KR20060022957A - Apparatus for cmp of semiconductor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 연마 장치에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명은 로봇(40)에 의하여 로드락부(10)에서 폴리싱부(20)로 웨이퍼가 로딩/언로딩되고, 공정 수행이 완료된 웨이퍼는 클리닝부(30)를 거쳐 재차 로드락부(10)에 인도되면서 웨이퍼 표면을 연마하는 반도체 연마 장치에 있어서, 상기 폴리싱부(20)와 클리닝부 (30)사이에서 턴 오버(60)의 상부를 감싸는 커버(70)에 색차 감지용 센서(80)를 장착하여 연마 수행 중 상기 폴리싱부(20)의 연마헤드의 멤브레인 손상에 따른 웨이퍼의 표면에서의 색차를 감지하여 공정의 수행 여부가 결정되도록 함으로써 제품 생산성이 향상되도록 하는데 특징이 있다.
The present invention relates to a semiconductor polishing apparatus. To this end, the present invention is loaded / unloaded from the load lock unit 10 to the polishing unit 20 by a robot 40, and the wafer is finished with a cleaning unit ( In the semiconductor polishing apparatus for polishing the surface of the wafer while being guided to the load lock portion 10 again through 30, the cover 70 surrounding the upper portion of the turnover 60 between the polishing portion 20 and the cleaning portion 30. The color difference detection sensor 80 is mounted on the surface of the wafer to detect the color difference on the surface of the wafer due to the membrane damage of the polishing head of the polishing unit 20 to determine whether the process is performed or not. It is characteristic to make it possible.

CMP, 연마 헤드, 턴 오버, 색차CMP, polishing head, turnover, color difference

Description

반도체 연마 장치{Apparatus for CMP of semiconductor} Apparatus for CMP of semiconductor             

도 1은 종래의 반도체 연마 장치의 연마헤드를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a polishing head of a conventional semiconductor polishing apparatus;

도 2는 본 발명에 따른 반도체 연마 장치를 도시한 사시도,2 is a perspective view showing a semiconductor polishing apparatus according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 연마 장치의 요부를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing the main parts of a semiconductor polishing apparatus according to the present invention.

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

10 : 로드락부 20 : 폴리싱부10: load lock portion 20: polishing portion

30 : 클리닝부 40 : 로봇30: cleaning unit 40: robot

60 : 턴 오버 70 : 턴 오버 커버60: turn over 70: turn over cover

80 : 색차 감지용 센서 90 : 설비 제어용 컨트롤러
80: sensor for color difference detection 90: controller for facility control

본 발명은 반도체 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마 공정의 수행 중 발생되는 멤브레인의 에지부 손상으로 인한 진공압 리크로 웨이퍼에 발생되는 색차를 연마 공정 직후에 체크토록 하여 이때 체크되는 색차에 의하여 공정 에러를 판단토록 함으로써 색차에 의한 다량의 웨이퍼 불량 및 제품 생산성 저하를 미연에 방지토록 하는 반도체 연마 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor polishing apparatus, and more particularly, to check a color difference generated in a wafer with a vacuum pressure leak due to damage to an edge of a membrane generated during a polishing process, immediately after the polishing process. The present invention relates to a semiconductor polishing apparatus that prevents a large amount of wafer defects and a decrease in product productivity due to color difference by judging a process error.

일반적으로 반도체 제조 설비에서 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 장치는 반도체 장치의 이상적인 다층 배선 구조를 실현하기 위하여 배선을 피복하기 위한 층간 절연막의 상부면 평탄화를 목적으로 층간 절연막의 상면 요철을 기계적 및 화학적으로 연마하는 설비이다.In general, chemical mechanical polishing (CMP) devices in semiconductor manufacturing facilities are used to mechanically treat top and bottom uneven surfaces of an interlayer insulating film for the purpose of planarizing the top surface of the interlayer insulating film for covering the wiring to realize an ideal multilayer wiring structure of the semiconductor device. And chemical polishing equipment.

