KR100692313B1 - A chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 씨엠피 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러리의 사용량을 최소로 줄이면서 연마 작업 능률을 향상시킬 수 있고, 연마 작업 도중에 웨이퍼가 연마 캐리어로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 앤드 포인트 검출장치를 손쉽게 장착 할 수 있고, 장치의 전체적인 크기를 최대한 줄일 수 있도록 한 씨엠피 장치에 관한 것이다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 씨엠피 장치는, 연마 정반과 캐리어 하면에 웨이퍼를 부착하여 상기 연마 정반의 상부측에서 회전축을 중심으로 함과 아울러 하면에 상하로 이동되어 상기 웨이퍼의 하면을 상기 연마 패드에 소정의 압력으로 접촉되도록 하는 연마 헤드부를 포함하여서 된 씨엠피 장치에 있어서, 상기 연마 정반이 상기 회전축과 직교하는 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 하여 직선 왕복이동수단과 연마정반을 저속 회전시키기 위한 회전수단을 구비한 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a CMP device, and more particularly, it is possible to improve the polishing operation efficiency while minimizing the amount of slurry used, and to prevent the wafer from being removed from the polishing carrier during the polishing operation. The present invention relates to a CMP device that can easily be equipped with a point detection device and minimizes the overall size of the device. In the CMP apparatus according to the present invention for achieving the above object, the wafer is attached to the polishing platen and the carrier lower surface and is moved up and down on the lower surface of the polishing plate at the upper side of the polishing platen, A CMP apparatus comprising a polishing head portion for bringing a lower surface into contact with the polishing pad at a predetermined pressure, wherein the polishing platen is capable of linear reciprocating movement in a direction orthogonal to the rotation axis, thereby providing a linear reciprocating means and a polishing plate. And rotating means for rotating at low speed.
연마 패드, 연마 정반, 웨이퍼, 직선, 왕복, 이동, 진동Polishing pad, polishing platen, wafer, straight line, reciprocating, moving, vibration
Description
도 1은 종래 기술에 의한 씨엠피 장치의 개략적 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a CMP device according to the prior art.
도 2는 도 1에서 연마 정반 상에 연마 헤드가 배치된 상태를 나타낸 평면도.FIG. 2 is a plan view showing a state in which a polishing head is disposed on the polishing plate in FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명에 의한 씨엠피 장치의 구성을 나타낸 측면도.Figure 3 is a side view showing the configuration of the CMP device according to the present invention.
도 4는 본 발명의 요부 상세도.Figure 4 is a detailed view of the main part of the present invention.
도 5는 본 발명의 씨엠피 장치의 설치 상태를 나타낸 도면.5 is a view showing an installation state of the CMP device of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 씨엠피 장치 몸체 200 : 연마헤드 장치100: CMP device body 200: polishing head device
201 : 웨이퍼 210 : 캐리어201: wafer 210: carrier
220 : 모터 230 : 캐리어 로드220: motor 230: carrier rod
240 : 실린더 300 : 연마정반240: cylinder 300: polishing plate
310 : 연마정반 베이스 320 : 연마패드310: polishing base base 320: polishing pad
400 : 써어보 모터 410 : 써어보 모터 회전축400: servo motor 410: servo motor rotary shaft
510 : 진동 테이블 511 : 고정부510: vibration table 511: fixed portion
520 : 진동 베이스 521 : 진동베이스 플레이트520: vibration base 521: vibration base plate
522 : 오일실링키트 523a,523b : 지지부522:
524 : 안내봉 530 : 오일 압축기524: guide rod 530: oil compressor
600 : 진동발생기 610 : 진동로드600: vibration generator 610: vibration rod
700 : 연마헤드 이송수단 710 : 이송로드700: grinding head feed means 710: feed rod
800 : 앤드 포인트 검출장치800: end point detection device
본 발명은 반도체의 씨엠피 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마 작업 능률을 향상시킬 수 있고, 이피디(end point detecting) 장치를 손쉽게 장착 할 수 있고, 연마 작업 도중에 웨이퍼가 연마 캐리어로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 장치의 전체적인 크기를 최대한 줄일 수 있도록 한 씨엠피 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor CMP device, and more particularly, to improve polishing efficiency, to easily mount an end point detecting device, and to remove a wafer from a polishing carrier during polishing. The present invention relates to a CMP device that can prevent the problem and reduce the overall size of the device as much as possible.
