KR20040061106A - Apparatus and system of slurry flow control - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러리 분사노즐로 슬러리가 이송되는 슬러리 이송관 일측에 이송관의 단면의 영상을 파악할 수 있는 포토 이미지 센서를 부착하고 이로부터 확보된 영상으로부터 해당 슬러리 내에 포함되어 있는 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 정확하게 계산함으로써 슬러리 공급 유량을 실시간으로 제어할 수 있는 슬러리 유량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, a photo image sensor capable of acquiring an image of a cross section of a transfer tube is attached to one side of a slurry transfer tube to which slurry is transferred by a slurry injection nozzle, and from the image obtained therefrom. The present invention relates to a slurry flow rate control device and method capable of controlling the slurry feed flow rate in real time by accurately calculating the particle size and the density of the slurry contained in the slurry.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 상에 복합적인 마스킹(masking), 식각, 유전체와 금속 배선의 적층 공정이 수행된다. 그런데, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 고도의 정밀성이 요구되고, 이러한 금속 배선 형성의 정밀도와 성능을 보장하기 위해서는 유전막을 평탄화시켜야 한다. 또한 소자의 회로 선폭이 미세화됨에 따라 높은 수준의 평탄도가 요구되며 이를 위해 웨이퍼의 표면을 화학 기계적으로 연마하는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정이 필수적으로 적용되고 있는 실정이다.In order to manufacture a semiconductor device, complex masking, etching, and a deposition process of a dielectric and a metal wiring are performed on a wafer. However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, high precision is required, and in order to guarantee the precision and performance of such metal wiring formation, the dielectric film must be planarized. In addition, as the circuit line width of the device becomes finer, a high level of flatness is required, and a chemical mechanical polishing process that chemically polishes the surface of the wafer is essential for this purpose.
이러한 화학 기계적 연마 방법은 반도체 기술 분야에서 널리 알려져 있는데,웨이퍼의 한쪽면(일반적으로 뒷면)을 웨이퍼 캐리어(carrier)에 부착하고 회로가 형성되는 면을 연마 패드 표면을 향하여 가압하면서 연마하는 방식으로 수행된다. 연마 패드는 폴리우레탄이나 폴리 텍스와 같은 재질로 이루어져 있으며 연마 패드의 경도와 밀도는 연마될 표면의 재료에 따라 선택된다.Such chemical mechanical polishing methods are well known in the semiconductor art, by attaching one side (generally the back side) of a wafer to a wafer carrier and polishing the side on which the circuit is formed while pressing against the polishing pad surface. do. The polishing pad is made of a material such as polyurethane or polytex, and the hardness and density of the polishing pad is selected according to the material of the surface to be polished.
또한, 연마 공정 중에는 슬러리(slurry) 용액이 연마 표면에 주입되는데 이 슬러리가 CMP 공정의 화학적 평탄화를 일으킨다. 슬러리는 다양한 종류의 입자와 용액으로 이루어지는데, 예를 들어 세륨 산화물, 실리카(Silica, SiO2), 알루미나(Alumina, Al2O3), 망간 산화물 등의 입자들과 용액으로 이루어져 그 입자의 이름에 따라 슬러리가 분류되기도 한다. 이 입자들은 각각의 성분 특성에 따라 모양, 밀도, 경도 등이 다르게 나타나며, 같은 종류의 성분을 갖는 입자들이라도 하여도 제조방법에 따라 그 특성이 다르게 나타나기도 한다.In addition, during the polishing process, a slurry solution is injected into the polishing surface, which causes chemical planarization of the CMP process. Slurries consist of various kinds of particles and solutions, for example cerium oxide, silica (Silica, SiO 2 ), alumina (Alumina, Al 2 O 3 ), manganese oxide, etc. Depending on the slurry may be classified. These particles are different in shape, density, hardness, etc. according to the properties of each component, even if the particles having the same type of components may be different properties depending on the manufacturing method.
