KR101559278B1 - Low pressurised conditioner of chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너에 관한 것으로, 회전 중심으로부터 연장되어 왕복 회전 운동하는 아암과; 상기 아암의 끝단부에서 회전 구동되는 회전축과; 상기 회전축에 의하여 회전 구동되고, 저면에는 컨디셔닝 디스크를 파지하여 상기 연마 패드를 가압하면서 상기 연마 패드의 표면을 미소 절삭하는 컨디셔닝 유닛과; 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 사이에 밀폐된 형성되어 부압이 인가되면 상기 컨디셔닝 유닛을 상기 회전축으로 인상하는 인상 챔버를; 포함하여 구성되어, 인상 챔버에 부압을 인가하여 컨디셔닝 유닛이 회전축을 향하여 들어올리는 힘을 도입하여, 컨디셔닝 유닛의 자중으로 누르는 자압보다 작은 저압으로 연마 패드를 정교하게 제어하면서 가압하면서 개질할 수 있는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너를 제공한다.The present invention relates to a conditioner of a chemical mechanical polishing apparatus, comprising: an arm extending from a center of rotation and reciprocating in rotation; A rotary shaft rotatably driven at an end of the arm; A conditioning unit that is rotationally driven by the rotation shaft and grasps the conditioning disk on the bottom surface to minutely cut the surface of the polishing pad while pressing the polishing pad; An impression chamber formed between the conditioning unit and the rotary shaft to raise the conditioning unit to the rotary shaft when a negative pressure is applied thereto; A chemical that can be reformed while being pressed while precisely controlling the polishing pad at a lower pressure than the self-pressing force of the conditioning unit by the self-weight of the conditioning unit by applying a negative pressure to the impression chamber by introducing a force for lifting the conditioning unit toward the rotation axis. A conditioner of a mechanical polishing apparatus is provided.

Description

화학 기계적 연마 장치의 저압 컨디셔너 {LOW PRESSURISED CONDITIONER OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}[0001] LOW PRESSURIZED CONDITIONER OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS [0002]

본 발명은 화학 기계식 연마시스템의 저압 컨디셔너에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화학 기계적 연마 공정 중에 컨디셔닝 디스크를 고정하고 있는 디스크 홀더의 자중으로 누르는 자압(自壓)보다 더 낮은 가압력으로 가압하면서 연마 패드를 개질할 수 있는 화학 기계식 연마시스템의 저압 컨디셔너에 관한 것이다.
The present invention relates to a low-pressure conditioner of a chemical mechanical polishing system, and more particularly, to a low-pressure conditioner of a chemical mechanical polishing system which, while pressurizing with a pressing force lower than the self- To a low-pressure conditioner of a chemical-mechanical polishing system.

일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 웨이퍼과 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다. BACKGROUND ART Generally, a chemical mechanical polishing (CMP) process is known as a standard process for polishing a surface of a wafer by relatively rotating between a wafer such as a wafer for manufacturing a semiconductor provided with a polishing layer and a polishing table.

도1은 종래의 화학 기계식 연마 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 상면에 연마 패드(11)가 부착된 연마 정반(10)과, 연마하고자 하는 웨이퍼(W)를 장착하여 연마 패드(11)의 상면에 접촉하면서 회전하는 연마 헤드(20)와, 연마 패드(11)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하여 미세하게 절삭하여 연마 패드(11)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 하는 컨디셔너(30)로 구성된다. 1 is a view schematically showing a conventional chemical mechanical polishing apparatus. A polishing table 10 having a polishing pad 11 on its upper surface and a polishing head 10 mounted on the polishing head 11 to be polished and contacting the upper surface of the polishing pad 11 And a conditioner 30 that presses the surface of the polishing pad 11 with a predetermined pressing force to finely cut the surface of the polishing pad 11 so that the micropores formed on the surface of the polishing pad 11 come out to the surface.

연마 정반(10)은 웨이퍼(W)가 연마되는 폴리텍스 재질의 연마 패드(11)가 부착되고, 회전축(12)이 회전 구동되어 회전 운동한다.The polishing table 10 is provided with a polishing pad 11 made of a polytecontact material on which the wafer W is polished and the rotary shaft 12 is rotationally driven to rotate.

연마 헤드(20)는 연마 정반(10)의 연마 패드(11)의 상면에 위치하여 웨이퍼(W)를 파지하는 캐리어 헤드(21)와, 캐리어 헤드(21)를 회전 구동하면서 일정한 진폭만큼 왕복 운동을 행하는 연마 아암(22)으로 구성된다. The polishing head 20 includes a carrier head 21 which is located on the upper surface of the polishing pad 11 of the polishing platen 10 to grip the wafer W and a carrier head 21 which reciprocates by a constant amplitude And a polishing arm 22 for performing polishing.

컨디셔너(30)는 연마 패드(11)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마 패드(11)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마 패드(11)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(21)에 파지된 웨이퍼(W)에 원활하게 공급하도록 한다. The conditioner 30 finely cuts the surface of the polishing pad 11 so that a large number of foam micropores serving as a slurry in which a slurry containing a mixture of an abrasive and a chemical are not clogged on the surface of the polishing pad 11, So that the slurry filled in the foam pores of the carrier head 21 can be smoothly supplied to the wafer W held by the carrier head 21.

이를 위하여, 컨디셔너(30)는 컨디셔닝 공정 중에 연마 패드(11)에 접촉하는 컨디셔닝 디스크(31)를 하우징(34)로 파지하고, 컨디셔닝 디스크(31)의 회전축(33)을 회전시키도록 하우징(34) 내부에 모터 및 기어박스 등이 내장된다. 그리고, 회전축(33)을 중심으로 선회하는 아암(35)의 끝단에 위치한 컨디셔닝 디스크(31)를 하방(31p)으로 가압하기 위하여, 하우징(34)의 내부에는 공압에 의하여 하방(31p)으로 가압하는 실린더가 설치되고, 회전 중심으로부터 하우징(34)에 이르도록 연장된 아암(35)이 스윕(sweep) 운동을 행하여, 연마 패드(11)의 넓은 면적에 걸쳐 발포 기공에 대한 미소 절삭을 행한다 한편, 컨디셔닝 디스크(31)는 연마 패드(11)의 미소 절삭을 위하여 연마 패드(11)와 접촉하는 면에 다이아몬드 입자가 부착될 수도 있다. To this end, the conditioner 30 grasps the conditioning disk 31, which contacts the polishing pad 11 during the conditioning process, with the housing 34, and rotates the rotating shaft 33 of the conditioning disk 31, ), A motor and a gear box are built in. In order to press the conditioning disk 31 located at the end of the arm 35 pivoting about the rotation axis 33 downward 31p, the inside of the housing 34 is pressurized downward by a pneumatic pressure 31p And an arm 35 extended from the center of rotation to the housing 34 performs a sweep motion to perform microcutting of the foam pores over a large area of the polishing pad 11 , The conditioning disk 31 may be adhered to the surface of the polishing pad 11 in contact with the polishing pad 11 for micro-cutting of the polishing pad 11.

