KR100624905B1 - Top Ring for Chemical Mechanical Polishing Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장비용 상부링에 관한 것으로 특히, 상부링의 하부에 장착되는 반도체 웨이퍼의 외측에 다이아몬드 드레서(Diamond Dresser)가 장착되며, 폴리싱 패드가 반도체 웨이퍼를 연마할 때 동시에 다이아몬드 드레서에 의하여 폴리싱 패드가 드레싱됨으로써, 폴리싱 패드가 항상 균일한 상태로 유지되어 반도체 웨이퍼의 폴리싱 면의 균일도가 향상되고 반도체 웨이퍼의 제거율이 증가에 따른 생산성이 향상될 수 있는 CMP 장비용 상부링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an upper ring for chemical mechanical polishing (CMP) equipment. In particular, a diamond dresser is mounted on an outer side of a semiconductor wafer mounted below the upper ring. The polishing pad is dressed by the diamond dresser, so that the polishing pad is always kept uniform, improving the uniformity of the polishing surface of the semiconductor wafer and improving the productivity as the removal rate of the semiconductor wafer is increased. It is about.
CMP 장치, 상부링, 다이아몬드 드레서, 폴리싱 패드CMP device, upper ring, diamond dresser, polishing pad
Description
도 1은 종래의 CMP 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a conventional CMP apparatus.
도 2는 종래의 CMP 장치에 사용되는 상부링의 단면도.2 is a cross-sectional view of an upper ring used in a conventional CMP apparatus.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부링의 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view of the upper ring according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 상부링의 저면도. 4 is a bottom view of the upper ring of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 상부링 110 : 본체100: upper ring 110: main body
120 : 상판 122 : 메인관통홀120: top plate 122: main through hole
124 : 연결홈 130 : 하판124: connecting groove 130: lower plate
134 : 다이아몬드 드레서홈 138 : 서브관통홀134: diamond dresser groove 138: sub through hole
200 : 다이아몬드 드레서 205 : 슬러리배출홈200: diamond dresser 205: slurry discharge groove
210 : 고정볼트 220 : 제1탄성체210: fixing bolt 220: first elastic body
230 : 제2탄성체230: second elastic body
300 : 슬립링300: slip ring
본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장비용 상부링에 관한 것으로 특히, 상부링의 하부에 장착되는 반도체 웨이퍼의 외측에 다이아몬드 드레서(Diamond Dresser)가 장착되며, 폴리싱 패드가 반도체 웨이퍼를 연마할 때 동시에 다이아몬드 드레서에 의하여 폴리싱 패드가 드레싱됨으로써, 폴리싱 패드가 항상 균일한 상태로 유지되어 반도체 웨이퍼의 폴리싱 면의 균일도가 향상되고 반도체 웨이퍼의 제거율이 증가에 따른 생산성이 향상될 수 있는 CMP 장비용 상부링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an upper ring for chemical mechanical polishing (CMP) equipment. In particular, a diamond dresser is mounted on an outer side of a semiconductor wafer mounted below the upper ring. The polishing pad is dressed by the diamond dresser, so that the polishing pad is always kept uniform, improving the uniformity of the polishing surface of the semiconductor wafer and improving the productivity as the removal rate of the semiconductor wafer is increased. It is about.
반도체 공정 중의 중요한 공정중의 하나인 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하 "CMP")공정은 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 공정으로 실시하는 방법으로 단차를 가진 반도체 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드(polishing pad) 위에 밀착시켜 회전시키면서 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 반도체 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입하여 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 방법이다.Chemical Mechanical Polishing ("CMP"), one of the important processes in the semiconductor process, is a method of chemical removal and mechanical removal in one process. A method of planarizing a surface of a semiconductor wafer by injecting a slurry containing an abrasive and a chemical material between the semiconductor wafer and the polishing pad while being rotated in close contact with a polishing pad.
이러한 CMP 공정을 수행하기 위한 CMP 장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 CMP 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. A CMP apparatus for performing such a CMP process will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional CMP apparatus.
