KR100498714B1 - Polishing head maint device of a chemical-mechanical polishing system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드 정비장치에 관한 것으로, 반도체웨이퍼(W)의 연마면이 밀착되는 폴리싱패드가 구비되는 폴리싱플래튼과, 상기 폴리싱플래튼의 상측에 설치되며 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱패드에 밀착시킴과 아울러 회전운동시키는 폴리싱헤드와 폴리싱헤드를 지지하는 아암을 구비하는 화학적 기계적 연마장비에 있어서, 상기 폴리싱헤드가 안착될 수 있는 헤드 받침대와, 상기 헤드 받침대의 저면에 설치되어 상기 받침대를 수직방향으로 이송하는 실린더와, 상기 실린더의 동작을 제어하기 위해 설치되는 밸브로 이루어지는 폴리싱헤드 정비장치가 폴리싱플래튼 주변에 구비되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a polishing head maintenance apparatus for chemical mechanical polishing equipment, comprising: a polishing platen having a polishing pad in close contact with a polishing surface of a semiconductor wafer (W); and a semiconductor wafer (W) installed on an upper side of the polishing platen. In the chemical mechanical polishing equipment having a polishing head for rotating the rotary movement and the support for the polishing head in close contact with the polishing pad, the head support on which the polishing head can be seated and the bottom of the head support And a polishing head maintenance device including a cylinder for transferring the pedestal in a vertical direction and a valve installed to control the operation of the cylinder, around the polishing platen.
본 발명에 따르면 폴리싱헤드 정비장치를 통해 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드를 안전하면서도 간편하게 교체할 수 있다.According to the present invention, the polishing head maintenance device can safely and simply replace the polishing head of the chemical mechanical polishing equipment.
Description
본 발명은 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing) 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리싱헤드에 결합되는 소모품들을 안전하게 교체할 수 있는 폴리싱헤드 정비장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to chemical-mechanical polishing equipment, and more particularly, to a polishing head maintenance device capable of safely replacing consumables coupled to a polishing head.
반도체소자를 제조하는 공정에서 반도체웨이퍼 상에는 단차를 갖는 구조물이 형성된다. 그리고 층간의 절연과 이러한 구조물이 형성된 결과면의 전면을 평탄화하기 위한 목적으로 층간절연막(ILD; Interlayer Dielectric)을 형성하는데, 층간절연막을 형성한 직후에는 층간절연막 아래의 구조물이 갖는 표면형태 즉, 단차가 그대로 층간절연막에도 나타난다. 따라서 층간절연막 또는 평탄화목적의 물질층을 형성한 후에는 평탄화공정을 실시한다.In the process of manufacturing a semiconductor device, a structure having a step is formed on the semiconductor wafer. An interlayer dielectric (ILD) is formed for the purpose of insulating the interlayer and planarizing the entire surface of the resultant surface on which the structure is formed. Immediately after the interlayer dielectric is formed, the surface shape of the structure under the interlayer dielectric, i. Also appears in the interlayer insulating film. Therefore, the planarization process is performed after forming the interlayer insulating film or the material layer for the planarization purpose.
최근에는 반도체웨이퍼가 대구경화 됨에 따라 반도체웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위해서 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing)공정이 널리 이용되고 있다. 화학적 기계적 연마공정이란 단차를 가진 반도체웨이퍼 표면을 폴리싱패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 반도체웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 주입시켜 반도체웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.In recent years, as the semiconductor wafer has been large-sized, a chemical-mechanical polishing process, in which a mechanical removal process and a chemical removal process are mixed in one processing method, has been widely used to flatten the widened surface of the semiconductor wafer. The chemical mechanical polishing process is a method of flattening the surface of a semiconductor wafer by contacting a surface of a semiconductor wafer having a step with a polishing pad, and then injecting a slurry containing an abrasive and a chemical between the semiconductor wafer and the polishing pad.
