KR20070098951A - Ｃｍｐ 툴의 하중교정법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작물 연마 분야에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 웨이퍼의 CMP 공정에서 하중을 측정하고 교정하는데 관련된 방법과 장치에 관한 것이다. CMP 툴의 사용자가 메커니즘, 로드셀, 컴퓨터 및 하중방정식을 사용해 스핀들 하중, 웨이퍼 하중 및 리테이닝링 하중을 좀더 손쉽고 정확하게 교정할 수 있다. 컴퓨터는 웨이퍼캐리어의 구성에 따라 팽챵형 시일이나 격막내의 여러 압력을 테스트하여, 연마공정에 테스트되고 사용중인 특정 웨이퍼캐리어에 맞는 고유 교정을 결정할 수 있다. 이런 교정은 일반 공장 교정보다 훨씬 더 정확한데 이는 특정 캐리어에 특화되었기 때문이다. 이 시스템은 리테이닝링과 웨이퍼 하중을 독립적으로 제어하는 웨이퍼캐리어에 특히 잘 맞는다.

Description

ＣＭＰ 툴의 하중교정법 및 시스템{CHEMICAL-MECHANICAL PLANARIZATION TOOL FORCE CALIBRATION METHOD AND SYSTEM}

본 발명은 공작물 연마 분야에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 웨이퍼의 CMP 공정에서 하중을 측정하고 교정하는데 관련된 방법과 장치에 관한 것이다.

컴퓨터칩을 포함한 집적회로는 실리콘 웨이퍼 정면에 회로를 여러층 적층하여 제작된다. 웨이퍼와 회로층의 평탄도를 고도화하는 것이 필요하다. CMP(Chemical-mechanical planarization)는 웨이퍼 자체는 물론 웨이퍼에 적층된 회로층을 필요한 만큼 평탄하게 제작하는데 사용되는 공정이다.

CMP는 연마패드 위로 전달되는 슬러리의 물리화학적 작용과 결합된 연마패드로 웨이퍼를 연마하는 과정을 포함한다. 웨이퍼캐리어로 웨이퍼를 고정하되, 웨이퍼 뒷면이 웨이퍼캐리어를 향하게 하고 웨이퍼 정면은 연마패드를 향하게 한다. 연마패드는 플레이튼에 장착되고, 플레이튼은 웨이퍼캐리어 뒤에 배치된다. 웨이퍼캐리어와 플레이튼 둘다 회전하면서 연마패드가 웨이퍼의 정면을 연마한다. 화학제와 연마제로 된 슬러리를 연마패드에 보내 원하는 종류와 정도의 연마작업에 영향을 준다. 따라서, CMP는 화학적 유연제와 물리적인 하향 하중과 웨이퍼에서 물질을 제거하는 회전의 결합으로 이루어진다. 하향 하중을 여기서는 스핀들 하중이라 하는 데, 이런 하향 하중이 웨이퍼 캐리어에서 리테이닝링 하중과 웨이퍼 하중으로 분리된다.

CMP 작업중에, 웨이퍼 정면에서 얇은 물질층을 벗겨낸다. 이 물질층은 웨이퍼에 증착되거나 성장된 산화물 층, 웨이퍼에 증착된 금속층 또는 웨이퍼 자체이다. 얇은 물질층은 웨이퍼의 표면변화를 줄이기 위해 벗겨내는 것이다. 따라서, 웨이퍼와 그 표면에 적층된 물질층은 CMP 공정을 거친 뒤 아주 평탄하거나 균일해진다. 대개, 더 많은 물질층이 추가되고 CMP 공정을 반복하여 웨이퍼 표면에 완전한 집적회로칩을 축적한다.

