KR20120134472A - Ｃｍｐ 장치 - Google Patents

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KR20120134472A
KR20120134472A KR1020110053386A KR20110053386A KR20120134472A KR 20120134472 A KR20120134472 A KR 20120134472A KR 1020110053386 A KR1020110053386 A KR 1020110053386A KR 20110053386 A KR20110053386 A KR 20110053386A KR 20120134472 A KR20120134472 A KR 20120134472A
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Abstract

본 발명은 CMP 장치에 대한 것으로 보다 구체적으로는 컨디셔넝할 CMP 패드가 놓여진 정반과 일정 간격 이격되어 설치되는 스윙부, 스윙부와 수직한 방향으로 스윙부의 상단에 일단이 설치되어 스윙부를 기준으로 CMP 패드 상에서 회동하는 연결부, 연결부의 타단에 설치되어 회전하는 회전부, 회전부와 결합되어 회전하면서 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너 및 연결부에 설치되며 진동을 감지하여 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정부를 포함하여 측정된 진동가속도에 의해 CMP 패드의 마모량을 예측하고, CMP 컨디셔너가 설치된 상태 또는 구동되는 상태를 예측할 수 있는 CMP 장치에 관한 것이다.

Description

ＣＭＰ 장치{Chemical Mechanical Polishing Device}
본 발명은 CMP 장치에 대한 것으로 보다 구체적으로는 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하여 CMP 패드 컨디셔너의 마모량을 예측하고 CMP 장치의 상태를 확인 가능하게 하여 CMP 장치의 상태를 일정상태로 유지할 수 있는 CMP 장치에 관한 것이다.
반도체 장치에 사용되는 CMP 기술은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 절연막이나 금속막 등의 박막을 평탄화 할 때 이용된다.
CMP 공정에 사용되어지는 대표적인 소모 부품으로 CMP 패드와 슬러리, CMP 패드 컨디셔너를 들 수 있다. 특히, CMP 패드 컨디셔너는 CMP 패드의 표면을 스크래핑 또는 러핑하기 위해 CMP 패드와 접촉하는 다이아몬드와 같은 그라인더를 갖게 하여, 새로운 CMP 패드의 표면 상태가 슬러리의 우수한 유지 능력을 갖는 초기 상태로 최적화되거나, CMP 패드의 슬러리 유지 능력이 CMP 패드의 연마 능력을 일정 상태로 유지하도록 회복되는 동작인 컨디셔닝을 수행하는 역할과 패드에 공급되는 슬러리의 흐름 성을 좋게 하는 역할을 한다.
실제 CMP 공정 중 웨이퍼의 연마율(removal rate) 측정은 가능하지만 CMP 패드의 마모량은 측정하는 것이 불가능한다.
CMP 패드의 마모량이 일정하면 CMP 패드의 표면 상태가 일정하다는 의미를 가지며, 일정한 CMP 패드 표면을 갖는다는 것은 웨이퍼 연마율을 일정하게 유지할 수 있다는 의미를 내포한다. 또한, CMP 패드의 마모량이 크게 감소하거나 크게 증가하는 경우 웨이퍼의 연마율 뿐만 아니라 웨이퍼의 결합(defect)에도 영향을 미친다. 따라서 실제 CMP 공정에서 일정한 CMP 패드 마모량을 갖도록 하는 것은 매우 중요하다.
하지만 CMP 패드의 마모량이 웨이퍼 연마율의 유지성을 예측할 수 있음에도 종래에는 웨이퍼 연마율을 측정하는 방법 이외에 CMP 패드의 마모량을 예측할 수 있는 장치 및 방법이 없었다. 또한, 종래의 CMP 장치는 CMP 컨디셔너의 구동 상태나 CMP 컨디셔너가 설치된 상태를 점검할 수 있는 방법이 없었다.
