KR100887049B1 - 화학기계적 연마 설비 및 그의 슬러리 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리를 공급하는 노즐을 최소한 하나 이상 이동 가능하게 구성함으로써 웨이퍼의 연마량을 측정하여 노즐의 위치를 조절하는 화학기계적 연마 설비 및 그의 슬러리 공급 장치를 개시한다.
본 발명의 화학기계적 연마 설비는 상부의 편평한 면에 연마 패드가 부착되는 플래튼, 상기 플래튼의 상부에 설치되어 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너, 웨이퍼를 장착하여 상기 플래튼의 상부에서 일방향으로 회전하면서 가압하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 헤드, 상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하는 노즐이 최소한 하나 이상 이동 가능하게 구성되어 상기 슬러리를 가변된 최소한 하나 이상의 위치에서 공급하는 슬러리 공급 장치를 구비하여 테스트 연마 결과에 따라 상기 최소한 하나 이상의 노즐 위치를 가변 세팅하여 상기 웨이퍼 연마 공정을 수행한다.

Description

화학기계적 연마 설비 및 그의 슬러리 공급 장치{CMP apparatus and slurry providing apparatus thereof}
도 1은 화학기계적 연마 설비의 평면 배치 상태를 나타내는 도면
도 2는 화학기계적 연마 설비의 측면 배치 상태를 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 화학기계적 연마 설비를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치의 실시예를 나타내는 부분 사시도
도 5는 실시예에 따른 노즐 위치의 가변 상태를 설명하는 평면도
도 6은 노즐 위치에 따른 웨이퍼 연마량을 나타내는 그래프
본 발명은 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하, "CMP"라 함) 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러리를 공급하는 노즐을 최소한 하나 이상 이동 가능하게 구성함으로써 웨이퍼의 연마량을 측정하여 노즐의 위치를 조절하는 슬러리 공급 장치에 관한 것이다.
통상, 반도체 제조 공정에서 CMP 공정은 웨이퍼의 평탄화에 적용된다.
CMP 설비는 도 1 및 도 2와 같이 연마 패드(4)가 부착된 플래튼(2) 상에 연 마 헤드(12), 슬러리 공급장치(6) 및 컨디셔너(16)가 설치되고, 플래튼(2)과 연마 헤드(12)가 정해진 위치에서 화살표 A 및 화살표 E와 같이 동일한 방향으로 회전하고, 컨디셔너(16)가 연마 패드(4) 상을 왕복하도록 구성된다.
상기한 구성에서 슬러리 공급 장치(6)가 슬러리를 연마 패드(4) 상에 공급하고, 연마 헤드(12)에 웨이퍼(미도시)가 장착됨에 따라서 웨이퍼는 연마 패드(4)와 연마 헤드(12)의 회전력 및 화살표 P 방향의 가압력에 의하여 연마된다. 이때 슬러리는 연마제 역할을 수행한다.
그리고, 컨디셔너(16)는 다이아몬드 디스크(18)를 연마 패드(4)의 반경 범위 내에서 직선 왕복운동을 시키면서 연마 패드(4)를 컨디셔닝한다. 여기에서 컨디셔닝이란 연마 패드의 표면을 슬러리가 공급되는 상태에서 웨이퍼를 연마하기 적당한 상태로 유지시키는 것을 의미한다.
상술한 종래의 CMP 설비는 슬러리 공급 장치(6)가 고정된 위치에서 공정 파라메타에 따라서 유량을 제어하여 슬러리를 공급한다.
슬러리 공급 장치(6)가 고정된 위치에서 슬러리를 공급하므로, 연마 패드(4)의 전면에 걸쳐서 고른 양으로 슬러리가 공급되기 어렵다. 그리고, 연마 헤드(12)에 장착되는 웨이퍼의 평탄화를 위한 회전 영역은 연마 패드(4) 반경보다 좁게 차지된다.
그러므로, 위치에 따라 웨이퍼에 공급되는 슬러리의 양이 일정하지 않게 되며, 이는 웨이퍼 일면의 반경 위치에 따라서 불균일한 연마가 발생되는 것을 초래한다.
즉, 종래의 CMP 설비의 슬러리 공급 장치는 슬러리의 양이 위치에 따라 불균일하게 공급되는 정도가 심할수록 웨이퍼 일면의 반경 위치에 따라 최대 연마량과 최소 연마량의 차이가 크게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼를 연마하는 CMP 설비에 구성되는 슬러리 공급 장치의 노즐을 이동가능하게 최소한 하나 이상 구성하여 웨이퍼의 전면에 걸쳐서 연마량이 일정하도록 함에 있다.