종래의 CMP 장치는, 도 1을 참조하면, 본체(10)의 상측에 일정한 형상으로 형성된 터브(tub;11)를 형성하고, 이 터브(11)의 내측에는 폴리싱 플래튼(20;polishing platen)이 설치되며, 이 폴리싱 플래튼(20)의 상측에는 상부링 헤드(30;top ring head)와 드레싱 헤드(40;dressing head)가 각각 설치된다. 또한, 폴 리싱 플래튼(20)의 상측에는 슬러리와 드레싱용액을 각각 공급하는 슬러리 공급노즐(33)과 드레싱용액 공급노즐(43)이 설치된다. 폴리싱 플래튼(20)은 상면에 폴리싱이 진행되는 폴리싱 패드(21)가 구비되고, 하측에 미도시된 모터에 의해 회전력을 제공받는 회전구동축(22)을 형성하고 있다. 따라서, 폴리싱 플래튼(20)은 단순한 회전운동을 하게 된다. 상부링 헤드(30)는 하측으로 반도체웨이퍼(W)를 진공 흡착하여 장착하는 상부링(31)과 이 상부링(31) 상측에 위치하며 상부링(31)을 회전시키거나 폴리싱 패드(21)로 로딩/언로딩시키는 상부링 아암(32)으로 구성되어 폴리싱 패드(21)의 표면에 반도체웨이퍼(W)를 일정한 압력으로 밀착시켜 회전시킴으로써 폴리싱을 진행한다. 드레싱 헤드(40)는 하측으로 다이아몬드 그리드(dimond grid) 등과 같은 드레싱 부재(41a)가 하측에 부착된 드레싱하우징(41)과 이 드레싱 하우징(41) 상측에 회전축(41b)으로 서로 연결되어 드레싱 하우징(41)을 회전시키는 드레싱 아암(42)으로 구성되어 폴리싱 패드(21)의 표면에 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 폴리싱 패드(21)의 표면을 미소 절삭함으로써 폴리싱 패드(21)의 표면에 미공들을 형성시킨다. 상기 상부링 헤드(30)는 반도체웨이퍼(W)를 흡착하여 장착함과 아울러 폴리싱 패드(21)의 상면에 반도체웨이퍼(W)를 밀착시켜 폴리싱하게 된다.In the conventional CMP apparatus, referring to FIG. 1, a
도 2는 CMP장비에 사용되는 종래의 상부링의 단면도를 나타낸다. 이러한 상부링(31)은 별도의 상부링 아암(도면에 표시하지 않음)과 진공공급부(도면에 표시하지 않음) 및 압축공기공급부(도면에 표시하지 않음)와 함께 상부링 헤드(30)를 구성하며, 반도체웨이퍼(W)를 흡착하여 장착함과 아울러 폴리싱 패드(21)의 상면에 반도체웨이퍼(W)를 밀착시켜 폴리싱하게 된다.Figure 2 shows a cross-sectional view of a conventional upper ring used in CMP equipment. This
상기 종래의 상부링(31)은, 도 2를 참조하면, 본체(32)와 가이드링(36)을 포함하여 형성된다.Referring to FIG. 2, the conventional
상기 본체(32)는 상판(33)과 하판(34)으로 형성되며, 메인관통홀(33a)과 상판하부홈(33b) 및 서브관통홀(34a)을 포함하여 형성된다. 상기 본체(32)는 블록형상으로 형성되며, 면적과 단면형상이 서로 상응되는 상판(33)과 하판(34)이 서로 결합되어 형성된다. 상기 상판(33)은 상하 수직으로 관통되는 다수의 상기 메인관통홀(33a)과 상기 메인관통홀(33a)의 하부에 형성되어 상기 메인관통홀(33a)을 서로 연결하는 상판하부홈(33b)을 포함하여 형성된다. 상기 메인관통홀(33a)은 상부에 상기 진공공급부로 및 압축공기 공급부가 연결되어 진공 및 압축공기가 공급되는 경로를 제공하게 된다. 상기 메인관통홀(33a)의 하부에 형성되는 상판하부홈(33b)은 상기 메인관통홀(33a)이 형성된 영역을 포함하여 소정깊이와 면적으로 형성되어 상기 메인관통홀(33a)을 하단에서 서로 연결하게 된다. 상기 하판(34)은 수직방향으로 형성되는 다수의 서브관통홀(34a)과 하부의 외주를 따라 형성되는 가이드링홈(34b)을 포함하여 형성된다. 상기 서브관통홀(34a)은 상기 상판하부홈(33b)이 형성된 영역에 대응되는 영역에서 수직으로 관통되어 형성된다. 또한, 상기 가이드링홈(34b)에는 상기 가이드링(36)이 결합된다. The
상기 가이드링(36)은 상기 하판(34)의 외주를 따라 형성된 가이드링홈(34b)에 장착되며, 상기 하판(34)의 하면보다 소정높이로 돌출되도록 형성된다. 따라서, 상기 가이드링(36)은 상기 본체(32)에 진공흡착되어 고정되는 반도체웨이퍼(W)가 폴리싱과정에서 밀리지 않도록 고정하게 된다. 상기 가이드링(36)은 상기 본체(32)에 별도의 고정용 볼트(37)에 의하여 고정된다. The