따라서 웨이퍼 연마율을 측정하지 않고도 CMP 패드의 마모량을 예측하거나, CMP 컨디셔너가 설치된 상태 또는 구동되는 상태를 예측할 수 있는 CMP 장치가 필요한 실정이다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과 웨이퍼의 연마율을 측정하지 않아도 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정함으로써 CMP 패드의 마모량을 예측하는 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 컨디셔넝할 CMP 패드가 놓여진 정반과 일정 간격 이격되어 설치되는 스윙부, 스윙부와 수직한 방향으로 스윙부의 상단에 일단이 설치되어 스윙부를 기준으로 CMP 패드 상에서 회동하는 연결부, 연결부의 타단에 설치되어 회전하는 회전부, 회전부와 결합되어 회전하면서 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너 및 연결부에 설치되며 진동을 감지하여 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정부를 포함하여 측정된 진동가속도에 의해 CMP 패드의 마모량을 예측하고, CMP 컨디셔너가 설치된 상태 또는 구동되는 상태를 예측할 수 있는 CMP 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 CMP 장치에 있어서, CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 컨디셔닝할 CMP 패드가 놓여진 정반과 일정 간격 이격되어 설치되는 스윙부, 상기 스윙부와 수직한 방향으로 상기 스윙 축의 상단에 일단이 설치되어 상기 스윙부를 기준으로 상기 CMP 패드 상에서 회동하는 연결부, 상기 연결부의 타단에 설치되어 회전하는 회전부, 상기 회전부와 결합되어 회전하면서 상기 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너 및 상기 연결부에 설치되며 진동을 감지하고 상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정부를 포함하는 CMP 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 진동가속도 측정부는 상기 연결부 중 상기 스윙부에 대응하는 위치, 상기 회전부에 대응하는 위치, 상기 연결부의 중간 지점 중 어느 하나에 설치될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 진동가속도 측정부는 상기 연결부 중 상기 회전부에 대응하는 위치에 설치될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도는 상기 CMP 패드의 마모량과 비례한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도가 0.06 내지 5.4m/s2의 값을 갖도록 조절된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 CMP 패드 컨디셔너의 조절된 진동가속도 값이 0.06 내지 5.4m/s2를 벗어나면 CMP 장치의 점검 또는 CMP 패드 컨디셔너를 교체한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 진동가속도 측정부로부터 측정된 진동가속도가 기 저장된 진동가속도의 범위를 벗어나면 상기 CMP 장치의 점검 신호 또는 상기 CMP 패드 컨디셔너의 교체 신호를 발생하는 제어부를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 기 저장된 진동가속도의 범위는 0.06 내지 5.4m/s2이다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명의 CMP 장치에 의하면, CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정함으로써 CMP 패드의 마모량을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 CMP 장치는 컨디셔넝할 CMP 패드가 놓여진 정반과 일정 간격 이격되어 설치되는 스윙부, 스윙부와 수직한 방향으로 스윙부의 상단에 일단이 설치되어 스윙부를 기준으로 CMP 패드 상에서 회동하는 연결부, 연결부의 타단에 설치되어 회전하는 회전부, 회전부와 결합되어 회전하면서 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너 및 연결부에 설치되며 진동을 감지하여 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정부를 포함하여 측정된 진동가속도에 의해 CMP 패드의 마모량을 예측하고, CMP 컨디셔너가 설치된 상태 또는 구동되는 상태를 예측할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 CMP 장치의 개략적인 모습을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 CMP 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면적을 나타내는 도면,
도 3은 CMP 패드 컨디셔너에 하중을 가하는 방식에 따른 패드 마모량과 진동 가속도를 나타내는 그래프,
도 4 및 도 5는 CMP 패드 컨디셔너의 하중에 따른 패드 마모량과 진동 가속도를 나타내는 그래프,
도 6은 진동 가속도 값에 따른 패드 마모량의 프로파일을 나타내는 그래프.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하고, 측정된 진동가속도로 CMP 패드의 마모량을 예측하고 CMP 패드 컨디셔너의 설치된 상태 또는 구동되는 상태를 예측하는 CMP 장치에 관한 것이다.