화학적 기계적 연마공정에 사용되는 화학적 기계적 연마장비를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 화학적 기계적 연마장비의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 화학적 기계적 연마장비는 회전하며 반도체웨이퍼(W)의 연마면이 밀착되는 폴리싱패드(2)가 구비되는 폴리싱플래튼(1)과, 폴리싱플래튼(1)의 상측에 설치되며 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱패드(2)에 밀착시킴과 아울러 회전운동시키는 폴리싱헤드(3)로 구성된다. The chemical mechanical polishing equipment used in the chemical mechanical polishing process will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a cross-sectional view of a conventional chemical mechanical polishing equipment. As shown, the chemical mechanical polishing apparatus is installed on the polishing platen (1) having a polishing pad (2) that rotates and the polishing surface of the semiconductor wafer (W) is in close contact, and is provided on the upper side of the polishing platen (1) The semiconductor wafer W is composed of a polishing head 3 which closely adheres to the polishing pad 2 and rotates.
폴리싱헤드(3)를 구성하고 있는 R-링(Ring)이나 멤브레인(Menbrane) 등은 소모품으로 주기적으로 교체해 주어야 한다. 폴리싱헤드(3)의 소모품을 교체하기 위한 폴리싱헤드 정비대(4)가 폴리싱 플래튼(1) 주변에 마련되어 있다. The R-rings or membranes constituting the polishing head 3 should be replaced periodically with consumables. A polishing head support 4 for replacing the consumables of the polishing head 3 is provided around the polishing platen 1.
폴리싱헤드(3)의 소모품을 교체하기 위해서는 폴리싱헤드(3)의 아암(5)을 회전시켜 폴리싱헤드 정비대(4) 위로 이동시킨 후 폴리싱헤드(3)의 하단을 손으로 받치면서 공구를 이용하여 스크류를 풀어주어 폴리싱헤드(3)를 아암(5)으로부터 제거한다. 새로운 폴리싱헤드(3)를 아암(5)에 장착할 때에도 아래쪽을 손으로 받친 후 스크류를 조여준다. To replace the consumables of the polishing head (3), rotate the arm (5) of the polishing head (3) and move it over the polishing head support (4). Loosen the screw to remove the polishing head 3 from the arm 5. When mounting a new polishing head (3) to the arm (5), support the lower part and tighten the screw.
그러나 이와 같은 종래의 폴리싱헤드(3) 조립방식은 폴리싱헤드(3)의 무게가 약 3∼5㎏으로 한손으로 잡을 경우 무게에 의해 짖눌려지는 등 작업상 불편함이 있었다.However, this conventional polishing head (3) assembly method has a working inconvenience, such as when the weight of the polishing head (3) is about 3 to 5 kg when held with one hand, barked by the weight.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드를 안전하게 교체할 수 있는 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드 정비장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing head maintenance apparatus for chemical mechanical polishing equipment that can safely replace the polishing head of chemical mechanical polishing equipment.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체웨이퍼(W)의 연마면이 밀착되는 폴리싱패드가 구비되는 폴리싱플래튼과, 상기 폴리싱플래튼의 상측에 설치되며 반도체웨이퍼(W)를 폴리싱패드에 밀착시킴과 아울러 회전운동시키는 폴리싱헤드와 폴리싱헤드를 지지하는 아암을 구비하는 화학적 기계적 연마장비에 있어서, 상기 폴리싱헤드가 안착될 수 있는 헤드 받침대와, 상기 헤드 받침대의 저면에 설치되어 상기 받침대를 수직방향으로 이송하는 실린더와, 상기 실린더의 동작을 제어하기 위해 설치되는 밸브로 이루어지는 폴리싱헤드 정비장치가 폴리싱플래튼 주변에 구비되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a polishing platen having a polishing pad that is in close contact with the polishing surface of the semiconductor wafer W, and is installed on the polishing platen and adheres the semiconductor wafer W to the polishing pad. A chemical mechanical polishing apparatus having a polishing head which rotates and rotates and an arm that supports the polishing head, comprising: a head pedestal on which the polishing head can be seated; Polishing head maintenance device consisting of a cylinder to be transferred to, and a valve installed to control the operation of the cylinder is characterized in that the polishing platen is provided around.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 폴리싱헤드와 폴리싱헤드 정비장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a polishing head and a polishing head maintenance device according to the present invention.
