KR100360469B1 - 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치 - Google Patents

화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치 Download PDF

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Abstract

화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치에 관해 개시된다. 개시된 컨디셔닝 장치는: 화학기계적 연마장치의 연마패드에 대해 소정의 상대속도를 유지하는 것으로, 상기 연마패드의 회전중심부분에 인접한 중심영역으로 부터 그 가장자리에 인접한 주변영역으로 연장되는 길이를 가지며, 그 저면에 연마입자가 부착된 연마부가 마련되는 판상의 컨디셔닝 플레이트와; 상기 컨디셔닝 플레이트가 상기 연마패드에 국부적으로 다른 압력으로 접촉되어 상기 컨디셔닝 플레이트가 상기 연마패드에 대한 상대 속도 및 압력에 의해 상기 연마패드를 컨디셔닝할 수 있도록 상기 컨디셔닝 플레이트에 힘을 가하는 힘발생부와; 상기 힘발생부을 지지하는 지지부를; 구비한다. 따라서, 연마패드의 위치별 선속도 차이에 따른 연마량의 차이를 부위별로 달리하는 가압구조에 따른 부위별 연마량의 차이를 줄이며, 구조적으로 웨이퍼에 대한 폴리싱과 연마패드의 컨디셔닝이 동시에 이루어 질 수 있는 구조이기 때문에, 종래와 같이 별도의 과정을 통해 연마패드의 컨디셔닝에 따른 작업휴지시간을 줄일 수 있게 된다.

Description

화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치{Conditionning apparatus of polishing pad in chemical mechanical polishing apparatus}
본 발명은 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치에 관한 것으로서,상세히는 연마패드의 이상 마모를 줄일 수 있는 구조의 화학기계적 연마장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평탄화를 위한 연마공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마공정에서는 주로 화학기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 프로세스가 적용되고 있다. 이 프로세스에 의하면 좁은 영역 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도(Planarity)를 얻을 수 있으므로 웨이퍼가 대구경화되어 가는 추세에 적합하다.
CMP 프로세스는 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 프로세스로서, 아주 미세한 연마를 가능하게 한다. 기계적 연마는 회전하는 연마패드 에 연마헤드에 고정된 웨이퍼를 가압시킨 상태에서 회전시킴으로써 연마패드와 웨이퍼 표면 간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이고, 화학적 연마는 연마패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 화학적 연마제로서의 슬러리(Slurry)에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.
이러한 CMP 장치를 이용하는 평탄화 공정에 있어서, CMP 장치의 연마패드의 표면상태는 연마시키고자 하는 웨이퍼 표면의 균일도(Uniformity), 평탄도 및 표면 입자의 고른 정도(Roughness) 등의 특성에 많은 영향을 미치는 중요한 변수이다. 연마패드는 지속되는 연마 과정에서 연마제나 기타 다른 종류의 이물질이 끼거나 손상되며, 따라서 연마패드의 표면은 초기의 상태와는 다른 상태로 변질되고 평탄화 공정의 안정도를 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.
따라서, CMP 장치를 사용하여 연속적으로 웨이퍼의 평탄화 공정을 진행할 때, 연마패드의 표면상태를 안정되게 유지할 수 있는 여러 가지 종류의 연마패드 컨디셔너 및 이를 이용한 컨디셔닝 방법이 제안되어 왔다.
일반적으로 알려진 연마패드 컨디셔닝 방법은 니켈과 강철의 합금으로 형성된 원형의 평판에 다이아몬드 입자를 부착된 콘디셔너를 연마패드의 표면을 문질러 줌으로써, 연마패드의 표면을 전체적으로 고르게 연마하는 것이다.
도 1은 일반적으로 가장 많이 사용되는 종래의 CMP 장비의 개략적 평면도이다.