그 결과, 웨이퍼의 연마율을 별도로 측정하지 않고 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정함으로써 CMP 공정이 이루어지는 동안 웨이퍼를 연마함과 동시에 CMP 패드의 마모량을 예측하여 CMP 패드 컨디셔너의 수명을 예측할 수 있다. 또한, CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하여 CMP 패드 컨디셔너가 정상적으로 설치되었는지, 정상적으로 구동되는지를 판단할 수 있으므로 CMP 장치의 상태를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 CMP 장치의 개략적인 모습을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 CMP 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면적을 나타내는 도면으로, 본 발명의 CMP 장치(100)는 스윙부(130), 연결부(140), 회전부(150), CMP 패드 컨디셔너(160) 및 진동가속도 측정부(170)를 포함하여 구성된다.
스윙부(130)은 컨디셔닝할 CMP 패드(120)가 놓여지는 정반(110)과 일정 간격 이격되어 설치된다. 예컨대, 정반(110)은 지지부(111) 상에 놓여 바닥에 수평하게 설치되고, 스윙부(130)은 바닥에 수직하게 설치된다. 스윙부(130)는 도시되지는 않았으나 별도의 모터를 포함하여 구성되며, 모터에 의해 스윙축을 중심으로 회전한다.
연결부(140)는 일단이 스윙부(130) 상단에 설치되고, 타단에는 회전부(150)가 설치된다. 연결부(140)는 스윙부(130)과 수직한 방향으로 설치되어 스윙부(130)을 기준으로 CMP 패드(120) 상에서 일정 각도를 갖고 회동한다.
회전부(150)는 연결부(140)의 타단에 설치되어 회전한다. 회전부(150)는 도시되지는 않았으나 별도의 모터를 포함하여 구성되며, 모터에 의해 회전축을 중심으로 회전한다.
CMP 패드 컨디셔너(160)는 회전부(150)와 결합되어 회전부(150)에 의해 회전하면서 CMP 패드(120)를 컨디셔닝한다. 컨디셔닝은 CMP 패드 컨디셔너(160)와 CMP 패드(120)가 밀착된 상태를 유지한 채 CMP 패드 컨디셔너(160)가 회전하면서 CMP 패드(120)의 표면을 스크래핑 또는 러핑하여 CMP 패드의 표면 상태를 초기 상태로 최적화하거나 CMP 패드의 연마 능력을 일정 상태로 유지하도록 회복시키는 공정을 일컫는다.
도 2에 도시된 컨디셔닝 면적은 CMP 패드 컨디셔너(160)가 연결부(14100에 의해 회동하여 컨디셔닝을 하는 면적을 나타낸다. CMP 패드 컨디셔너(160)가 회전하면서 회동하고, 동시에 정반(110) 역시 회전하므로 CMP 패드(120)의 전면에 걸쳐 컨디셔닝을 할 수 있다.
진동가속도 측정부(170)는 연결부(140)에 설치되며 진동을 감지하여 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도를 측정한다.
구체적으로 도 1을 참조하면 진동가속도 측정부(170)는 연결부(140) 중 스윙부(130)에 대응하는 위치(A), 회전부(150)에 대응하는 위치(C), 연결부(140)의 중간 지점 중 어느 하나의 위치(B)에 설치될 수 있다.
진동가속도 측정부(170)는 A 내지 C의 어느 위치에 설치되는 경우라도 진동에 따른 민감도의 차이는 있으나 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도를 측정할 수 있다.
다음은 CMP 공정 중 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도와 패드 마모량이 어떤 관계를 갖는지를 확인하기 위한 몇가지 실험예이다.
실험예 1
CMP 공정은 CMP 패드 컨디셔너(160)에 하중을 가하여 CMP 패드 컨디셔너(160)와 밀착한 CMP 패드(120)를 컨디셔닝한다. CMP 패드 컨디셔너(160)에 하중을 주는 방식은 CMP 장치를 제조하는 업체마다 상이한데 여기서는 air를 이용하는 방식, 축을 이용하는 방식, 무게추를 이용하는 방식을 설명할 것이다.