따라서, 연마 공정에 매우 중요하게 적용되는 슬러리의 유량을 해당 공정에 맞도록 정확히 제어하는 것이 중요한데, 현재 입자가 포함되지 않은 슬러리에 대해서는 슬러리의 유량을 정확히 측정할 수 있으나, 입자가 포함된 슬러리에 대해서는 그 유량을 정확히 측정하게 제어할 수 있는 장치가 없는 실정이다. 또한, 전술한 바와 같이 슬러리는 슬러리를 구성하는 입자에 따라 그 특성이 다양하기 때문에 한 종류의 슬러리에 대해서 측정 및 제어가 가능하더라도 다른 종류의 슬러리에 대해서 동일한 기준을 적용하기 어려운 면이 있다.Therefore, it is important to precisely control the flow rate of the slurry that is very important for the polishing process to suit the process. For the slurry that does not contain particles, the flow rate of the slurry can be accurately measured, but As such, there is no device capable of controlling the flow rate to be accurately measured. In addition, as described above, since the slurry has various properties depending on the particles constituting the slurry, even if it is possible to measure and control one kind of slurry, it is difficult to apply the same criteria to other kinds of slurry.
종래의 슬러리 공급 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 슬러리 공급부(101)로부터 슬러리를 슬러리 분사 노즐(103)로 공급하는 중간에 유량계(102)를 설치하는 방식을 택하며, 이 때 유량계는 슬러리를 액체 상태로 가정하여 조절한다.In the conventional slurry supply system, as shown in FIG. 1, the flow meter 102 is installed in the middle of supplying the slurry from the slurry supply unit 101 to the slurry injection nozzle 103, wherein the flow meter is a slurry. Is assumed to be in the liquid state.
한편, 종래의 슬러리 유량 측정 장치는 크게 슬러리 입자와의 접촉 유무에 따라 접촉식 장치와 비접촉식 장치로 구분된다. 접촉식 장치의 대표적인 것으로서는 로터 미터가 있는데, 로터 미터는 슬러리 용액 내의 연마 입자가 로터 미터의 기계적 요소들을 손상시킬 수 있으며, 기계적 요소들에 의해 연마 입자들 또한 손상 또는 마모되어 슬러리를 오염시켜 결과적으로 웨이퍼 표면에 스크래치(scratch)와 같은 치명적인 손상을 일으킬 가능성이 내재되어 있다.On the other hand, the conventional slurry flow rate measuring device is largely divided into a contact device and a non-contact device depending on the presence or absence of contact with the slurry particles. A typical example of a contact device is a rotor meter, in which abrasive particles in the slurry solution can damage the mechanical elements of the rotor meter, which also damage or wear the abrasive particles and contaminate the slurry. As a result, there is a possibility of causing fatal damage such as scratches on the wafer surface.
비접촉식 장치로는 전자유량계(Electromagnetic flow meter), 초음파 유량계, 열분산 유량 검출기, 홀 효과 전자 트랜스듀서(Hall effect electro transducer)를 구비한 로터 미터 등이 있다. 그러나, 이들 대부분은 극소량을 제어해야 하는 반도체 제조용 CMP 장치에 사용하기에는 제어하는 용량이 너무 크거나 슬러리의 유량 측정이 부정확하다. 즉, 전자 유량계는 현실적으로 용량이 너무 크며, 초음파 유량계는 작동을 하기 위해서는 슬러리를 완전히 대전시켜야 하는데 이 같은 조건은 슬러리 흐름의 순환에 있어서 측정의 정확성에 큰 영향을 미친다. 또한, 열분산 유량 검출기는 약 15∼25초 정도 반응 시간이 느려 실시간으로 CMP 장치에 적용하기가 불가능하다. 마지막으로 홀 효과 전자 트랜스듀서의 경우에는 주변에 금속 물체가 있으면 센서의 성능이 급격히 변하기 때문에 실제 금속 물질이 산재되어 있는 CMP 장치에 적용하기가 부적절하다.Non-contact devices include electromagnetic flow meters, ultrasonic flow meters, heat dissipation flow detectors, and rotor meters with Hall effect electro transducers. However, most of these are too large to control or inaccurately measure the flow rate of the slurry for use in CMP devices for semiconductor manufacturing that require very little control. In other words, the electromagnetic flowmeter is practically too large, and the ultrasonic flowmeter must fully charge the slurry in order to operate. Such a condition greatly affects the accuracy of the measurement in the circulation of the slurry flow. In addition, the heat dissipation flow rate detector has a slow reaction time of about 15 to 25 seconds, making it impossible to apply the CMP device in real time. Finally, in the case of Hall effect electronic transducers, the sensor's performance changes drastically when there is a metal object around it, making it unsuitable for CMP devices in which real metal materials are scattered.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 슬러리의 유량을 정확하게 측정 및 제어할 수 있는 슬러리 유량 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a slurry flow rate control device that can accurately measure and control the flow rate of the slurry.