도 1은 참조하면, 원반상의 연마패드(1)는 회전원판(미도시)의 상면에 부착되며, 일방향으로 회전되며, 이의 위에 상기 컨디셔너(2)가 위치한다. 상기 컨디셔너(2)는 별도의 회전장치에 의해 연마패드(1)와 같은 방향으로 회전되며, 그리고 회동암(3)에 의해 연마패드(1)의 중심부분 가까운 부분에서 원주가장자리 부분에까지 이동한다.
상기 컨디셔너(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 금속베이스(2a)의 저면에 다이아몬드 등의 연마입자(2b)가 부착되어 있으며, 이러한 컨디셔너(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 컨디셔너 헤드(4)의 저면에 고정된다. 상기 컨디셔너 헤드(4)는 상기 회동암(3)의 선단부의 하부에 고정되며 그 상부에 위치하는 모터(5)에 의해 회전된다.
이러한 종래 CMP 장치는 회동암(3)에 의해 연마패드(1)의 표면을 선회하는컨디셔너(2)에 의해 연마패드(1)를 연마하는 구조를 가지고 있기 때문에, 연마패드(1)에 대한 국부적인 연마량의 차이에 의해 도 4에 도시된 바와 같은 표면의 불균일화가 초래된다. 즉, 연마패드(1)의 최내단부분과 최외단부분은 컨디셔너(2)에 의해 충분히 커버되지 않기 때문에 컨디셔너(2)가 완전히 커버하는 중간부분에 비해 연마가 불충분하게 일어나게 되고, 따라서 경사진 부분이 발생된다. 결과적으로 이부분은 사용될 수 없는 부분으로서, 전체 연마패드에서의 웨이퍼 연마영역의 면적을 좁히는 결과를 낳는다. 이는 동일한 작업시간에 대하여 마모량이 그 위치에서의 선속도와 압력에 비례한다는 아래 수학식 1의 프레스톤(preston)의 경험식에 의해 설명된다.
마모량 ∝ 선속도 × 압력
이에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 연마패드의 중심부분에서와 주변부분에서의 연마량(마모량)의 차이를 나타내 보인다. 이는 일정한 각속도로 회전되는 연마패드의 회전중심쪽으로 갈수록 선속도가 떨어지고, 회전중심 바깥쪽으로 갈수록 선속도가 증가하기 때문인것이다.
한국특허출원 96-59185호에는 연마패드를 연마하는 컨디셔너의 연마입자를 위치별로 다른 밀도로 가지도록 하는 기술이 개시되어 있다. 이는 컨디셔너 중심부분에서의 연마속도를 떨어뜨려서 도 4에 도시된 바와 같이 연마패드의 안쪽과 바깥쪽의 불완전한 연마에 의한 경사부를 제거하기 위한 것이다. 그러나, 이는 연마패드의 안쪽과 바깥쪽의 불완전한 연마를 다소 개선할 수는 있으나, 전술한 바와 같이, 상대적 선속도 차이에 의한 연마패드의 불균일한 연마의 문제는 해소하지 못한다.
본 발명의 제1의 목적은 연마패드의 선속도의 차이에 의해 발생되는 국부적 연마량의 차이를 줄임으로써, 연마패드를 전체적으로 고르게 컨디셔닝할 수 있는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 연마패드에서의 실효 연마영역이 확장된 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 웨이퍼에 대한 CMP 프로세스와 연마패드의 컨디셔닝이 같이 수행될 수 있는 구조의 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 CMP 장치의 개략적 평면도이다.
도 2는 종래 CMP 장치에 적용되는 연마패드 컨디셔닝 장치의 부분 발췌 측면도이다.
도 3은 종래 CMP 장치에 적용되는 연마패드 컨디셔닝 장치의 컨디셔너의 발췌 단면도이다.
도 4는 종래 컨디셔닝장치에 따른 연마패드의 비정상적인 마모상태를 보이는 연마패드의 개략적 단면도이다.
도 5는 연마패드의 부위별 회전속도 차이에 따른 컨디셔너에 의한 연마량의 차이를 보이는 선도이다.