CMP 과정에 사용되는 웨이퍼캐리어의 구조는 다양하다. 일례로, Strasbaugh의 ViPRR(Variable-input Pneumatic Retaining Ring) 캐리어의 경우 리테이닝링 안쪽의 캐리어에 웨이퍼를 고정하면서 리테이닝링 뒷쪽의 팽창형 시일에 압력을 가하도록 설계된다. 팽창형 링 시일은 리테이닝링을 연마패드까지 팽창시켜 리테이닝링 하중을 일으킨다. 리테이닝링에 일정량의 하중을 일으키는데 필요한 팽창형 링 시일내 공기압력을 결정하는데는 방정식이나 룩업 테이블을 사용하지만, 나머지 스핀들 하중은 웨이퍼에 가해진다.

Strasbaugh에서 제작하여 CMP에 사용되는 다른 구조의 웨이퍼캐리어는 이곳에 리테이닝링을 고정하고, 웨이퍼 뒷쪽에 압력을 작용시키는데 팽창형 격막을 사용한다. 웨이퍼 뒷쪽의 팽창형 격막에서 생기는 하중은 웨이퍼에 작용하는 웨이퍼하중이다. 연마작업동안 웨이퍼에 특정 하중을 가하도록 격막에 필요한 공기압력을 결정하는데는 방정식이나 테이블을 이용한다.

CMP 툴의 스핀들 하중은 스핀들에 결합되어 벨로즈, 피스톤 기타 작동수단에 의해 작동되는 피봇 메커니즘을 이용해 생긴다. 현재, CMP 툴의 스핀들 하중은 CMP 작업동안 정확하게 적용되도록 주기적으로 계산된다. 기술자는 다양한 벨로즈나 피스톤 압력에서 스핀들 하중을 측정하는데 로드셀을 사용하고, 이 정보를 컴퓨터에 입력하여 교정에 사용한다. 벨로즈 작동시스템내 압력에 의한 하향 스핀들 하중이 시간에 따라 변할 수 있으므로, 벨로즈에 의한 대응 스핀들하중을 결정하는데 주기적 교정이 필요하다. 이런 교정을 할 때에는 CMP 툴을 정지시켜야만 한다.

오늘날 스핀들 하중, 웨이퍼 하중 또는 리테이닝링 하중을 측정하는 편리한 방법은 없다고 할 수 있다. 현재, 캐리어의 종류에 따라, 리테이닝링이나 격막이나 웨이퍼의 하중에 대한 팽창형 시일 압력을 교정하는데 사용되는 방정식은 로드셀을 사용해 생산현장에서 경험적으로 결정된다. 여러 공기압에서 웨이퍼캐리어 종류에 따라 시일이나 격막을 합리적으로 샘플링하여 하중을 측정한다. 이런 경험측에서, 일반 방정식을 만들고, 이 방정식을 모든 종류의 모든 웨이퍼캐리어에 사용한다. 결과적으로, 여러 종류의 여러 크기의 웨이퍼캐리어를 커버하는 일반방정식이 많이 생긴다.

이 방법을 사용하면 많은 문제에 부딪치는데, 이는 일부는 팽창형 시일과 격막 사이의 불일치 때문이다. 격막과 시일 모두 전통적인 몰딩법에 따라 고무와 같은 재료(예; EPDN, 실리콘, HNBR, 부나 등)로 만들어지므로, 치수오차가 비교적 크다. 또, 시일에서 시일이나 격막에서 격막까지의 조성불일치로 인해 물성에 많은 차이가 있을 수 있다. 또, 재료의 성질과 치수도 여러 조건때문에 시간이 갈수록 변할 수 있다. 일부 조건은 연속적은 팽창과 수축의 반복으로 인한 주기적인 스트레스, 슬러리의 케미컬 공격, 히트 사이클, 공기와 수분에 대한 노출 등을 포함한다. 팽창형 시일과 격막의 치수와 재료성질은 하중 교정곡선에 큰 영향을 주고, 이런 성질의 변화는 교정곡선에 악영향을 준다. 제조상의 불일치, 재료의 불일치, 시간이 갈수록 변하는 성질 때문에, 웨이퍼 캐리어에 대한 일반 공장 하중교정이 완전히 정확하지 않다. 이렇게 되면 최적의 일관적인 연마도가 떨어진다.

