KR100389691B1 - 웨이퍼 연마 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치(1)에서, 연마 장치(4)는 세 개의 평판(41) 및 두 개의 연마 헤드(42)를 포함하고, 및 세정수의 분사 포트(45)는 각각 중앙에 좌우측 평판 41a 및 평판 41b사이 경계부에 배치된다. 두 개의 연마 헤드는 평판사이로 직선적으로 이동할 수 있다. 2 단 연마에서, 연마 헤드가 양측상의 평판에 의해 연마 후 웨이퍼를 유지하는 동안, 상기 웨이퍼는 다른 연마 특성을 가진 중앙 평판으로 이송된다. 상기 경우에, 분사 포트로부터 세정수는 웨이퍼에 부착된 슬러리를 씻어 제거한다. 그 후 상기 웨이퍼는 웨이팅 장치(43)를 지나 중앙 평판으로 이동되고 및 다음 연마 작업이 실행된다.

Description

웨이퍼 연마 장치{WAFER POLISHING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 화학적 기계 연마법(CMP:chemical mechanical polishing)을 사용한 반도체 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.
최근에 IC(집적 회로) 소형화의 진보가 이루어 졌고, 및 상기 IC 형태는 다층으로 형성되었다. 그러한 형태가 형성된 층의 표면은 불가피하게 어느 정도의 고르지 않은(凹凸) 표면을 가진다. 종래 기술은 그러한 것과 같이, 상기 층의 패턴을 형성한다. 그러나, 층수의 증가와 함께 라인의 폭 및 구멍의 직경이 작아져, 더욱 만족스러운 패턴을 형성할 수 없고, 결함등을 더욱 쉽게 발생하게 한다. 따라서, 일반적으로 패턴을 형성한 층의 표면을 연마하여 표면을 평탄화한 후, 그 다음 층의 패턴을 형성하는 일이 실행되고 있다. CMP 방법을 사용한 웨이퍼 연마장치(CMP 장치)는 그러한 IC 패턴의 형성 동안 웨이퍼를 연마하기 위해 사용되었다.
종래 기술에 따른 웨이퍼 연마 장치는 단지 하나의 평판(platen)을 포함한다. 따라서, 웨이퍼의 2단 연마를 행할 때, 웨이퍼의 연마는 첫 번째 특별한 슬러리를 사용하므로써 행해지고 및 그 후 슬러리를 교체시키므로써 행해진다. 그러나, 상기 평판은 슬러리가 교체되기전 씻겨져야 하기 때문에, 연마 시간은 낭비되고 및 작업 효율이 낮아지게된다.
또한 웨이퍼 연마 장치는 두 개 이상의 평판을 포함하고 및 각 평판에 대한 연마 특징이 변화될 수 있는 것으로 공지되었다. 그러나, 상기 웨이퍼 연마 장치는 이전 단계에서 사용된 슬러리가 웨이퍼에 부착되어 남아있는 동안 다음 평판으로 연마된 웨이퍼를 이동시키므로 만족스러운 연마가 실행될 수 없다. 다른 방법으로, 2단 연마는 다음 평판으로 일단 연마되어진 웨이퍼를 이동시키므로써 행해지고, 및 그 후 다음 평판으로 그렇게 씻겨진 웨이퍼를 이동시킨다. 상기 경우에서, 손실은 연마 단계에서 발생하고 및 연마 시간은 웨이퍼가 연마될 때까지 세정 부로 이동되기 때문에 길어지게 된다.