도 1은 종래 기술에 따른 슬러리 유량 제어 장치의 블록 구성도.1 is a block diagram of a slurry flow control device according to the prior art.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치의 블록 구성도.2 is a block diagram of a slurry flow control device according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 포토 이미지 센서에 의해 측정된 바이패스의 단면 영상.3 is a cross-sectional image of the bypass measured by the photo image sensor.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.4 is a flowchart illustrating a slurry flow rate control method according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치의 블록 구성도.5 is a block diagram of a slurry flow control device according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.6 is a flowchart illustrating a slurry flow rate control method according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
103 : 슬러리 분사 노즐 201 : 슬러리 공급부103: slurry spray nozzle 201: slurry supply unit
202 : 슬러리 입도 측정부 202a : 포토 이미지 센서202: slurry particle size measuring unit 202a: photo image sensor
203 : 슬러리 유량 제어부 211 : 슬러리 이송관203: slurry flow control unit 211: slurry transfer pipe
212 : 바이패스212: Bypass
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치는 소정의 슬러리를 슬러리 분사노즐을 통해 연마 패드 상에 공급하여 연마 대상을 평탄화시키는 화학 기계적 연마 장치에 있어서, 소정의 슬러리 이송관을 통해 상기 슬러리 분사 노즐로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부;와, 상기 슬러리 이송관으로부터 분기된 바이패스 일측에 구비되어 상기 바이패스 내에 흐르는 슬러리의 단면을 영상을 파악하는 포토 이미지 센서;와, 상기 포토 이미지 센서로부터 입력되는 영상을 분석하여 슬러리 내의 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 측정하는 슬러리 입도 측정부;와, 상기 슬러리 입도 측정부에서 측정된 입도 및 슬러리 밀도 정보를 바탕으로 상기 슬러리 공급부의 슬러리 공급 유량을 제어하는 슬러리 유량 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the slurry flow control apparatus according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object is a chemical mechanical polishing apparatus for supplying a predetermined slurry on the polishing pad through the slurry injection nozzle to flatten the polishing target, A slurry supply unit for supplying a slurry to the slurry injection nozzle through a slurry transport pipe of the photoconductor; and a photo image sensor provided on one side of the bypass branch branched from the slurry transport pipe to capture an image of a cross section of the slurry flowing in the bypass; And, Slurry particle size measuring unit for measuring the particle size and the density of the slurry in the slurry by analyzing the image input from the photo image sensor; And, based on the particle size and slurry density information measured by the slurry particle size measuring unit A slurry flow control unit for controlling the slurry supply flow rate in the supply section is included. Characterized in that made.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치는 소정의 슬러리를 슬러리 분사노즐을 통해 연마 패드 상에 공급하여 연마 대상을 평탄화시키는 화학 기계적 연마 장치에 있어서, 소정의 슬러리 이송관을 통해 상기 슬러리 분사 노즐로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부;와, 상기 슬러리 이송관으로부터 분기된 바이패스 일측에 구비되어 상기 바이패스 내에 흐르는 슬러리의 단면을 영상을 파악하는 포토 이미지 센서;와, 상기 포토 이미지 센서로부터 입력되는 영상을 분석하여 슬러리 내의 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 측정하는 슬러리 입도 측정부;와, 상기 바이패스 내에 희석액을 공급하여 슬러리의 입자 농도를 저하시켜 상기 포토 이미지 센서가 바이패스의 단면 영상을 정확히 파악하도록 하는 역할을 하는 희석액 공급부;와, 상기 슬러리 입도 측정부에서 측정된 입도 및 슬러리 밀도 정보를 바탕으로 상기 슬러리 공급부의 슬러리 공급 유량을 제어하는 슬러리 유량 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A slurry flow control apparatus according to a second embodiment of the present invention is a chemical mechanical polishing apparatus for supplying a predetermined slurry on a polishing pad through a slurry spray nozzle to planarize an object to be polished. A slurry supply unit for supplying a slurry to a spray nozzle; and a photo image sensor provided at one side of the bypass branch branched from the slurry conveying pipe to capture an image of a cross section of the slurry flowing in the bypass; and input from the photo image sensor. Slurry particle size measuring unit for measuring the particle size and the density of the slurry in the slurry by analyzing the image; and supplying the diluent in the bypass to lower the particle concentration of the slurry by the photo image sensor to the cross-sectional image of the bypass A diluent supply unit which serves to accurately grasp; and the sludge And a slurry flow rate control unit for controlling the slurry supply flow rate of the slurry supply unit based on the particle size and slurry density information measured by the particle size measuring unit.
