KR20100073575A - Wafer particle sensing apparatus in cmp process for semiconductor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wafer particle sensing apparatus in an CMP process for a semiconductor is provided to improve the productivity by simultaneously performing conditioning and detecting a foreign material in a polishing process. CONSTITUTION: A carrier film(110) is attached to a wafer head(120). A grinding pad(140) is attached to a pad backer(130) of a polishing head(150). An impurity detection unit(10) senses the foreign material existing in the carrier film and the grinding pad. The impurity detection unit is mounted in a pad conditioner body(160). The impurity detection unit comprises a rail section(11) and a detection unit(12). In the rail section, the rail is installed along the longitudinal direction of the pad conditioner body.

Description

반도체 연마 공정의 이물질 감지장치{Wafer particle sensing apparatus in CMP process for semiconductor}Foreign particle sensing apparatus in CMP process for semiconductor

본 발명은 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 연마하는 연마장치의 연마 패드 및 캐리어 필름 표면에 존재하는 이물질을 감지할 수 있는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치에 관한 것이다. The present invention relates to a foreign matter sensing device of a semiconductor polishing process, and more particularly, to a foreign matter sensing device of a semiconductor polishing process capable of detecting foreign matter present on a surface of a polishing pad and a carrier film of a polishing apparatus for polishing a wafer. .

일반적으로, 반도체 장치에 존재하는 다양한 재료를 연마하기 위하여 현재 화학 기계적 연마(Chemical mechanical polishing: CMP)가 사용되고 있다.In general, chemical mechanical polishing (CMP) is currently used to polish various materials present in semiconductor devices.

이러한 화학 기계적 연마를 위한 연마장치는 웨이퍼 플레이트에 완충 작용을 하는 캐리어 필름이 부착된 웨이퍼 헤드와, 상기 웨이퍼 플레이트와 대응하는 하부에 구비되어 있는 패드 지지대(pad backer)에 통상 연마 패드가 부착되는 연마 헤드를 포함하는 바, 상기 연마 패드가 회전하는 동안 연마 헤드를 통해 슬러리(slurry)가 투여되면서 반도체 웨이퍼가 연마 패드에 압착된다.Such a polishing apparatus for chemical mechanical polishing includes a wafer head having a carrier film which buffers a wafer plate, and a polishing pad usually attached to a pad backer provided at a lower portion corresponding to the wafer plate. And a head, wherein the semiconductor wafer is pressed onto the polishing pad while slurry is administered through the polishing head while the polishing pad is rotating.

상기 슬러리와 연마되는 층간의 화학적 반응과 슬러리 내의 연마제와 연마되 는 층간의 기계적 반응의 조합으로 인하여 층의 평탄화가 이루어진다.The planarization of the layer is achieved by a combination of the chemical reaction between the slurry and the layer to be polished and the mechanical reaction between the abrasive and the layer to be polished in the slurry.

그런데, 연마 공정 중에 캐리어 필름 및 연마 패드의 표면에 이물질이 묻게 되면 그 이물질에 의하여 웨이퍼에 스크래치가 발생하게 된다.By the way, when foreign matters are deposited on the surface of the carrier film and the polishing pad during the polishing process, scratches are generated on the wafer by the foreign matters.

현재, 연마장치에는 이물질을 감지하는 별도의 감지장치가 구비되어 있지 않아 연마 공정이 완료되고 난 후, 바이퍼(viper)라는 측정 장비를 통해 이를 감지하고 있다.At present, the polishing apparatus is not provided with a separate sensing device for detecting a foreign matter, and after the polishing process is completed, it is detected through a measuring device called a viper.