반도체분야에 있어서 반도체 소자에 보다 미세한 선폭의 회로선들을 다단층, 고밀도로 집적시켜 소자를 제조하는 것이 요구되면서 이러한 고집적도의 반도체 소자 제조를 위해서는 그에 상응하는 고도의 표면 평탄화를 이루어낼 수 있는 연마기술이 필요로 된다. 이러한 고집적 반도체 소자 제조를 위한 미크론 단위(약 1㎛ 이하)의 초정밀 표면연마를 이루어내기 위해서는 기계적인 표면연마만으로는 한계가 있으므로 현재는 이러한 기계적 연마에 병행하여 화학적 연마를 수행하는 화학적 기계적 연마설비가 개발되어 사용되고 있다.In the semiconductor field, it is required to manufacture a device by integrating finer line-width circuit lines in a semiconductor device in a multi-layered and high-density manner, and in order to manufacture such a high-density semiconductor device, polishing can achieve high level planarization corresponding thereto Skill is needed. In order to achieve high-precision surface polishing of micron units (about 1 μm or less) for the manufacture of such highly integrated semiconductor devices, only mechanical surface polishing is limited, and at present, a chemical mechanical polishing facility has been developed to perform chemical polishing in parallel with such mechanical polishing. It is used.

웨이퍼의 평탄화는 웨이퍼의 비연마면을 캐리어 헤드를 이용하여 진공압에 의해 흡착하고, 연마면은 연마패드에 면접촉되게 얹혀지도록 한 상태에서 연마패드와 웨이퍼의 연마면 사이로 슬러리(slury)를 공급함과 동시에 웨이퍼와 함께 연마패드를 서로 다른 속도로 회전시키는 방식으로 수행하게 되는 공정이다.The planarization of the wafer supplies a slurry between the polishing pad and the polishing surface of the wafer while the non-polished surface of the wafer is adsorbed by vacuum pressure using a carrier head, and the polishing surface is placed in surface contact with the polishing pad. At the same time, the polishing pad is rotated together with the wafer at a different speed.

도 1은 에바라사의 연마설비에서 연마헤드를 도시한 것으로서, 연마헤드는 연마가 수행될 웨이퍼(W)를 고정하면서 연마패드(100)의 연마면에 대하여 웨이퍼를 가압하도록 하는 구성이다. 즉 연마헤드는 밀폐된 공간을 갖는 웨이퍼 홀더 본체 (10)와 웨이퍼 홀더 본체(10)의 하단부 외주면을 따라 고정되는 리테이너 링(20)을 포함한다. 웨이퍼 홀더 본체(10)는 금속 또는 세라믹 등의 높은 강도와 높은 강성을 가진 재질로서 이루어지고, 원형의 상부판과 이 상부판을 외주연 단부가 하향 연장되도록 한 원주형 벽이 일체로 이루어지는 구성이다.FIG. 1 illustrates a polishing head in an Ebara polishing facility. The polishing head is configured to press the wafer against the polishing surface of the polishing pad 100 while fixing the wafer W to be polished. That is, the polishing head includes a wafer holder body 10 having a closed space and a retainer ring 20 fixed along the outer circumferential surface of the lower end of the wafer holder body 10. The wafer holder main body 10 is made of a material having high strength and high rigidity such as metal or ceramic, and is composed of a circular top plate and a circumferential wall in which the upper periphery is extended downward. .

리테이너 링(20)은 이러한 웨이퍼 홀더 본체(10)의 원주형 벽에서 하단부에 고정되는 형상으로 구비되기도 하고, 이와는 달리 일체형으로 형성되게 할 수도 있으며, 이러한 리테이너 링(20) 또한 높은 강성을 갖는 수지 재료로서 구비되도록 하고 있다.The retainer ring 20 may be provided in a shape fixed to the lower end portion in the columnar wall of the wafer holder body 10, or alternatively, may be formed integrally, and the retainer ring 20 may also have a high rigidity. It is provided as a material.

웨이퍼 홀더 본체(10)와 리테이너 링(20)은 일반적으로 원통 형상으로 탄성을 갖는 멤브레인 지지부재(30)와 함께 멤브레인(40)을 수용할 수 있도록 하는 내부 공간을 가지며, 멤브레인 지지부재(30)는 멤브레인(40)의 외주연 끝단부를 고정한다. The wafer holder body 10 and the retainer ring 20 have an inner space to accommodate the membrane 40 together with the membrane support member 30 which is generally elastic in a cylindrical shape, and the membrane support member 30. Secures the outer circumferential end of the membrane 40.

멤브레인으로 이루어지는 플렉시블 시트(50)는 멤브레인 지지부재(30)와 웨이퍼 홀더 본체(10) 사이를 스토퍼 링(31)과 홀더 링(32)을 개재시켜 연결하면서 이들 사이로 일정한 공간이 형성되도록 하며, 이들 공간으로 진공압이 형성되도록 함으로서 멤브레인 지지부재(30)를 통해 진공압에 의해 멤브레인(40)에 웨이퍼의 백면이 긴밀하게 밀착되도록 한다.Flexible sheet 50 made of a membrane is formed between the membrane support member 30 and the wafer holder body 10 via the stopper ring 31 and the holder ring 32 to form a constant space therebetween, By forming a vacuum pressure into the space, the back surface of the wafer is in close contact with the membrane 40 by the vacuum pressure through the membrane support member 30.

