KR100641489B1

KR100641489B1 - 씨엠피 장비와 그 작동 방법

Info

Publication number: KR100641489B1
Application number: KR1020030100572A
Authority: KR
Inventors: 정제덕
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-10-31
Also published as: KR20050068767A

Abstract

본 발명에 따른 N(N≥2)번의 평탄화 과정을 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키는 씨엠피 장비는 K(K=1. K<N)번째 평탄화를 거친 반도체 기판을 제공받아 반도체 기판의 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정하는 두께 측정부와, 두께 측정부에서 측정된 두께 분포 데이터를 토대로 K+1번째 평탄화 공정에 이용될 헤드의 각 부분에 적용될 압력을 조절하는 헤드 압력 조절부를 포함한다.

이와 같이, 본 발명은 K번째 평탄화 공정이 끝난 반도체 기판에 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정한 후 이를 토대로 K+1번째 평탄화를 수행하는 헤드의 압력 셋팅함으로써, 평탄도의 향상과 이에 따른 반도체 공정 수율을 향상시킬 수 있다.

CMP, 반도체

Description

씨엠피 장비와 그 작동 방법{CMP APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING OF THE SAME}

도 1은 종래의 씨엠피 장비를 도시한 블록도이고,

도 2는 도 1의 씨엠피 장비를 이용한 폴리싱 과정을 도시한 흐름도이고,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 씨엠피 장비를 도시한 블록도이고,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 씨엠피 장비를 이용한 폴리싱 과정을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로, 특히 층간 절연막의 평탄도를 향상시켜 반도체 수율을 높일 수 있는 씨엠피 장비와 그 작동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하게 됨으로써 이루어지고, 이렇게 반도체 소자로 제조되기까지의 웨이퍼는 그 표면에 소정의 회로패턴을 형성하기 용이하도록 평탄화와 에치백등을 위한 씨엠피(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 과정을 거치게 된다.

이와 같이 소정의 회로 패턴을 용이하게 형성하기 위한 씨엠피 공정으로는 대표적으로 층간 절연막 씨엠피가 있으며, 층간 절연막 씨엠피 장비로는 그 예로써 Applied Material 사의 Mirra Polisher와 Ebara 사의 FREX200 등이 주로 사용된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 씨엠피 장비 및 그 구동 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 씨엠피 장비로는 Applied Material 사의 Mirra Polisher를 예로 들어 설명한다. 도 1은 종래의 씨엠피 장비를 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 씨엠피 장비를 이용한 폴리싱 과정을 도시한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, Mirra Polisher의 씨엠피 장비는 멀티 플레이튼(platen)을 이용하여 다단계에 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키며, 그 구성으로 FAB(10), HCLU(Head Cleaning Load Unload)(12a), 플레이튼1, 2, 3(12b, 12c, 12d)으로 이루어진 공정 진행룸(12), 클리닝 룸(14)으로 이루어진다. 이때 각각의 플레이튼1, 2, 3(12b, 12c, 12d)에는 평탄화 공정을 수행하기 위한 헤드(head)가 설치되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 씨엠피 장비의 각 구성에 대한 설명과 그 작동 과정은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2를 참조하면, FAB(10)는 카셋트(cassette)를 스캔하여 웨이퍼 존재 여부를 체크한 후 로봇암을 이용하여 카셋트 내의 웨이퍼를 공정 진행룸(12)으로 이송시키고, 공정 진행룸(12)의 HCLU(12a)는 FAB(10)로부터 이송된 웨이퍼들을 로딩시킨 후 웨이퍼들을 4개의 로봇암을 이용하여 순차적으로 플레이튼1(12b)에 이송시킨다(S20, S22).

이후, 플레이튼1(12b)에서는 씨엠피용 케미컬과 소정 압력이 설정된 헤드를 반도체 기판을 1차 평탄화시킨 후, 로봇암을 이용하여 플레이튼2(12c)로 이송시킨다(S24).

플레이튼2(12c)에서는 씨엠피용 케미컬과 소정 압력이 설정된 헤드를 이용하여 1차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 2차 평탄화시킨 후, 로봇암을 이용하여 플레이튼3(12d)에 이송시킨다(S26).

