KR100308641B1 - 슬러리순환공급장치 - Google Patents

Abstract

발명은 CMP 공정 중에 연마 장치에 슬러리를 순환 공급하는 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 연마포 장치의 주변에, CMP 공정 중에 원심력에 의해 웨이퍼로부터 빠져 나오는 슬러리를 수집하고, 수집된 슬러리를 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 혼합하여 웨이퍼로 공급하며, 슬러리의 클리닝을 위해 사용되는 DI 워터가 수집된 슬러리에 유입되는 것을 차단시킬 수 있도록 함으로써, 장시간 동안의 사용에 따른 연마포의 특성 변형을 방지하고, 연마포의 교체 시기를 연장시킴으로써 CMP 공정의 재현성 및 생산성을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 CMP 공정 중에 소모되는 슬러러의 양을 절감함으로써 반도체 소자의 제조 원가를 절감할 수 있다.

Description

슬러리 순환 공급 장치

본 발명은 반도체 제조 장비 중 하나인 화학적 기계적 연마 장치(CMP)에 채용 가능한 슬러리 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마 공정 중에 사용되어 배수되는 슬러리를 수집하고, 이 수집된 슬러리를 재사용하는데 적합한 슬러리 순환 공급 장치에 관한 것이다.

근래 들어, 반도체 제조 기술의 발달에 따라 반도체 소자의 고집적화가 이루어지고 있는데, 이러한 고집적화를 실현하는데 있어서는 사진 공정의 DOF(Depth Of Focusing) 마진 확보, 다층 배선 구조 및 배선 길이의 최소화가 요구되며, 이를 위해서는 하부막을 평탄화하는 기술이 요구되고 있다.

이러한 요구에 부응하기 위하여, 최근 하부막을 평탄화하기 위한 방법으로서 CMP 공정이 도입되고 있는데, CMP 공정은 반도체 제조 과정 중 이전 공정에서 웨이퍼의 표면에 형성한 막, 즉 하부막을 전면 평탄화하는 공정이다. 또한, 도전막에 CMP 공정을 적용하여 다마신(Damascene) 기법에 의한 콘택 매립 내지 배선을 형성할 수도 있다.

잘 알려진 바와 같이, CMP 공정은 연마포에 화학적, 물리적 성분을 이용하여 웨이퍼 표면을 연마, 보다 상세하게 미세 입자를 포함한 화학 용액, 즉 슬러리(Slurry)의 화학 용액을 이용해 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시킴으로서 연마가 용이하게 행해지도록 한다. 이때, 미세 입자가 웨이퍼에 가해지는 물리적인 힘은 연마포와 웨이퍼 사이에 가해진 압력과 상대 속도, 즉 마찰력으로 정의된다.

이를 위하여, CMP 장치는 연마포를 회전 구동시키는 연마포 장치, 연마하고자 하는 웨이퍼의 표면이 연마포의 표면에 접하도록 지지하는 웨이퍼 홀더 및 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키기 위한 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급 장치를 포함한다.

이때, CMP 공정의 안정성을 확보하기 위해서는 일정량 이상의 슬러리(슬러리)를 공급할 필요가 있는데, 이것은 연마포 장치의 회전 속도와 밀접한 관련을 갖는다. 즉, 회전수가 높을수록 원심력이 커지기 때문에 공급되는 많은 슬러리들이 실제 연마 공정에 관여하지 못하고 밖으로 빠져나가게 되어, 결과적으로 슬러리의 불필요한 소모를 야기시킨다.

여기에서, CMP 공정에 사용되는 슬러리는 매우 고가이기 때문에 공정 단가에 많은 영향을 미치게 된다. 따라서, 최근 들어서는 슬러리의 불필요한 소모를 줄이기 위한 시도가 다각도로 모색되고 있는 실정이다.

