KR20180079994A - 웨이퍼 연마 시스템 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 연마부; 상기 연마부 상부에 장착되고, 상기 연마부에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 슬러리분배부; 상기 슬러리분배부와 연결되고, 슬러리를 저장하는 슬러리탱크; 상기 연마부 및 상기 슬러리탱크와 연결되고, 상기 슬러리탱크로부터 상기 연마부로 슬러리를 이송하는 슬러리펌프; 일측이 상기 슬러리탱크와 연결되는 제1순환라인; 일측이 상기 제1순환라인의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부와 연결되는 제2순환라인; 및 상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인을 유동하는 세정액을 공급하는 세정액공급부를 포함할 수 있다.

Description

웨이퍼 연마 시스템{Wafer polishing system}
실시예는, 웨이퍼 연마 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 반도체의 고집적화로 단위 면적 당 정보의 처리 및 저장 용량이 증가하게 되었고, 이는 반도체 웨이퍼의 대(大) 직경화와 회로선 폭의 미세화 및 배선의 다층화를 요구하게 되었다. 반도체 웨이퍼 위에 다층의 배선을 형성하기 위해서는 웨이퍼의 고평탄도가 요구되며, 이러한 고평탄도를 위하여 웨이퍼 평탄화 공정이 필요하다.
웨이퍼의 평탄화 공정의 하나로, 웨이퍼 연마공정이 있다. 웨이퍼 연마공정은 웨이퍼의 상하면을 연마패드로 연마하는 공정이다. 이러한 웨이퍼 연마공정은 상정반과 하정반이 구비되는 연마부와 상기 연마부에 연마용 슬러리(slurry)를 공급하는 수단이 구비되는 연마 시스템을 사용하여 진행한다.
연마부에 슬러리를 공급하기 위해 연마부와 연결되는 배관이 연마 시스템에 구비될 수 있다. 그러나, 슬러리에 함유된 연마용 입자는 배관의 내부에 고착되어 배관을 막히게 할 수 있다.
또한, 이러한 고착된 슬러리가 떨어져 나가 연마부에 유입되는 경우, 가공 대상체인 연마부에 손상을 일으킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제점에 대한 해결책이 요구된다.
따라서, 실시예는, 배관에 고착된 연마용 입자를 효과적으로 제거할 수 있는 웨이퍼 연마 시스템에 관한 것이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 연마부; 상기 연마부 상부에 장착되고, 상기 연마부에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 슬러리분배부; 상기 슬러리분배부와 연결되고, 슬러리를 저장하는 슬러리탱크; 상기 연마부 및 상기 슬러리탱크와 연결되고, 상기 슬러리탱크로부터 상기 연마부로 슬러리를 이송하는 슬러리펌프; 일측이 상기 슬러리탱크와 연결되는 제1순환라인; 일측이 상기 제1순환라인의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부와 연결되는 제2순환라인; 및 상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인을 유동하는 세정액을 공급하는 세정액공급부를 포함할 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 연마부와 상기 슬러리탱크를 연결하는 제3순환라인; 및 상기 제3순환라인에 배치되는 드레인(drain)장치를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 드레인장치와 연결되는 제2드레인라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제1순환라인과 연결되고, 상기 슬러리탱크 하부에 배치되는 제1드레인라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제2순환라인과 연결되는 제3드레인라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제3드레인라인은, 상기 제2순환라인에 잔류하는 세정액을 드레인하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 슬러리분배부와 상기 제3드레인라인 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인에 배치되는 유량조절밸브 및 유량계를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 유량조절밸브 및 상기 유량계와 전기적으로 연결되는 제어부; 및 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 알람부를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2순환라인을 유동하는 슬러리의 유량이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 알람부에 작동신호를 전송하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제3드레인라인에 배치되는 제3자동밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 일측이 상기 제2순환라인에 연결되고 타측이 상기 세정액공급부와 연결되며, 체크밸브, 제1수동밸브 및 제1자동밸브가 배치되는 공급라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제1순환라인과 상기 공급라인 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인에 배치되는 제2자동밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 슬러리펌프와 상기 제2자동밸브 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크에 연결되는 제1바이패스라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제1바이패스라인에 배치되는 제2수동밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제1바이패스라인의 상기 제1순환라인으로부터의 분기점과 상기 제2자동밸브 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크에 연결되는 제2바이패스라인을 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 일 실시예는, 상기 제2바이패스라인에 배치되는 제4자동밸브를 더 포함하는 것일 수 있다.
