KR100336789B1

KR100336789B1 - 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치

Info

Publication number: KR100336789B1
Application number: KR1020000008760A
Authority: KR
Inventors: 김용진
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2002-05-16
Also published as: KR20010084026A

Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 패드(51)와, 상기 패드(51)에 웨이퍼(W)의 연마면(WS)이 밀착되는 동시에 상기 웨이퍼(W) 연마면(WS)의 일부가 패드(51) 밖으로 노출되도록 웨이퍼(W)를 클램핑하여 지지하는 헤드(53)와, 상기 헤드(53)를 회전 운동시키는 동시에 상기 패드(51)의 반경 방향으로 일정 거리만큼 왕복 운동시키는 헤드구동수단(55)과, 상기 웨이퍼(W)의 연마면(WS)을 향해 순수를 분사하여 웨이퍼(W)의 연마면(WS)에 잔류하는 슬러리의 찌꺼기를 제거하는 순수공급수단을 포함하도록 구성됨으로써 패드(51)의 원심력으로 인한 웨이퍼(W) 중심으로의 이물(P) 집중에 효과적으로 대응할 수 있게 되어 상기 웨이퍼(W)의 세정률이 향상되고, 궁극적으로 웨이퍼(W)의 생산성 및 수율이 향상되도록 한 것이다.

Description

화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치{RINSE APPARATUS OF WAFER FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHER}

본 발명은 화학적 기계적 연마 장비에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 연마 공정 후 웨이퍼의 표면에 잔류하게 되는 슬러리 찌꺼기를 제거하기 위한 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.

일반적인 반도체의 제조 공정에서는 노광 공정의 한계를 극복하기 위한 방편으로서 회전도포법 또는 화학적 기계적 연마법을 이용하여 웨이퍼의 평탄화를 도모하고 있다. 상기한 두 가지 방법 중 회전도포법은 웨이퍼의 평탄화에 대한 한계성과 사용되는 화학재료 등의 오염성 문제가 있으므로 점차 화학적 기계적 연마법을 사용하는 추세이다.

상기와 같은 화학적 기계적 연마법은 슬러리(연마제)를 사용하여 웨이퍼를 패드(연마포)에 연마하는 방법으로서, 슬러리의 화학적 수화 반응과 패드에 의한 기계적인 연마로 웨이퍼의 평탄화 작업을 진행하므로 웨이퍼 전체의 평탄화와 국부적인 평탄도가 동시에 이룩되게 된다.

그런데, 상기와 같은 웨이퍼의 연마 공정을 거치면 상기 웨이퍼의 연마면에 화학적 연마를 위해 사용된 슬러리의 찌꺼기가 잔류하게 된다. 따라서, 상기한 웨이퍼의 연마 공정 후에는 반드시 웨이퍼 표면의 슬러리 찌꺼기를 제거하기 위한 세정 공정을 실시한다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치가 개략적으로 도시된 정단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼의 세정 원리가 도시된 구성도이다.

상기한 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에서는, 헤드(1)의 위치를 패드(3)의 가장자리 부분에 고정시켜둔 상태에서 하부노즐(5)을 이용하여 웨이퍼(W')의 연마면을 향해 순수(6)를 분사하면서 상기 헤드(1)와 패드(3)를 회전시키는 방식으로 상기 웨이퍼(W')의 연마면에 잔류하게 되는 슬러리 찌꺼기 등의 이물(P')을 제거한다.

그런데, 상기와 같이 웨이퍼(W')의 세정 공정을 수행하면 패드(3)의 원심력으로 인하여 이물(P')이 상기 패드(3)의 가장자리 부분으로 밀려나면서 웨이퍼(W')의 중심 부분에 이물(P') 집중이 일어나게 된다.

즉, 상기 패드(3)의 반경을 16 inch, 상기 패드(3)의 중심에서 헤드(1)의 중심까지의 거리를 15 inch라고 하면 상기 헤드(1)의 중심은 웨이퍼(W')의 중심과 동일하므로 상기 웨이퍼(W')의 중심 부분에 반경이 1 inch인 동심원 형태로 이물(P')이 집중되게 된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치는 패드(3)의 원심력으로 인한 웨이퍼(W') 중심으로의 이물(P') 집중 때문에 상기 웨이퍼(W')의 세정률이 떨어지고, 세정 공정시 웨이퍼(W')에서 완전히 제거되지 못한 이물(P')이 품질불량으로 작용하여 상기 웨이퍼(W')의 생산성 및 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 패드의 원심력으로 인한 웨이퍼 중심으로의 이물 집중에 효과적으로 대응할 수 있게 되어 상기 웨이퍼의 세정률이 향상되고, 궁극적으로 웨이퍼의 생산성 및 수율이 향상되도록 하는 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치가 개략적으로 도시된 정단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼의 세정 원리가 도시된 구성도

도 3은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치가 개략적으로 도시된 정단면도,

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 세정 원리가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 패드 53 : 헤드

55 : 헤드구동수단 57 : 하부노즐

58 : 순수 W : 웨이퍼

WS : 웨이퍼의 연마면 WC : 웨이퍼의 중심

PC : 패드의 중심 HC : 헤드의 중심

P : 이물

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 패드와, 상기 패드에 웨이퍼의 연마면이 밀착되는 동시에 상기 웨이퍼 연마면의 일부가 패드 밖으로 노출되도록 웨이퍼를 클램핑하여 지지하는 헤드와, 상기 헤드를 회전 운동시키는 동시에 상기 패드의 반경 방향으로 일정 거리만큼 왕복 운동시키는 헤드구동수단과, 상기 웨이퍼의 연마면을 향해 순수를 분사하여 웨이퍼의 연마면에 잔류하는 슬러리의 찌꺼기를 제거하는 순수공급수단을 포함한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치가 개략적으로 도시된 정단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 세정 원리가 도시된 구성도이다.

