KR20060067619A

KR20060067619A - 반도체 소자의 신호 검출장치

Info

Publication number: KR20060067619A
Application number: KR1020040106441A
Authority: KR
Inventors: 박종욱
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-20

Abstract

본 발명은 EPD 시스템내의 각 스텝별로 저장된 정상적인 EPD 데이터를 라이브러리 화하여 샘플링한 후, 이 정상적인 EPD 데이터와 현재 진행중인 EPD 데이터를 비교 판단하여 오차 범위를 벗어날 경우, 이 벗어난 비정상적인 신호를 검출하기 위한 것으로, 이를 위한 구성은 연마패드를 회전시키는 모터와, 모터 구동 신호에 따라 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부와, 모터가 회전하면서 발생되는 전류 값을 감지하는 전류 감지부와, 전류 감지부에 의해 감지된 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 전류 값으로 변환하는 전류 변환부와, 모터의 정상 구동에 따른 이상적인 전류 값을 세팅한 상태에서, 전류 변환부에 의해 변환된 현재 진행중인 전류 값과 세팅된 이상적인 전류 값을 비교하여 오차 범위를 벗어날 경우, 알람 구동 신호 및 모터의 구동을 중단하기 위한 모터 구동 신호를 제공하는 마이컴과, 알람 구동 신호에 따라 알람을 발생하는 알람 발생부를 포함한다. 따라서, 모터의 구동이 정상보다 빠르게, 혹은 느리게 구동되어 결국 연마 수행을 과도, 혹은 부족하게 연마시켜 웨이퍼 패턴을 손상시키게 하는 기존의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

CMP, EPD, 모터

Description

반도체 소자의 신호 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING A SIGNAL IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 신호 검출장치에 대한 블록 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 신호 검출장치의 동작을 위한 상세 흐름도이며,

도 3은 본 발명에 따른 정상적인 모터 구동에 따른 이상적인 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태로 나타낸 도면이며,

도 4는 본 발명에 따른 현재 진행중인 모터 구동에 따른 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태로 나타낸 도면이며,

도 5는 본 발명에 따른 이상적인 전류 값과 현재 진행중인 전류 값간을 동시에 그래프 형태로 나타낸 도면이다.

본 발명은 반도체 소자의 신호 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 종말점 검출(End Point Detect, EPD) 시스템내의 각 스텝별로 저장된 정상적 인 EPD 데이터를 라이브러리 화하여 샘플링한 후, 이 정상적인 EPD 데이터와 현재 진행중인 EPD 데이터를 비교 판단하여 오차 범위를 벗어날 경우, 이 벗어난 비정상적인 신호를 검출할 수 있는 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 반도체 소자의 고집적화 및 대용량화 추세에 따라 메모리 셀의 각 소자의 사이즈는 축소시키면서 기억용량은 최대크기로 증대시키기 위한 노력이 증대되었고 이로 인해 제한된 면적에 다층 구조를 형성하는 고집적화 기술이 개발되었다.

즉, 다층 구조가 반도체 소자에 도입됨에 따라 각 층간의 단차는 증가하게 되고 이를 극복하기 위해서 평탄화 공정이 요구되는 것이다. 이에, 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 기술을 이용하여 소정의 막을 평탄화시킴으로써 각 층간의 단차를 줄이고 있다.

그 예로, 금속 배선들의 상부에 형성되어 금속배선들이 형성된 부분은 높이 솟아 산을 형성하고 금속배선들 사이의 갭부분에서는 함몰되어 골짜기를 형성하는 층간 절연막을 CMP 방법으로 평탄화시키는 과정에 대해서 언급하면 다음과 같다. 다시 말하여, 가공대상 웨이퍼 표면을 웨이퍼 캐리어에 고정시키고, 웨이퍼 캐리어를 연마 패드 쪽으로 하강시켜 연마 패드 위에 웨이퍼를 밀착시킨다. 이후에 연마 패드 상에 순수와 함께 슬러리를 공급하고 연마 패드가 설치된 연마 정반과 웨이퍼 캐리어를 동일한 방향으로 회전시킨다. 그러면, 웨이퍼와 연마 패드 사이에 슬러리가 유입되어 골짜기 보다 높게 형성된층간 절연막을 화학적, 기계적으로 연마함으로써 층간 절연막을 평탄화시킨다. 이때, 층간 절연막의 두께를 제어하여 층간 절 연막의 연마를 멈춰야하는 식각 종말점(end point)을 검출하는 것이 매우 중요하다.