최근 들어, 반도체 제조 기술의 발달로 인해 반도체 소자의 고집적화가 이루어지고 있는데, 반도체 소자의 고집적화를 이루기 위해서는 산화막(Oxide layer)의 평탄화 및 메탈(Metal -W, Al, Cu등의 배선이 있음)막의 평탄화 기술이 요구되고 있으며, 이러한 요구에 의해 상기 막질을 평탄화 하기 위한 방법으로 CMP(Chemical Mechanical Polishing/Planarization;이하,'씨엠피'라 칭함) 공정이 도입되고 있다.Recently, semiconductor devices have been highly integrated due to the development of semiconductor manufacturing technology. To achieve high integration of semiconductor devices, planarization of oxide layers and wiring of metal (metal-W, Al, Cu, etc.) films are performed. A planarization technique is required, and a CMP (Chemical Mechanical Polishing / Planarization) process is referred to as a method for planarizing the film quality.
이러한 씨엠피 공정은 반도체 소자의 제조 공정 중 웨이퍼 표면에 형성된 막, 즉 상기의 산화막 또는 메탈 배선을 평탄화 하는 공정인 것으로, 미세 입자를 포함하는 슬러리의 화학 용액에 의해 웨이퍼 표면이 화학 반응하며, 슬러리에 포함 된 미세 입자와 연마패드로 화학 반응된 웨이퍼 표면을 물리적으로 연마하는 공정이다.The CMP process is a process of planarizing a film formed on a wafer surface, that is, an oxide film or a metal wiring, during a semiconductor device manufacturing process. The wafer surface is chemically reacted by a chemical solution of a slurry containing fine particles. It is a process of physically polishing the surface of the chemically reacted wafer with the fine particles and polishing pad included in.
상기와 같이 슬러리와 연마패드를 이용하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 씨엠피 공정에 사용되는 종래 씨엠피 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(3a)을 중심으로 하여 축방향으로 회전하는 연마 정반(3)과, 상기 연마 정반(3)의 상부 전면에 부착되는 연마패드(4)와, 하면에 웨이퍼(1)를 장착하여 상기 연마 정반(3)의 상부측에서 회전축(2a)을 중심으로 함과 아울러 하면에 상하로 이동되어 상기 웨이퍼(1)의 하면을 상기 연마 패드(4)에 소정의 압력으로 접촉되도록 하는 연마 헤드(2)와, 상기 웨이퍼(1)의 하면과 연마 패드(4) 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(6a)로 구성되어 있다.The conventional CMP apparatus used in the CMP process of polishing the surface of the wafer by using the slurry and the polishing pad as described above, as shown in Figure 1, the polishing plate to rotate in the axial direction about the rotation axis (3a) (3), a polishing pad (4) attached to the upper front surface of the polishing plate (3), and a wafer (1) mounted on the lower surface of the polishing plate (3) with the rotation axis (2a) as the center of the upper side of the polishing plate (3). In addition, the
여기서, 베이스(8)에 지지된 모터(5)의 회전력이 벨트(6)를 통해 감속기(7a)로 전달되고, 감속기와 연결된 회전축(3a)에 직교하는 방향으로 정반베이스(9)가 장착되며 이 베이스(9)에는 수냉 장치가 구비되어 있을 수 있으며 그 위에 정반(3)이 장착된다.Here, the rotational force of the
그리고, 상기 연마 헤드(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 연마 정반(3)의 상부면의 가장자리 부분을 따라 대략 4개 정도 배치되어 있다. 많은 경우 1정반 1헤드가 사용된다. 이 경우 정반은 그 자리에서 회전되고 헤드는 큰 궤적으로 좌우로 요동(천천히 움직임)친다. As shown in FIG. 2, the
그러나, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the prior art configured as described above has the following problems.
