishing surface of the wafer is in contact with the polishing pad by the wafer holder; Means for counting a detection duration of the down state when the occurrence of the error is detected; And stopping the operation of the chemical mechanical polishing system when the occurrence of the error is detected, and generating and supplying a corresponding DI supply control signal to the DI supply means when the count value reaches a preset reference time value. And means for controlling feeding the DI to the polishing pad side to remove slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 회전 및 상하 운동을 통해 웨이퍼 홀더에 의해 지지되는 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드로 폴리싱하는 수단, 폴리싱 공정 중에 상기 연마 패드 측으로 슬러리를 공급하는 수단 및 상기 연마 패드 측에서의 잔류 슬러리 제거를 위해 DI를 공급하는 수단을 갖는 화학 기계적 연마 시스템에서 오우버 폴리싱을 방지하는 방법에 있어서, 상기 화학 기계적 연마 시스템에서의 에러 발생을 검출하는 과정; 상기 웨이퍼 홀더에 의해 상기 웨이퍼의 폴리싱 면이 상기 연마 패드에 접촉된 상태를 감지하는 과정; 상기 에러 발생이 검출될 때, 상기 화학 기계적 연마 시스템의 폴리싱 작동을 정지시키는 과정; 상기 에러 발생의 검출에 응답하여, 상기 다운 상태의 지속 시간을 카운트하여 카운트 값을 발생하는 과정; 및 상기 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때, 상기 DI 공급 수단을 제어하여 상기 DI를 상기 연마 패드 측으로 강제 공급함으로써, 상기 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거하는 과정으로 이루어진 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a means for polishing a polishing surface of a wafer supported by a wafer holder with a polishing pad through rotation and vertical movement, means for supplying a slurry to the polishing pad side during a polishing process And a method for preventing overpolishing in a chemical mechanical polishing system having means for supplying DI for removal of residual slurry on the polishing pad side, the method comprising: detecting an occurrence of an error in the chemical mechanical polishing system; Detecting a state in which the polishing surface of the wafer is in contact with the polishing pad by the wafer holder; Stopping the polishing operation of the chemical mechanical polishing system when the occurrence of the error is detected; In response to detecting the error occurrence, counting the duration of the down state and generating a count value; And removing the slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer by forcibly supplying the DI to the polishing pad side by controlling the DI supply means when the count value reaches a preset reference time value. Provided is an overcoat prevention method of a chemical mechanical polishing system.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 핵심 기술요지는, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중에 예기치 못한 에러로 인해 폴리싱 공정이 중단될 때 폴리싱 공정이 재개될 때까지 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드에 접촉(밀착)한 상태 그대로 방치해 두는 전술한 종래 방식과는 달리, 예기치 못한 에러로 인해 폴리싱 공정이 중단되어 웨이퍼의 폴리싱 면이 연마 패드 및 웨이퍼 표면에 잔류하는 슬러리에 노출될 때 그 시간을 카운트하여 기 설정된 시간이 되면 연마 패드에 잔류하는 슬러리 제거를 위한 DI를 강제적으로 공급해 줌으로써, 웨이퍼의 오우버 플리싱을 방지할 수 있도록 한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.A key technical aspect of the present invention is that when the polishing process is interrupted due to an unexpected error during the polishing process in the CMP equipment, the polishing surface of the wafer is left in contact with the polishing pad until the polishing process is resumed. Unlike the conventional method described above, the polishing process is interrupted due to an unexpected error, and the time is counted when the polishing surface of the wafer is exposed to the polishing pad and the slurry remaining on the wafer surface. By forcibly supplying DI for removing the remaining slurry, it is possible to prevent overflopping of the wafer, and through such technical means, the object of the present invention can be easily achieved.

도 1은 전형적인 화학 기계적 연마 시스템의 개략 단면도로서, 회전축(102)에 연결된 폴리싱 볼(104)의 상단에 패드 베커(pad backer)(106)가 장착되어 있으며, 패드 베커(106)의 상단에는 연마 패드(108)가 고정 탑재된다.1 is a schematic cross-sectional view of a typical chemical mechanical polishing system, in which a pad backer 106 is mounted on top of a polishing ball 104 connected to a rotating shaft 102, and the top of the pad beaker 106 is polished. The pad 108 is fixedly mounted.