이와 같이 구성된 종래의 화학 기계식 연마 장치는 연마하고자 하는 웨이퍼(W)를 캐리어 헤드(21)에 진공으로 흡착하여 웨이퍼(W)가 연마 패드(11)에 가압되면서 회전 구동되고, 동시에 연마 패드(11)가 회전하도록 작동한다. 이 때, 슬러리 공급부(40)의 공급구(42)로부터 공급된 슬러리는 연마 패드(11)에 형성되어 있는 수많은 발포 기공에 담겨진 상태로 연마 헤드(20)에 고정된 상태로 회전하는 웨이퍼(W)에 공급된다. 이 때, 연마 패드(11)는 지속적으로 가압되므로 발포 기공의 개구부가 점점 막히게 되어 웨이퍼(W)에 슬러리가 원활히 공급되지 못하는 현상이 발생된다. In the conventional chemical mechanical polishing apparatus thus structured, the wafer W to be polished is vacuum-attracted to the carrier head 21 so that the wafer W is rotationally driven while being pressed against the polishing pad 11, Is rotated. At this time, the slurry supplied from the supply port 42 of the slurry supply unit 40 is transferred to the wafer W rotated in a state of being fixed to the polishing head 20 in a state of being contained in a number of foam pores formed in the polishing pad 11 . At this time, since the polishing pad 11 is continuously pressed, the opening of the foam pores is gradually clogged, and slurry can not be smoothly supplied to the wafer W.

이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 컨디셔너(30)는 연마 패드(11)를 향하여 가압하는 실린더를 구비하여, 다이아몬드 입자와 같이 경도가 높은 입자가 부착된 컨디셔닝 디스크(31)를 가압하면서 회전시키고, 동시에 스윕 운동을 행함으로써,연마 패드(11)의 전체 면적에 걸쳐 분포된 발포 기공의 개구부를 지속적으로 미세 절삭하여, 연마 패드(11)상의 발포 기공에 담겨진 슬러리가 원활하게 웨이퍼(W)에 공급되도록 한다.
In order to solve such a problem, the conditioner 30 is provided with a cylinder that presses the polishing pad 11 toward the polishing pad 11, and presses the conditioning disk 31 with particles having high hardness, such as diamond particles, The opening of the foam pores distributed over the entire area of the polishing pad 11 is continuously and finely cut so that the slurry contained in the foam pores on the polishing pad 11 is smoothly supplied to the wafer W. [ do.

이 때, 컨디셔너(30)의 컨디셔닝 디스크(31)가 충분한 힘으로 가압하지 않으면 연마 패드(11)의 발포 기공의 개구부를 개방하지 못하여 슬러리가 웨이퍼(W)에 원활히 공급하지 못하는 문제점이 발생되며, 컨디셔닝 디스크(31)가 과도한 힘으로 가압하면 연마 패드(11)의 개구부를 개방시키기는 하지만 연마 패드(11)의 사용 수명이 짧아져 경제성이 악화되는 문제가 있다. At this time, unless the conditioning disk 31 of the conditioner 30 is pressurized with sufficient force, the opening of the foam pores of the polishing pad 11 can not be opened and the slurry can not be supplied smoothly to the wafer W, If the conditioning disk 31 is pressurized with an excessive force, the opening of the polishing pad 11 is opened, but the service life of the polishing pad 11 is shortened and the economical efficiency is deteriorated.

더욱이, 도1에 도시된 컨디셔너(30)는 컨디셔닝 디스크(31)를 가압하는 실린더가 아암(35)의 끝단부에 위치한 하우징(34)에 배치되고, 컨디셔닝 디스크(31)를 회전시키는 회전 모터도 하우징(34)에 배치되어, 하우징(34)의 자중이 매우 커지는 문제가 있다. 이는, 컨디셔닝 디스크(31)에 의해 연마 패드(11)를 높은 가압력으로 가압하는 경우에는 문제되지 않지만, 컨디셔닝 디스크(31)에 의해 연마 패드(11)를 낮은 가압력으로 가압하고자 할 경우에는, 하우징(34)의 자중에 의하여 연마 패드(11)를 낮은 가압력으로 가압하는 것 자체가 불가능해지는 문제를 야기한다. 1 further includes a rotary motor for rotating the conditioning disk 31 and a cylinder for pressing the conditioning disk 31 is disposed in the housing 34 located at the end of the arm 35. In addition, the conditioner 30 shown in Fig. There is a problem that the weight of the housing 34 becomes very large. This is not a problem when pressing the polishing pad 11 with a high pressing force by the conditioning disk 31. When the polishing disk 11 is to be pressed with a low pressing force by the conditioning disk 31, 34 to press the polishing pad 11 with a low pressing force by itself.

따라서, 컨디셔닝 디스크(31)를 낮은 가압력으로 연마 패드(11)에 가압하면서 미세하게 연마 패드(11)를 개질할 수 있는 컨디셔너의 필요성이 절실히 대두되고 있다.
Therefore, the need for a conditioner capable of finely modifying the polishing pad 11 while pressing the conditioning disk 31 against the polishing pad 11 with a low pressing force is urgently required.

한편, 컨디셔닝 디스크(31)의 수직 방향으로 가해지는 힘은 미리 정해진만큼의 힘이 가압되도록 실린더가 제어되지만, 캐리어 헤드(20)에 의하여 웨이퍼(W)를 가압하는 힘의 편차 등의 원인에 의하여, 도3에 도시된 바와 같이 연마 패드(11)의 표면 높이(79)는 반경 방향으로의 마모량이 불균일하여 반경 방향에 걸쳐 불균일해지는 현상이 발생된다. 이로 인하여, 컨디셔닝 디스크(31)에 의하여 균일한 힘이 가압되더라도, 연마 패드(11)의 상태가 국부적으로 불균일한 상태가 그대로 유지되므로, 연마 패드(11)의 수많은 발포 기공에 담겨진 슬러리가 웨이퍼로 원활하게 전달되지 못하게 되는 문제가 야기되었다.On the other hand, the force applied in the vertical direction of the conditioning disk 31 is controlled by the cylinder so that a predetermined amount of force is applied. However, due to a variation in the force pressing the wafer W by the carrier head 20 , As shown in Fig. 3, the surface height 79 of the polishing pad 11 becomes nonuniform in the radial direction due to nonuniform amount of wear in the radial direction. Therefore, even if a uniform force is applied by the conditioning disk 31, the state of the polishing pad 11 is locally unevenly maintained. Therefore, the slurry contained in the numerous pores of the polishing pad 11 is transferred to the wafer So that the problem is not smoothly transmitted.

