KR100523636B1 - Cmp 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치 - Google Patents

Cmp 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치 Download PDF

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KR100523636B1 KR10-2003-0006749A KR20030006749A KR100523636B1 KR 100523636 B1 KR100523636 B1 KR 100523636B1 KR 20030006749 A KR20030006749 A KR 20030006749A KR 100523636 B1 KR100523636 B1 KR 100523636B1
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Abstract

본 발명은 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치에 관한 것으로서, 폴리싱 하우징(210)의 하측에 장착된 웨이퍼(W; 도 1에 도시)를 폴리싱시 폴리싱 패드(110; 도 1에 도시)에 일정 압력으로 밀착시키기 위하여 각각의 밸브(40,60) 개방에 의해 복수의 에어공급라인(30)을 통해 폴리싱 하우징의 복수의 에어공급구(214a,214b,214c)로 에어를 각각 공급하는 장치에 있어서, 상부케이스(71)와 하부케이스(72)가 서로 착탈가능하게 결합되어 내측에 밀폐되는 공간을 형성하고, 밀폐된 공간이 복수의 차단벽(73)에 의해 나뉘어 좌우로 배열되는 복수의 채집공간(74)을 형성하며, 각각의 에어공급라인(30)을 통해 공급되는 에어가 각각의 채집공간(74)을 경유하기 위해서 각각의 에어공급라인(30)상에 연결되는 에어유입구(75) 및 에어배출구(76)가 각각의 채집공간(74)과 통하도록 상부케이스(71)의 상측에 복수로 형성되는 트랩(70)을 포함하는 것으로서, 폴리싱 하우징으로 에어를 공급하는 에어공급라인이 슬러리에 의해 막히는 것을 방지하여 폴리싱 하우징에 에어가 정상적으로 공급되도록 함으로써 CMP 공정이 안정적으로 실시되도록 하는 효과를 가지고 있다.