상기한 바와 같은 슬러리의 불필요한 소모를 억제하기 위한 하나의 방편으로서, 연마포의 가장자리에 소정 높이의 칸막이, 즉 댐(Dam)을 만들어 둠으로서 원심력에 의해 슬러리가 빠져나가는 것을 방지하는 기법(즉, 댐 구축 방식)이 도입되어 사용되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 댐 구축 방식은 슬러리를 장시간 동안 채우기 때문에 시간이 경과함에 따라 연마포의 특성이 변형된다는 문제점이 있고, 또한 연마포를 교체할 때마다 다시 설치해야만 하는 번거러움이 야기된다는 문제가 있으며, 댐에 수집된 슬러리의 재사용이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마 공정 중에 원심력에 의해 웨이퍼로부터 빠져나가는 슬러리를 자동 수집하고, 이 수집된 슬러리를 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 혼합하여 재사용할 수 있는 슬러리 순환 공급 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 연마포를 클리닝할 때 사용되는 DI 워터가 재사용을 위해 수집된 슬러리에 유입되는 것을 방지할 수 있는 슬러리 순환 공급 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 형태에 따른 본 발명은, 슬러리 공급 탱크로 부터 배출되어 슬러리 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, 상기 연마포 장치의 외측 면에 상, 하 이동 가능하게 장착되며, CMP 공정 중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 배출되는 슬러리의 회수 통로를 형성하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키기 위한 배출 통로를 형성하는 슬러리 이동 기구; 상기 CMP 공정 중에 상기 연마포의 외부로 배출되는 슬러리를 상기 회수 통로를 통해 수집하는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 슬러리 공급 탱크로부터 배출되어 슬러리 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, 상기 연마포 장치의 외측 면에 장착되며, CMP 공정 중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 빠져나가는 슬러리를 수집하여 배출하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 수집하여 외부로 배출시키는 탄성관을 갖는 슬러리 이동 기구; 상기 슬러리 이동 기구의 외측 면에 상, 하 이동 가능하게 장착되며, 상기 CMP 공정중에 상기 탄성관의 유출구를 통해 배출되는 슬러리를 수집하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 탄성관의 유출구로부터 이탈하여 상기 탄성관의 유출구를 통해 흘러나오는 DI 워터가 외부로 배출되도록 하는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 형태에 따른 본 발명은, 슬러리 공급 탱크로부터 배출되어 슬러리 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포 장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, CMP 공정 중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 빠져나가는 슬러리를 회수하기 위한 기압차를 발생하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키기 위한 토출 공기압을 발생하는 기압 발생 수단; 상기 연마포 징치의 외측면에 장착되며, 상기 CMP 공정 중에 상기 발생된 기압차에 의거하여 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 흘러나오는 슬러리를 수집하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 토출 공기압을 이용하여 상기 연마로 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치를 제공한다.

제1도는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 슬러러 순환 공급 장치의 측면도.

제2도는 연마포를 DI 워터로 클리닝할 때 DI 워터가 슬러리 수집관에 수집되지 않도록 슬러리 이동 기구와 슬러리 수집관을 상측 방향으로 이동시킨 상태를 보여주는 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제3도는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제4도는 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 이동 기구 및 슬러리 수집관의 평면도.

제5도는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제6도는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제7도는 제 3 및 제 4 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 수집관의 평면도.

제8a도는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제8b도는 연마포를 DI 워터로 클리닝할 때 DI 워터가 슬러리 수집관에 수집되지 않도록 슬러리 이동 기구와 슬러리 수집관을 상측 방향으로 이동시킨 상태를 보여주는 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제8c도는 제 5 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 수집관의 평면도.

제9a도는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도.

제9b도는 제 6 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 수집관의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 50, 60, 80, 90 : 회전판

11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91 : 연마포

12, 22, 32, 42, 82 : 슬러리 이동 기구

13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93 : 슬러리 수집관

14, 24, 34, 54, 64, 84, 94 : 저장 실린더

15a, 15b, 25a, 25b, 35, 55, 65, 85, 95 : 슬러리 펌프

16, 26, 36, 56, 66, 86, 96 : 밸브

17a, 17b, 17c, 27a, 27b, 27c, 37a, 37b, 37c, 57a, 57b, 57c, 67a, 67b, 67c, 87a, 87b, 87c, 97a, 97b, 97c : 슬러리 공급관

18, 28, 38, 58, 68, 88, 98 : 슬러리 공급 탱크

82a : 탄성관

93a : 미세 흡입관

99 : 기압 변환 장치

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 연마포 장치의 주변에 원심력에 의해 웨이퍼로부터 빠져 나오는 슬러리를 수집하기 위한 슬러리 수집관을 설치하고, 수집관에 수집된 슬러리(즉, 회수 슬러리)를 슬러리 공급 탱크와 연결된 슬러리 공급관으로 유입시키는 공급 계통을 설치하며, 이러한 기술적 구성을 통해, 연마 공정 시에 원심력에 의해 웨이퍼 밖으로 빠져나가는 슬러리를 자동 수집하고, 이 수집된 슬러리를 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 혼합하여 웨이퍼로 공급하고, 연마포의 클리닝을 위해 사용되는 DI 워터가 슬러리 수집관으로 유입되는 것을 차단한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.