지금까지는 반도체 디자이너와 제조업자들이 표면평탄도의 불일치를 흔하게 겪어왔으며, 이 문제를 달고 살았다. 어떤 디자이너와 제조업자들은 더 엄격한 허용오차를 요구했다. 이에 따라 시험기를 사용해 격막과 팽창형 시일의 각각의 특성과 분류를 통해 이런 문제를 해결하고자 하였지만, 이 과정은 아주 더디고 노력이 많이 필요했다. 팽창형 시일중 많은 것은 설정한계에 들지 못해 사용할 수 없고 폐기처분되었다. 웨이퍼의 허용오차가 점점더 중요해지므로, 팽창형 시일이나 격막을 연마에 앞서 미리 또는 연마 사이사이에 교정하고 신속히 특성화할 수 있는 방법과 장치를 사용해 웨이퍼와 리테이닝링의 하중을 좀더 정확하게 웨이퍼 공정에 사용하도록 할 필요가 있다.

발명의 요약

이하 설명하는 방법과 시스템에 의하면, CMP 툴의 사용자가 메커니즘, 로드셀, 컴퓨터 및 하중방정식을 사용해 스핀들 하중, 웨이퍼 하중 및 리테이닝링 하중을 좀더 손쉽고 정확하게 교정할 수 있다. 컴퓨터는 웨이퍼캐리어의 구성에 따라 팽챵형 시일이나 격막내의 여러 압력을 테스트하여, 연마공정에 테스트되고 사용중인 특정 웨이퍼캐리어에 맞는 고유 교정을 결정할 수 있다. 이런 교정은 일반 공장 교정보다 훨씬 더 정확한데 이는 특정 캐리어에 특화되었기 때문이다. 이 시스템은 리테이닝링과 웨이퍼 하중을 독립적으로 제어하는 웨이퍼캐리어에 특히 잘 맞는다.

현재, 웨이퍼캐리어를 설치하지 마자 그리고 일정 횟수 연마사이클 이후 주기적으로 교정을 실행하여 웨이퍼의 수명 내내 정확도를 유지하도록 한다. 본 발명에 의하면, 연마작업 사이사이나 미리 CMP를 사용해 교정을 함으로써 장치를 정지시키지 않아도 된다.

도 1은 CMP를 시행하는 시스템의 평면도;

도 2는 웨이퍼캐리어와 스핀들에 의해 인가된 하중을 결정하기 위해 로드셀을 장치한 언로드 스테이션의 단면도;

도 3은 언로드 스테이션내 로드셀의 상세도;

도 4는 스핀들, 웨이퍼 및 리테이닝링에 관련된 스핀들하중, 웨이퍼하중 및 리테이닝링 하중의 역학관계를 보여주는 개략도;

도 5는 벨로즈가 달린 오버아암 스핀들 어셈블리의 개략도;

도 6은 리테이닝링 뒷쪽의 팽창형 시일을 이용하는 웨이퍼캐리어의 개략도;

도 7은 반도체웨이퍼 뒷쪽의 팽창형 격막을 이용하는 웨이퍼캐리어의 개략도;

도 8은 교정과정의 블록도;

도 9는 스핀들 교정곡선을 보여주는 그래프;

도 10은 캐리어 교정곡선을 보여주는 그래프.

