KR100598085B1

KR100598085B1 - Apparatus for supplying slurry

Info

Publication number: KR100598085B1
Application number: KR1019990006801A
Authority: KR
Inventors: 김남수; 이인경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2006-07-07
Also published as: KR20000059318A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼를 폴리싱 하기 위한 CMP 장치에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급장치에 관한 것이다. 본 발명의 슬러리 공급장치는 라인, 필터, 제 1 센서, 제 2 센서, 제어부 그리고 경보기를 구비한다. 상기 라인은 상기 슬러리가 상기 CMP 장치로 공급되도록 한다. 상기 필터는 상기 라인에 설치되고, 상기 슬러리 중의 파티클을 제거한다. 상기 제 1 센서는 상기 필터의 앞에서 상기 라인내의 압력값을 검출하고, 제 1 압력 정보 신호를 발생한다. 상기 제 2 센서는 상기 필터의 뒤에서 상기 라인내의 압력값을 검출하고, 제 2 압력 정보 신호를 발생한다. 상기 제어부는 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서로부터의 상기 제 1 압력 정보 신호와 상기 제 2 압력 정보 신호의 차이가 기 설정된 압력값을 초과하는 경우에 경고신호를 발생한다. 그리고 상기 경보기는 상기 제어부에서 발생하는 경고신호에 의해서 동작한다. 이와 같은 구성을 갖는 슬러리 공급장치는 필터 전후의 압력차를 항상 모니터링하여 일정한 압력차가 나타나면 경고를 발생하므로 필터의 교체주기를 알 수 있다. 또한, 필터의 교체주기를 알 수 있으므로 필터가 막히거나 터짐으로 인해서 발생되는 공정사고를 방지할 수 있다.The present invention relates to a slurry supply apparatus for supplying a slurry to a CMP apparatus for polishing a semiconductor wafer. The slurry feeder of the present invention includes a line, a filter, a first sensor, a second sensor, a controller and an alarm. The line allows the slurry to be fed to the CMP apparatus. The filter is installed in the line and removes particles in the slurry. The first sensor detects a pressure value in the line in front of the filter and generates a first pressure information signal. The second sensor detects the pressure value in the line behind the filter and generates a second pressure information signal. The controller generates a warning signal when a difference between the first pressure information signal and the second pressure information signal from the first sensor and the second sensor exceeds a preset pressure value. The alarm operates by a warning signal generated from the controller. Slurry feeder having such a configuration can always know the replacement cycle of the filter because the pressure difference before and after the filter is always monitored to generate a warning when a certain pressure difference appears. In addition, since the replacement cycle of the filter can be known, process accidents caused by clogging or bursting of the filter can be prevented.

Description

Slurry Feeder {APPARATUS FOR SUPPLYING SLURRY}

도 1은 종래의 슬러리 공급장치를 보여주기 위한 다이어 그램;1 is a diagram to show a conventional slurry feeder;

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 슬러리 공급장치를 보여주기 위한 다이어 그램;2 is a diagram for showing a slurry supply apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 3은 필터링 기간과 압력차와의 관계 및 필터링 기간과 연마제 함량의 관계를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the relationship between the filtering period and the pressure difference, and the relationship between the filtering period and the abrasive content.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

200 : 슬러리 공급부 202 : 슬러리 공급장치200: slurry supply unit 202: slurry supply device

204 : 제 1 필터 206 : 제 2 필터204: First filter 206: Second filter

208 : 압력 센서 210 : 콘트롤러208: pressure sensor 210: controller

212 : 표시기 214 : 경보기212 indicator 214 alarm

본 발명은 슬러리 공급장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 CMP 장치에 슬러리를 공급하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a slurry feeder, and more particularly to a device for supplying slurry to a CMP apparatus.