Description

CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING AIR TO THE POLISHING HOUSING OF A CHEMICAL-MECHANICAL POLISHER}
본 발명은 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리싱 하우징으로 에어를 공급하는 에어공급라인이 슬러리에 의해 막히는 것을 방지하는 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치에 관한 것이다.
최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위해서 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing; 이하 "CMP"라 함) 공정이 널리 이용되고 있다. CMP 공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.
종래의 CMP 장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 CMP 장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 종래의 CMP 장치의 폴리싱 하우징을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 상부면에 웨이퍼(W)가 연마되는 폴리싱 패드(polishing pad;110)가 부착된 폴리싱 플래튼(platen;100)이 미도시된 본체의 상측에 회전 가능하게 설치되고, 하측에 웨이퍼(W)를 장착하여 폴리싱 패드(110) 상부면에 웨이퍼(W)를 일정한 압력으로 밀착시켜서 회전시키는 폴리싱 헤드(polishing head; 200)가 폴리싱 플래튼(100)의 상측에 설치된다.
폴리싱 플래튼(100)은 하부에 미도시된 구동수단에 연결되는 회전축(120)을 형성하여 구동수단의 구동에 의해 단순한 회전운동을 한다.
폴리싱 헤드(200)는 폴리싱 플래튼(100)의 폴리싱 패드(110)의 상면에 위치하며 웨이퍼(W)가 장착되는 폴리싱 하우징(210)과, 폴리싱 하우징(210)의 상측에 결합되며 폴리싱 하우징(210)을 회전시키는 폴리싱 아암(220)으로 구성된다.
폴리싱 하우징(210)은 폴리싱 아암(220)을 통해 공급되는 진공에 의해 하측에 웨이퍼(W)를 진공 흡착하거나 폴리싱 아암(220)을 통해 공급되는 에어에 의해 폴리싱시 웨이퍼(W)를 폴리싱 패드(110)에 일정 압력으로 밀착시킨다.
폴리싱 하우징(210)은 주름관(211)에 의해 서로 연결되는 상부 하우징(212)과 하부 하우징(213)으로 이루어지며, 상부 하우징(212)의 상측면에는 폴리싱 아암(220)의 회전축(221) 하단에 형성되는 플랜지(미도시)와 클램프(230)에 의해 착탈 가능하게 결합되도록 연결플랜지(214)가 형성되며, 하부 하우징(213) 하단 가장자리에는 리테이너링(215)이 구비된다.
연결플랜지(214) 상측면에는 폴리싱 아암(220)의 회전축(221)으로부터 각각 에어가 공급되도록 중앙에 제 1 공급구(214a)와, 양측에 제 2 및 제 3 공급구(214b,214c)가 형성된다.
하부 하우징(213)은 하측이 개방되는 내부공간(213a)을 형성하고, 상측에 내부공간(213a)과 통하는 제 1 및 제 2 공급경로(213b,213c)가 각각 형성된다.
제 1 및 제 2 공급경로(213b,213c)는 제 1 및 제 2 공급구(214a,214b) 각각에 연통되어 상부 하우징(212)을 관통하는 제 1 및 제 2 공급튜브(213d,213e)가 각각 연결된다.
하부 하우징(213)의 내부공간(213a) 하부에는 웨이퍼(W)의 상면에 위치하며, 제 1 공급구(214a)로부터 제 1 공급튜브(213d)를 통해 제 1 공급경로(213b)로 공급되는 에어에 의해 웨이퍼(W)의 상면을 가압함과 아울러 웨이퍼(W)를 흡착하는 멤브레인(membrane; 216)이 설치되고, 내부공간(213a) 상단에는 제 2 공급경로(213c)의 일단에 인접하여 설치되어 제 2 공급구(214b)로부터 제 2 공급튜브(213e)를 통해 제 2 공급경로(213c)로 공급되는 에어에 의해 멤브레인(216)을 가압하는 인너튜브(inner tube; 217)가 설치된다.
한편, 제 3 공급구(214c)는 상부 하우징(212)을 관통하여 주름관(211) 내측과 통하도록 형성된다.
웨이퍼(W)의 폴리싱시 웨이퍼(W)를 폴리싱 패드(110)면에 일정 압력으로 밀착시키기 위하여 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c)를 통해 각각 에어를 공급한다.
제 1 공급구(214a)로 공급되는 에어는 제 1 공급튜브(213d)를 통해 제 1 공급경로(213b)로 공급되어 멤브레인(216)이 웨이퍼(W)를 가압하도록 하고, 제 2 공급구(214b)로 공급되는 에어는 제 2 공급튜브(213e)를 통해 제 2 공급경로(213c)로 공급되어 인너튜브(217)가 멤브레인(216)을 가압하여 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(110)에 밀착되도록 하며, 제 3 공급구(214c)로 공급되는 에어는 주름관(211)을 팽창시켜 하부 하우징(213) 및 리테이너링(215)을 하방으로 가압하여 리테이너링(215)으로부터 웨이퍼(W)가 이탈됨을 방지한다.
폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c)로 에어를 공급하는 장치를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도시된 바와 같이, 종래의 폴리싱 하우징(210)으로 에어를 공급하는 장치(300)는 외부의 에어공급부(310)로부터 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c) 각각으로 에어를 공급하는 경로를 제공하는 에어공급라인(320)이 각각 연결되고, 각각의 에어공급라인(320)상에는 제 1 밸브(330), 어큐뮬레이터(340) 및 제 2 밸브(350)가 각각 설치된다.
에어공급라인(320)은 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c) 각각으로 에어를 공급하므로 모두 세 개의 라인으로 이루어진다.
제 1 밸브(330)는 에어의 공급에 의해 동작하는 에어밸브로서, 에어공급부(310)로부터 각각의 에어공급라인(320)으로 에어를 공급시키거나 중지시킨다.
어큐뮬레이터(340)는 제 1 밸브(330)의 개방에 의해 에어공급라인(320)으로 공급되는 에어의 압력이 변동되지 않도록 한다.
제 2 밸브(350)는 솔레노이드밸브로서 에어공급라인(320)의 에어 흐름을 개폐함으로써 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c) 각각으로 공급되는 에어의 흐름을 최종적으로 제어한다.
이와 같은 종래의 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치는 폴리싱 하우징(210)의 멤브레인(216)이 찢어져 틈이 발생할 경우 이 틈을 통하여 슬러리나 초순수가 에어공급라인(320)으로 유입된다.