바람직하게는, 상기 희석액 공급부는 희석액으로서 초순수 또는 상기 슬러리 용액과 같은 성분의 용액을 공급하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the diluent supply unit is characterized in that for supplying a solution of a component such as ultrapure water or the slurry solution as a diluent.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법은 소정의 슬러리를 슬러리 분사노즐을 통해 연마 패드 상에 공급하여 연마 대상을 평탄화시키는 화학 기계적 연마 장치에 있어서, 소정의 슬러리 이송관을 통해 슬러리를 상기 슬러리 분사노즐로 공급하는 단계;와, 상기 슬러리 이송관으로부터 분기되는 바이패스 내에 슬러리를 흐르도록 하는 단계;와, 상기 바이패스의 단면 영상을 파악하여 상기 슬러리 내의 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 측정하는 단계;와, 상기 측정된 입도 및 슬러리의 밀도를 바탕으로 슬러리 공급 유량을 산정 및 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the slurry flow rate control method according to the first embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus for flattening a polishing object by supplying a predetermined slurry onto a polishing pad through a slurry injection nozzle, wherein the slurry is supplied through a predetermined slurry conveying tube. Supplying the slurry to the slurry injection nozzle; and flowing the slurry into a bypass branched from the slurry conveying tube; and grasping the cross-sectional image of the bypass to determine particle size and density of the slurry in the slurry. Measuring; and calculating and controlling a slurry feed flow rate based on the measured particle size and the density of the slurry.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법은 소정의 슬러리를 슬러리 분사노즐을 통해 연마 패드 상에 공급하여 연마 대상을 평탄화시키는 화학 기계적 연마 장치에 있어서, 소정의 슬러리 이송관을 통해 슬러리를 상기 슬러리 분사노즐로 공급하는 단계;와, 상기 슬러리 이송관으로부터 분기되는 바이패스 내에 슬러리를 흐르도록 하는 단계;와, 상기 바이패스 내에 슬러리의 입자 농도를 저하시키기 위한 희석액을 공급하는 단계;와, 상기 바이패스의 단면 영상을 파악하여 상기 슬러리 내의 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 측정하는 단계;와, 상기 측정된 입도 및 슬러리의 밀도를 바탕으로 슬러리 공급 유량을 산정 및 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the slurry flow rate control method according to the second embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus for supplying a predetermined slurry on a polishing pad through a slurry spray nozzle to planarize a polishing object, Supplying the slurry to the slurry injection nozzle; and flowing the slurry into a bypass branched from the slurry conveying pipe; and supplying a diluent for reducing the particle concentration of the slurry into the bypass; Determining the particle size of the particles and the density of the slurry by grasping the cross-sectional image of the bypass; and calculating and controlling a slurry supply flow rate based on the measured particle size and the density of the slurry. It is characterized by.
바람직하게는, 상기 희석액은 초순수 또는 상기 슬러리 용액과 같은 성분의 용액인 것을 특징으로 한다.Preferably, the diluent is characterized in that the solution of the component, such as ultrapure water or the slurry solution.