이와 같이, CMP 공정에서 식각 종말점을 검출하기 위해서 EPD 방법이 사용되는데, 사용원리에 따라 온도검출 방법과 모터 전류 검출 방법 및 광 검출 방법으로 분류된다.

온도 검출 방법은 웨이퍼와 연마패드의 마찰력으로 인해 상승되는 연마 패드의 온도를 검출하여 식각 종말점을 결정하는 방법이고, 모터 전류 검출 방법은 연마정반과 웨이퍼 캐리어를 회전시켜주는 모터에 인가되는 전류를 검출하여 식각종말점을 결정하는 방법이며, 광 검출 방법은 막의 경계면에서 반사되어 되돌아온 빛의 파장에 의해 식각 종말점을 검출하는 것이다.

이중, 모터 전류 검출 방법에 의해 식각 종말점을 결정하는 EPD 설비에는 모터의 전류 값을 감지하여 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 하여 주는 기능만 있을 뿐, 모터의 전류 값이 정상인지, 아니면, 비정상인지를 판별하는 기능이 없으며, 또한, 모터의 전류 값이 비정상일 경우, 이에 대한 알람 발생이나, 혹은 모터의 동작을 정지시킬 수 있는 마이컴 중지 등의 기능 등은 제공하지 않는다. 이에 따라, 모터의 구동이 정상보다 빠르게, 혹은 느리게 구동되어 결국 연마 수행을 과도, 혹은 부족하게 연마하게 되어 웨이퍼 패턴을 손상시키게 하므로, 포트 공정에서의 얼라인먼트 페일, STI 손상, IMD 계층 손상 등을 유발시키게 되는 문제점을 갖는다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 EPD 시스템내의 각 스텝별로 저장된 정상적인 EPD 데이터를 라이브러리 화하여 샘플링한 후, 이 정상적인 EPD 데이터와 현재 진행중인 EPD 데이터를 비교 판단하여 오차 범위를 벗어날 경우, 이 벗어난 비정상적인 신호를 검출할 수 있는 반도체 소자의 신호 검출장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 반도체 소자의 신호 검출장치는 연마패드를 회전시키는 모터와, 모터 구동 신호에 따라 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부와, 모터가 회전하면서 발생되는 전류 값을 감지하는 전류 감지부와, 전류 감지부에 의해 감지된 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 전류 값으로 변환하는 전류 변환부와, 모터의 정상 구동에 따른 이상적인 전류 값을 세팅한 상태에서, 전류 변환부에 의해 변환된 현재 진행중인 전류 값과 세팅된 이상적인 전류 값을 비교하여 오차 범위를 벗어날 경우, 알람 구동 신호 및 모터의 구동을 중단하기 위한 모터 구동 신호를 제공하는 마이컴과, 알람 구동 신호에 따라 알람을 발생하는 알람 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자의 신호 검출장치에 대한 블록 구성도로 서, 모터 구동부(20)의 구동 제어에 따라 연마패드(S5)를 회전시키는 모터(10)와, 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 모터(10)가 회전할 수 있도록 구동을 제어하는 모터 구동부(20)와, 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 모터(10)가 회전함에 따라 발생되는 전류 값(예로, 현재 진행중인 EPD 데이터)을 감지하여 전류 변환부(40)에 제공하는 전류 감지부(30)와, 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 전류 감지부(30)에 의해 감지된 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태의 전류 값으로 변환하여 출력수단(70)에 제공하는 전류 변환부(40)와, 모터 구동부(20)와 전류 감지부(30)와 전류 변환부(40)를 각각 제어하며, 자체적으로 정상적인 모터(10) 구동에 따른 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태의 이상적인 전류 값(예로, 이상적인 EPD 데이터)을 세팅하고, 세팅된 이상적인 전류 값을 출력수단(70)에 제공하는 중에, 전류 변환부(40)에 의해 변환된 현재 진행중인 전류 값과 이상적인 전류 값을 비교 판단하여, 현재 진행중인 전류 값이 이상적인 전류 값의 오차 범위를 벗어날 경우, 알람을 발생하도록 하는 알람 구동 신호를 알람 발생부(60)에 제공함과 동시에 모터 구동을 중지하도록 하는 모터 구동 신호를 모터 구동부(20)에 제공하는 마이컴(50)과, 마이컴(50)으로부터 제공되는 알람 구동 신호에 따라 알람을 발생하여 출력수단(70)에 제공하는 알람 발생부(60)와, 전류 변환부(40)로부터 제공되는 일정 시간 단위별로 샘플링한 전류 값을 그래프 형태로 출력하며, 이와 동시에 마이컴(50)으로부터 제공되는 이상적인 전류 값을 그래프 형태로 사용자가 볼 수 있도록 출력하는 모니터(71)와 알람 발생부(60)로부터 제공되는 알람을 사용자가 청취할 수 있도록 출력하는 스피커(72)를 구비하고 있는 출력수단(70)을 포함한 다.