최근에는 디바이스(device)의 구조가 다층화 되고 표면의 요철이 커지는 경향에 대응하여 고기능 디바이스(high device)의 다층 배선의 층간 절연막이 서브마이크론 이하의 표면 평탄도를 갖는 것이 요구되며, CMP 공정의 중요성이 강조되고 있다.In recent years, in order to cope with the tendency of device structure to be multilayered and surface irregularities to increase, it is required that an interlayer insulating film of a multi-layered wiring of a high device has a surface flatness of submicron or less, and the importance of the CMP process This is emphasized.
그러나, 종래의 CMP 공정에 사용되는 CMP 장치는 상부링에 장착된 웨이퍼에 대한 폴리싱이 완료된 후 다이아몬드 드레서를 사용하여 폴리싱 패드를 드레싱하게 된다. 일반적으로는 폴리싱 시간은 120초 정도이고 드레싱 시간은 30초 정도가 소요되어 웨이퍼 한 장을 폴리싱 하는데 150초 정도의 시간이 소요된다. 따라서, 웨이퍼의 폴리싱 시간이 짧은 경우에 폴리싱 패드는 폴리싱 초기와 폴리싱 후기의 거칠기 변화가 작게 된다. 한편, 웨이퍼의 폴리싱 시간이 긴 경우에 폴리싱 패드는 폴리싱 초기와 폴리싱 후기의 거칠기 변화가 작게 된다. 즉, 폴리싱 패드의 거칠기가 폴리싱 후기로 가면서 무디어져 웨이퍼의 제거속도가 변화하게 되며, 웨이퍼의 폴리싱 상태에 영향을 주게 되는 문제가 발생된다. 따라서, 폴리싱 패드의 상태변화에 따라 웨이퍼의 폴리싱 상태가 불균일해지며, 반도체 소자의 층간 절연막의 평탄도가 불균일하게 되어 반도체 소자의 수율이 저하되는 문제가 있다.However, the CMP apparatus used in the conventional CMP process uses a diamond dresser to dress the polishing pad after polishing of the wafer mounted on the upper ring is completed. Generally, the polishing time is about 120 seconds and the dressing time is about 30 seconds, which is about 150 seconds to polish one wafer. Therefore, when the polishing time of the wafer is short, the polishing pad has a small change in roughness between the initial polishing and the late polishing. On the other hand, when the polishing time of the wafer is long, the polishing pad has a small change in roughness between the initial polishing and the late polishing. That is, the roughness of the polishing pad becomes dull as the polishing is later, and the removal speed of the wafer is changed, and a problem occurs that affects the polishing state of the wafer. Therefore, the polishing state of the wafer becomes uneven with the change of state of the polishing pad, and the flatness of the interlayer insulating film of the semiconductor device becomes uneven, resulting in a decrease in yield of the semiconductor device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 상부링의 하부에 장착되는 반도체 웨이퍼의 외측에 다이아몬드 드레서(Diamond Dresser)가 장착되며, 폴리싱 패드가 반도체 웨이퍼를 연마할 때 동시에 다이아몬드 드레서에 의하여 폴리싱 패드가 드레싱됨으로써, 폴리싱 패드가 항상 균일한 상태로 유지되어 반도체 웨이퍼의 폴리싱 면의 균일도가 향상되고 반도체 웨이퍼의 제거율이 증가에 따른 생산성이 향상될 수 있는 CMP 장비용 상부링을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the diamond dresser (Diamond Dresser) is mounted on the outside of the semiconductor wafer is mounted on the lower portion of the upper ring, and the polishing pad by the diamond dresser at the same time when the polishing pad polishes the semiconductor wafer It is an object of the present invention to provide an upper ring for CMP equipment in which the polishing pad is always kept in a uniform state, thereby improving the uniformity of the polishing surface of the semiconductor wafer and improving productivity as the removal rate of the semiconductor wafer is increased. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체웨이퍼 표면을 폴리싱 하는 화학 기계적 연마장치에서 하면에 상기 반도체웨이퍼를 고정하여 회전시키는 화학 기계적 연마장치용 상부링에 있어서, 상기 상부링은 하부의 외측에 링형상으로 다이아몬드 드레서홈이 형성되는 본체와 상기 반도체웨이퍼의 하면에서 소정 높이 돌출되도록 상기 다이아몬드 드레서홈에 장착되는 다이아몬드 드레서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 다이아몬드 드레서는 상기 본체에 고정볼트에 의하여 고정되며, 상기 본체의 상면과 상기 고정볼트의 헤드 사이에는 제1탄성체가 구비되며, 상기 다이아몬드 드레서홈의 하면과 상기 다이아몬드 드레서 사이에는 제2탄성체가 구비되어 형성될 수 있다. 또한 상기 다이아몬드 드레서는 하면에 슬러리배출홈이 추가로 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬러리배출홈은 내측에서 외측으로 상기 다이아몬드 드레서의 회전방향과 둔각을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. In the chemical mechanical polishing apparatus for polishing the surface of the semiconductor wafer of the present invention for achieving the above object, in the upper ring for the chemical mechanical polishing apparatus to fix and rotate the semiconductor wafer on the lower surface, the upper ring on the outside of the lower And a diamond dresser mounted to the diamond dresser groove so as to protrude a predetermined height from the lower surface of the semiconductor wafer and the body in which the diamond dresser groove is formed in a ring shape. In this case, the diamond dresser is fixed to the main body by a fixing bolt, a first elastic body is provided between the upper surface of the main body and the head of the fixing bolt, a second elastic body between the lower surface of the diamond dresser groove and the diamond dresser. It may be provided with. In addition, the diamond dresser may be further formed with a slurry discharge groove on the lower surface. At this time, the slurry discharge groove is preferably formed to form an obtuse angle with the rotation direction of the diamond dresser from the inside to the outside.
또한, 상기 제1탄성체는 코일스프링으로 형성되며, 내측에 상기 고정볼트가 삽입되어 결합되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2탄성체는 상기 다이아몬드 드 레서의 수평 단면 형상에 상응하는 링 형상의 고무패킹으로 형성될 수 있다.In addition, the first elastic body is formed of a coil spring, it may be formed so that the fixing bolt is inserted and coupled inside. In addition, the second elastic body may be formed of a rubber seal of a ring shape corresponding to the horizontal cross-sectional shape of the diamond dresser.