따라서, 연마 패드의 불균일한 마모 상태를 해소할 수 있는 컨디셔너의 필요성도 절실히 요구되고 있다.
Therefore, there is a strong demand for a conditioner capable of eliminating uneven wear of the polishing pad.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 선회 운동을 하는 아암의 끝단에 위치한 컨디셔닝 유닛의 자중 보다 낮은 가압력을 연마 패드를 가압하면서 개질할 수 있는 화학 기계적 연마 장치용 저압 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention provides a low-pressure conditioner for a chemical mechanical polishing apparatus capable of modifying a pressing force lower than the self-weight of a conditioning unit located at an end of a swinging arm while pressing the polishing pad, in order to solve the above- The purpose.

그리고, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드가 웨이퍼와의 마찰에 의하여 불균일하게 마모되더라도, 연마 패드의 표면 높이를 일정하게 유지하여 웨이퍼의 연마 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to improve the polishing quality of a wafer by keeping the surface height of the polishing pad constant, even if the polishing pad wears unevenly due to friction with the wafer during the chemical mechanical polishing process.

즉, 본 발명은 연마 패드의 마모 상태에 따라 가압력이 가변하여 도입함으로써, 연마 패드가 균일한 높이로 유지되도록 하여, 연마 패드 상에 도포되는 슬러리가 원활하게 웨이퍼에 전달되어 화학적 연마가 의도한 대로 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.
That is, according to the present invention, since the pressing force is varied depending on the abrasion state of the polishing pad, the polishing pad is maintained at a uniform height so that the slurry applied on the polishing pad is smoothly transferred to the wafer, And the like.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 회전 중심으로부터 연장되어 왕복 회전 운동하는 아암과; 상기 아암의 끝단부에서 회전 구동되는 회전축과; 상기 회전축에 의하여 회전 구동되고, 저면에는 컨디셔닝 디스크를 파지하여 연마 패드를 가압하면서 상기 연마 패드의 표면을 미소 절삭하는 컨디셔닝 유닛과; 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 사이에 밀폐된 형성되어 부압이 인가되면 상기 컨디셔닝 유닛을 상기 회전축을 향하여 인상하는 인상 챔버를; 포함하여 구성되어, 상기 컨디셔닝 디스크를 파지하는 디스크 홀더와 상기 컨디셔닝 디스크의 자중의 합으로 누르는 자압(自壓) 보다 더 낮은 가압력으로 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an arm comprising: an arm extending from a center of rotation and reciprocatingly moving; A rotary shaft rotatably driven at an end of the arm; A conditioning unit rotatably driven by the rotating shaft and holding a conditioning disk on the bottom surface and pressing the polishing pad while minutely cutting the surface of the polishing pad; An impression chamber which is formed between the conditioning unit and the rotation shaft and is configured to raise the conditioning unit toward the rotation axis when a negative pressure is applied; Wherein the conditioner is configured to condition the polishing pad with a pressing force that is lower than a self-pressing force by a sum of the weight of the disk holder holding the conditioner disk and the weight of the conditioner disk, to provide.

이는, 컨디셔닝 유닛과 회전축 사이에 인상 챔버가 구비되어, 인상 챔버에 부압을 인가하는 것에 의하여 컨디셔닝 유닛을 상측으로 들려올라가는 인상력이 도입됨에 따라, 컨디셔닝 유닛의 자중에 비하여 보다 낮은 가압력으로 컨디셔닝 디스크가 연마 패드를 가압하면서 개질할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 통해, 상기와 같이 간단한 구성에 의하여 연마 패드를 컨디셔닝하는 가압력을 2파운드(lb) 이하의 낮은 하중으로 가압하면서 개질할 수 있게 된다. This is because a pulling chamber is provided between the conditioning unit and the rotating shaft and a pulling force for lifting the conditioning unit upward by applying a negative pressure to the pulling chamber is introduced so that the pressing force of the conditioning disk So that the polishing pad can be reformed while being pressurized. As a result, the pressing force for conditioning the polishing pad can be modified while being pressurized to a low load of 2 pounds (lb) or less by the simple structure as described above.

상기 인상 챔버는 상기 컨디셔닝 유닛의 상측 외주면과 상기 회전축의 하측 내주면의 사이에 단턱이 마주보는 링형상의 밀폐 공간으로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 인상 챔버는 협소한 체적으로 형성됨에 따라, 컨디셔닝 유닛을 들어올리는 힘에 제한이 있을 수 있지만, 간단한 구조로 인상 챔버를 형성할 수 있는 잇점이 있다.The impression chamber may be formed as a ring-shaped closed space with a step facing between the upper outer peripheral surface of the conditioning unit and the lower inner peripheral surface of the rotary shaft. Since the pull-up chamber formed in this way has a narrow volume, there is a limitation in the force of lifting the conditioning unit, but there is an advantage that the pull-up chamber can be formed with a simple structure.

무엇보다도, 본 발명은, 상기 인상 챔버가 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축을 가요성 멤브레인으로 연결하여 형성됨으로써, 가요성 멤브레인으로 경계의 일부가 형성되는 인상 챔버의 체적이 줄어들면서 컨디셔닝 유닛을 상측으로 원활히 인상할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. The impression chamber is formed by connecting the conditioning unit and the rotation shaft with a flexible membrane so that the volume of the impression chamber in which a part of the boundary is formed by the flexible membrane is reduced and the conditioning unit is smoothly It is possible to obtain an advantageous effect that can be raised.

무엇보다도, 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 중 어느 하나는 다른 하나에 삽입되는 형태로 형성되고; 상기 가요성 멤브레인은 상기 회전축의 둘레를 감싸는 형상으로 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축을 연결하여, 상기 인상 챔버를 링 형태의 밀폐 공간으로 형성하도록 구성될 수 있다. Above all, either the conditioning unit or the rotation axis is formed to be inserted into the other one; The flexible membrane may be configured to connect the conditioning unit and the rotation shaft in a shape that surrounds the rotation shaft, and the impression chamber may be formed as a ring-shaped closed space.