여기서, 모터(10)가 회전함에 따라 연마패드(S5)가 회전하고, 이와 동시에 웨이퍼(S3)를 탑재한 웨이퍼 케리어(S4)가 회전하면서, 슬러리 공급부(S2)를 통해 공급되는 슬러리(S1)를 이용하여 웨이퍼(S3)를 연마하는 것이다.

도 2의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로, 본 발명에 따른 반도체 소자의 신호 검출장치의 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 웨이퍼(S3)를 연마하기 위하여 연마패드(S5)상에 슬러리(S3)를 공급하하여야 한다. 이 슬러리(S3)는 슬러리 공급부(S2)를 통해 제공된다.

즉, 슬러리(S3)가 공급됨과 동시에 연마패드(S5)를 회전시켜야 하며, 또한 웨이퍼(S3)를 탑재한 웨이퍼 케리어(S4)를 회전시켜 웨이퍼(S3)를 연마할 수 있는 것이다.

본 발명은, 연마패드(S5)를 회전시키기 위한 모터(10)의 구동 전류 값을 측정하고, 기 세팅된 이상적인 전류 값과 비교하여 그 차이가 발생될 경우, 사용자에게 알람을 출력하거나, 혹은 모터(10)의 구동을 중지하도록 하는 것이다.

보다 상세하게 본 발명에 대하여 설명하면, 마이컴(50)은 자체적으로 정상적인 모터(10) 구동에 따른 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태의 이상적인 전류 값(예로, EPD 데이터)을 세팅(단계 201)하고 있으면서, 이 세팅된 전류 값의 그래프 형태를 도 3에 도시된 바와 같이 출력수단(70)내 모니터(71)에 출력한다고 가정한다. 여기서, 도 3은 모터(10)의 구동 전류 값이 평균치의 오차 범위를 벗어나지 않는 상태에서 일정한 곡선을 나타내는 도면으로, 모터(10)의 구 동 전류 값이 이상적임을 나타내는 것이다.

이때, 마이컴(50)은 모터 구동부(20)와 전류 감지부(30)와 전류 변환부(40)를 각각 제어한다. 그러면, 모터 구동부(20)는 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 모터(10)가 동작할 수 있도록 구동한다(단계 202). 모터(10)는 모터 구동부(20)의 구동 제어에 따라 연마패드(S5)를 회전시킨다(단계 203).

모터(10)가 구동하게 되면, 전류 감지부(30)는 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 모터(10)가 회전함에 따라 발생되는 전류 값을 감지(단계 204)하여 전류 변환부(40)에 제공한다.

전류 변환부(40)는 마이컴(50)에 의해 동작된 후, 전류 감지부(30)에 의해 감지된 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 그래프 형태의 전류 값으로 변환하여 도 4에 도시된 바와 같이 출력수단(70)내 모니터(71)를 통해 출력한다(단계 205). 여기서, 도 4는 모터(10)의 구동 전류 값이 평균치 이하로 하향 곡선을 나타내는 도면으로, 모터(10)의 구동 전류 값이 부족함을 나타내는 것이다.