에어공급라인(320)으로 유입된 슬러리는 시간이 지남에 따라 경화되어 에어공급라인(320)을 막아서 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c)로 에어가 제대로 공급되지 못하도록 함으로써 폴리싱 하우징(210) 하측의 웨이퍼(W)가 폴리싱 패드(110)에 무리하게 압착되어 과도하게 폴리싱되거나 파손되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 폴리싱 하우징으로 에어를 공급하는 에어공급라인이 슬러리에 의해 막히는 것을 방지하여 폴리싱 하우징에 에어가 정상적으로 공급되도록 함으로써 CMP 공정이 안정적으로 실시되도록 하는 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 폴리싱 하우징의 하측에 장착된 웨이퍼를 폴리싱시 폴리싱 패드에 일정 압력으로 밀착시키기 위하여 각각의 밸브 개방에 의해 복수의 에어공급라인을 통해 폴리싱 하우징의 복수의 에어공급구로 에어를 각각 공급하는 장치에 있어서, 상부케이스와 하부케이스가 서로 착탈가능하게 결합되어 내측에 밀폐되는 공간을 형성하고, 밀폐된 공간이 복수의 차단벽에 의해 나뉘어 좌우로 배열되는 복수의 채집공간을 형성하며, 각각의 에어공급라인을 통해 공급되는 에어가 각각의 채집공간을 경유하기 위해서 각각의 에어공급라인상에 연결되는 에어유입구 및 에어배출구가 각각의 채집공간과 통하도록 상부케이스의 상측에 복수로 형성되는 트랩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치는 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시)로 에어를 공급하는 장치(10)로서, 외부의 에어공급부(20)로부터 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시) 각각으로 에어를 공급하는 경로를 제공하는 에어공급라인(30)이 각각 연결되고, 각각의 에어공급라인(30)상에는 제 1 밸브(40), 어큐뮬레이터(50) 및 제 2 밸브(60)가 각각 설치되며, 제 2 밸브(60)와 폴리싱 하우징(210)사이의 에어공급라인(30)상에 트랩(70)이 설치된다.
에어공급라인(30)은 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시) 각각으로 에어를 공급해야 하므로 모두 세 개의 라인으로 이루어진다.
제 1 밸브(40)는 에어의 공급에 의해 동작하는 에어밸브로서, 에어공급부(20)로부터 각각의 에어공급라인(30)으로 에어를 공급시키거나 중지시킨다.
어큐뮬레이터(50)는 제 1 밸브(40)의 개방에 의해 에어공급라인(30)으로 공급되는 에어의 압력이 변동되지 않도록 한다.
제 2 밸브(60)는 솔레노이드밸브로서 에어공급라인(30)의 에어 흐름을 개폐함으로써 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시) 각각으로 공급되는 에어의 흐름을 최종적으로 제어한다.
트랩(70)은 상부케이스(71)와 하부케이스(72)가 서로 착탈가능하게 결합되어 내측에 밀폐되는 공간을 형성한다.
하부케이스(72)는 상부케이스(71)의 하측에 억지 끼워짐으로써 결합된다.
상부케이스(71)와 하부케이스(72)의 결합에 의해 형성되는 밀폐된 공간은 복수의 차단벽(73)에 의해 나뉘어 좌우로 배열되는 복수의 채집공간(74)을 형성한다.
차단벽(73)은 상부케이스(71)의 내측에 일정 간격을 두고 수직되게 형성되며, 그 하단은 상부케이스(71)에 결합된 하부케이스(72)의 바닥면에 설치되는 복수의 씰링부재(77)마다 밀착됨으로써 채집공간(74)이 서로 기밀을 유지하도록 한다.
차단벽(73)은 복수로 이루어지며, 상부케이스(71)의 내측에 수직되게 형성되며, 그 하단이 하부케이스(72)에 밀착된다.
각각의 채집공간(74)은 에어유입구(75) 및 에어배출구(76)를 통하여 각각의 에어공급라인(30)을 통해 공급되는 에어가 경유된다.
에어유입구(75) 및 에어배출구(76)는 양분된 에어공급라인(30)의 양단에 각각 끼워져 각각의 에어공급라인(30)상에 연결되며, 에어공급라인(30)의 개수, 즉 채집공간(74)의 숫자와 동일한 쌍으로 이루어져 상부케이스(71)의 상측에 형성된다.
한편, 채집공간(74) 상부에는 에어유입구(75)측과 에어배출구(76)측을 양분하도록 격벽(78)이 설치되고, 격벽(78)에 의해 나뉘어진 에어배출구(76)측에 에어필터(79)가 설치된다.
에어필터(79)는 에어유입구(75)를 통해 유입된 에어가 에어배출구(76)로 배출되기 전에 에어에 포함된 먼지, 슬러리 입자 등의 불순물을 제거하며, 채집공간(74)내에서 격벽(78)에 의해 양분되는 에어배출구(76)측의 공간 내주면을 따라 상하로 형성되는 걸림턱(79a)사이에 착탈 가능하게 끼워진다.
이와 같은 구조로 이루어진 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시)로에어를 공급하기 위하여 제 1 및 제 2 밸브(40,60)를 개방하면 에어공급부(20)로부터 에어가 어큐뮬레이터(50)를 통과함으로써 에어공급라인(30)을 따라 이동한다
한편, 폴리싱 하우징(210)의 멤브레인(216; 도 2에 도시)이 찢어져 틈이 발생하면 이 틈을 통해 유입된 슬러리나 초순수는 에어의 공급방향과는 반대로 에어공급라인(320)을 따라 트랩(70)의 에어배출구(76)를 통하여 채집공간(74)내로 유입된다.
채집공간(74)내로 유입된 슬러리나 초순수는 그 하측에 채집되어 저장됨으로써 에어공급라인(30)상에 슬러리나 초순수가 더 이상 흐르지 않도록 하여 슬러리의 경화로 인해 에어공급라인(30)이 막히는 것을 방지한다.
그러므로, 폴리싱 하우징(210)의 제 1 내지 제 3 공급구(214a,214b,214c; 도 2에 도시)로 에어가 제대로 공급되도록 함으로써 CMP 공정이 안정적으로 실시되도록 한다.
한편, 채집공간(74)내에 채워진 슬러리나 초순수는 상부케이스(71)로부터 하부케이스(72)를 분리하여 외부로 배출시킨다.
차단벽(73)은 그 하단이 복수의 씰링부재(77)마다 밀착됨으로써 채집공간(74)간의 기밀을 유지한다.
또한, 에어필터(79)는 에어유입구(75)를 통해 유입된 에어가 에어배출구(76)로 배출되기 전에 에어에 포함된 먼지, 슬러리 입자 등의 불순물을 제거함으로써 폴리싱 하우징(210)내의 에어 공급부위에 불순물이 적층되는 것을 방지한다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 폴리싱 하우징으로 에어를 공급하는 에어공급라인이 유입된 슬러리에 의해 막히는 것을 방지하여 폴리싱 하우징에 에어가 정상적으로 공급되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치는 폴리싱 하우징으로 에어를 공급하는 에어공급라인이 슬러리에 의해 막히는 것을 방지하여 폴리싱 하우징에 에어가 정상적으로 공급되도록 함으로써 CMP 공정이 안정적으로 실시되도록 하는 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치를 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.
도 1은 종래의 CMP 장치를 개략적으로 도시한 측면도이고,
도 2는 종래의 CMP 장치의 폴리싱 하우징을 도시한 단면도이고,
도 3은 종래의 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치를 도시한 구성도이고,
도 4는 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치를 도시한 구성도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
20 ; 에어공급부 30 ; 에어공급라인
40 ; 제 1 밸브 50 ; 어큐뮬레이터
60 ; 제 2 밸브 70 : 트랩
71 ; 상부케이스 72 ; 하부케이스
73 ; 차단벽 74 ; 채집공간
75 ; 에어유입구 76 ; 에어배출구
77 ; 씰링부재 78 ; 격벽
79 ; 에어필터 79a ; 걸림턱