먼저, air를 이용하는 방식은 CMP 패드 컨디셔너(160) 전체에 동일한 양의 air가 채워져 CMP 패드(120)를 누르는 방식이고, 축 방식은 air가 회전부(150)의 회전축(미도시)를 가압하고 가압한 회전축이 CMP 패드 컨디셔너(160)의 중심부에 힘을 전달하는 방식이다. 그리고 무게추 방식은 air를 사용하는 것이 아니고 일정한 무게추를 CMP 패드 컨디셔너(160)의 회전축 위에 올려놓아 힘을 전달하는 방식이다.
표 1은 각각의 하중 전달 방식에 따른 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도 및 그에 따른 패드 마모량을 나타낸다.
하중 전달 방식 패드 마모량(PWR, ㎛/hr) 진동가속도(m/s2)
air 방식 17.0 0.4
축 방식 20.0 0.5
무게추 방식 28.0 1.0
다른 공정조건들은 모두 동일하게 유지하면서 CMP 공정 중 CMP 패드 컨디셔너(160)에 6파운드의 하중(lbf)을 가하는 경우 표 1에 기재된 바와 같이 정지상태에서 동일한 하중이 전달되어도 하중을 전달하는 방식에 따라 패드 마모량과 진동가속도의 값이 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 표 1 및 도 3을 참조하면 패드 마모량과 진동가속도의 크기가 비례하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 각각의 장비에 있어서 하중을 전달하는 방식에 따라 패드 마모량과 진동가속도가 다르게 나타나므로, 서로 다른 각각의 CMP 장치(100)의 패드 마모량을 동일한 수준으로 제어하기 위해서는 CMP 패드 컨디셔너의 하중을 달리해야 함을 알 수 있다.
실험예 2
실험예 1의 결과를 바탕으로, air를 이용하여 하중을 전달하는 장치, 예컨대 A 장치를 사용하여 실험예 1과 동일한 진동가속도 값을 갖도록 하기 위해 CMP 패드 컨디셔너(160)에 가해지는 하중값과 그 때의 패드 마모량을 측정하여 표 2에 기재하였다.
진동가속도(m/s2) 디스크 하중(lbf) 패드 마모량(PWR, ㎛/hr) 실험예 1의 패드 마모량
0.4 6.0 17.0 17.0
0.5 6.7 19.8 20.0
1.0 8.8 28.4 28.0
예컨대 표 1에 기재된 바와 같은 0.4, 0.5, 1.0m/s2의 진동가속도를 갖도록 디스크 CMP 패드 컨디셔너(160)에 하중을 가한 결과 각각의 경우 패드 마모량은 17.0, 19.8, 28.4㎛/hr의 값이 측정되었으며 이 값은 실험예 1의 패드 마모량과 거의 동일하였다.
즉, 디스크 하중을 조절하여 진동가속도 값을 같게 하면 서로 다른 CMP 장치 사이의 패드 마모량을 동일 수준으로 맞출 수 있다. 이를 통해 진동가속도 값을 측정함으로써 패드 마모량을 에측할 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 3
A 장치를 사용하여 CMP 패드 컨디셔너(160)에 6lbf의 하중을 가하고, CMP 패드 컨디셔너(160)에 하중을 전달하는 회전축(미도시)에 공차를 주어 인위적으로 진동이 발생하게 하였을 때 실험예 1과 동일한 진동가속도 값을 같도록 하는 경우 패드 마모량을 측정한 결과를 표 3에 기재하였다.
