KR100615100B1 - 연마 패드 클리너 및 이를 갖는 화학기계적 연마 장치 - Google Patents

연마 패드 클리너 및 이를 갖는 화학기계적 연마 장치 Download PDF

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Abstract

세척 효율을 개선시키는 데 적합한 연마 패드 클리너들을 제공한다. 상기 연마 패드 클리너들은 노즐 지지판을 구비한다. 상기 노즐 지지판에 연통(branch)되도록 복수개의 노즐들을 설치한다. 상기 노즐들 사이에 격판들을 설치한다. 상기 연마 패드 클리너들을 갖는 화학기계적 연마장치 또한 제공한다.
연마 패드, 패드 클리너, 세정제 공급챔버들, 노즐들, 격판, 화학기계적 연마장치

Description

연마 패드 클리너 및 이를 갖는 화학기계적 연마 장치{Cleaner of polishing pad and chemical mechanical polishing apparatus having the same}
도 1은 종래의 연마 패드 클리너를 갖는 화학기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연마 패드 클리너를 갖는 화학 기계적 연마장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연마 패드 클리너의 세정제 공급 챔버를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 연마 패드 클리너의 노즐들을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 5는 본 발명에 따른 연마패드 클리너의 세정제 공급 챔버들을 설명하기 위한 저면 사시도이다.
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 연마 패드 클리너 및 이를 갖는 화학기계적 연마 장치에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 다층 배선 기술(multi-layered interconnection technique)이 널리 사용되고 있다. 상기 다층 배선들은 그들 사이에 개재된 층간절연막에 의해 절연된다. 상기 층간절연막의 표면 프로파일은 사진공정과 같은 후속공정에 직접적으로 영향을 준다. 이에 따라, 상기 층간절연막은 평탄화 공정을 이용하여 반도체기판의 전면에 걸쳐서 완전 평탄화되는 것이 바람직하다.
최근에, 화학기계적 연마 기술이 상기 평탄화 공정에 널리 사용되고 있다. 상기 화학기계적 연마 기술은 패드 클리너를 갖는 연마장비를 사용하여 실시된다.
도 1은 종래의 연마 패드 클리너를 갖는 화학기계적 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 정반(platen;1) 상에 연마패드(3)가 장착된다. 상기 정반(1)은 회전축(5)에 의해 회전(rotate)된다. 상기 연마패드(3)의 상부에 연마 헤드(7)가 위치한다. 상기 연마 헤드(7)는 그 하부에 로딩되는 반도체기판(9)을 고정시킨다. 상기 연마 헤드(7)는 상하로 이동한다. 상기 기판(9) 상에 형성된 물질막을 평탄화시키기 위한 화학기계적 연마 공정을 수행하는 동안, 상기 기판(9)은 상기 연마패드(3)와 접촉하고 상기 연마패드(3)는 회전된다. 이때, 상기 연마패드(3) 상에 연마 슬러리가 제공된다. 상기 연마 슬러리는 화학기계적 연마공정을 용이하게 해주는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 기판(9) 상의 물질막은 기계적으로 그리고 화학적으로 연마되어 평탄한 표면을 갖는다.
한편, 상기 연마패드(3)는 일정한 표면거칠기(surface roughness)를 가져야 한다. 이는, 상기 기판(9) 상의 물질막의 표면을 기계적으로 연마하기 위함이다. 그러나, 상기 연마공정을 오랜 시간동안 실시하는 경우에, 상기 연마패드(3)의 표면거칠기는 감소한다. 그 결과, 연마공정의 효율이 저하될 수 있다.
이에 따라, 상기 연마패드(3)의 표면거칠기를 균일하게 조절하기 위하여 연마패드 컨디셔너(11)가 사용된다. 상기 연마패드 컨디셔너(11)를 사용한 연마패드 컨디셔닝 공정 동안에 발생한 미세 각편들(micro-debris)이 상기 연마패드(3) 상에 잔존하게 된다. 또한, 기판의 연마공정 결과로부터 발생한 입자들이 상기 연마패드(3) 상에 잔존하게 된다. 그 결과, 상기 미세 각편들이나 입자들이 연마패드의 표면거칠기를 감소시키거나 후속 공정에서 오염원(particle source)으로 작용한다.
예를 들면, 상기 연마패드(3) 표면에는 다수개의 미공들(pores;13)이 형성되고, 다수개의 그루브들(15)이 동심원 상으로 형성되어 있다. 상기 미공들과 그루브들은 상기 연마패드 상에 제공되는 상기 연마 슬러리를 수용한다. 그러나, 상기 미공들 또는 상기 그루브들 내에 상기 미세 각편들이나 입자들이 잔존하게 된다.
