KR100802300B1 - 슬러리 디스펜서 크리닝 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 슬러리 디스펜서 크리닝 장치는, 웨이퍼 연마 시 슬러리를 공급하는 디스펜서 및 슬러리 공급 라인에 부착된 슬러리를 응고 전에 효과적으로 제거하기 위한 것으로서, 디스펜서의 슬러리 공급 라인의 외곽을 감싸도록 형성되는 외부관, 이 외부관과 슬러리 공급 라인 사이에 개재되어 외부관으로 공급되는 에어에 의하여 외부관에서 인출되어 슬러리 공급 라인의 선단을 감싸도록 형성되는 내부관, 및 이 내부관의 내측에서 슬러리 공급 라인의 외면을 향하여 DI액을 분사하도록 형성되는 다수의 분사노즐로 구성되어 있다.

슬러리, 내부관, 외부관, 디스펜서, 슬러리공급라인

Description

슬러리 디스펜서 크리닝 장치 및 그 방법 {SLURRY DISPENSER CLEANING DEVICE AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 슬러리 디스펜서 크리닝 장치의 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 슬러리 디스펜서 크리닝 장치의 크리닝 상태 단면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 슬러리 디스펜서 크리닝 방법의 순서도이다.

본 발명은 슬러리 디스펜서(slurry dispenser) 크리닝 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 연마 시 슬러리를 공급하는 디스펜서 및 슬러리 공급 라인에 부착된 슬러리를 제거하여 슬러리의 응고를 방지하고 응고된 슬러리가 연마 패드로 낙하되어 웨이퍼의 표면에 발생시키는 스크래치를 방지하는 슬러리 디스펜서 크리닝 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학 기계적 연마장치(CMP; Chemical Mechanical Polisher)는 반도체 제조용 웨이퍼 표면상의 피막 또는 층을 매끄럽게 연마하거나 평탄화 하기 위하여 폭 넓게 사용되고 있다.

이 화학 기계적 연마장치는 플래튼(platen) 상의 연마 패드에 웨이퍼의 전면을 밀착시킨 상태에서 슬러리를 공급하면서 회전 플레이트와 웨이퍼를 동시에 회전시켜 웨이퍼를 연마하게 된다.

이 연마 패드의 표면으로 슬러리를 공급하는 디스펜서는 플래튼의 상방에 위치하며 연마 패드를 교체할 때 옆으로 이동 가능하도록 구비되어 있다.

이 슬러리 디스펜서는 이 슬러리 공급 라인을 통하여 웨이퍼의 연마가 진행되는 동안 웨이퍼의 연마 면과 연마 패드 표면 사이에 화학적인 반응과 기계적인 마모를 높이기 위한 슬러리를 공급한다.

이 슬러리 디스펜서는 내부에 투명한 슬러리 공급 라인을 구비하고 있으며 슬러리를 최종 단으로 나오게 하는 슬러리 공급 라인을 구비하고 있다.

이 슬러리 공급 라인은 디스펜서에서 돌출되어 앞으로 나와있다. 따라서 슬러리 공급 및 웨이퍼를 잡고 있는 헤드 및 플래튼의 회전으로 인하여 비산되는 슬러리의 일부가 슬러리 공급 라인에 부착되어 응고되며, 응고된 슬러리는 연마 패드로 낙하되어 웨이퍼에 스크래치를 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 연마 시 슬러리를 공급하는 디스펜서 및 슬러리 공급 라인에 부착된 슬러리를 응고 전에 효과적으로 제거하는 슬러리 디스펜서 크리닝 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 슬러리 디스펜서 크리닝 장치는,

디스펜서의 슬러리 공급 라인의 외곽을 감싸도록 형성되는 외부관,

상기 외부관과 슬러리 공급 라인 사이에 개재되어 외부관으로 공급되는 에어에 의하여 외부관에서 인출되어 슬러리 공급 라인의 선단을 감싸도록 형성되는 내부관, 및

상기 내부관의 내측에서 슬러리 공급 라인의 외면을 향하여 DI액을 분사하도록 형성되는 다수의 분사노즐을 포함하고 있다.

상기 외부관과 내부관은 내부관을 외부관 안으로 인입시키려는 작용력을 가하는 탄성부재를 개재하고 있다.

상기 슬러리 공급 라인과 내부관은 내부관의 인출 범위를 제한하도록 다단 실린더로 상호 연결되어 있다.

