KR100468111B1 - 연마 패드 컨디셔너 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 연마 패드 컨디셔너는 제1오목부가 형성된 컨디셔닝 플레이트와 제2오목부가 형성된 홀더를 포함한다. 컨디셔닝 플레이트는 다수개의 볼트들에 의해 홀더의 하부면에 결합된다. 제1오목부는 컨디셔닝 플레이트의 상부면에 형성되고, 제2오목부는 홀더의 하부면에 형성된다. 컨디셔닝 플레이트보다 작은 비중을 갖는 제1충전 부재는 제1오목부를 채우고, 홀더보다 작은 비중을 갖는 제2충전 부재는 제2오목부를 채운다. 따라서, 연마 패드 컨디셔너의 중량이 감소되며, 연마 패드 컨디셔너의 높이를 조절하는 공기 블래더의 수명이 연장된다.
Description
본 발명은 연마 패드 컨디셔너 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하기 위한 장치의 연마 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 막 형성, 포토리소그래피, 식각, 이온주입 및 연마 공정 등과 같은 단위 공정들의 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 연마 공정은 반도체 장치의 집적도를 향상시키고, 반도체 장치의 구조적, 전기적 신뢰도를 향상시키기 위한 중요한 공정 기술로 대두되고 있다. 최근에는 슬러리(slurry)와 반도체 기판 상에 형성된 막의 화학적 반응 및 연마 패드와 반도체 기판 상에 형성된 막 사이의 기계적인 마찰력에 의해 반도체 기판을 평탄화시키는 화학적 기계적 연마 공정이 주로 사용되고 있다.
상기 화학적 기계적 연마 공정을 수행하기 위한 장치는 일반적으로 회전 테이블 상에 부착된 연마 패드, 반도체 기판을 파지하고 회전시키는 연마 헤드, 연마 패드와 반도체 기판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 연마 패드의 표면상태를 개선시키기 위한 연마 패드 컨디셔너(conditioner) 등을 구비한다. 또한, 화학적 기계적 연마 공정의 연마 종료 시점을 결정하기 위한 연마 종점 검출 장치를 구비한다.
상기 슬러리는 피가공물인 반도체 기판의 표면으로부터 또는 표면으로 연마 입자와 화학물질을 전달하는 매개체라고 할 수 있다. 상기 슬러리를 사용하는 화학적 기계적 연마 공정에서는 연마 속도가 중요한 변수이며, 상기 연마 속도는 사용되는 슬러리에 의해 좌우된다. 슬러리 내부에 포함되는 연마 입자는 일반적으로 10 내지 1000Å의 크기를 가지며 경도는 반도체 기판과 비슷한 경도를 가지는 것으로 기계적인 연마 작용을 행한다.
회전 테이블 상에 부착된 연마 패드의 표면에는 상기 슬러리의 유동을 위한 다수의 그루브(groove)가 동심원 상으로 형성되어 있고, 상기 슬러리를 수용하기 위한 미공들이 형성되어 있다. 상기 연마 패드는 크게 연질 패드와 경질 패드로 나누어질 수 있다. 연질 패드는 우레탄이 함유된 펠트 패드이고, 경질 패드는 다공성의 우레탄 패드이다.
상기와 같은 연마 패드와 슬러리를 이용하여 반도체 기판의 표면을 화학적 기계적으로 연마하는 경우, 연마 도중에 발생하는 연마 부산물에 의해 연마 패드의 미공들이 막히는 현상이 발생한다. 따라서, 상기 연마 부산물에 의해 막힌 연마 패드의 미공들을 재생시키기 위한 패드 컨디셔닝(conditioning) 공정이 반도체 기판의 연마 공정과 동시에 수행된다.
상기 패드 컨디셔닝 공정을 수행하는 연마 패드 컨디셔너에 대한 일 예로서,미합중국 특허 제6,325,709호(issued to Nanda, et al)에는 연마 패드와 접촉되며, 니켈 도금에 의해 다이아몬드 입자들이 부착된 하부면이 볼록하게 형성되어 있는 연마 패드 컨디셔너가 개시되어 있다.
