KR100672124B1 - Chemical mechanical polishing machine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CMP(Chemical mechanical polishing) 장비에 관한 것으로, 플래튼(platen) 패드와 폴리싱(polishing) 헤드가 접촉되는 전체 부분을 헥사고널 형태로 형성하여, 폴리싱 헤드의 스위프 운동이나 회전 운동시 플래튼 패드가 폴리싱 헤드의 바깥 방향으로 밀리는 현상과 폴리싱 헤드에 압력을 가해 웨이퍼를 연마할 때 웨이퍼 양 끝부분에 발생하는 연마 불균일을 방지할 수 있다. 또한, 플래튼 패드 아랫단에 온도 조절이 가능한 쿨링 장치를 설치하여 연마시 마찰에 의한 플래튼 패드의 온도 상승을 방지할 수 있고, 이로 인하여 연마량을 균일하게 조정할 수 있다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus, and forms a hexagonal shape in which the platen pad and the polishing head are in contact with each other, and thus the platen during sweep or rotational movement of the polishing head. The pad may be pushed outward of the polishing head and pressure applied to the polishing head may prevent polishing irregularities occurring at both ends of the wafer when polishing the wafer. In addition, by installing a cooling device capable of temperature control at the lower end of the platen pad, it is possible to prevent the temperature rise of the platen pad due to friction during polishing, thereby adjusting the polishing amount uniformly.
CMP 장비, 헥사고널 CMP Equipment, Hexagonal
Description
도 1은 일반적인 CMP 장비를 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a general CMP equipment.
도 2는 종래의 CMP 장비에서 폴리싱 헤드와 플래튼 패드를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a polishing head and a platen pad in a conventional CMP apparatus.
도 3은 종래의 CMP 장비에서 발생하는 문제점을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a problem occurring in the conventional CMP equipment.
도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼의 연마량을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the polishing amount of a wafer according to the prior art.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 장비를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing CMP equipment according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼의 연마량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the polishing amount of a wafer according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 플래튼 패드 2 : 슬러리 공급 라인1: platen pad 2: slurry supply line
3 : 폴리싱 헤드 4 : 컨디셔너3: polishing head 4: conditioner
5 : 웨이퍼 6 : 쿨링 장치5: wafer 6: cooling device
본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장비에 관한 것으로, 특히, 플래튼(platen) 패드와 폴리싱(polishing) 헤드가 접촉되는 전체 부분을 헥사고널 (hexagonal) 형태로 형성한 폴리싱 헤드와 패드 쿨링(pad cooling) 장치를 이용한 CMP 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위해서 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정이 널리 이용되고 있다.Recently, as the wafer is large-sized, a chemical mechanical polishing (CMP) process, in which chemical removal processing and mechanical removal processing are combined in one processing method, has been widely used to planarize the widened surface of the wafer.
CMP 공정은 단차를 가진 웨이퍼 표면을 플래튼 패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 플래튼 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 연마하여 평탄화시키는 방법이다.In the CMP process, a wafer surface having a step is brought into close contact with a platen pad, and a slurry containing an abrasive and a chemical is injected between the wafer and the platen pad to polish and planarize the surface of the wafer.
일반적인 CMP 공정을 실시하는 CMP 장비를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a CMP apparatus for performing a general CMP process is as follows.
도 1은 기존의 CMP 장비를 도시한 평면도로서 플래튼(platen) 패드(1) 상에 슬러리 공급 라인(2), 폴리싱 헤드(3) 및 패드 컨디셔너(4)가 각각 설치된다. 1 is a plan view of a conventional CMP apparatus, in which a slurry supply line 2, a
플래튼 패드(1)는 연마시 상측면에 폴리싱 헤드(3)에 의해 웨이퍼(미도시)가 밀착되며, 회전 정반(미도시)의 상측면에 부착되어 회전한다. 슬러리 공급 라인(2)은 연마시 플래튼 패드(1)로 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리를 공급한다. 폴리싱 헤드(3)는 웨이퍼를 진공 흡착하여 연마시 웨이퍼를 플래튼 패드 (1)로 로딩하여 일정 압력으로 밀착시키며, 연마를 마친 웨이퍼를 진공 흡착하여 후속 공정을 위해 플래튼 패드(1)로부터 언로딩한다. 패드 컨디셔너(4)는 연마를 마친 플래튼 패드 (1)의 상측면을 미소절삭하여 윤모 및 미공들을 회복시킨다.When the
도 2는 상술한 CMP 장비에서 폴리싱 헤드(3)와 플래튼 패드(1)를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 CMP 장비에서 폴리싱 헤드(3)가 플래튼 패드(1)와 접촉 하였을 경우 가장 이상적인 경우를 보여주고 있으며, 플래튼 패드(1)는 하드 (hard) 패드와 소프트(soft) 패드로 구성되어 함께 붙여서 사용한다.2 is a cross-sectional view showing the
그러나, 상기와 같은 CMP 장치를 사용할 경우, 폴리싱 헤드(3)에 압력을 가해 웨이퍼(5) 표면을 플래튼 패드(1) 위에 밀착시켜 스위프(sweep) 운동을 하면서 웨이퍼(5)를 연마하여 평탄화 시키는데 이때, 플래튼 패드(1)는 폴리싱 헤드(3)와 접촉 할때, 도3의 A처럼 플래튼 패드(1)가 밀린다. 이런 밀리는 현상은 도3의 A처럼 웨이브 형태를 보이고, 이 웨이브는 웨이퍼(5) 연마시 영향을 미쳐 불균일하게 연마된다.However, in the case of using the CMP device as described above, the
또한, 폴리싱 헤드(3)에 압력을 가하여 웨이퍼(5) 표면을 플래튼 패드(1) 위에 밀착시켜 스위프 운동과 회전 운동하여 웨이퍼(5)를 연마할 경우, 폴리싱 헤드 (3)에 가해지는 압력이 웨이퍼(5) 양 끝까지 균일하게 적용되지 않기 때문에 도3의 B처럼 웨이퍼(5) 양 끝부분엔 연마가 제대로 이루어 지지 않는 연마 불균일을 가져온다. 이러한 현상을 도 4에서 그래프로 보여주고 있으며, 웨이퍼(5)의 양 끝부분(도 4의 C)이 웨이퍼(5)의 중심부분에 비해 연마량이 저하된다는 것을 보여주고 있다.In addition, when pressure is applied to the
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 웨이퍼 양 끝부분에서 발생되는 연마 불균일을 조절하고, 연마시 마찰에 의해 발생되는 플래튼 패드의 온도 상승을 방지하여 연마량을 균일하게 조정하는 CMP 장비를 제공하는데 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to adjust the polishing unevenness generated at both ends of the wafer, and to adjust the polishing amount uniformly by preventing the temperature rise of the platen pad caused by friction during polishing. To provide CMP equipment.