또한, 폴리싱 볼(104)의 하단 일측에는 폴리싱 공정 중에 연마 패드(108)로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관(109)이 연결되어 있고, 폴리싱 볼(104)의 하단 타측에는 공급관(110a, 110b)을 통해 두 개의 밸브(112, 116)가 직열 연결되어 있으며, 밸브(112)에는 DI 공급관(114)이 연결되고 밸브(116)에는 CDA(clean dry air) 공급관(118)이 연결된다. 이때, 각 밸브(112, 116)는 도시 생략된 제어 시스템으로부터 제공되는 밸브 개폐 제어신호(S1, S2)에 응답하여 작동하는 것으로, 여기에서 공급되는 DI는 폴리싱 공정이 끝난 후에 연마 패드(108)에 공급된 슬러리를 제거하기 위한 것이다.In addition, a slurry supply pipe 109 for supplying a slurry to the polishing pad 108 during the polishing process is connected to one lower end of the polishing ball 104, and supply pipes 110a and 110b to the other end of the polishing ball 104. Two valves 112 and 116 are connected in series with each other, the DI supply pipe 114 is connected to the valve 112, and the clean dry air (CDA) supply pipe 118 is connected to the valve 116. At this time, each valve (112, 116) is operated in response to the valve opening and closing control signals (S1, S2) provided from the control system not shown, wherein the DI supplied here is the polishing pad 108 after the polishing process is finished It is for removing the slurry supplied to.

한편, 웨이퍼 홀더(120)는, 연마 패드(108)가 탑재된 폴리싱 볼(104)의 대향하는 상단측에 위치하여 도시 생략된 구동 수단에 의해 구동되어 상하 운동하는 것으로, 폴리싱하고자 하는 웨이퍼(122)를 진공 흡착하여 유지하고, 웨이퍼(122)를 흡착하여 폴리싱 위치로 정렬한 후에 하강하여 웨이퍼(122)의 폴리싱 면(가공면)을 연마 패드(108)에 접촉(밀착)시킨다.On the other hand, the wafer holder 120 is located on the upper end side of the polishing ball 104 on which the polishing pad 108 is mounted, and is driven up and down by driving means (not shown) to move up and down. ) Is held by vacuum adsorption, the wafer 122 is adsorbed and aligned to the polishing position, and then lowered to bring the polishing surface (processed surface) of the wafer 122 into contact with the polishing pad 108.

또한, 웨이퍼 홀더(120)의 지지축의 측면 부근에는 지지대(124)에 의해 고정 지지되는 두 개의 센서, 즉 다운 센서(126)와 업 센서(128)가 장착되어 있으며, 다운 센서(126)는 웨이퍼 홀더(120)의 다운 상태를 감지하여 도시 생략된 제어 시스템으로 전달하고, 업 센서(128)는 웨이퍼 홀더(120)의 업 상태를 감지하여 도시 생략된 제어 시스템으로 전달한다.In addition, two sensors, ie, a down sensor 126 and an up sensor 128, which are fixedly supported by the support 124 are mounted near the side of the support shaft of the wafer holder 120, and the down sensor 126 is a wafer. The down state of the holder 120 is sensed and transmitted to the control system, not shown, and the up sensor 128 senses the up state of the wafer holder 120, and transferred to the control system, not shown.

따라서, 이러한 구조의 CMP 장비에서는 웨이퍼 홀더(120)가 적정 위치로 하강하여 진공 흡착된 웨이퍼(122)를 연마 패드(108)에 접촉(밀착)시킨 상태에서 회전축(102)의 회전을 통해 연마 패드(108)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 웨이퍼 상의 폴리싱 면(예를 들면, 텅스턴 막 등)이 폴리싱된다. 이러한 폴리싱 공정 중에 슬러리 공급관(109)을 통해 공급되는 슬러리가 연마 패드(108)측으로 제공된다.Therefore, in the CMP device having such a structure, the polishing pad is rotated by rotating the rotating shaft 102 while the wafer holder 120 is lowered to an appropriate position and the wafer 122 adsorbed in vacuum is brought into contact with the polishing pad 108. By rotating 108 in a clockwise or counterclockwise direction, the polishing surface (eg, tungsten film, etc.) on the wafer is polished. During this polishing process, the slurry supplied through the slurry supply pipe 109 is provided to the polishing pad 108.