이에 따라, 상기 연마패드 상에 잔존하는 상기 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 연마 슬러리를 세척하기 위하여 연마 패드 클리너(17)가 사용된다. 상기 연마 패드 클리너(17)는 상기 연마 패드(3) 상부의 소정 영역에 위치한다. 상기 연마패드 클리너(17)는 노즐(19)과 상기 노즐(19)에 연결된 클리닝 용액(cleaning solution) 공급관(21)을 구비한다. 상기 클리닝 용액 공급관(21)을 통해 유입된 클리닝 용액은 상기 노즐(19)을 통해 상기 연마패드(3) 상에 제공된다. 통상적으로 상기 클리닝 용액으로 초순수(deionized water)를 사용한다. 상기 연마 패드(3)를 세척하기 위하여 상기 노즐(13)을 통해 고압의 초순수를 상기 연마 패드(3)의 표면에 분사한다. 이 경우에, 초순수는 통상적으로 4kgf/cm2의 압력을 갖고 분사된다. 분사된 초순수가 상기 연마패드(3)의 표면을 가압함으로써 상기 연마패드(3) 상에 잔존하는 상기 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리를 세척하는 세척공정을 실시한다.
그러나, 복수개의 노즐들을 이용하여 클리닝 용액을 분사하는 경우에, 인접하는 노즐들을 통해 분사된 세정제들이 서로 간섭함으로써 분사압력을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
이에 더하여, 상기 세척공정은 일 회에 한해서 실시할 수 있으나, 상기 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리를 완전하게 세척하기 위하여 수회에 걸쳐 반복하여 실시한다. 이 경우에, 완전하게 세척되지 않은 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리가 상기 연마패드(3) 상에 잔존하게 된다. 이에 따라, 상기 세척되지 않은 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리가 클리닝 용액과 결합하게 된다. 즉, 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리를 감싸는 수막(water membrane)이 연마패드의 표면에 형성된다. 상기 수막은 차회에 실시하는 세척 공정(next cleaning process) 동안에 세척 공정을 방해하는 역할을 한다. 즉, 수막이 상기 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리를 감싸면서 연마패드의 표면에 밀착되기 때문에, 차회의 세척 공정 시에 세척공정을 어렵게 한다. 그 결과, 연마패드의 표면에 잔존하는 수막과 상기 수막에 의해 감싸진 상기 미세 각편들, 입자들 또는 불필요한 슬러리가 연마패드의 연마 효율을 저하시켜 반도체 소자의 생산성을 떨어뜨리게 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 세척 효율을 개선시키는 데 적합한 연마 패드 클리너들을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 화학기계적 연마 효율을 개선시키는 데 적합한 화학기계적 연마 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 세척 효율을 개선시키는 데 적합한 연마 패드 클리너들을 제공한다. 상기 연마 패드 클리너들은 노즐 지지판을 포함한다. 상기 노즐 지지판에 연통(branch)되도록 복수개의 노즐들이 설치된다. 상기 노즐들 사이에 격판들이 설치된다.
본 발명의 일 양태에 따른 몇몇 실시예들에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 제1 및 제2 그룹의 노즐들로 정렬되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어, 상기 노즐 지지판 상에 설치되는 제1 및 제2 세정제 공급챔버들을 더 포함하되, 상기 제1 및 상기 제2 그룹의 노즐들은 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들에 각각 연통되게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 서로 다른 세정제들을 분사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 N2 가스 및 초순수를 각각 분사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 상기 지지판에 대하여 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 노즐들을 에워싸는 외벽들을 더 포함하되, 상기 외벽들은 상기 노즐 지지판의 가장자리에 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 노즐들과 연결되도록 설치되는 승압 펌프들 및 상기 승압 펌프들과 연결되도록 설치되는 세정제 저장부들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 화학기계적 연마 효율을 개선시키는 데 적합한 화학기계적 연마 장치들을 제공한다. 상기 연마 장치들은 회전 정반(rotatable platen)을 포함한다. 상기 회전 정반 상에 연마 패드가 위치한다. 상기 연마 패드 상부에 수평 이동 가능한 노즐 지지판을 배치한다. 상기 노즐 지지판에 연통되게 설치되고 상기 연마 패드 상에 세정제들을 분사하는 복수개의 노즐들을 구비한다. 