그러면, 출력수단(70)내 모니터(71)에서는 마이컴(50)으로부터 제공받은 이상적인 전류 값과, 전류 변환부(40)로부터 제공되는 현재 진행중인 전류 값을 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 확인할 수 있도록 동시에 출력한다(단계 206).

이때, 마이컴(50)은 전류 변환부(40)에 의해 변환된 현재 진행중인 전류 값과, 자체적으로 세팅하고 있는 이상적인 전류 값을 비교 판단한다(단계 207).

상기 판단(207)결과, 현재 진행중인 전류 값이 이상적인 전류 값의 오차 범위를 벗어나지 않은 경우, 모터(10)의 회전이 정상적으로 회전하는 것이므로, 상술 한 판단 과정을 반복 수행한다.

상기 판단(207)결과, 현재 진행중인 전류 값이 이상적인 전류 값의 오차 범위를 벗어날 경우, 알람을 발생하도록 하는 알람 구동 신호를 알람 발생부(60)에 제공(단계 208)함과 동시에 모터 구동을 중지하도록 하는 모터 구동 신호를 모터 구동부(20)에 제공한다(단계 209).

알람 발생부(60)는 마이컴(50)으로부터 제공되는 알람 구동 신호에 따라 알람을 발생하여 출력수단(70)내 스피커(72)를 통해 사용자가 청취할 수 있도록 출력한다(단계 210). 이와 동시에, 모터 구동부(20)는 마이컴(50)으로부터 제공되는 모터 구동 신호에 의해 모터(10)의 회전을 중지시킨다(단계 211).

따라서, EPD 시스템내의 각 스텝별로 저장된 정상적인 EPD 데이터를 라이브러리 화하여 샘플링한 후, 이 정상적인 EPD 데이터와 현재 진행중인 EPD 데이터를 비교 판단하여 오차 범위를 벗어날 경우, 출력수단(70)내 모니터(71)를 통해 그래프 형식으로 출력하고, 또한 스피커(72)를 통해 알람을 출력함과 동시에 모터(10)의 구동을 중지함으로써, 모터의 구동이 정상보다 빠르게, 혹은 느리게 구동되어 결국 연마 수행을 과도, 혹은 부족하게 연마시켜 웨이퍼 패턴을 손상시키게 하는 기존의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제 한 범위내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 EPD 시스템내의 각 스텝별로 저장된 정상적인 EPD 데이터를 라이브러리 화하여 샘플링한 후, 이 정상적인 EPD 데이터와 현재 진행중인 EPD 데이터를 비교 판단하여 오차 범위를 벗어날 경우, 출력수단을 통해 그래프 형식, 그리고 알람으로 출력함과 동시에 모터의 구동을 중지함으로써, 모터의 구동이 정상보다 빠르게, 혹은 느리게 구동되어 결국 연마 수행을 과도, 혹은 부족하게 연마시켜 웨이퍼 패턴을 손상시키게 하는 기존의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims

연마패드를 회전시키는 모터와,

모터 구동 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부와,

상기 모터가 회전하면서 발생되는 전류 값을 감지하는 전류 감지부와,

상기 전류 감지부에 의해 감지된 전류 값을 일정 시간 단위별로 샘플링한 전류 값으로 변환하는 전류 변환부와,

상기 모터의 정상 구동에 따른 이상적인 전류 값을 세팅한 상태에서, 상기 전류 변환부에 의해 변환된 현재 진행중인 전류 값과 상기 세팅된 이상적인 전류 값을 비교하여 오차 범위를 벗어날 경우, 알람 구동 신호 및 상기 모터의 구동을 중단하기 위한 모터 구동 신호를 제공하는 마이컴과,

상기 알람 구동 신호에 따라 알람을 발생하는 알람 발생부

를 포함하는 반도체 소자의 신호 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전류 값은, EPD 데이터인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 신호 검출장치.