그런 다음, 플레이튼3(12d)에서는 초순수(DIW)와 소정 압력이 설정된 헤드를 이용하여 2차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 평탄화시킴과 아울러 1차 및 2차에 평탄화 공정에서 사용된 케미컬들 세정시킨 후 로봇암을 이용하여 HCLU(12a)에 이송시키고(S28), HCLU(12a)는 플레이튼3(12d)에서 이송된, 즉 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 클리닝 룸(14)으로 이송시킨다. 클리닝 룸(14)에 이송된 반도체 기판은 세정 공정을 거친 후 외부로 배출된다(S30).

일반적으로 이와 같은 씨엠피 장비에서는 씨엠피 공정 후 평탄도에 영향을 주는 요소는 각각의 플레이튼에 장착된 헤드에 들어가는 압력과 헤드의 조립 상태에 의해서 결정된다.

그러나, 상기와 같은 각각의 플레이튼에 장착된 헤드의 중심부분, 에지부분에는 동일한 압력이 기 설정되어 있기 때문에 층간 절연막의 토폴로지(topology)에 따라 평탄도가 떨어지는 문제점이 있으며, 이에 따라 전체적으로 반도체 수율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, K번째 평탄화 공정이 끝난 반도체 기판에 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정한 후 이를 토대로 K+1번째 평탄화를 수행하는 헤드의 압력 셋팅함으로써, 평탄도의 향상과 이에 따른 반도체 공정 수율을 향상시킬 수 있는 씨엠피 장비와 그 작동 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, N(N≥2)번의 평탄화 공정을 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키는 씨엠피 장비에 있어서, K(K=1. K<N)번째 평탄화를 거친 상기 반도체 기판을 제공받아 상기 반도체 기판의 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정하는 두께 측정부와, 상기 두께 측정부에서 측정된 두께 분포 데이터를 토대로 K+1번째 평탄화 공정에 이용될 헤드의 각 부분에 적용될 압력을 조절하는 헤드 압력 조절부를 포함한다.

또한, 본 발명은, N(N≥2)번의 평탄화 공정을 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키는 씨엠피 장비의 작동 방법에 있어서, K(K=1. K<N)번째 평탄화를 거친 상기 반도체 기판을 제공하는 단계와, 상기 제공받은 반도체 기판을 스캔하여 반도체 기판의 두께 분포 데이터를 측정하는 단계와, 상기 두께 분포 데이터를 토대로 K+1번째 평탄화 공정에 이용될 헤드의 각 부분에 적용될 압력을 조절하는 단계와, 상기 압력이 조절된 헤드를 이용하여 상기 K번째 평탄화를 거친 반도체 기판에 K+1번째 평탄화 공정을 실시하는 단계를 포함한다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 씨엠피 장비를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 씨엠피 장비는 멀티 플레이튼(platen)을 이용하여 다단계에 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키며, 그 구성으로 FAB(100), HCLU(Head Cleaning Load Unload)(210), 플레이튼1, 2, 3(220, 250, 260), 두께 측정부(230), 헤드 압력 조절부(240)로 이루어진 공정 진행룸(200), 클리닝 룸(300)으로 이루어진다. 이때 각각의 플레이튼1, 2, 3(220, 250, 260)에는 평탄화 공정을 수행하기 위한 제 1, 2, 3 헤드(220a, 250a, 260a)가 설치되어 있다.

평탄화 공정이 적용될 반도체 기판은 플레이튼1(220)에서의 1차 평탄화 공정을 통해 상당 부분의 언더 토폴로지가 제거된 후 두께 측정부(230)에 제공된다.

두께 측정부(230)는 플레이튼1(220)에 1차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 제공받고, 반도체 기판을 스캔하여 두께 분포 데이터를 산출하여 헤드 압력 조절부(240)에 제공한다.

헤드 압력 조절부(240)는 두께 분포 데이터를 토대로 플레이튼2(250)에 장착된 제 2 헤드(250a)의 각 부분, 즉 중앙과 에지 부분에 적용될 압력을 조절한다.

이후, 플레이튼2(250)는 두께 측정부(230)에서 반도체 기판을 제공받고, 반도체 기판에 압력이 조절된 제 2 헤드(250a)를 이용하여 2차 평탄화 공정을 실시한 후2차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 플레이튼3(260)에 제공한다.