본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 장비는, CMP 장비에 있어서, 웨이퍼 연마시 상측면에 폴리싱 헤드에 의해 웨이퍼가 밀착되며, 회전 정반의 상측면에 부착되어 회전하는 플래튼 패드와, 상기 웨이퍼 연마시 상기 플래튼 패드로 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 라인과, 상기 플래튼 패드와 접촉되는 전체 부분이 헥사고널 형태로 형성된 폴리싱 헤드와, 연마를 마친 상기 플래튼 패드의 상측면을 미소절삭하여 윤모 및 미공들을 회복시키는 패드 컨디셔너와, 연마시 마찰력에 의해 온도가 상승되는 상기 플래튼 패드의 온도 조절을 위한 쿨링 장치를 포함하는 CMP 장비를 제공한다.CMP equipment according to an embodiment of the present invention, in the CMP equipment, the wafer is adhered to the upper surface of the polishing surface by the polishing head, the platen pad is attached to the upper surface of the rotating surface plate and the wafer polishing, A slurry supply line for supplying a slurry containing abrasives and chemicals to the platen pad, a polishing head having a hexagonal shape in its entirety in contact with the platen pad, and an image of the polished platen pad. CMP equipment including a pad conditioner for micro-cutting the side to recover the hair and fine pores, and a cooling device for controlling the temperature of the platen pad, the temperature of which is raised by friction when polishing.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 장비를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing CMP equipment according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 폴리싱 헤드(3)에 압력을 가해 웨이퍼(5) 표면을 플래튼 패드(1) 위에 밀착시켜 스위프 운동을 하면서 웨이퍼(5)를 연마할 때 플래튼 패드(1)가 밀리는 현상과 웨이퍼(5) 양 끝부분에 발생하는 연마 불균일을 방지하기 위하여 폴리싱 헤드(3)와 플래튼 패드(1)가 서로 접촉되는 전체 부분을 헥사고널 형태로 형성한다. 이로 인해, 폴리싱 헤드(3)에 압력을 가하면 웨이퍼(5) 양 끝부분에도 웨이퍼(5) 중심부분에 가해지는 압력과 동일한 압력이 가해져 웨이퍼(5) 양 끝부분이 플래튼 패드(1)와 완전히 접촉되어 웨이퍼(5)가 균일하게 연마된다.As shown in FIG. 5, when the
그리고 웨이퍼(5) 연마시 마찰력에 의한 플래튼 패드(1)의 온도 상승으로 인하여 발생되는 연마량 변동을 방지하기 위하여 온도 조절이 가능한 동심원 모양의 쿨링 장치(6)를 플래튼 패드(1) 아랫단에 설치한다. 이때, 쿨링 방법으로 냉각수를 사용하거나, 에어(air) 쿨링을 통한 공냉을 사용하는데, 냉각수를 사용할 경우, 5도 내지 20도의 쿨링 온도로 한다. In order to prevent fluctuation in polishing amount caused by the temperature rise of the
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼의 연마량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the polishing amount of a wafer according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 폴리싱 헤드(3)에 압력을 가했을 때 웨이퍼(5)의 양 끝부분의 연마량이 웨이퍼(5)의 중심부분의 연마량과 동일함을 보여주고 있다.As shown in FIG. 6, when the pressure is applied to the
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사 상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플래튼 패드와 폴리싱 헤드가 접촉되는 전체 부분을 헥사고널 형태로 형성함으로써, 폴리싱 헤드의 스위프 운동이나 회전 운동시 플래튼 패드가 바깥 방향으로 밀리는 현상과 웨이퍼 양 끝부분에 발생하는 연마 불균일을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, by forming the entire portion of the platen pad and the polishing head in contact with the hexagonal shape, the platen pad is pushed outward during sweep or rotational movement of the polishing head and both ends of the wafer. The polishing nonuniformity which arises in a part can be prevented.
또한, 플래튼 패드 아랫단에 온도 조절이 가능한 쿨링 장치를 설치함으로써 웨이퍼 연마시 마찰에 의한 플래튼 패드의 온도 상승을 방지하여 연마량을 균일하게 조정할 수 있고, 이로 인해 수율 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.In addition, by installing a temperature-controlled cooling device at the bottom of the platen pad, it is possible to uniformly adjust the amount of polishing by preventing the temperature rise of the platen pad due to friction during wafer polishing, thereby improving the yield. have.
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