도 1의 툴(1)은 CMP(chemical mechanical planarization)를 위한 것이다. 연마헤드이자 웨이퍼 캐리어(2)는 연마패드(4) 위로 현수된 웨이퍼(3; 파단선으로 표시됨)를 고정한다. 즉, 웨이퍼 캐리어(2)는 웨이퍼(3)를 고정하는 수단을 구비한다. 웨이퍼 캐리어(2)는 병진 아암(5)에 매달린다. 연마패드는 플레이튼(6) 위에 배치되고, 플레이튼은 화살표(7) 방향으로 회전한다. 웨이퍼 캐리어(2)는 스핀들(8)을 중심으로 화살표(9) 방향으로 회전하면서, 화살표(20) 방향으로 움직이는 병진스핀들(10)에 의해 연마패드 표면에서 앞뒤로 움직인다. 연마작업에 사용된 슬러리는 슬러리 사출튜브(21)를 통해 연마패드 표면으로 옮겨지는데, 사출튜브는 서스펜션 아암(22) 위에 배치되거나 이를 관통한다. CMP 시스템에 따라서 웨이퍼 캐리어(2) 하나에 웨이퍼(3) 하나만 고정하거나, 여러대의 웨이퍼 캐리어에 여러개의 웨이퍼를 고정할 수 있다. 또, 시스템에 따라서는 캐리어마다 병진아암을 각각 사용하기도 한다.

도 2는 웨이퍼캐리어(2)와 스핀들(8)이 가하는 하중을 결정하기 위한 로드셀을 갖춘 언로드 스테이션(23)의 단면도이다. 로드셀은 이곳에 작용하는 하중을 전기신호로 바꾸는 트랜스듀서이다. CMP 툴(1)의 언로드 스테이션(23)에서 반도체 웨이퍼(3)가 연마된 뒤 내려진다. 여기서는, 총 스핀들 하중과 웨이퍼 하중성분을 언로드 스테이션(23)에서 측정한다. 경우에 따라서는, 총 스핀들 하중과 리테이닝링 하중 성분을 측정하거나 웨이퍼의 하중성분과 스핀들의 하중성분을 측정한다.

CMP 툴 하중교정 시스템과 방법에서, 리테이닝링 하중성분은 컴퓨터로 결정된다. CMP 하중교정 시스템을 로드스테이션과 같은 CMP 툴의 다른 부분에 설치하는 것도 가능하다. 자동교정을 위해서는, CMP 툴(1)에 설치된 메커니즘 안에 2개의 로드셀(24,25)을 설치한다.

언로드 스테이션상의 메커니즘은 스핀들(8)의 전체 하향하중과 웨이퍼(3)에 작용하는 하중을 구분하도록 설계된다. 첫번째 로드셀(24)은 스핀들이 CMP 툴의 작동시스템을 통해 웨이퍼캐리어에 가하는 총 하향하중을 측정한다. 두번째 로드셀(25)은 배면판이나 팽창성 격막을 통해 웨이퍼캐리어내 웨이퍼에 가해지는 하중성분을 측정한다. 오프셋(27)이 달린 하중판(26)을 로봇아암을 사용하거나 수동으로 언로드스테이션에 설치한다. 스핀들 하중을 교정하는 동안, 리테이닝링 시일이나 팽창성 격막내의 압력을 0으로 설정된다. 스핀들의 작동시스템에 의한 하향하중으로 웨이퍼캐리어를 언로드 스테이션의 가이드링(31)의 내부턱(29)과 하중판(26)에 맞닿게 한다. 첫번째 로드셀은 이런 하향하중을 측정하고, 컴퓨터로 이런 측정값은 물론 하항햐중에 대응하는 스핀들의 작동메커니즘에서 생기는 대응 벨로즈 압력을 기록할 수 있다. 스핀들에 가하는 벨로즈 압력은 스핀들 조립체에 배치되는 빔 로드셀로 측정된다.

하중판(26)은 웨이퍼캐리어내 웨이퍼에 작용하는 하향 하중을 로드스테이션내 두번째 로드셀(25)로 옮기는데도 이용된다. 격막 압력을 받는 팽창성 격막인 배면판에서 웨이퍼 하중성분이 생긴다. 두번째 로드셀(25)은 하향 하중의 웨이퍼 하 중성분을 측정한다. 스핀들(8)과 웨이퍼의 하중 측정치는 컴퓨터로 보내진다. 스핀들의 하중, 웨이퍼 하중 및 리테이닝링 하중을 스핀들 하중방정식 (F_spindle=F_wafer+F_{retaining ring})을 이용해 대응 압력으로 교정한다.