일반적인 연마 패드 컨디셔너는 컨디셔닝 디스크와 디스크 홀더를 포함한다. 연마 패드와 접촉되는 컨디셔닝 디스크의 하부면에는 다이아몬드 입자들이 전기도금 또는 접착제에 의해 부착되어 있다. 초기의 디스크 홀더는 자기력에 의해 컨디셔닝 디스크를 고정하였으나, 연마 패드 컨디셔닝 도중에 컨디셔닝 디스크가 미끄러지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점은 컨디셔닝 디스크와 디스크 홀더를 볼트를 사용하여 결합함으로서 해결된다. 도 1을 참조하면, 컨디셔닝 디스크(110)의 하부면에는 다이아몬드 입자들(112)이 전기도금 또는 접착제에 의해 부착되어 있고, 컨디셔닝 디스크(110)의 상부면 주연 부위에는 다수개의 나사공이 형성되어 있다. 디스크 홀더(120)는 컨디셔닝 디스크(110)와 동일한 직경을 갖는 디스크 형상을 갖고, 주연 부위에는 상기 나사공들과 각각 대응하는 다수개의 관통공이 형성되어 있다. 컨디셔닝 디스크(110)와 디스크 홀더(120)를 결합하기 위한 볼트들(130)은 디스크 홀더(120)의 관통공들을 통해 컨디셔닝 디스크(110)의 나사공들에 각각 결합된다. 디스크 홀더(120)의 관통공은 볼트(130)의 머리부가 관통공에 삽입되도록 상부면으로부터 2단으로 천공되어 있다.
디스크 홀더(120)의 상부면 중앙 부위에는 회전력을 전달하는 회전축(140)이 연결되어 있고, 회전축(140)의 중앙 부위에는 컨디셔닝 디스크(110) 및 디스크 홀더(120)를 상하 이동시키기 위한 공기 블래더(150, air bladder)가 설치되어 있다. 공기 블래더(150)의 내부에는 공기를 수용하는 공간(152)이 형성되어 있으며, 상기 공간(152)에 수용되는 공기의 압력에 의해 부피가 조절된다. 컨디셔닝 디스크(110) 및 디스크 홀더(120)는 내부 압력 변화에 의해 팽창 및 수축되는 공기 블래더(150)에 의해 상하 이동된다.
상기와 같이 볼트(130)를 사용하는 연마 패드 컨디셔너(100)는 자기력을 사용하는 연마 패드 컨디셔너보다 더 무겁다는 단점이 있다. 실제로, 자기력을 사용하는 연마 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 디스크와 디스크 홀더의 중량은 각각 285g 및 160g이지만, 볼트(130)를 사용하는 연마 패드 컨디셔너(100)의 컨디셔닝 디스크(110)와 디스크 홀더(120)의 중량은 각각 430g 및 360g이다.
상기와 같이 중량이 무거운 연마 패드 컨디셔너(100)는 상하 이동의 제어가 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 연마 패드 컨디셔너(100)의 중량이 무겁기 때문에 공기 블래더(150)의 부피를 제어하기가 용이하지 않다.
공기 블래더(150)가 과도하게 팽창되는 경우, 컨디셔닝 디스크(110)는 연마 패드와 과도하게 밀착되어 연마 패드를 파손시키고, 공기 블래더(150)가 정상적으로 팽창되지 않는 경우, 컨디셔닝 디스크(110)는 연마 패드와 접촉되지 않는다. 또한, 연마 패드 컨디셔너(110)의 중량이 무겁기 때문에 공기 블래더(150)의 수명이 감소된다.