본 발명에 따른 화학기계적 연마 설비는, 상부의 편평한 면에 연마 패드가 부착되는 플래튼, 상기 플래튼의 상부에 설치되어 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너, 웨이퍼를 장착하여 상기 플래튼의 상부에서 일방향으로 회전하면서 가압하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 헤드, 상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하는 노즐이 최소한 하나 이상 이동 가능하게 구성되어 상기 슬러리를 가변된 최소한 하나 이상의 위치에서 공급하는 슬러리 공급 장치를 구비하여 테스트 연마 결과에 따라 상기 최소한 하나 이상의 노즐 위치를 가변 세팅하여 상기 웨이퍼 연마 공정을 수행한다.
여기에서, 슬러리 공급 장치는, 플래튼 상부에 배치되며, 일면에 길이 방향으로 가이드 채널이 형성된 지지대 및 배관과 연결되어 공급되는 슬러리를 드롭하는 노즐을 구비하고, 상기 가이드 채널 상을 이동하면서 특정 위치에 고정 가능한 최소한 하나 이상의 몸체를 구비함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 화학기계적 연마 설비 및 그의 슬러리 공급 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 화학기계적 연마 설비의 구성을 설명한다.
플래튼(2)은 편평한 상면을 가지며 화살표 A 방향으로 정속으로 회전하도록 구성되며, 플래튼(2)의 상면에 연마 패드(4)가 부착된다.
그리고, 슬러리(10)가 연마제로써 연마 패드(4) 상에 공급되며, 슬러리 공급을 위하여 슬러리 공급 장치(20)가 연마 패드(4)의 상부에 구성되고, 슬러리 공급 장치(20)의 끝부분에는 하향되는 최소한 하나 이상의 노즐(22)이 구성된다. 노즐(22)에서 드롭된 슬러리는 회전 속도가 느린 중심쪽과 회전 속도가 빠른 바깥쪽으로 골고루 퍼지게된다.
그리고, 연마 패드(4)의 다른 상부에는 연마 헤드(12)가 구성된다. 연마 헤드(12)는 웨이퍼(14)를 하부에 장착한 상태에서 화살표 E 방향으로 회전되고, 웨이퍼(14)를 연마하기 위해서 일정한 압력으로 화살표 P 방향으로 눌러준다.
그리고, 연마 패드(4)의 또다른 상부에는 연마패드(4) 표면을 컨디셔닝하기 위한 컨디셔너(16)가 설치된다. 컨디셔너(16)는 단부에 다이아몬드 디스크(18)를 구비하면서 연마패드(4)의 반경 범위에서 다이아몬드 디스크(18)를 직선 왕복하도록 구성된다.
본 발명에 의한 슬러리 공급 장치(20)는 최소한 하나 이상의 이동 가능한 노즐(22)을 구비하며, 노즐(22)은 도 4와 같이 구성될 수 있다.
구체적으로, 슬러리 공급 장치(20)에는 가이드 채널(32)이 길이 방향으로 형 성된 지지대(30)가 구비되며, 지지대(30)의 가이드 채널(32)이 형성된 일면에는 노즐(40)의 위치를 확인하기 위한 눈금(31)이 형성된다.
그리고, 노즐(40)이 하향되게 구성되는 노즐 몸체(42)는 제어 밸브(44)를 구비하는 배관(46)에 연결된다. 즉, 배관(46)과 노즐(40)이 노즐 몸체(42)를 통하여 연결되며, 노즐(40)에서 드롭되는 슬러리의 양은 제어밸브(44)에 의하여 조절된다. 이때 제어 밸브(44)는 매뉴얼 방식이나 전기적인 조절 방식의 것이 선택적으로 사용될 수 있다.
그리고, 가이드 채널(32)에 최소한 하나 이상의 노즐 몸체(42)가 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 노즐 몸체(42)의 위치는 눈금(31)을 이용하여 확인할 수 있고, 노즐 몸체(42)의 위치 고정을 위한 고정 기구는 제작자에 의도에 따라서 다양하게 실시될 수 있으나 도 4에서는 푸쉬에 의하여 잠금/해제가 설정되는 푸쉬 버턴이 예시되어 있다.
도 4와 같이 구성됨에 따라서, CMP 공정을 진행하기 전에 노즐의 위치가 조정될 수 있다.
