KR20050039079A - Machine and method for fabricating a sample - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시편의 불균일한 연마 및 시편 표면의 스크래치 발생을 방지할 수 있는 시편 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 시편 제조장치는, 본체와; 상기 본체에 설치되며 상면에는 연마 패드가 설치되는 회전 플레이트와; 시편을 고정하는 시편 홀더와; 상기 시편 홀더를 분리 가능하게 고정하며, 상기 시편을 연마 패드로 로딩/언로딩하도록 구동되는 아암과; 상기 시편 홀더가 상기 아암에서 분리된 경우 상기 시편 홀더를 지지하는 홀더 지지 수단;을 포함하며, 시편 연마 공정을 진행하는 경우에는 상기한 시편 홀더를 아암으로부터 분리한다.The present invention relates to a specimen manufacturing apparatus and method which can prevent the non-uniform polishing of the specimen and the scratch generation of the specimen surface, the specimen manufacturing apparatus of the present invention, the body; A rotating plate installed at the main body and having a polishing pad installed on an upper surface thereof; A specimen holder holding the specimen; An arm removably holding the specimen holder, the arm being driven to load / unload the specimen with a polishing pad; And holder support means for supporting the specimen holder when the specimen holder is detached from the arm. The specimen holder is separated from the arm when the specimen polishing process is performed.
Description
본 발명은 시편 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시편의 불균일한 연마 및 시편 표면의 스크래치 발생을 방지할 수 있는 시편 제조장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a specimen manufacturing apparatus, and more particularly, to a specimen manufacturing apparatus and method that can prevent the non-uniform polishing of the specimen and scratching of the specimen surface.
반도체 소자의 제조 공정에 있어서 확산 공정, 산화 공정, 금속 공정 등이 반복적으로 수행됨에 따라 웨이퍼 상에는 다수의 막질이 적층된다. 상기 웨이퍼상에 형성된 막질 가운데 특정 막질에 결함이 있으면 후속 공정에 의해서 형성되는 반도체 장치의 동작에 이상이 발생할 수 있으므로, 특정 반도체 소자 제조 공정이 진행된 웨이퍼 가운데 임의로 몇장의 웨이퍼를 추출하여 검사하는 작업을 수행한다. 또한 반도체 소자의 고집적화에 따라 그에 따른 제조 공정 또한 복잡화, 미세화 되어 가고 있으므로 분석 및 검증은 필수적인 과정이라 할 수 있으며 많은 투자와 노력을 기울이고 있다.As a diffusion process, an oxidation process, a metal process, etc. are repeatedly performed in the manufacturing process of a semiconductor element, many film | membrane quality is laminated | stacked on the wafer. If a specific film quality among defects in the film quality formed on the wafer may cause abnormal operation of the semiconductor device formed by a subsequent process, an operation of extracting and inspecting a random number of wafers from among the wafers in which the specific semiconductor device manufacturing process has been performed is performed. Perform. In addition, as the integration of semiconductor devices increases, the manufacturing process is also complicated and miniaturized, so analysis and verification are essential processes, and much investment and effort are being made.
이러한 분석 및 검증에는 주로 시편을 제작하여 이용하는 것이 일반적이다. 이에, 통상의 시편 제작 방법에 대해 설명하면, 먼저 웨이퍼에서 소정 크기로 커팅하여 시편을 준비하고, 다수의 막질이 형성된 웨이퍼를 평탄화시키는 연마 공정을 수행한 후, 시편 분석장치를 이용하여 상기 가공된 결과물을 분석하는 분석 공정을 진행한다.It is common to make and use specimens mainly for such analysis and verification. Thus, a description of a conventional specimen manufacturing method, first to prepare a specimen by cutting to a predetermined size from the wafer, and then performing a polishing process to planarize the wafer having a plurality of film quality formed, and then processed using the specimen analysis device Proceed with the analytical process to analyze the results.