다음에 상술한 바와 같은 구조를 갖는 CMP 장비에서 폴리싱 공정을 수행할 때 본 발명에 따라 오우버 폴리싱을 방지하는 과정에 대하여 설명한다.Next, a description will be given of a process of preventing over-polishing according to the present invention when the polishing process is performed in the CMP apparatus having the structure as described above.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치의 블록구성도로서, 다운 센서(126), 제어 블록(202), 타이머(204), 릴레이1(206) 및 릴레이2(208)를 포함한다.2 is a block diagram of the over-polishing prevention apparatus of the chemical mechanical polishing system according to the preferred embodiment of the present invention, the down sensor 126, the control block 202, the timer 204, the relay 1 (206) and Relay 2 (208).

도 2를 참조하면, 에러 검출 블록(201)은 메인 프로세서(MP) 혹은 웨이퍼 이송용 로봇 등이 여러 가지 내/외적인 원인으로 인해 동작 중에 에러가 발생하는 지의 여부를 검출하는 것으로, 여기에서 검출되는 에러 검출신호는 제어 블록(202)으로 제공되며, 에러 검출신호가 제공될 때 제어 블록(202)에서는 CMP 작동 제어신호를 발생하여 CMP 장비의 작동을 정지시킨다. 여기에서, 에러 검출 블록(201)을 단지 하나의 블록으로서 표현하고는 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 프로세서나 로봇 등에 각각 장착되는 형태로 구성할 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 2, the error detection block 201 detects whether an error occurs during operation due to various internal / external causes of the main processor MP or the wafer transfer robot. The error detection signal is provided to the control block 202, and when the error detection signal is provided, the control block 202 generates a CMP operation control signal to stop the operation of the CMP equipment. Here, the error detection block 201 is represented as only one block, but is not necessarily limited thereto, and of course, the error detection block 201 may be configured to be mounted on a main processor or a robot.

다음에, 다운 센서(126)는, 도 1에 도시된 다운 센서(126)를 의미하는 것으로, 웨이퍼 홀더(120)의 다운 상태를 감지하여 제어 블록(202)으로 전달하며, 제어 블록(202)에서는 다운 감지신호가 인가될 때, 특히 에러 검출신호가 인가되어 CMP 장비의 작동을 정지시킨 상태에서 다운 감지신호가 제공될 때 타이머(204)를 작동시켜 웨이퍼 홀더(120)의 다운 시간을 카운트한다.Next, the down sensor 126, which refers to the down sensor 126 illustrated in FIG. 1, senses a down state of the wafer holder 120 and transmits the detected state to the control block 202. In operation, when the down detection signal is applied, in particular, when the error detection signal is applied to stop the operation of the CMP apparatus and the down detection signal is provided, the timer 204 is operated to count down time of the wafer holder 120. .

또한, 제어 블록(202)에서는 타이머(204)로부터 제공되는 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값(예를 들면, 5분 등)에 도달하는지의 여부를 체크하는데, 체크 결과 카운트 값이 기 설정된 소정 시간 값에 도달한 것으로 판단되면, 작동 제어신호를 발생하여 릴레이1(206) 및 릴레이2(208)를 온 시키며, 릴레이1(206) 및 릴레이2(208)에서는 밸브 제어신호 S1 및 S2를 각각 발생하여 도 1에 도시된 각각의 밸브(112, 116)로 전달한다. 여기에서, 기 설정된 기준시간 값은 웨이퍼의 폴리싱 면이 슬러리에 노출된 상태에서 오우버 폴리싱이 발생하지 않을 정도의 시간인 것으로, 이러한 기준시간 값은 폴리싱 면 및 슬러리의 종류에 따라 적절하게 조절할 수 있다.In addition, the control block 202 checks whether the count value provided from the timer 204 reaches a preset reference time value (for example, 5 minutes, etc.), and the check result count value is a predetermined time. When it is determined that the value is reached, an operation control signal is generated to turn on the relay 1 206 and the relay 2 208, and the valve control signals S1 and S2 are generated in the relay 1 206 and the relay 2 208, respectively. To each valve 112 and 116 shown in FIG. Here, the preset reference time value is a time such that no over polishing occurs while the polishing surface of the wafer is exposed to the slurry. The reference time value may be appropriately adjusted according to the polishing surface and the type of slurry. have.