도시된 바와 같이, 폴리싱헤드는 아암(5)에 의해 지지되며, 스크류(6)로 고정결합되어 있다.As shown, the polishing head is supported by the arm 5 and fixedly fastened with a screw 6.
본 발명에 따른 폴리싱헤드 정비장치는 폴리싱헤드가 안착될 수 있는 헤드 받침대(11)와, 헤드 받침대(11)의 저면에 설치되어 상기 받침대를 수직방향으로 이송하는 실린더(12)와, 실린더(12)의 동작을 제어하기 위해 설치되는 상승/하강 밸브(17)로 이루어지며, 폴리싱플래튼(2) 주변에 설치된다.The polishing head maintenance apparatus according to the present invention includes a head pedestal 11 on which the polishing head can be seated, a cylinder 12 installed on the bottom surface of the head pedestal 11 and conveying the pedestal in a vertical direction, and a cylinder 12. It consists of an up / down valve 17 is installed to control the operation of), and is installed around the polishing platen (2).
헤드 받침대(11)는 원반형상의 폴리싱헤드가 안착될 수 있도록 그와 반대되는 형상으로 오목하게 형성된다. 실린더(12)는 헤드 받침대(11)의 하부에 수직방향으로 설치된다. 실린더(12)는 화학적 기계적 연마장비의 일단에 고정설치되며, 실린더(12)의 로드(13)는 헤드 받침대(11)의 저면에 고정설치된다. 로드(13)는 피스톤(14)과 함께 수직방향으로 이송되며, 피스톤(14)은 실린더(12)에 공급되는 압력에 의해 상승 또는 하강한다. 실린더(12)의 하부에는 헤드 받침대(11)를 상승시키기 위한 포트(16)가 형성된다. 포트(16)는 공기압을 발생시키는 펌프(도면상 미도시됨)와 배관(15)으로 연결되며, 배관(15) 상에는 밸브(17)가 설치된다.The head pedestal 11 is formed concave in a shape opposite to that of the disk-shaped polishing head. The cylinder 12 is installed in the vertical direction at the bottom of the head rest 11. The cylinder 12 is fixed to one end of the chemical mechanical polishing equipment, and the rod 13 of the cylinder 12 is fixed to the bottom of the head rest 11. The rod 13 is conveyed in the vertical direction together with the piston 14, and the piston 14 is raised or lowered by the pressure supplied to the cylinder 12. The lower part of the cylinder 12 is formed with a port 16 for raising the head rest 11. The port 16 is connected to a pump (not shown in the figure) that generates air pressure and a pipe 15, and a valve 17 is installed on the pipe 15.
이와 같이 구성된 폴리싱헤드(3) 정비장치는 폴리싱헤드(3)를 안전하고 손쉽게 교체할 수 있다. 먼저, 아암(5)을 회동시켜 폴리싱헤드(3)를 헤드 받침대(11) 상면에 위치시킨다. 그런 다음 밸브(17)를 개방하여 실린더(12)를 작동시켜 헤드 받침대(11)가 폴리싱헤드(3)에 밀착되도록 한다. 폴리싱헤드(3)에 헤드 받침대(11)가 완전히 밀착되면 폴리싱헤드(3)의 하중을 지탱할 수 있을 정도로 상승밸브(17)를 완전히 개방한다. 이와 같은 상태에서 스크류(6)를 해제하여 아암(5)으로부터 폴리싱헤드(3)를 분리시킨다. 비록, 폴리싱헤드(3)는 아암(5)으로부터 분리되었지만 헤드 받침대(11)에 의해 받쳐지고 있으므로 겉으로는 아암(5)과 밀착된 상태로 보인다. 폴리싱헤드(3) 교체를 위해서 밸브(17)를 서서히 개방하면 실린더(12) 내부의 압력이 낮아지면서 폴리싱헤드(3)의 무게에 의해 서서히 헤드 받침대(11)가 서서히 하강한다. 이때 폴리싱헤드(3)는 이미 스크류(6)가 해제된 상태이므로 헤드 받침대(11)에 안착된 상태로 함께 하강한다. 실질적으로 분리된 폴리싱헤드(3)를 새로운 폴리싱헤드(3)로 교체한 후 헤드 받침대(11)에 올려놓고 헤드 받침대(11)를 상승시킨다. 헤드 받침대(11)는 전술한 바와 같이, 밸브(17)를 개방하여 실린더(12) 내의 압력을 높이면 피스톤(14)과 로드(13)가 상승하면서 헤드 받침대(11)가 올라간다. 폴리싱헤드(3)가 아암(5)과 밀착되면 밸브(17)를 닫고 그 상태에서 스크류(6)의 구멍을 일치시킨 다음 스크류(6)를 체결한다. 상당한 하중이 나가는 폴리싱헤드(3)가 헤드 받침대(11)에 의해 안정적으로 지지되고 있는 상태이므로 작업자는 손쉽게 스크류(6)를 체결할 수 있다. 