웨이퍼 연마 시스템의 다른 실시예는, 연마부; 상기 연마부 상부에 장착되고, 상기 연마부에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 슬러리분배부; 상기 슬러리분배부와 연결되고, 슬러리를 저장하는 슬러리탱크; 상기 연마부 및 상기 슬러리탱크와 연결되고, 상기 슬러리탱크로부터 상기 연마부로 슬러리를 이송하는 슬러리펌프; 일측이 상기 슬러리탱크와 연결되는 제1순환라인; 일측이 상기 제1순환라인의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부와 연결되는 제2순환라인; 상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인을 유동하는 세정액을 공급하는 세정액공급부; 상기 제2순환라인에 배치되는 유량조절밸브; 상기 제2순환라인에 배치되는 유량계; 상기 유량조절밸브 및 상기 유량계와 전기적으로 연결되는 제어부; 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 알람부; 및 상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인에 잔류하는 세정액을 드레인하는 드레인라인을 포함할 수 있다.
실시예에서, 공급라인을 통해 공급되는 세정액으로 제2순환라인을 세정함으로써, 제2순환라인 내부에 고착된 슬러리를 효과적으로 제거하여, 이러한 슬러리에 의해 발생하는 제2순환라인의 막힘, 웨이퍼의 연마불량 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시예에서, 제2순환라인 세정공정 완료 후, 상기 제2순환라인에 잔류하는 세정액을 제3드레인라인을 통해 효과적으로 외부로 드레인 함으로써, 슬러리를 다시 연마부로 유입하는 경우 제2순환라인 잔류 세정액에 의해 슬러리가 희석되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
실시예에서, 유량조절밸브를 사용하여 슬러리 또는 세정액의 유량을 설정범위내로 조절하여, 연마 시스템을 안정적으로 작동할 수 있다.
또한, 유량조절밸브가 유량을 제어할 수 없는 상황에서 슬러리 또는 세정액의 유량이 설정범위를 초과하는 경우 알람부가 작동하여 작업자가 신속하고 효과적인 조치를 취할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 연마 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 웨이퍼 연마공정 진행시 웨이퍼 연마용 슬러리의 순환을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에서 연마 시스템 세정시 세정액과 웨이퍼 연마용 슬러리의 유동을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예의 연마 시스템의 제어 및 알람을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하에서 "라인"은 모두 배관을 의미하고, 상기 라인들을 통해 웨이퍼 연마용 슬러리 또는 세정액이 유동할 수 있다. 또한, "자동밸브"는 원격에서 제어장치를 사용하여 개방 또는 폐쇄할 수 있는 밸브이고, "수동밸브"는 작업자가 직접 밸브를 수동으로 개방 또는 폐쇄할 수 있는 밸브를 의미한다.
도 1은 일 실시예의 연마 시스템을 나타낸 도면이다. 실시예의 연마 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 연마부(100), 슬러리분배부(200), 슬러리탱크(300), 슬러리펌프(400), 제1순환라인(510), 제2순환라인(520), 제3순환라인(530) 및 세정액공급부(600)를 포함할 수 있다.
연마부(100)에서는 웨이퍼를 연마할 수 있다. 예를 들어, 상정반과 하정반이 연마부(100) 내부에 구비되고, 이들 사이에 연마 대상체인 웨이퍼를 배치하고, 상정반 및/또는 하정반이 회전하여 웨이퍼를 연마할 수 있다.
슬러리분배부(200)는 상기 연마부(100) 상부에 장착되고, 상기 연마부(100)에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 역할을 할 수 있다.