도 3은 웨이퍼 하중을 측정하는데 사용되는 메커니즘의 구성을 좀더 자세히 보여준다. 이 메커니즘은 3 지점에서 로드셀을 120도 각도로 배치하여 이루어진다. 3개의 로드셀이 총체적으로 두번째 로드셀(25)로 사용되어 웨이퍼 하중 성분을 측정한다. 한편, 2군데 지점을 지지점으로 사용하고 나머지 지점에만 두번째 로드셀(25)을 배치할 수도 있다. 어느 구성도 웨이퍼 하중성분을 측정하는데 사용된다.

도 4는 CMP 공정동안 고려되는 3개 하중을 보여준다. 3개 하중은 스핀들 하중(35), 웨이퍼 하중(36) 및 리테이닝링 하중(37)이다. 스핀들(8)의 하향 하중은 CMP 과정중에 웨이퍼캐리어(2)에 작용한다. 웨이퍼캐리어(2)에 작용하는 하중은 리테이닝링 하중(37)과 웨이퍼하중(36)의 2가지 성분으로 분리된다. 이들 3개 하중의 평형방정식은 아래와 같다.

F_spindle = F_wafer + F_{retaining ring}

여기서, F_spindle = 웨이퍼캐리어에 작용하는 스핀들의 하중; F_wafer = 웨이퍼에 작용하는 스핀들의 하중 일부분; F_{retaining ring} = 리테이닝링에 작용하는 스핀들의 하중 일부분.

웨이퍼하중(36)에 리테이닝링 하중(37)을 더한 것이 총 스핀들하중(35)이므로, 위의 식엣서 2개의 값만 알면 나머지 값을 계산할 수 있다. CMP 자동 하중교정 기를 이용해, 스핀들하중을 원하는 값으로 설정한다. 스핀들의 실제 하중을 첫번째 로드셀(24)로 측정한다. 두번째 로드셀(25)로 웨이퍼 하중성분을 측정한다. 리테이닝링 하중은 이들 값에서 계산한다(F_{retaining ring}=F_spindle-F_wafer). 리테이닝링 하중을 계산하면 리테이닝링 작동압력에 관련된 교정곡선을 만들 수 있다.

대부분의 CMP 툴(1)에 작용하는 스핀들 하중은 작동시스템에서 온다. 작동시스템은 공압식이나 유압식으로서, CMP 툴의 스핀들의 공압작동은 벨로즈(39)를 통해 이루어진다. 도 5는 벨로즈 작동식 오버아암 스핀들 어셈블리를 보여준다. 벨로즈(39)에 의한 메커니즘은 웨이퍼캐리어(2)에 연결된 스핀들(8)을 CMP 동작동안 연마패드를 향해 밀어낸다. 스핀들 하중은 웨이퍼 캐리어에서 리테이닝링과 웨이퍼의 하중성분들로 분할된다. 이들 2개 성분이 CMP 동작중에 연마패드에 작용한다.

도 6의 웨이퍼캐리어(2)는 리테이닝링(42) 뒤에 팽창성 링시일(41)을 배치한다. 경우에 따라, Strasbaugh의 ViPRR 캐리어의 경우, 캐리어(2)에 반도체웨이퍼(3)를 고정하면서 리테이닝링(42) 뒤의 시일(41)에 압력을 가한다. 압력을 받은 시일(41)로 인해 링(42)이 연마테이블까지 팽창한다. 이런 시일(41)은 웨이퍼 캐리어내의 리테이닝링 하중에 영향을 준다. CMP 작업중에 리테이닝링(42)에 필요한 크기의 하중을 만들기 위해 링(42) 뒷쪽의 시일(41)에 필요한 크기의 공기압을 결정하는데 방정식이나 테이블을 이용한다. CMP 자동교정기를 통해 시일(41)의 압력을 교정하여, 스핀들 하중을 공지의 값으로 설정할 때 웨이퍼 하중을 측정하여 필요한 링 하중을 얻을 수 있다.