그런데, 상기 바이퍼는 연마 공정이 완료된 후, 이물질을 감지하게 되므로 연마 공정이 진행되는 동안에는 이물질이 발생하여 웨이퍼를 파손하더라도 상기 이물질을 사전에 감지하는 감지장치의 부재로 상기 웨이퍼의 파손을 방지할 수 없는 문제점이 있다.However, since the viper detects a foreign matter after the polishing process is completed, the wafer may be prevented by a member of a sensing device that detects the foreign matter in advance even if the foreign matter occurs and the wafer breaks during the polishing process. There is no problem.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 웨이퍼를 연마하는 연마장치의 연마 패드 및 캐리어 필름 표면에 존재하는 이물질 감지 시, 연마 공정에서의 콘디셔닝 작업과 더불어 이물질 검출작업을 수행하므로 작업 공정수를 그대로 유지하면서 상기 연마 패드 및 캐리어 필름 표면의 이물질을 감지할 수 있는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, when detecting foreign matter present on the surface of the polishing pad and the carrier film of the polishing apparatus for polishing the wafer, the foreign matter detection operation in addition to the conditioning operation in the polishing process Therefore, to provide a foreign matter detection device of the semiconductor polishing process that can detect the foreign matter on the surface of the polishing pad and the carrier film while maintaining the number of work process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼 플레이트(100)에 완충 작용을 하는 캐리어 필름(110)이 부착된 웨이퍼 헤드(120)와, 상기 웨이퍼 플레이트(100)와 대응하는 하부에 구비되어 있는 패드 지지대(pad backer)(130)에 통상의 연마 패드(140)가 부착되는 연마 헤드(150)를 포함하되, 상기 연마 패드(140) 표면을 콘디셔닝하는 패드콘디셔너 바디(pad conditioner body)(160) 상에 장착되어 그 길이 방향으로 슬라이드 안내되면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 상에 존재하는 이물질을 감지하는 이물질 검출수단(10)이 구비된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wafer head 120 to which a carrier film 110 that buffers the wafer plate 100 is attached, and a lower portion corresponding to the wafer plate 100. A pad conditioner body 160 including a polishing head 150 to which a conventional polishing pad 140 is attached to a pad backer 130, wherein the polishing pad 140 is conditioned. And a foreign matter detection means (10) for detecting foreign matter present on the carrier film (110) and the polishing pad (140) while being mounted on the slide guide in the longitudinal direction thereof.

바람직한 실시예로서, 상기 이물질 검출수단(10)은 상기 패드콘디셔너 바디(160)의 길이 방향을 따라 레일이 장착되어 있는 레일부(11)와; 상기 레일부(11) 상에 구비되어 그 길이 방향으로 슬라이드 이동하면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 전체에 존재하는 이물질을 감지하는 검출부(12)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the foreign matter detection means 10 includes a rail unit 11 on which a rail is mounted along a length direction of the pad conditioner body 160; It is characterized in that it comprises a detection unit 12 provided on the rail portion 11 to detect the foreign substances present in the carrier film 110 and the entire polishing pad 140 while sliding in the longitudinal direction.

또한, 상기 이물질 검출수단(10)은 그 검출부(12)를 통해 이물질이 감지될 경우, 검출부(12)와 연결된 이물질 감지 제어부(13)를 통해 경고음 또는 경고등 발생수단 등의 작동을 실시토록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the foreign matter detection unit 10 is detected through the detection unit 12, through the foreign matter detection control unit 13 connected to the detection unit 12 to control the operation of the warning sound or warning light generating means, etc. It is characterized by.