본 발명의 특징에 따르면, 슬러리 분사노즐로 슬러리가 이송되는 슬러리 이송관 일측에 이송관의 단면의 영상을 파악할 수 있는 포토 이미지 센서를 부착하고 이로부터 확보된 영상으로부터 해당 슬러리 내에 포함되어 있는 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 정확하게 계산함으로써 슬러리 공급 유량을 실시간으로 제어할 수 있게 된다.According to a feature of the present invention, a photo image sensor capable of grasping an image of a cross section of a transfer tube is attached to one side of a slurry transfer tube through which a slurry is transferred to a slurry injection nozzle, and from the image obtained therefrom, Accurately calculating particle size and slurry density allows real time control of the slurry feed flow rate.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 슬러리 유량 제어 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치의 구성 블록도이다.Hereinafter, a slurry flow control apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a block diagram of a slurry flow control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 슬러리 유량 제어 장치는 크게 슬러리 공급부(201), 슬러리 유량 제어부(203), 슬러리 입도 측정부(202)로 구성되며 상기 슬러리 입도 측정부(202)기 내에는 포토 이미지 센서(202a)가 구비되어 있다.As shown in FIG. 2, the slurry flow control apparatus of the present invention is largely composed of a slurry supply unit 201, a slurry flow rate control unit 203, and a slurry particle size measuring unit 202. The photo image sensor 202a is provided.
상기 슬러리 공급부(201)는 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 슬러리를 슬러리 분사노즐(103)로 CMP 장치로 소정의 슬러리 이송관을 통해 공급하는 역할을 수행한다.The slurry supply unit 201 serves to supply the slurry required for the chemical mechanical polishing process to the slurry injection nozzle 103 to the CMP apparatus through a predetermined slurry transfer pipe.
상기 슬러리 입도 측정부(202)는 상기 슬러리 이송관으로부터 분기된 바이패스와 연결되어 있으며, 상기 바이패스에 흐르는 슬러리에 대해서 슬러리 내부의 입자에 대한 입도 측정 및 슬러리 밀도를 계산한다. 상기 슬러리 입자에 대한 입도 측정 및 슬러리 밀도의 계산은 정확히는 슬러리 입도 측정부(202) 내에 구비되어 있는 포토 이미지 센서(202a)와 연동되어 이루어진다. 상기 포토 이미지 센서(202a)는 도 3에 도시한 바와 같이, 슬러리가 흐르는 바이패스의 단면의 영상을 찍어 해당 단면에 포함되어 있는 입자의 크기 및 해당 단면의 슬러리 용액 대비 입자 밀도를 표시하는 역할을 한다.The slurry particle size measuring unit 202 is connected to a bypass branched from the slurry transfer pipe, and calculates a particle size measurement and a slurry density of particles in the slurry with respect to the slurry flowing in the bypass. Particle size measurement and slurry density calculation of the slurry particles are precisely made in conjunction with the photo image sensor 202a provided in the slurry particle size measuring unit 202. As shown in FIG. 3, the photo image sensor 202a takes an image of a cross section of the bypass through which the slurry flows, and displays the size of the particles included in the cross section and the particle density compared to the slurry solution of the cross section. do.
상기 슬러리 유량 제어부(203)는 상기 슬러리 입도 측정부(202)에서 측정된 입도 및 슬러리 밀도에 대한 정보를 입력받아 기 설정된 정보와 일치하는지 여부를 파악하고 슬러리 공급부(201)로 하여금 슬러리를 적정 유량으로 공급하도록 슬러리 공급 유량을 조절하는 역할을 수행한다.The slurry flow controller 203 receives information on the particle size and the slurry density measured by the slurry particle size measuring unit 202 to determine whether the slurry flow rate is consistent with the preset information, and allows the slurry supply unit 201 to flow the slurry appropriately. It serves to adjust the slurry feed flow rate so as to supply.
한편, 상기 슬러리 입도 측정부(202)로 연결된 바이패스는 입도 및 슬러리 밀도 측정 후 다시 슬러리 이송관으로 장입되도록 되어 있다. 이와 같은 구성을 갖기 때문에 주기적인 슬러리 특성 분석이 가능하게 되고 그에 따라 실시간으로 슬러리의 유량 조절이 가능하게 된다.On the other hand, the bypass connected to the slurry particle size measuring unit 202 is to be charged back into the slurry transfer pipe after measuring the particle size and slurry density. With such a configuration, periodic slurry characterization can be performed, and thus the flow rate of the slurry can be adjusted in real time.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 슬러리 유량 제어 장치를 기반으로 하는슬러리 유량 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the slurry flow rate control method based on the slurry flow rate control device of the present invention having such a configuration as follows.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 슬러리가 저장되어 있는 슬러리 공급부(201)로부터 소정의 슬러리 이송관을 통해 연마 대상인 반도체 기판이 화학적 연마가 수행되도록 슬러리 분사 노즐에 슬러리를 공급한다(S401).4 is a flowchart illustrating a slurry flow rate control method according to a first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4, the slurry is supplied from the slurry supply unit 201 in which the slurry is stored to the slurry spray nozzle so that chemical polishing of the semiconductor substrate to be polished is performed through a predetermined slurry transport tube (S401).