연마부(100)에서 웨이퍼 연마시 연마용 슬러리가 사용될 수 있다. 이러한 연마용 슬러리는 연마용 입자와 액체가 혼합된 액상으로 구비되고, 따라서, 순환라인을 통해 순환할 수 있다.
상기 연마용 슬러리는 슬러리분배부(200)에 유입되고, 슬러리분배부(200)를 통해 연마부(100) 내부로 고르게 유입될 수 있다. 슬러리분배부(200)는 예를 들어, 상측에서 연마부(100) 및 슬러리분배부(200)를 바라볼 경우, 복수의 분기관(manifold)이 연마부(100)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다.
이러한 구조의 복수의 분기관을 통해 슬러리는 연마부(100) 내부에 배치되는 상정반 및 하정반에 고르게 유입될 수 있다.
종래에는 슬러리를 연마부(100)에 유입하기 위해 기어장치를 포함하는 롤러펌프(roller pump)가 사용되었으나, 롤러펌프는 지속적으로 사용할 경우 특히, 슬러리가 기어장치를 마모시켜 롤러펌프의 작동불량을 유발할 수 있었다.
또한, 기어장치의 마모된 입자가 롤러펌프에 구비되는 슬러리 이송용 튜브를 손상시키거나, 상기 입자가 연마부(100)로 유입되어 연마되는 웨이퍼 표면에 스크래치(scratch)를 발생시킬 수 있었다.
따라서, 실시예에서는 종래의 롤러펌프를 기어장치가 구비되지 않은 슬러리분배부(200)로 교체함으로써, 롤러펌프에서 발생하는 상기한 이송용 튜브손상, 웨이퍼 스크래치의 발생 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
슬러리탱크(300)는 상기 슬러리분배부(200)와 연결되고, 슬러리를 저장할 수 있다. 다량의 슬러리가 저장되므로, 슬러리를 구성하는 입자가 가라앉아 액체와 분리되는 현상을 억제하기 위해 교반기가 구비될 수도 있다.
또한, 슬러리탱크(300)에는, 도시되지는 않았으나, 슬러리를 보충하기 위한 보충라인(make-up line)이 구비될 수 있고, 상기 보충라인을 통해 부족한 슬러리가 슬러리탱크(300)로 보충될 수 있다.
슬러리펌프(400)는 상기 연마부(100) 및 상기 슬러리탱크(300)와 연결되고, 상기 슬러리탱크(300)로부터 상기 연마부(100)로 슬러리를 이송할 수 있다. 연마부(100), 슬러리탱크(300) 및 슬러리펌프(400)는 제1순환라인(510) 내지 제3순환라인(530)으로 서로 연결되므로, 슬러리펌프(400)가 슬러리를 펌핑하면 슬러리는 제1순환라인(510) 내지 제3순환라인(530)을 통해 연마부(100)와 슬러리탱크(300)를 순환할 수 있다.
제1순환라인(510)은 일측이 상기 슬러리탱크(300)와 연결되고, 타측이 제2순환라인(520)에 연결되며, 상기 슬러리펌프(400)가 배치될 수 있다.
제2순환라인(520)은 일측이 상기 제1순환라인(510)의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부(200)와 연결될 수 있다. 상기 제2순환라인(520)에는 상기 제2순환라인(520) 내부를 세정하기 위한 세정액이 공급되는 공급라인(540)과, 상기 세정액을 드레인하기 위한 제3드레인라인(730)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 세정액은 예를 들어 초순수(de-ionized water)일 수 있다.
제3순환라인(530)은 일측은 연마부(100)에 연결되고 타측은 슬러리탱크(300)에 연결되어, 상기 연마부(100)와 상기 슬러리탱크(300)를 연결할 수 있다.
세정액공급부(600)는 상기 제2순환라인(520)과 연결되고, 상기 제2순환라인(520)을 유동하는 세정액을 공급할 수 있다. 세정액은 상기 제2순환라인(520) 내부를 세정하기 위해 제2순환라인(520)에 공급될 수 있다.