즉, 슬러리 공급을 위한 노즐(40)을 일정한 위치에 두고 테스트로 연마 공정을 진행하여 웨이퍼의 위치별 연마량을 측정한다.
노즐(40)의 위치는 도 5에 예시된 바와 같이 N1, N2, N3로 가변될 수 있으며, 이는 지지대(30)의 눈금(31)을 확인하여 몸체(42)를 가이드 채널(32)을 따라 이동시킴으로써 가능하다. 그리고, 슬러리의 공급량도 제어 밸브(44)의 조작으로 제어될 수 있다.
상기한 바와 같은 환경에서 테스트 연마 공정 결과 웨이퍼의 연마량이 만족스러운 수준이면 현재 세팅된 상태대로 웨이퍼를 연마하는 공정을 진행한다.
그러나, 테스트 연마 공정 결과 웨이퍼의 연마량이 전면에 걸쳐서 균일하지 않은 경우 현재 세팅된 노즐의 위치를 변경시키고 필요에 따라서 슬러리의 공급량도 조절하여 테스트 연마를 반복하여 수행함으로써 만족스러운 상태로 노즐(40)의 위치를 결정할 수 있다.
한편, 둘 이상의 노즐(40)이 구성되는 경우, 노즐들의 위치를 각각 조절하면서 위치 별로 공급되는 슬러리의 양을 다르게 제어할 수 있고, 그에 따라서 보다 효과적으로 연마 패드(4)의 위치 별로 균일한 양으로 슬러리가 공급되도록 조절할 수 있다.
즉, 도 6과 같이 웨이퍼의 반경 별 연마량의 차이를 대비하면서 테스트 연마를 진행함으로써 본 발명에 따른 최적의 노즐 위치가 결정될 수 있다.
슬러리 공급 장치의 노즐 위치가 본 발명에 따라서 다양하게 가변 설정됨에 따라서 CMP 공정 결과 웨이퍼 전면에 걸친 고른 연마가 가능해진다.
따라서, 본 발명에 의하면 슬러리 공급 장치의 개선으로 웨이퍼 전면에 걸쳐서 일정한 양으로 연마가 이루어질 수 있어서, 노광 공정 등의 오차를 줄일 수 있으며, 그에 따라서 소자 특성이 개선되는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 상부의 편평한 면에 연마 패드가 부착되는 플래튼;
    상기 플래튼의 상부에 설치되어 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 컨디셔너;
    웨이퍼를 장착하여 상기 플래튼의 상부에서 일방향으로 회전하면서 가압하여 상기 웨이퍼를 연마하는 연마 헤드;
    상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하는 노즐이 최소한 하나 이상 이동 가능하게 구성되어 상기 슬러리를 가변된 최소한 하나 이상의 위치에서 공급하는 슬러리 공급 장치를 구비함으로써,
    테스트 연마 결과에 따라 상기 최소한 하나 이상의 노즐 위치를 가변 세팅하여 상기 웨이퍼 연마 공정을 수행하는 화학기계적 연마 설비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리 공급 장치는,
    상기 플래튼 상부에 배치되며, 일면에 길이 방향으로 가이드 채널이 형성된 지지대; 및
    제어 밸브를 갖는 배관과 연결되어 공급되는 슬러리를 드롭하는 노즐을 구비하고, 상기 가이드 채널 상을 이동하면서 특정 위치에 고정 가능한 최소한 하나 이상의 몸체를 구비함을 특징으로 하는 화학기계적 연마 설비.
  3. 플래튼 상부에 배치되며, 일면에 길이 방향으로 가이드 채널이 형성된 지지 대; 및
    배관과 연결되어 공급되는 슬러리를 드롭하는 노즐을 구비하고, 상기 가이드 채널 상을 이동하면서 특정 위치에 고정 가능한 최소한 하나 이상의 몸체를 구비함을 특징으로 하는 화학기계적 연마 설비의 슬러리 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지대에는 상기 몸체의 고정 위치를 확인하기 위한 눈금이 형성됨을 특징으로 하는 화학기계적 연마 설비의 슬러리 공급 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 배관에는 제어밸브가 구비됨을 특징으로 하는 화학기계적 연마 설비의 슬러리 공급 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 몸체는 내부에 고정기구를 구비하여 상기 특정 위치에 고정가능함을 특징으로 하는 화학기계적 연마 설비의 슬러리 공급 장치.
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