도 7의 다른 반도체웨이퍼 캐리어(2)에서는 캐리어(2)로 리테이닝링(42)을 고정하되, 웨이퍼(3) 뒤로 압력을 가하는데 팽창 격막(43)을 사용한다. 팽창 격막에서 생긴 웨이퍼 하중은 웨이퍼에 작용하는 하향력 성분이다. 웨이퍼 캐리어 구성에 따라서는 하중을 가하는데 배면판을 이용할 수도 있다. 연마작업동안 웨이퍼(3)에 원하는 하중을 가하는데 필요한 격막(43)내 공기압력을 결정하는데 방정식이나 테이블을 사용한다.

CMP 자동교정 시스템을 이용하면 연마작업 직전이나 직후에 CMP 툴내의 대응 스핀들 하중, 리테이닝링 하중 및 웨이퍼 하중으로 스핀들 벨로즈, 팽창형 시일 및 격막의 압력들을 신속정확히 교정할 수 있다. 이런 교정법에 의해 더 정확한 하중을 사용하면서 웨이퍼를 연마할 수 있다. 도 8은 자동교정법의 블록도이다. CMP 자동교정기를 사용할 때, 오프셋(27)이 달린 하중판(26)을 언로드 스테이션(23)에 배치한다. 하중판(26)의 설치는 오퍼레이터가 직접 하거나 CMP 툴에 연결된 로봇아암에 의한다. 하중판(26)의 오프셋(27)은 언로드 스테이션(23) 내부에 위치한 로드셀 위에 위치한다. 오프셋(27)과 하중판(26)의 높이를 조정하여 웨이퍼(3) 두께를 보상할 수 있다. 다음, 링 시일(41)이나 격막(43)의 압력을 캐리어 종류에 따라 0으로 설정한다. 이 방법으로 시일의 압력이나 격막의 압력의 영향을 받지 않는 스핀들 하중을 측정할 수 있다. 이어서 웨이퍼캐리어(2)가 달린 스핀들(8)을 CMP 툴(1)의 언로드 스테이션(23) 위에 배치한다. 웨이퍼캐리어(2)에 테스트 웨이퍼를 장착하지만, 하중판(26)의 구성에 따라서는 캐리어를 비워둘 수도 있다. 스핀들 작동시스템이 언로드 스테이션(23) 위에 배치되면 압력을 가하고 언로드 스테이션(23)에 웨이퍼 캐리어(2)를 내리는데, 이때 아랫쪽으로 하중이 가해진다. 언로드 스테이션은 x, y 방향으로 약간의 수평 자유도를 가지며 구성상 스핀들과 캐리어로 자체 센터링하도록 되어있다. 이때문에 캐리어가 자체적으로 언로드 스테이션의 중심에 맞춰진다. 웨이퍼캐리어가 언로드 스테이션까지 내려가면, 가이드링 둘레의 내부턱(29)과 하중판(26)에 접촉한다.

스핀들 하중 교정을 위해, 스핀들의 하향 하중을 만드는 압력을 만들라고 컴퓨터가 작동시스템에 명령한다. 웨이퍼캐리어의 링 시일이나 격막에 작용하는 압력은 0이다. 작동시스템에 의해 웨이퍼캐리어가 언로드 스테이션까지 내려가고 첫번째 로드셀(24)을 사용해 스핀들 하중을 측정한다. 스핀들 하중을 일으킨 각각의 벨로즈 압력과 첫번째 로드셀의 측정치를 컴퓨터에 기록한다. 컴퓨터는 작동시스템내의 각종 압력에 대해 이 과정을 반복하고 압력값과 대응 스핀들 하중을 기록한다. 도 9와 같이, 벨로즈 압력(45)인 피스톤 압력과 스핀들 하중(46)의 데이터를 이용해 스핀들 교정곡선(44)을 만든다.