그리고, 상기 이물질 감지 제어부(13)는 상기 이물질 검출수단(10)의 검출부(12)를 통해 감지된 감지신호를 전달 받아 상기 경고음 또는 경고등 발생수단의 제어에 대한 판단 결과를 메인 제어부(14)에 전달하여 반도체 연마 공정이 일정 시간 중단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다. In addition, the foreign matter detection control unit 13 receives the detection signal detected through the detection unit 12 of the foreign matter detection unit 10 and transmits a determination result of the control of the warning sound or the warning light generating means to the main control unit 14. The transfer is characterized in that the semiconductor polishing process is controlled to be interrupted for a certain time.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치에 의하면, 연마 공정에서의 콘디셔닝 작업과 더불어 이물질 검출작업을 수행하므로 작업 공정수를 그대로 유지하면서 상기 연마 패드 및 캐리어 필름 표면의 이물질을 감지 가능하므로 초기 공정에서의 웨이퍼의 오염여부 확인 작업이 가능하게 되어 후속 공정에 대한 안정성을 확보할 수 있으며, 이를 통해 제품 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the foreign matter detection apparatus of the semiconductor polishing process according to the present invention, since the foreign matter detection operation is performed in addition to the conditioning operation in the polishing process, the surface of the polishing pad and the carrier film surface are maintained while maintaining the number of operation steps. As it can detect foreign matter, it is possible to check whether the wafer is contaminated in the initial process, thereby securing stability for subsequent processes, thereby improving product productivity.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음 과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 나타내는 평면도이다. 1 is a side view showing a semiconductor polishing apparatus according to the present invention, Figure 2 is a plan view showing a semiconductor polishing apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 반도체 연마장치는 상부에는 웨이퍼 플레이트(100)에 완충 작용을 하는 캐리어 필름(110)이 부착된 웨이퍼 헤드(120)와, 상기 웨이퍼 플레이트(100)와 대응하는 하부에 구비되어 있는 패드 지지대(pad backer)(130)에 통상의 연마 패드(140)가 부착되는 연마 헤드(150)를 포함하는 바, 상기 연마 패드(140)가 회전하는 동안 연마 헤드(150)를 통해 슬러리(slurry)가 투여되면서 반도체 웨이퍼가 연마 패드(140)에 압착된다.In the semiconductor polishing apparatus according to the present invention, a wafer head 120 having a carrier film 110 that buffers a wafer plate 100 is attached to an upper portion thereof, and a pad provided at a lower portion corresponding to the wafer plate 100. A polishing head 150 to which a conventional polishing pad 140 is attached to a pad backer 130, wherein slurry is passed through the polishing head 150 while the polishing pad 140 is rotating. The semiconductor wafer is pressed onto the polishing pad 140 while is administered.

상기 슬러리와 연마되는 층간의 화학적 반응과 슬러리 내의 연마제와 연마되는 층간의 기계적 반응의 조합으로 인하여 층의 평탄화가 이루어진다.The planarization of the layer results from a combination of the chemical reaction between the slurry and the layer to be polished and the mechanical reaction between the abrasive and the layer to be polished in the slurry.

이때, 상기 반도체 연마장치의 상부에 구비되어 있는 캐리어 필름(110) 및 하부에 구비되어 있는 연마 패드(140) 상의 이물질을 제거하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 상기 연마 패드(140) 표면을 콘디셔닝하는 바아(bar) 형상의 패드콘디셔너 바디(pad conditioner body)(160) 상에 장착되어 그 길이 방향으로 슬라이드 안내되면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 상에 존재하는 이물질을 감지하는 이물질 검출수단(10)이 구비되어 있다.At this time, the preferred embodiment according to the present invention in order to remove the foreign matter on the carrier film 110 and the polishing pad 140 provided on the upper portion of the semiconductor polishing apparatus is a surface of the polishing pad 140 It is mounted on a bar conditioner pad conditioner body 160 to be conditioned and slides in the longitudinal direction thereof to detect foreign matter present on the carrier film 110 and the polishing pad 140. The foreign matter detection means 10 is provided.

상기 이물질 검출수단(10)은 상기 패드콘디셔너 바디(160)의 길이 방향을 따라 레일이 장착되어 있는 레일부(11)와, 상기 레일부(11) 상에 구비되어 그 길이 방향으로 슬라이드 이동하면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 전체에 존재하는 이물질을 감지하는 검출부(12)를 포함하여 구성된다. The foreign material detecting means 10 is provided on the rail unit 11 and the rail unit 11 on which the rail is mounted along the longitudinal direction of the pad conditioner body 160 and slides in the longitudinal direction. It is configured to include a detector 12 for detecting a foreign substance present in the carrier film 110 and the polishing pad 140 as a whole.

