KR20030020656A - Device of supplying chemical for chemical mechanical polishing apparatus and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing:CMP) 장비에서 웨이퍼에 연마를 위한 용액(slurry)을 제공하는 용액 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solution supply apparatus for providing a slurry for polishing on a wafer in chemical mechanical polishing (CMP) equipment.
일반적으로, 반도체 소자의 다단 금속층을 평탄화 하는 작업에 가장 각광을 받고 있는 것이 화학적 기계적 연마 공정이다. 화학적 기계적 연마 공정을 위한 장비는 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드(50), 스테이지(40) 그리고 용액 공급 장치로 구성되어 있다.In general, the chemical mechanical polishing process is most popular for the operation of planarizing the multi-stage metal layer of the semiconductor device. The equipment for the chemical mechanical polishing process consists of a head 50, a stage 40 and a solution supply device, as shown in FIG. 1.
먼저, 상기 스테이지(40) 상에 가공을 위한 웨이퍼가 놓여지고, 상기 용액 공급 장치로부터 연마 공정을 위한 용액(slurry)이 상기 웨이퍼 상에 공급된다. 그런 다음 상기 헤드(50)에 부착된 브러시(미 도시된)에 의해서 연마 공정이 수행된다.First, a wafer for processing is placed on the stage 40, and a slurry for a polishing process is supplied onto the wafer from the solution supply device. The polishing process is then performed by a brush (not shown) attached to the head 50.
상기 용액 공급 장치는 메인 공급부(10), 배관(30) 그리고 펌프(20)로 이루어져 있다. 메인 공급부(10)로부터 용액(slurry)이 공급되고, 상기 메인 공급부(10)로부터 공급된 용액은 배관(30) 내로 흐른다. 상기 배관(30)상에 설치된 펌프(20)는 펌프(20) 내로 들어오는 용액이 흐르는 배관(30)과 펌프(20)를 통하여 나가는 용액이 흐르는 배관(30)들과 각각 연결되어 지는 튜브(tube)(미 도시된)들을 가지고 있다. 펌프(20)의 회전수에 의해 웨이퍼 상에 공급되어 지는 용액의 양이 결정된다. 펌프(20)가 작동하면서 튜브들은 수축과 팽창을 반복적으로 수행하고, 이로 인해 용액이 강제적으로 배관(30)을 통하여 스테이지(40) 상의 웨이퍼로 공급된다.The solution supply device is composed of a main supply unit 10, a pipe 30 and a pump 20. A solution is supplied from the main supply unit 10, and the solution supplied from the main supply unit 10 flows into the pipe 30. The pump 20 installed on the pipe 30 is connected to the pipe 30 through which the solution flowing into the pump 20 flows and the pipes 30 through which the solution exits through the pump 20. ) (Not shown). The amount of solution supplied on the wafer is determined by the rotational speed of the pump 20. As the pump 20 operates, the tubes repeatedly contract and expand, thereby forcing the solution through the tubing 30 to the wafer on the stage 40.
그러나, 상기 통상적인 용액 공급 장치는 상기 펌프와 상기 배관을 연결하여주는 튜브가 반복적으로 수축과 팽창을 수행함으로써, 튜브의 마모로 인한 용액의 누출이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 펌프가 작동하면서 발생하는 압력에 의해서 용액(slurry)내의 입자들이 뭉쳐져서 배관 또는 튜브를 막거나, 상기 뭉쳐진 알갱이가 웨이퍼 상에 공급됨으로써 공정 불량이 발생하는 문제점이 있다.However, the conventional solution supply device has a problem that the leakage of the solution due to the wear of the tube occurs by repeatedly contracting and expanding the tube connecting the pump and the pipe. In addition, there is a problem in that a process defect occurs because particles in a slurry are agglomerated by a pressure generated while the pump operates to block a pipe or a tube, or the agglomerated grains are supplied onto a wafer.
본 발명의 목적은 용액을 강제적으로 공급하는 펌프를 없애고, 메인 공급부에서 용액 공급시 발생하는 자체 압력을 이용하는 용액 공급 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a solution supply device that eliminates the pump forcibly supplying a solution and uses its own pressure generated during solution supply at the main supply.
본 발명의 다른 목적은 배관 내로 흐르는 용액에 대한 데이터를 처리하여 용액에 관한 유량과 이상 상태를 관리할 수 있는 장치들을 갖는 용액 공급 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a solution supply apparatus having devices capable of processing data on a solution flowing into a pipe to manage a flow rate and an abnormal state with respect to the solution.