리테이닝링이나 웨이퍼의 하중과 같이 웨이퍼캐리어(2)내의 하중 성분에 대응하는 유압을 교정하기 위해, 컴퓨터는 웨이퍼캐리어를 언로드 스테이션까지 내리는 크기의 스핀들 하중을 가져오도록 명령한다. 이어서, 캐리어(2)의 구성에 따라, 컴퓨터는 링 시일(41)이나 격막(43)을 팽창시키는 명령을 한다. 첫번째 로드셀(24)은 스핀들 하중의 총량을 측정하는데 사용되고, 두번째 로드셀(25)은 스핀들 하중에서 웨이퍼 하중성분을 측정하는데 사용된다. 컴퓨터는 여러가지 링 시일이나 격막 압력에 대한 데이터를 테스트하고 기록한다. 전체 스핀들 하중과 웨이퍼 하중성 분을 이용해 컴퓨터는 리테이닝링의 하중을 계산한다. 도 10과 같이, 스핀들 하중 방정식을 이용하는 컴퓨터는 수집된 데이터를 이용해 교정곡선(47)을 만드는데, 교정곡선은 리테이닝링의 하중(49)을 일으키는 팽창형 링 시일 압력(48)에 대응하거나, 대응 웨이퍼 하중을 일으키는 격막의 압력에 대응한다. 교정곡선(47)은 웨이퍼캐리어(2)의 구조에 좌우된다. 도 10의 교정곡선(47)은 팽창형 링 시일을 갖는 VIPRR 웨이퍼캐리어(2)에 대한 것이다.

이상의 과정으로 만들어진 교정곡선(44,47)은 테스트한 웨이퍼캐리어(2)와 스핀들에 고유한 것이다. 교정된 스핀들과 캐리어를 웨이퍼 연마작업에 사용할 수 있다. 고유 교정에 의해 스핀들 하중, 웨이퍼 하중 및 리테이닝링 하중이 CMP 작업동안 제대로 작용한다.

교정은 필요할 때만 하여야 한다. 캐리어(2)를 교체하거나, 리테이닝링(42)이나 시일(41)을 교체하거나, 캐리어(2)의 높이를 조정할 때 교정을 할 수 있다. 참고로 리테이닝 링의 높이는 쐐기로 정해지는데, 링의 마모가 심할수록 쐐기를 더 끼워야 한다. 웨이퍼캐리어(2)는 (리테이닝링(42)과 시일(41)을 포함해) 소모성 부품이므로 주기적으로 교체해야 한다. 이때문에, 주기적으로 캐리어를 교체하는 것이 보통이다. 교정작업은 캐리어(2)를 교체한 뒤 해야 한다. 웨이퍼캐리어를 교체한 뒤에는 새 캐리어(2)에 대해 교정과정을 반복한다. 또, 시간이 지나면 교정이 부정확해진다. 캐리어(2)를 교체하지 않을 경우에도 주기적으로 교정을 해야만 한다. 이상 설명한 시스템과 방법에 의하면 스핀들과 웨이퍼캐리어를 편리하고 정확하게 교정할 수 있다.

