KR100837535B1 - The Conditioner Sensor for Chemical Mechanical Polisher - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 동작 이상유무를 감지할 수 있도록 된 컨디셔너 감지장치에 관한 것으로, 회전정반의 연마패드와 마찰되는 그리드가 하면에 구비된 디스크와, 상기 디스크가 시소운동을 하도록 중심축 역할을 하는 힌지부와, 상기 힌지부와 연결되며 일측이 절곡된 지지부와, 상기 디스크의 일측단부 하면에 고정된 마그네틱과, 상기 마그네틱과 대향되는 위치의 지지부 상에 구비되며, 상기 마그네틱의 근접을 감지하는 마그네틱 센서와, 상기 마그네틱 센서와 연결되어 상기 마그네틱의 근접을 카운팅하는 카운팅부, 상기 카운팅부와 연결되어 상기 디스크의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어져, 상기 컨디셔너의 오작동시 이를 적기에 시정하여 컨디셔너 및 연마패드의 파손 등을 방지하고, 반도체 기판의 품질 저하를 예방할 수 있도록 한 것이다.
The present invention relates to a conditioner detection device that can detect the abnormal condition of the conditioner operation of the chemical mechanical polishing equipment, the disk which is provided on the lower surface of the grid friction with the polishing pad of the rotary table, and the center of the disk to seesaw motion A hinge portion serving as an axis, a support portion connected to the hinge portion and bent at one side, a magnet fixed to a lower surface of one end of the disk, and a support portion at a position opposite to the magnetic portion, the proximity of the magnetic portion And a counting part connected to the magnetic sensor to count the proximity of the magnetic part, and a control part connected to the counting part to control the drive of the disk, and timely malfunction of the conditioner. Prevents damage to the conditioner and polishing pad, and improves the quality of semiconductor substrates One will help you avoid doing.

화학기계적 연마, 컨디셔너, 디스크, 마그네틱, 센서 Chemical Mechanical Polishing, Conditioners, Discs, Magnetics, Sensors

Description

화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치 {The Conditioner Sensor for Chemical Mechanical Polisher} Conditioner detection device for chemical mechanical polishing equipment {The Conditioner Sensor for Chemical Mechanical Polisher}             

도 1은 종래의 화학기계적 연마장비를 개략적으로 도시한 정면도1 is a front view schematically showing a conventional chemical mechanical polishing equipment

도 2는 도 1의 컨디셔너가 연마패드와 마찰하는 상태를 도시한 정면도FIG. 2 is a front view illustrating a condition in which the conditioner of FIG. 1 rubs against the polishing pad. FIG.

도 3은 본 발명의 컨디셔너 감지장치가 구비된 화학기계적 연마장치를 도시한 정면도Figure 3 is a front view showing a chemical mechanical polishing apparatus equipped with a conditioner detection device of the present invention

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

10 : 연마패드 12 : 회전정반10: polishing pad 12: rotating table

32 : 지지부 34 : 힌지부32: support part 34: hinge part

36 : 디스크 38 : 그리드36: disk 38: grid

40 : 마그네틱 42 : 마그네틱 센서40: magnetic 42: magnetic sensor

44 : 카운팅부 46 : 제어부44: counting unit 46: control unit

50 : 경고부
50: warning unit

본 발명은 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컨디셔너의 디스크 일측단부에 마그네틱을 구비하고 상기 마그네틱의 대향되는 위치에 마그네틱 센서를 설치하여, 상기 디스크의 주기적인 승하강을 카운팅하여 컨디셔너에 이상 발생시 이를 조기에 감지할 수 있도록 한 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a conditioner detection device of a chemical mechanical polishing equipment, and more particularly, having a magnetic at one end of a disk of a conditioner and installing a magnetic sensor at an opposite position of the magnetic, thereby providing a periodic raising and lowering of the disk. The present invention relates to a conditioner detecting device for chemical mechanical polishing equipment that counts and detects an abnormal condition in the conditioner early.

최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면적을 평탄화하기 위해 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 " CMP "라 함) 공정이 널리 이용되고 있다. CMP 공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 작업이다. In recent years, as the wafer is large-sized, a chemical mechanical polishing (hereinafter, referred to as "CMP") process is widely used to planarize the widened area of the wafer. The CMP process is to flatten the surface of a wafer by contacting a wafer surface having a step with a polishing pad and then injecting a slurry containing an abrasive and a chemical between the wafer and the polishing pad.