상기 노즐들 사이에 격판들을 설치한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 몇몇 실시예들에 있어, 상기 연마 패드 상부에 배치되고 반도체 기판이 부착되는 연마 헤드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 제1 및 제2 그룹의 노즐들로 정렬되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 노즐 지지판 상에 설치되는 제1 및 제2 세정제 공급챔버들을 더 포함하되, 상기 제1 및 상기 제2 그룹의 노즐들은 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들에 각각 연통되게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 N2 가스 및 초순수를 각각 분사할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 표면에 대하여 경사지게(tilted) 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 가장자리를 향하여 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 격판들 중 일부의 격판들은 상기 노즐들과 나란하도록 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 노즐들을 에워싸는 외벽들을 더 포함하되, 상기 외벽들은 상기 노즐 지지판의 가장자리에 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 외벽들 중 일부의 외벽들은 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 상기 노즐들과 연결되도록 설치되는 승압 펌프들 및 상기 승압 펌프들과 연결되도록 설치되는 세정제 저장부들을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에서 설명되어지는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 설명의 편의를 위해 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 연마 패드 클리너를 갖는 화학 기계적 연마장치의 개략적인 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 연마 패드 클리너의 세정제 공급 챔버를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 연마 패드 클리너의 노즐들을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다. 도 5는 본 발명에 따른 연마패드 클리너의 세정제 공급 챔버들을 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치는 회전 정반(rotatable platen;30)을 구비한다. 상기 회전 정반(30) 상에 연마 패드(32)가 장착된다. 상기 연마 패드(32)는 원형으로 제공될 수 있다. 상기 연마 패드(32)의 표면에 동심원 형태의 궤적을 갖는 다수개의 그루브들(34)이 제공될 수 있다. 이에 더하여, 상기 연마 패드(32)의 표면에 다수개의 미공들(36)이 구비될 수 있다. 상기 그루브들(34)과 미공들(36)은 연마용 슬러리를 수용하기 위해 제공된다. 상기 연마 패드(32)는 폴리 우레탄(poly-urethan) 재질로 이루어 질 수 있다. 상기 연마 패드(32)는 다공질의 재질일 수도 있다. 상기 회전 정반(30) 하부에 모터(38)가 장 착된다. 이에 더하여, 상기 회전 정반(30)과 상기 모터(30) 사이에 회전축(40)이 배치된다. 상기 회전축(40)에 의해 상기 회전 정반(30)과 상기 모터(38)는 기계적으로 연결된다. 그 결과, 상기 모터(38)의 구동에 의해 상기 회전축(40)이 회전된다. 또한, 상기 회전축(40)의 회전에 의해 상기 회전 정반(30)과 상기 연마 패드(32)가 상기 회전축(40)을 중심으로 회전된다.
상기 연마 패드(32)의 상부에 연마 헤드(42)가 배치된다. 상기 연마 헤드(42) 상부에 실린더(44)가 장착된다. 상기 실린더(44)는 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수 있다. 상기 실린더(44)에 실린더 로드(46)가 장착될 수 있다. 상기 실린더(44)의 작동에 의해 상기 실린더 로드(46)가 상기 연마헤드(42)를 밀거나 당김으로써 상기 연마 헤드(42)는 상하 이동 가능하다. 이에 더하여, 상기 실린더(44)와 상기 연마 헤드(42) 사이에 모터(48)가 장착된다. 또한, 상기 연마 헤드(42)와 상기 모터(48) 사이에 회전축(50)이 위치한다. 상기 연마 헤드(42)와 상기 모터(48)는 상기 회전축(50)에 의해 기계적으로 연결된다. 그 결과, 상기 회전축(50)의 회전에 의해 상기 연마 헤드(42)가 회전된다. 상기 연마 헤드(42)의 저면부에 반도체 기판(52)이 부착될 수 있다. 상기 연마 헤드(42)에 상기 기판을 부착시키기 위하여 상기 연마 헤드에 흡입부(미도시)가 설치될 수도 있다. 상기 흡입부가 상기 기판을 흡입하여 상기 기판을 상기 연마헤드에 부착시킬 수 있다.
반도체 기판의 연마 공정을 수행하기 위하여 상기 연마 패드 상에 연마 슬러리를 제공한다. 그 후, 상기 기판(52)이 부착된 연마 헤드를 하강시킨다. 하강된 연마 헤드는 상기 연마 패드(32) 표면에 밀착된다. 그 결과, 상기 연마 패드(32) 및 하강된 연마 헤드 사이에 반도체 기판이 위치하게 된다. 후속하여, 상기 연마 패드(32) 또는 연마 헤드(42)를 회전시킴으로써 반도체 기판의 연마 공정을 실시한다. 즉, 반도체 기판이 화학기계적으로 연마된다.
