KR19990056588A - 화학적 기계적 연마설비의 샘플추출 장치 세정방법 및 장치 - Google Patents

화학적 기계적 연마설비의 샘플추출 장치 세정방법 및 장치 Download PDF

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CMP 설비로 공급되는 슬러리(slurry)의 조성비 및 성능을 분석하기 위하여 슬러리 공급배관에 샘플추출용 배관을 설치하고, 이 샘플추출용 배관을 통하여 슬러리를 추출한 후, 샘플 추출용 배관에 잔류되어 있는 슬러리가 고형화되어 파티클의 발생 및 주변 설비를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 샘플추출용 배관을 순수와 불활성가스로 클리닝하는 세정 방법 및 그 구현장치가 개시되고 있다.
본 발명에 의하면, 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치 세정 방법에 있어서, 연마제를 샘플 추출장치에서 샘플링하는 단계와, 연마제의 샘플링이 종료되면, 샘플 추출장치에 묻어 있는 연마제를 제거하기 위하여 샘플 추출장치에 순수를 공급하여 순수에 의한 세정을 진행하는 단계와, 순수 세정이 종료되면 불활성 가스에 의하여 순수 세정시 잔류되어 있는 순수를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화학적 기계적 연마설비의 샘플추출장치 세정 방법 및 장치
본 발명은 화학적 기계적 연마 설비(이하, CMP 설비; Chemical Mechanical Polishing)의 샘플 추출장치 세정 방법 및 구현 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CMP 설비로 공급되는 슬러리(slurry)의 조성비 및 성능을 분석하기 위하여 슬러리 공급배관에 샘플추출용 배관을 설치하고, 이 샘플추출용 배관을 통하여 슬러리를 추출한 후, 샘플 추출용 배관에 잔류되어 있는 슬러리가 고형화되어 파티클의 발생 및 주변 설비를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 샘플추출용 배관을 순수와 불활성가스로 클리닝하는 세정 방법 및 그 구현장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학적 기계적 연마 기술(CMP; Chemical Mechanical Polishing)은 수많은 반도체 공정이 진행되는 웨이퍼의 표면을 화학적, 물리적인 반응을 통하여 평탄화하는 기술로 알려져 있다.
CMP의 원리로는 웨이퍼를 탄성이 있는 연마포 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액(slurry)을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 연마포와 웨이퍼를 상대 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 것이다.
이때, 연마속도와 평탄화도는 무엇보다도 중요하다. 이것들은 CMP 장비의 공정 조건, 슬러리의 종류 및 성능, 연마포의 종류 등에 의하여 결정된다.
도 1에는 이와 같은 CMP 기술을 응용한 CMP 설비와, 슬러리를 공급하는 슬러리 공급장치가 도시되어 있다.
CMP 설비는 웨이퍼를 로딩/언로딩하는 로딩/언로딩부(미도시)와, 폴리싱 테이블(10)과, 웨이퍼(28)를 로딩한 상태로 폴리싱 테이블(10)로 이동되는 웨이퍼 캐리어(20)를 포함하고 있다.
이 폴리싱 테이블(10)의 상면에는 폴리싱 패드(6)가 형성되어 있고, 이 폴리싱 패드(6)에는 웨이퍼(28)를 로딩하고 있는 웨이퍼 캐리어(20)가 접촉되어 있다.
폴리싱 테이블(10)과 웨이퍼 캐리어(20)는 화학적 기계적 연마제 공급부(30)와 연결된 연마제 공급배관(34)에 의하여 폴리싱 테이블(10)로 슬러리(48)가 공급된 상태에서 상대 운동하여 웨이퍼(28)의 표면은 화학적 물리적으로 연마된다.
한편, 연마제 공급배관(34)의 일부에는 슬러리(48)를 샘플 추출하여 분석하기 위한 샘플추출용 배관(32)이 연통되어 있다.
이 샘플추출용 배관(32)의 단부는 샘플 스테이션(40)과 연결되어 있다.
샘플 스테이션(40)에는 샘플 추출용 배관(32)으로부터 추출된 슬러리(48)가 적재되는 샘플 추출용기(46)가 놓여지며, 외부로 슬러리(48)가 비산 및 누설되는 것을 방지하는 외함(42)이 형성되어 있다. 외함(42)의 기저면에는 슬러리(48)가 샘플 추출용기(46)로 추출되는 도중 실수로 흘러내리거나 오염된 슬러리(48)를 제거하기 위한 드레인(44)이 형성되어 있다.