이때, 상기 이물질 검출수단(10)의 검출부(12)는 패드콘디셔너 바디(160)에 슬라이드 가능토록 구성되어 콘디셔닝 작업과 더불어 이물질 검출작업을 수행하므로 작업 공정수를 그대로 유지하면서 상기 연마 패드(140) 및 캐리어 필름(110) 표면의 이물질을 감지할 수 있게 된다.At this time, the detection unit 12 of the foreign matter detection means 10 is configured to be slidable to the pad conditioner body 160 to perform the foreign matter detection operation in addition to the conditioning operation, so that the polishing pad 140 is maintained while maintaining the number of work processes. And foreign substances on the surface of the carrier film 110 can be detected.

상기 콘디셔닝 작업은 상기 패드콘디셔너 바디(160)가 좌,우로 일정 각도 스윕(sweep) 구동하면서 연마 패드(140)를 콘디셔닝 처리하므로 그 위에 구비된 이물질 검출수단(10) 또한 좌,우로 구동하게 되는데, 상기 이물질 검출수단(10)은 이와 더불어 상기 레일부(11)를 따라 전,후 방향으로 슬라이드 안내되므로 이물질 검출수단(10)은 모든 검출 면적에 대하여 검출 가능토록 되어 있다.In the conditioning operation, the pad conditioner body 160 drives the polishing pad 140 while driving a predetermined angle sweep to the left and right, so that the foreign matter detection means 10 provided thereon is also driven to the left and right. The foreign matter detection means 10 is also guided along the rail portion 11 in the forward and backward directions, so that the foreign matter detection means 10 can be detected for all detection areas.

이와 같이 상기 이물질 검출 공정을 콘디셔닝 작업과 동시에 수행 가능하도록 함에 따라 작업 공정수를 그대로 유지하면서 상기 연마 패드(140) 및 캐리어 필름(110) 표면의 이물질을 감지할 수 있는 이물질 검출 공정을 추가 가능하다.As such, the foreign matter detection process can be performed simultaneously with the conditioning operation, so that a foreign matter detection process capable of detecting foreign matter on the surface of the polishing pad 140 and the carrier film 110 can be added while maintaining the number of working steps. Do.

상기와 같은 이물질 검출 공정 수행시, 상기 이물질 검출수단(10)의 검출부(12)를 통해 이물질이 감지될 경우, 검출부(12)와 연결된 이물질 감지 제어부(13)를 통해 경고음 발생수단 또는 경고등 발생수단 등의 작동을 실시토록 하여 위험 발생을 작업자가 인지하도록 하게 된다.When the foreign matter detection process as described above, when the foreign matter is detected through the detection unit 12 of the foreign matter detection means 10, the warning sound generating means or warning light generating means through the foreign matter detection control unit 13 connected to the detection unit 12 The operator can be aware of the occurrence of danger by performing the operation.

이와 동시에 상기 이물질 감지 제어부(13)는 상기 이물질 검출수단(10)의 검출부(12)를 통해 감지된 감지신호를 전달 받아 경고음 발생수단 또는 경고등 발생수단의 제어에 대한 판단 결과를 메인 제어부(14)에 전달하여 반도체 연마 공정이 일정 시간 중단되도록 한다.At the same time, the foreign matter detection control unit 13 receives the detection signal detected through the detection unit 12 of the foreign matter detection unit 10 and receives a determination result for controlling the warning sound generating means or the warning light generating means. The semiconductor polishing process is interrupted for a certain period of time.

이는 상기 이물질 검출수단(10)에서 상기 연마 패드(140) 및 캐리어 필름(110)의 이물질 존재 여부를 감지하고 난 후, 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 경우, 웨이퍼의 연마 공정을 중지하여 공정 상에 있는 웨이퍼에 대한 안정성을 확보하게 된다.When the foreign matter detection means 10 detects the presence of foreign matter in the polishing pad 140 and the carrier film 110, and determines that the foreign matter exists, the polishing process of the wafer is stopped to be performed on the process. It ensures the stability of the wafer.