이를 통해, 컨디셔닝 디스크의 회전 중심으로부터 충분히 반경 방향으로 멀리 이격된 위치에서 컨디셔닝 둘레를 감싸는 링 형태로 인상 챔버를 형성함에 따라, 인상 챔버에 부압이 인가되면 컨디셔닝 유닛이 어느 한측으로 치우치는 인상력이 작용하지 않고 정확하게 상하 방향으로 인상력이 작용하면서, 컨디셔닝 유닛보다 낮은 가압력을 컨디셔닝 디스크 표면 전체에 걸쳐 균일하게 유지하면서 컨디셔닝 공정을 행할 수 있다.
As a result, the impression chamber is formed in a ring shape surrounding the conditioning at a position radially far from the center of rotation of the conditioning disk, so that when the negative pressure is applied to the impression chamber, The conditioning process can be performed while the pulling force acts in the vertical direction accurately, while maintaining the pressing force lower than that of the conditioning unit uniformly over the entire surface of the conditioning disk.

이 때, 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 중 어느 하나는 다른 하나에 삽입되는 형태로 형성됨으로써, 컨디셔닝 유닛이 회전축에 대하여 상하 방향으로 이동하더라도 자세가 틀어지지 않고 컨디셔닝 디스크의 표면 전체에 걸쳐 균일한 낮은 가압력을 유지할 수 있다. At this time, any one of the conditioning unit and the rotation shaft is inserted into the other one, so that even if the conditioning unit moves up and down with respect to the rotation axis, the uniform low pressing force Lt; / RTI >

한편, 상기 컨디셔닝 유닛의 상단과 상기 회전축의 사이에는 가압 챔버가 형성되고, 상기 가압 챔버에 정압이 인가됨으로써 상기 컨디셔닝 유닛을 하방으로 밀어 가압력을 증대시키도록 구성될 수 있다. 이와 같이 컨디셔닝 유닛을 하방으로 밀어내는 가압력을 공압으로 제어함에 따라, 컨디셔닝 유닛을 들어올리는 인상 챔버와 함께 공압으로 모두 제어할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. A pressure chamber may be formed between the upper end of the conditioning unit and the rotary shaft, and a pressing force may be applied to the pressure chamber to increase the pressing force by pushing the conditioning unit downward. By thus controlling the pressing force for pushing down the conditioning unit down to the air pressure in this way, it is possible to control the air pressure together with the pulling chamber for lifting the conditioning unit.

상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축의 마주보는 면에는 반경 방향으로 돌기가 돌출되어 회전 방향으로 상호 간섭되어, 상기 컨디셔닝 유닛은 상기 회전축에 대하여 상기 가압 챔버를 사이에 두고 상기 회전축에 의해 회전 구동되면서 상기 회전축에 대하여 상하 이동 가능하게 구성된다.Wherein the conditioning unit protrudes in the radial direction on the opposite surface of the conditioning unit and the rotation shaft to interfere with each other in the rotation direction so that the conditioning unit is rotatably driven by the rotation shaft with the pressure chamber interposed therebetween, As shown in FIG.

그리고, 상기 컨디셔너에는, 상기 연마 패드의 높이 편차를 감지하는 높이편차 감지부를; 더 포함하여 구성되어, 상기 높이편차 감지부에 의하여 감지된 상기 연마 패드의 표면높이 분포에 따라, 상기 연마 패드의 높이가 높을수록 보다 높은 가압력이 도입된다. The conditioner includes a height deviation detecting unit for detecting a height deviation of the polishing pad; And a higher pressing force is introduced as the height of the polishing pad is higher according to the distribution of the height of the surface of the polishing pad detected by the height deviation detecting unit.

이와 같이, 컨디셔닝 디스크에서 균일한 가압력으로 연마 패드의 표면을 미소 절삭하더라도, 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정을 위하여 연마 패드에 가압되는 힘의 분포가 균일하지 않게 되면, 연마 패드의 표면 높이가 반경 방향을 따라 불균일해지는 현상이 발생되므로, 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차에 대응하여 컨디셔닝 디스크가 연마 패드를 가압하면서 미소 절삭하는 절삭량을 조절함으로써, 웨이퍼의 연마 공정 중에 연마 패드의 반경 방향으로의 힘의 편차가 존재하더라도, 연마 패드의 전체 표면이 동일한 높이를 유지하면서 슬러리를 웨이퍼에 균일하게 공급할 수 있게 된다. 이를 통해, 컨디셔너에 의한 연마 패드의 표면 전체에 개질 효과가 균일해지므로, 웨이퍼로 유입되는 슬러리의 양이 국부적으로 차이가 생기지 않아, 보다 우수한 품질로 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정을 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Thus, even if the surface of the polishing pad is minutely cut with a uniform pressing force on the conditioning disk, if the distribution of the force applied to the polishing pad is not uniform for the chemical mechanical polishing process of the wafer, The conditioning disk presses the polishing pad against the radial height deviation of the polishing pad and adjusts the amount of cutting to be performed while the polishing disk is minutely cut so that the radial force of the polishing pad during the polishing process of the wafer The slurry can be uniformly supplied to the wafer while maintaining the same height as the entire surface of the polishing pad even when the deviation is present. As a result, since the modifying effect is uniform over the entire surface of the polishing pad by the conditioner, the amount of the slurry flowing into the wafer is not locally different, and a favorable effect of performing the chemical mechanical polishing process of the wafer with higher quality Can be obtained.

여기서, 상기 연마 패드의 반경 방향으로의 표면 높이 편차는 상기 연마 패드의 상측에 위치한 비접촉 센서에 의해 감지될 수도 있고, 상기 컨디셔닝 유닛에는 상기 연마 패드와 접촉하는 접촉 센서가 구비되어, 접촉 센서에 의해 감지될 수도 있다. Here, the surface height deviation in the radial direction of the polishing pad may be detected by a non-contact sensor located above the polishing pad, and the conditioning unit may be provided with a contact sensor which contacts the polishing pad, May be detected.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "연마 패드의 반경 방향으로의 표면 높이값", "연마 패드의 반경 방향으로의 패드 높이" 및 이와 유사한 용어는 '연마 패드의 바닥면으로부터 표면까지의 절대적인 높이'를 당연히 포함할 뿐만 아니라, '연마 패드의 표면 높이의 편차'로서 상대적인 높이를 포함하는 것으로 정의하기로 한다.
The term " radial surface height value ","pad height in the radial direction of the polishing pad ", and the like, as used herein and in the appended claims, refers to the absolute height from the bottom surface to the surface of the polishing pad, As well as the relative height as " the deviation of the surface height of the polishing pad ".