이때, 제2순환라인(520)의 세정공정이 완료된 후, 상기 제2순환라인(520) 내부에 잔류하는 세정액은 제3드레인라인(730)을 통해 외부로 드레인될 수 있다.
드레인(drain)장치(700)는 상기 제3순환라인(530)에 배치되어, 연마부(100)로부터 유출되는 슬러리를 외부로 드레인하는 역할을 할 수 있다. 연마부(100)로부터 유출되는 슬러리에는 예를 들어, 웨이퍼로부터 연마되어 떨어져 나오는 웨이퍼입자, 기타 이물질이 포함될 수 있다.
웨이퍼 연마공정이 계속적으로 진행되면, 슬러리는 상기한 웨이퍼입자, 기타 이물질의 함유량이 증가하므로, 이러한 오염된 슬러리를 교체할 필요가 있다. 따라서, 드레인장치(700)는 이러한 오염된 슬러리를 이에 연결된 제2드레인라인(720)을 통해 외부로 드레인할 수 있다.
즉, 슬러리의 오염도가 기준치를 초과하는 경우, 슬러리의 일부 또는 전부를 드레인장치(700)를 통해 외부로 드레인하고, 부족한 슬러리는 슬러리탱크(300)를 통해 보충할 수 있다.
제2드레인라인(720)은 상기 드레인장치(700)와 연결되고, 상기 드레인장치(700)로부터 유출되는 오염된 슬러리를 외부로 드레인하는 통로 역할을 할 수 있다. 도시되지는 않았으나 상기 제2드레인라인(720)에는 밸브가 배치되어 제2드레인라인(720)을 폐쇄 또는 개방할 수 있다.
한편, 실시예에서 제1드레인라인(710)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1드레인라인(710)은 상기 제1순환라인(510)과 연결되고, 상기 슬러리탱크(300) 하부에 배치될 수 있다. 필요한 경우, 제1드레인라인(710)을 통해 슬러리탱크(300)에 저장되는 슬러리를 외부로 드레인할 수 있다. 도시되지는 않았으나 상기 제1드레인라인(710)에는 밸브가 배치되어 제1드레인라인(710)을 폐쇄 또는 개방할 수 있다.
또한, 실시예에서 제3드레인라인(730)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3드레인라인(730)은, 상기한 바와 같이, 제2순환라인(520)의 세정공정 완료 후 상기 제2순환라인(520) 내부에 잔류하는 세정액을 외부로 드레인하기 위한 통로역할을 할 수 있다.
실시예에서, 상기 슬러리분배부(200)와 상기 제3드레인라인(730) 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인(520)에 배치되는 유량조절밸브(521) 및 유량계(523)를 더 포함할 수 있다.
유량계(523)는 웨이퍼 연마공정 진행시 제2순환라인(520)을 유동하여 슬러리분배부(200) 및 연마부(100)에 공급되는 슬러리의 유량을 측정하고, 유량조절밸브(521)는 유량계(523)에서 측정되는 슬러리의 유량을 기초로, 슬러리의 유량이 설정된 범위내에 있도록 조절하는 역할을 할 수 있다. 이러한 유량조절은 제어부(810)(Controller)를 통해 구현될 수 있는데, 이에 대해서는 하기에 구체적으로 설명한다.
실시예에서, 상기 제3드레인라인(730)에 배치되는 제3자동밸브(733)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3자동밸브(733)를 개방 또는 폐쇄함으로써 상기 제3드레인라인(730)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
또한, 실시예에서 일측이 상기 제2순환라인(520)에 연결되고 타측이 상기 세정액공급부(600)와 연결되는 공급라인(540)을 더 포함할 수 있다. 상기 공급라인(540)에는 체크밸브(543), 제1수동밸브(541) 및 제1자동밸브(542)가 배치될 수 있다.