상기와 같이 연마 패드 컨디셔너(100)의 상하 이동이 정상적으로 이루어지지 않는 경우, 연마 패드의 표면 상태가 개선되지 않으므로 반도체 기판의 연마 공정이 정상적으로 수행되지 않는다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 중량을 감소된 연마 패드 컨디셔너와 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 연마 패드 컨디셔너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 컨디셔닝 플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시한 화학적 기계적 연마 장치를 나타내는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200, 300 : 연마 패드 컨디셔너 210, 310 : 컨디셔닝 플레이트
210a : 제1오목부 212, 312 : 다이아몬드 입자
214 : 밀봉 부재 220, 320 : 홀더
220a : 제2오목부 230, 330 : 볼트
240, 242, 340, 342 : 회전축 250, 350 : 공기 블래더
314 : 제1충전 부재 324 : 제2충전 부재
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따른 연마 패드 컨디셔너는, 기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트와, 상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더와, 상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면에 따른 연마 패드 컨디셔너는, 기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트와, 상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더와, 상기 컨디셔닝 플레이트보다 작은 비중을 갖는 제1물질로 이루어지고, 상기 제1오목부를 채우기 위한 제1충전 부재와, 상기 홀더보다 작은 비중을 갖는 제2물질로 이루어지고, 상기 제2오목부를 채우기 위한 제2충전 부재와, 상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3측면에 따른 화학적 기계적 연마 장치는, 기판의 표면을 연마하기 위한 패드가 부착된 회전 테이블과, 상기 기판의 연마면이 상기 패드와 마주보도록 상기 기판을 파지하고, 상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판의 연마면을 상기 패드와 접촉시키고, 상기 기판을 회전시키기 위한 연마 헤드와, 상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판과 상기 패드 사이에 슬러리를 제공하기 위한 슬러리 제공부와, 기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트, 상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더 및 상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함하는 연마 패드 컨디셔너를 포함한다.
상기 연마 패드 컨디셔너의 중량은 제1오목부 및 제2오목부의 용적과 제1충전 부재 및 제2충전 부재의 비중에 따라 감소된다. 따라서, 연마 패드 컨디셔너를 상하 이동시키기 위한 공기 블래더의 부피 제어가 용이하고, 연마 패드 컨디셔닝의 안정적인 수행이 보장된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시한 컨디셔닝 플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시한 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 도시된 연마 패드 컨디셔너(200)는 반도체 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 컨디셔닝 플레이트(210)와, 컨디셔닝 플레이트(210)를 홀딩(holding)하기 위한 홀더(220)와, 컨디셔닝 플레이트(210) 및 홀더(220)를 결합하기 위한 다수개의 볼트들(230)을 포함한다.
컨디셔닝 플레이트(210)는 디스크 형상을 가지며, 홀더(220)는 컨디셔닝 플레이트와 대응하는 디스크 형상을 갖는다. 홀더(220)와 인접하는 컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면에는 컨디셔닝 플레이트(210)의 중량을 감소시키기 위한 제1오목부(210a)가 형성되어 있으며, 컨디셔닝 플레이트(210a)와 인접하는 홀더(220)의 하부면에는 홀더(220)의 중량을 감소시키기 위한 제2오목부(220a)가 형성되어 있다. 제1오목부(210a)는 컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면 가장자리 부위(210b)를 제외한 중앙 부위에 원형으로 형성되어 있다. 제1오목부(210a)와 대응하는 제2오목부(220a)는 홀더(220)의 하부면 가장자리 부위(220b)를 제외한 중앙 부위에 원형으로 형성되고, 제1오목부(210a)의 직경과 동일한 직경을 갖는다.
컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면 가장자리 부위(210b)에는 다수개의 나사공들(210c)이 형성되어 있고, 홀더(220)의 가장자리 부위(220b)에는 컨디셔닝 플레이트(210)의 나사공들(210c)과 각각 대응하는 다수개의 관통공들(220c)이 형성되어 있다. 컨디셔닝 플레이트(210)와 홀더(220)를 결합하기 위한 볼트들(230)은 홀더(220)의 관통공들(220c)을 통해 컨디셔닝 플레이트(210)의 나사공들(210c)에 각각 결합된다. 홀더(220)의 관통공(220c)은 볼트(230)의 머리부가 관통공(220c)에 삽입되도록 홀더(220)의 상부면으로부터 2단으로 천공된다.
컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면 가장자리 부위(210b)에는 컨디셔닝 플레이트(210)와 홀더(220)의 결합 위치를 고정시키기 위한 다수개의 고정 홈(210d)이 형성되어 있고, 홀더(220)의 하부면 가장자리 부위(220b)에는 컨디셔닝 플레이트(210)의 고정 홈들(210d)과 대응하는 다수개의 고정 핀들(220d)이 형성되어 있다.