이러한 시편 제작 방법에 있어서, 상기 연마 공정은 시편이 부착된 시편 고정장치와 이에 대향하는 연마 패드가 자동으로 고속 회전하면서 시편을 연마하는 기계적인 연마 방법과, 시편 고정장치를 직접 손으로 잡고 연마 패드에 마찰시켜 연마하는 수동 연마 방법이 있는데, 이 중에서 상기한 기계적인 연마 방법을 사용하는 시편 제조장치의 일례를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.In the specimen manufacturing method, the polishing process is a mechanical polishing method for polishing the specimen while the specimen holding device attached to the specimen and the polishing pad opposite to it are automatically rotated at high speed, and holding the specimen holding device by hand directly to the polishing pad. There is a manual polishing method of rubbing and polishing, wherein an example of a specimen manufacturing apparatus using the above-described mechanical polishing method will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 종래 기술에 따른 시편 제조장치의 개략 구성도를 도시한 것으로, 시편 제조장치는, 장치 본체(100)와, 상기 본체(100)에 설치되며 상면에는 연마 패드(102)가 설치된 회전 플레이트(104)와, 시편 고정부를 구비하며 시편(106)을 연마 패드(102)로 로딩/언로딩하도록 화살표 방향을 따라 구동되는 아암(108)과, 연마 정도를 파악하기 위한 검사 렌즈(110) 등을 포함한다.Figure 1 shows a schematic configuration diagram of a specimen manufacturing apparatus according to the prior art, the specimen manufacturing apparatus, the apparatus main body 100, the rotating plate is installed on the main body 100, the upper surface is provided with a polishing pad 102 104, an arm 108 driven along the direction of the arrow for loading / unloading the specimen 106 into the polishing pad 102, having a specimen fixture and an inspection lens 110 for grasping the degree of polishing. And the like.
이러한 구성의 시편 제조장치는 아암(108)에 의해 시편(106)이 연마 패드(102)와 일정한 압력으로 접촉되는 상태에서 연마 패드(102)의 회전에 의해 시편(106)을 연마하게 된다.The specimen manufacturing apparatus having such a configuration polishes the specimen 106 by the rotation of the polishing pad 102 in a state in which the specimen 106 is in contact with the polishing pad 102 by the arm 108.
그런데, 상기한 종래의 시편 제조장치는 시편(106)을 고정하는 시편 고정부(미도시함)가 아암(108)에 일체로 구비되어 있으므로, 시편 연마시에 발생하는 장치의 진동이 아암(108)을 통해 시편(106)에 그대로 전달된다. 따라서, 연마 공정 진행시 아암(108)에 의해 상기 시편(106)에 가해지는 압력이 불안정하게 되고, 이로 인해 시편(106)이 불균일하게 연마되거나, 시편(106) 표면에 스크래치가 발생되는 문제점이 있다.However, in the conventional specimen manufacturing apparatus, since the specimen fixing portion (not shown) for fixing the specimen 106 is integrally provided with the arm 108, the vibration of the apparatus generated when the specimen is polished is not the arm 108. It is delivered to the specimen 106 as is through. Therefore, the pressure applied to the specimen 106 by the arm 108 during the polishing process is unstable, which causes the specimen 106 to be unevenly polished or scratches on the surface of the specimen 106. have.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시편에 가해지는 압력이 일정하게 유지되도록 함으로써, 시편의 불균일 연마 또는 스크래치 발생을 방지할 수 있는 시편 제조장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a specimen manufacturing apparatus and method capable of preventing a nonuniform polishing or scratching of a specimen by maintaining a constant pressure applied to the specimen.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시편 제조장치는,Specimen manufacturing apparatus of the present invention for achieving the above object,
본체와;A main body;
상기 본체에 설치되며 상면에는 연마 패드가 설치되는 회전 플레이트와;A rotating plate installed at the main body and having a polishing pad installed on an upper surface thereof;
시편을 고정하는 시편 홀더와;A specimen holder holding the specimen;
상기 시편 홀더를 분리 가능하게 고정하며, 상기 시편을 연마 패드로 로딩/언로딩하도록 구동되는 아암과;An arm removably holding the specimen holder, the arm being driven to load / unload the specimen with a polishing pad;
상기 시편 홀더가 상기 아암에서 분리된 경우 상기 시편 홀더를 지지하는 홀더 지지 수단;Holder support means for supporting the specimen holder when the specimen holder is separated from the arm;
을 포함한다.It includes.
이러한 구성에 의하면, 시편 연마시에는 상기 시편 홀더를 아암으로부터 분리함으로써, 상기한 시편에는 시편 홀더의 무게로 인한 압력만이 작용하게 된다. 따라서, 장치에서 발생되는 진동이 아암을 통해 시편에 전달됨으로 인해 시편에 가해지는 압력이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.According to this configuration, when the specimen is polished, the specimen holder is separated from the arm so that only the pressure due to the weight of the specimen holder acts on the specimen. Therefore, it is possible to prevent the pressure applied to the specimen from becoming unstable because the vibration generated in the device is transmitted to the specimen through the arm.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기한 시편 제조장치는 시편의 연마 정도를 파악하기 위한 검사 수단을 더욱 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the specimen manufacturing apparatus further includes an inspection means for determining the degree of polishing of the specimen.