본 발명에 따르면, 컨디셔닝 유닛과 회전축 사이에 인상 챔버가 구비되어, 인상 챔버에 부압을 인가하면 컨디셔닝 유닛이 회전축을 향하여 들려 올라가는 힘이 도입됨에 따라, 컨디셔닝 유닛의 자중으로 누르는 자압(自壓)보다 작은 저압으로 연마 패드를 정교하게 제어하면서 가압하면서 개질할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, when a pulling chamber is provided between the conditioning unit and the rotating shaft and negative pressure is applied to the pulling chamber, a force for lifting the conditioning unit toward the rotating shaft is introduced, It is possible to obtain an advantageous effect that the polishing pad can be precisely controlled at a low pressure while modifying it while pressurizing.

또한, 본 발명은, 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 중 어느 하나는 다른 하나에 삽입되는 형태로 형성되고, 상기 가요성 멤브레인은 상기 회전축의 둘레를 감싸는 형상으로 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축을 연결하여, 상기 인상 챔버를 링 형태의 밀폐 공간으로 형성하도록 구성됨에 따라, 인상 챔버에 부압이 인가되면 컨디셔닝 유닛이 어느 한측으로 치우치는 인상력이 작용하지 않고 정확하게 상하 방향으로 인상력이 작용하면서, 컨디셔닝 유닛보다 낮은 가압력을 컨디셔닝 디스크 표면 전체에 걸쳐 균일하게 유지하면서 컨디셔닝 공정을 행할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.According to another aspect of the present invention, the conditioning unit and the rotary shaft are inserted into the other one, and the flexible membrane connects the conditioning unit and the rotary shaft in such a shape as to surround the rotary shaft, When the negative pressure is applied to the pulling chamber, the pulling force acting on the one side of the conditioning unit does not act and the pulling force acts on the pulling chamber in the upward and downward directions, The conditioning process can be performed while maintaining uniformity over the entire surface of the conditioning disk.

또한, 본 발명은, 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차에 대응하여 컨디셔닝 디스크의 가압력을 조절함으로써, 연마 패드의 전체 표면이 동일한 높이를 유지하도록 컨디셔너가 연마 패드를 미소 절삭하므로, 연마 패드에 공급되는 슬러리를 웨이퍼에 항상 균일하게 공급할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. In addition, the present invention adjusts the pressing force of the conditioning disk corresponding to the height deviation in the radial direction of the polishing pad, so that the conditioner finely cuts the polishing pad so that the entire surface of the polishing pad maintains the same height, It is possible to obtain an advantageous effect that the slurry can be uniformly supplied to the wafer at all times.

이를 통해, 본 발명은, 컨디셔너에 의한 연마 패드의 표면 전체에 개질 효과가 균일해짐에 따라, 보다 우수한 품질로 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정을 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
As a result, according to the present invention, the effect of modifying the entire surface of the polishing pad by the conditioner becomes uniform, so that the chemical mechanical polishing process of the wafer can be performed with higher quality.

도1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 평면도,
도2는 도1의 평면도,
도3은 도2의 절단선 3-3에 따른 연마 패드의 표면 높이의 분포도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너의 구성을 도시한 사시도,
도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 컨디셔너의 종단면도,
도6은 도5의 'A'부분의 확대도,
도7a는 컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력을 낮춘 상태를 도시한 도면,
도7b는 컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력을 높인 상태를 도시한 도면,
도8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너로서 도5의 'A'부분에 해당하는 구성을 도시한 확대 단면도,
도9는 연마 패드의 높이 분포에 따른 컨디셔닝 디스크의 가압력 산출 그래프,
도10은 도4의 컨디셔너의 작동 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.1 is a plan view showing the construction of a general chemical mechanical polishing apparatus,
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
Fig. 3 is a distribution of the surface height of the polishing pad along the cutting line 3-3 in Fig. 2,
4 is a perspective view showing the configuration of a conditioner of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention,
5 is a longitudinal sectional view of the conditioner according to the cutting line VV in Fig. 4,
FIG. 6 is an enlarged view of a portion 'A' in FIG. 5,
7A is a view showing a state in which the pressing force introduced to the conditioning disk is lowered,
7B is a view showing a state in which the pressing force introduced into the conditioning disk is increased,
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing a configuration corresponding to the portion 'A' of FIG. 5 as a conditioner of the chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention,
9 is a graph showing a pressing force calculation graph of the conditioning disk according to the height distribution of the polishing pad,
10 is a flowchart sequentially showing the operation method of the conditioner of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치의 컨디셔너(100)를 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, a conditioner 100 of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are designated by the same or similar reference numerals and the description thereof will be omitted for the sake of clarity of the present invention.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너의 구성을 도시한 사시도, 도5는 도4의 절단선 V-V에 따른 컨디셔너의 종단면도, 도6은 도5의 'A'부분의 확대도, 도7a는 컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력을 낮춘 상태를 도시한 도면, 도7b는 컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력을 높인 상태를 도시한 도면이다.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of a conditioner of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conditioner according to a cutting line VV in FIG. FIG. 7A is a view showing a state in which the pressing force introduced to the conditioning disk is lowered, and FIG. 7B is a diagram showing a state in which the pressing force introduced into the conditioning disk is increased.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치의 컨디셔너(100)는, 웨이퍼(W)가 가압하는 연마 패드(11)의 표면을 왕복 선회 운동(120d)을 하면서 개질하는 컨디셔닝 유닛(110)과, 컨디셔닝 유닛(110)을 일단부에 설치한 상태로 선회축(120a)의 회전에 따라 왕복 회전 운동을 하는 아암(120)과, 아암(120)의 끝단에서 구동 모터(135)에 의하여 회전 구동되어 회전 구동력을 컨디셔닝 유닛(110)에 전달하는 회전축(130)과, 회전축(130)의 둘레를 감싸는 형태로 상기 아암(120)에 위치 고정되는 고정 부재(140)과, 가압 챔버(C1)와 인상 챔버(C2)에 정압 또는 부압을 인가하는 압력 조절부(150)와, 연마 패드(11)의 표면 높이 차이를 측정하는 패드높이 측정부(90)와, 패드높이 측정부(90)에서 얻어진 연마 패드(11)의 표면 높이(도3의 79)에 따라 컨디셔닝 디스크(111)를 통해 연마 패드(11)를 가압하게 하는 제어부(160)로 구성된다.
As shown in the drawing, a conditioner 100 of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention is configured such that a surface of a polishing pad 11 to which a wafer W is pressed is subjected to a reciprocating motion 120d, An arm 120 that reciprocates in accordance with the rotation of the pivot shaft 120a while the conditioning unit 110 is installed at one end of the arm 120; A fixing member 140 fixed to the arm 120 so as to surround the rotation axis 130, a rotation shaft 130 rotatably driven by the rotation shaft 135 to transmit the rotation driving force to the conditioning unit 110, A pressure adjusting unit 150 for applying a positive or negative pressure to the pressurizing chamber C1 and the pulling chamber C2, a pad height measuring unit 90 for measuring a difference in surface height of the polishing pad 11, According to the surface height (79 in Fig. 3) of the polishing pad 11 obtained from the measuring portion 90, And a control unit 160 for pressing the polishing pad 11 through the claws 111.