컨디셔닝 플레이트(210)의 하부면에는 다이아몬드 입자들(212)이 전기도금에 의해 부착되어 있다. 다이아몬드 입자들(212)은 연마 패드와 접촉되고, 연마 패드 컨디셔너(200) 및 연마 패드의 회전에 의해 연마 패드의 표면을 개선시킨다. 즉, 연마 패드의 표면은 다이아몬드 입자들(212)에 의해 미세하게 절삭되고, 연마 패드에 형성되어 있는 미공들을 막고 있는 연마 부산물들은 다이아몬드 입자들에 의해 제거된다. 여기서, 다이아몬드 입자들(212)은 수지로 이루어지는 접착제 또는 금속으로 이루어지는 접착제에 의해서 컨디셔닝 플레이트(210)의 하부면에 부착될 수도 있다.
컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면 가장자리 부위(210b)에는 밀봉 부재(214)가 배치된다. 밀봉 부재(214)는 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하기 위한 슬러리 또는 연마 패드를 세정하기 위한 세정액 등이 컨디셔닝 플레이트(210)의 제1오목부(210a) 및 홀더(220)의 제2오목부(220a)로 유입되는 것을 방지한다. 밀봉 부재(214)로는 오 링 또는 다양한 형상을 갖는 패킹이 사용될 수 있다. 컨디셔닝 플레이트(210)의 상부면 가장자리 부위(210b)에는 밀봉 부재(214)가 삽입되는 그루브(210e)가 형성되어 있다. 컨디셔닝 플레이트(210)의 그루브(210e)는 원형 링 형상을 갖고, 컨디셔닝 플레이트(210)의 중심과 동일한 중심을 갖는다. 이때, 컨디셔닝 플레이트(210)의 나사공들(210c) 및 고정 홈들(210d)은 그루브(210e)의 내측에 형성된다.
홀더(220)의 상부면 중앙 부위에는 회전력을 전달하기 위한 제1회전축(240)이 연결되어 있으며, 제1회전축(240)의 상부에는 연마 패드 컨디셔너(200)를 상하 이동시키기 위한 공기 블래더(250)가 설치되어 있다. 공기 블래더(250)의 상부에는 회전력을 전달하기 위한 제2회전축(242)이 연결되어 있다. 공기 블래더(250)는 탄성을 갖는 고무 재질로 이루어지며, 공기 블래더(250)의 내부에는 공기를 수용하기 위한 공간(252)이 형성되어 있다. 공기 블래더(250)는 내부에 수용되는 공기의 압력에 따라 부피가 변화하며, 연마 패드 컨디셔너(200)는 공기 블래더(250)의 부피에 따라 상하 이동된다.
컨디셔닝 플레이트(210)의 제1오목부(210a)와 홀더(220)의 제2오목부(220a)는 연마 패드 컨디셔너(200)의 중량을 감소시킨다. 연마 패드 컨디셔너(200)의 중량이 컨디셔닝 플레이트(210)의 제1오목부(210a)와 홀더(220)의 제2오목부(220a)의 용적에 대응하는 중량만큼 감소됨에 따라 연마 패드 컨디셔너(200)의 상하 높이 조절이 용이해진다. 즉, 중량이 감소된 연마 패드 컨디셔너(200)는 공기 블래더(250)의 내부 압력 조절을 용이하게 하며, 공기 블래더(250)의 부피 변화에 대한 연마 패드 컨디셔너(200)의 위치 응답성을 향상시킨다. 또한, 연마 패드 컨디셔너(200)의 중량이 감소됨에 따라 공기 블래더(250)의 수명이 연장된다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너(300)는 컨디셔닝 플레이트(310)와 홀더(320)를 포함한다. 컨디셔닝 플레이트(310)는 디스크 형상을 갖고, 홀더(320)는 컨디셔닝 플레이트(310)와 대응하는 디스크 형상을 갖는다. 컨디셔닝 플레이트(310)의 상부면에는 제1오목부가 형성되어 있고, 홀더(320)의 하부면에는 컨디셔닝 플레이트(310)의 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있다. 컨디셔닝 플레이트(310)와 홀더(320)는 다수개의 볼트(330)에 의해 결합된다. 여기서, 컨디셔닝 플레이트(310)의 형상 및 홀더(320)의 형상은 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너(200)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2실시예에 따른 연마 패드 컨디셔너(300)는 컨디셔닝 플레이트(310)의 제1오목부를 채우기 위한 제1충전 부재(314)와 홀더(320)의 제2오목부를 채우기 위한 제2충전 부재(324)를 구비한다. 제1충전 부재(314)와 제2충전 부재(324)는 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하기 위한 슬러리 또는 연마 패드를 세정하기 위한 세정액이 제1오목부와 제2오목부로 한정되는 공간으로 유입되는 것을 방지한다.