도 1은 종래의 화학적 기계적 연마 장비의 용액 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a solution supply device of a conventional chemical mechanical polishing equipment.
도 2는 본 발명의 화학적 기계적 연마 장비의 용액 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a solution supply apparatus of the chemical mechanical polishing equipment of the present invention.
도 3은 본 발명의 용액 공급 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.3 is a flow chart showing a solution supply method of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10,100 : 메인 공급부20 : 펌프(pump)10,100: main supply 20: pump
30,110 : 배관40,150 : 스테이지(stage)30,110 Piping 40,150 Stage
50,160 : 헤드(head)120 : 유량 센서50,160 head 120 flow sensor
130 : 컨트롤러(controller)130: controller
140 : 조절 밸브(controller valve)140: controller valve
170 : 경보 장치170: alarm device
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 스테이지 상에 놓여진 웨이퍼의 연마를 위한 용액을 공급하는 용액 공급 장치는 용액을 공급하는 메인 공급부와 상기 메인 공급부로부터 공급된 용액이 흐르는 배관을 구비한다. 그리고 상기 배관 상에 설치되고, 배관 내에 흐르는 유량을 감지하는 유량 센서 및 상기 유량 센서로부터 전달 받은 데이터를 처리하여 유량을 관리하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 웨이퍼에 공급되는 용액의 양을 조절하는 조절 밸브를 제어한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a solution supply device for supplying a solution for polishing a wafer placed on a stage has a main supply for supplying a solution and a pipe through which the solution supplied from the main supply flows do. And it is installed on the pipe, and includes a flow rate sensor for sensing the flow rate flowing in the pipe and a controller for processing the data received from the flow rate sensor to manage the flow rate. The controller controls a control valve that regulates the amount of solution supplied to the wafer.
이와 같은 본 발명에서, 용액 공급 장치는 유량에 대한 이상 상태 발생 시,상기 이상 상태를 작업자에게 알려주기 위한 경보 장치를 더 구비하는데, 상기 경보 장치는 상기 컨트롤러로부터 신호를 받아 작동된다.In the present invention, the solution supply device further comprises an alarm device for informing the operator of the abnormal condition when the abnormal state of the flow rate, the alarm device is operated by receiving a signal from the controller.
이와 같은 본 발명에서, 상기 배관, 상기 유량 센서 그리고 상기 조절 밸브는 부식에 강한 테프론(teflon)재질로 이루어진다.In the present invention, the pipe, the flow sensor and the control valve is made of a teflon material resistant to corrosion.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 화학적 기계적 연마 공정을 위한 용액을 공급하는 방법은 먼저, 메인 공급부를 통하여 배관으로 용액을 공급하는 단계, 유량 센서에 의해 배관 내로 흐르는 용액의 양을 감지하는 단계, 컨트롤러를 통해 상기 유량 센서로부터 전달받은 유량을 바탕으로 용액 내의 입자 정체 시간 및 용액의 누적량이 설정된 값보다 큰지 여부를 판단하는 단계, 상기 단계에서 용액 내의 입자 정체 시간 및 용액의 누적량이 설정된 값보다 작은 경우, 조절 밸브의 제어를 통해 유량을 조절하는 단계, 스테이지 상의 웨이퍼에 용액을 공급하는 단계 및 브러시를 갖는 헤드에 의해 연마 공정이 이루어지는 단계를 포함한다.According to another feature of the invention, the method for supplying a solution for the chemical mechanical polishing process, first supplying the solution to the pipe through the main supply, detecting the amount of the solution flowing into the pipe by the flow sensor, the controller Determining whether the particle retention time in the solution and the cumulative amount of the solution are greater than the set value based on the flow rate received from the flow sensor through the step; Adjusting the flow rate through control of the regulating valve, supplying a solution to the wafer on the stage, and performing a polishing process by the head having the brush.
이와 같은 본 발명에서, 용액 내의 입자 정체 시간 및 용액의 누적량이 설정된 값보다 큰 경우, 상기 컨트롤러로부터 신호를 받아 경보음을 발생시키는 단계, 상기 경보음에 따라 작업자가 조치 및 상기 조치 후 최초의 용액 공급 단계로 돌아가는 단계를 더 포함한다.In the present invention as described above, when the particle retention time and the cumulative amount of the solution in the solution is greater than the set value, generating a warning sound by receiving a signal from the controller, the operator according to the alarm sound and the first solution after the action The method further includes returning to the supplying step.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3.
도 2는 본 발명의 화학적 기계적 연마 장비의 용액 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a solution supply apparatus of the chemical mechanical polishing equipment of the present invention.