첫째, 연마를 실행하기 위해 연마 정반(3)을 회전시키는 데, 이때 발생되는 원심력과 웨이퍼와 연마패드면의 밀착에 의해 슬러리가 연마에 사용되지 못하고 대부분이 배출되며, 작업 효율을 높이기 위해 연마 정반(3)의 회전수를 증가시키면 그 만큼의 회전력이 증가하여 슬러리의 사용량이 많아지는 단점이 있었다.First, the
둘째, 상기 연마 정반(3)의 회전력이 증가하게 되면 연마 정반(3)의 가운데 부분과 가장자리 부분의 각속도 차이가 커져서 웨이퍼(1)가 연마 헤드(2)로부터 이탈되는 불량이 발생되는 등 작업의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.Second, when the rotational force of the
셋째, 상기 연마 헤드(2)는 하방향으로 소정의 압력을 가한 상태로 연마 정반(3)과 함께 회전하게 되는데, 연마 헤드(2)와 연마 정반(3)을 회전시키는 회전축(2a)(3a)의 밸런스가 이루어지도록 구조적으로 설계하여야 하는 어려움이 있었다.Third, the
넷째, 웨이퍼(1)의 연마 작업량은 연마 정반(3)의 회전과 연마 헤드(2)의 압력에 의해 결정되기 때문에 종래의 방식으로는 연마 작업량을 증대시키는데 한계점이 있었다.Fourth, since the polishing work amount of the wafer 1 is determined by the rotation of the
다섯째, 종래 기술은 소정의 온도로 슬러리가 공급되는데 웨이퍼의 가장 자리와 중심부의 온도차로 인한 웨이퍼의 온도 구배 현상 및 화학 반응의 차이가 있어 평탄화에 영향을 미치고 있다.Fifth, in the prior art, the slurry is supplied at a predetermined temperature, and there is a difference in temperature gradient and chemical reaction of the wafer due to the temperature difference between the edge and the center of the wafer, thereby affecting the planarization.
여섯째, 종래 기술은 도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 직경을 갖는 웨이퍼(1)를 연마 정반(3)의 가장자리 영역에서만 연마 작업을 수행하고, 중심 영역(A)에서는 연마 작업을 수행할 수 없는 작업 공간 낭비를 초래함과 심지어는 보다 많은 개수의 웨이퍼(1)를 가공하기 위해서는 연마 정반(3)의 크기를 확대하여야 하는데, 이로 인해 전체적으로 장비의 크기를 줄일 수 없는 문제점이 있었다.Sixth, in the prior art, as shown in Fig. 2, the wafer 1 having a constant diameter is polished only in the edge region of the
일곱째, 종래 기술은 씨엠피 작업의 종료시점(End Point Detecting)을 찾기 위해, 연마패드 상에 소정의 투명 창을 내어 레이저를 쏘아서 반사되는 광량으로 종료 시점을 식별하였으나 웨이퍼와 연마패드 사이의 슬러리에 의한 간섭으로 에러가 발생되는 문제가 있으며, 이러한 구조는 장치를 복잡하게 한다. 또한 다른 방법으로 정반을 회전시키는 모터에 걸리는 부하를 체크하는 방식으로 종료 시점을 식별하였으나 웨이퍼의 표면 상태에 따라서 부하가 항상 일정하게 변하지 않아 역시 에러가 발생되었다. 이를 만회하기 위해 약 30% 오버 폴리싱(over polishing) 시간을 두고 있다. 이는 슬러리의 낭비는 물론 생산성의 저하를 초래한다.Seventh, in order to find the end point of the CMP operation, the prior art has identified the end point by the amount of light reflected by shooting a laser through a transparent window on the polishing pad. There is a problem that an error occurs due to interference, and this structure complicates the device. In addition, the end point was identified by checking the load on the motor that rotates the surface plate. However, the load did not always change constantly according to the surface state of the wafer. There is about 30% over polishing time to make up for this. This leads to a waste of slurry as well as a decrease in productivity.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 슬러리의 사용량을 최소로 줄이면서 연마 작업 능률을 향상시킬 수 있고, 연마 작업 도중에 웨이퍼가 연마 헤드로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 이피디 장치를 손쉽게 장착 할 수 있고, 최소의 정반 크기 즉, 웨이퍼의 직경보다 약간 큰(진동 폭만큼 큰) 최소의 연마 패드 크기로 씨엠피 작업을 수행할 수 있으며, 장치의 전체적인 크기를 최대한 줄일 수 있도록 한 씨엠피 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to improve the polishing operation efficiency while reducing the amount of slurry to a minimum, it is possible to prevent the wafer from being separated from the polishing head during the polishing operation, Effidi can be easily mounted, CMP operations can be carried out with a minimum plate size, that is, a minimum polishing pad size slightly larger than the diameter of the wafer (larger than the vibration width), and the overall size of the device can be reduced as much as possible. The purpose of the present invention is to provide a CMP device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 씨엠피 장치는, 정반 베이스, 그 정반 베이스 위에 장착되고 연마패드가 상면에 부착되는 연마 정반과, 하 면에 웨이퍼를 장착하여 상기 연마 정반의 상부측에서 회전축에 의해 회전함과 아울러 상하로 이동되어 상기 웨이퍼의 하면을 상기 연마 패드에 소정의 압력으로 접촉되도록 하는 연마 헤드를 포함하여서 된 씨엠피 장치에 있어서,CMP apparatus according to the present invention for achieving the above object, a base plate, a polishing plate mounted on the base plate and the polishing pad is attached to the upper surface, and a wafer mounted on the lower surface of the upper surface of the polishing platen In the CMP apparatus comprising a polishing head which rotates by a rotation axis at the same time and is moved up and down to bring the lower surface of the wafer into contact with the polishing pad at a predetermined pressure.