상기 체크밸브(543)는 제2순환라인(520) 내부에 존재하는 슬러리가 세정액공급부(600)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 제1수동밸브(541) 및 제1자동밸브(542)는 개방 또는 폐쇄됨으로써 상기 공급라인(540)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
실시예에서 슬러리가 세정액공급부(600)로 역류하는 경우, 세정액공급부(600)를 구성하는 여러부품, 장치 등이 심각하게 오염, 훼손될 우려가 있다. 따라서 이를 확실히 방지하기 위해, 상기 공급라인(540)에는 체크밸브(543), 제1수동밸브(541) 및 제1자동밸브(542)이 배치될 수 있다.
실시예에서, 상기 제1순환라인(510)과 상기 공급라인(540) 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인(520)에 배치되는 제2자동밸브(522)를 더 포함할 수 있다. 제2자동밸브(522)는 개방 또는 폐쇄됨으로써 제2순환라인(520)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다.
제2자동밸브(522)가 폐쇄되는 경우 제2순환라인(520)에는 슬러리가 유동하지 않고, 따라서 제2순환라인(520)에 연결되는 슬러리분배부(200) 및 연마부(100)에는 슬러리가 공급되는 않는다.
또한, 실시예에서 상기 슬러리펌프(400)와 상기 제2자동밸브(522) 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인(510)에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크(300)에 연결되는 제1바이패스라인(550)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1바이패스라인(550)에는 제2수동밸브(552)가 배치될 수 있다.
제1바이패스라인(550)은 실시예의 연마 시스템이 비정상적으로 작동하거나, 연마시스템 구성장치 중 일부가 고장이 나는 등으로 인해 연마부(100)에 슬러리 공급을 중단하는 경우, 슬러리펌프(400)로부터 펌핑된 슬러리를 바로 슬러리탱크(300)로 바이패스하는 역할을 할 수 있다.
슬러리를 슬러리탱크(300)로 바이패스하는 경우, 제2수동밸브(552)를 개방하고, 제2자동밸브(522)를 폐쇄할 수 있다.
실시예에서, 상기 제1바이패스라인(550)의 상기 제1순환라인(510)으로부터의 분기점과 상기 제2자동밸브(522) 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인(510)에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크(300)에 연결되는 제2바이패스라인(560)을 더 포함할 수 있다.
제2순환라인(520) 세정공정 진행시에 슬러리가 제2순환라인(520)으로 유입되는 것을 차단하고 슬러리탱크(300)로 바이패스시킬 필요가 있는데, 이때 상기 제2바이패스라인(560)을 이용하여 슬러리를 슬러리탱크(300)로 바이패스시킬 수 있다.
한편, 제2순환라인(520) 세정공정은 긴급상황이 아니므로, 슬러리의 바이패스시 제1바이패스라인(550)은 사용하지 않고 제2바이패스라인(560)을 사용하는 것이 적절할 수 있다.
상기 제2바이패스라인(560)에는 제4자동밸브(564)가 설치될 수 있다. 상기 제4자동밸브(564)가 개방 또는 폐쇄됨에 따라 상기 제2바이패스라인(560)은 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
도 2는 도 1에서 웨이퍼 연마공정 진행시 웨이퍼 연마용 슬러리의 순환을 나타낸 도면이다. 웨이퍼 연마공정 진행시 슬러리는 실선 화살표 방향으로 유동할 수 있다.
슬러리탱크(300)로부터 유출되는 슬러리는 제1순환라인(510)을 유동하면서 슬러리펌프(400)에 의해 펌핑되며, 이때 제1드레인라인(710)에 구비되는 밸브는 폐쇄될 수 있다.
슬러리펌프(400)로부터 유출되는 슬러리는 제1순환라인(510)을 유동하여 제2순환라인(520)으로 유입되며, 이때 제2수동밸브(552) 및 제4자동밸브(564)는 폐쇄될 수 있다.
제2순환라인(520)으로 유입된 슬러리는 제2순환라인(520)을 유동하여 슬러리분배부(200)로 유입될 수 있다. 이때, 제2수동밸브(552)는 개방되고, 제1수동밸브(541), 제1자동밸브(542) 및 제3자동밸브(733)는 폐쇄된 상태이며, 슬러리는 유량계(523) 및 유량조절밸브(521)를 통과하여 제2순환라인(520)을 따라 슬러리분배부(200)로 유입될 수 있다.