본 발명의 목적은, 상기 기술된 문제들을 검토하여, 연마 단계에서 어떠한 폐기물을 생성하지 않고 고정밀 다수 단계 연마를 실행할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치는 연마 장치내에 두 개 이상의 평판 및 상기 평판사이 경계부에 세정수를 위한 분사 포트가 배치되어 있다. 웨이퍼 2 단 연마가 실행될 때, 분사 포트로부터 세정수는 웨이퍼가 연마될 때 유지되고 및 다음 평판으로 연마 헤드에 의해 전달되는 동안 웨이퍼를 세정할 수 있다. 따라서 웨이퍼 연마 장치는 다음 연마 단계로 이동되어진 웨이퍼에 부착한 슬러리를 방지할 수 있고, 및 고정밀 웨이퍼 연마를 실행할 수 있다. 또한 다음 연마 공정의 평판 내측 분위기를 오염시키지 않는다.
추가로, 상기 웨이퍼 연마 장치는 연마가 완성될 때마다 세정 장치로 웨이퍼를 이동시킬 필요없이 다수 단계 연마를 실행할 수 있고, 및 상기 연마 단계에서 시간 손실은 최소화될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들로 아래에 설명된 본 발명의 바람직한 실시의 기술로부터 더욱 충분하게 이해되어질 수 있다.
도 1은 본 발명 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치의 전체 구성에 대한 개략 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치의 연마부에 대한 개략 평면도이고,
도 3은 본 발명의 연마 장치의 개략 측면도이다.
도 1은 본 발명 실시 형태의 웨이퍼 연마 장치의 전체 구성에 대한 개략 평면도이다. 상기 웨이퍼 연마 장치(1)는 다 섯개의 장치, 즉, 인덱스(index) 장치 (2), 로드(load)/언로드(unload) 장치(3), 연마 장치(4), 세정 장치(5) 및 전기 장치부(6)를 구성한다. 맞춤 장비는 개별적으로 각각의 상기 장치들을 맞춘다.
인덱스 장치(2)는 복 수개의 카세트(cassette)(21)가 적재될 수 있도록 구성된다. 로봇(22)은 카세트(21)내에 수용된 웨이퍼(10)를 꺼내기 위해서 및 로드/언로드 장치(3)로 그들을 이동시키기 위해서 인덱스 장치(2)에 맞추어진다. 상기 로봇(22)은 연마 및 세정 장치(5)로부터 세정 후 웨이퍼(10)를 수용하고, 및 그들을각 카세트(21)로 되돌려 보낸다.
상기 로드/언로드 장치(3)는 두 개, 상하부 이송 로봇(31 및 32)을 포함한다. 상단 이송 로봇(31)은 하단 이송 로봇(32)이 비적재(웨이퍼 연마 후)를 위해 사용될 때 적재(웨이퍼 연마전)를 하기 위해 사용된다. 인덱스 장치(2)로부터 각 웨이퍼(10)는 상단 이송 로봇(31)에 전달된다. 미도시된 로드/언로드 장치(3) 내측 예비 정렬 테이블은 중심 맞추기를 실행하고, 및 그 후 웨이퍼(10)는 상단 이송 로봇(31)에 의해 연마 장치(4)에 전달된다.
상기 연마 장치(4)는 세 개의 평판(41) 및 두 개의 연마 헤드(42)를 포함한다. 상하부 2단 구조를 가진 웨이퍼 배치 테이블을 가진 웨이팅(waiting) 장치(43)는 각 평판사이에 배치된다. 연마 장치(4)로 전달된 각 웨이퍼(10)는 웨이팅 장치 (waiting unit)(43)의 상단 웨이퍼 배치 테이블(43a)를 통하여 평판(41)위로 연마 헤드(42)에 의해 이동되고 및 거기에서 연마된다. 연마 후, 웨이퍼(10)는 다시 웨이팅 장치(43)의 하단 웨이퍼 배치 테이블(43b)를 통하여 로드/언로드 장치(3)의 하단 이송 로봇(32)에 의해 꺼내어지고, 및 그 후 세정 장치(5)로 전달된다.
세정이 완성된 후, 인덱스 장치(2)의 로봇(22)이 카세트(21) 내부로 웨이퍼 (10)를 수용한다. 상기는 도 1에서 나타낸 웨이퍼 연마 장치(1)의 일 단계 연마 공정의 개요를 설명하였다.