상기 연마정반을 상기 연마헤드장치와 직교하는 방향으로 직선 왕복 이동 가능하게 하는 연마정반 직선왕복 이동수단과, 그 연마정반을 소정의 속도로 회전시키는 연마정반 회전 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.And a polishing table linear reciprocating means for enabling linear reciprocating movement of the polishing table in a direction orthogonal to the polishing head device, and polishing table rotating means for rotating the polishing table at a predetermined speed.
여기서, 직선왕복이동수단은 진동수단으로서, 진동자와 진동테이블, 진동베이스의 구성을 의미하며, 회전수단은 써어보 모터장치를 의미한다.Here, the linear reciprocating means as a vibration means, means a configuration of a vibrator, a vibration table, a vibration base, the rotation means means a servo motor device.
상기 연마 정반이 회전하는 이유는 연마 정반에 부착되어 사용되는 연마 패드 면을 골고루 방향성 없이 사용하기 위함이며 연마량(Removal Rate)을 높이기 위한 것은 아니다. 본 발명에서의 연마량은 진동 속도와 연마 헤드의 압력에 주로 의지한다.The reason why the polishing table rotates is to evenly use the polishing pad surface attached to the polishing table without directivity, and is not intended to increase the removal rate. The polishing amount in the present invention mainly depends on the vibration speed and the pressure of the polishing head.
본 발명은, 씨엠피 장치의 몸체와, 그 몸체의 내측 아래쪽에 고정되는 진동베이스 및 진동자와, 그 진동 베이스의 상부에 수평 진동이 가능하게 설치되어 상기 진동자의 진동로드에 연결되어 직선왕복 이동 하는 진동 테이블과, 그 진동 테이블 상부에 고정 설치되고 회전축을 통해 회전력을 발생시키는 써어보 모터와, 그 써어보 모터의 회전축의 상부에 고정되는 정반 베이스와, 그 정반 베이스의 상부에 고정 설치되어 회전운동과 아울러 수평 진동운동을 하는 연마정반과, 그 연마 정반 상면에 부착되는 연마패드와, 상기 몸체의 상부에서 하향으로 설치되어 회전 운동과 아울러 상하로 이동되어 웨이퍼가 상기 연마패드에 소정 압력으로 접촉되게 하 고 하면에 웨이퍼를 장착하는 연마헤드장치를 포함하여 구성된다.The present invention, the body of the CMP device, the vibration base and the vibrator is fixed to the inner bottom of the body, and the horizontal vibration is installed on top of the vibration base is connected to the vibration rod of the vibrator to move straight reciprocating A servo table fixed to the vibration table, the servo motor for generating rotational force through the rotary shaft, a base plate fixed to the upper part of the rotary shaft of the servo motor, and fixed to the upper part of the base table for rotational movement And a polishing plate for horizontal vibration movement, a polishing pad attached to an upper surface of the polishing plate, and installed downward from an upper portion of the body to be moved up and down with rotational movement so that the wafer contacts the polishing pad at a predetermined pressure. And a polishing head device for mounting a wafer on the lower surface.