디스크 하중(lbf) 진동가속도(m/s2) 패드 마모량(PWR, ㎛/hr) 실험예 1의 패드 마모량
6.0 0.4 17.0 17.0
6.0 0.5 19.7 20.0
6.0 1.0 28.2 28.0
표 3에 기재된 바와 같이 CMP 패드 컨디셔너(160)에 동일한 하중을 부가하여도 진동가속도 값이 달라짐에 따라 패드 마모량이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도 값이 패드 마모량을 예측할 수 있음을 알 수 있다. 이와 더불어 회전부(150)에 진동가속도 측정부(170)를 설치하여 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도를 측정함으로써 CMP 장치(100)의 상태를 점검할 수 있고 균일한 패드 마모량을 보일 수 있도록 장비를 세팅할 수 있는 효과가 있다.
실험예 4
A 장치를 사용하여 CMP 패드 컨디셔너(160)의 하중을 달리하였을 때의 진동가속도 값과 그 때의 패드 마모량을 측정하여 표 4에 기재하였다.
디스크 하중(lbf) 진동가속도(m/s2) 패드 마모량(PWR, ㎛/hr)
4.0 0.25 12.4
6.0 0.4 17.0
8.0 0.62 20.6
10.0 0.81 24.3
12.0 1.0 28.5
표 4에 기재된 바와 같이 CMP 패드 컨디셔너(160)의 하중에 따라서 진동가속도 값이 비례하는 것을 확인할 수 있으며, 진동가속도를 측정함으로써 CMP 패드(120)의 패드 마모량을 예측할 수 있음을 확인할 수 있다. 이는 표 4의 측정값을 그래프로 표시한 도 4로도 확인할 수 있다.
실험예 5
A 장치를 사용하여 CMP 패드 컨디셔너(160)의 하중을 달리하였을 때의 진동가속도 값과 그 때의 패드 마모량, 옥사이드 웨이퍼의 연마율, 웨이퍼의 결함을 측정하여 표 5에 기재하였다.
디스크 하중(lbf) 진동가속도(m/s2) 패드 마모량(PWR, ㎛/hr) 웨이퍼 연마율(Å/min) 웨이퍼 결함 수(ea) 패드 프로파일
2.0 0.06 2.7 2200 120 정상
3.0 0.15 8 2700 5 정상
4.0 0.25 12.4 2755 5 정상
6.0 0.4 17.0 2762 4 정상
8.0 0.62 20.6 2795 2 정상
10.0 0.81 24.3 2788 2 정상
12.0 1.0 28.5 2782 6 정상
20.0 4.0 55.0 2766 5 정상
25.0 5.4 93.0 2588 21 편마모
표 5는 표 4에 기재된 디스크 하중 값인 4.0, 6.0, 8.0, 10.0, 12.0lbf 뿐만 아니라 4.0lbf보다 더 작은 값부터 12.0lbf보다 더 큰 값을 포함하여 측정하였다. 디스크 하중 값이 4.0, 6.0, 8.0, 10.0, 12.0lbf 일 때의 진동가속도 값은 표 4와 동일하게 측정되었고 이에 따른 패드 마모량 역시 표 4와 동일하다. 표 4에 기재된 디스크 하중에 따른 진동가속도와 패드 마모량은 도 5에도 도시하였다.
진동가속도 값이 0.06m/s2 일 때는 컨디셔닝이 원활히 이루어지지 않아 웨이퍼 연마율이 낮고 웨이퍼의 결함도 증가하는 결과를 얻었다.
한편 진동가속도 값이 5.4m/s2 일 때에는 패드 마모량이 매우 크고, 패드 프로파일도 균일하지 못해 CMP 패드(120)의 편마모 현상으로 CMP 패드(120)의 수명을 단축시키는 문제가 있음을 확인하였다.
이로써 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동을 감지하여 측정한 진동 가속도 값은 0.06 내지 5.4 의 값을 갖는 것이 바람직함으로 알 수 있다. 도 6을 참조하면 진동가속도 값에 따라 패드 마모량의 프로파일을 확인할 수 있는데, 0.06m/s2, 4.0m/s2의 진동가속도 값을 가질 때의 프로파일은 전체적으로 고르게 나타난 반면, 5.4m/s2의 진동가속도 값을 가질 때는 프로파일이 고르지 못한 것을 확인할 수 있다.