또한, 본 발명에서 상기 상부링은 상기 본체의 하면에서 상기 반도체웨이퍼와 상기 다이아몬드 드레서 사이에 장착되는 슬립링을 포함되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬립링은 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the upper ring may include a slip ring mounted between the semiconductor wafer and the diamond dresser at a lower surface of the main body. In this case, the slip ring is preferably formed of a plastic material.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상부링의 단면도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 상부링의 저면도를 나타낸다. Figure 3 shows a cross-sectional view of the upper ring according to an embodiment of the present invention. 4 shows a bottom view of the upper ring of FIG. 3.
본 발명에 따른 CMP 장비용 상부링(100)은, 도 3을 참조하면, 본체(110)와 다이아몬드 드레서(200) 및 슬립링(300)을 포함하여 형성되며, 하부에 반도체웨이퍼(w)를 고정하여 회전시키면서 폴리싱 패드(도면에 표시하지 않음, 도 1참조)에 접촉시켜 폴리싱하면서 동시에 폴리싱 패드를 드레싱하여 항상 일정한 표면상태를 유지시키게 된다.The upper ring 100 for CMP equipment according to the present invention, referring to Figure 3, is formed including a
상기 본체(110)는 상판(120)과 하판(130)으로 형성되며, 메인관통홀(122)과 연결홈(124) 및 서브관통홀(132)을 구비하여 형성된다. The
상기 상판(120)은 상기 반도체웨이퍼(w)의 직경보다 큰 직경 또는 폭을 갖는 원통 또는 사각형상의 블록으로 형성되며, 상기 상부링(100)이 사용되는 CMP의 사양에 따라 소정 두께로 형성된다. 상기 상판(120)의 내측에는 상하를 수직으로 관통하는 메인관통홀(122)이 적어도 한 개로 형성되며 바람직하게는 4개로 형성된다. 상기 메인관통홀(122)은 상단에 상기 진공공급부와 압축공기 공급부가 연결되어 진공 및 압축공기가 공급되는 경로를 제공하게된다. 상기 상판(120)은 외측에 상하로 관통되는 고정볼트용 상판홀(126)이 적어도 2개로 형성되며, 바람직하게는 4개로 형성된다. 상기 상판(120)은 하부에 연결홈(124)이 형성되며, 상기 연결홈(124)은 상기 반도체웨이퍼(w)의 수평 단면적에 상응하는 면적을 갖으면서, 상기 메인관통홀(122)이 형성된 영역을 포함하는 영역에 소정 깊이로 형성되어 상기 메인관통홀(122)의 하단을 서로 연결하게 된다.The
한편, 본 실시예에서는 상기 연결홈(124)이 상판(120)에 형성되도록 하였으나, 상기 하판(130)의 상면에 형성될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in the present embodiment, the