도 6은 본 발명의 화학기계적 연마장치의 바람직한 실시예의 개략적 평면도이다.
도 7은 본 발명의 화학기계적 연마장치의 바람직한 실시예의 개략적 측면도이다.
도 8은 본 발명의 화학기계적 연마장치의 바람직한 실시예에 적용되는 컨디셔닝 장치의 개략적 분해사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치와 연마패드와의 관계를 보인 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치에 적용되는 팽창부의 구조를 보인 평면도이다.
도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치의 멤브레인과 이에 가압되는 컨디셔닝 플레이트의 관계를 보인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 화학기계적 연마장치에 의한 연마패드 부위별 압력변화를 보인 선도이다.
도 13은 본 발명의 화학기계적 연마장치에 적용되는 컨디셔닝 플레이트의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 화학기계적 연마장치의 사용방법을 도시한 개략적 평면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치에 적용되는 팽창부의 프레임의 다른 응용례를 보인 평면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 컨디셔닝 장치에 적용되는 팽창부의 프레임의 또 다른 응용례를 보인 평면도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
웨이퍼에 대한 연마가 수행되는 연마 패드와, 상기 연마 패드를 지지하는 원반을 구비하는 화학기계적 연마장치에서, 상기 연마패드를 컨티셔닝하는 커디셔닝 장치에 있어서,
상기 연마패드의 회전중심부분에 인접한 중심영역으로 부터 그 가장자리에 인접한 주변영역으로 연장되는 길이를 가지는 컨디셔닝 플레이트와;
상기 컨디셔닝 플레이트가 상기 연마패드에 국부적으로 다른 압력으로 접촉될 수 있도록 상기 커디셔닝 플레이트에 힘을 가하는 힘발생부와;
상기 힘발생부을 지지하는 지지부를; 구비하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치가 제공된다.
상기 본 발명의 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치에 있어서, 상기 힘발생부는 상기 컨디셔닝 플레이트가 연마패드의 중심영역으로 부터 주변영역으로 갈수록 낮은 압력으로 상기 연마패드에 접촉될 수 있도록 상기 컨디셔닝 플레이트에 힘을 가하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 컨디셔닝 플레이트는 판상부재로 형성되며, 그 저면에 연마입자가 부착된 연마부가 마련되며, 상기 연마부 상기 컨디셔닝 플레이트에 대해 별도의 부재로 형성되며, 그리고, 상기 연마부의 표면은 반원기둥상을 이루는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치에 있어서, 상기 힘발생부는: 내부에 압축공기실이 마련되며, 그 일측에 압축공기주입부가 마련된 하우징과; 상기 하우징의 하부 개구부에 마련되는 것으로서 상이 하우징 내의 압력에 의해 변형되어 상기 컨디셔닝 플레이트를 가압하는 멤브레인 및 이를 지지하는 프레임을 구비하는 팽창부를; 구비하며, 상기 팽창부의 프레임에는 상기 멤브레인의 변형을 허용하는 장공이 마련되며, 특히, 상기 장공은 상기 연마패드의 중앙영역으로 부터 주변영역으로 가면서 폭이 점진적으로 감소하는 대상(帶狀)인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 