실험예 6
진동가속도 측정부(170)를 설치하는 위치에 따른 진동가속도 측정부(170)의 민감도의 변화를 확인하기 위해 연결부(140) 중 스윙부(130)에 대응하는 위치, 회전부(150)에 대응하는 위치, 연결부(140)의 중감 지점에 각각 진동가속도 측정부(170)를 설치하고 CMP 패드 컨디셔너(160)에 4, 6, 8lbf의 하중을 가한 후 진동가속도를 측정하고 민감도(편차)를 조사하여 표 6에 기재하였다.
진동가속도 측정부 위치
 진동가속도(m/s2)
8lbf 6lbf 4lbf 민감도(편차)
a(스윙부에 대응) 0.25 0.22 0.19 0.06
b(연결부 중간지점) 0.40 0.36 0.32 0.08
c(회전부에 대응) 0.62 0.55 0.42 0.20
도 1을 참조하면 표 6에 기재된 바와 같이 진동가속도 측정부(170)를 연결부(140) 중 스윙부(130)에 대응하는 위치(a)에 설치하는 경우 CMP 패드 컨디셔너(160)에 4, 6, 8lbf의 하중을 가할 때 측정한 진동가속도는 최고값과 최저값의 차이를 민감도로 정의하는 경우 0.06의 민감도를 갖는다.
마찬가지로 진동가속도 측정부(170)를 연결부(140)의 중간지점(b)에 설치하는 경우 측정한 진동가속도는 0.08의 민감도를 갖고, 연결부(140) 중 회전부(150)에 대응하는 위치에 설치하는 경우 측정한 진동가속도는 0.20의 민감도를 갖는다.
즉, 진동가속도 측정부(170)는 연결부(140) 중 회전부(150)에 대응하는 위치(c)에 설치하는 경우 가장 큰 민감도를 가지므로 장치 상태의 이상 유무를 정확하게 판단하고 CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동을 민감하게 감지하기 위해서는 연결부(140) 중 회전부(150)에 대응하는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.
결과적으로, CMP 패드 컨디셔너(160)의 진동가속도는 CMP 패드 컨디셔너(160)의 하중값, CMP 패드 컨디셔너(160)에 하중을 가하는 방식, CMP 패드 컨디셔너(160)의 설치 시 회전부(150)의 공차, 진동가속도 측정부(170)를 설치하는 위치를 조절하여 웨이퍼 연마율, 웨이퍼 결함 수, 패드 마모율, 패드 프로파일 등이 양호하게 나타나는 진동가속도 값, 예컨대 0.06 내지 5.4m/s2의 진동가속도 값을 갖도록 할 수 있다.
이는 작업자가 수동으로 수행할 수도 있고, 제어부(미도시)를 구비하여 자동화할 수도 있다. 제어부에 대해서는 뒤에서 설명할 것이다.
또한, 상기 방법으로 사용하더라도 진동가속도 값이 0.06 내지 5.4m/s2의 범위를 갖도록 조절되지 않는 경우 작업자는 CMP 패드 컨디셔너(160)를 교체할 수 있다.
더불어 CMP 장치를 제조하는 업체마다 CMP 패드 컨디셔너에 하중을 가하는 방식이 각각 다르므로 일정 하중을 CMP 패드 컨디셔너에 가하는 경우 CMP 패드 컨디셔너가 정지한 상태에서는 각 장치마다 동일한 하중을 CMP 패드 컨디셔너에 전달할 수 있지만, 연결부의 회동에 의해 CMP 패드 컨디셔너가 스윙하면 CMP 패드 컨디셔너에 전달되는 하중값은 상이하게 된다.
또한 동일한 방식으로 CMP 패드 컨디셔너에 하중을 가하더라도 CMP 패드 컨디셔너를 설치할 때 발생하는 공차들로 인하여 실제 진동가속도 측정부가 감지하는 진동은 차이가 발생하게 된다.