[실시 예 1]

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도이다.

도 1을 참조하면, 회전판(10)과 연마포(11)를 포함하며, 도시 생략된 구동 수단으로부터 동력을 받아 시계 또는 반시계 방향으로 회전 운동하는 연마포 장치의 주변에는 대략 원통 형상의 슬러리 이동 기구(12)와 슬러리 수집관(13)이 설치된다.

여기에서, 슬러리 이동 기구(12)는 도시 생략된 이동 제어 수단으로부터 제공되는 전기적 신호 또는 공기 압력에 의해 상하 운동 가능하도록 설치되며, 하측 방향으로 이동했을 때(즉, 연마 공정 중 원심력에 의해 연마포로부터 이탈하는 슬러리를 수집할 때) 슬러리 이동 기구(12)의 상부는 적어도 연마포(11)의 표면보다 낮은 위치에 위치한다. 이때, 슬러리 이동 기구(12)의 상부는 소정의 각도를 가지고 연마포 장치 측으로 구부러진 형태를 갖는다.

이때, 슬러리 이동 기구(12)가 상측 방향으로 이동했을 때(즉, 연마포(11)를 DI 워터로 클리닝할 때) 슬러리 이동 기구(12)의 상부는, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 연마포(11)의 표면보다 적어도 높은 위치에 위치한다. 따라서, 슬러리 이동 기구(12)가 상측 방향으로 이동하게 되면, 슬러리 이동 기구(12)와 연마포 장치의 측면 사이에는 하나의 배출 통로가 형성되는데, 이러한 배출 통로는 연마포(11)를 클리닝할 때 사용되는 DI 워터를 배출하기 위한 통로이며, 이러한 배출 통로를 통해 DI 워터를 배출시킴으로서 DI 워터가 슬러리 수집관(13)으로 유입되는 것을 방지한다.

도 2에 있어서, 참조번호 2010, 2111, 2212, 2313, ----, 2818에 각각 대응하는 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다.

즉, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 연마포 장치에 슬러리를 공급할 때에는 슬러리 이동 기구(12)를 하측 방향에 위치시킴으로서 원심력에 의해 연마포 밖으로 빠져나가는 슬러리를 수집하고, 연마포 장치에 슬러리 이외의 다른 물질(예를 들면, DI 워터 등)을 공급할 때에는 슬러리 이동 기구(12)를 상측 방향에 위치시킴으로서 슬러리 이외의 물질이 슬러리 수집관(13)으로 유입되는 것을 방지한다.

여기에서, 슬러리 수집관(13)은, 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형으로 구성되어 연마포 장치 외각에 독립적으로 설치하거나 혹은 연마포 장치의 회전판에 부착하여 설치할 수도 있다. 즉, 도 4에 있어서, 참조번호 41은 연마포를 나타내고, 42는 슬러리 이동 기구를 나타내며, 43은 슬러리 수집관을 나타낸다.

본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 연마 공정을 수행하는 동안에는, 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같이, 도시 생략된 이동 제어 수단을 통해 슬러리 이동 기구(12)가 상측 방향으로 이동된 상태를 유지하도록 제어함으로서, 원심력에 의해 연마포 밖으로 빠져나가는(즉, 도 1의 B 및 B' 방향으로 빠져나가는) 슬러리를 수집하고, 연마포 클리닝 공정을 수행하는 동안에는, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 도시 생략된 이동 제어 수단을 통해 슬러리 이동 기구(12)가 하측 방향으로 이동된 상태를 유지하도록 제어하여, 슬러리 이동 기구(12)와 연마포 장치의 측면 사이에 배출 통로를 형성함으로서 DI 워터가 슬러리 수집관(13)으로 유입되지 않고 외부로 배출되도록 한다.

한편, 슬러리 수집관(13)에 수집된 슬러리(즉, 회수 슬러리)는 수백 미리리터(㎖) 크기의 저장 실린더(14)에 저장되는데, 저장 실린더(14)에 소정 이상의 슬러리가 저장되면, 도시 생략된 펌프 구동 수단을 통해 슬러리 펌프(15b)를 구동시킴으로서 밸브(16)를 통해 슬러리 공급 탱크(18)에 연결된 슬러리 공급관(17a) 방향(도 1의 C 방향)으로 슬러리를 배출시킨다.