슬러리분배부(200)로 유입된 슬러리는 균일하게 분배되어 연마장치 내부로 유입되어 웨이퍼 연마공정에 사용되고, 연마장치로부터 유출되는 슬러리는 제3순환라인(530)을 통해 다시 슬러리탱크(300)로 유입될 수 있다.
이때, 슬러리는 제3순환라인(530)에 배치되는 드레인장치(700)를 통과하게 되는데, 슬러리가 순환라인들을 계속 순환하므로 제2드레인라인(720)에 설치된 밸브는 폐쇄될 수 있다.
도 3은 도 1에서 연마 시스템 세정시 세정액과 웨이퍼 연마용 슬러리의 유동을 나타낸 도면이다. 도 3에서 은선(hidden line) 화살표는 세정액의 유동을 나타내고, 실선 화살표는 슬러리의 유동을 나타낸다.
슬러리분배부(200) 및 연마부(100)와 직접 연결되고 이들에 슬러리를 공급하는 제2순환라인(520) 내부는 주기적 또는 비주기적으로 세정할 필요가 있다. 만약, 제2순환라인(520) 내부를 세정하지 않는다면 슬러리가 제2순환라인(520) 내부표면에 고착되어 제2순환라인(520)이 막히거나, 유량이 줄어들 수 있다.
또한, 고착된 슬러리가 일정한 크기로 자란 후, 제2순환라인(520) 내부 표면으로부터 떨어져나온 잔해(debris)가 연마부(100)로 유입되는 경우, 이러한 잔해는 연마부(100) 내부에서 연마되는 웨이퍼에 스크래치, 기타 손상을 발생시켜 웨이퍼 가공불량을 초래할 수 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 제2순환라인(520)은 세정액으로 세정할 수 있다. 제2순환라인(520)의 세정은 다음의 공정으로 진행될 수 있다.
먼저, 슬러리를 슬러리탱크(300)로 바이패스하기 위해 제2자동밸브(522)를 폐쇄하고 제4자동밸브(564)를 개방한다. 이러한 상태에서 슬러리는 제2자동밸브(522) 이후의 제2순환라인(520)에 공급되지 않는다.
또한, 제1자동밸브(542)와 제1수동밸브(541)를 개방하여 제2순환라인(520)에 세정액을 공급한다. 이때, 제3자동밸브(733)를 폐쇄하여 제3드레인라인(730)으로 세정액이 유동하지 않도록 한다. 이러한 상태에서 일정시간동안 제2순환라인(520) 내부를 세정한다.
이때, 세정액은 제2순환라인(520)을 거쳐 슬러리분배부(200) 및 연마부(100)로 유입될 수 있다. 연마부(100)로부터 유출되는 세정액은 드레인장치(700)와 제2드레인라인(720)을 통해 외부로 드레인될 수 있다. 물론 이경우, 제2드레인라인(720)에 배치되는 밸브는 개방된다.
세정액을 사용하여 제2순환라인(520)의 세정을 완료한 후, 제2순환라인(520) 내부에 잔류하는 세정액을 드레인할 필요가 있다.
제2순환라인(520) 내부에 세정액이 잔류하는 상태에서 다시 슬러리를 제2순환라인(520)을 통해 순환시켜 웨이퍼 연마공정을 진행하는 경우, 슬러리는 세정액에 의해 희석되어 연마능력이 저하될 수 있고, 이로인해 웨이퍼 연마공정 시간이 늘어날 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액을 드레인하는 공정은 다음과 같이 진행될 수 있다.
제1수동밸브(541)와 제1자동밸브(542)를 폐쇄하여 세정액이 제2순환라인(520)으로 유입되는 것을 차단한다. 또한, 제3자동밸브(733)를 개방하여 제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액을 제3드레인라인(730)을 통해 외부로 드레인한다.
이러한 상태에서 제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액 중 일부는 제3드레인라인(730)을 통해 외부로 드레인될 수 있다.