본 발명은 진동가속도 CMP 패드 컨디셔너의 하중값, CMP 패드 컨디셔너에 하중을 가하는 방식, CMP 패드 컨디셔너의 설치 시 회전부의 공차, 진동가속도 측정부를 설치하는 위치를 조절하여 서로 다른 장치들의 진동가속도 값을 일정하게 조절할 수 있으며 이를 통해 서로 다른 장치의 패드 마모량을 일정하게 유지할 수 있고, 최종적으로는 장치 간의 웨이퍼 연마율의 편차를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명은 제어부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 CMP 장치(100)는 진동가속도의 범위를 미리 저장한 후, 진동가속도 측정부(170)로부터 측정된 진동가속도와 기 저장된 진동가속도를 비교하여 측정된 진동가속도가 기 저장된 진동가속도의 범위를 벗어나면 CMP 장치(100)를 점검하라는 점검 신호 또는 CMP 패드 컨디셔너(160)를 교체하라는 교체 신호를 발생한다.
제어부가 점검 신호를 발생하면 CMP 패드 컨디셔너(160)에 가하는 하중값, 하중을 주는 방식, CMP 패드 컨디셔너(160)의 설치 시 회전부(150)의 공차, 진동가속도 측정부(170)를 설치하는 위치 등이 조절되어 측정된 진동가속도 값이 기 저장된 진동가속도의 범위 내에 들도록 CMP 장치(100)를 점검할 수 있다.
이때, 미리 저장하는 진동가속도의 범위는 상기 실험예에서 확인한 바와 같이 0.06 내지 5.4m/s2인 것이 바람직하다.
상기와 같이 진동가속도 값이 기 저장된 진동가속도 범위 내에 들도록 다양한 방법을 사용하여 CMP 장치(100)의 상태를 점검하여도 측정한 진동가속도 값이 기 저장된 진동가속도의 범위를 벗어나는 경우 CMP 패드 컨디셔너(160)의 수명이 다 된 것으로 볼 수 있으므로 제어부는 교체 신호를 발생하여 작업자로 하여금 CMP 패드 컨디셔너(160)의 교체를 하도록 할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. CMP 장치에 있어서,
    CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  2. 컨디셔닝할 CMP 패드가 놓여진 정반과 일정 간격 이격되어 설치되는 스윙부;
    상기 스윙부와 수직한 방향으로 상기 스윙 축의 상단에 일단이 설치되어 상기 스윙부를 기준으로 상기 CMP 패드 상에서 회동하는 연결부;
    상기 연결부의 타단에 설치되어 회전하는 회전부;
    상기 회전부와 결합되어 회전하면서 상기 CMP 패드를 컨디셔닝하는 CMP 패드 컨디셔너; 및
    상기 연결부에 설치되며 진동을 감지하고 상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도를 측정하는 진동가속도 측정부;를 포함하는 CMP 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동가속도 측정부는 상기 연결부 중 상기 스윙부에 대응하는 위치, 상기 회전부에 대응하는 위치, 상기 연결부의 중간 지점 중 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진동가속도 측정부는 상기 연결부 중 상기 회전부에 대응하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도는 상기 CMP 패드의 마모량과 비례하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 CMP 패드 컨디셔너의 진동가속도가 0.06 내지 5.4m/s2의 값을 갖도록 조절되는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 CMP 패드 컨디셔너의 조절된 진동가속도 값이 0.06 내지 5.4m/s2를 벗어나면 CMP 장치의 점검 또는 CMP 패드 컨디셔너를 교체하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동가속도 측정부로부터 측정된 진동가속도가 기 저장된 진동가속도의 범위를 벗어나면 상기 CMP 장치의 점검 신호 또는 상기 CMP 패드 컨디셔너의 교체 신호를 발생하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    기 저장된 진동가속도의 범위는 0.06 내지 5.4m/s2인 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
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