또한, 본 발명의 슬러리 디스펜서 크리닝 방법은,

디스펜서가 슬러리 공급 상태인가는 판단하는 단계,

상기 단계에서 슬러리를 공급하지 않는 상태로 판단되면 외부관에 에어를 공급하는 단계,

상기 단계와 동시 및 상기 단계에 이어 내부관에 DI액을 공급하는 단계,

상기 단계에 의하여 슬러리 세척이 완료되었는 지를 판단하는 단계,

상기 단계에서 완료로 판단되면 DI액과 에어를 차단하는 단계, 및

상기 단계에서 에어가 차단되면 외부관에 공급되었던 에어를 배출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이점 및 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 슬러리 디스펜서 크리닝 장치의 크리닝 상태 단면도로서, 웨이퍼 연마 시 슬러리를 공급하는 디스펜서의 슬러리 공급 라인(1)에 부착된 슬러리를 응고 전에 세척할 수 있도록 구성되어 있다.

이 슬러리 디스펜서 크리닝 장치는 웨이퍼의 연마 작업 사이사이에 작동되어, 슬러리 공급 라인(1) 뿐만 아니라 디스펜서와 디스펜서 노즐을 같이 세척하도록 외부관(3), 내부관(5), 및 분사노즐(7)을 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

상기 외부관(3)은 디스펜서의 슬러리 공급 라인(1)을 외곽에서 감싸는 구조로 형성되어 슬러리 공급 라인(1)에 기밀 구조로 장착되어 있다.

이 외부관(3)에는 에어를 공급 및 배출하기 위한 에어 공급 라인(9) 및 에어 배출 라인(11)이 연결되어 있다. 이 에어 공급 라인(9) 및 에어 배출 라인(11)에는 각각 에어의 공급 및 배출을 가능하게 하고 그 반대 작용을 차단하는 체크 밸브(13, 15)가 구비되어 있다. 이 체크 밸브(13, 15)의 인입 및 인출측에는 솔레노이드 밸브(미도시)가 구비되어 제어부(미도시)에 의하여 온 오프 제어된다. 이 제어부는 슬러리가 공급되는 상태인지 디스펜서에 부착된 슬러리를 완전히 세척했는지는 판단하게 된다

이 외부관(3)은 본 실시 예의 크리닝 장치에서 하우징을 형성하는 부분으로 작용한다. 그리고 내부관(5)은 이 외부관(3)의 내부이면서 슬러리 공급 라인(1)의 외부에 삽입되어 있다.

즉, 이 내부관(5)은 외부관(3)과 슬러리 공급 라인(1) 사이에 개재되어 외부관(3)에 연결되는 에어 공급 라인(9)으로부터 공급되는 에어에 의하여 외부관(3)으로부터 인출되어, 세척할 슬러리가 부착되어 있는 슬러리 공급 라인(1)의 선단을 감싸도록 형성되어 있다.

또한, 이 내부관(5)은 웨이퍼 연마 시 외부관(3) 내에 위치할 수 있도록 외부관(3) 안으로 인입되는 구조를 이루고 있다.

이를 위하여 슬러리 공급 라인(1)과 내부관(5) 사이에는 탄성부재(17)가 개재되어 있다.

이 탄성부재(17)는 에어에 의하여 인출된 내부관(5)을 외부관(1) 안으로 인입시키려는 작용력을 가하도록 개재되어 있다. 이 탄성부재(17)는 슬러리 공급 라인(1)과 내부관(5) 사이공간에 배치되며 원주 방향에 대하여 등각 간격의 다수로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 다단 실린더(19)는 슬러리 공급 라인(1)과 내부관(5)에 양단을 연결하여 외부관(3)으로 공급되는 에어에 의하여, 내부관(5)이 슬러리 공급 라인(1) 상으로 인출될 때 그 인출 범위를 제한하며, 탄성부재(17)의 안정된 탄성력 작용을 위하여 탄성부재(17)의 위치를 잡아주게 된다.

또한, 내부관(5)은 외부관(3) 내에서 왕복 작동되는 피스턴 역할을 담당하게 된다.

상기 다단 실린더(19)는 에어의 공급에 의하여 내부관(5)이 인출될 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 접혀지면서 내부관(5)의 인출 범위를 한정하게 된다.

이 내부관(5)에 에어 공급이 차단되고 공급되었던 에어를 배출시키게 되면, 내부관(5)에 작용하던 에어가 해제되면서 탄성부재(17)의 탄성력에 의하여 내부관(5)은 외부관(3) 안으로 인입된다.

이와 같이 내부관(5)으로 인입 또는 내부관(5)에서 인출되는 외부관(3)은 인출된 상태에서 슬러리 공급 라인(1)으로 DI액을 분사하도록 다수의 분사노즐(7)을 구비하고 있다.

이 분사노즐(7)은 내부관(5)의 내측에서 슬러리 공급 라인(1)의 외면을 향하여 DI액을 고르게 분사하도록 구성되어 있다. 이 분사노즐(7)로 분사되는 DI액은 플렉서블 라인(미도시)에 의하여 외부관(3)과 간섭되지 않는 구조로 DI액을 공급받는 것이 바람직하다.