하지만 멤브레인 지지부재(30)를 감싸는 멤브레인(40)은 통상 고무 재질로서 이루어지므로 연마 공정을 수행하다 보면 도면에서와 같이 멤브레인(40)의 에지 부위가 손상되면서 찢어지거나 홀을 형성하게 되는 폐단이 있다. However, since the membrane 40 surrounding the membrane support member 30 is generally made of a rubber material, when the polishing process is performed, there is a closed end that is torn or forms a hole as the edge portion of the membrane 40 is damaged as shown in the drawing. .                         

이렇게 멤브레인(40)의 손상에 의해 멤브레인 지지부재(30)측 진공압에 리킹이 발생되면 에지 부위에 비해서 웨이퍼(W)의 센터 부위가 지나지게 연마되는 현상이 유발되어 결국 연마 정도가 다른 색차가 생기게 되고, 이러한 색차가 지속적으로 발생되면서 제품의 품질 저하와 손실 증가가 초래되는 매우 비경제적인 문제를 발생시키게 된다.
When leakage occurs in the vacuum pressure on the membrane support member 30 by damage of the membrane 40, the phenomenon that the center portion of the wafer W is polished is excessive compared to the edge portion, resulting in a color difference having a different polishing degree. As these color differences continue to occur, they create very uneconomical problems that lead to deterioration and loss of product quality.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 연마 공정을 수행한 직후 언로딩된 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 표면의 색차를 감지하여 설정된 색차를 기준으로 웨이퍼 오류 여부를 판단하여 이를 경고하도록 함으로써 멤브레인의 손상에 따른 제품의 품질 및 생산성 저하를 방지하도록 하는 반도체 연마 장치를 제공하는데 있다.
Accordingly, the present invention has been invented to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to detect a color difference of a wafer surface while rotating an unloaded wafer immediately after performing a polishing process, and to detect a wafer error based on a set color difference. It is to provide a semiconductor polishing apparatus that can determine whether or not to warn by determining whether or not to reduce the product quality and productivity due to damage to the membrane.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 로봇에 의하여 로드락부에서 폴리싱부로 웨이퍼가 로딩/언로딩되고, 공정 수행이 완료된 웨이퍼는 클리닝부를 거쳐 재차 로드락부에 인도되면서 웨이퍼 표면을 연마하는 반도체 연마 장치에 있어서, 상기 폴리싱부와 클리닝부 사이에서 턴 오버의 상부를 감싸는 커버에 색차 감지용 센서를 장착하여 연마 수행 중 상기 폴리싱부의 연마 헤드의 멤브레인 손상에 따른 웨이퍼의 표면에서의 색차를 감지하여 공정의 수행 여부가 결정되도록 하 는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor polishing apparatus for polishing a wafer surface while a wafer is loaded / unloaded from a load lock portion to a polishing portion by a robot, and the wafer which has been processed is guided through the cleaning portion to the load lock portion again. In the polishing process, a color difference sensor is mounted on a cover that covers an upper part of a turnover between the polishing unit and the cleaning unit to detect a color difference on the surface of the wafer due to membrane damage of the polishing head of the polishing unit during polishing. It is to decide whether or not.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 2에서와 같은 연마 설비에 적용되는 구성이다.The present invention is a configuration applied to the polishing equipment as in FIG.

연마 설비는 일측의 로드락부(10)와 타측의 폴리싱부(20) 그리고 그 사이에는 클리닝부(30)가 전후방으로 위치되며, 이들 전후방의 클리닝부(30) 사이에는 로봇(40)이 구비된다.In the polishing facility, the load lock portion 10 on one side and the polishing portion 20 on the other side and the cleaning portion 30 are positioned in front and rear, and the robot 40 is provided between the front and rear cleaning portions 30. .

또한 폴리싱부(20)와 로봇(40)의 사이에는 푸셔(50)와 함께 턴 오버(60)가 구비되도록 한다.In addition, a turnover 60 is provided between the polishing unit 20 and the robot 40 together with the pusher 50.