Claims (3)

  1. 폴리싱 하우징의 하측에 장착된 웨이퍼를 폴리싱시 폴리싱 패드에 일정 압력으로 밀착시키기 위하여 각각의 밸브 개방에 의해 복수의 에어공급라인을 통해 폴리싱 하우징의 복수의 에어공급구로 에어를 각각 공급하는 장치에 있어서,
    상부케이스와 하부케이스가 서로 착탈가능하게 결합되어 내측에 밀폐되는 공간을 형성하고, 상기 밀폐된 공간이 복수의 차단벽에 의해 나뉘어 좌우로 배열되는 복수의 채집공간을 형성하며, 상기 각각의 에어공급라인을 통해 공급되는 에어가 상기 각각의 채집공간을 경유하기 위해서 상기 각각의 에어공급라인상에 연결되는 에어유입구 및 에어배출구가 상기 각각의 채집공간과 통하도록 상기 상부케이스의 상측에 복수로 형성되는 트랩을 포함하되,
    상기 상부케이스는 내측에 상기 복수의 차단벽이 일정 간격을 두고 수직되게 형성되며, 상기 하부케이스는 상기 상부케이스와 결합시 상기 각각의 차단벽 하단과 밀착되어 기밀을 유지하도록 바닥면에 복수의 씰링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 채집공간의 상부에 상기 에어유입구측과 상기 에어배출구측을 양분하도록 격벽이 설치되고, 상기 격벽에 의해 나뉘어진 상기 에어배출구측에 에어필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱 하우징의 에어 공급장치.
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