화학기계적 연마장치에 있어서, 상기 지지부는 상기 힘발생부를 일측에서 지지하며, 그 타단은 상기 회전원판의 일측에 위치하는 플랫홈에 회전 가능하게 고정되는 로드부인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 화학기계적 연마장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치에 따른 바람직한 실시예를 도시하는 것으로서, 도 6은 연마패드와 콘디셔너의 배치구조를 보인 평면도이며, 도 7은 그 측면도이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 연마패드(10)는 회전축(111)을 중심으로 회전되는 회전원반(11)상에 고정된다. 연마패드(10)의 일측에는 연마패드(10)의 중심영역에 슬러리를 공급하는 연마제 공급부(12)가 위치한다. 한편, 상기 연마패드(10)의 회전중심부분에 인접한 중심영역으로 부터 그 가장자리에 인접한 주변영역으로 연장되는 길이를 가지는 패드 컨디셔닝 장치(20)가 위치한다. 상기 컨디셔닝 장치(20)는 위치 고정된 상태에서 연마패드(10)의 중심영역에서 부터 주변영역에 까지 연속적으로 접촉되면서 연마패드(10)를 컨디셔닝한다. 여기에서 중심영역은 상기 연마패드(10)의 회전중심과 이를 에워싸는 연마패드(10)의 안쪽 부분을 의미하며, 상기 주변영역은 연마패드(10)의 가장자리부분과 이에 인접하는 연마패드(10)의 바깥부분을 의미한다. 연마패드의 상기 컨디셔닝장치(20)는 헤드부(21)과 로드부(22)을 가진다. 상기 헤드부(21)는 상기 연마패드(10)에 접촉되는 컨디셔닝 플레이트(211)와, 컨디셔닝 플레이트(211)를 본 발명에 따라 중심영역에서 주변영역으로 갈수록 낮은 압력으로, 즉 선형적으로 감소되는 압력으로 상기 연마패드(10)에 접촉되도록 상기 컨디셔닝 플레이트(211)에 힘을 가하는 힘발생부(212)를 구비한다. 상기 로드부(22)는 지지부(222)에 의해 상기 헤드부(21)를 지지하는 것으로서, 그 내부에는플랫홈(300)에 대해 회전지지부(221)의 내부로 부터 상기 헤드부(21)를 향하는 압축공기 공급라인(223)이 마련된다. 상기 힘발생부(212)에 의한 상기 컨디셔닝 플레이트(211)의 접촉상태를 유지시킨다. 이러한 로드부(22)는 그 후단이 회전원반(11)의 주위에 마련된 플랫홈(300)에 고정되며, 이때에 플랫홈(300)에 대해 회전지지부(221)에 의해 고정되어 필요에 따라 선택적으로 상기 헤드부(21)가 연마패드(211)로 부터 분리될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 힘발생부(212)는 상기 상기 연마패드(10)에 접촉되는 컨디셔닝 플레이트(211)가 상기한 바와 같이, 컨디셔닝 플레이트(211)를 본 발명에 따라 중심영역에서 주변영역으로 갈수록 낮은 압력으로 상기 연마패드(10)에 접촉되도록 상기 컨디셔닝 플레이트(211)에 힘을 가할 수 도 있으며, 한편으로는 상기 컨디셔닝 플레이트(211)가 연마패드(10)에 대해 국부적으로 다른 압력으로 접촉되게 할 수 있다. 이와 같이, 컨디셔닝 플레이트(211)가 국부적으로 다른 압력으로 연마패드(10)에 접촉되는 경우는, 상기한 바와 같이 선형적으로 감소되지 않고 비선형적이라는 것을 의미하며, 그리고 중심영역에서 주변영역으로 비선형적으로 감소되는 것에 국한 되지 않고, 부분적으로 증가하거나 또는 중심영역에서 주변영역으로 비선형적으로 증가할 수 있다는 것이다.
즉, 본 발명은 컨디셔닝 플레이트(211)의 각 부분에 이에 대응하는 연마패드(10)의 부분적인 커디셔닝 압력에 부응하는 힘을 가한다는 것에 그 기술적 요지가 있는 것이다.
