KR20100045093A

KR20100045093A - Ｃｍｐ 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법

Info

Publication number: KR20100045093A
Application number: KR1020080104138A
Authority: KR
Inventors: 차현기
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2010-05-03

Abstract

CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법이 제공된다. 상기 내부 튜브 압력 검출 방법은 웨이퍼를 상기 폴리싱 해드에 로딩하여 CMP 공정을 수행하는 단계, 내부 튜브 압력 감지기에 의하여 상기 내부 튜브의 압력을 실시간으로 감지하는 단계, 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 내인지 판단하는 단계, 및 상기 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 밖인 경우 알람 신호를 발생하고 수행 중인 CMP 공정을 정지하는 단계를 포함한다.

CMP(Chemical Mechanical Polishing), 내부 튜브(inner Tube), 폴리싱 해드

Description

ＣＭＰ 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법{Method of detecting a Inner Tube pressure of Polishing Head in Chemicla Mechanical Polishing Device}

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법에 관한 것이다.

Mirra CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 사용되는 폴리싱 해드(polishing head)는 멤브레인 압력(Membrane Pressure), 리테이너 링 압력(Retainer Ring Pressure), 내부 튜브 압력(Inner Tube Pressure)을 이용하여 웨이퍼(wafer)의 폴리싱에 영향을 미친다.

상기 3가지의 압력들 중 멤브레인 압력(Membrane Pressure), 리테이너 링 압력(Retainer Ring Pressure)은 직접적으로 웨이퍼의 패턴에 영향을 미친다. 상기 내부 튜브 압력은 멤브레인과 웨이퍼와의 밀착을 용이하게 하기 위하여 사용되며, 폴리싱 해드에 로딩된 웨이퍼의 슬립 아웃(Slip out) 유무를 확인하기 위해 사용된다.

도 1a는 일반적으로 웨이퍼가 로딩 경우된 멤브레인 버큠(Vacuum)에 의한 CMP 장치의 폴리싱 해드(Polishing Head, 100)를 나타내며, 도 1b는 일반적으로 웨이퍼가 로딩되지 않은 경우 멤브레인 버큠(Vacuum)에 의한 CMP 장치의 폴리싱 해드(101)를 나타낸다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)가 상기 폴리싱 헤드(100)에 로딩되지 않은 경우에는 웨이퍼 스위치(120)에 멤브레인(130) 압력이 가해지지 않아 상기 웨이퍼 스위치(120)에 연결된 내부 튜브(미도시)의 압력(140)이 외부로 빠져나가지 않아 웨이퍼(110)가 로딩된 상태임을 알려준다.

그러나 도 1b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(미도시)가 폴리싱 헤드(101)에 로딩되지 않은 경우에는 웨이퍼 스위치(120)에 멤브레인(130-1) 압력이 가해져 상기 웨이퍼 스위치(120)에 연결된 내부 튜브(미도시)의 압력(140-1)이 외부로 빠져나감에 따라 웨이퍼가 없음을 알람(Alarm)으로 알려준다.

그러나 내부 튜브는 폴링싱 해드(100, 101)의 내부에 위치하므로 내부 튜브는 누압(pressure leak)이 발생되지 않는 한 어떤 상태인지를 육안으로 확인할 수 없어 누압 등의 확실한 문제가 발생되지 않는 한 지속적으로 사용될 수 있다.

내부 튜브에 관련된 문제점에 대한 외부 신호가 누압에 의한 것으로 한정되기 때문에 단지 내부 튜브에 대한 알람만으로는 누압 이외의 문제에 대하여 엔지니어(engineer)의 판단이 매우 어렵다.