또한, 본 발명은 상기 연마헤드장치를 수평 이동시키기 위한 연마헤드 이동수단을 더 포함하여 구성하고, 그 연마헤드 이동수단에 의해 상기 연마정반의 외측으로 수평 이동 시키고, 캐리어에 장착된 웨이퍼에 소정의 센서신호를 조사하여 반사되는 신호를 검출하고 이를 분석하여 웨이퍼 연마의 종료시점을 검출하기 위한 앤드 포인트 검출수단을 더 포함하여 구성된다.In addition, the present invention further comprises a polishing head moving means for horizontally moving the polishing head device, wherein the polishing head moving means moves horizontally to the outside of the polishing platen, and the wafer is mounted on a carrier. And end point detecting means for detecting a reflected signal by irradiating a sensor signal and analyzing the reflected signal to detect an end point of wafer polishing.
연마정반에는 하나의 패드를 상면에 부착하기 위한 것과 연마 정반 그 자체를 사용할 수 있으며, 후자의 경우 정반의 종류 따라서 물리적 폴리싱(Polishing) 과 래핑(Lapping)등에 사용할 수 있다.In the polishing table, one pad may be attached to the upper surface and the polishing table itself may be used. In the latter case, the polishing table may be used for physical polishing and lapping depending on the type of the surface plate.
그리고 본 발명에서는 상기 연마정반은, 웨이퍼와 같이 평면 연마용 또는, 연마 대상물을 볼록 혹은 오목 형으로 연마하기 위한 소정의 곡률반경을 가지는 렌즈형으로 구성되고, 이 렌즈형 연마 정반은 연마 대상물에 따른 오목형 또는 볼록 형으로 어느 하나를 착탈식으로 교체 가능하도록 구성되고, 그 연마정반에 대응해서 상기 연마헤드장치의 캐리어가 평면형 또는 볼록렌즈형 또는 오목렌즈형의 연마대상물을 선택적으로 장착할 수 있도록 구성함을 특징으로 한다.In the present invention, the polishing platen is composed of a lens type having a predetermined radius of curvature for polishing a plane or convex or concave shape of a polishing object like a wafer. Concave or convex, so that any one can be detachably replaced, the carrier of the polishing head device corresponding to the polishing table can be configured to selectively mount a flat or convex or concave-type polishing object It is characterized by.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 실시예를 설명함에 있어서, 연마정반에는 연마패드가 부착되고 웨이퍼 가공용 평면형을 예시로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiment, the polishing table is attached to the polishing table and the planar type wafer processing is exemplified.
도 2는 본 발명에 의한 씨엠피장치의 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이,2 is a configuration diagram of the CMP device according to the present invention, as shown in this,
씨엠피 장치의 몸체(100)의 내측 하부에 진동 베이스(520)와 그 일측에 진동 자(600)가 고정 설치되고, 몸체(100)의 내측 상부에 연마헤드장치(200)가 설치된다. 상기 진동베이스(520)의 상면에 오일막을 통해 수평진동이 가능하도록 진동테이블(510)이 설치되며, 그 진동테이블(510)의 측면에 상기 진동자(600)의 진동축이 연결된다.The
상기 진동테이블(510)의 상면에는 써어보 모터장치(400)가 설치되고, 그 써어보 모터장치(400)의 회전축(410)의 상단부에 정반 베이스(310)가 설치되며, 그 정반 베이스 상면에 연마정반(300)이 설치되고, 연마정반(300)의 상면에 연마패드(320)가 부착된다.The
그리고, 본 발명은 상기 연마헤드장치(200)를 수평 이동시키기 위한 연마헤드 이동수단(700)을 더 포함하여 구성하고, 그 연마헤드 이동수단(700)에 의해 상기 연마 정반(300)의 외측으로 수평 이동 시키고, 이 이동수단(700)을 통해 웨이퍼의 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)이 수행되고, 또한 이동수단(700)을 통해 캐리어(210)에 장착된 웨이퍼(201)를 연마정반의 외측으로 노출시켜 소정의 센서신호를 조사하여 반사되는 신호를 검출하고 이를 분석하여 웨이퍼 연마의 종료시점을 검출하기 위한 앤드 포인트 검출수단(800)을 더 포함하여 구성된다.In addition, the present invention further comprises a polishing head moving means 700 for horizontally moving the polishing
도 3은 본 발명에 의한 진동 수단의 구성을 보인 예시도이다.Figure 3 is an exemplary view showing the configuration of the vibration means according to the present invention.