또한, 상기 세정액 중 나머지는 제2순환라인(520), 슬러리분배부(200), 연마부(100), 제3순환라인(530)의 일부, 드레인장치(700) 및 제2드레인라인(720)을 통해 외부로 드레인될 수 있다.
제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액은 2방향의 통로 즉, 제2드레인라인(720)과 제3드레인라인(730)을 통해 매우 효과적으로 외부로 드레인될 수 있다.
제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액 드레인 완료 후, 다시 제2자동밸브(522)를 개방하고, 제4자동밸브(564)를 폐쇄하며, 또한 제2드레인라인(720)에 배치된 밸브를 폐쇄하여, 슬러리는 다시 연마부(100)와 슬러리탱크(300) 사이를 순환하고, 연마공정이 다시 진행될 수 있다.
실시예에서, 공급라인(540)을 통해 공급되는 세정액으로 제2순환라인(520)을 세정함으로써, 제2순환라인(520) 내부에 고착된 슬러리를 효과적으로 제거하여, 이러한 슬러리에 의해 발생하는 제2순환라인(520)의 막힘, 웨이퍼의 연마불량 등을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 실시예에서, 제2순환라인(520) 세정공정 완료 후, 상기 제2순환라인(520)에 잔류하는 세정액을 제3드레인라인(730)을 통해 효과적으로 외부로 드레인 함으로써, 슬러리를 다시 연마부(100)로 유입하는 경우 제2순환라인(520) 잔류 세정액에 의해 슬러리가 희석되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 4는 일 실시예의 연마 시스템의 제어 및 알람을 설명하기 위한 도면이다. 연마 시스템의 제어 및 알람은 제2순환라인(520)에 대해 수행할 수 있고, 제2순환라인(520)에 슬러리가 유동하는 연마공정 및 세정액이 유동하는 세정공정에 모두 적용될 수 있다.
다만, 하기에서는 예를 들어, 연마공정의 경우만을 설명한다. 하기 설명으로부터 세정공정에 연마 시스템의 제어 및 알람을 적용하는 것은 통상의 기술자에게 자명하다.
실시예에서, 상기 유량조절밸브(521) 및 상기 유량계(523)와 전기적으로 연결되는 제어부(810)와 상기 제어부(810)와 전기적으로 연결되는 알람부(820)(Alarm)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(810)는 상기 유량계(523)로부터 슬러리의 유량에 대한 정보를 전송받을 수 있다. 제어부(810)는 상기 슬러리의 유량이 설정범위를 벗어나지 않도록 유량을 제어할 수 있다.
상기 제어부(810)가 상기 유량조절밸브(521)에 작동신호를 보내게 되면, 작동신호를 전송받은 유량조절밸브(521)가 밸브개도(valve open rate) 등을 조절하여 슬러리 유량을 조절할 수 있다.
이때, 상기 제어부(810)에는 제2순환라인(520)을 유동하는 슬러리 유량의 상한 및 하한을 포함하는 유량범위가 설정 및 입력되어 있다. 이때, 상기 유량범위는 슬러리가 유동하는 경우와 세정액이 유동하는 경우 각각 다르게 설정될 수 있다.
유량조절밸브(521)가 슬러리 유량을 제어할 수 없는 상황이 되어 제2순환라인(520)을 유동하는 슬러리의 유량이 설정범위를 벗어나는 경우, 알람부(820)가 작동할 수 있다.
즉, 상기 제어부(810)는 상기 제2순환라인(520)을 유동하는 슬러리의 유량이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 알람부(820)에 작동신호를 전송하고, 작동신호를 전송받은 상기 알람부(820)는 작동할 수 있다.
상기 알람부(820)의 작동방식은, 경고음, 경고등, 알람부(820)와 연결된 디스플레이 장치에 경고표시 기타 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
실시예에서, 유량조절밸브(521)를 사용하여 슬러리 또는 세정액의 유량을 설정범위내로 조절하여, 연마 시스템을 안정적으로 작동할 수 있다.