이에 응답하여, 두 밸브(112, 116)가 개방되어 DI가 공급관(110a)을 통해 연마 패드(108)측으로 공급됨으로써, 폴리싱 공정이 중단된 상태에서 이전에 연마 패드(108)측에 공급되어 있던 슬러리와 웨이퍼(122) 표면에 잔류하는 슬러리가 제거되며, 이를 통해 웨이퍼 폴리싱 면의 오우버 폴리싱을 방지할 수 있다.In response, the two valves 112 and 116 are opened so that DI is supplied to the polishing pad 108 through the supply pipe 110a, whereby the polishing process was previously supplied to the polishing pad 108 in a state where the polishing process was stopped. The slurry and the slurry remaining on the surface of the wafer 122 are removed, thereby preventing over polishing of the wafer polishing surface.

한편, 본 실시 예에서는 메인 프로세서 혹은 로봇 등에서의 에러 발생으로 인해 플로싱 공정의 일시 중단 상태가 발생할 때 웨이퍼 홀더의 다운 상태를 감지하여 연마 패드 측으로 이전에 공급된 슬러리를 제거하기 위한 DI를 강제 공급하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 에러 발생에 기인하는 폴리싱 공정의 일시 중단이 없더라도 폴리싱 공정 중에 계속적으로 웨이퍼 홀더의 다운 상태를 감지하여 그 시간을 카운트하고, 그 카운트 결과에 의거하여 연마 패드 측으로 DI를 강제 공급하도록 설정(도 1에서의 에러 검출 블록을 제거)할 수도 있으며, 이를 통해 CMP 장비에서의 폴리싱 공정 시간의 제어 실패 등에 기인하는 오우버 폴리싱을 방지할 수도 있다.On the other hand, in the present embodiment, when a suspended state of the flotation process occurs due to an error in the main processor or a robot, a DI for detecting a down state of the wafer holder and removing the previously supplied slurry to the polishing pad is forcedly supplied. Although the present invention is not limited to this, the present invention is not necessarily limited thereto, and even if there is no temporary suspension of the polishing process due to an error, the down state of the wafer holder is continuously detected during the polishing process to count the time, and the count result. It is also possible to set to forcibly supply DI to the polishing pad side (removing the error detection block in Figure 1), thereby preventing over-polishing due to the failure of control of the polishing process time in the CMP equipment .

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 오우버 폴리싱 방지 장치를 이용하여 웨이퍼 폴리싱 면의 오우버 폴리싱을 방지하는 과정에 대하여 설명한다.Next, the process of preventing over-polishing of the wafer polishing surface using the over-polishing prevention apparatus of the present invention having the above-described configuration will be described.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 폴리싱 공정의 일시 중단 상황이 발생했을 때 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱을 방지하는 과정을 도시한 플로우챠트이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of preventing over polishing of a chemical mechanical polishing system when a polishing process is suspended according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 운용자의 조작에 기초하는 제어 시스템으로부터의 제어에 따라 도 1에 도시된 CMP 장비가 웨이퍼의 폴리싱 면을 가공(평탄화)하는 폴리싱 공정(CMP 공정)을 수행하는데(단계 302), 이러한 폴리싱 공정 중에 제어 블록(202)에서는 에러 검출 블록(201)으로부터 에러 검출신호가 입력되는 지의 여부를 체크한다(단계 304).Referring to FIG. 3, in accordance with control from a control system based on an operator's operation, the CMP apparatus shown in FIG. 1 performs a polishing process (CMP process) for processing (flattening) the polishing surface of the wafer (step 302). During the polishing process, the control block 202 checks whether an error detection signal is input from the error detection block 201 (step 304).

상기 단계(304)에서의 체크 결과, 에러 검출신호가 입력되면, 즉 메인 프로세서 혹은 로봇 등에서 에러가 발생한 것으로 판단되면, 제어 블록(202)에서는 CMP 장비를 제어하여 폴리싱 공정을 정지시키며(단계 306), 이어서 다운 센서(126)로부터 다운 감지신호가 입력되는 지의 여부를 체크한다(단계 308).As a result of the check in step 304, if an error detection signal is input, that is, it is determined that an error has occurred in the main processor or robot, the control block 202 controls the CMP equipment to stop the polishing process (step 306). Then, it is checked whether the down detection signal is input from the down sensor 126 (step 308).