집적회로(integrated circuit)의 집적도가 증가하며 동시에 다층 배선 공정(multilayer interconnection process)이 실용화됨에 따라 층간 절연막(interlayer dielectric)의 글로벌 평탄화(global planarization)가 반드시 필요하다. 상기 글로벌 평탄화를 위해서 개발된 새로운 연마공정이 CMP(chemical mechanical planarization or chemical mechanical polishing)이다. 상기 CMP는 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공 방법으로 혼합한 연마공정이다. 상기 CMP는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)와 RIE(reactive ion etching) 공정과 함께 submicron scale의 칩제조에 있어서 반드시 필요한 공정이다. ILD(interlayer dielectric) CMP와 metal CMP는 디바이스 층의 모든 표면에서 계속적으로 적용이 되어야 하며 3차원의 형상정도를 얻기 위해서 각 층에 광역적인 평탄화를 형성하는 것이 CMP의 주된 역할이다.As the degree of integration of integrated circuits increases and the multilayer interconnection process becomes practical, global planarization of an interlayer dielectric is necessary. A new polishing process developed for the global planarization is chemical mechanical planarization or chemical mechanical polishing (CMP). The CMP is a polishing process in which a mechanical removal process and a chemical removal process are mixed in one processing method. The CMP is an essential process for chip manufacturing on a submicron scale along with plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and reactive ion etching (RIE) processes. Interlayer dielectric (ILD) CMPs and metal CMPs must be applied continuously to all surfaces of the device layer. The primary role of CMPs is to form global planarization in each layer to achieve three-dimensional geometry.

하지만, 상기 CMP 공정 역시 여러 가지 문제점을 가지고 있는데 그 중에서 반도체 디바이스(semiconductor device)의 수율(yield) 저하에 큰 영향을 미치는 것이 마이크로 스크래치(micro scratch)이다. 상기 마이크로 스크래치의 유발원인은 설비의 크리닝(cleaning) 상태에 따라서도 달라지지만, 가장 근본적인 유발 원인은 상기 CMP 공정에서 사용되어지는 슬러리(slurry)의 큰 파티클(large particle)로 고려되어지고 있다. 따라서, 상기 슬러리 내의 큰 파티클을 제거하기 위해 슬러리 공급장치(apparatus for supplying slurry) 내에는 필터가 장착되어 있다.However, the CMP process also has a variety of problems, among which micro scratch is a major influence on the yield (yield) of the semiconductor device (semiconductor device). The cause of the micro-scratch also depends on the cleaning condition of the equipment, but the most fundamental cause is considered to be large particles of the slurry used in the CMP process. Thus, a filter is mounted in the slurry for supplying slurry to remove large particles in the slurry.

도 1은 종래의 슬러리 공급장치를 보여주기 위한 다이어 그램이다.1 is a diagram for showing a conventional slurry feeder.

도 1을 참조하면, 슬러리 공급부(100)의 슬러리는 CMP 공정에 적합한 상태로 변환되기 위해서 슬러리 공급장치(102)로 이송된다. 상기 슬러리 공급장치(102)에서는 상기 슬러리에 초순수(DI-water)를 첨가하거나 다른 화학 용액을 첨가하는 많은 과정을 통해 상기 슬러리를 상기 CMP 공정에 적합한 상태로 변환시킨다. 상기 슬러리 공급장치(102)내의 상기 슬러리는 많은 이물질을 함유하고 있는데 이 중에서 특히 사이즈가 큰 파티클들(예를 들어 5에서 10㎛인 파티클들)은 상기 CMP 공정 중에 웨이퍼 표면에 마이크로 스크래치(micro scratch)를 일으키는 유발원인이 되므로 필터들(104와 106)에서 걸려진 후에 라인을 통해서 폴리싱부(polishing part)로 이송된다.Referring to FIG. 1, the slurry of the slurry supply unit 100 is transferred to the slurry supply apparatus 102 to be converted into a state suitable for the CMP process. The slurry feeder 102 converts the slurry into a state suitable for the CMP process through many processes of adding DI water or adding another chemical solution to the slurry. The slurry in the slurry feeder 102 contains a large number of foreign substances, in particular particles of large size (eg, particles of 5 to 10 μm) are micro scratched on the wafer surface during the CMP process. ), Which is caused by the filter, is caught by the filters 104 and 106 and then transferred to a polishing part through a line.