슬러리가 이송되는 슬러리 이송관에 대해 또는 슬러리 이송관으로부터 분기시켜(S402) 슬러리의 소정량이 흐르도록 한 바이패스에 대해 단면의 영상을 파악한다(S403). 이 때, 슬러리 이송관 또는 바이패스의 단면의 영상은 전술한 포토 이미지 센서(202a)를 이용한다. 포토 이미지 센서(202a)를 이용하여 슬러리 이송관 또는 바이패스의 단면의 영상을 확보함으로써 슬러리 내에 포함되어 있는 입자의 입도 및 슬러리 용액의 밀도를 계산할 수 있다(S404).The image of the cross section is grasped about the slurry transfer pipe to which the slurry is transferred or by-passed from the slurry transfer pipe (S402) so that a predetermined amount of slurry flows (S403). At this time, the image of the cross section of the slurry feed pipe or the bypass uses the above-described photo image sensor 202a. By using the photo image sensor 202a to obtain an image of the cross section of the slurry transfer pipe or the bypass, the particle size of the particles contained in the slurry and the density of the slurry solution may be calculated (S404).
이와 같이 측정된 입도 및 슬러리 용액의 밀도 정보는 슬러리 유량 제어부(203)로 전달되고 슬러리 유량 제어부(203)는 상기 슬러리 공급부(201)가 적정한 슬러리를 공급하도록 제어하는 역할을 수행한다(S405).The particle size and the density information of the slurry solution measured as described above are transmitted to the slurry flow controller 203, and the slurry flow controller 203 serves to control the slurry supply unit 201 to supply an appropriate slurry (S405).
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치에 있어서, 슬러리 이송관으로부터 분기시킨 바이패스를 구비시키고 상기 바이패스 내에 흐르는 슬러리에 대해서 입도 및 슬러리의 밀도 측정을 하는 방식을 택하고 있는데, 슬러리 내에 입자가 많이 포함되어 있는 경우 즉, 용액 대비 입자의 분포가 큰 경우 포토 이미지 센서(202a)를 통한 단면 측정시 정확한 입도 계산에 어려움이 발생할 가능성을 배제할 수 없다.On the other hand, in the slurry flow rate control apparatus according to the first embodiment of the present invention, a bypass branched from the slurry feed pipe is provided and a method of measuring particle size and slurry density is performed on the slurry flowing in the bypass. In the case where a large amount of particles are included in the slurry, that is, when the distribution of particles to a solution is large, the possibility of difficulty in accurate particle size calculation may not be excluded during cross-sectional measurement through the photo image sensor 202a.
따라서, 본 발명은 제 2 실시예를 통해 상기와 같이 슬러리 내 입자의 과다 분포에 따른 단면 측정에 있어서 보다 정확성을 기할 수 있는 슬러리 유량 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a slurry flow rate control apparatus and method that can be more accurate in the cross-sectional measurement according to the excessive distribution of particles in the slurry as described above through the second embodiment.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치의 구성 블록도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a block diagram illustrating a slurry flow rate control apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a slurry flow rate control method according to a second embodiment of the present invention.
먼저, 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치에서는 제 1 실시예의 장치 구성에 부가하여 희석액 공급부(201)를 구비시키는 것을 특징으로 한다.First, as shown in FIG. 5, the slurry flow rate control device according to the second embodiment of the present invention is characterized by including a diluent supply unit 201 in addition to the device configuration of the first embodiment.