상기한 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치는 패드(51)와, 상기 패드(51)에 웨이퍼(W)의 연마면(WS)이 밀착되는 동시에 상기 웨이퍼(W) 연마면(WS)의 일부가 패드(51) 밖으로 노출되도록 웨이퍼(W)를 클램핑하여 지지하는 헤드(53)와, 상기 헤드(53)를 회전 운동시키는 동시에 상기 패드(51)의 반경 방향으로 일정 거리만큼 왕복 운동시키는 헤드구동수단(55)과, 상기 웨이퍼(W)의 연마면(WS)을 향해 순수(58)를 분사하여 웨이퍼(W)의 연마면(WS)에 잔류하는 슬러리의 찌꺼기를 제거하는 순수공급수단을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 헤드구동수단(55)은 웨이퍼(W)의 중심이 상기 패드(51) 내에 존재 가능한 거리(s)만큼 상기 헤드(53)를 왕복 운동시키도록 구성된다.

특히, 상기 패드(51)의 반경이 16 inch이고, 상기 헤드(53)가 패드(51)의 중심(PC)에서 헤드(53)의 중심(HC)까지의 거리가 15 inch인 지점에 위치되는 경우라면 상기 헤드(53)는 그 중심(HC)이 패드(51)의 중심(PC)에서 10.0 inch인 지점과 13.4 inch인 지점 사이를 왕복하도록 상기 헤드구동수단(55)에 의해서 작동된다.

즉, 상기 헤드구동수단(55)은 헤드(53)의 중심(HC)이 상기 패드(51)의 중심(PC)에서 15 inch인 지점에서 패드(51)의 내측 방향으로 1.6∼5 inch의 거리만큼 왕복 운동하도록 상기 헤드(53)를 구동시킨다.

또한, 상기 순수공급수단은 웨이퍼(W)의 하측에 위치되도록 설치되어 상기 웨이퍼(W)의 연마면(WS)을 향해 순수(58)를 분사하는 하부노즐(57)과, 상기 하부노즐(57)로 순수(58)를 공급하는 공급관 및 공급탱크로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치에서는, 패드(51)와 헤드(53)를 회전시키는 동시에 헤드구동수단(55)을 통해 상기 헤드(53)를 패드(51)의 반경 방향으로 왕복 운동시키면서 하부노즐(57)을 이용하여 웨이퍼(W)의 연마면(WS)을 향해 순수(58)를 분사함으로써 상기 웨이퍼(W)의 연마면(WS)에 잔류하게 되는 슬러리의 찌꺼기 등의 이물(P)을 제거한다.

이때, 상기 패드(51)의 원심력으로 인해 패드(51)의 가장자리, 즉 웨이퍼(W)의 중심(WC) 부분으로 집중되는 이물(P)은 상기 웨이퍼(W)가 헤드(53) 및 헤드구동수단(55)에 의해 패드(51)의 반경 방향으로 왕복 운동되면서 웨이퍼(W)의 연마면(WS)의 다른 부분으로 분산되고, 이렇게 분산된 이물(P)은 상기 하부노즐(57)을 통해 분사되는 순수(58)에 의해 제거된다.

따라서, 본 발명에서는 패드(51)의 회전으로 인한 원심력에 의해 이물(P)이 웨이퍼(W)의 중심(WC) 부분으로 집중되더라도 이렇게 집중된 이물(P)이 상기 웨이퍼(W)의 왕복 운동에 의해 다시 분산되어 제거되므로 이물(P)이 웨이퍼(W)의 중심(WC) 부분에 집중된 후 제대로 세정되지 않고 잔류하게 되는 기존의 세정 불량 현상이 제거되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치는, 패드(3)의 원심력으로 인한 웨이퍼(W) 중심(WC)으로의 이물(P) 집중에 효과적으로 대응할 수 있게 되므로 상기 웨이퍼(W)의 세정률이 향상되어 웨이퍼(W)의 생산성 및 수율이 향상되는 이점이 있다.

Claims

패드와, 상기 패드에 웨이퍼의 연마면이 밀착되는 동시에 상기 웨이퍼 연마면의 일부가 패드 밖으로 노출되도록 웨이퍼를 클램핑하여 지지하는 헤드와, 상기 헤드를 회전 운동시키는 동시에 상기 패드의 반경 방향으로 일정 거리만큼 왕복 운동시키는 헤드구동수단과, 상기 웨이퍼의 연마면을 향해 순수를 분사하여 웨이퍼의 연마면에 잔류하는 슬러리의 찌꺼기를 제거하는 순수공급수단을 포함한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 헤드구동수단은 웨이퍼의 중심이 상기 패드 내에 존재 가능한 거리만큼 상기 헤드를 왕복 운동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비의 웨이퍼 세정 장치.