Claims (24)

1. CMP 툴을 교정하기 위한 시스템에 있어서:

   CMP 툴;

   작동시스템에 의한 스핀들의 하향 하중을 측정하기 위해 CMP 툴에 배치된 제1 메커니즘;

   상기 하향 하중의 웨이퍼 하중성분을 측정하기 위해 CMP 툴에 배치된 제2 메커니즘; 및

   컴퓨터;를 포함하고,

   상기 컴퓨터는 작동시스템에 의한 스핀들의 하향 하중을 조절, 측정 및 기록하고, 하향하중에서 웨이퍼 하중성분을 측정 및 기록하며, 하향하중에서 리테이닝링 하중성분을 결정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 메커니즘이 스핀들의 하향 하중을 측정하는 제1 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 메커니즘이 하향하중에서 웨이퍼 하중성분을 측정하기 위한 제2 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 메커니즘이 하향하중에서 웨이퍼 하중성분을 측정 하기 위한 로드셀 여러개를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 메커니즘이 2개의 지지대와 제2 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 작동시스템이 벨로즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 작동시스템이 하향 하중을 일으키는 벨로즈 압력을 일으키고; 상기 컴퓨터는 하향하중에 대응하는 벨로즈 압력을 측정 및 기록하며, 하향하중에 벨로즈 압력을 대응시키는 교정테이블을 생성하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 컴퓨터가 하향하중의 웨이퍼 하중성분을 조절하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 웨이퍼 하중성분이 팽창형 격막 압력을 받는 격막이나 배면판에 의해 웨이퍼캐리어에 생기는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 컴퓨터가 웨이퍼 하중성분을 일으키는 팽창형 격막 압 력에 웨이퍼 하중성분을 대응시키는 테이블을 만들도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 컴퓨터가 리테이닝링 하중성분을 조절하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 리테이닝링 하중성분이 웨이퍼캐리어내에서 압력을 받는 팽창형 링 시일에 의해 생기는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 컴퓨터가 리테이닝링 하중성분을 일으키는 팽창형 시일 압력에 리테이닝링 하중성분을 대응시키는 테이블을 만들도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 시스템.
14. CMP를 교정하는 방법에 있어서:

    작동시스템에 의한 스핀들의 하향 하중은 물론 이 하중의 웨이퍼 하중성분을 측정하는 메커니즘 위에 웨이퍼캐리어가 달린 스핀들을 배치하는 단계;

    상기 웨이퍼캐리어에 하향 하중을 가해 상기 메커니즘에 가져오는 단계; 및

    작동시스템을 하향 하중으로 교정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 하향 하중의 웨이퍼 하중성분을 교정하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 하향 하중의 리테이닝링 하중성분을 교정하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제14항에 있어서, 하향하중을 교정하는 단계에서 작동시스템내 스핀들 벨로즈에 압력을 가하고, 메커니즘내 제1 로드셀로 하향하중을 측정하며, 하향하중을 기록하고, 하향하중에 대응하는 벨로즈 압력을 기록하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 벨로즈 압력을 하향하중과 비교하고 스핀들 교정곡선을 만드는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제15항에 있어서, 웨이퍼 하중성분을 교정할 때 스핀들 하중을 공지의 값으로 설정하고 웨이퍼 하중성분을 일으키는 격막 압력을 웨이퍼 뒷쪽의 팽창형 격막에 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 제1 로드셀로 스핀들 하중을 측정하고, 제2 로드셀로 웨이퍼 하중을 측정하며, 웨이퍼 하중성분과 격막 압력을 기록하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 격막압력을 웨이퍼 하중성분과 비교하고 교정곡선을 만드는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제17항에 있어서, 리테이닝링 하중을 교정할 때 스핀들 하중을 알려진 값으로 설정하고, 리테이닝링 하중을 일으키는 시일압력을 리테이닝링 뒷쪽의 팽창형 링 시일에 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제22항에 있어서, 제1 로드셀로 하향 하중을 측정하고, 제2 로드셀로 웨이퍼 하중성분을 측정하며, 리테이닝링 하중성분을 결정하고, 리테이닝링 하중성분과 대응 시일압력을 기록하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 시일압력을 리테이닝링 하중성분과 비교하고 교정곡선을 만드는 것을 특징으로 하는 방법.

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