보다 상세히 설명하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 장치는 슬러리 공급부(201), 슬러리 유량 제어부(203)기, 슬러리 입도 측정부(202) 및 희석액 공급부(201)로 구성되며 상기 슬러리 입도 측정부(202)기 내에는 포토 이미지 센서(202a)가 구비되어 있다.In more detail, the slurry flow control apparatus according to the second embodiment of the present invention is composed of a slurry supply unit 201, slurry flow rate control unit 203, slurry particle size measuring unit 202 and the diluent liquid supply unit 201 The photo image sensor 202a is provided in the slurry particle size measuring part 202 group.
상기 슬러리 공급부(201)는 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 슬러리를 슬러리 분사노즐(103)로 CMP 장치로 소정의 슬러리 이송관을 통해 공급하는 역할을 수행한다.The slurry supply unit 201 serves to supply the slurry required for the chemical mechanical polishing process to the slurry injection nozzle 103 to the CMP apparatus through a predetermined slurry transfer pipe.
상기 슬러리 입도 측정부(202)는 상기 슬러리 이송관으로부터 분기된 바이패스와 연결되어 있으며, 상기 바이패스에 흐르는 슬러리에 대해서 슬러리 내부의 입자에 대한 입도 측정 및 슬러리 밀도를 계산한다. 상기 슬러리 입자에 대한 입도 측정 및 슬러리 밀도의 계산은 정확히는 슬러리 입도 측정부(202) 내에 구비되어있는 포토 이미지 센서(202a)와 연동되어 이루어진다. 상기 포토 이미지 센서(202a)는 도 3에 도시한 바와 같이, 슬러리가 흐르는 바이패스의 단면의 영상을 찍어 해당 단면에 포함되어 있는 입자의 크기 및 해당 단면의 슬러리 용액 대비 입자 밀도를 표시하는 역할을 한다.The slurry particle size measuring unit 202 is connected to a bypass branched from the slurry transfer pipe, and calculates a particle size measurement and a slurry density of particles in the slurry with respect to the slurry flowing in the bypass. The particle size measurement and the slurry density calculation for the slurry particles are precisely made in conjunction with the photo image sensor 202a provided in the slurry particle size measuring unit 202. As shown in FIG. 3, the photo image sensor 202a takes an image of a cross section of the bypass through which the slurry flows, and displays the size of the particles included in the cross section and the particle density compared to the slurry solution of the cross section. do.
상기 슬러리 입도 측정부(202)는 희석액 공급부(201)와 연결되어 있는데, 상기 희석액 공급부(201)는 상기 바이패스 내에 있는 슬러리에 초순수 또는 슬러리 용액과 같은 성분의 용액을 공급하는 장치이다. 희석액 공급부(201)로부터 바이패스 내의 슬러리에 희석액이 공급됨에 따라 입자의 농도가 높은 슬러리에 대해서 포토 이미지 센서(202a)가 정확한 단면을 측정할 수 있게 된다.The slurry particle size measuring unit 202 is connected to the diluent supply unit 201, and the diluent supply unit 201 is a device for supplying a solution of a component such as ultrapure water or a slurry solution to the slurry in the bypass. As the diluent is supplied from the diluent supply unit 201 to the slurry in the bypass, the photo image sensor 202a can measure an accurate cross section for the slurry having a high particle concentration.
상기 슬러리 유량 제어부(203)는 상기 슬러리 입도 측정부(202)에서 측정된 입도 및 슬러리 밀도에 대한 정보를 입력받아 슬러리 공급부(201)로 하여금 슬러리를 적정 유량으로 공급하도록 슬러리 공급 유량을 조절하는 역할을 수행한다.The slurry flow rate control unit 203 controls the slurry supply flow rate so that the slurry supply unit 201 supplies the slurry at an appropriate flow rate by receiving information on the particle size and the slurry density measured by the slurry particle size measuring unit 202. Do this.
한편, 제 1 실시예에서와 같이 바이패스를 거쳐 들어온 슬러리는 슬러리 입도 측정부(202)에서 입도 및 슬러리 밀도 측정을 거친 후 다시 슬러리 이송관으로 장입된다.On the other hand, the slurry introduced through the bypass as in the first embodiment after the particle size and slurry density measurement in the slurry particle size measuring unit 202 is charged back into the slurry transfer pipe.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법은 다음과 같다.A slurry flow rate control method according to a second embodiment of the present invention is as follows.