스크류(6) 체결을 통해 아암(5)에 폴리싱헤드(3)를 고정결합시킨 후 헤드 받침대(11)는 밸브(17)를 조작하여 다시 하강시키고, 교체된 폴리싱헤드(3)는 아암(5)을 회동하여 폴리싱플래튼(2) 상에 위치하도록 한다.The polishing head 3 maintenance device configured as described above can safely and easily replace the polishing head 3. First, the arm 5 is rotated to position the polishing head 3 on the upper surface of the head rest 11. The valve 17 is then opened to operate the cylinder 12 so that the head rest 11 is in close contact with the polishing head 3. When the head support 11 is completely in close contact with the polishing head 3, the lift valve 17 is completely opened to support the load of the polishing head 3. In this state, the screw 6 is released to separate the polishing head 3 from the arm 5. Although the polishing head 3 is separated from the arm 5 but is supported by the head rest 11, it appears to be in close contact with the arm 5 outwardly. When the valve 17 is gradually opened to replace the polishing head 3, the pressure of the inside of the cylinder 12 is lowered, and the head support 11 is gradually lowered by the weight of the polishing head 3. At this time, since the polishing head 3 is already in the released state, the screw 6 is lowered together in a state seated on the head rest 11. After replacing the substantially separated polishing head 3 with a new polishing head 3, it is placed on the head pedestal 11 and the head pedestal 11 is raised. As described above, when the head support 11 opens the valve 17 to increase the pressure in the cylinder 12, the head support 11 rises while the piston 14 and the rod 13 are raised. When the polishing head 3 is in close contact with the arm 5, the valve 17 is closed, and in that state, the holes of the screw 6 are matched, and the screw 6 is tightened. Since the polishing head 3, which has a considerable load, is stably supported by the head rest 11, the operator can easily fasten the screw 6. After fastening the polishing head 3 to the arm 5 through the screw 6, the head rest 11 is lowered again by operating the valve 17, and the replaced polishing head 3 is the arm 5. ) So that it is positioned on the polishing platen 2.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 폴리싱헤드 정비장치를 통해 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드를 안전하면서도 간편하게 교체할 수 있다.As described above, according to the present invention, the polishing head of the chemical mechanical polishing equipment can be safely and simply replaced through the polishing head maintenance device.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드 정비장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the polishing head maintenance apparatus of the chemical mechanical polishing equipment according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims As described above, any person having ordinary knowledge in the field of the present invention without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
도 1은 종래기술에 따른 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드 정비장치를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a polishing head maintenance device of a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장비의 폴리싱헤드 정비장치를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a polishing head maintenance device of the chemical mechanical polishing equipment according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 ; 폴리싱헤드 정비장치 11 ; 헤드 받침대 10; Polishing head maintenance device 11; Head pedestal
12 ; 실린더 13 ; 로드 12; Cylinder 13; road
14 ; 피스톤 15 ; 배관 14; Piston 15; pipe
16 ; 포트 17 ; 밸브16; Port 17; valve
Claims (1)
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|---|---|---|---|
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