상기 연마 공정이 진행될수록 연마 패드의 효율이 저하된다. 따라서, 연마 패드의 컨디셔닝 공정을 수행한다. 상기 연마 패드의 컨디셔닝 공정을 수행하기 위하여 상기 연마 패드 상에 패드 컨디셔너(54)가 배치된다. 상기 패드 컨디셔너(54)는 수평 이동가능하게 배치된다. 따라서, 연마 패드의 컨디셔닝 공정 동안에만 연마 패드 상에 배치될 수 있다. 상기 패드 컨디셔너(54)는 디스크(56)를 구비한다. 상기 디스크(56)의 표면에 다수개의 다이아몬드가 장착될 수 있다. 상기 다이아몬드의 크기는 100㎛ 내지 200㎛ 일 수 있다. 패드 컨디셔닝 공정을 실시하기 위하여 상기 패드 컨디셔너(54)를 상기 연마 패드(32) 표면에 밀착시킨다. 후속하여, 패드 컨디셔너가 밀착된 연마 패드를 회전시킴으로써 연마 패드의 표면 상태를 회복시킬 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 연마 패드(32)를 세척하기 위하여 연마 패드 클리너(60)가 제공된다. 상기 연마 패드(32)는 원형일 수 있다. 상기 연마 패드 클리너(60)는 세정제 공급챔버(62)를 구비한다. 상기 세정제 공급챔버(62)는 상기 연마 패드(32)의 상부에 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 세정제 공급챔버(62)는 상기 연마 패드(32)의 직경을 나타내는 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 세정제 공급 챔버(62)는 상기 연마 패드(32)의 반경의 길이에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 상기 세정제 공급챔버(62)는 서로 격리된 제1 및 제2 세정제 공급챔버들 (62a,62b)일 수 있다. 예를 들면, 상기 세정제 공급챔버(62) 내부를 가로지르는 격리 판(separating plate;63)이 구비될 수 있다. 그 결과, 상기 세정제 공급챔버(62)는 상기 격리 판(63)에 의해 서로 격리된 제1 및 제2 세정제 공급챔버들(62a,62b)일 수 있다.
상기 세정제 공급 챔버(62)에 세정제 공급관들(65a,65b)이 연결될 수 있다. 상기 세정제 공급관들(65a,65b)을 통해 상기 세정제 공급 챔버(62) 내부로 세정제가 유입될 수 있다. 또한, 상기 세정제 공급관들(65a,65b)을 통해 유동되는 세정제는 서로 다른 세정제들일 수 있다. 예를 들면, 하나의 세정제 공급관(65a)을 통해 세정액이 유동되는 경우에, 다른 하나의 세정제 공급관(65b)을 통해 세정 가스가 유동될 수 있다. 상기 세정제 공급관들(65a,65b) 중 하나의 세정제 공급관(65a)은 상기 제1 세정제 공급챔버(62a)에 연통된다. 상기 세정제 공급관들(65a,65b) 중 다른 하나의 세정제 공급관(65b)은 상기 제2 세정제 공급챔버(62b)에 연통된다. 그 결과, 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들(62a,62b)에 서로 다른 세정제들이 유입될 수 있다. 상기 세정제는 세정액 또는 세정 가스일 수 있다. 상기 세정액으로 초순수를 사용할 수 있다. 또한 상기 세정 가스로 N2 가스를 사용할 수 있다. 따라서, 상기 제1 세정제 공급 챔버(52a)에 초순수가 유입될 수 있다. 상기 제1 세정제 공급 챔버(62a)에 초순수가 유입되는 경우에, 상기 제2 세정제 공급챔버(62b)에 N2 가스가 유입될 수 있다. 이 경우에, 세정액 보다 세정가스를 고압으로 형성하는 것이 보다 용이하기 때문에, 세정액에 비해 높은 압력의 세정가스를 분사시킬 수 있다.
상기 세정제 공급관들(65a,65b)은 세정제 저장부들에 연통될 수 있다. 상기 세정제 저장부들은 고압의 세정액을 저장하는 세정액 저장부(67a)와 고압의 세정가스를 저장하는 세정가스 저장부(67b)로 이루어질 수 있다. 상기 세정제 공급관들(65a,65b)과 상기 세정제 저장부들(67a,67b) 사이에 승압펌프들(69a,69b)이 장착될 수 있다. 상기 승압펌프들(69a,69b)에 의해 상기 세정제들의 압력이 상승될 수 있다. 상기 승압펌프들(69a,69b)을 이용하여 상기 세정액의 분사 압력을 약 6kgf/cm2 으로 승압할 수 있으며, 상기 세정 가스의 분사압력을 약 6kgf/cm2 이상이 되도록 승압할 수 있다.
상기 세정제 공급챔버(62)의 하부에 세정제를 분사하는 복수개의 노즐들(86)이 서로 이격되도록 설치된다. 상기 노즐들(86)을 통해 고압의 세정제들을 상기 연마패드(32)의 표면에 공급함으로써 연마패드의 세정공정을 실시한다. 상기 노즐들(86)은 상기 세정제 공급챔버(62)와 연통되게 설치된다. 이에 더하여, 상기 세정제 공급챔버(62)와 상기 노즐들(86) 사이에 노즐 지지판(64)이 설치된다. 즉, 상기 노즐들(86)은 상기 노즐 지지판(64)의 하부에 연통되도록 설치된다. 예를 들면, 상기 노즐들(86)이 위치하는 상기 노즐 지지판(64)에 개구부들이 구비된다. 상기 노즐들(86)은 상기 개구부들과 연통되도록 설치된다. 이에 더하여, 상기 개구부들은 상기 세정제 공급챔버(62)와 연통되도록 제공된다.