따라서 로드락부(10)에서 카세트에 다수 적재되어 있는 웨이퍼들 중 하나를 로봇(40)에 의해 턴 오버(60)에 올려 놓으면 턴 오버(60)에서는 웨이퍼를 180°돌려 웨이퍼 백면이 상부에 위치되도록 한 다음 폴리싱부(10)의 연마 헤드에 이송되어 연마 작업을 수행하게 된다.Accordingly, when one of the wafers loaded in the cassette is loaded on the turnover 60 by the robot 40 in the load lock unit 10, the wafer back surface is turned 180 ° so that the wafer back surface is positioned at the top in the turnover 60. Then, it is transferred to the polishing head of the polishing unit 10 to perform the polishing operation.

연마가 완료된 웨이퍼는 다시 턴 오버(60)에 얹혀져 재차 180°회전함으로써 웨이퍼의 백면이 하부로 향하도록 한 상태에서 로봇(40)에 의해 클리닝부(30)로 이동시키고, 클리닝이 완료된 웨이퍼는 재차 로드락부(10)의 카세트에 적재되도록 한다.The polished wafer is placed on the turnover 60 and rotated 180 ° again to move the wafer back to the cleaning unit 30 by the robot 40 while the back surface of the wafer faces downward. It is to be loaded in the cassette of the load lock section (10).

이와 같은 구성은 종전과 대동소이하다.This configuration is much the same as before.

다만 본 발명은 도 3에서와 같이 턴 오버(60)의 상부를 감싸도록 구비되는 커버(70)에 색차 감지용 센서(80)가 구비되고, 이 색차 감지용 센서(80)는 설비 제 어용 컨트롤러(90)에 연결되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.However, the present invention is provided with a color difference detection sensor 80 in the cover 70 provided to surround the upper portion of the turn-over 60, as shown in Figure 3, the color difference detection sensor 80 is a controller for facility control The most prominent feature is the connection to (90).

즉 턴 오버(60)의 상부를 감싸는 커버(70)에 턴 오버(60)에 안치되어 있는 웨이퍼 표면의 색차를 감지하는 색차 감지용 센서(80)가 구비되도록 하되 이때의 색차 감지용 센서(80)는 웨이퍼의 표면으로부터 반사되는 반사광을 감지하게 되는 것이며, 이렇게 감지된 신호는 설비 제어용 컨트롤러(90)에 전달되도록 하는 것이다.That is, the color difference detecting sensor 80 for detecting the color difference of the surface of the wafer placed on the turn over 60 is provided on the cover 70 surrounding the upper part of the turn over 60, but the color difference detecting sensor 80 at this time is provided. ) Is to detect the reflected light reflected from the surface of the wafer, so that the detected signal is transmitted to the controller 90 for facility control.

설비 제어용 컨트롤러(90)에는 이렇게 전달되는 신호를 이미 설정된 색차값을 기준으로 비교하게 되며, 설정값에 비해 감지값이 크면 설비 제어 컨트롤러(90)에서는 이를 공정 오류로 판정하게 되고, 이로서 설비의 구동을 중단시키게 된다.The facility control controller 90 compares the signal thus transmitted based on the color difference value already set. If the detected value is larger than the set value, the facility control controller 90 determines this as a process error, thereby driving the facility. Will stop.

한편 설비 제어용 컨트롤러(90)에는 별도의 버저 또는 램프 등의 경고수단(100)이 연결되도록 하여 공정 오류로 판정 시 이 경고수단(100)을 작동시켜 작업자가 인지할 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.On the other hand, it is most preferable that a warning means 100 such as a separate buzzer or a lamp is connected to the controller 90 for facility control so that the operator can recognize the warning means 100 when the process error is determined.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above is as follows.

전술한 바와 같이 웨이퍼는 로드락부(10)에서 우선 턴 오버(60)로 한 매씩 옮기게 되고, 턴 오버(60)에서는 안치된 웨이퍼를 뒤집어 웨이퍼의 백면이 상부로 향하도록 하면 폴리싱부(20)의 연마 헤드에 의해 폴리싱부(20)로 옮겨져 연마 공정을 수행하게 된다.As described above, the wafers are first moved one by one from the load lock part 10 to the turn-over 60, and the turn-over 60 flips the placed wafer so that the back surface of the wafer faces upwards of the polishing part 20. The polishing head is moved to the polishing unit 20 to perform a polishing process.

웨이퍼 연마가 종료된 직후 다시 연마 헤드에 의해 폴리싱부(20)로부터 웨이퍼를 턴 오버(60)에 안치시키면 턴 오버(60)에서는 재차 웨이퍼를 뒤집어 웨이퍼의 백면이 하부를 향하도록 한다. Immediately after the completion of the wafer polishing, the wafer is placed in the turn-over 60 by the polishing head again by the polishing head, and the turn-over 60 inverts the wafer again so that the back surface of the wafer faces downward.                     