상기 컨디셔닝 유닛(110)는 연마 정반(10) 상의 연마 패드(11)의 표면에 접촉한 상태로 소정의 각도 범위 내에서 선회 회전 경로를 따라 이동하면서 연마 패드(11)의 표면을 미소 절삭하는 컨디셔닝 디스크(111)와, 컨디셔닝 디스크(111)가 이탈하지 않게 고정하고 컨디셔닝 디스크(111)와 함께 회전하는 디스크 홀더(112)로 이루어진다. 디스크 홀더(112)는 컨디셔닝 디스크(111)에 비하여 작은 단면으로 연직 방향으로 상향 연장된 홀더 기둥(112a)이 형성되어, 회전축(130)의 내부에 삽입 설치된다. The conditioning unit 110 is a conditioning unit that performs fine cutting of the surface of the polishing pad 11 while moving along a turning rotational path within a predetermined angular range in contact with the surface of the polishing pad 11 on the polishing platen 10, And a disc holder 112 fixed with the conditioning disc 111 so as not to be separated from the disc 111 and rotating together with the conditioning disc 111. [ The disk holder 112 has a holder column 112a extending upward in the vertical direction with a small cross section as compared with the conditioning disk 111 and is inserted and installed inside the rotation shaft 130. [

상기 아암(120)은 소정의 각도 범위로 회전하는 선회축(120a)에 연동되어 120d로 표시된 방향으로 회전 운동을 한다. 이에 따라, 컨디셔닝 유닛(110)은 아암(120)의 일단에서 선회 운동을 하게 된다.
The arm 120 interlocks with the pivot shaft 120a rotating in a predetermined angular range and rotates in a direction indicated by 120d. Thus, the conditioning unit 110 performs a swing motion at one end of the arm 120. [

상기 회전축(130)은 아암(120)의 일단에서 구동 모터(135)에 의하여 회전 구동되며, 하단부(133)에는 중앙부에 요입 홈(132)이 형성되어 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)을 수용한다. 따라서, 컨디셔닝 유닛(110)의 상향 기둥(112a)은 회전축(130)에 대하여 연직 방향으로 상하 이동이 가능하게 설치된다. The rotation shaft 130 is rotatably driven by a driving motor 135 at one end of the arm 120 and a recessed groove 132 is formed at a central portion of the lower end 133 to support the holder column 112a of the conditioning unit 110. [ Lt; / RTI > Accordingly, the upward pillar 112a of the conditioning unit 110 is vertically movable with respect to the rotary shaft 130. [

이 때, 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)과 회전축(130)의 요입 홈(132)의 단면은 원형이 아닌 단면(예를 들어, 타원형 또는 사각형 단면)으로 형성되어, 회전축(130)의 회전 구동력이 컨디셔닝 유닛(110)을 회전 구동하면서 컨디셔닝 유닛(110)이 회전축(130)에 대하여 상하 방향으로 안내되며 이동된다. 한편, 도면에 도시되지 않았지만, 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)과 회전축(130)의 요입홈(132)의 단면이 원형으로 형성되더라도, 이들(112a, 132)의 마주보는 표면에는 반경 방향으로의 돌기(미도시)와 이를 수용하는 걸림턱이 형성되어, 회전 방향으로 상호 간섭되는 것에 의하여 회전축(130)의 회전 구동력이 컨디셔닝 유닛(110)을 회전 구동하면서 컨디셔닝 유닛(110)이 회전축(130)에 대하여 상하 방향으로 이동되게 구성될 수 있다.
The holder column 112a of the conditioning unit 110 and the recessed groove 132 of the rotary shaft 130 are formed in a non-circular cross section (for example, an elliptical or rectangular cross section) The conditioning unit 110 is guided and moved in the vertical direction with respect to the rotary shaft 130 while the rotary driving force of the conditioning unit 110 is driven to rotate. Although the holder column 112a of the conditioning unit 110 and the concave grooves 132 of the rotary shaft 130 are formed in a circular shape in cross section, the surfaces of the concave grooves 112a, (Not shown) and a locking protrusion for receiving the protrusion (not shown) are interposed in the rotating direction, so that the rotational driving force of the rotating shaft 130 rotates the conditioning unit 110 while the conditioning unit 110 rotates, (Not shown).

컨디셔닝 유닛(110)의 상향 기둥과 회전축(130)의 요입 홈(132)의 사이에는 가압 챔버(C1)가 형성되고, 압력 조절부(150)로부터의 공압 통로(130p1)가 회전축(130) 내에 형성된다. 이에 따라, 압력 조절부(150)로부터 공압 통로(130p1)를 통해 정압(150d1)이 가압 챔버(C1)로 인가되면, 가압 챔버(C1) 내의 압력이 높아지면서 회전축(130)으로부터 컨디셔닝 유닛(110)을 하향으로 밀어낸다. 이에 따라, 컨디셔닝 유닛(110)의 컨디셔닝 디스크(111)가 연마 패드(11)를 가압하는 가압력이 크게 조절된다. A pressurizing chamber C1 is formed between the upward pillar of the conditioning unit 110 and the recessed groove 132 of the rotary shaft 130. The pneumatic passage 130p1 from the pressure regulating portion 150 is formed in the rotary shaft 130 . When the positive pressure 150d1 is applied from the pressure regulator 150 to the pressure chamber C1 through the pneumatic passage 130p1, the pressure in the pressure chamber C1 is increased from the rotation shaft 130 to the conditioning unit 110 ). Accordingly, the pressing force by which the conditioning disk 111 of the conditioning unit 110 presses the polishing pad 11 is largely regulated.