그리고, 상기한 홀더 지지 수단은 상기 시편 홀더의 외경과 동일 내지 유사한 크기의 홀더 삽입홀을 구비하며, 회전 플레이트의 주위를 둘러싸는 반원통체로 이루어진다.In addition, the holder supporting means has a holder insertion hole of the same size or similar to the outer diameter of the specimen holder, and consists of a semi-cylindrical body surrounding the circumference of the rotating plate.
그리고, 상기 시편 홀더를 아암으로부터 분리 가능하게 고정하는 수단은 아암 단부에 설치되는 전자석으로 이루어진다. 물론, 상기한 수단은 전자석 이외에도 여러 종류의 것들이 사용될 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다. The means for separably fixing the specimen holder from the arm is made of an electromagnet provided at the end of the arm. Of course, it is apparent to those skilled in the art that the aforementioned means can be used in addition to electromagnets.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시편 제조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a specimen manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시편 제조장치의 개략 구성도 및 작동 상태도를 도시한 것이다.2 and 3 show a schematic configuration diagram and an operational state diagram of a specimen manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
시편을 연마하기 위해 사용되는 본 발명의 시편 제조장치는 본체(10)를 구비한다.The specimen manufacturing apparatus of the present invention used to polish the specimen has a body 10.
상기 본체(10)에는 도시하지 않은 구동 모터에 의해 회전하는 회전 플레이트(12)가 설치되고, 상기 회전 플레이트(12)의 상면에는 연마 패드(14)가 설치된다. 그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 회전 플레이트(12)의 상측으로는 연마 패드(14)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 수단이 더욱 설치된다.The main body 10 is provided with a rotating plate 12 that is rotated by a drive motor (not shown), and a polishing pad 14 is provided on an upper surface of the rotating plate 12. Although not shown, slurry supply means for supplying a slurry to the polishing pad 14 is further provided above the rotating plate 12.
시편(16)을 상기한 연마 패드(14)에 로딩/언로딩하기 위해 상기 본체(10)에는 상하로 구동되는 아암(18)이 설치되고, 아암(18)의 단부에는 시편(16)을 고정하는 시편 홀더(20)가 설치된다. 이때, 상기 시편 홀더(20)는 아암(18)의 단부에 분리 가능하게 설치되는데, 이를 위해 상기 아암(18)의 단부에는 전자석(22)이 설치된다.In order to load / unload the specimen 16 to the polishing pad 14, the main body 10 is provided with an arm 18 driven up and down, and the specimen 16 is fixed to the end of the arm 18. Specimen holder 20 is installed. At this time, the specimen holder 20 is detachably installed at the end of the arm 18, for this purpose, an electromagnet 22 is installed at the end of the arm 18.
이때, 상기 시편 홀더(20)는 종래 아암에 의해 시편(16)에 가해지던 압력과 유사한 압력을 시편(16)에 가할 수 있도록 하기 위해 일정한 크기의 무게를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 만약 상기 시편 홀더(20)의 무게만으로는 시편(16)에 일정한 크기의 압력을 가하기 어려운 경우에는 별도의 중량체(미도시함)를 시편 홀더(20)에 설치하는 것도 가능하다.At this time, the specimen holder 20 is preferably formed to have a weight of a certain size in order to be able to apply a pressure similar to the pressure applied to the specimen 16 by the conventional arm to the specimen 16. And, if it is difficult to apply a certain size of pressure to the specimen 16 only by the weight of the specimen holder 20, it is also possible to install a separate weight (not shown) in the specimen holder 20.
그리고, 상기한 본체(10)에는 시편의 연마 정도를 파악하기 위한 검사 렌즈(24)가 설치되며, 회전 플레이트(12)의 주위에는 시편 홀더(20)의 외경과 동일 내지 유사한 크기의 홀더 삽입홀(26')을 구비하는 반원통체상의 홀더 지지 플레이트(26)가 설치된다.In addition, the main body 10 is provided with an inspection lens 24 for determining the degree of polishing of the specimen, and the holder insertion hole of the same size or similar to the outer diameter of the specimen holder 20 around the rotating plate 12. A semi-cylindrical holder supporting plate 26 having a 26 'is provided.
이러한 구성의 시편 제조장치를 이용하여 시편을 연마하는 공정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of polishing the specimen using the specimen manufacturing apparatus of this configuration as follows.