이 샘플 스테이션(40) 및 샘플추출용 배관(32)에 의하여 슬러리(48)는 쉽게 샘플이 추출되어 분석하게 된다.
미설명 도면부호 32a, 34a는 에어 밸브.
그러나, 종래 슬러리(48)의 샘플을 추출하여 분석함에 있어서 다음의 문제점이 발생되고 있다.
문제점으로는 샘플추출용 배관(32)을 통하여 슬러리(48)중 일부분을 추출한 후, 샘플추출용 배관(32)의 세정이 이루어지지 않음으로써 샘플추출용 배관(32) 내부의 슬러리(48)가 고형화되면 미세한 외부 충격에 의해서도 슬러리 고형물에서 연마제 성분을 갖는 슬러리 파티클이 떨어져 나와 반도체 생산 라인을 오염시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 샘플추출용 배관을 통하여 슬러리를 추출한 후, 샘플추출용 배관 및 샘플 스테이션을 세정하여 슬러리 파티클에 의한 반도체 생산 라인의 오염을 방지하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 설비의 샘플추출장치를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 CMP 설비의 샘플추출장치를 세정하는 세정 장치를 도시한 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 CMP 설비의 샘플추출장치를 세정하는 방법을 도시한 순서도.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 방법은 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치 세정 방법에 있어서, 연마제를 샘플 추출장치에서 샘플링하는 단계와, 연마제의 샘플링이 종료되면, 샘플 추출장치에 묻어 있는 연마제를 제거하기 위하여 샘플 추출장치에 순수를 공급하여 순수에 의한 세정을 진행하는 단계와, 순수 세정이 종료되면 불활성 가스에 의하여 순수 세정시 잔류되어 있는 순수를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 불활성 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 이와 같은 본 발명 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 방법을 구현하기 위한 세정 장치는 연마포가 부착되어 있는 폴리싱 테이블에 웨이퍼면을 화학적 기계적으로 연마하는 화학적 기계적 연마 설비와, 화학적 기계적 연마 설비에 연마제를 공급하는 연마제 공급부와, 연마제중 일부를 추출, 분석하기 위하여 연마제 공급부의 일부와 연결된 샘플추출부를 포함하며, 샘플추출부와 연통되어 샘플추출부로 순수를 공급하는 순수공급부와, 샘플추출부와 연통되어 샘플추출부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부와, 순수공급부와, 불활성가스 공급부의 개폐를 제어하여 순수공급부와, 불활성가스 공급부로부터 순수 및 불활성가스가 선택적으로 샘플추출부로 유입되도록 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 샘플추출부에는 공통배관이 연통되고, 공통배관에는 순수공급부와 연통된 순수공급배관과, 불활성가스 공급부와 연통된 불활성가스 공급배관이 연통되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 공통배관, 순수공급배관, 불활성가스 공급배관에는 모두 개폐밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
선택적으로, 개폐밸브는 에어 밸브인 것을 특징으로 하며, 에어 밸브는 제어부에 의하여 구동되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출방법을 구현하기 위한 세정 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 의한 세정 장치를 설명하기 이전에 화학적 기계적 연마 설비(이하, CMP 설비)를 보다 상세하게 설명하면, CMP 설비는 전체적으로 보아, 폴리싱 테이블(10)과, 웨이퍼 캐리어(20), 웨이퍼 캐리어(20)로 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 웨이퍼 로딩/언로딩부(미도시)로 구성되어 있다.
폴리싱 테이블(10)은 소정 두께를 갖는 원판 형상의 테이블 몸체(4)와, 테이블 몸체(4)의 저면 회전중심으로부터 돌출 되어 테이블 몸체(4)에 회전력을 제공하는 회전중심축(2)과, 테이블 몸체(4)의 상면에 일정두께로 형성되어 있는 폴리싱 패드(6)로 구성되어 있다.
웨이퍼 캐리어(20)는 웨이퍼(28)의 상면이 폴리싱 테이블(10)의 폴리싱 패드(6)와 면접 고정되도록 웨이퍼(28)를 그립(grip)하고 있는 캐리어 몸체(24)와, 캐리어 몸체(24)를 회전시키는 캐리어 회전축(22)으로 구성되어 있다. 미설명 도면부호 26은 필름이다.
이와 같이 구성된 CMP 설비 중 폴리싱 테이블(10)의 테이블 몸체(4) 상면으로는 슬러리(48)가 공급되어야만 웨이퍼(28)에 화학적 기계적 연마가 가능하기 때문에 테이블 몸체(4)의 상부로는 화학적 기계적 연마제 공급부(30)가 설치되어 있다.