회전축(130)의 하단부(133)는 컨디셔닝 유닛(110)의 디스크 홀더(112)와 가요성 멤브레인(115)으로 연결되어, 가요성 멤브레인(115)과 디스크 홀더(112)와 홀더 기둥(112a) 및 회전축의 하단부(133)로 둘러싸인 공간이 외기와 차단되어 밀폐된 인상 챔버(C2)를 형성한다. 이에 따라, 압력 조절부(150)로부터 공압 통로(130p2)를 통해 부압(150d2)이 인상 챔버(C2)로 인가되면, 인상 챔버(C2) 내의 압력이 낮아지면서 컨디셔닝 유닛(110)을 회전축(130)이 위치한 상측으로 잡아당겨 컨디셔닝 유닛(110)을 들어올린다. 이에 따라, 컨디셔닝 디스크(111)가 연마 패드(11)를 가압하는 가압력을 컨디셔닝 유닛(110)의 자중 보다 더 작게 조절하는 것이 가능해진다. The lower end portion 133 of the rotary shaft 130 is connected to the disk holder 112 of the conditioning unit 110 and the flexible membrane 115 so that the flexible membrane 115 and the disk holder 112 and the holder columns 112a, And the lower end 133 of the rotary shaft are blocked from the outside air to form a closed impression chamber C2. When the negative pressure 150d2 is applied from the pressure regulator 150 to the pulling chamber C2 through the pneumatic passage 130p2 and the pressure in the pulling chamber C2 is lowered, Is lifted up to raise the conditioning unit 110. This makes it possible to adjust the pressing force by which the conditioning disk 111 presses the polishing pad 11 to be smaller than the self weight of the conditioning unit 110. [

또한, 인상 챔버(C2)가 회전축(130)의 회전 중심으로부터 어느정도 멀리 떨어진 거리에서 디스크 홀더(112)의 상면을 넓은 면적을 감싸면서 홀더 기둥(112a)의 하측을 둘러싸는 링 형태로 형성됨에 따라, 인상 챔버(C2)에 부압(150d2)이 인가되어 컨디셔닝 유닛(110)을 들어올리는 힘이 작용할 때에, 컨디셔닝 유닛(110)이 어느 한측으로 치우치는 인상력이 작용하지 않고 정확하게 상하 방향으로만 인상력(110d1)이 작용하게 되어, 낮은 가압력을 컨디셔닝 디스크 표면 전체에 걸쳐 균일하게 유지하면서 컨디셔닝 공정을 행할 수 있게 된다. Since the pulling chamber C2 is formed in a ring shape surrounding the lower portion of the holder column 112a while covering a large area of the upper surface of the disk holder 112 at a distance slightly away from the center of rotation of the rotating shaft 130 When the negative pressure 150d2 is applied to the pulling chamber C2 to apply a force to lift up the conditioning unit 110, the pulling force of the conditioning unit 110 toward one side does not act and the pulling force So that the conditioning process can be performed while maintaining a low pressing force uniformly throughout the surface of the conditioning disk.

이 때, 회전축(130)의 요입홈(132)에는 중앙부에 돌출된 가이드 돌기(132x)가 돌출 형성되어, 홀더 기둥(112a)의 수용홈(112x)에 삽입된다. 이에 의해서도 컨디셔닝 유닛(110)이 회전축(130)에 대하여 연직 방향으로 이동하는 것이 안내되며, 가이드 돌기(132x)의 하단과 수용홈(112x)의 하단 사이의 간격(s)만큼 컨디셔닝 유닛(110)이 상하 이동하는 스트로크로 허용된다. A guide protrusion 132x protruding from the center is protruded from the concave groove 132 of the rotary shaft 130 and inserted into the receiving groove 112x of the holder column 112a. The conditioning unit 110 is guided to move in the vertical direction with respect to the rotation shaft 130 and the conditioning unit 110 is guided by the distance s between the lower end of the guide projection 132x and the lower end of the receiving groove 112x, Is allowed in the up and down stroke.

그리고, 회전하는 가압 챔버(C1) 및 인상 챔버(C2)에 정압 또는 부압의 공압을 선택적으로 공급하는 것은 로터리 유니언 등의 공지된 구성을 이용하여 구현 가능하다.
It is possible to selectively supply a positive pressure or a negative pressure to the rotating pressurizing chamber C1 and the pulling chamber C2 using a known configuration such as a rotary union.

상기와 같이 구성된 컨디셔너(100)를 이용하여 낮은 가압력(Fc)으로 컨디셔닝 디스크(111)를 연마 패드(11)에 가압하면서 컨디셔닝 공정을 행하고자 하는 경우에는, 도7a에 도시된 바와 같이, 회전축(135)을 회전(135r) 구동하면서, 압력 조절부(150)로부터 가압 챔버(C1)에 공압을 공급하는 것을 중단하고, 인상 챔버(C2)로만 흡입압(150d2)을 인가하여, 인상 챔버(C2)의 체적이 수축하는 것에 의하여 컨디셔닝 유닛(110)을 들어올리는 인상력(110d1)이 작용하도록 한다. 이 때, 인상력(110d1)은 컨디셔닝 유닛(110)의 자중으로 누르는 자압(自壓)보다는 작은 힘으로 유지하도록 한다. 이를 통해, 컨디셔닝 디스크(111)를 통해 1파운드(lb) 이하의 매우 낮은 가압력으로 연마 패드(11)를 컨디셔닝하는 공정을 구현할 수 있다. 7A, when the conditioner 100 having the above-described configuration is used to press the conditioning disk 111 against the polishing pad 11 at a low pressing force Fc to perform a conditioning process, The supply of air pressure to the pressure chamber C1 from the pressure regulator 150 is stopped while the suction pressure 150d2 is applied only to the pulling chamber C2 to drive the pulling chamber C2 And the pulling force 110d1 for lifting the conditioning unit 110 acts. At this time, the pulling force 110d1 is maintained at a force smaller than the self-pressing force due to the self-weight of the conditioning unit 110. [ Thereby, it is possible to realize a process of conditioning the polishing pad 11 with a very low pressing force of 1 pound (lb) or less through the conditioning disk 111.