다음, 본 발명의 웨이퍼 연마 장치의 형태로써 연마 장치(4)의 구성이 도 2 및 3을 참고로하여 상세히 설명되었다.
도 2에 나타내어진 것 처럼, 상기 연마 장치(4)는 세 개의 평판(41) 및 두개의 연마 헤드(42)를 갖춘다. 2 단계 연마가 실행될 때, 양 우측 및 좌측상에 평판(14a)은 연마 특징이 변화될 수 있도록 다른 종류의 슬러리를 사용한다. 아주 자연스럽게, 상기 평판들을 수용하는 개개 쳄버의 청정도 수준은 연마 특징에 따라서 변화될 수 있다.
웨이퍼(10)를 지지하기 위한 연마 헤드(42)는 평판들사이에 직선적으로 이동할 수 있고 및 또한 예를 들면, 볼-나사 구조에 의해 위 아래로 이동할 수 있다.
상기 연마 장치(4)는 각 한쌍의 평판 41a와 41b 사이에 두 개의 웨이팅 장치를 갖춘다. 각 웨이팅 장치(43)는 상하부 두 단계 구조의 웨이퍼 배치 테이블을 구비한다. 각 웨이퍼 배치 테이블(431, 432)은 상호 연결 부재(433)를 통하여 막대 없는 실린더(434)에 연결된다. 따라서, 상기 웨이퍼 배치 테이블(431 및 432)은 막대 없는 실린더(434)가 그들을 구동할 때 직선적으로 이동할 수 있다.
추가로 상기 연마 장치(4)는 웨이팅 장치(43) 바로 아래 일정한 간격을 이룬 스핀들-세정 장치(44)를 포함한다. 상기 스핀들 세정 장치(44)는 하단 웨이퍼 배치 테이블(432) 바로 아래에 설치되고 및 스핀들과 같이 연마 헤드(42)가 들어갈 수 있도록 크기를 가진 원통형 탱크(441)로써 배치된다. 세정 수는 상기 탱크(441)내부로 공급된다.
세정 수용 분사 포트(45)는 상기 연마 장치(4)의 평판(41a 및 41b) 사이 경계부에 배치된다. 상기 실시에서, 웨이퍼(10) 세정을 위한 세정 수용 분사 포트 (45)는 웨이퍼(10)가 중앙에 있는 평판(41b)에 의해 연마 작업 부로 양 우측 및 좌측상의 평판(41a)에 의해 연마 작업부로 전달될 때, 웨이팅 장치(43)를 가진 경계부에 및 세정 수를 분사하기 위해서 양 우측 및 좌측상의 평판의 분위기 내측에 배치된다.
상기 연마 장치(4)의 작동이 2 단계 연마의 경우를 위해 설명될 것이다. 로드/언로드 장치(3)의 상부 단계 이송 로봇(31)에 의해 실행된 웨이퍼(10)가 상기 웨이팅 장치(43)의 상단 배치 테이블(431)상에 놓일 때, 상기 상단 웨이퍼 배치 테이블(431)의 막대 없는 실린더(434)는 작동하고 및 연마 헤드(42)로 전달되는 위치에 상단 웨이퍼 배치 테이블(431)상에 웨이퍼(10)를 직선적으로 이동시킨다.
다음, 상기 연마 헤드(42)는 진공 흡수 수단과 같은 수단에 의해 상단 웨이퍼 배치 테이블(431)상의 웨이퍼(10)를 이동시키고 및 지지하고, 및 좌 우측 패턴 (41a)중 하나에 웨이퍼(10)를 이동시키고, 여기에서 첫 번째 연마 작업부가 연결된다.