이를 위하여 저장 실린더(14), 밸브(16) 및 슬러리 펌프(15b)는 슬러리 공급관(17c) 상에 일련으로 설치되며, 슬러리 공급관(17c)은 슬러리 공급관(17a)에 연결된다.

여기에서, 밸브(16)는 3방향 밸브인 것으로, CMP 공정을 마친 후에 다른 공정의 실행을 위해, 슬러리 수집관(13)을 클리닝할 때 발생하는 DI 워터를 외부로 배출(즉, D 방향으로 배출)시키는 기능을 부가적으로 수행한다.

이때, 도 1 및 2에서의 도시는 생략하였으나, CMP 공정 중에 회수되는 슬러리에는 슬러리 이외의 물질, 예컨대 식각 물질 등이 섞이는 되는데, 회수한 슬러리를 재사용하기 위해서는 저장 실린더(14, 24)에 저장된 회수 슬러리를 여과 장치를 포함하는 여과 경로를 통해 여과시킨 후에 연마제 공급관(17c, 27c)으로 배출시킨다. 따라서, 본 실시 예에서는 이러한 기능(즉, 회수 슬러리의 여과)이 당업자라면 당연히 알 수 있는 통상적인 내용인 관계로 그 도시 및 상세한 기재를 생략한다.

따라서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는, 연마 공정을 수행할 때, 슬러리 펌프(15a)의 구동을 통해 슬러리 공급 탱크(18)로부터 슬러리 공급관(17a, 17b)을 통해 슬러리를 연마포 장치의 연마포(12) 측으로 공급하는데, 이때 슬러리 수집관(13)을 통해 수집되어 저장 실린더(14)에 저장된 회수 슬러리는 밸브(16), 슬러리 펌프(15b) 및 슬러리 공급관(17c)을 경유하여 슬러리 공급관(17a)으로 전달됨으로서, 슬러리 공급 탱크(18)로부터 공급되는 슬러리와 혼합되어 연마포(11)로 공급된다.

즉, 슬러리 펌프(15a)는 슬러리 공급 탱크(18)를 배출시켜 슬러리 공급관(17a, 17b)을 통해 연마포 장치로 공급하도록 기능하고, 슬러리 펌프(15b)는 연마 공정 중에 수집되어 저장 실린더(14)에 저장된 회수 슬러리를 슬러리 공급관(17c)을 통해 슬러리 공급관(17a)으로 공급하여 새로운 슬러리와 혼합되도록 기능한다.

그러므로, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 연마포 수집관(13)을 통해 수집한 회수 슬러리를 슬러리 공급 탱크(18)에서 배출되는 슬러리와 혼합하여 연마포(11)로 공급하기 때문에 회수 슬러리의 양만큼 새로운 슬러리의 소모를 줄일수가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치에 따르면, 연마포 장치에 슬러리를 공급할 때 슬러리 이동 기구(12, 22)를 하측 방향에 위치시켜 연마포 밖으로 빠져나가는 슬러리를 슬러리 수집관(13, 23)에 수집하고, 이 수집된 회수 슬러리를 슬러리 공급관(17c, 27c)을 통해 슬러리 공급관(17a, 27a)으로 공급하여 슬러리 공급 탱크(18, 28)로부터 배출되는 슬러리와 혼합시켜 연마포 장치로 공급하도록 함으로써, 연마 공정 중에 슬러리가 불필요하게 소모되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치에 따르면, 연마포 장치에 슬러리가 아닌 다른 물질을 공급할 때, 슬러리 이동 기구(12, 22)를 상측 방향에 위치시킴으로서 다른 물질이 슬러리 수집관(13, 23)으로 유입되어 재사용을 위한 슬러리를 오염시키는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

[실시 예2]

도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치가 전술한 실시 예1에 따른 슬러리 순환 공급 장치와 다른 점은 단지 하나의 슬러리 펌프(35)만을 구비하며, 3방향 밸브 대신에 온/오프 밸브(36)를 채용한다는 점이다.