누압 이외의 웨이퍼의 로드 실패(load failure), 웨이퍼의 슬립 아웃(slip out), 웨이퍼 비검출(wafer not detected) 등과 같은 내부 튜브와 관련된 랜덤한 알람(alarm)들에 대응하는 외부 신호를 받더라도 엔지니어(engineer)는 어떤 문제 와 관련된 알람인지 판단이 매우 어렵다. 이러한 어려운 점에 따라 CMP 장비의 하강 시간(down time) 증가 및 불필요한 해드 부분들의 교체를 유발시킬 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 Mirra CMP 장치의 알람의 주요 원인인 내부 튜브의 압력을 실시간으로 감지함으로써 CMP 장치의 불필요한 다운(down) 및 부품 교체를 감소시켜 원가를 절감할 수 있는 CMP 장치의 내부 튜브 압력 검출 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법은 웨이퍼를 상기 폴리싱 해드에 로딩하여 CMP 공정을 수행하는 단계, 내부 튜브 압력 감지기에 의하여 상기 내부 튜브의 압력을 실시간으로 감지하는 단계, 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 내인지 판단하는 단계, 및 상기 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 밖인 경우 알람 신호를 발생하고, 수행 중인 CMP 공정을 정지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법은 내부 튜브의 압력을 실시간으로 감지하고 압력 이상을 알림으로써 CMP 장치의 불필요한 다운(down) 및 부품 교체를 감소시켜 CMP 공정 수행 원가를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 장치의 내부 튜브 압력 검출 방법을 나타내는 플로챠트이다.

먼저 Mirra CMP(Chemicla Mechanical Polishing)을 수행하기 전에 내부 튜브에 연결된 내부 튜브 압력 감지기(Inner Tube Pressure Sensor)에 의해 내부 튜브에 압력(Pin)을 감지한다(S210). 이는 CMP 수행 전에 내부 튜브에 압력이 존재하는지 여부를 확인하는 것이다.

내부 튜브에 압력이 존재하는 경우, 예컨대, 상기 내부 튜브의 압력이 내부 튜브 압력의 허용 범위 밖인 경우는 폴리싱 해드 내부에 압력 누설 등의 이상이 발생하였음을 나타내므로 Mirra CMP 장비를 하강(down)시킨다(S222). 그리고 폴리싱 해드를 교체한다(S224).

폴리싱 해드를 교체하는 과정에서 내부 튜브 압력 누설에 대한 원인 분석을 한다(S226). 원인 분석 결과에 따른 조치를 수행한 후 폴리싱 해드를 교체하여 CMP 공정을 수행한다(S228). 상기 CMP 공정 수행 후 진행은 후술하는 S250단계로 진행된다.

내부 튜브에 압력이 존재하지 않는 경우는 CMP 공정을 수행한다(S240). CMP 공정 수행 후 상기 내부 튜브 압력 감지기는 상기 내부 튜브의 팽창 및 수축에 따른 내부 튜브의 압력을 상기 CMP 공정 수행 동안 실시간으로 감지한다(S250).

상기 CMP 공정 수행 후 상기 내부 튜브 압력 감지기에 의해 감지된 상기 내부 튜브의 압력(Pin)이 내부 튜브의 허용 압력(tolerance pressure, Pt) 범위 내인지를 판단한다(S260).

상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 상기 허용 압력 범위 내인 경우, 예컨대, 상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 허용 압력(Pt)보다 작은 경우(Pin＜Pt)는 상기 허용 압력 범위 내에서 상기 감지된 내부 튜브의 압력에 대한 데이터를 읽는다(S262). 상기 읽혀진 데이터는 표시기를 통하여 외부로 표시될 수 있다.

또한 상기 허용 압력은 일정한 범위(Range), 예컨대, Pt1 ~ Pt2일 수 있다. 그리고 상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 상기 허용 범위(Pt1 ~ Pt2) 내일 때(Pt1＜Pin＜Pt2), 상기 감지된 내부 튜브의 압력에 대한 데이터를 읽는다. 상기 읽혀진 데이터는 표시기를 통하여 외부로 표시될 수 있다.

상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 상기 허용 범위 내일 때에는 CMP 공정을 정상적으로 계속 수행한다(S264). 이후 진행은 상기 S250 단계로 진행되며, 상기 CMP 공정 수행 동안 상기 내부 튜브의 압력은 실시간으로 감지되고 체크된다.

상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 상기 허용 압력 범위 밖인 경우, 예컨대, 상기 감지된 내부 튜브의 압력(Pin)이 허용 압력(Pt)보다 큰 경우(Pin＞Pt), 내부 튜브 압력에 대한 이상이 발생함을 알리는 알람(alarm) 신호를 생성하고, 수행 중인 CMP 공정을 정지한다(S270).