상기 단계(308)에서의 체크 결과, 다운 센서(126)로부터 다운 감지신호가 입력되면, 제어 블록(202)에서는 타이머(204)를 작동시켜 그 카운트 값(시간 카운트 값)을 제공받으며(단계 310), 타이머(204)로부터 제공된 카운트 값과 기 설정된 기준시간 값(n)을 비교한다(단계 312). 이러한 비교는 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때까지 지속된다. 여기에서, 기 설정된 기준시간 값(n)은 웨이퍼의 폴리싱 면이 슬러리에 노출된 상태에서 오우버 폴리싱이 발생하지 않을 정도의 시간을 의미하며, 이러한 n 값은 폴리싱 면 및 슬러리의 종류에 따라 각각 다르게 설정될 수 있다.As a result of the check in step 308, when the down detection signal is input from the down sensor 126, the control block 202 activates the timer 204 to receive the count value (time count value) (step 310). In operation 312, the count value provided from the timer 204 is compared with the preset reference time value n. This comparison is continued until the count value reaches a preset reference time value. Here, the reference time value (n) is a time such that the over polishing does not occur when the polishing surface of the wafer is exposed to the slurry, and the n value corresponds to the polishing surface and the type of slurry, respectively. It can be set differently.

이어서, 상기 단계(312)에서의 비교 결과, 타이머(204)로부터의 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값(n)에 도달한 것으로 판단되면, 제어 블록(202)에서는 작동 제어신호를 발생하여 릴레이1(206) 및 릴레이2(208)를 온 시키며(단계 314), 이에 응답하여 릴레이1(206) 및 릴레이2(208)에서 밸브 개방을 위한 제어신호 S1 및 S2가 각각 발생되어 도 1의 밸브(112, 116)로 각각 전달됨으로써 각 밸브(112, 116)가 개방되며, 그 결과 DI 공급관(114)을 통해 제공되는 DI가 밸브(112) 및 공급관(110a)을 경유하여 연마 패드(108)측으로 공급됨으로써, 폴리싱 공정이 중단된 상태에서 이전에 연마 패드(108)측에 공급되어 있던 슬러리와 웨이퍼(122)의 표면에 잔류하는 슬러리가 제거된다(단계 316).Subsequently, when it is determined that the count value from the timer 204 has reached the preset reference time value n, the control block 202 generates an operation control signal to relay 1 as a result of the comparison in step 312. 206 and relay 2 208 are turned on (step 314), and in response, control signals S1 and S2 for valve opening are generated in relay 1 206 and relay 2 208, respectively, to generate the valve of FIG. Each valve 112, 116 is opened by being delivered to 112, 116, respectively, so that DI provided through the DI supply pipe 114 is directed to the polishing pad 108 via the valve 112 and the supply pipe 110a. By supplying, the slurry previously supplied to the polishing pad 108 side and the slurry remaining on the surface of the wafer 122 are removed while the polishing process is stopped (step 316).

즉, 본 발명에 따르면, 메인 프로세서 혹은 로봇 등에서의 에러 발생에 의한 폴리싱 공정의 일시 정지 상황이 발생하고, 이때 폴리싱 중이던 웨이퍼가 연마 패드에 접촉되어 있더라도, 그 시간 카운트 값에 근거하여 연마 패드 측으로 DI를 강제로 공급하여 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거해 줌으로써, 웨이퍼 폴리싱 면의 오우버 폴리싱을 효과적으로 방지할 수 있다.That is, according to the present invention, a temporary suspension of the polishing process due to an error in the main processor or a robot occurs, and even if the wafer being polished is in contact with the polishing pad, the DI is moved to the polishing pad side based on the time count value. Can be forcibly supplied to remove the slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer, thereby effectively preventing over polishing of the wafer polishing surface.