상기 하판(130)은 상면이 상기 상판(120)에 대응되는 면적을 갖도록 형성되어 상기 상판(120)의 하면과 결합되며, 하면(132)에는 상기 반도체웨이퍼(w)가 장착되며, 하부의 외측면에는 링 형상으로 다이아몬드 드레서홈(134)이 형성된다. 상기 다이아몬드 드레서홈(134)은 상기 다이아몬드 드레서(200)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 다이아몬드 드레서(200)가 장착된다. 본 실시예에서는 상기 다이아몬드 드레서홈(134)이, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 하판(130)의 외측면으로 개방되도록 형성되었으나, 상기 하판(130)의 하부에 링 형상의 트렌치(trench)로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 다이아몬드 드레서홈(134)은 바람직하게는 상기 다이아몬드 드레서(200)가 장착되었을 때 반도체웨이퍼(w)의 하면보다 하면 방향으로 소정높이 돌출될 수 있는 깊이로 형성된다. 또한, 상기 하판(130)은 상기 다이아몬드 드레서홈(134)이 형성된 영역에서 상기 상판(120)의 고정 볼트용 상판홀(126)에 대응되는 위치에 형성되어 서로 관통되는 고정볼트용 하판홀(136)이 형성된다. 상기 고정볼트용 하판홀(136)은 상기 고정볼트용 상판홀(126)과 동일한 개수로 형성됨은 물론이다. 또한 상기 하판(130)은 상기 상판(120)과 결합될 때 상기 연결홈(124)에 대응되는 영역에 다수의 서브관통홀(138)이 다수 개 형성된다. 상기 서브관통홀(138)은 상기 하판(130)을 수직으로 관통하며, 상기 연결홈(124)이 형성된 영역에 형성되어 상기 연결홈(124)을 통하여 상기 메인관통홀(122)과 연결되며, 진공과 압축공기의 제공 경로를 제공하게 된다. 상기 연결홈(124)이 상기 반도체웨이퍼(w)의 면적에 상응하는 면적으로 형성되므로, 상기 서브관통홀(138)은 상기 반도체웨이퍼(w)의 배면의 전 면적에 고르게 접촉될 수 있도록 고르게 분포되어 형성된다. 따라서, 상기 서브관통홀(138)은 상기 반도체웨이퍼(w)를 진공압으로 고정할 수 있도록 상기 반도체웨이퍼(w)의 면적에 따라 소정 개수로 형성되며, 상기 하판에서 상기 반도체웨이퍼(w)와 접촉되는 영역에 균일하게 분포되어 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 서브관통홀(138)은 상기 메인관통홀(122)의 개수 보다 많은 개수로 형성되어 상기 상됨은 물론이다. The
상기 다이아몬드 드레서(200)는 소정 두께와 소정 폭을 갖는 링 형상으로 형성되며, 하면에는 미세한 다이아몬드에 의한 드레싱 층이 형성된다. 상기 다이아몬드 드레서(200)는 상기 하판(130)의 다이아몬드 드레서홈(134)에 상기 반도체웨이퍼(w)의 하면보다 소정 높이로 돌출되도록 장착되며, 상기 폴리싱 패드에 접촉되어 폴리싱 패드를 드레싱하게 된다. 상기 다이아몬드 드레서(200)는 고정볼트(210)에 의하여 상기 본체(110)에 결합된다. 즉, 상기 고정볼트(210)는 상기 본체(110)의 상부에서 상기 본체(110)의 상판(120)과 하판(130)에 형성되어 있는 고정볼트용 홀(126, 136)에 삽입되어 상기 다이아몬드 드레서(200)의 상부에 결합되며, 상기 다이아몬드 드레서(200)를 고정하게 된다. 상기 고정볼트(210)는 상기 다이아몬드 드레서(200)를 고정하기 위하여 필요한 적정한 개수가 사용될 수 있음은 물론이며, 바람직하게는 적어도 4개가 사용된다. 따라서, 상기 고정볼트용 홀(126, 136)은 사용되는 고정볼트(210)의 수에 상응하는 개수로 형성됨은 물론이다. 이때, 상기 고정볼트(210)의 헤드와 상기 본체(110)의 상면과의 사이에 제1탄성체(220)가 장착되어 고정되며, 상기 다이아몬드 드레서(200)가 상기 다이아몬드 드레서홈(134)에 일정한 탄성을 갖고 장착되도록 한다. 상기 제1탄성체(220)는 바람직하게는 압축스프링과 같은 코일 스프링이 사용되며, 판스프링, 고무 탄성체 등이 사용될 수 있음은 물론이다. 