하지만 상기 필터들(104와 106)은 일반적인 화학 필터(chemical filter)와는 달리 순수 액체가 아닌 다량의 파티클로 이루어진 CMP 슬러리의 특성으로 인해 라이프 타임(life time)이 1개월 이내로 매우 짧고, 또한 상기 슬러리의 원액의 상태에 따라 상기 라이프 타임이 매우 다르게 나타날 수 있다는 단점이 있어 관리가 힘들다. However, unlike the general chemical filter, the filters 104 and 106 have a very short life time of less than 1 month due to the characteristics of the CMP slurry composed of a large amount of particles rather than a pure liquid. There is a disadvantage that the life time may appear very different depending on the state of the stock solution is difficult to manage.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 필터의 교체주기를 알 수 있는 새로운 형태의 슬러리 공급장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to provide a slurry feeder of a new type that can know the replacement cycle of the filter.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 웨이퍼를 폴리싱 하기 위한 CMP 장치에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급장치는 라인, 필터, 센서, 제어부 그리고 경보기를 구비한다. 상기 라인은 상기 슬러리가 상기 CMP 장치 로 공급되도록 한다. 상기 필터는 상기 라인에 설치되고, 상기 슬러리 중의 파티클을 제거한다. 상기 제 1 센서는 상기 필터의 앞에서 상기 라인내의 압력값을 검출하고, 제 1 압력 정보 신호를 발생한다. 상기 제 2 센서는 상기 필터의 뒤에서 상기 라인내의 압력값을 검출하고, 제 2 압력 정보 신호를 발생한다. 상기 제어부는 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서로부터의 상기 제 1 압력 정보 신호와 상기 제 2 압력 정보 신호의 차이가 기 설정된 압력값을 초과하는 경우에 경고신호를 발생한다. 그리고 상기 경보기는 상기 제어부에서 발생하는 경고신호에 의해서 동작한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a slurry supply apparatus for supplying a slurry to a CMP apparatus for polishing a semiconductor wafer includes a line, a filter, a sensor, a controller, and an alarm. The line allows the slurry to be fed to the CMP apparatus. The filter is installed in the line and removes particles in the slurry. The first sensor detects a pressure value in the line in front of the filter and generates a first pressure information signal. The second sensor detects the pressure value in the line behind the filter and generates a second pressure information signal. The controller generates a warning signal when a difference between the first pressure information signal and the second pressure information signal from the first sensor and the second sensor exceeds a preset pressure value. The alarm operates by a warning signal generated from the controller.