상기 진동수단은, 상기 써어보 모타 회전축(410)과 직교하는 방향으로 진동로드(610)를 소정 거리 전후진으로 진동시키는 진동발생기(600)와, 측부가 상기 진동로드(610)의 단부에 연결 설치됨과 아울러 상면에 상기 써어보 모터장치(400)가 설치되고, 하면이 상기 진동 베이스(520)의 상면과 오일막을 통해 슬라이딩 되는 진동 테이블(510)이 설치된다.The vibration means, the
상기 진동 베이스(520)는, 몸체(100)에 고정 설치되는 베이스 플래이트(521)와, 그 베이스 플레이트(521)의 상면에 설치되고 상기 진동 테이블(510)과 오일막을 통해 수평진동이 가능하게 면접촉되는 오일 실링키트(522)와, 상기 베이스 플레이트*521)의 상부면의 오일실링 키트(522) 일측에 소정 간격 떨어져서 상향으로 설치되는 두개의 지지부(523a, 523b)와, 두개의 지지부(523a, 523b) 사이에 고정되는 안내봉(524)을 포함하여 구성된다.The
상기 진동 테이블(510)에는, 상기 진동베이스(520)의 두개의 지지부(523a, 523b)의 사이에 대응된 위치에 하향으로 고정 설치되고 중간부에 상기 안내봉(524)이 자유롭게 슬라이딩되게 끼워지는 구멍(도면에 보이지 않음)이 형성된 고정부(511)가 형성되어 구성된다.The vibration table 510 is fixedly installed downward at a position corresponding to between two
상기 오일 실링 키트(522)의 외측부에 오일 압축기(530)가 설치되고, 그 오일 압축기(530)에 연결된 오일호스(531)가 상기 진동테이블(510)의 하부판의 측면에 연결되며, 그 진동 테이블(510)의 하부판은 측면에 오일호스(531)가 연결되어 오일을 공급받고, 하부판의 내부에 오일이 공급되어 아래면으로 미세하게 유출될 수 있도록 다수의 오일 누출구멍(도면에서는 보이지 않음)이 형성되어 구성된다.An
여기서, 상기 캐리어(210), 상기 캐리어(210)를 회전시키는 모터(220) 및 캐리어(210)를 상하 이동시키는 실린더(240)에 대한 구성은 종래에 통상적으로 사용하고 있는 기술적 구성이어서 본 발명에서의 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the configuration of the
그리고, 본 발명에서 연마 패드(320)의 구멍을 통해 연마 패드 상으로 공급 되는 슬러리 공급 수단은 종래 기술에 언급되어 있는 부분이어서 생략하기로 한다.In the present invention, the slurry supply means which is supplied onto the polishing pad through the hole of the
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 캐리어(210)의 하면에 웨이퍼(201)를 장착시킨 후, 슬러리를 연마 패드의 구멍을 통해 연마 패드 상면에 미리 충분히 공급시키고(슬러리는 웨이퍼가 연마 패드에 접촉되어 있는 동안 지속적으로 공급되어야 한다), 실린더(240)를 작동시켜 캐리어(210)를 하방향으로 밀어내려 연마 정반(300)의 상면에 설치된 연마 패드(320)에 소정 압력으로 접촉시키고, 소정의 속도로 캐리어를 회전 시킨다.(캐리어를 회전 시키는 장치(주로 모터)가 있으며, 별도의 회전 장치가 없더라도 회전이 가능한 구조가 되어 있어야 정반이 회전할 때 캐리어도 마찰력에 의해 회전된다)First, after mounting the
이후, 직선왕복 이동수단인 진동발생기(600)를 구동시켜 진동로드(610)를 전후진시켜 진동테이블(510)을 왕복이동 즉, 진동시키게 된다.Thereafter, the