제1충전 부재(314) 및 제2충전 부재(324)는 컨디셔닝 플레이트(310) 및 홀더(320)보다 비중이 작은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 컨디셔닝 플레이트(310)와 홀더(320)가 스테인리스와 같은 금속으로 이루어질 때, 제1충전 부재(314)와 제2충전 부재(324)는 합성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 합성 수지로 이루어지는 제1충전 부재(314)와 제2충전 부재(324)는 연마 패드컨디셔너(300)의 중량을 감소시킨다.
한편, 도시되지는 않았으나, 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하기 위한 슬러리 또는 연마 패드를 세정하기 위한 세정액이 연마 패드 컨디셔너(300) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 밀봉 부재가 컨디셔닝 플레이트(310)의 상부면 가장자리에 배치될 수 있다.
홀더(320)의 상부면 중앙 부위에는 회전력을 전달하기 위한 제1회전축(340)이 연결되어 있으며, 제1회전축(340)의 상부에는 연마 패드 컨디셔너(300)를 상하 이동시키기 위한 공기 블래더(350)가 설치되어 있다. 공기 블래더(350)의 상부에는 회전력을 전달하기 위한 제2회전축(342)이 연결되어 있다.
연마 패드 컨디셔너(300)의 중량은 컨디셔닝 플레이트(310)의 제1오목부 및 홀더(320)의 제2오목부의 용적과 제1충전 부재(314) 및 제2충전 부재(324)의 비중에 따라 감소된다. 따라서, 연마 패드 컨디셔너(300)의 높이를 조절하기 위한 공기 블래더(350)의 부피 조절이 용이하며, 공기 블래더(350)의 수명이 연장된다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 7은 도 6에 도시한 화학적 기계적 연마 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도시된 화학적 기계적 연마 장치(400)는 반도체 기판(900)을 연마하기 위한 연마 패드(410)가 부착된 회전 테이블(412)과, 반도체 기판(900)의 연마면이 연마 패드(410)와 마주보도록 반도체 기판(900)을 파지하고, 반도체 기판(900)을 연마하는 동안 반도체 기판(900)의 연마면을 연마 패드(410)와접촉시키고, 반도체 기판(900)을 회전시키는 연마 헤드(420)와, 반도체 기판(900)을 연마하는 동안 반도체 기판(900)과 연마 패드(410) 사이에 슬러리(430)를 공급하기 위한 슬러리 공급부(432)와, 연마 패드(410)의 표면 상태를 개선시키기 위한 연마 패드 컨디셔너(440)를 포함한다.
회전 테이블(412)은 디스크 형상을 갖고, 상부면에 연마 패드(410)가 부착되어 있다. 연마 패드(410)의 표면에는 슬러리를 수용하기 위한 미공들이 형성되어 있고, 슬러리의 유동을 원활하게 하기 위한 다수의 그루브들이 형성되어 있다.