도 6에 도시한 바와 같이, 슬러리가 저장되어 있는 슬러리 공급부(201)로부터 소정의 슬러리 이송관을 통해 연마 대상인 반도체 기판이 화학적 연마가 수행되도록 슬러리 분사 노즐에 슬러리를 공급한다(S601).As shown in FIG. 6, the slurry is supplied from the slurry supply unit 201 in which the slurry is stored to the slurry spray nozzle so that chemical polishing of the semiconductor substrate to be polished is performed through a predetermined slurry transfer pipe (S601).
슬러리 이송관으로부터 분기시켜(S602) 슬러리의 소정량이 흐르도록 한 바이패스에 대해 희석액을 주입시킨다(S603). 여기서, 희석액은 초순수 또는 슬러리 용액과 같은 성분의 용액이 바람직하다. 또한, 희석액을 주입시키는 이유는 슬러리 내의 입자 농도가 높을 경우 이후의 포토 이미지 센서(202a)를 통한 바이패스 단면 영상 확보에 정확성을 기하기 위해서이다.The diluent is injected into the bypass branched from the slurry feed pipe (S602) so that a predetermined amount of slurry flows (S603). Here, the diluent is preferably a solution of a component such as ultrapure water or slurry solution. In addition, the reason for injecting the diluent is to ensure accuracy in securing the bypass cross-sectional image through the photo image sensor 202a when the particle concentration in the slurry is high.
바이패스에 흐르는 슬러리에 희석액을 주입시킨 다음, 바이패스 단면의 영상을 파악한다(S604). 이 때, 슬러리 이송관 또는 바이패스의 단면의 영상은 전술한 포토 이미지 센서(202a)를 이용한다. 포토 이미지 센서(202a)를 이용하여 슬러리 이송관 또는 바이패스의 단면의 영상을 확보함으로써 슬러리 내에 포함되어 있는 입자의 입도 및 슬러리 용액의 밀도를 계산할 수 있다(S605).After dilution is injected into the slurry flowing in the bypass, an image of the bypass cross section is determined (S604). At this time, the image of the cross section of the slurry feed pipe or the bypass uses the above-described photo image sensor 202a. By using the photo image sensor 202a to obtain an image of the cross section of the slurry transfer pipe or the bypass, the particle size and the density of the slurry solution included in the slurry may be calculated (S605).
바이패스에 흐르는 슬러리 내에 포함된 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 측정한 후에는 바이패스의 슬러리를 슬러리 이송관으로 장입시켜 슬러리 분사노즐(103)로 향하게 한다.After measuring the particle size of the particles contained in the slurry flowing in the bypass and the density of the slurry, the slurry of the bypass is charged into the slurry feed pipe to be directed to the slurry spray nozzle 103.
한편, 측정된 입도 및 슬러리 용액의 밀도 정보는 슬러리 유량 제어부(203)로 전달되고 슬러리 유량 제어부(203)는 상기 슬러리 공급부(201)가 적정한 슬러리를 공급하도록 제어하는 역할을 수행함으로써(S606) 본 발명의 제 2 실시예에 따른 슬러리 유량 제어 방법을 완료할 수 있다.Meanwhile, the measured particle size and density information of the slurry solution are transmitted to the slurry flow controller 203, and the slurry flow controller 203 controls the slurry supply unit 201 to supply an appropriate slurry (S606). The slurry flow rate control method according to the second embodiment of the present invention can be completed.
상술한 바와 같은 본 발명의 슬러리 유량 제어 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The slurry flow rate control apparatus and method of the present invention as described above has the following effects.
슬러리 분사노즐로 슬러리가 이송되는 슬러리 이송관 일측에 이송관의 단면의 영상을 파악할 수 있는 포토 이미지 센서를 부착하고 이로부터 확보된 영상으로부터 해당 슬러리 내에 포함되어 있는 입자의 입도 및 슬러리의 밀도를 정확하게 계산함으로써 슬러리 공급 유량을 실시간으로 제어할 수 있게 된다.On the one side of the slurry conveying tube where the slurry is conveyed with the slurry spray nozzle, a photo image sensor is attached to identify the image of the cross section of the conveying tube. By calculating, the slurry feed flow rate can be controlled in real time.
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