위에서 상기 힘발생부(212)에 의해 상기 컨디셔닝 플레이트(211)는 상기 연마패드(10)의 중심영역에서 주변영역에 대해 연속적으로 접촉되되, 중심영역에서 주변영역으로 갈수록 낮은 압력으로 접촉된다는 한 실시예가 설명되었다. 이하, 이를 위한 컨디셔닝 플레이트(211)와 힘발생부(212)를 가지는 헤드부(21)에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 상기 헤드부(21)의 개략적인 분해사시도이며, 도 9는 그 단면도이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 상기 헤드부(21)의 힘발생부(212)는 압축공기주입부(213b)가 그 상부에 형성되고, 그 내부에는 상기 압축공기주입부(213b)에 연결되는 압축공기실(213a)을 가지는 하우징(213)과, 하우징(213) 하부의 개구부에 설치되어 상기 압축공기실(213a)의 내부 압력에 의해 변형되는 멤브레인(214a) 및 이를 지지하는 프레임(214b)을 가지는 팽창부(214)를 구비한다. 상기 멤브레인(214a)을 지지하는 프레임(214b)은 멤브레인(214a)의 양쪽에 고정되며, 멤브레인(214a)이 주어진 형태로 변형되게 하는 장공(214c)을 가진다. 상기 압축공기실(213a)에는 상기 압축공기주입부(213b)를 통해 외부 압축공기공급장치(미도시)로 부터 압축공기가 공급된다. 상기 압축공기에 의한 압력은 상기 멤브레인(214a)으로 전달되고, 이 멤브레인(214a)에 전달된 압력이 변형된 멤브레인(214a)에 의해 후술하는 컨디셔닝 플레이트(211)에 전달된다.
한편, 상기 팽창부(214)의 하부에는 그 저면에 다이아몬드 입자등의 연마입자가 부착된 연마부(211b)가 마련되어 있는 컨디셔닝 플레이트(211)가 위치한다. 상기 컨디셔닝 플레이트(211)의 양단에는 상기 하우징(213)의 양단에 소정거리의 왕복 이동가능하게 결합되는 플랜지(211a)가 마련되어 있다. 상기 팽창부(214)의멤브레인(214a)에 의해 가압되며, 상기 헤드부(21)의 하우징(213)에 대해 상하 이동이 가능하도록 결합되어, 상기 멤브레인(214a)에 의한 압력에 의해 상기 하우징(213)에 대한 상대적인 거리가 변화된다.
상기 팽창부(214)의 프레임(214b)은 도 10에 도시된 바와 같이, 멤브레인(214a)이 노출되는 부분, 즉 멤브레인(214a)의 변형을 허용하는 장공(214c)은 패드중심영역에서 패드주변영역으로 갈수록 좁아지는 폭을 가지는 대상(帶狀)의 구멍이다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 프레임(214b)에 의해 지지되는 멤브레인(214a)의 변형부분은 상기 프레임(214b)의 장공(214c)에 의해 제한된다. 결과적으로 컨디셔닝 플레이트(211)에 대한 가압영역(면적)의 형태도 상기 장공(214c)에 대응하게 되어 컨디셔닝 플레이트(211)에 대한 힘(F, F = 압력 ×면적)이 도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 장공(214c)의 형태에 따라 위치에 따라 다르게 나타나게 되며, 역시 연마패드(10)에 대한 위치별 압력도 도 12에 도시된 바와 같이 나타난다.