이 분사노즐(7)에서 분사되는 DI액은 슬러리 공급 라인(1)의 외면을 세척하는 것은 물론이고 노출된 슬러리 공급 라인(1)의 선단에 DI액을 충전시켜 슬러리가 응고되는 것을 방지하게 된다.

이와 같이 구성되는 크리닝 장치에 의한 크리닝 방법을 도 3에 도시된 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이 크리닝 방법은 화학 기계적 연마장치에서 디스펜서가 슬러리를 공급하는 상태인가를 판단하는 단계(ST10)로부터 진행된다.

즉, 이 크리닝 방법은 디스펜서가 슬러리를 공급하는 상태는 웨이퍼를 연마하는 상태이므로 실행되지 않고, 디스펜서가 슬러리를 공급하지 않는 상태는 연마 작업의 사이 또는 완료된 상태이므로 실행된다.

이 판단 단계(ST10)에서 슬러리를 공급하지 않는 상태로 판단되면 외부관(3)에 에어를 공급한다(ST20).

이 에어 공급에 의하여 내부관(5)은 외부관(3)으로부터 인출되어 슬러리 공급 라인(1)을 감싸게 된다.

이 에어 공급 단계(ST20)와 동시 또는 이 단계(ST20)에 이어 내부관(5)에 DI액을 공급한다(ST30).

이 DI액 공급에 의하여 내부관(5)에 구비된 분사노즐(7)을 통하여 DI액이 슬러리 공급 라인(1) 및 디스펜서에 분사되어 이에 부착되어 있는 슬러리를 세척하게 된다.

이 DI액 공급이 내부관(5)의 인출과 동시에 진행되면 분사노즐(7)이 슬러리 공급 라인(1)을 진행하면서 슬러리를 세척하게 된다.

이 DI액 공급에 이어 슬러리 세척이 완료되었는지를 판단하게 된다(ST40).

이 판단 단계(ST30)에서 슬러리의 세척이 완료되지 않았다고 판단되면 리턴 제어되어 슬러리를 계속 세척한다.

그러나, 세척이 완료되었다고 판단되면 DI액과 에어를 차단한다(ST50).

이어서 외부관(3)에 공급되어 내부관(5)에 작용하던 에어를 배출한다(ST60). 이 에어가 배출되고 탄성부재(17)의 탄성력에 의하여 내부관(5)은 외부관(3) 안으로 인입된다.

내부관(5)의 인입 상태로 디스펜서는 다시 슬러리를 공급하여 웨이퍼 연마 공정을 실행케 한다. 이때 디스펜서 및 슬러리 공급 라인(1)에는 슬러리가 응고되 어 있지 않고, 연마 패드로 떨어지는 고형 슬러리를 찾을 수 없게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 디스펜서 슬러리 공급 라인에 외부관과 내부관 및 분사노즐을 구비하여, 웨이퍼 연마 공정 사이사이에 DI액을 분사하여 연마 공정 중에 슬러리 공급 라인 및 디스펜서 등에 부착된 슬러리를 세척함으로서, 고형 슬러리에 의한 웨이퍼의 스크래치 발생을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 디스펜서의 슬러리 공급 라인의 외곽을 감싸도록 형성되는 외부관,

   상기 외부관과 슬러리 공급 라인 사이에 개재되어 외부관으로 공급되는 에어에 의하여 외부관에서 인출되어 슬러리 공급 라인의 선단을 감싸도록 형성되는 내부관, 및

   상기 내부관의 내측에서 슬러리 공급 라인의 외면을 향하여 DI액을 분사하도록 형성되는 다수의 분사노즐을 포함하는 슬러리 디스펜서 크리닝 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬러리 공급 라인과 내부관은 내부관을 외부관 안으로 인입시키려는 작용력을 가하는 탄성부재를 개재하는 슬러리 디스펜서 크리닝 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬러리 공급 라인과 내부관은 내부관의 인출 범위를 제한하도록 다단 실린더로 상호 연결되는 슬러리 디스펜서 크리닝 장치.
4. 디스펜서가 슬러리 공급 상태인가는 판단하는 단계,

   상기 단계에서 슬러리를 공급하지 않는 상태로 판단되면 외부관에 에어를 공급하는 단계,

   상기 단계와 동시 및 상기 단계에 이어 내부관에 DI액을 공급하는 단계,

   상기 단계에 의하여 슬러리 세척이 완료되었는 지를 판단하는 단계,

   상기 단계에서 완료로 판단되면 DI액과 에어를 차단하는 단계, 및

   상기 단계에서 에어가 차단되면 외부관에 공급되었던 에어를 배출하는 단계를 포함하는 슬러리 디스펜서 크리닝 방법.

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