상기 복수개의 노즐들(86)은 제1 및 제2 그룹의 노즐들(86a,86b)로 정렬되게 배치될 수 있다. 상기 제1 그룹의 노즐들(86a)은 상기 제1 세정제 공급챔버(62a)의 하부에 설치될 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 그룹의 노즐들(86b)은 상기 제2 세정제 공급챔버(62b)의 하부에 설치될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들(62a,62b)이 서로 다른 세정제들을 수용하는 경우에, 상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들(86a,86b)은 서로 다른 세정제들을 분사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 그룹의 노즐들(86a)은 N2 가스를 분사할 수 있고, 이 경우에, 상기 제2 그룹의 노즐들(86b)은 초순수를 분사할 수 있다.
상기와 같이 노즐들(86)이 설치된 세정제 공급챔버를 상기 연마패드(32)의 상부에 배치한다. 후속하여, 상기 연마패드(32)를 회전시킨다. 상기 연마패드(32)가 회전되는 동안에 상기 노즐들(86)을 통해 세정제들을 상기 연마패드(32)의 표면에 분사한다. 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들(62a,62b)이 서로 다른 세정제들을 제공하는 경우에, 상기 연마패드(32)가 회전하기 때문에, 동일 시간에 서로 다른 세정제들이 연마패드의 서로 다른 영역들로 분사될 수 있다. 예를 들면, 회전되는 연마패드의 소정 영역을 기준으로 할 때, 상기 소정 영역에 세정가스가 먼저 분사되고, 후속하여 상기 소정 영역에 세정액이 분사될 수 있다. 상기 세정가스는 상기 세정액에 비해 보다 높은 분사 압력을 가질 수 있다.
한편, 상기 노즐들(86)이 세정제들을 상기 연마패드(32) 표면에 지속적으로 분사시키는 동안에 상기 연마패드(32)를 회전시킴으로써 세척공정이 진행된다. 그 결과, 한 번의 세척공정 동안에 상기 연마패드(32)는 수회의 사이클에 걸쳐 세척된다. 이 경우에, 종전의 세척 작업(cleaning work of preceding cycle)에 의해 연마 패드의 표면에 수막이 형성되고, 상기 수막은 연마패드의 표면에 잔존하는 입자들이나 미세 각편들을 감싸게 된다. 따라서, 일정한 압력을 갖는 세정액만으로 차회의 세정 작업(next cleaning work)을 진행하여 상기 수막으로 감싸여 있는 입자들이나 미세 각편들을 세척하는 것은 용이하지 않다.
따라서, 본 발명에 따른 연마 패드 클리너를 이용하여 세정작업을 실시하는 경우에, 연마 패드가 회전하는 동안에 먼저 고압의 세정가스가 분사되어 상기 수막을 밀어 낼 수 있다. 연속하여, 상기 수막이 밀려난 연마 패드의 표면 영역에 세정액이 분사됨으로써 연마 패드의 표면을 세척하게 된다. 이 경우에, 상기 세정가스의 분사압력이 상기 세정액의 분사 압력 보다 높을 수 있다. 따라서, 연마패드의 표면에 잔존하는 상기 수막의 하부에 있는 입자들이나 미세 각편들을 용이하게 세척할 수 있다.
상기 복수개의 노즐들(86)은 제1 내지 제4 그룹의 노즐들로 정렬되게 배치될 수도 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 상기 제1 세정제 공급 챔버(62a)의 하부에 설치될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제3 및 제4 그룹의 노즐들은 제2 세정제 공급 챔버(62b)의 하부에 설치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 N2 가스를 분사하고, 상기 제3 및 제4 그룹의 노즐들은 초순수를 분사할 수 있다.
한편, 상기 복수개의 노즐들(86) 사이에 격판들(73)이 배치된다. 상기 노즐들(86) 사이에 상기 격판들(73)을 배치함으로써 인접하는 노즐들로부터 분사되는 세정제들 사이의 간섭을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 노즐들로부터 분사되는 세정제들의 분사압력을 유지할 수 있다.