도 2를 참조하면, 화학적 기계적 연마 장비는 헤드(160), 스테이지(150) 및 용액 공급 장치로 구성된다. 먼저, 상기 스테이지(150) 상에 웨이퍼가 놓여진다. 상기 용액 공급 장치는 상기 웨이퍼에 연마를 위한 용액(slurry)을 공급하고, 상기 브러시(미 도시된)를 갖는 헤드(160)가 회전하면서 웨이퍼에 대한 연마 공정을 수행한다.Referring to FIG. 2, the chemical mechanical polishing equipment consists of a head 160, a stage 150, and a solution supply device. First, a wafer is placed on the stage 150. The solution supply device supplies a slurry for polishing to the wafer, and performs a polishing process on the wafer while the head 160 having the brush (not shown) rotates.
상기 용액 공급 장치는 메인 공급부(100), 배관(110), 유량 센서(120), 컨트롤러(130), 조절 밸브(140) 및 경보 장치(170)로 구성된다.The solution supply device includes a main supply part 100, a pipe 110, a flow sensor 120, a controller 130, a control valve 140, and an alarm device 170.
상기 메인 공급부(100)는 연마 공정을 위한 용액(slurry)을 상기 배관(110) 내로 공급한다. 이때, 메인 공급부(100)에서 용액을 배출하는 힘에 의해서 용액은 배관(110) 내로 흐르게 된다. 배관(110) 상에 설치된 유량 센서(120)는 배관(110) 내로 흐르는 용액(slurry)에 대한 데이터(data) 즉, 유량을 감지한다. 상기 컨트롤러(130)는 유량 센서(120)로부터 용액에 대한 데이터를 받아서 처리한다. 이렇게 처리된 데이타들을 가지고 컨트롤러(130)는 상기 조절 밸브(140)를 제어하여 웨이퍼에 공급되어 지는 용액의 양을 조절한다. 그리고, 컨트롤러(130)는 상기 유량 센서(120)로부터 얻은 유량에 관한 데이터를 바탕으로 배관 내로 흐르는 용액(slurry)의 누적량을 계산한다. 이로 인해, 배관(110) 내에 설치된 필터(filter)(미 도시된)의 수명(life time)을 계산할 수 있고, 필터의 교체 시기를 쉽게 파악할 수 있다. 또한, 컨트롤러(130)는 상기 유량 센서(120)로부터 얻은 유량에 관한 데이터를 바탕으로 용액(slurry)에 포함되어 있는 입자들의 정체 시간을 관리하는데, 공정에 적합한 범위로 상기 컨트롤러(130)에 설정된설정(setting)값 이상의 값이 나오면 상기 경보 장치(170)를 작동하여 작업자가 즉각 조치를 취할 수 있도록 한다.The main supply unit 100 supplies a slurry for the polishing process into the pipe 110. At this time, the solution flows into the pipe 110 by the force of discharging the solution from the main supply unit 100. The flow rate sensor 120 installed on the pipe 110 detects data, that is, a flow rate, of a solution flowing into the pipe 110. The controller 130 receives and processes data about a solution from the flow sensor 120. With the processed data, the controller 130 controls the control valve 140 to adjust the amount of solution supplied to the wafer. The controller 130 calculates the cumulative amount of the slurry flowing into the pipe based on the data regarding the flow rate obtained from the flow sensor 120. Because of this, it is possible to calculate the life time of the filter (not shown) installed in the pipe 110, it is possible to easily determine the replacement time of the filter. In addition, the controller 130 manages the retention time of the particles contained in the solution (slurry) based on the data on the flow rate obtained from the flow sensor 120, the controller 130 is set to a range suitable for the process When a value equal to or greater than a setting value is activated, the alarm device 170 is operated so that an operator can take immediate action.
상기 컨트롤러(130)에 의해 제어되는 조절 밸브(140)를 통하여 원하는 양의 용액이 스테이지(150) 상의 웨이퍼(미 도시된)에 공급된다. 스테이지(150) 상부에는 연마 공정을 위한 브러시(미 도시된)를 갖는 헤드(160)가 위치하고 있다. 조절 밸브(140)를 통하여 공급된 용액과 함께 상기 헤드(160)가 회전하면서 웨이퍼를 연마한다.The desired amount of solution is supplied to a wafer (not shown) on the stage 150 via a control valve 140 controlled by the controller 130. Above the stage 150 is a head 160 having a brush (not shown) for a polishing process. The head 160 rotates along with the solution supplied through the control valve 140 to polish the wafer.