화학적 기계적 연마제 공급부(30)로부터 폴리싱 테이블(10)로 공급되는 슬러리(48)는 슬러리 공급배관(34)을 통하여 공급된다. 이 슬러리 공급배관(34)에는 선택적으로 슬러리(48)가 공급되도록 에어 밸브(34a)가 설치되어 있는 것이 바람직하며, 에어 밸브(34a)는 다시 밸브 제어부(60)와 연결되어 밸브 제어부(60)의 제어에 의하여 개폐된다.
또한 화학적 기계적 연마제 공급부(30)로부터 슬러리(48)가 선택적으로 슬러리 공급배관(34)으로 공급되도록 화학적 기계적 연마제 공급부(30)에도 에어 밸브(30a)가 형성되어 있고 이 에어밸브(30a)도 밸브 제어부(60)와 연결되어 있다.
한편, 이 슬러리 공급배관(34)에는 다시 슬러리(48)의 샘플이 추출된 후 분석되도록 슬러리 샘플추출배관(32)이 연통되어 있으며, 이 샘플추출배관(32)에도 슬러리(48)가 샘플추출배관(32)을 통하여 선택적으로 추출되도록 에어 밸브(32a)가 설치되어 있으며, 에어 밸브(32a)도 밸브 제어부(60)와 연결되어 있다.
또한, 샘플추출배관(32)의 단부에는 샘플 스테이션(40)이 형성되어 있다.
샘플 스테이션(40)은 샘플추출배관(32)의 단부가 삽입되며, 기저면에 배수구 역할을 하는 드레인(44)이 형성되어 있는 외함(42)과, 슬러리(48)의 샘플이 추출되는 샘플추출용 용기(46)로 구성된다.
한편, 샘플추출배관(32)을 통하여 슬러리(48)의 샘플이 추출된 후, 샘플추출배관(32)에는 필연적으로 슬러리(48)가 잔존하고 있음으로, 샘플추출배관(32)에는 세정 장치가 설치되어 있다.
세정장치를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
세정장치는 바람직하게 샘플추출배관(32)과 연통되어 있는 것이 바람직하다.
세정장치는 전체적으로 보아 순수(DI water)를 제공하는 DI 워터 공급부(50)와, 불활성가스(바람직하게 N2가스) 공급부(55)와, DI 워터 공급부(50)와 불활성가스 공급부(55)를 샘플추출배관(32)과 연통시키는 배관(52,54,56) 및 배관을 선택적으로 개폐시키는 에어 밸브(52a, 55a, 56a)로 구성되어 있다.
이들을 보다 상세하게 설명하면, DI 워터 공급부(50)에는 DI 워터 공급배관(52)이 연통되어 있으며, 이 DI 워터 공급배관(52)에는 에어 밸브(52a)가 형성되어 있다.
불활성가스 공급부(55)에는 불활성가스 공급배관(54)이 연통되어 있고, 불활성가스 공급배관(54)에는 에어 밸브(55a)가 연결되어 있다.
이 DI 워터 공급배관(52)의 단부와, 불활성가스 공급배관(54)의 단부는 T 형 합기관(57)의 두 곳과 연통되어 있다. 또한, T 형 합기관(57)의 나머지 한 곳은 공통배관(56)의 일측단부와 연통되며 공통배관(56)의 타측단부는 샘플추출배관(32)과 연통되어 있다.
이 공통배관(56)에도 에어 밸브(56a)가 연통되어 있는 바, 앞서 언급한 에어 밸브(52a, 55a, 56a)는 모두 밸브 제어부(60)와 연결되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치를 세정하는 세정 장치에 의한 세정 방법을 첨부된 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼를 화학적, 기계적 연마할 때, 슬러리가 갖추어야할 성능이 갖추어졌는지를 분석하기 위해서 슬러리 샘플을 추출하기로 판단하면(단계 10), 화학적 기계적 연마제 공급부(30)로부터 샘플 스테이션(40)에 위치한 샘플추출용 용기(46)에 샘플용 슬러리(48)를 추출하기 위하여 밸브 제어부(60)는 에어 밸브(30a)와, 샘플추출용배관(32)에 설치되어 있는 에어 밸브(32a)에 개방 신호를 인가하여 샘플추출용배관(32)을 통하여 슬러리(48)가 샘플추출용 용기(46)에 소정량 주입되도록 하여 샘플용 슬러리(48)를 추출한다(단계 20).