복수개의 노즐들은 상기 노즐 지지판(64)에 대해 경사지도록 배치될 수 있다. 경사진 노즐들(86a',86b')이 상기 연마 패드(32) 상부에 위치하는 경우에, 상기 경사진 노즐들(86a',86b')은 상기 연마 패드(32)의 표면에 대해 경사지도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 경사진 노즐들(86a',86b')은 상기 연마 패드(32)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 경사진 노즐들(86a',86b')로부터 분사되는 세정제들이 상기 연마 패드(32)의 표면에 경사지게 고압으로 분사될 수 있다. 그 결과, 경사진 노즐들(86a',86b')로부터 고압으로 분사된 세정제들의 분사 속도가 상기 연마 패드(32)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지기 때문에, 분사된 세정제의 분사 압력이 상대적으로 상승할 수 있다. 또한, 이 경우에, 상기 경사지게 분사된 세정제의 분사 압력이 상기 연마 패드(32)의 표면에 잔존하는 불필요한 입자들을 향해 경사지게 제공되기 때문에, 상기 잔존하는 불필요한 입자들을 상기 연마 패드(32)의 표면을 따라 용이하게 밀어 낼 수 있다. 상기 경사진 노즐들(86a',86b')은 상기 연마 패드(32)의 회전 방향과 반대되는 방향을 향하여 상기 연마 패드(32)의 표면에 대해 5°∼60°가 경사지도록 배치할 수 있다.
상기 경사진 노즐들(86a',86b')이 상기 연마 패드(32)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 배치되는 경우에, 상기 격판들(73) 중 일부의 격판들(73')이 상기 경사진 노즐들과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 패드(32)의 반경에 해당되는 길이를 갖는 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 상부에 근접하여 배치되고, 상기 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 중심부로부터 가장자리를 향하도록 배치되었다고 가정한다. 이 경우에, 상기 연마 패드(32)의 회전 방향을 가로지르며 배치된 격판들이 상기 경사진 노즐들(86a',86b')과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 노즐들로부터 경사지게 분사되는 세정제들이 상기 경사진 격판들의 표면을 따라 가이드되면서 분사되게 할 수 있다.
이에 더하여, 상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드(32)의 가장자리를 향하여 경사지게 설치될 수도 있다. 따라서, 경사진 노즐들(86a",86b")로부터 분사된 세정제의 분사 압력이 상기 연마 패드(32)의 표면에 잔존하는 불필요한 입자들을 향해 경사지게 제공되기 때문에, 상기 잔존하는 불필요한 입자들을 상기 연마 패드(32) 표면의 가장자리를 향해 용이하게 밀어 낼 수 있다. 상기 경사진 노즐들(86a",86b")은 상기 연마 패드(32)의 가장자리를 향하여 상기 연마 패드(32)의 표면에 대해 5°∼60°가 경사지도록 배치할 수 있다.
상기 경사진 노즐들(86a",86b")이 상기 연마 패드(32)의 가장자리를 향하여 경사지게 설치된 경우에, 상기 격판들 중 일부의 격판들(73")은 상기 경사진 노즐들(86a",86b")과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 패드(32)의 반경에 해당되는 길이를 갖는 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 상부에 근접하여 배치되고, 상기 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 중심부로부터 가장자리를 향하도록 배치되었다고 가정한다. 이 경우에, 상기 연마 패드(32)의 반경 방향을 가로지르며 배치된 격판들(73")이 상기 경사진 노즐들과 나란하도 록 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 노즐들로부터 경사지게 분사되는 세정제들이 상기 경사진 격판들(73")의 표면을 따라 가이드되면서 분사되게 할 수 있다.
한편, 상기 복수개의 노즐들(86)을 에워싸는 외벽들(72)이 배치되고, 상기 외벽들(72)은 상기 노즐 지지판(64)의 가장자리에 설치될 수 있다. 그 결과, 상기 외벽들(72)에 에워싸여진 노즐들이 상기 연마 패드(32)의 상부에 근접하여 배치되고, 상기 노즐들로부터 세정제들이 분사되는 경우에, 상기 외벽들(72)에 의해 에워싸여진 영역의 분사 압력을 상승시킬 수 있다. 그 결과, 세정제 분사 압력에 의한 세척 효율을 향상시킬 수 있다.
복수개의 노즐들(86a',86b')이 상기 연마 패드(32)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 배치되는 경우에, 상기 외벽들 중 일부의 외벽들(72')이 상기 경사진 노즐들(86a',86b')과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 패드(32)의 반경에 해당되는 길이를 갖는 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 상부에 근접하여 배치되고, 상기 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 중심부로부터 가장자리를 향하도록 배치되었다고 가정한다. 이 경우에, 상기 연마 패드(32)의 회전 방향을 가로지르며 배치된 외벽들(72')이 상기 경사진 노즐들(86a',86b')과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 경사진 노즐들(86a',86b')로부터 분사되는 세정제들이 상기 경사진 외벽들의 표면을 따라 가이드되면서 분사되게 할 수 있다.