최초 연마 작업부가 완성된 후, 웨이퍼(10)는 웨이퍼(10)가 연마 헤드 (42)에 의해 유지되어지는 동안 다른 연마 특징을 가진 중심에 다음 평판(41b)으로 실행된다. 그 사이, 분사 포트(45)로부터 분사된 세정 수는 웨이퍼(10) 및 연마 헤드 (42)에 부착된 슬러리등을 씻는다. 추가로, 상기 연마 헤드(42)는 탱크(441) 내측 세정 수내에 잠길 수 있고 및 추가로 필요할 때마다 세정된다. 이 때는, 상단 및 하단 웨이퍼 배치 테이블(431 및 432)은 상기 스핀들-세정 장치(44) 위의 위치로부터 떨어져 자연스럽게 이동한다.
예를 들면, 다른 슬러리를 사용하므로써 다른 연마 특징을 가진 중앙 평판 (41a)은 중앙 평판(41b)으로 이동된 웨이퍼(10)에 다음 연마 작업을 적용한다. 연마가 완성된 후, 연마 헤드(42)는 이미 제거된 웨이팅 장치(43)의 하단 배치 테이블위로 웨이퍼(10)를 이동시킨다. 다음, 막대 없는 실린더(34)는 작동하고 및 로드/언로드 장치(3)의 원래 전달 위치에서 2 단 연마 후 웨이퍼(10)를 그 위에 지지하는 하단 웨이퍼 배치 테이블(432)을 이동시킨다. 로드/언로드 장치(3)의 하단 이송 로봇(32)은 하단 웨이퍼 배치 테이블(432)로부터 2 단 연마 후 웨이퍼(10)를 수용하고 및 다음 세정 장치(5)로 이동시킨다.
비록 상기 실시가 2 단 연마를 위해 설명되었을지라도, 다수 단계 연마는 또한 동일한 방법에 의해 실행될 수 있다. 상기에 설명된 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치는 첫 번째 연마 작업 후 웨이퍼가 다른 연마 특징을 가진 평판으로 이송되는 공정동안 웨이퍼에 부착되는 슬러리를 씻겨낼 수 있고, 및 따라서 고정밀 2 단 연마를 행할 수 있다. 본 발명의 웨이퍼 연마 장치는 다음 평판으로 이동되어진 웨이퍼에 부착한 슬러리를 방지할 수 있고, 및 따라서 오염으로 인한 상기 쳄버의 청정도의 저하를 방지할 수 있다.
따라서 본 발명은 설명의 목적을 위해 선택된 특별한 실시를 참고로 기술되었고, 상기는 많은 변경이 본 발명의 범주 및 기본 개념으로부터 벗어남 없이 상기 기술내에서 기술된 것들에 의해 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마 장치는 첫 번째 연마 작업 후 웨이퍼가 다른 연마 특징을 가진 평판으로 이송되는 공정동안 웨이퍼에 부착되는 슬러리를 씻겨낼 수 있어 고정밀 2 단 연마를 행할 수 있고, 또한 상기 웨이퍼연마 장치는 다음 평판으로 이동되어진 웨이퍼에 부착한 슬러리를 방지할 수 있어 오염으로 인한 상기 쳄버의 청정도의 저하를 방지할 수 있다.

Claims (1)

  1. 카세트로부터 로드/언로드(load/unload) 장치로 웨이퍼(wafer)를 전달하기 위한 인덱스(index) 장치로,
    상기 인덱스 장치에서 연마 장치로 및 상기 연마 장치에서 세정 장치로 웨이퍼를 전달하는 상기 로드/언로드 장치, 상기 웨이퍼를 연마하는 상기 연마 장치 및 연마 후 상기 웨이퍼를 세정하는 상기 세정 장치를 구비한 연마장치에 있어서,
    상기 연마 장치는 두 개 이상의 평판을 포함하고, 및 상기 평판 중 하나에 의해 연마된 웨이퍼를 추가로 연마 특성을 변화시킨 다른 평판으로 연마할 경우, 연마 헤드(polishing head)에 의해 이동된 상기 웨이퍼를 세정하기 위해 세정 수를 분사하기 위한 분사 포트(injection port)가 상기 평판사이 경계부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.
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