특별히 본 발명은 상기 필터의 전후의 압력차로 상기 필터의 교체주기를 설정하는 것이 특징이다. 상기 필터는 라이프 타임이 다 되어 갈수록 상기 필터 전후의 압력차가 빠르게 증가한다는 특징이 있으므로 이 현상을 본 발명에 적용한다. 상기 슬러리의 여러 가지 변수들과 필터의 특성을 고려하고 일정한 시간동안의 테스트를 통해서 기준 압력값을 설정한다. 상기 필터의 전후의 압력의 차이가 상기 기준 압력값을 초과하는 경우에 경고신호를 발생하도록 하면 상기 필터의 적절한 교체주기를 설정하는 것이 가능하다.In particular, the present invention is characterized by setting the replacement cycle of the filter by the pressure difference before and after the filter. Since the filter is characterized in that the pressure difference before and after the filter increases rapidly as the life time approaches, this phenomenon is applied to the present invention. Various parameters of the slurry and characteristics of the filter are taken into consideration and a reference pressure value is set through a test for a certain time. It is possible to set an appropriate replacement cycle of the filter by generating a warning signal when the difference in pressure before and after the filter exceeds the reference pressure value.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 필터 전후의 압력차를 항상 모니터링하여 일정한 압력차가 나타나면 경고가 발생하므로 필터의 교체주기를 알 수 있다. 또한, 필터의 교체주기를 알 수 있으므로 필터가 막히거나 터짐으로 인해서 발생되는 공정사고를 방지할 수 있다.Applying the present invention as described above, it is possible to know the replacement cycle of the filter because a warning occurs when a constant pressure difference is always monitored by monitoring the pressure difference before and after the filter. In addition, since the replacement cycle of the filter can be known, process accidents caused by clogging or bursting of the filter can be prevented.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명 한다. 또한, 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3. In addition, the same reference numerals are denoted for the components that perform the same function in the drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 슬러리 공급장치를 보여주기 위한 다이어 그램이고 도 3은 필터링 기간과 압력차와의 관계 및 필터링 기간과 연마제 함량의 관계를 보여주는 도면이다.2 is a diagram for showing a slurry supply apparatus according to an embodiment of the present invention and Figure 3 is a view showing the relationship between the filtering period and the pressure difference, and the relationship between the filtering period and the abrasive content.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 슬러리 공급부(200)에서 슬러리(slurry)가 슬러리 공급장치(202)로 이송된다. 현재 반도체 디바이스 평탄화에 사용하는 슬러리는 작업성이 좋고 리사이클 사용에 적합한 콜로이덜 실리카(colloidal silica or silica sol)가 주로 사용되고 있다. 상기 콜로이덜 실리카는 물 또는 유기 용매에 콜로이드 크기의 실리카 입자가 대부분 침강하는 일없이, 균질하게 분산하고 있는 분산액이며, 입자표면의 마찰계수가 높고, 연마성을 갖고 있다. 또한, 상기 콜로이덜 실리카는 분말보다 상당히 미세하기 때문에 연마제로 사용하면 보다 정밀한 거울과 같은 평탄한 표면 연마를 할 수 있다. 상기 슬러리 공급장치(202)는 상기 슬러리 공급부(200)로부터 이송된 상기 슬러리를 CMP 공정에 적합하도록 변환시키는 역할을 한다. 즉, 상기 슬러리에 사용 목적에 맞도록 특정한 화학물이 첨가되거나 초순수(DI-water)가 첨가되고 골고루 섞는 믹싱과 블랜딩(mixing and blending)등의 작업이 상기 슬러리 공급장치(202)에서 이루어진다. 또한, 5에서 10㎛정도의 큰 파티클(large particle)을 걸려내는 제 1 필터(204)와 제 2 필터(206)가 상기 슬러리 공급장치(202) 내에 설치되어 있다. 상기 제 1 필터(204)와 제 2 필터(206)를 거친 상기 슬러리는 라인을 통해서 CMP 장치의 폴리 싱부로 이송된다.2 to 3, a slurry is transferred from the slurry supply unit 200 to the slurry supply apparatus 202. Currently, the slurry used for planarization of semiconductor devices is mainly used colloidal silica or silica sol suitable for workability and recycling. The colloidal silica is a dispersion liquid homogeneously dispersed without most precipitation of colloidal silica particles in water or an organic solvent, and has a high coefficient of friction on the surface of the particles and abrasiveness. In addition, since the colloidal silica is considerably finer than the powder, when used as an abrasive, a more precise mirror-like flat surface polishing can be achieved. The slurry feeder 202 serves to convert the slurry transferred from the slurry feeder 200 to be suitable for the CMP process. That is, in the slurry supply device 202, a specific chemical is added to the slurry or a di-water is added and evenly mixed and mixed to suit the purpose of use. In addition, a first filter 204 and a second filter 206 for trapping large particles of about 5 to 10 μm are provided in the slurry supply device 202. The slurry passed through the first filter 204 and the second filter 206 is transferred to a polishing portion of the CMP apparatus via a line.