한편, 본 실시 예에서는 메인 프로세서 혹은 로봇 등에서의 에러 발생으로 인해 플로싱 공정의 일시 중단 상태가 발생할 때 웨이퍼 홀더의 다운 상태 지속 시간을 감지 및 체크하여 연마 패드 측에 DI를 강제 공급함으로써, 이전에 공급되어 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 에러 발생에 기인하는 폴리싱 공정의 일시 중단과 상관없이, 폴리싱 공정 중에 계속적으로 웨이퍼 홀더의 다운 상태를 감지하여 그 시간을 카운트하고, 그 카운트 결과에 의거하여 연마 패드 측으로 DI를 강제 공급하도록 설정할 수도 있으며, 이를 통해 CMP 장비에서의 폴리싱 공정 시간의 제어 실패 등에 기인하는 오우버 폴리싱을 방지할 수도 있다.On the other hand, in the present embodiment, when the suspended state of the floating process occurs due to an error in the main processor or a robot, the down state of the wafer holder is sensed and checked and the DI is supplied to the polishing pad side. Although the present invention has been described as removing the slurry supplied and remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer, the present invention is not necessarily limited thereto, and it is continuously performed during the polishing process irrespective of the suspension of the polishing process due to an error occurrence. It is also possible to detect the down state of the wafer holder and count the time, and to set DI to be supplied to the polishing pad based on the count result, thereby over-polishing due to control failure of the polishing process time in the CMP equipment. It can also prevent.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중에 예기치 못한 에러로 인해 폴리싱 공정이 중단될 때 폴리싱 공정이 재개될 때까지 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드에 접촉(밀착)한 상태 그대로 방치해 두는 전술한 종래 방식과는 달리, 폴리싱 공정 중의 예기치 못한 에러로 인해 그 공정이 일시 중단되어 웨이퍼의 폴리싱 면이 연마 패드에 접촉(밀착)된 상태일 때 그 시간을 카운트하여 기 설정된 시간이 되면 연마 패드측에 DI를 강제적으로 공급하여 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거해 줌으로써, CMP 장비에서의 폴리싱 공정 중 발생하는 폴리싱 중단에 기인하는 웨이퍼의 오우버 플리싱을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the polishing process is interrupted due to an unexpected error during the polishing process in the CMP equipment, the polishing surface of the wafer is left in contact with the polishing pad until the polishing process is resumed. Unlike the conventional method described above, due to an unexpected error during the polishing process, the process is suspended and counts the time when the polishing surface of the wafer is in contact with the polishing pad. By forcibly supplying DI to the polishing pad side to remove the slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer, it is possible to effectively prevent the overrun of the wafer due to the polishing interruption occurring during the polishing process in the CMP equipment. have.

도 1은 전형적인 화학 기계적 연마 시스템의 개략 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a typical chemical mechanical polishing system,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치의 블록구성도,Figure 2 is a block diagram of the over-polishing apparatus of the chemical mechanical polishing system according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 폴리싱 공정의 일시 중단 상황이 발생했을 때 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱을 방지하는 과정을 도시한 플로우챠트.FIG. 3 is a flow chart illustrating a process of preventing over polishing of a chemical mechanical polishing system when a polishing process is suspended according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims (5)

