KR100842660B1 - 화학적 기계적 연마 장치 - Google Patents
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Abstract
웨이퍼가 부착되는 헤드부, 헤드부의 아래에 위치하며 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고, 연마부는 원판형의 패드 지지대, 패드 지지대 위에 부착되는 원판형의 패드를 포함하고, 패드의 중심부의 두께가 패드의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있는 화학적 기계적 연마 장치.
CMP, 패드, 패드지지대, 연마헤드
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 연마부의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 단면도이다.
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.
화학적 기계적 연마 장치 즉, CMP(Chemical Mechanical Polishing)란 웨이퍼(Wafer)를 연마 패드 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키며, 연마 테이블을 회전 운동시키고 연마 헤드를 회전 및 요동 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 기술이다.
CMP 공정 진행 시, 웨이퍼가 부착된 연마 헤드가 하강하여 웨이퍼가 연마 패드와 접촉하게 한 후 일정한 압력의 에어(Air)가 아래에서 분사되어 패드 및 패드 지지대를 부풀리게 하여 휘어지게 한다.
이 경우, 웨이퍼는 휘어진 패드 및 패드 지지대의 중앙부와만 접촉하게 되고 패드의 주변부와는 접촉면적이 줄어들게 된다. 이로 인해 연마 효율이 떨어지게 되면, 잦은 패드의 교체로 원가 상승 및 수율 저하도 발생하게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 연마 면적을 넓혀 생산성이 향상된 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 웨이퍼가 부착되는 헤드부, 상기 헤드부의 아래에 위치하며 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고, 상기 연마부는 원판형의 패드 지지대, 상기 패드 지지대 위에 부착되는 원판형의 패드를 포함하고, 상기 패드의 중심부의 두께가 상기 패드의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드 지지대에는 슬러리를 공급하는 복수개의 공급 홀이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드 지지대는 스테인레스 재질의 하부판, 상기 하부판 위에 형성되어 있는 우레탄 재질의 상부판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드 지지대 및 패드로 이루어지는 패드 조립체 위에는 상부 링 이 위치하며, 상기 패드 조립체 아래에는 하부 링이 위치하고, 상기 상부 링 및 하부 링을 고정 링에 의해 고정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드의 중심부의 두께와 상기 패드의 주변부의 두께사이의 차이는 패드에 가압되는 압력에 따라 조절되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 웨이퍼가 부착되는 헤드부, 상기 헤드부의 아래에 위치하며 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고, 상기 연마부는 원판형의 패드 지지대, 상기 패드 지지대 위에 부착되는 원판형의 패드를 포함하고, 상기 패드 지지대의 중심부의 두께가 상기 패드 지지대의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드 지지대는 스테인레스 재질의 하부판, 상기 하부판 위에 형성되어 있는 우레탄 재질의 상부판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패드 지지대의 상부판의 중심부의 두께가 상기 패드 지지대의 상부판의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 웨이퍼(1)가 부착되는 헤드부(10), 헤드부(10)의 아래에 위치하며 웨이퍼(1)와 접촉하여 웨이퍼(1)를 연마하는 연마부(30)를 포함한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 연마부의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 단면도가 도시되어 있다.
연마부(30)는 패드 지지대(Pad Backer)(21) 및 패드(Pad)(22)로 이루어지는 패드 조립체(20), 패드 조립체(20) 위에는 위치하는 상부 링(40), 패드 조립체(20) 아래에 위치하는 하부 링(45), 상부 링(40) 및 하부 링(45)을 고정하는 고정 링(50)을 포함한다.
하부 링(45) 아래에는 망사 형태의 슬러리 메쉬(slurry mesh)(60)가 위치하며, 슬러리 메쉬(60) 아래에는 연마 블래더(Bladder)(70)가 위치하고 있다.
패드 지지대(21)는 원판형이며, 패드 지지대(21) 위에 원판형의 패드(22)가 부착된다. 이러한 패드(22)가 웨이퍼(1)와 직접 접촉하여 웨이퍼(1)의 표면을 연마한다.
패드 지지대(21) 및 패드(22)에는 슬러리(slurry)를 공급하는 복수개의 공급 홀(37)이 형성되어 있다. 슬러리는 고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물 속에 현탁된 현탁액을 의미한다.
패드 지지대(21)는 스테인레스 재질의 하부판, 하부판 위에 형성되어 있는 우레탄 재질의 상부판으로 이루어진다.
고무 재질의 연마 블래더(70)의 내부에 일정한 압력의 에어가 주입되면 연마 블래더(70)가 팽창하게 된다. 따라서, 연마 블래더(70) 위에 위치하는 패드 지지대(21)가 부풀어지게 되어 연마 헤드부(10)에 부착된 웨이퍼(1)와 패드(22)가 밀착되어 연마가 잘되도록 한다.
그리고, 연마 블래더(70)의 중앙에 형성된 홀에서 슬러리가 나오고, 이러한 슬러리는 슬러리 메쉬(60)를 통해 패드 조립체(20)의 모든 면적으로 골고루 퍼지게 된다.
그리고, 패드 지지대(21) 및 패드(22)에 형성되어 있는 복수개의 공급 홀(37)에 의해 슬러리가 패드(22) 위까지 공급된다. 이 때, 헤드부(10)와 연마부(30)가 일정한 속도로 회전하면서 웨이퍼(1)를 연마하게 된다.
이 경우, 유연한 성질의 스테인레스 재질의 하부판은 연마 블래더(70)에 의해 일정한 압력이 가해질 때 휘어지게 된다.