이와 마찬가지로, 복수개의 노즐들(86a",86b")이 상기 연마 패드(32)의 가장자리를 향하여 경사지게 설치된 경우에, 상기 외벽들 중 일부의 외벽들(72")은 상 기 경사진 노즐들(86a",86b")과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 패드(32)의 반경에 해당되는 길이를 갖는 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 상부에 근접하여 배치되고, 상기 세정제 공급 챔버가 상기 연마 패드(32)의 중심부로부터 가장자리를 향하도록 배치되었다고 가정한다. 이 경우에, 상기 연마 패드(32)의 반경 방향을 가로지르며 배치된 외벽들이 상기 경사진 노즐들(86a",86b")과 나란하도록 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 경사진 노즐들(86a",86b")로부터 분사되는 세정제들이 상기 경사진 외벽들의 표면을 따라 가이드되면서 분사되게 할 수 있다.
한편, 상기 격판들(73)과 상기 외벽들(72)의 내측 면에 분사 가이드 홈들(76)을 형성할 수 있다. 상기 분사 가이드 홈들(76)은 세정제들이 분사되는 방향을 향하도록 형성된다. 따라서, 노즐들로부터 분사되는 세정제들이 상기 분사 가이드홈들(76)을 따라 가이드되면서 분사됨으로써 세정제들의 분사를 원활하게 할 수 있다.
상기 격판들(73) 및 외벽들(72)은 상기 노즐들(86)의 높이에 비해 큰 높이를 갖도록 배치될 수 있다. 그 결과, 상기 격판들(73) 및 상기 외벽들(72)을 상기 연마 패드(32) 상부의 소정 영역에 배치하고, 상기 노즐들(86)이 세정제들을 분사하는 경우에 상기 격판들(73) 및 상기 외벽들(72)이 에워싸는 공간 영역 내의 분사압력이 상대적으로 상승하기 때문에, 연마 패드의 표면에 보다 높은 분사압력을 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 세정제 공급챔버(62)에 공급챔버 이송 유니트가 장착 될 수 있다. 상기 공급챔버 이송 유니트는 수평이송 아암(80)을 구비할 수 있다. 상기 수평이송 아암(80)의 일 측부에 상기 세정제 공급 챔버(60)가 장착될 수 있다. 상기 수평이송 아암(80)이 안착되는 아암 몸체(84)가 상기 수평이송 아암(80)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 아암 몸체(84)는 회전판(rotatable plate;88) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 아암 몸체(84)의 하부에 상기 회전판(88)이 위치한다. 상기 회전판(88)의 하부에 회전축(89)이 장착된다. 상기 회전축(89)은 상기 회전축(89)의 하부에 설치된 모터(90)에 기계적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 모터(90)의 구동에 의해 상기 회전판(88)을 회전시킬 수 있다. 그 결과, 상기 회전판(88)을 회전시킴으로써 상기 아암 몸체(84)를 회전시킬 수 있다. 상기 아암 몸체(84)가 회전하는 경우에, 상기 수평형 이송 아암(80) 및 상기 세정제 공급챔버(62)가 상기 회전축(89)을 중심으로 회전된다.
이에 더하여, 상기 공급챔버 이송 유니트는 상기 아암 몸체(84)를 수평 이동시키는 수평 이송부를 구비한다. 상기 아암 몸체(84)가 수평이동 하는 경우에, 상기 수평형 이송 아암(80) 및 상기 수평형 이송 아암(80)에 장착되어 있는 상기 세정제 공급 챔버(62) 역시 수평 이동하게 된다. 상기 수평 이송부는 상기 회전판(88)에 장착되어 있는 실린더(91)를 구비한다. 상기 실린더(91)는 유압 실린더 또는 공압 실린더일 수 있다. 상기 실린더(91)에 실린더 로드(92)가 장착될 수 있다. 상기 실린더 로드(92)가 장착된 실린더(91)는 상기 회전판(88) 상에 수평하게 장착될 수 있다. 상기 실린더 로드(92)의 일 단부는 상기 아암 몸체(84)의 측벽에 결합될 수 있다. 상기 회전판(88)의 표면에 슬라이딩 홈(94)이 형성될 수 있다. 상기 슬라이딩 홈(94)은 직선으로 정렬되도록 형성할 수 있다. 상기 슬라이딩 홈(94) 상에 상기 아암 몸체(84)가 안착될 수 있다. 따라서, 상기 아암 몸체(84)는 상기 슬라이딩 홈(94)을 따라 슬라이딩하면서 이동할 수 있다. 예를 들면, 상기 실린더(91)가 작동함으로써 상기 실린더 로드(92)가 상기 아암 몸체(84)를 미는 경우에, 상기 아암 몸체(84)는 상기 슬라이딩 홈(94)을 따라 슬라이딩하면서 수평 이동, 즉 전진 이동할 수 있다. 상기 아암 몸체(84)가 수평 이동하는 경우에, 상기 수평형 이송 아암(80) 및 상기 수평형 이송 아암(80)에 장착되어 있는 세정제 공급 챔버(62)가 전진 이동하게 된다. 따라서, 상기 세정제 공급 챔버(62)를 전진 이동시킴으로써 상기 연마 패드(32)의 상부에 상기 세정제 공급 챔버(62)를 배치할 수 있다. 또한, 상기 세정제 공급 챔버(62)를 이용하여 연마 패드의 세정 공정을 완료한 경우에, 상기 실린더(91)를 작동함으로써 상기 세정제 공급 챔버(62)를 후퇴 이동시킬 수 있다.