상기 제1탄성체(220)는 상기 고정볼트(210)에 상응하는 개수로 사용되는 것이 바람직하다. 특히 상기 제1탄성체(220)가 원통형상의 코일 스프링으로 형성되는 경우에는 상기 고정볼트(210)가 내측에 삽입되어 상기 제1탄성체(220)가 결합된다. 또한, 상기 다이아몬드 드레서홈(134)의 저면(134a)과 상기 다이아몬드 드레서(200)의 배면사이에는 제2탄성체(230)가 장착된다. 상기 제2탄성체(230)는 상기 다이아몬드 드레서(200)의 수평 단면의 형상에 상응하는 링 형상의 소정두께로 형성되며, 상기 제1탄성체(220)와 함께 상기 다이아몬드 드레서(200)가 상기 폴리싱 패드에 접촉될 때 일정한 탄성을 갖도록 하여 상기 다이아몬드 드레서(200)가 상기 반도체웨이퍼(w)와 대략 동일한 평면상에서 상기 폴리싱 패드와 접촉되도록 하여 준다. 또한 상기 제2탄성체(230)는 상기 다이아몬드 드레서(200)가 상기 폴리싱 패 드에 과도한 압력으로 접촉되거나, 상기 폴리싱 패드에 손상을 주는 것을 방지하게 된다. 한편 상기 제2탄성체(230)는 상기 고정볼트(210)의 외경보다 큰 내경과 소정 폭을 갖는 링 형상으로 형성되어, 상기 제1탄성체(220)와 같이 상기 고정볼트(210)가 결합되는 위치에 장착될 수 있음은 물론이다. 상기 제2탄성체(230)는 바람직하게는 고무 탄성체 재질인 고무 패킹으로 형성되며, 압축스프링 또는 판스프링으로 형성될 수 있음은 물론이다.The
상기 다이아몬드 드레서(200)는, 도 4를 참조하면, 하면에 슬러리배출홈(205)이 형성된다. 상기에서 설명한 바와 같이 반도체웨이퍼를 폴리싱할 때는 연마재로서 슬러리를 사용하게 되며, 반도체웨이퍼(w)와 폴리싱 패드사이에 존재하는 슬러리는 반도체웨이퍼(w)의 회전에 따라 외측으로 밀려나게 된다. 따라서, 상기 상부링(100)에서는 반도체웨이퍼(w)의 외측에 상기 다이아몬드 드레서(200)가 폴리싱 패드가 밀착되므로 슬러리를 배출하는 것이 원활하지 않게 된다. 상기 다이아몬드 드레서(200)는 하면에 상기 슬러리배출홈(205)이 형성되어 슬러리를 원할하게 배출하게 된다. 상기 슬러리배출홈(205)은 상기 다이아몬드 드레서(200)의 하면에서 상기 다이아몬드 드레서(200)의 내측에서 외측으로 상기 다이아몬드 드레서(200)의 회전방향과 둔각을 이루도록 형성되어 상기 다이아몬드 드레서(200)가 회전할 때도 슬러리를 원활하게 배출할 수 있도록 형성된다. 또한, 상기 슬러리배출홈(205)은 상기 다이아몬드 드레서(200)의 크기와 배출되는 슬러리 양에 따라 적정한 폭과 수량으로 형성된다.Referring to FIG. 4, the
상기 슬립링(300)은, 도 4를 참조하면, 소정 폭과 높이를 갖는 링 형상으로 형성되며, 하면이 상기 반도체웨이퍼(w)의 하면보다 돌출되지 않도록 장착된다. 또한, 상기 슬립링(300)은 바람직하게는 단단하면서도 내마모성이 있는 플라스틱 또는 엔지니어링 플라스틱과 같은 재질로 형성된다. 상기 슬립링(300)은 예를 들면 PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있다. 상기 PEEK는 미국의 Victrex가 생산하는 고성능 열 가소성 수지의 제품명으로 엔지니어링 플라스틱의 일종이다. 상기 슬립링(300)은 상기 다이아몬드 드레서(200)와 상기 반도체웨이퍼(w)사이에 장착되어, 상기 다이아몬드 드레서(200)가 상기 반도체웨이퍼(w)와 직접 접촉되어 상기 반도체웨이퍼(w)를 손상시키는 것을 방지하게 된다.4, the
다음은 본 발명의 실시예에 따른 상부링의 작용에 대하여 설명한다.Next will be described the operation of the upper ring according to an embodiment of the present invention.