화학기계적 연마 공정을 보다 구체적으로 설명하면 도 1에 도시된 바와 같이, 화학기계적 연마장비는 기본적으로 상면에 연마패드(10)가 구비되어 오비탈(orbital) 운동을 하는 회전정반(12)과, 상기 회전정반(12)의 상측에서 반도체 기판(w)을 흡착하여 고정하는 캐리어 헤드(Carrier head)(20)와, 상기 캐리어 헤드(20)의 하부면에 부착되어 반도체 기판(w)을 고정시키는 캐리어 필름(Carrier film)(22)으로 구성된다.Referring to the chemical mechanical polishing process in more detail as shown in Figure 1, the chemical mechanical polishing equipment is basically provided with a polishing pad 10 on the upper surface of the rotary table 12 for orbital (orbital) movement, and Carrier head 20 for adsorbing and fixing the semiconductor substrate w on the upper side of the rotating surface plate 12 and a carrier attached to the lower surface of the carrier head 20 to fix the semiconductor substrate w It is composed of a carrier film 22.

또한, 상기 연마패드(10)의 상측 소정위치에는 상기 연마패드(10)의 결을 세워주고, 반도체 기판(w)에서 발생한 이물질이나 슬러지 등을 제거하기 위한 컨디셔 너(Pad conditioner)(30)가 설치되어 있다.In addition, a conditioner 30 for forming a grain of the polishing pad 10 and removing a foreign substance, sludge, etc. generated in the semiconductor substrate w is formed at a predetermined position on the upper side of the polishing pad 10. It is installed.

상기 컨디셔너(30)는 소정의 지지부(32)의 일단에 형성된 힌지부(34)를 중심으로 시소운동하는 디스크(36)와, 상기 디스크(36)의 하면에 부착되어 상기 회전정반(12)의 연마패드(10)와 마찰시 연마패드(10)의 깃을 살려주는 그리드(38)로 이루어져 있다. 상기 디스크(36)는 홀더(39)를 통해 상기 힌지부(34)와 연결된다. The conditioner 30 is attached to the lower surface of the disk 36 and the disk 36 for the seesaw movement around the hinge portion 34 formed at one end of the predetermined support portion 32 of the rotary table 12 It consists of a grid 38 to keep the feather of the polishing pad 10 when friction with the polishing pad 10. The disk 36 is connected to the hinge portion 34 via a holder 39.

이러한 구성을 갖는 화학기계적 연마장비는 연마가 시작되면 상기 회전정반(12)이 회전하게 되고, 상기 캐리어 헤드(20)가 하강하여 반도체 기판(w)이 연마패드(10)와 접촉하면서 소정의 구동수단(미도시)을 통해 자체 회전운동 및 수평 요동운동을 수행하게 된다. 이와 동시에 미도시된 슬러리 분사노즐에서는 슬러리가 분사되어 기계적 연마와 더불어 슬러리와 박막 패턴과의 화학반응에 의한 화학적 연마가 함께 진행된다.In the chemical mechanical polishing apparatus having such a configuration, when the polishing starts, the rotating surface plate 12 rotates, and the carrier head 20 is lowered so that the semiconductor substrate w comes into contact with the polishing pad 10. Through the means (not shown) it is to perform its own rotary motion and horizontal swing motion. At the same time, in the slurry spray nozzle (not shown), the slurry is sprayed to perform mechanical polishing and chemical polishing by chemical reaction between the slurry and the thin film pattern.

상기 컨디셔너(30)도 도 2에 도시된 바와 같이, 힌지부(34)를 중심으로 한 주기적인 시소운동을 통해 상기 그리드(38)가 연마패드(10)와 마찰하면서 연마패드(10)의 결을 세워주는 동시에, 연마패드(10) 상에 잔류하는 슬러지 등을 외부로 배출시킨다. As shown in FIG. 2, the conditioner 30 also has a texture of the polishing pad 10 as the grid 38 rubs against the polishing pad 10 through a periodic seesaw movement about the hinge portion 34. At the same time, the sludge and the like remaining on the polishing pad 10 is discharged to the outside.