회전 및 상하 운동을 통해 웨이퍼 홀더에 의해 지지되는 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드로 폴리싱하는 수단, 폴리싱 공정 중에 상기 연마 패드 측으로 슬러리를 공급하는 수단 및 상기 연마 패드 측에서의 잔류 슬러리 제거를 위해 DI를 공급하는 수단을 갖는 화학 기계적 연마 시스템에서 오우버 폴리싱을 방지하는 장치에 있어서,Means for polishing the polishing surface of the wafer supported by the wafer holder with rotational and vertical movement with a polishing pad, means for supplying slurry to the polishing pad side during the polishing process, and for supplying DI for removing residual slurry from the polishing pad side. An apparatus for preventing overcoat polishing in a chemical mechanical polishing system having means, 상기 화학 기계적 연마 시스템에서의 에러 발생을 검출하는 수단;Means for detecting an error occurrence in the chemical mechanical polishing system; 상기 웨이퍼 홀더에 의해 상기 웨이퍼의 폴리싱 면이 상기 연마 패드에 접촉된 다운 상태를 감지하는 다운 감지 수단;Down sensing means for sensing a down state by which the polishing surface of the wafer is in contact with the polishing pad by the wafer holder; 상기 에러 발생이 검출될 때, 상기 다운 상태의 감지 지속 시간을 카운트하는 수단; 및Means for counting a detection duration of the down state when the occurrence of the error is detected; And 상기 에러 발생이 검출될 때 상기 화학 기계적 연마 시스템의 작동을 정지시키며, 상기 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때, 그에 상응하는 DI 공급 제어신호를 발생하여 상기 DI 공급 수단에 제공함으로써, 상기 DI를 상기 연마 패드 측으로 강제 공급하여 상기 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거하도록 제어하는 수단으로 이루어진 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치.By stopping the operation of the chemical mechanical polishing system when the occurrence of the error is detected, by generating a corresponding DI supply control signal to the DI supply means when the count value reaches a predetermined reference time value, And an means for controlling the over-polishing of the chemical mechanical polishing system, comprising means for forcibly feeding the DI to the polishing pad side to remove slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단은:The method of claim 1 wherein the control means: 상기 에러 발생이 검출될 때 상기 화학 기계적 연마 시스템의 작동을 정지시키며, 상기 카운트 값이 상기 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때 상기 DI 공급 수단 내 밸브의 개방 제어를 위한 제어신호를 발생하는 제어 블록; 및A control block for stopping the operation of the chemical mechanical polishing system when the occurrence of the error is detected and generating a control signal for controlling the opening of the valve in the DI supply means when the count value reaches the preset reference time value; ; And 상기 발생된 제어신호에 응답하여, 상기 연마 패드 측으로 상기 DI가 공급될 수 있도록 상기 밸브를 개방시키는 릴레이 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치.In response to the generated control signal, relay means for opening the valve so that the DI can be supplied to the polishing pad side. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기 설정된 기준시간 값은, 상기 웨이퍼의 폴리싱 면 및 슬러리의 재질에 의해 변경 가능한 값인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 장치.The apparatus of claim 1 or 2, wherein the preset reference time value is a value that can be changed by the polishing surface of the wafer and the material of the slurry. 회전 및 상하 운동을 통해 웨이퍼 홀더에 의해 지지되는 웨이퍼의 폴리싱 면을 연마 패드로 폴리싱하는 수단, 폴리싱 공정 중에 상기 연마 패드 측으로 슬러리를 공급하는 수단 및 상기 연마 패드 측에서의 잔류 슬러리 제거를 위해 DI를 공급하는 수단을 갖는 화학 기계적 연마 시스템에서 오우버 폴리싱을 방지하는 방법에 있어서,Means for polishing the polishing surface of the wafer supported by the wafer holder with rotational and vertical movement with a polishing pad, means for supplying slurry to the polishing pad side during the polishing process, and for supplying DI for removing residual slurry from the polishing pad side. A method of preventing overcoat polishing in a chemical mechanical polishing system having means, 상기 화학 기계적 연마 시스템에서의 에러 발생을 검출하는 과정;Detecting an error occurrence in the chemical mechanical polishing system; 상기 웨이퍼 홀더에 의해 상기 웨이퍼의 폴리싱 면이 상기 연마 패드에 접촉된 상태를 감지하는 과정;Detecting a state in which the polishing surface of the wafer is in contact with the polishing pad by the wafer holder; 상기 에러 발생이 검출될 때, 상기 화학 기계적 연마 시스템의 폴리싱 작동을 정지시키는 과정;Stopping the polishing operation of the chemical mechanical polishing system when the occurrence of the error is detected; 상기 에러 발생의 검출에 응답하여, 상기 다운 상태의 지속 시간을 카운트하여 카운트 값을 발생하는 과정; 및In response to detecting the error occurrence, counting the duration of the down state and generating a count value; And 상기 카운트 값이 기 설정된 기준시간 값에 도달할 때, 상기 DI 공급 수단을 제어하여 상기 DI를 상기 연마 패드 측으로 강제 공급함으로써, 상기 연마 패드 측 및 웨이퍼의 표면에 잔류하는 슬러리를 제거하는 과정으로 이루어진 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 방법.When the count value reaches a preset reference time value, controlling the DI supply means to forcibly supply the DI to the polishing pad side, thereby removing the slurry remaining on the polishing pad side and the surface of the wafer. How to prevent over polishing of chemical mechanical polishing systems. 제 4 항에 있어서, 상기 기 설정된 기준시간 값은, 상기 웨이퍼의 폴리싱 면 및 슬러리의 재질에 의해 변경 가능한 값인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템의 오우버 폴리싱 방지 방법.The method of claim 4, wherein the preset reference time value is a value that can be changed by a polishing surface of the wafer and a material of a slurry.
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