이를 통해 궁극적으로 웨이퍼의 상품성 및 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다. This ultimately improves the marketability and productivity of wafers.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made and equivalents may be resorted to without departing from the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 나타내는 측면도,1 is a side view showing a semiconductor polishing apparatus according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 나타내는 평면도이다. 2 is a plan view showing a semiconductor polishing apparatus according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 이물질 검출수단 11 : 레일부10: foreign matter detection means 11: rail portion

12 : 검출부 13 : 이물질 감지 제어부12 detection unit 13 foreign matter detection control unit

14 : 메인 제어부14: main control unit

Claims (4)

웨이퍼 플레이트(100)에 완충 작용을 하는 캐리어 필름(110)이 부착된 웨이퍼 헤드(120)와, 상기 웨이퍼 플레이트(100)와 대응하는 하부에 구비되어 있는 패드 지지대(pad backer)(130)에 통상의 연마 패드(140)가 부착되는 연마 헤드(150)를 포함하되, 상기 연마 패드(140) 표면을 콘디셔닝하는 패드콘디셔너 바디(pad conditioner body)(160) 상에 장착되어 그 길이 방향으로 슬라이드 안내되면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 상에 존재하는 이물질을 감지하는 이물질 검출수단(10)이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치.The wafer head 120 to which the carrier film 110 which acts as a buffer to the wafer plate 100 is attached, and the pad backer 130 which is provided in the lower part corresponding to the wafer plate 100, is usually provided. And a polishing head 150 to which the polishing pad 140 is attached, wherein the polishing pad 140 is mounted on a pad conditioner body 160 for conditioning the surface of the polishing pad 140 to guide the slide in the longitudinal direction thereof. The foreign matter detection device of the semiconductor polishing process, characterized in that the foreign matter detection means for detecting the foreign matter present on the carrier film 110 and the polishing pad 140 is provided. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이물질 검출수단(10)은 상기 패드콘디셔너 바디(160)의 길이 방향을 따라 레일이 장착되어 있는 레일부(11)와; The foreign material detecting means 10 includes a rail unit 11 on which a rail is mounted along a length direction of the pad conditioner body 160; 상기 레일부(11) 상에 구비되어 그 길이 방향으로 슬라이드 이동하면서 상기 캐리어 필름(110) 및 연마 패드(140) 전체에 존재하는 이물질을 감지하는 검출부(12)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치.The semiconductor is characterized in that it comprises a detection unit 12 provided on the rail portion 11 to detect the foreign substances present in the carrier film 110 and the entire polishing pad 140 while sliding in the longitudinal direction Foreign material detection device in polishing process. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 이물질 검출수단(10)은 그 검출부(12)를 통해 이물질이 감지될 경우, 검출부(12)와 연결된 이물질 감지 제어부(13)를 통해 경고음 또는 경고등 발생수단 등의 작동을 실시토록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치.When the foreign matter detection means 10 detects a foreign matter through the detection unit 12, the foreign matter detection means 10 controls the operation of the warning sound or warning light generating means through the foreign matter detection control unit 13 connected to the detection unit 12. A foreign matter detection device for a semiconductor polishing process. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 이물질 감지 제어부(13)는 상기 이물질 검출수단(10)의 검출부(12)를 통해 감지된 감지신호를 전달 받아 상기 경고음 또는 경고등 발생수단의 제어에 대한 판단 결과를 메인 제어부(14)에 전달하여 반도체 연마 공정이 일정 시간 중단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 연마 공정의 이물질 감지장치.The foreign matter detection control unit 13 receives the detection signal detected through the detection unit 12 of the foreign matter detection means 10 and transmits a determination result of the control of the warning sound or warning light generating means to the main control unit 14. The foreign material detection device of the semiconductor polishing process, characterized in that for controlling the semiconductor polishing process is stopped for a certain time.
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