즉, 전술한 실시 예1에 따른 슬러리 순환 공급 장치는, 슬러리 공급 탱크(18, 28)에서 새로운 슬러리를 배출시키기 위한 슬러리 펌프(15a, 25a)와 저장 실린더(14, 24)에 저장된 회수 슬러리를 배출시키기 위한 슬러리 펌프(15b, 25b)를 별도로 구비하기 때문에 슬러리 펌프(15b, 25b)의 선택적인 구동을 통해 회수 슬러리의 재사용을 선택적으로 수행할 수 있는데 반해, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는, 온/오프 밸브(36)를 온 시켜 둔 상태라고 가정할 때, 하나의 슬러리 펌프(35)가 슬러리 공급 탱크(38) 및 저장 실린더(34)에 저장된 새로운 슬러리 및 회수 슬러리를 동시에 배출시키기 때문에 연마 공정 중에 항상 새로운 슬러리와 회수 슬러리가 동시에 사용된다는 점이 다르다.

즉, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에서는, 슬러리 펌프(15b, 25b)의 구동을 통해 회수 슬러리의 재사용을 선택하는 전술한 실시 예1의 슬러리 순환 공급 장치와는 달리, 온/오프 밸브(35)를 이용하여 회수 슬러리의 선택적인 재사용을 수행한다.

또한, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에서는, 저장 실린더(34)에 재사용할 정도의 회수 슬러리가 없는 경우, 온/오프 밸브(36)를 오프 시킴으로서 슬러리 공급관(37a)으로 공기가 주입되는 것을 방지한다.

도 3에 있어서, 참조번호 30도 1의 10, 31도 1의 11, 32도 1의 12, 33도 1의 13, ----, 38도 1의 18에 각각 대응하는 구성 부재인 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다. 그러므로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 기타 다른 구성 부재의 기능 등에 대해서는 그 설명을 생략한다.

따라서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 전술한 실시 예1의 슬러리 순환 공급 장치에서와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 그 구조적인 측면에서 볼 때, 단지 하나의 슬러리 펌프만을 채용하기 때문에 다소 간단해지는 또 다른 장점을 가질 수 있다.

[실시 예3]

도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 슬러러 순환 공급 장치와 측면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치는, 슬러리 이동 기구를 사용하지 않는 대신에 회전판(50)에 고정 설치된 하나의 슬러리 수집관(53)만을 사용한다는 점이 도 3에 도시된 실시 예2에 따른 슬러리 순환 공급 장치와 다르며, 그 이외의 구조는 실질적으로 동일하다.

즉, 도 5에 있어서, 참조번호 50도 2의 30, 51도 3의 31, 53도 3의 33, ----, 58도 3의 38에 각각 대응하는 구성 부재인 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다. 그러므로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 기타 다른 구성 부재의 기능등에 대해서는 그 설명을 생략한다.

여기에서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 수집관(53)은, 일 예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 원통형으로 구성되어 회전판(50) 외각에 고정 설치된다. 즉, 도 7에 있어서, 참조번호 71은 연마포를 나타내고, 73은 슬러리 수집관을 나타낸다.

따라서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 전술한 실시 예2의 슬러리 순환 공급 장치에서와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 그 구조적인 측면에서 볼 때, 슬러리 이동 기구를 채용하지 않기 때문에 다소 간단해지는 또 다른 장점을 가질 수 있다.

[실시 예4]

도 6은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치는, 전술한 실시 예3의 슬러리 순환 공급 장치에서와 마찬가지로 슬러리 이동 기구를 채용하지 않지만, 슬러리 수집관(63)을 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치한다는 점이 전술한 실시 예 3과는 다르며, 이러한 점을 제외하고는 전술한 실시 예3의 구조와 실질적으로 동일하다.

즉, 도 6에 있어서, 참조번호 60도 5의 50, 61도 5의 51, 63도 5의 53, ---, 68도 5의 58에 각각 대응하는 구성 부재인 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다. 그러므로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 기타 다른 구성 부재의 기능등에 대해서는 그 설명을 생략한다.

보다 상세하게, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 슬러리 수집관(63)만을 채용한다는 점에서는 전술한 실시 예3의 구조와 유사하고, 슬러리 수집관(63)이 상하 방향으로 이동 가능하도록 설치한다는 점에서는 전술한 실시 예1 및 2의 구조와 유사하다.

따라서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 전술한 실시 예1, 2 및 3의 슬러리 순환 공급 장치에서 각각 얻어지는 작용 효과가 혼재하는 형태의 작용 효과를 얻을 수 있다.

[실시 예5]

도 8a 및 8b는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도이다.