이와 동시에 써어보 모타 장치(400)를 구동시켜 소정의 속도로 회전시키면 연마정반(300)은 상기 진동발생기(600)에 의한 수평진동과 아울러 상기 써어보 모터 장치(400)에 의해 저속 회전이 동시에 이루어진다. 상기 써어보 모터장치(400)를 구동시켜 연마정반(300)을 저속 회전 시키는 이유는 연마패드(320)를 골고루 사용할 수 있게 함과 동시에 웨이퍼의 전면적이 골고루 연마되도록 하기 위한 것이고, 진동발생기(600)의 구동에 의해 연마정반(300)이 수평으로 왕복 운동 즉, 진동하는 힘에 의해 웨이퍼(201)가 연마되는 것이다.At the same time, when the
상기와 같이 진동발생기(600)가 구동되어 진동로드(610)가 전후진 이동되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 로드(610)의 전후진 이동력은 진동 테이블(510)로 전달됨과 아울러 이 진동 테이블(510)에 고정 설치된 고정부(511)가 안내봉(524)의 안내를 받아 소정 거리 직선 왕복 운동하게 된다. 이때 상기 진동테이블(510)의 하면서 진동 베이스(520)의 상면에 있는 오일실링키트(522)의 상면이 면접촉이 이루어지되, 오일압축기(530)에 의해 공급되는 오일이 누출되어 진동 테이블(510)과 오일실링 키트(522)의 상면에 오일막이 형성되어 슬라이딩이 발생된다.When the
결국, 상기 고정부(511)가 안내봉(524)를 따라 직선 왕복 운동하게 되면, 고정부(511)가 설치된 진동 테이블(510) 역시 소정 거리 직선 왕복 운동하게 되며, 이로 인해 연마 정반(300)은 상기 캐리어(210)와 직교하는 방향으로 직선 왕복 이동 가능함과 동시에 저속 회전운동이 가능하게 되는 것이다.As a result, when the fixing
따라서, 연마 헤드의 캐리어(210)는 회전 운동하게 됨과 아울러 연마 정반(300)은 직선 왕복 운동과 회전 운동을 동시에 하게 됨에 따라 웨이퍼(201)의 하면은 균일하게 연마되는 것이다. 여기서 직선 왕복운동은 수평 진동을 의미한다. Therefore, as the
이상 살펴본 본 바와 같이, 본 발명은 종래와 같이 연마 정반(300)을 연마 방향성이 나타나지 않을 정도와 연마패드(320)를 골고루 사용할 정도로 천천히 회전시키면서, 소정 거리 직선 왕복 운동(진동)시킴으로써 연마 과정에서 원심력에 의해 슬러리를 낭비하지 않고, 연마 패드(320)의 구멍을 통해 연마 패드 상면과 웨이퍼의 연마면에 골고루 슬러리가 공급되고 그 공급되는 슬러리의 온도 또한 일정하게 되어 연마가 일정하게 진행되며 온도 구배 현상이 현저하게 줄어들게 된다.As described above, the present invention in the polishing process by linearly reciprocating (vibrating) a predetermined distance while slowly rotating the polishing
그리고, 본 발명은 연마 정반(300)을 직선 왕복 이동시킴으로써 종래 회전 타입의 연마 정반에 비해 웨이퍼가 이탈되는 등 불량이 발생하지 않게 된다.In addition, in the present invention, the polishing table 300 is linearly reciprocated so that a defect does not occur such that the wafer is separated from the polishing table of the conventional rotation type.