시편(16)을 연마하기 위해 시편(16)이 고정된 시편 홀더(20)를 아암(18)의 단부에 설치된 전자석(22)에 부착한다. 물론, 이 때에는 상기 전자석이 자화된 상태이다.To grind the specimen 16, the specimen holder 20 to which the specimen 16 is fixed is attached to an electromagnet 22 provided at the end of the arm 18. Of course, at this time, the electromagnet is in a magnetized state.
이후, 시편 홀더(20)에 고정된 시편(16)이 연마 패드(14)와 접촉하도록 아암 구동부(미도시함)를 이용하여 아암(18)을 화살표 방향을 따라 하측으로 구동한다. 상기 아암(18)의 구동에 의해 시편(16)이 연마 패드(14)와 접촉하면 상기 전자석(22)의 자화를 해제시킨 후 아암(18)을 화살표 방향을 따라 상측으로 구동한다.The arm 18 is then driven downward along the direction of the arrow using an arm drive (not shown) so that the specimen 16 fixed to the specimen holder 20 contacts the polishing pad 14. When the specimen 16 contacts the polishing pad 14 by driving the arm 18, the magnetization of the electromagnet 22 is released and the arm 18 is driven upward along the arrow direction.
이와 같이 하면, 상기 시편 홀더(20)는 홀더 지지 플레이트(26)의 홀더 삽입홀(26')에 삽입된 상태에서 상기 플레이트(26)에 의해 지지된다.In this case, the specimen holder 20 is supported by the plate 26 in a state of being inserted into the holder insertion hole 26 ′ of the holder support plate 26.
이어서 상기 회전 플레이트(12)를 회전 구동하여 시편(16)을 연마하는데, 이때, 상기 시편(16)은 시편 홀더(20)의 무게 또는 상기 시편 홀더(20)에 장착된 별도의 중량체(미도시함)와 시편 홀더(20)의 무게에 의해 일정한 압력으로 가압된다.Subsequently, the rotation plate 12 is rotated to polish the specimen 16, wherein the specimen 16 is the weight of the specimen holder 20 or a separate weight body mounted on the specimen holder 20. And pressurized to a constant pressure by the weight of the specimen holder 20.
그러나, 상기한 연마 공정시에, 시편 홀더(20)가 아암(18)과 분리된 상태에 있으므로, 장치의 진동이 아암(18)을 통해 시편(16)에 전달되는 것이 방지된다. 따라서, 상기한 진동이 아암(18)을 통해 시편(16)에 전달될 때 상기 시편(16)에 가해지는 압력이 불안정해지는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 불균일한 연마 및 스크래치 발생을 방지할 수 있다.However, in the polishing process described above, the specimen holder 20 is in a state of being separated from the arm 18, so that vibration of the device is prevented from being transmitted to the specimen 16 through the arm 18. Thus, when the vibration is transmitted to the specimen 16 through the arm 18, it is possible to prevent the pressure applied to the specimen 16 from becoming unstable, thereby preventing the occurrence of uneven polishing and scratches. have.
그리고, 상기한 검사 렌즈(24)를 이용한 시편 검사시에는 상기한 아암(18)을 하측으로 구동한 후 전자석(22)을 자화시켜 시편 홀더(20)를 전자석(22)에 장착시킨 상태에서 시편(16)을 검사한다.When the specimen is inspected using the inspection lens 24, the arm 18 is driven downward, and the electromagnet 22 is magnetized to mount the specimen holder 20 to the electromagnet 22. Examine (16).
본 발명은 위에서 설명한 실시예에만 한정되지 않고, 시편 홀더와 아암을 분리 가능하게 장착할 수 있다면, 상기한 분리 가능하게 하는 수단의 종류에 관계없이 본 발명에 적용이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to the present invention irrespective of the kind of the above-described detachable means, provided that the specimen holder and the arm can be detachably mounted.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 장치의 진동이 아암을 통해 시편에 전달되어 상기 시편이 불균일하게 연마되거나 시편 표면에 스크래치가 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.According to the present invention as described above, the vibration of the device is transmitted to the specimen through the arm can be effectively suppressed that the specimen is unevenly polished or scratches on the surface of the specimen.
도 1은 종래 기술에 따른 시편 제조장치의 개략 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of a specimen manufacturing apparatus according to the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시편 제조장치의 개략 구성도이며,2 is a schematic configuration diagram of a specimen manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시편 제조장치의 작동 상태도이다.3 is an operating state diagram of the specimen manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
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