여기에서, 상기 컨디셔너(30)는 상기 연마패드(10)와 적절하게 마찰할 수 있을 정도로 상승 및 하강하는 시소운동을 반복해야 하는데, 상기 컨디셔너(30)의 승하강이 오류 없이 진행되는지에 대한 확인방법이 종래에는 육안에 의존할 수밖에 없어, 컨디셔너(30)의 비정상적인 운동 발생시 이를 조기에 시정할 수가 없었다.Here, the conditioner 30 should repeat the seesaw movement of the rising and falling enough to rub properly with the polishing pad 10, check whether the raising and lowering of the conditioner 30 proceeds without error The method has to rely on the naked eye in the prior art, so that abnormal movement of the conditioner 30 could not be corrected early.

또한, 상기 컨디셔너(30)의 비정상적인 운동은 상기 연마패드(10)의 오염, 성능저하 등의 문제를 유발하여, 결과적으로 반도체 기판(w)의 연마가 정상적으로 수행되지 못하는 원인이 되었다.
In addition, abnormal movement of the conditioner 30 causes problems such as contamination of the polishing pad 10 and performance degradation, and as a result, the polishing of the semiconductor substrate w may not be performed normally.

이에 본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점을 감안하여 발명된 것으로써, 화학기계적 연마장비에서 컨디셔너의 이상동작 유무를 자동으로 인식할 수 있도록 함으로써, 컨디셔너의 비정상적인 운동을 조기에 시정해 반도체 기판의 품질 저하를 방지할 수 있도록 한 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치를 제공함에 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been invented in view of the above-mentioned conventional problems, and enables the chemical mechanical polishing equipment to automatically recognize the abnormal operation of the conditioner, thereby correcting abnormal movement of the conditioner early, thereby improving the quality of the semiconductor substrate. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a conditioner sensing device for a chemical mechanical polishing equipment to prevent degradation.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 화학기계적 연마시 반도체 기판의 연마가 수행되는 회전정반의 상부 일측에 구비되어 회전정반의 연마패드를 활성화시켜주도록 구비된 컨디셔너에 있어서, 상기 연마패드와 마찰되는 그리드가 하면에 구비된 디스크와, 상기 디스크가 시소운동을 하도록 디스크의 상측에 구비되어 중심축 역할을 하는 힌지부와, 상기 힌지부와 일측단부가 연결되고 타측단부는 상기 힌지부와 대향되는 측에 구비되도록 일측이 절곡된 지지부와, 상기 디스크의 일측단부 하면에 고정된 마그네틱과, 상기 마그네틱과 대향되는 위치의 지지부 상에 구비되며, 상기 마그네틱의 근접을 감지하는 마그네틱 센서와, 상기 마그네틱 센서와 연결되어 상기 마그네틱의 근접을 카운팅하는 카운팅부를 포함하여 된 것을 기술적 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention is a conditioner provided on one side of the upper surface of the rotating table to perform the polishing of the semiconductor substrate during chemical mechanical polishing, the conditioner provided to activate the polishing pad of the rotating table, the friction pad and The disk is provided on the lower surface of the grid, and the hinge is provided on the upper side of the disk to perform the seesaw movement, the disk acts as a central axis, the hinge portion and one end is connected to the other side is opposite to the hinge side A support part bent at one side thereof to be provided at one side, a magnet fixed to a lower surface of one end of the disc, and a support part at a position opposite to the magnetic part, the magnetic sensor detecting the proximity of the magnetic part, and the magnetic sensor part It is characterized in that it comprises a counting unit connected to count the proximity of the magnetic All.

상기 카운터부와 연결되어 상기 마그네틱의 근접회수의 이상시 상기 디스크의 동작을 제한하거나 경고부로 신호를 송출하는 제어부를 더 포함하여 된 것을 특징으로 한다.And a control unit connected to the counter unit for limiting the operation of the disk or transmitting a signal to a warning unit when an abnormal number of times of the magnetic proximity is detected.

상기 경고부에는 경고음향을 출력하는 음향출력기 및 경고램프가 설치된 것을 특징으로 한다.
The warning unit is characterized in that the sound output device and a warning lamp for outputting the warning sound is installed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 설명하되 종래와 같은 구성에는 같은 부호를 부여하였다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described based on the accompanying drawings, but the same reference numerals are given to the same configuration as the prior art.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 컨디셔너 감지장치는 반도체 기판의 연마가 수행되는 회전정반(12)의 상부 일측에 구비된 컨디셔너(100)에 구비된다.As shown in FIG. 3, the conditioner detecting device of the present invention is provided in the conditioner 100 provided on one side of the upper side of the rotating table 12 in which polishing of the semiconductor substrate is performed.