그리고, 본 발명은 연마 정반(300)상에 한 개의 웨이퍼(201)만 연마 가공하도록 구성하여 전체적인 씨엠피 장치의 외관 사이즈를 축소시키고, 도 5에 도시된 바와 같이, 씨엠피 장치(500)를 다단으로 다수 개 설치함으로써, 보다 많은 개수의 웨이퍼를 효율적으로 연마할 수 있도록 함과 아울러 기기를 소형화시킬 수 있게 된다.In addition, the present invention is configured to polish only one
한편, 본 발명은 종래의 씨엠피 장치에 비해 연마종료 시점을 간단한 방법으로 검출할 수 있게 된다. 이를 위하여 본 발명은 상기 연마헤드장치(200)를 수평으로 이송시키기 위한 이송장치(700)를 설치하고, 그 이송장치(700)의 이송가이드(710)를 연마헤드장치(200)의 실린더(240)에 고정 설치한다. 그리고, 몸체(100)에 앤드 포인트 검출장치(800)를 설치하여 상기 연마정반(300)옆에서 웨이퍼(201)에 센서신호를 조사하여 반사되는 신호를 검출하여 연마 종료 시점을 검출하도록 구성한다. On the other hand, compared to the conventional CMP device, the present invention can detect the end point of polishing by a simple method. To this end, the present invention installs a conveying apparatus 700 for horizontally conveying the polishing
앤드 포인트 검출방법은, 이송장치(700)를 구동시켜 연마헤드 장치(200)를 이송시켜 캐리어(210)를 연마정반(300)의 상부 외측으로 이송시킨다. 즉, 캐리어(210)에 장착된 웨이퍼(201)의 하면이 일부 노출되게 이송시킨다. 그런후 앤드 포인트 검출장치(800)를 구동시켜 캐리어(210)에 장착된 웨이퍼(201)에 센서신호를 조사하여 반사되는 신호를 검출한 후 이를 분석하여 연마 종료시점 즉, 앤드 포인트를 검출하게 되는 것이다.In the end point detection method, the transfer apparatus 700 is driven to transfer the polishing
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 연마 정반(300)은, 웨이퍼와 같이 평면 연마용 또는, 연마 대상물을 볼록 혹은 오목 형으로 연마하기 위한 소정의 곡률 반경을 가지는 렌즈형으로 구성되고, 연마 대상물의 종류에 따라 상기 3가지중 어느 하나를 착탈식으로 교체 가능하도록 구성한다. 이는 상기 실시예에서 설명한 웨이퍼 가공용 연마정반(평면형)뿐만 아니라, 오목형 연마정만 또는 볼록형 연마정반을 선택적으로 장착시켜 연마 작업을 수행할 수 있게 하는 것이다.On the other hand, although not shown in the drawings, as another embodiment of the present invention, the polishing
물론 이 경우 그 연마정반에 대응해서 상기 연마헤드장치의 캐리어가 평면형 또는 볼록렌즈형 또는 오목렌즈형의 연마대상물을 선택적으로 장착할 수 있도록 구성된다. 연마헤드 캐리어는, 통상 진공흡착 방식등을 이용해 연마 대상물을 장착 시키는 것이므로 연마 대상물의 형상이나 크기에 맞는 캐리어를 구성하여 이를 교환설치하도록 구성하면 된다.In this case, of course, the carrier of the polishing head apparatus is configured to selectively mount a planar or convex lens type or concave lens type polishing object corresponding to the polishing table. Since the polishing head carrier is to mount the polishing object by using a vacuum suction method or the like, the carrier may be configured so as to replace and install a carrier suitable for the shape and size of the polishing object.
따라서, 본 발명과 같이 진동 방식에 의해 연마작업이 이루어지는 구조는, 가공이 어려운 볼록형 또는 오목형 연마 대상물을 연마할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the structure in which the grinding | polishing operation | work is performed by a vibrating system like this invention is able to grind | polish the convex-type or concave-type polishing object which is difficult to process.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 씨엠피 장치에 따르면, 슬러리의 사용량을 최소로 줄이면서 연마 작업 능률을 향상시킬 수 있고, 연마 작업 도중에 웨이퍼가 연마 헤드로부터 이탈되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 장치의 전체적인 크기를 최대한 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the CMP device according to the present invention, it is possible to improve the polishing operation efficiency while minimizing the amount of slurry used, it is possible to prevent the wafer from being separated from the polishing head during the polishing operation, The overall size of the device can be reduced as much as possible.
본 발명에 따르면 앤드 포인트 검출장치가 정반의 외부에 위치하게 되어 연 마패드에 창을 만들 필요가 없어(창이 있는 패드는 값이 고가임) 연마패드의 단가를 줄일수 잇고 웨이퍼의 표면을 집적 조사 할 수 있어서 EPD시 정확한 검출이 가능하게되어 연마시간(over polishing time)을 줄일 수 있게 된다.According to the present invention, the end point detection device is located on the outside of the surface plate, which eliminates the necessity of creating a window on the polishing pad (a pad with a window is expensive), thereby reducing the unit cost of the polishing pad and integrating the surface of the wafer. This enables accurate detection during EPD, thereby reducing over polishing time.
또한 종래의 회전방법에 의한 연마가 불가능 했던 오목면이나 볼록면의 연마도 정반의 형태를 오목하게 또는 볼록하게 변경하면 연마가 가능하게 된다. In addition, the polishing of the concave surface or the convex surface, which has not been polished by the conventional rotating method, can be performed by changing the shape of the surface plate concavely or convexly.
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