상기 용액 공급 장치에서 사용되어지는 조절 밸브(140)와 유량 센서(120)는 부식에 강한 테프론 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The control valve 140 and the flow sensor 120 used in the solution supply device is preferably made of a Teflon material resistant to corrosion.
도 3 본 발명의 용액 공급 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.3 is a flow chart showing a solution supply method of the present invention.
도 3을 참조하면, 연마 공정을 위한 용액(slurry)은 다음과 같은 단계를 따라서 공정이 진행된다. 먼저, 메인 공급부를 통하여 배관으로 용액이 공급된다 (S200). 상기 배관 상에 설치된 유량 센서(sensor)에 의해 배관 내로 흐르는 용액에 대한 데이타(data) 즉, 유량을 감지한다(S210). 상기 유량 센서로부터 전달 받은 용액에 대한 데이터(data)를 바탕으로 용액 내의 입자 정체 시간 및 용액의 누적량이 설정된 값보다 큰지 여부를 판단한다(S220). 상기 단계(S220)에서, 용액 내의 입자 정체 시간 및 용액의 누적량이 설정된 값보다 작은 경우, 상기 컨트롤러는 원하는 용액의 양을 스테이지 상의 웨이퍼에 공급하기 위하여 조절 밸브를 제어한다(S230). 상기 조절 밸브를 통과한 용액은 스테이지 상의 웨이퍼에 공급된다 (S240). 상기 공급된 용액과 함께 상기 스테이지 상부에 위치한 브러시를 갖는 헤드가 회전하면서 웨이퍼를 연마한다(S250).Referring to Figure 3, the solution (slurry) for the polishing process proceeds according to the following steps. First, the solution is supplied to the pipe through the main supply (S200). The flow rate sensor detects data (ie, flow rate) of the solution flowing into the pipe by a flow sensor installed on the pipe (S210). Based on the data (data) for the solution received from the flow sensor it is determined whether the particle retention time and the cumulative amount of the solution in the solution is greater than the set value (S220). In the step (S220), when the particle retention time and the cumulative amount of the solution in the solution is smaller than the set value, the controller controls the control valve to supply the amount of the desired solution to the wafer on the stage (S230). The solution passing through the control valve is supplied to the wafer on the stage (S240). The head having the brush positioned on the stage together with the supplied solution rotates to polish the wafer (S250).
상기 공정 진행에 있어서, 상기 컨트롤러는 용액 내의 정체 시간 및 용액의 누적량 중 어느 하나에서라도 설정된 값보다 큰 경우가 발생 시 경보 장치를 작동시킨다(S260). 그런 다음 작업자에 의해 조치가 취해진 후, 최초의 용액 공급 단계(S200)로 돌아가서 다시 정상적인 용액 공급 공정을 진행한다(S270).In the process proceeding, the controller operates an alarm device when a case larger than a set value occurs in any one of a retention time in the solution and a cumulative amount of the solution (S260). Then, after the action is taken by the operator, the process returns to the first solution supply step (S200) and proceeds with the normal solution supply process again (S270).
본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 본 발명의 장치 및 방법에 대한 다양한 변형 및 변화가 가능하다는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the apparatus and method of the present invention without departing from the scope and spirit of the invention.
이와 같은 본 발명에 의하면, 용액을 강제적으로 순환시키는 펌프를 사용하지 않음으로써, 펌프와 배관을 연결하여 주는 튜브가 불필요하게 되어 튜브의 마모로 인한 용액의 누출을 방지할 수 있다. 그리고, 배관 또는 튜브 내에 용액의 입자들이 뭉치는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, by not using a pump forcibly circulating the solution, the tube connecting the pump and the pipe is unnecessary, it is possible to prevent the leakage of the solution due to the wear of the tube. In addition, it is possible to prevent particles of the solution from agglomerating in the pipe or the tube.
또한, 용액에 대한 데이터(data)를 얻고, 처리할 수 있는 장치를 가짐으로써, 유량의 적절한 관리가 용이하고, 이상 상태 발생시 작업자가 즉각 조치를 취할 수 있다.In addition, having a device capable of obtaining and processing data on the solution facilitates proper management of the flow rate, and enables the operator to take immediate action in the event of an abnormal condition.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN101683723B (en) * | 2008-09-25 | 2011-08-24 | 上海华虹Nec电子有限公司 | Dead halt alarm device for CMP equipment |
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2001
- 2001-09-04 KR KR1020010054073A patent/KR20030020656A/en not_active Application Discontinuation
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