상기 컨디셔너(100)는 상기 회전정반(12)의 연마패드(10)와 마찰하며 연마패드(10)를 활성화시켜주는 그리드(38)와, 상기 그리드(38)를 하면에 취부한 디스크(36)와, 상기 디스크(36)가 시소운동을 하도록 디스크(36)의 상측에 구비되어 중심축 역할을 하는 힌지부(34)와, 상기 힌지부(34)와 일측단부가 연결되고 타측단부는 상기 힌지부(34)와 대향되는 측에 구비되도록 일측이 절곡된 지지부(32)로 이루어진다. The conditioner 100 is in contact with the polishing pad 10 of the rotating surface plate 12 and activates the polishing pad 10, the disk 38 mounted on the lower surface of the grid 38 And a hinge portion 34 provided on an upper side of the disk 36 to serve as a seesaw so that the disk 36 acts as a seesaw, the hinge portion 34 and one end thereof are connected, and the other end thereof is the hinge. The support part 32 is bent on one side to be provided on the side opposite to the branch part 34.

상기 지지부(32)의 일측에는 도면에는 미도시되었지만, 상기 디스크(36)에 구동력을 전달하여 디스크(36)를 주기적으로 상하운동시키는 디스크 구동부(미도시)가 구비되고, 상기 디스크(36)는 홀더(39)를 매개로 상기 힌지부(34)와 연결된 다. Although not shown in the drawing, one side of the support part 32 is provided with a disc drive part (not shown) which transmits a driving force to the disc 36 to periodically move the disc 36 up and down, and the disc 36 is provided. It is connected to the hinge portion 34 via a holder (39).

여기에서, 상기 디스크(36)의 일측(도면에서 지지부(32)와 근접한 측) 단부 하면에는 마그네틱(40)이 고정설치되고, 상기 마그네틱(40)과 대향되는 위치의 지지부(32) 단부에는 마그네틱 센서(42)가 구비된다.Here, the magnetic part 40 is fixedly installed at one end of the disc 36 (the side close to the support part 32 in the drawing), and the magnetic part is provided at the end of the support part 32 at a position opposite to the magnetic 40. The sensor 42 is provided.

상기 마그네틱 센서(42)는 상기 마그네틱(40)이 근접시 이를 감지하여 후술하는 카운팅부(44)로 신호를 송출하는 것으로, 상기 마그네틱(40)이 소정거리 이내로 근접하였을 경우 이를 감지하거나, 마그네틱(40)과 접촉될 경우에 이를 감지하도록 하는 등 다양하게 감지방법을 설정할 수 있다. The magnetic sensor 42 detects this when the magnetic 40 is close and transmits a signal to the counting unit 44 which will be described later. When the magnetic 40 is approached within a predetermined distance, the magnetic sensor 42 detects this, or the magnetic ( In case of contact with 40), various detection methods can be set.

상기 카운팅부(44)는 상기 마그네틱 센서(42)로부터 수신된 신호를 디지털 펄스(digital pulse)로 변환시켜, 상기 디스크(36)의 반복적인 승하강에 따라 카운팅부(44)로 입력되는 신호를 카운팅한다. The counting unit 44 converts the signal received from the magnetic sensor 42 into a digital pulse, and converts the signal input to the counting unit 44 as the disk 36 repeatedly moves up and down. Counting.

아울러, 상기 카운팅부(44)는 상기 디스크(36)의 구동을 통제하는 제어부(46)와 연결되는데, 상기 제어부(46)는 상기 카운팅부(44)로부터 수신한 카운팅값이 기 설정값과 비교하여 오차범위를 벗어날 경우, 작업자에게 이를 인지시키거나 상기 디스크 구동부에 신호를 송출하여 상기 컨디셔너(100)의 작동을 중단시킬 수 있다.In addition, the counting unit 44 is connected to the control unit 46 that controls the drive of the disk 36, wherein the control unit 46 compares the counting value received from the counting unit 44 with a preset value If out of the error range, the operator can recognize this or send a signal to the disk drive unit can stop the operation of the conditioner 100.

여기에서, 상기 제어부(44)가 작업자에게 디스크(36)의 오작동을 알릴 수 있도록, 상기 제어부(44)는 외부로 경고음향을 출력하는 음향출력기(50a) 및 경고램프(50b)가 설치된 경고부(50)와 연결되어 있다.Here, the controller 44 is a warning unit provided with a sound output unit 50a and a warning lamp 50b for outputting a warning sound to the outside so that the control unit 44 can notify the operator of the malfunction of the disk 36. It is connected with (50).