이 경우에 상기 필터(204와 206)의 전후에는 각각 압력 센서(208)가 설치되어 있다. 상기 압력 센서(208)는 상기 제 1 필터(204)와 제 2 필터(206)의 앞과 뒤에 압력을 각각 검출해서 콘트롤러(210)로 신호를 전송한다. 상기 콘트롤러(210)는 전송된 압력 정보 신호를 받아서 표시기(212)로 전송하여 상기 제 1 필터(204)의 전후의 압력차이가 현재 2.1이고 상기 제 2 필터(206)의 전후의 압력차이가 현재 2.4인 것을 디스플레이해서 공정 상의 엔지니어들이 항상 모니터링할 수 있게 한다. 동시에 상기 콘트롤러(210)는 미리 일정한 기간동안에 상기 슬러리의 여러 물리 화학적 특성과 상기 필터의 특성을 고려한 테스트를 통해서 설정된 기준 압력값과 항상 비교하여 만약 상기 제 1 필터(204)에서 전송된 압력 정보 신호가 상기 기준 압력값을 초과하는 경우에는 경보기(214)로 신호를 전송해서 경보가 울리도록 한다. 도 3에서 도시된 바와 같이 필터의 라이프 타임이 다 되어 가는 경우에는 상기 필터 전후의 압력차가 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다. 이 현상을 이용해서 상기 기준 압력값보다 큰 압력차를 가지는 필터는 교체할 주기가 되었음을 알 수 있다. 이런 방식으로 적절한 주기에 필터가 교체되면 상기 필터가 막히거나 혹은 압력에 의해 터지는 사고의 발생을 방지하는 것이 가능하다.In this case, pressure sensors 208 are provided before and after the filters 204 and 206, respectively. The pressure sensor 208 detects pressure before and after the first filter 204 and the second filter 206, respectively, and transmits a signal to the controller 210. The controller 210 receives the transmitted pressure information signal and transmits it to the indicator 212 so that the pressure difference before and after the first filter 204 is presently 2.1 and the pressure difference before and after the second filter 206 is presently present. Display 2.4 so that engineers in the process can always monitor it. At the same time, the controller 210 always compares the pressure information signal transmitted from the first filter 204 with a reference pressure value set through a test in consideration of various physico-chemical characteristics of the slurry and the characteristics of the filter for a predetermined period. If is exceeded the reference pressure value to send a signal to the alarm (214) so that the alarm sounds. As shown in FIG. 3, it can be seen that the pressure difference before and after the filter increases rapidly when the life time of the filter approaches. By using this phenomenon, it can be seen that a filter having a pressure difference larger than the reference pressure value has been replaced. In this way, it is possible to prevent the occurrence of an accident that the filter is clogged or expelled by pressure if the filter is replaced at an appropriate period.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 필터 전후의 압력차를 항상 모니터링하여 일정한 압력차가 나타나면 경고가 발생하므로 필터의 교체주기를 알 수 있다. 또한, 필터의 교체주기를 알 수 있으므로 필터가 막히거나 터짐으로 인해서 발생되는 공 정사고를 방지할 수 있다.Applying the present invention as described above, it is possible to know the replacement cycle of the filter because a warning occurs when a constant pressure difference is always monitored by monitoring the pressure difference before and after the filter. In addition, it is possible to know the replacement cycle of the filter to prevent the process accident caused by clogging or bursting the filter.

Claims

A slurry supply apparatus for supplying a slurry to a polisher of a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a semiconductor wafer by adding a specific compound to a slurry provided from a slurry supply section,

A line for supplying the slurry to the polisher;

A filter installed in the line for removing particles in the slurry;

A first sensor provided at a front end of the filter to directly detect a pressure value in a line at the front end of the filter and generate a first pressure information signal;

A second sensor installed at a rear end of the filter and directly detecting a pressure value in a line at the rear end of the filter and generating a second pressure information signal;

A controller for generating a warning signal when a difference between the first pressure information signal and the second pressure information signal from the first sensor and the second sensor exceeds a preset pressure value; And

An alarm operated by the alarm signal;

Slurry feeder comprising a.

The method of claim 1,

The slurry supply apparatus further includes an indicator for receiving the first pressure information signal and the second pressure information signal from the controller, and displaying a difference between the first pressure information signal and the second pressure information signal. Slurry feeder, characterized in that.