연마 패드 컨디셔너(440)는 디스크 형상을 갖고, 연마 패드(410)와 접촉되며, 디스크 형상을 갖는 컨디셔닝 플레이트(442)와, 컨디셔닝 플레이트(442)와 대응하는 디스크 형상을 갖고, 컨디셔닝 플레이트(442)를 홀딩하기 위한 홀더(444)와, 컨디셔닝 플레이트(442)와 홀더(444)를 결합하기 위한 다수개의 볼트들을 포함한다. 연마 패드(410)와 접촉되는 컨디셔닝 플레이트(442)의 하부면에는 연마 패드(410)의 표면 상태를 개선시키기 위한 다이아몬드 입자들이 부착되어 있고, 컨디셔닝 플레이트(442)의 상부면에는 연마 패드 컨디셔너(442)의 중량을 감소시키기 위한 제1오목부가 형성되어 있다. 홀더(444)의 하부면에는 컨디셔닝 플레이트(442)의 제1오목부와 대응하며, 연마 패드 컨디셔너(440)의 중량을 감소시키기 위한 제2오목부가 형성되어 있다.
컨디셔닝 플레이트(442)보다 비중이 작은 제1충전 부재(442a)가 컨디셔닝 플레이트(442)의 제1오목부를 채우고, 홀더(444)보다 비중이 작은 제2충전 부재(444a)가 홀더(444)의 제2오목부를 채운다. 예를 들면, 컨디셔닝플레이트(442)와 홀더(444)가 금속으로 이루어질 때, 제1충전 부재(442a) 및 제2충전 부재(444a)는 합성 수지로 이루어질 수 있다. 따라서, 연마 패드 컨디셔너(440)의 중량이 감소되며, 연마 패드(410) 상으로 공급되는 슬러리(430)가 컨디셔닝 플레이트(442)의 제1오목부 및 홀더(444)의 제2오목부로 유입되지 않는다.
연마 패드 컨디셔너(440)의 홀더(444)는 회전력을 전달하는 회전축(446a, 446b)과 연결되어 있다. 회전축(446a, 446b)은 홀더(444)의 상부면 중앙 부위에 연결되는 제1회전축(446a)과, 회전력을 제공하는 제1구동부(450)와 연결되는 제2회전축(446b)을 포함한다. 제1회전축(446a)과 제2회전축(446b) 사이에는 연마 패드 컨디셔너(440)를 상하 이동시키기 위한 공기 블래더(448)가 설치되어 있다. 공기 블래더(448)의 내부에는 공기를 수용하기 위한 공간이 형성되어 있고, 공기 블래더(448)의 내부 압력을 조절함으로서 연마 패드 컨디셔너(440)의 높이를 조절할 수 있다. 즉, 공기 블래더(448)는 내부 압력에 따라 부피가 조절되고, 공기 블래더(448)의 부피에 따라 제1회전축(446a)과 연결된 연마 패드 컨디셔너(440)의 높이가 조절된다.
연마 패드 컨디셔너(440)의 중량은 컨디셔닝 플레이트(442)의 제1오목부와 홀더(444)의 제2오목부의 용적과 제1충전 부재(442a)와 제2충전 부재(444a)의 비중에 따라 감소된다. 공기 블래더(448)의 부피 및 연마 패드 컨디셔너(440)의 높이는 연마 패드 컨디셔너(440)의 중량이 감소됨에 따라 보다 정확하게 조절된다. 또한, 연마 패드 컨디셔너(440)의 중량이 감소됨에 따라 공기 블래더(448)의 수명이 연장된다.
제1구동부(450)는 연마 패드 컨디셔너(440)를 회전시키기 위한 제1모터를 포함한다. 제1구동부(450)와 제2회전축(446b)은 타이밍 벨트와 같은 동력 전달 부재에 의해 연결될 수 있다. 또한, 연마 패드(410)의 일측에는 연마 패드 컨디셔너(440)를 연마 패드(410)를 가로질러 요동(oscillate)시키기 위한 제2구동부(460)가 배치된다. 제2구동부(460)는 연마 패드 컨디셔너(440)를 요동시키기 위한 제2모터를 포함한다. 제2구동부(460)와 제2구동축(446b)은 암(462, arm)에 의해 연결된다.