이러한 구조에 따르면, 상대속도가 낮은 영역, 즉 연마패드(10)의 중심영역부분의 압력은 크게 하고, 그리고 그 주변으로 갈수록 압력은 낮추어 지게 된다. 여기에서, 상기 컨디셔닝 플레이트(211)와 접촉하는 상기 연마패드의 부위별 선속도는 중심영역에서 주변영역으로 가면서 선형적으로 증가되며, 따라서 이에 대응하여 상기 힘발생부에 의한 힘은 선형적으로 감소되게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 수학식 1의 프레스톤의 경험식에 비추어, 선속도 차에 의한 연마량의 차이를 압력의 차이에 의해 보상함으로써, 연마패드(11)의 모든 부위에서의 연마량을 소정 범위 내에서 균일하게 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 상기 팽창부(214)의 프레임(214b)에 있어서, 도 10에 도시된 바와 달리 같은 장공(214c)은 패드중심영역에서 패드주변영역으로 갈수록 좁아지는 폭을 가지는 대상(帶狀)의 구멍 이외에 다른 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 힘발생부(212)는 상기 상기 연마패드(10)에 접촉되는 컨디셔닝 플레이트(211)가 상기한 바와 같이, 컨디셔닝 플레이트(211)를 본 발명에 따라 중심영역에서 주변영역으로 갈수록 낮은 압력으로 상기 연마패드(10)에 접촉되도록 상기 컨디셔닝 플레이트(211)에 힘을 가할 수 도 있나, 한편으로는 상기 컨디셔닝 플레이트(211)가 연마패드(10)에 대해 국부적으로 다른 압력으로 접촉될 수 있게 하기 위하여, 컨디셔닝 플레이트(211)의 장공(214d)이 도 15에 도시된 형태를 가지질 수 있고, 또한 장공(214e)은 도 16에 도시된 바와 같이, 중심영역에서 주변영역으로 선형적으로 비선형적으로 감소되는 것에 국한 되지 않고, 부분적으로 증가하거나 또는 중심영역에서 주변영역으로 비선형적으로 증가할 수 있도록 하는 구조를 가질 수 있다.
이상과 같은 구조에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트(211)는 그 저면에 연마입자가 부착된 연마부(211b)가 일체적으로 형성되어 있으나, 경우에 따라서는 연마부(211b)가 별도의 부재로서 상기 컨디셔닝 플레이트(211)의 저면에 고정될 수 있다.
또한, 위의 실시예에서는 상기 연마패드(10)에 접촉되는 컨디셔닝 플레이트(211)의 연마부(211b)가 평면상으로 되어 있으나, 도 13에 도시된 바와 같이 컨디셔닝 플레이트(211')의 연마부(211b')가 반원기둥상으로 형성되고, 그 표면에 연마입자가 부착되는 구조를 가질 수 있다.
이상의 실시예에서 설명된 상기 컨디셔닝 플레이트(211, 211')는 상기 헤드부(21)의 하우징(213)의 양측에 플랜지(211a)에 의해 고정되는 구조를 가지고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 상기 컨디셔닝 플레이트(211, 211')의 하우징(213)에 결합구조는 상기 멤브레인(214a)에 의해 가압되면서 상기 하우징(213)에 대한 상대 위치의 변화가 가능하도록 하는 다양한 형태로 변형이 가능하다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치는 위치고정된 상태에서 연마패드(10)의 전체 영역을 동시에 컨디셔닝하는 컨디셔닝 장치의 구조적 특징에 의해, 웨이퍼에 대한 연마가 이루어지는 상태에서, 연마패드(10)의 동시 컨디셔닝이 가능하다.
즉, 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 연마제 공급부(12)를 통해 반시계방향으로 회전하는 연마패드(10)상에 슬러리를 공급하는 상태에서, 연마패드(10) 의 회전 중심축을 중심으로 그 양측에 두개의 웨이퍼(40)를 접촉시킨 상태에서 웨이퍼의 폴리싱을 실시하고, 웨이퍼(40)들 사이의 부분에 본 발명을 특징지우는 컨디셔닝장치(21)를 위치시켜 컨디셔닝 장치(21)의 연마부에 의해 연마패드(10)의 컨디셔닝을 실시할 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼에 대한 폴리싱과 연마패드에 대한 컨디셔닝이 가능한 이유는, 본 발명에 따라, 연마패드를 컨디셔닝하는 장치가 위치고정된 상태에 있어서, 종래와 같이 연마패드에서 많은 자리를 차지 하지 않기 때문이다. 특히 컨디셔닝 장치가 연마패드의 중심영역으로 부터 주변영역에 이르는 모든 부분을 포괄하도록 되어 있어서, 연마패드의 1회의 회전에 의해 연마패드 전체에 대한 1회의 컨디셔닝이 이루어 지는 구조이기 때문에, 연마패드가 전체 부분에 걸쳐서 균일한 컨디셔닝 상태를 유지한다.