웨이퍼가 뒤집어지면서 연마면 즉 웨이퍼 표면이 상부로 향하게 되면 그 상측의 커버(70)에 부착되어 있는 색차 감지용 센서(80)에 의해 공정 수행 직후의 웨이퍼 표면 색차를 감지하게 된다.When the wafer is turned upside down and the polishing surface, that is, the wafer surface faces upward, the color difference detection sensor 80 attached to the upper cover 70 detects the color difference of the wafer surface immediately after the process is performed.

이렇게 감지되는 신호를 설비 제어용 컨트롤러(90)에 전송하면 내부에 이미 설정된 색차를 기준으로 그보다 큰지를 체크하게 되고, 만일 설정값보다 크다고 판단되면 그 즉시 설비 제어용 컨트롤러(90)는 이를 공정 오류로서 판정하면서 설비의 구동을 중지시키는 동시에 경고수단(100)을 작동시킨다.When the detected signal is transmitted to the controller 90 for facility control, it is checked whether it is larger than the color difference already set therein. If it is determined to be larger than the set value, the controller 90 for facility control determines this as a process error. While stopping the driving of the facility while operating the warning means (100).

따라서 공정 수행 중 연마 헤드의 멤브레인의 에지부가 손상되면서 웨이퍼에 발생되는 색차로 인한 웨이퍼의 품질 저하 및 웨이퍼 손실을 최대한 방지할 수가 있게 된다.Therefore, as the edge of the membrane of the polishing head is damaged during the process, it is possible to prevent wafer quality loss and wafer quality as much as possible due to the color difference generated in the wafer.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. On the other hand, while many matters have been described in detail in the above description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 공정 수행이 완료된 직후에 웨이퍼를 뒤집는 턴 오버(60)에서 웨이퍼 표면의 색차를 감지하여 이 색차의 정도에 따라서 공정 수행이 지속 또는 유지되도록 하여 연마 공정을 수행 중 연마 정도가 달라지면 서 발생되는 색차를 감지하여 공정 수행이 중단되게 함으로써 웨이퍼의 품질 저하 및 손실을 저감시켜 생산성이 향상될 수 있도록 하는 매우 경제적인 효과를 제공할 수가 있다.As described above, according to the present invention, a color difference of the surface of the wafer is sensed at the turnover 60 which inverts the wafer immediately after completion of the process, and thus the process is continued or maintained according to the degree of the color difference, thereby polishing during the polishing process. By detecting the color difference caused by the degree of change and stopping the process, it is possible to provide a very economical effect to improve the productivity by reducing the degradation and loss of the wafer.

Claims (4)

로봇에 의하여 로드락부에서 폴리싱부로 웨이퍼가 로딩/언로딩되고, 공정 수행이 완료된 웨이퍼는 클리닝부를 거쳐 재차 로드락부에 인도되면서 웨이퍼 표면을 연마하는 반도체 연마 장치에 있어서, In the semiconductor polishing apparatus for polishing the wafer surface while the wafer is loaded / unloaded from the load lock portion to the polishing portion by the robot, the process is completed, the wafer is guided through the cleaning portion again to the load lock portion, 상기 폴리싱부와 클리닝부 사이에서 턴 오버의 상부를 감싸는 커버에 색차 감지용 센서를 장착하여 연마 수행 중 웨이퍼의 표면에서 발생되는 색차를 감지하여 공정의 수행 여부가 결정되도록 하는 반도체 연마 장치.And a color difference detecting sensor mounted on a cover surrounding the upper part of the turnover between the polishing unit and the cleaning unit to detect a color difference generated on the surface of the wafer during polishing to determine whether to perform the process. 제 1 항에 있어서, 상기 색차 감지용 센서는 설비 제어용 컨트롤러에 연결되어 감지된 신호를 상기 설비 제어용 컨트롤러에 이미 설정된 색차값과 비교하도록 하는 반도체 연마 장치.The semiconductor polishing apparatus according to claim 1, wherein the color difference detecting sensor is connected to a facility control controller to compare the detected signal with a color difference value already set in the facility control controller. 제 2 항에 있어서, 상기 설비 제어용 컨트롤러에는 경고수단이 연결되도록 하는 반도체 연마 장치.3. The semiconductor polishing apparatus according to claim 2, wherein a warning means is connected to the facility control controller. 제 3 항에 있어서, 상기 경고수단은 버저로 이루어지는 반도체 연마 장치.4. The semiconductor polishing apparatus according to claim 3, wherein said warning means is made of a buzzer.
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