도 8a 및 8b를 참조하면, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치는, 원통 형상의 슬러리 이동 기구(82)의 소정 부분에 탄성을 가진 탄성관(82a)을 적어도 하나 이상 설치한다는 점이 전술한 실시 예들과 다를 뿐 원심력에 의해 연마포(81) 밖으로 빠져 나와 탄성관(82a)을 유입되는 슬러리를 슬러리 수집관(83)을 통해 수집하는 구조 및 기타 다른 구조는 전술한 실시 예 2, 3, 4의 구조와 거의 동일 내지 유사하다. 본 실시 예에서는, 일 예로서 도 8c에 도시된 바와 같이 슬러리 이동 기구(82)의 둘레에 8개의 탄성관(82a)을 설치하였다.

또한, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치는 그 입구가 탄성관(82a) 측으로 향하도록 설치된 슬러리 수집관(83)이 상하 방향으로 운동, 즉 일 예로서 도 8b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상하 방향으로 운동하도록 설치되며, 이러한 상하 방향의 운동 구조를 통해 연마포(81)를 클리닝할 때 사용되는 DI 워터를 배출 통로를 통해 배출시킴으로서 DI 워터가 슬러리를 수집하는 슬러리 수집관(83)으로 유입되는 것을 방지한다. 즉, 전술한 실시 예1에서는 슬러리 이동 기구(12)가 상, 하 방향으로 이동하여 슬러리를 수집하거나 혹은 DI 워터를 외부로 배출하는 구조를 갖는 반면에, 본 실시 예에서는 슬러리 수집관(83)이 상, 하 방향으로 이동하여 슬러리를 수집하거나 혹은 DI 워터를 외부로 배출하는 구조를 갖는다.

즉, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에서는 CMP 공정 중에 슬러리 수집관(83)이 하측 방향으로 이동하여 탄성관(82a)의 유출구 측에 당접함으로써 탄성관(82a)을 통해 배출되는 슬러리를 수집하고, 연마포 클리닝 공정 중에 슬러리 수집관(83)이 상측 방향으로 이동하여 탄성관(82a)의 유출구 측으로부터 이탈함으로써 탄성관(82a)을 통해 배출되는 DI 워터가 외부로 배출되도록 한다.

도 8a 및 8b에 있어서, 참조번호 80도 6의 60, 81도 6의 61, 83도 6의 63, ---, 88도 6의 68에 각각 대응하는 구성 부재인 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다. 그러므로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 기타 다른 구성 부재의 기능 등에 대해서는 그 설명을 생략한다.

따라서, 본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는 전술한 실시 예1, 2, 3 및 4의 슬러리 순환 공급 장치에서 각각 얻어지는 작용 효과가 혼재하는 형태의 작용 효과를 얻을 수 있다.

[실시 예6]

도 9a는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치의 측면도이고, 도 9b는 제 6 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치에 채용되는 슬러리 수집관의 평면도이다.

본 실시 예에 따른 슬러리 순환 공급 장치는, CMP 공정 중에 연마 장치에 슬러리를 공급할 때 기압 변환 장치(99)를 이용하여 원심력에 의해 연마포(91) 외부로 빠져 나오는 슬러리를 흡입한다는 점이 전술한 실시 예들과는 다르며, 이러한 점을 제외한 다른 구성 부재들은 전술한 실시 예에서의 그것들과 거의 동일 내지 유사하다.

즉, 도 9a 및 9b에 있어서, 참조번호 90도 8a의 80, 91도 8a의 81, 93도 8a의 83, ---, 98도 8a의 88에 각각 대응하는 구성 부재인 것으로, 비록 참조번호는 서로 다르게 표시되어 있으나 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 동일 구성 부재이다. 그러므로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 기타 다른 구성 부재의 기능 등에 대해서는 그 설명을 생략한다.

이를 위하여, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치에는, 일 예로서 도 9b에 도시된 바와 같이, 연마포(91)의 외각 부분에 다수의 미세 흡입관(93a)을 갖는 원통형의 슬러리 수집관(93)이 설치되고, 슬러리 수집관(93) 및 저장 실린더(94)를 통해 연결되는 기압 변환 장치(99)가 설치된다. 이때, 기압 변환 장치(99)는 반도체 제조라인에서 공급되는 진공과 가압 공기, N2 등을 이용할 수 있다.