이때 내부 튜브 압력 감지기(Inner Tube Pressure Sensor)에 의하여 알람 신호를 외부로 알림과 동시에 표시기에 의해 내부 튜브의 이상 압력에 대한 데이터를 표시할 수 있다.

따라서 CMP 공정 수행 중에 내부 튜브에 압력 이상, 즉 내부 튜브 압력이 허용 범위를 벗어나는 순간 압력 이상을 알리는 알람을 발생시키고, 이러한 알람에 의하여 수행 중인 CMP 공정을 자동적으로 정지할 수 있으며 또는 엔지니어의 의하여 수동으로 정지될 수 있다.

상기 알람에 의하여 CMP 공정이 정지된 후 Mirra CMP 장비를 하강(down)시킨다(S222). 그리고 폴리싱 해드를 교체한다(S224).

폴리싱 해드를 교체하는 과정에서 내부 튜브 압력 누설에 대한 원인 분석을 한다(S226). 원인 분석 결과에 따른 조치를 수행한 후 폴리싱 해드를 교체하여 CMP 공정을 수행한다(S228). 상기 CMP 공정 수행 후 진행은 상기 S250단계로 진행된다. 따라서 상기 CMP 공정 수행 중에 내부 튜브에 압력 이상, 즉 내부 튜브 압력이 허용 범위를 벗어나는 순간 압력 이상을 알리는 알람을 발생시키고, 이러한 알람에 의하여 수행 중인 CMP 공정이 자동적으로 정지되거나 또는 엔지니어의 의하여 수동으로 정지될 수 있으며, 내부 튜브 압력 이상에 대한 원인 분석을 하고, 그 결과에 따른 조치를 수행한 후 폴리싱 해드를 교체하여 CMP 공정을 다시 수행할 수 있다. 이러한 과정이 실시간으로 이루어질 수 있다.

내부 튜브는 고무(rubber) 재질로 CMP 공정 수행 중 팽창과 수축을 반복한다. 이러한 고무 재질의 특성상 오랜 시간 사용하게 되거나, 외부의 요소에 의해 고무 특성이 변질될 경우 팽창과 수축이 원활하게 이루어지지 못하게 된다.

이럴 경우 누압, 웨이퍼의 로드 실패(load failure), 웨이퍼의 슬립 아웃(slip out), 웨이퍼 비검출(wafer not detected) 등과 같은 내부 튜브와 관련된 랜덤한 알람(alarm)들이 신호 형태로 외부에 나타나게 되므로 이에 내부 튜브의 팽창과 수축을 감지하기 위한 감지부 및 표시부를 내부 튜브와 연결시킴으로써 내부 튜브의 상태를 실시간으로 확인할 수 있고, 내부 튜브에 이상 발생시 그 원인을 실시간으로 분석하고 조치할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1a는 일반적으로 웨이퍼가 로딩 경우된 멤브레인 버큠(Vacuum)에 의한 CMP 장치의 폴리싱 해드를 나타낸다.

도 1b는 일반적으로 웨이퍼가 로딩되지 않은 경우 멤브레인 버큠(Vacuum)에 의한 CMP 장치의 폴리싱 해드를 나타낸다.

Claims

CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법에 있어서,

웨이퍼를 상기 폴리싱 해드에 로딩하여 CMP 공정을 수행하는 단계;

내부 튜브 압력 감지기에 의하여 상기 내부 튜브의 압력을 실시간으로 감지하는 단계;

감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 내인지 판단하는 단계; 및

상기 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 밖인 경우 알람 신호를 발생하고, 수행 중인 CMP 공정을 정지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법은,

상기 감지된 내부 튜브 압력이 내부 튜브 허용 압력 범위 내인 경우 상기 감지된 튜브 압력을 읽고, 표시기에 의하여 외부로 튜브 압력을 표시하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법은,

CMP 공정을 수행하는 단계 이전에 상기 내부 튜브의 압력을 감지하는 단계; 및

감지된 내부 튜브의 압력이 허용 범위 내인 경우 상기 CMP 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법.
제3항에 있어서, 상기 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법은,

감지된 내부 튜브의 압력이 허용 범위 밖인 경우 상기 CMP 공정 전에 상기 폴리싱 헤드를 교체하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 해드의 내부 튜브 압력 검출 방법.