이와 같은 구성을 갖는 씨엠피 장비의 작동 과정은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 씨엠피 장비를 이용한 폴리싱 과정을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, FAB(100)는 카셋트(cassette)를 스캔하여 웨이퍼 존재 여부를 체크한 후 로봇암을 이용하여 카셋트 내의 웨이퍼를 공정 진행룸(200)으로 이송시키고, 공정 진행룸(200)의 HCLU(210)는 FAB(100)로부터 이송된 웨이퍼들을 로딩시킨 후 웨이퍼들을 4개의 로봇암을 이용하여 순차적으로 플레이튼1(220)에 이송시킨다(S400, S402).

이후, 플레이튼1(220)에서는 씨엠피용 케미컬과 소정 압력이 설정된 제 1 헤드(220a)를 이용하여 반도체 기판을 1차 평탄화시킨 후, 로봇암을 이용하여 두께 측정부(230)로 이송시킨다(S404).

두께 측정부(230)는 플레이튼1(220)에서 1차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 스캔하여 두께 분포 데이터를 산출하여 헤드 압력 조절부(240)에 제공함과 더불어 1차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 플레이튼2(250)에 제공한다. 헤드 압력 조절부(240)는 두께 분포 데이터를 토대로 플레이튼2(250)의 제 2 헤드(250a)의 각 부분 압력을 조절한다(S406, S408).

플레이튼2(250)는 두께 측정부(230)에서 이송된 반도체 기판을 헤드 압력 조절부(240)에 의해 각 부분의 압력이 설정된 제 2 헤드(250a)를 이용하여 2차 평탄화 공정을 실시한 후 2차 평탄화 공정이 완료된 반도체 기판을 플레이튼3(260)으로 이송시킨다(S410).

그런 다음, 플레이튼3(260)에서는 초순수(DIW)와 소정 압력이 설정된 제 3 헤드(260a)를 이용하여 2차 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 평탄화시킴과 아울러 1차 및 2차에 평탄화 공정에서 사용된 케미컬들 세정시킨 후 로봇암을 이용하여 HCLU(210)에 이송시키고(S412), HCLU(210)는 플레이튼3(260)에서 이송된, 즉 평탄화 공정을 거친 반도체 기판을 클리닝 룸(300)으로 이송시킨다. 클리닝 룸(300)에 이송된 반도체 기판은 세정 공정을 거친 후 외부로 배출된다(S414).

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 3번에 거친 평탄화 공정을 통해 반도체 기판을 평탄화시키되, 1차 평탄화 공정을 실시하는 플레이튼1(220)의 다음단에 두께 측정부(230)를 설치하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, N(N≥2)번의 평탄화 공정을 통해 평탄화 공정을 수행하는 장비를 이용한 경우 K(K=1 또는 K<N)번째 평탄화를 수행하는 플레이튼 다음에 두께 측정부를 설치할 수 있으며, 이에 따라 K+1번째 평탄화 공정을 수행하는 플레이튼의 헤드에 적용될 압력을 조절하여 K+1번째 평탄화공정을 수행함으로서, 평탄도를 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 K번째 평탄화 공정이 끝난 반도체 기판에 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정한 후 이를 토대로 K+1번째 평탄화를 수행하는 헤드의 압력 셋팅함으로써, 평탄도의 향상과 이에 따른 반도체 공정 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims

N(N≥2)번의 평탄화 공정을 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키는 씨엠피 장비에 있어서,

K(K=1. K<N)번째 평탄화를 거친 상기 반도체 기판을 제공받아 상기 반도체 기판의 전면을 스캔하여 두께 분포 데이터를 측정하는 두께 측정부와,

상기 두께 측정부에서 측정된 두께 분포 데이터를 토대로 K+1번째 평탄화 공정에 이용될 헤드의 각 부분에 적용될 압력을 조절하는 헤드 압력 조절부

를 포함하는 씨엠피 장비.
N(N≥2)번의 평탄화 공정을 거쳐 반도체 기판에 증착된 층간 절연막을 평탄화시키는 씨엠피 장비의 작동 방법에 있어서,

K(K=1. K<N)번째 평탄화를 거친 상기 반도체 기판을 제공하는 단계와,

상기 제공받은 반도체 기판을 스캔하여 반도체 기판의 두께 분포 데이터를 측정하는 단계와,

상기 두께 분포 데이터를 토대로 K+1번째 평탄화 공정에 이용될 헤드의 각 부분에 적용될 압력을 조절하는 단계와,

상기 압력이 조절된 헤드를 이용하여 상기 K번째 평탄화를 거친 반도체 기판에 K+1번째 평탄화 공정을 실시하는 단계

를 포함하는 씨엠피 장비의 작동 방법.