공기 블래더(448)는 연마 패드 컨디셔너(440)를 연마 패드(410)에 접촉시키고, 제1구동부(450)는 연마 패드 컨디셔너(440)를 회전시키고, 제2구동부(460)는 연마 패드(410)를 가로질러 연마 패드 컨디셔너(440)를 요동시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 연마 패드 컨디셔너의 중량은 컨디셔닝 플레이트의 제1오목부 및 홀더의 제2오목부에 의해 감소된다. 따라서, 연마 패드 컨디셔너를 연마 패드에 접촉시키기 위한 공기 블래더의 부피 및 연마 패드 컨디셔너의 높이를 정확하게 조절할 수 있다.
연마 패드 컨디셔너의 정확한 높이 조절에 따라 연마 패드 및 공기 블래더의 수명이 연장되고, 반도체 기판의 연마 효율이 향상된다. 또한, 화학적 기계적 연마 장치의 가동률이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (20)
- 기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트;상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더; 및상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 제1오목부는 상기 제2면의 가장자리 부위를 제외한 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 제2오목부는 상기 제3면의 가장자리 부위를 제외한 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트는 디스크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 컨디셔닝 플레이트와 대응하는 디스크 형상을 갖고, 상기 제1오목부와 상기 제2오목부는 동일한 직경을 갖는 원형으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 결합 수단은 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 제1면에는 상기 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 다이아몬드 입자들이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 제2면 가장자리 부위에 배치되는 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트보다 작은 비중을 갖는 제1물질로 이루어지고, 상기 제1오목부를 채우기 위한 제1충전 부재; 및상기 홀더보다 작은 비중을 갖는 제2물질로 이루어지고, 상기 제2오목부를 채우기 위한 제2충전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제9항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더는 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제9항에 있어서, 상기 제1충전 부재 및 상기 제2충전 부재는 합성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트;상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더;상기 컨디셔닝 플레이트보다 작은 비중을 갖는 제1물질로 이루어지고, 상기 제1오목부를 채우기 위한 제1충전 부재;상기 홀더보다 작은 비중을 갖는 제2물질로 이루어지고, 상기 제2오목부를 채우기 위한 제2충전 부재; 및상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제12항에 있어서, 상기 제1오목부는 상기 제2면의 가장자리 부위를 제외한 중앙 부위에 형성되어 있으며, 상기 제2오목부는 상기 제3면의 가장자리 부위를 제외한 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제12항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트와 상기 홀더는 동일한 직경을 갖는 디스크 형상을 각각 갖고, 상기 제1오목부와 상기 제2오목부는 동일한 직경을 갖는 원형으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제12항에 있어서, 상기 결합 수단은 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 제12항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플레이트와 상기 홀더 사이에서 상기 제1오목부 및 상기 제2오목부의 주변 부위에 구비되는 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 컨디셔너.
- 기판의 표면을 연마하기 위한 패드가 부착된 회전 테이블;상기 기판의 연마면이 상기 패드와 마주보도록 상기 기판을 파지하고, 상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판의 연마면을 상기 패드와 접촉시키고, 상기 기판을 회전시키기 위한 연마 헤드;상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판과 상기 패드 사이에 슬러리를 제공하기 위한 슬러리 제공부; 및기판의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 상태를 개선시키기 위하여 상기 패드의 표면과 접촉하는 제1면과, 상기 제1면에 대하여 반대쪽 제2면을 갖고, 상기 제2면에는 제1오목부가 형성되어 있는 컨디셔닝 플레이트와, 상기 제2면에 결합되는 제3면을 갖고, 상기 제3면에는 상기 제1오목부와 대응하는 제2오목부가 형성되어 있는 홀더와, 상기 컨디셔닝 플레이트 및 상기 홀더를 결합하기 위한 결합 수단을 포함하는 연마 패드 컨디셔너를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 연마 패드 컨디셔너는,상기 컨디셔닝 플레이트보다 작은 비중을 갖는 제1물질로 이루어지고, 상기 제1오목부를 채우기 위한 제1충전 부재; 및상기 홀더보다 작은 비중을 갖는 제2물질로 이루어지고, 상기 제2오목부를 채우기 위한 제2충전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 제1충전 부재 및 상기 제2충전 부재는 합성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 홀더와 연결되며, 상기 제1면이 상기 패드와 접촉되도록 상기 컨디셔닝 플레이트와 상기 홀더를 이동시키기 위한 공기 블래더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
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