샘플추출용 용기(46)에 샘플용 슬러리(48)가 일정량 주입되면(에어밸브가 개방되어 있는 시간을 측정하면 샘플추출용 용기에 얼마만큼의 슬러리가 주입되었는지를 알 수 있다), 밸브 제어부(60)는 에어 밸브(30a, 32a)를 폐쇄하여 슬러리(48)가 더 이상 샘플추출용배관(32)으로 흘러 들어가지 못하게 한다.
이후, 샘플 스테이션(40)의 샘플추출용 용기(46)를 샘플 스테이션(40)으로부터 제거하고 세정을 시작한다.
세정을 시작하기 위하여 밸브 제어부(60)는 DI 워터 공급부(50)와 연통되어 있는 DI 워터 공급배관(52)에 설치되어 있는 에어밸브(52a)와, 공통배관(56)의 에어밸브(56a)와, 샘플추출배관(32)의 에어 밸브(32a)에 개방 신호를 인가한다.
밸브 제어부(60)에 의하여 에어밸브(52a, 56a, 32a) 만이 개방되고 나머지는 폐쇄되면 DI 워터 공급부(50)로부터 DI 워터는 DI 워터 공급배관(52)과, 공통배관(56)과, 샘플추출배관(32)을 통하여 샘플 스테이션(60)으로 유입되어 샘플 추출배관(32)은 DI 워터 공급부(50)로부터 공급된 DI 워터에 의하여 세정된다(단계 30).
이후, 샘플추출배관(32)이 충분하게 세정되었으면, 밸브 제어부(60)는 DI 워터 공급배관(52)에 설치되어 있는 에어 밸브(52a)만을 폐쇄한다.
이어서, 불활성가스 공급부와 연통되어 있는 불활성가스배관(54)의 에어 밸브(55a)를 개방하여 불활성가스가 불활성가스배관(54)과, 공통배관(56) 및 샘플추출용 배관(32)으로 흘러들어 가도록 함으로써, 공통배관(56)과, 샘플추출용배관(32)에 묻어 있는 DI 워터를 증발 및 샘플추출용배관(32)으로 밀려나가게 한다(단계 40).
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, CMP 설비에 슬러리를 분석하기 위하여 설치된 샘플 추출장치에서 샘플용 슬러리를 추출한 다음 샘플용 추출장치를 순수와 불활성가스에 의하여 세정함으로써 슬러리가 고형화된 후, 파티클을 유발시키는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 연마포가 부착되어 있는 폴리싱 테이블에 웨이퍼면을 화학적 기계적으로 연마하는 화학적 기계적 연마 설비와, 상기 화학적 기계적 연마 설비에 연마제를 공급하는 연마제 공급부와, 상기 연마제중 일부를 추출, 분석하기 위하여 상기 연마제 공급부의 일부와 연결된 샘플추출부를 포함하며,
    상기 샘플추출부와 연통되어 상기 샘플추출부로 순수를 공급하는 순수공급부와;
    상기 샘플추출부와 연통되어 상기 샘플추출부로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급부와;
    상기 순수공급부와, 상기 불활성가스 공급부의 개폐를 제어하여 상기 순수공급부와, 상기 불활성가스 공급부로부터 순수 및 불활성가스가 선택적으로 상기 샘플추출부로 유입되도록 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플추출부에는 공통배관이 연통되고, 상기 공통배관에는 상기 순수공급부와 연통된 순수공급배관과, 상기 불활성가스 공급부와 연통된 불활성가스 공급배관이 연통되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 공통배관, 상기 순수공급배관, 상기 불활성가스 공급배관에는 모두 개폐밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 개폐밸브는 에어 밸브인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 에어 밸브는 상기 제어부에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치의 세정 장치.
  6. 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치 세정 방법에 있어서,
    연마제를 상기 샘플 추출장치에서 샘플링하는 단계와;
    상기 연마제의 샘플링이 종료되면, 상기 샘플 추출장치에 묻어 있는 연마제를 제거하기 위하여 상기 샘플 추출장치에 순수를 공급하여 순수에 의한 세정을 진행하는 단계와;
    상기 순수 세정이 종료되면 불활성 가스에 의하여 순수 세정시 잔류되어 있는 순수를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치 세정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 설비의 샘플 추출장치 세정 방법.
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KR20020095751A (ko) * 2001-06-15 2002-12-28 동부전자 주식회사 슬러리 공급 장치
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