이와 같이 구성된 본 발명은 상기 컨디셔너(100)에 오작동 발생시 이를 감지 하여 조기에 시정할 수 있는 것이다. The present invention configured as described above can detect the malfunction in the conditioner 100 and correct it early.

즉, 상기 컨디셔너(100)는 상기 회전정반(12)의 오비탈 운동에 따라 기 설정된 프로그램에 의해 디스크(36)를 주기적으로 시소운동시켜 회전정반(12)의 연마패드(10)를 활성화시키도록 되어 있는데, 상기 컨디셔너(100)에 이상이 생기면 디스크(36)의 주기적인 상하 운동에 변화가 생기므로, 상기 마그네틱(40) 및 마그네틱 센서(42)를 통해 이를 감지하여 문제를 조기에 시정할 수 있도록 한 것이다.
That is, the conditioner 100 activates the polishing pad 10 of the rotating table 12 by periodically seesawing the disk 36 by a preset program according to the orbital movement of the rotating table 12. There is a change in the periodic vertical movement of the disk 36 when the conditioner 100 has an abnormality, so that it can be detected by the magnetic 40 and the magnetic sensor 42 to correct the problem early. It is.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 컨디셔너의 이상유무를 정확하게 판단할 수 있어, 컨디셔너의 오작동시 이를 적기에 시정하여 컨디셔너 및 연마패드의 파손 등을 방지하고, 반도체 기판의 품질 저하를 예방할 수 있는 것이다.As described above, the present invention can accurately determine whether there is an abnormality of the conditioner, timely correct the conditioner when it is malfunctioning, thereby preventing damage to the conditioner and the polishing pad, and preventing the deterioration of the quality of the semiconductor substrate.

또한, 경고음향 또는 경고램프 등을 통해 다양한 방법으로 컨디셔너의 오작동을 인지할 수 있고, 제어부를 통해 상기 컨디셔너의 작동을 정지시킬 수 있어 자동제어가 가능한 것이다.
In addition, it is possible to recognize the malfunction of the conditioner in a variety of ways through a warning sound or a warning lamp, it is possible to stop the operation of the conditioner through a control unit is capable of automatic control.

Claims (3)

화학기계적 연마시 반도체 기판의 연마가 수행되는 회전정반의 상부 일측에 구비되어 회전정반의 연마패드와 마찰되는 그리드가 하면에 구비된 디스크와, 상기 디스크가 시소운동을 하도록 디스크의 상측에 구비되어 중심축 역할을 하는 힌지부와, 상기 힌지부와 일측단부가 연결되고 타측단부는 상기 힌지부와 대향되는 측에 구비되도록 일측이 절곡된 지지부를 포함하는 컨디셔너에 있어서, In the chemical mechanical polishing, the disk is provided on one side of the upper surface of the rotating table where the polishing of the semiconductor substrate is performed, and the grid which is rubbed with the polishing pad of the rotating table is provided on the lower surface thereof, In the conditioner including a hinge portion that serves as an axis, and the hinge portion and one side end portion is connected and the other end portion is provided on the side opposite to the hinge portion, the support portion bent one side, 상기 디스크의 일측단부 하면에 고정된 마그네틱과;A magnetic fixed to a lower surface of one end of the disk; 상기 마그네틱과 대향되는 위치의 지지부 상에 구비되며, 상기 마그네틱의 근접을 감지하는 마그네틱 센서와;A magnetic sensor provided on a support at a position opposite to the magnetic and detecting a proximity of the magnetic; 상기 마그네틱 센서와 연결되어 상기 마그네틱의 근접을 카운팅하는 카운팅부;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치.And a counting unit connected to the magnetic sensor and counting the proximity of the magnetic sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 카운팅부와 연결되어 상기 마그네틱의 근접회수의 이상시 상기 디스크의 동작을 제한하거나 경고부로 신호를 송출하는 제어부를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치.And a control unit connected to the counting unit to limit the operation of the disk or to send a signal to a warning unit when an abnormal number of times of the magnetic proximity is detected. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 경고부에는 경고음향을 출력하는 음향출력기 및 경고램프가 설치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장비의 컨디셔너 감지장치.The warning unit is a conditioner detection device for chemical mechanical polishing equipment, characterized in that the sound output device for outputting warning sound and warning lamp is installed.
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