상기 상부링(100)은 하판((130)의 하면에 상기 반도체웨이퍼(w)가 결합되며, 상기 메인관통홀(122)과 서브관통홀(138)을 통하여 형성되는 진공에 의하여 고정된다. 상기 다이아몬드 드레서(200)는 고정볼트(210)와 제1탄성체(220) 및 제2탄성체(230)를 통하여 상기 본체(110)의 하판에 형성된 다이아몬드 드레서홈(134)에 결합된다. 또한, 상기 다이아몬드 드레서(200)는 상기 슬립링(300)에 의하여 상기 반도체웨이퍼(w)와 분리되면서 고정된다. 이때, 상기 다이아몬드 드레서(200)는 상기 반도체 웨이퍼(w)의 하면보다 소정높이 돌출되도록 고정된다. 따라서, 상기 상부링(100)이 CMP 장비의 폴리싱 패드에 접촉될 때, 상기 다이아몬드 드레서(200)의 하면이 상기 제1탄성체(220) 및 제2탄성체(230)의 작용에 의하여 상기 반도체 웨이퍼(w)와 동일 평면상에 위치하게된다.The upper ring 100 is coupled to the lower surface of the
상기 상부링(100)이 회전하면서 회전하는 상기 폴리싱 패드에 접촉하게 되면 상기 상부링(100)의 하면에 고정된 상기 반도체 웨이퍼(w)가 폴리싱된다. 이때, 상기 폴리싱 패드는 상기 상부링(100)에 장착된 상기 다이아몬드 드레서(200)에 의하여 동시에 드레싱된다. 따라서, 상기 폴리싱 패드는 상기 반도체 웨이퍼(w)를 폴리싱하면서 한편으로는 상기 다이아몬드 드레서(200)에 의하여 드레싱되어 항상 균일한 상태를 유지하게 된다. 따라서, 상기 폴리싱 패드에 의하여 폴리싱 되는 상기 반도체 웨이퍼(w)는 균일한 속도로 폴리싱 되며, 폴리싱 되는 상태도 균일하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 상기 폴리싱 패드가 드레싱되는 초기상태를 항상 유지하게 되므로 상기 반도체 웨이퍼의 제거율(removing rate)이 증가되어 폴리싱 속도가 증가된다. When the upper ring 100 comes into contact with the rotating polishing pad, the semiconductor wafer w fixed to the lower surface of the upper ring 100 is polished. In this case, the polishing pad is simultaneously dressed by the
또한, 상기 다이아몬드 드레서(200)의 하면에는 슬러리배출홈(205)이 형성되어 있으므로 상기 반도체웨이퍼(w)가 연마될 때 공급되는 슬러리가 원활하게 배출되며, 반도체웨이퍼(w)의 폴리싱 상태를 균일하게 유지할 수 있도록 하여 준다.In addition, since the
또한, 상기 다이아몬드 드레서(200)는 상기 슬립링(300)에 의하여 상기 반도체웨이퍼(w)와 접촉되지 않으므로 상기 폴리싱 패드를 드레싱하면서 상기 반도체웨이퍼(w)를 손상시키는 것을 방지하게 된다. In addition, since the
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내 에 있게 된다.As described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. As a matter of course, various modifications may be made, and such modifications are within the scope of the claims.
본 발명에 따르면 폴리싱 패드가 반도체 웨이퍼를 연마할 때 동시에 다이아몬드 드레서에 의하여 폴리싱 패드가 드레싱 됨으로써, 폴리싱 패드가 항상 균일한 상태로 유지되어 반도체 웨이퍼의 폴리싱 면의 균일도가 향상되고 반도체 웨이퍼의 제거율이 증가에 따른 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the polishing pad is dressed by the diamond dresser at the same time as the polishing pad polishes the semiconductor wafer, so that the polishing pad is always kept uniform, improving the uniformity of the polishing surface of the semiconductor wafer and increasing the removal rate of the semiconductor wafer. There is an effect that can be improved according to the productivity.
Claims (8)
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KR1020040114347A KR100624905B1 (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Top Ring for Chemical Mechanical Polishing Apparatus |
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CN105127890A (en) * | 2015-06-10 | 2015-12-09 | 上海新傲科技股份有限公司 | Polishing head |
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KR20020095711A (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-28 | 동부전자 주식회사 | Top ring head of chemical-mechanical polishing apparatus |
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2004
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