따라서, 이러한 구조의 슬러리 순환 공급 장치에서는 CMP 공정을 위해 슬러리를 공급할 때 기압 변환 장치(99)가 기압을 낮추어 줌으로써 원심력에 의해 연마포 외부로 빠져 나오는 슬러리가 미세 흡입관(93a)을 통해 슬러리 수집관(93)으로 수집되며, 여기에 수집되는 슬러리는 저장 실린더(94)로 보내진다.

또한, 본 실시 예의 슬러리 순환 공급 장치는, 연마포 장치에 슬러리가 아닌 다른 물질(예를 들면, 연마포의 클리닝을 위한 DI 워터)을 공급할 때, 기압 변환 장치(99)가 공기(즉, 토출 공기압)를 불어넣음으로서 슬러리 수집관(93)에 다른 물질이 들어가는 것을 차단하며, 이를 통해 재사용을 위해 수집한 슬러리가 오염되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마포 장치의 주변에, CMP 공정 중에 원심력에 의해 웨이퍼로부터 빠져 나오는 슬러리(슬러리)를 수집하기 위한 슬러리 수집관을 설치하고, 수집관에 수집된 슬러리(즉, 회수 슬러리)를 슬러리 공급 탱크와 연결된 슬러리 공급관으로 유입시키는 공급 계통을 설치하며, 이러한 기술적 구성을 통해, 연마 공정 시에 원심력에 의해 웨이퍼 밖으로 빠져나가는 슬러리를 자동 수집하고, 이 수집된 슬러리를 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 혼합하여 웨이퍼로 공급하며, 슬러리의 클리닝을 위해 사용되는 DI 워터가 슬러리 수집관으로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 함으로써, 장시간 동안의 사용에 따른 연마포의 특성 변형을 방지하고, 연마포의 교체 시기를 연장시킴으로써 CMP 공정의 재현성 및 생산성을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 CMP 공정 중에 소모되는 슬러리의 양을 절감함으로써 반도체 소자의 제조 원가를 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 슬러리 공급 탱크로부터 배출되어 슬러러 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포 장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, 상기 연마포 장치의 외측 면에 상, 하 이동 가능하게 장착되며, CMP 공정중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 배출되는 슬러리의 회수 통로를 형성하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키기 위한 배출 통로를 형성하는 슬러리 이동 기구; 상기 CMP 공정 중에 상기 연마포의 외부로 배출되는 슬러리를 상기 회수 통로를 통해 수집하는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치.
2. 슬러리 공급 탱크로부터 배출되어 슬러리 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포 장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, 상기 연마포 장치의 외측 면에 장착되며, CMP 공정 중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 빠져나가는 슬러리를 수집하여 배출하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 수집하여 외부로 배출시키는 탄성관을 갖는 슬러리 이동 기구; 상기 슬러리 이동 기구의 외측 면에 상, 하 이동 가능하게 장착되며, 상기 CMP 공정 중에 상기 탄성관의 유출구를 통해 배출되는 슬러리를 수집하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 탄성관의 유출구로부터 이탈하여 상기 탄성관의 유출구를 통해 흘러나오는 DI 워터가 외부로 배출되도록 하는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치.
3. 슬러리 공급 탱크로부터 배출되어 슬러리 공급관을 통해 공급되는 슬러리를 연마포가 탑재된 연마포 장치로 공급하는 슬러리 공급 장치에 있어서, CMP 공정 중에 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 빠져나가는 슬러리를 회수하기 위한 기압차를 발생하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 연마포로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키기 위한 토출 공기압을 발생하는 기압 발생 수단; 상기 연마포 장치의 외측 면에 장착되며, 상기 CMP 공정 중에 상기 발생된 기압차에 의거하여 상기 연마포의 회전 운동에 의해 외부로 흘러나오는 슬러리를 수집하고, 상기 연마포의 클리닝 공정 중에 상기 토출 공기압을 이용하여 상기 연마로 측으로부터 흘러나오는 DI 워터를 외부로 배출시키는 슬러리 수집관; 상기 슬러리 수집관을 통해 수집되는 회수 슬러리를 저장하는 저장 실린더; 및 상기 슬러리 공급 탱크로부터 공급되는 슬러리와 상기 회수 슬러리를 혼합하여 상기 슬러리 공급관을 통해 상기 연마포 장치로 순환 공급하는 슬러리 순환 통로를 포함하는 슬러리 순환 공급 장치.