한편, 위의 실시예에서는 상기 연마패드가 회전되는 것으로 기재되어 있으나, 경우에 따라서는 적어도 연마패드를 컨디셔닝할 때에, 상기 연마패드를 위치고정되어 있고, 상기 헤드가 상기 연마패드위를 회전되게 하여, 전술한 실시예에서와 같이 상기 헤드가 상기 연마패드에 소정의 상대속도를 가지게 하는 것이 필요하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 국부적인 연마에 의해 연마패드의 전체적인 컨디셔닝을 수행하는 종래의 화학기계연마장치에 비해 매우 신속하게 연마패드의 컨디셔닝이 가능하다. 또한, 연마패드의 위치별 선속도 차이에 따른 연마량의 차이를 부위별로 달리하는 가압구조에 의해 부위별 연마량의 차이를 줄일 수 있다. 특히, 구조적으로 웨이퍼에 대한 폴리싱과 연마패드의 컨디셔닝이 동시에 이루어 질 수 있는 구조이기 때문에, 종래와 같이 별도의 과정을 통해 연마패드의 컨디셔닝에 따른 작업휴지시간을 줄일 수 있게 된다.
따라서, 연마패드의 전영역에 걸쳐서 균일한 마모상태를 유지시킬 수 있으므로 연마패드의 수명을 연장시킬 수 있게 되고, 연마패드의 최상 상태의 유지에 따라서 웨이퍼의 폴리싱 균일도를 높게 유지시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 웨이퍼에 대한 연마가 수행되는 연마 패드와, 상기 연마 패드를 지지하는 원반을 구비하는 화학기계적 연마장치에서, 상기 연마패드를 컨티셔닝하는 커디셔닝 장치에 있어서,
    상기 연마패드에 대해 소정의 상대속도를 유지하는 것으로, 상기 연마패드의 회전중심부분에 인접한 중심영역으로 부터 그 가장자리에 인접한 주변영역으로 연장되는 길이를 가지며, 그 저면에 연마입자가 부착된 연마부가 마련되는 판상의 컨디셔닝 플레이트와;
    내부에 압축공기실이 마련되며 그 일측에 압축공기주입부가 마련된 하우징과, 상기 하우징의 하부 개구부에 마련되는 것으로서 상이 하우징 내의 압력에 의해 변형되어 상기 컨디셔닝 플레이트를 가압하는 멤브레인 및 이를 지지하는 프레임을 구비하는 팽창부를 갖춘 힘발생부와;
    상기 힘발생부을 지지하는 지지부를; 구비하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마패드는 회전되고, 상기 컨디셔닝 플레이트는 위치고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘발생부는 상기 컨디셔닝 플레이트가 연마패드의 중심영역으로부터 주변영역으로 갈수록 선형적 또는 비선형적으로 감소되는 압력으로 상기 연마패드에 접촉될 수 있도록 상기 컨디셔닝 플레이트에 힘을 가하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 힘발생부는 상기 컨디셔닝 플레이트가 연마패드의 중심영역으로 부터 주변영역으로 갈수록 선형적 또는 비선형적으로 감소되는 압력으로 상기 연마패드에 접촉될 수 있도록 상기 컨디셔닝 플레이트에 힘을 가하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 판상부재는 상기 컨디셔닝 플레이트에 대해 별도의 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마부의 표면은 반원기둥상을 이루는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연마부의 표면은 반원기둥상을 이루는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽창부의 프레임에는 상기 멤브레인의 변형을 허용하는 장공이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 팽창부의 플레임에 형성되는 장공은 상기 연마패드의 중앙영역으로 부터 주변영역으로 가면서 폭이 선형적 또는 비선형적으로 감소하는 대상(帶狀)인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항, 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 힘발생부를 지지하며, 그 타단은 상기 회전원판의 일측에 위치하는 플랫홈에 회전 가능하게 고정되는 로드부인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치의 연마패드 컨디셔닝 장치.
  14. 삭제
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