한편, 상기 모터(90)의 하부에 실린더(96)를 장착할 수 있다. 이에 더하여, 상기 모터(90)와 상기 실린더(96) 사이에 실린더 로드(98)를 수직하게 설치할 수 있다. 상기 실린더 로드(98)의 일 단부는 상기 모터(90)를 지지하도록 설치할 수 있다. 그 결과, 상기 실린더(96)의 작동에 의해 상기 실린더 로드(98)를 상승시킴으로써, 상기 모터(90), 상기 모터(90) 상의 회전판(88), 상기 회전판(88) 상의 상기 아암 몸체(84) 및 상기 아암 몸체(84) 측부에 배치된 상기 세정제 공급 챔버(62)를 수직 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 연마 패드(32) 상부에 배치되는 상기 세정제 공급챔버(62)의 노즐들(70a,70b)과 상기 연마 패드(32) 사이의 거리를 조절 할 수 있다. 상기 노즐들(70a,70b)과 상기 연마 패드(32) 사이의 거리를 조절함으로써 상기 연마 패드(32)에 제공되는 세정제의 분사 압력을 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 제조되는 본 발명은, 세정액과 세정 가스를 연속하여 연마패드의 표면에 분사함으로써 연마패드의 세정 효율을 개선할 수 있다.
또한, 세정액과 세정가스를 분사하는 노즐들 사이에 격판들을 설치함으로써 분사 압력을 향상시킬 수 있다.
이에 더하여, 상기와 같이 세정 효율과 분사압력이 향상된 클리너를 화학 기계적 연마장치에 설치함으로써 연마효율을 개선할 수 있다.

Claims (20)

  1. 노즐 지지판;
    상기 노즐 지지판에 연통(branch)되게 설치되는 복수개의 노즐들; 및
    상기 노즐들 사이에 설치된 격판들을 포함하는 연마 패드 클리너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 제1 및 제2 그룹의 노즐들로 정렬되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐 지지판 상에 설치되는 제1 및 제2 세정제 공급챔버들을 더 포함하되, 상기 제1 및 상기 제2 그룹의 노즐들은 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들에 각각 연통되게 설치되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 서로 다른 세정제들을 분사하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제1 및 제2 그룹의 노즐들은 N2 가스 및 초순수를 각각 분사하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 지지판에 대하여 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐들을 에워싸는 외벽들을 더 포함하되, 상기 외벽들은 상기 노즐 지지판의 가장자리에 설치되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 클리너.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐들과 연결되도록 설치되는 승압 펌프들; 및
    상기 승압 펌프들과 연결되도록 설치되는 세정제 저장부들을 더 포함하는 연마 패드 클리너.
  9. 회전 정반(rotatable platen);
    상기 회전 정반 상에 위치하는 연마 패드;
    상기 연마 패드 상부에 배치된 수평 이동 가능한 노즐 지지판;
    상기 노즐 지지판에 연통되게 설치되고 상기 연마 패드 상에 세정제들을 분사하는 복수개의 노즐들; 및
    상기 노즐들 사이에 설치된 격판들을 포함하는 화학기계적 연마장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 연마 패드 상부에 배치되고 반도체 기판이 부착되는 연마 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 제1 및 제2 그룹의 노즐들로 정렬되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 노즐 지지판 상에 설치되는 제1 및 제2 세정제 공급챔버들을 더 포함하되, 상기 제1 및 상기 제2 그룹의 노즐들은 상기 제1 및 제2 세정제 공급챔버들에 각각 연통되게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그룹의 노즐들은 N2 가스 및 초순수를 각각 분사하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 표면에 대하여 경사지게(tilted) 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 가장자리를 향하여 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대되는 방향으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 격판들 중 일부의 격판들은 상기 노즐들과 나란하도록 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐들을 에워싸는 외벽들을 더 포함하되, 상기 외벽들은 상기 노즐 지 지판의 가장자리에 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 외벽들 중 일부의 외벽들은 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대되는 방향을 향하여 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치.
  20. 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐들과 연결되도록 설치되는 승압 펌프들; 및
    상기 승압 펌프들과 연결되도록 설치되는 세정제 저장부들을 더 포함하는 화학기계적 연마장치.
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