또한, 유량조절밸브(521)가 유량을 제어할 수 없는 상황에서 슬러리 또는 세정액의 유량이 설정범위를 초과하는 경우 알람부(820)가 작동하여 작업자가 신속하고 효과적인 조치를 취할 수 있다.
실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.
100: 연마부
200: 슬러리분배부
300: 슬러리탱크
400: 슬러리펌프
510: 제1순환라인
520: 제2순환라인
530: 제3순환라인
540: 공급라인
600: 세정액공급부
700: 드레인장치
810: 제어부
820: 알람부

Claims (17)

  1. 연마부;
    상기 연마부 상부에 장착되고, 상기 연마부에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 슬러리분배부;
    상기 슬러리분배부와 연결되고, 슬러리를 저장하는 슬러리탱크;
    상기 연마부 및 상기 슬러리탱크와 연결되고, 상기 슬러리탱크로부터 상기 연마부로 슬러리를 이송하는 슬러리펌프;
    일측이 상기 슬러리탱크와 연결되는 제1순환라인;
    일측이 상기 제1순환라인의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부와 연결되는 제2순환라인; 및
    상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인을 유동하는 세정액을 공급하는 세정액공급부
    를 포함하는 웨이퍼 연마 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마부와 상기 슬러리탱크를 연결하는 제3순환라인; 및
    상기 제3순환라인에 배치되는 드레인(drain)장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 드레인장치와 연결되는 제2드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1순환라인과 연결되고, 상기 슬러리탱크 하부에 배치되는 제1드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2순환라인과 연결되는 제3드레인라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3드레인라인은,
    상기 제2순환라인에 잔류하는 세정액을 드레인하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 슬러리분배부와 상기 제3드레인라인 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인에 배치되는 유량조절밸브 및 유량계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유량조절밸브 및 상기 유량계와 전기적으로 연결되는 제어부; 및
    상기 제어부와 전기적으로 연결되는 알람부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2순환라인을 유동하는 슬러리의 유량이 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 알람부에 작동신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제3드레인라인에 배치되는 제3자동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    일측이 상기 제2순환라인에 연결되고 타측이 상기 세정액공급부와 연결되며, 체크밸브, 제1수동밸브 및 제1자동밸브가 배치되는 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1순환라인과 상기 공급라인 사이에 배치되고, 상기 제2순환라인에 배치되는 제2자동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 슬러리펌프와 상기 제2자동밸브 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크에 연결되는 제1바이패스라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1바이패스라인에 배치되는 제2수동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1바이패스라인의 상기 제1순환라인으로부터의 분기점과 상기 제2자동밸브 사이에 배치되고, 일측은 상기 제1순환라인에 연결되며 타측은 상기 슬러리탱크에 연결되는 제2바이패스라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2바이패스라인에 배치되는 제4자동밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 시스템.
  17. 연마부;
    상기 연마부 상부에 장착되고, 상기 연마부에 유입되는 웨이퍼 연마용 슬러리(slurry)를 분배하는 슬러리분배부;
    상기 슬러리분배부와 연결되고, 슬러리를 저장하는 슬러리탱크;
    상기 연마부 및 상기 슬러리탱크와 연결되고, 상기 슬러리탱크로부터 상기 연마부로 슬러리를 이송하는 슬러리펌프;
    일측이 상기 슬러리탱크와 연결되는 제1순환라인;
    일측이 상기 제1순환라인의 타측에 연결되고, 타측은 상기 슬러리분배부와 연결되는 제2순환라인;
    상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인을 유동하는 세정액을 공급하는 세정액공급부;
    상기 제2순환라인에 배치되는 유량조절밸브;
    상기 제2순환라인에 배치되는 유량계;
    상기 유량조절밸브 및 상기 유량계와 전기적으로 연결되는 제어부;
    상기 제어부와 전기적으로 연결되는 알람부; 및
    상기 제2순환라인과 연결되고, 상기 제2순환라인에 잔류하는 세정액을 드레인하는 드레인라인
    을 포함하는 웨이퍼 연마 시스템.
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