그러나, 웨이퍼(1)는 휘어진 패드(22) 및 패드 지지대(21)의 중앙부와만 접촉하게 되고 패드(22)의 주변부와는 접촉 면적이 줄어들게 된다는 문제점이 발생한다.
이를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 패드(22)의 중심부의 두께가 패드(22)의 주변부의 두께보다 얇게 형성된다. 즉, 패드(22)의 중심부가 휘어져 높아진 높이만큼 패드(22)의 주변부의 두께를 두껍게 함으로써 패드(22)가 휘어져도 웨이퍼(1)와 접촉하는 면적은 편평해지도록 한다.
따라서, 연마 공정 진행 시 연마부(30)에 일정한 압력이 가해질 때 헤드부(10)에 위치한 웨이퍼(1)와 패드(22)간의 접촉 면적을 효율적으로 넓힐 수 있다.
압력이 가해지지 않은 상태에서 패드(22)의 주변부가 중심부보다 상대적으로 높아져 있으나, 연마 공정이 진행되지 않는 동안에는 큰 문제점은 없다.
그리고, 패드(22)의 중심부의 두께와 패드(22)의 주변부의 두께사이의 차이는 패드(22)에 가압되는 압력에 따라 조절된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 단면도가 도 4에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.
도 4에 도시한 바와 같이, 패드 지지대(21)는 스테인레스 재질의 하부판(21a), 하부판(21a) 위에 형성되어 있는 우레탄 재질의 상부판(21b)으로 이루어진다.
패드 지지대(21)의 중심부의 두께가 패드 지지대(21)의 주변부의 두께보다 얇게 형성된다. 즉, 패드 지지대(21)의 상부판(21b)의 중심부의 두께가 패드 지지대(21)의 상부판(21a)의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있다. 즉, 패드 지지대(21)의 하부판(21a)의 중심부가 휘어져 높아진 높이만큼 패드 지지대(21)의 상부판(21b)의 주변부의 두께를 두껍게 함으로써 패드 지지대(21)가 휘어져도 웨이퍼(1)와 접촉하는 면적은 편평해지도록 한다.
따라서, 연마 공정 진행 시 연마부(30)에 일정한 압력이 가해질 때 헤드부(10) 위에 위치한 웨이퍼(1)와 패드(22)간의 접촉 면적을 효율적으로 넓힐 수 있다.
그리고, 패드 지지대(21)의 중심부의 두께와 패드 지지대(21)의 주변부의 두께사이의 차이는 패드 지지대(21)에 가압되는 압력에 따라 조절된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 패드의 중심부와 패드의 주변부의 두께를 다르게 형성함으로써 연마부에 압력이 인가되어 패드가 팽창하여도 연마 시 웨이퍼와 접촉하는 패드가 편평해지도록 하여 연마면적을 넓히고, 웨이퍼의 제거률은 향상시키고, 균일도도 향상시키며, 웨이퍼의 수율도 향상시킨다.
또한, 패드 지지대의 중심부와 패드 지지대의 주변부의 두께를 다르게 형성함으로써 연마부에 압력이 인가되어 패드가 팽창하여도 연마 시 웨이퍼와 접촉하는 패드가 편평해지도록 하여 연마면적을 넓히고, 웨이퍼의 제거률은 향상시키고, 균일도도 향상시키며, 웨이퍼의 수율도 향상시킨다.
Claims (8)
- 웨이퍼가 부착되는 헤드부,상기 헤드부의 아래에 위치하며 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고,상기 연마부는원판형의 패드 지지대,상기 패드 지지대 위에 부착되는 원판형의 패드를 포함하고,상기 패드의 중심부의 두께가 상기 패드의 주변부의 두께보다 얇게 형성되며,상기 패드의 상면은 평평하고, 상기 패드의 하부면은 곡면인 화학적 기계적 연마 장치.
- 제1항에서,상기 패드 지지대 및 패드에는 슬러리를 공급하는 복수개의 공급 홀이 형성되어 있는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제1항에서,상기 패드 지지대는 스테인레스 재질의 하부판, 상기 하부판 위에 형성되어 있는 우레탄 재질의 상부판으로 이루어지는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제1항에서,상기 패드 지지대 및 패드로 이루어지는 패드 조립체 위에는 상부 링이 위치하며, 상기 패드 조립체 아래에는 하부 링이 위치하고, 상기 상부 링 및 하부 링을 고정 링에 의해 고정하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제1항에서,상기 패드의 중심부의 두께와 상기 패드의 주변부의 두께사이의 차이는 패드에 가압되는 압력에 따라 조절되는 화학적 기계적 연마 장치.
- 웨이퍼가 부착되는 헤드부,상기 헤드부의 아래에 위치하며 상기 웨이퍼와 접촉하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마부를 포함하고,상기 연마부는원판형의 패드 지지대,상기 패드 지지대 위에 부착되는 원판형의 패드를 포함하고,상기 패드 지지대의 중심부의 두께가 상기 패드 지지대의 주변부의 두께보다 얇게 형성되며,상기 패드 지지대는 평평한 상면 및 곡면인 하부면을 가지는 상부판 및 상기 상부판에 접촉하고, 상기 상부판의 하부면에 대응하는 상부면을 가지는 하부판을 포함하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제6항에서,상기 하부판은 스테인레스 재질이며, 상기 상부판은 우레탄 재질로 이루어지는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제7항에서,상기 패드 지지대의 상부판의 중심부의 두께가 상기 패드 지지대의 상부판의 주변부의 두께보다 얇게 형성되어 있는 화학적 기계적 연마 장치.
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2004
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