그리고, 컨디셔너(100)를 이용하여 높은 가압력(Fc')으로 컨디셔닝 디스크(111)를 연마 패드(11)에 가압하면서 컨디셔닝 공정을 행하고자 하는 경우에는, 도7b에 도시된 바와 같이 압력 조절부(150)로부터 가압 챔버(C1)에 정압(150d1)을 공급하여, 공압 챔버(C1)가 팽창하면서 회전축(130)의 요입 홈(132) 내의 홀더 기둥(112a)이 하방으로 밀리는 힘(110d2)이 작용하도록 하는 것에 의해 가능하다. 선택적으로, 인상 챔버(C2)에도 정압(150d2')이 공급되어, 컨디셔닝 디스크(111)의 가압력을 보다 높일 수 있다. 이를 통해, 컨디셔닝 디스크(111)가 높은 가압력으로 연마 패드(11)를 가압하면서 컨디셔닝하는 공정을 구현할 수 있다.
When the conditioner 100 is used to perform a conditioning process while pressing the conditioning disk 111 to the polishing pad 11 with a high pressing force Fc ', as shown in FIG. 7B, The force 110d2 that the holder column 112a in the recessed groove 132 of the rotary shaft 130 is pushed downward while the pneumatic chamber C1 is expanded and the static pressure 150d1 is supplied to the pressure chamber C1 from the pressure chamber C1 And the like. Alternatively, the positive pressure 150d2 'may be supplied to the pulling chamber C2 to further increase the pressing force of the conditioning disk 111. [ Thus, it is possible to realize a process of conditioning the conditioning disk 111 while pressing the polishing pad 11 with a high pressing force.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도8에 도시된 바와 같이, 회전축(130)의 요입 홈(132)의 내주면과 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)의 사이에 단턱(132z, 112z)에 의해 형성되는 링 형태의 밀폐 공간을 제2인상 챔버(C3)로 사용될 수 있다. 이 경우에는, 압력 조절부(150)로부터 공압이 공급되는 통로(130p2)와 제2인상 챔버(C3)가 연통되는 통로(130p3)가 마련된다.
According to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, a step 132z is formed between the inner circumferential surface of the recessed groove 132 of the rotary shaft 130 and the holder column 112a of the conditioning unit 110, 112z can be used as the second impression chamber C3. In this case, the passage 130p2 through which the air pressure is supplied from the pressure regulating portion 150 and the passage 130p3 through which the second impression chamber C3 is communicated are provided.

한편, 상기 고정 부재(140)는 아암(120)의 일단부에 고정되어, 회전축(130)이 아암(120)의 일단부에서 회전 구동될 수 있게 회전 지지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 고정 부재(140)는 회전축(130)의 상측에서 베어링(89)을 사이에 두고 지지하는 내측고정부재(141)와, 내측 고정부재(141)와 일체로 결합되어 회전축(130)의 하측에서 베어링(88)을 사이에 두고 지지하는 외측고정부재(142)로 이루어진다. The fixing member 140 is fixed to one end of the arm 120 so that the rotation shaft 130 rotatably supports the arm 120 at one end thereof. The fixing member 140 includes an inner fixing member 141 for supporting the bearing 89 on the upper side of the rotary shaft 130 and an inner fixing member 141 integrally coupled to the inner fixing member 141, And an outer fixing member 142 which supports the bearing 88 from the lower side.

상기 압력 조절부(150)는 가압 챔버(C1)와 인상 챔버(C2)에 적절한 공압을 공급하여, 컨디셔닝 디스크(111)가 연마 패드(11)를 가압하는 가압력을 컨디셔닝 유닛(110)의 자중보다 낮은 0.5 파운드(lb)에서부터 점점 크게 조절한다.
The pressure regulator 150 supplies a proper air pressure to the pressure chamber C1 and the pulling chamber C2 so that the pressing force of the conditioning disk 111 against the polishing pad 11 is smaller than the self weight of the conditioning unit 110 Adjusts gradually from a low 0.5 pound (lb).

상기 패드높이 측정부(90)는 연마 패드(11)의 반경 방향으로의 표면 높이를 측정한다. 이 때, 패드높이 측정부(90)에 의하여 얻어지는 표면 높이는 연마 패드(11)의 바닥면으로부터 표면까지의 절대적인 높이를 포함하지만, 연마 패드(11)의 표면 높이의 편차로서 상대적인 높이를 포함한다. The pad height measuring section 90 measures the surface height in the radial direction of the polishing pad 11. At this time, the surface height obtained by the pad height measuring section 90 includes an absolute height from the bottom surface to the surface of the polishing pad 11, but includes a relative height as a deviation of the surface height of the polishing pad 11.

도4에 도시된 바와 같이, 패드높이 측정부(90)는 연마 패드(11)의 중심부로부터 반경 바깥쪽을 향하는 경로(99)로 광을 조사하고, 연마 패드(11)로부터 수신되는 광으로부터, 반경 방향을 따르는 연마 패드(11)의 표면 높이(79)의 분포를 비접촉 방식으로 구할 수 있다. 이 때, 패드 높이 측정부(90)는 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 동안 지속적이고 실시간으로 반경 방향으로의 패드 높이값을 측정하여, 이를 제어부(160)로 전송한다. 4, the pad height measuring section 90 irradiates light with a path 99 directed radially outward from the central portion of the polishing pad 11 and irradiates light from the light received from the polishing pad 11, The distribution of the surface height 79 of the polishing pad 11 along the radial direction can be obtained by a non-contact method. At this time, the pad height measuring unit 90 measures the pad height value in the radial direction continuously and in real time while the chemical mechanical polishing process is performed, and transmits the measured pad height value to the controller 160.

도면에 도시되지 않았지만, 패드높이 측정부는 컨디셔너(100)의 디스크 홀더(112)에 탄성 지지되는 핀 형태로 구성되어, 다이얼 게이지와 유사하게 아암(120)의 끝단부의 선회 회전 운동(120d)에 따른 연마 패드(11)의 표면 높이값을 접촉식으로 구할 수 있다. 마찬가지로, 접촉 방식의 패드 높이 측정부에 의하여 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 동안 실시간으로 반경 방향으로의 패드 높이값을 측정한 패드 높이 데이터는 제어부(160)로 전송된다.
Although not shown in the drawing, the pad height measuring unit is configured in the form of a pin resiliently supported on the disc holder 112 of the conditioner 100, and is similar to the dial gauge in that the pad height measuring unit The surface height value of the polishing pad 11 can be obtained by a contact method. Similarly, the pad height data measured in the radial direction in real time while the chemical mechanical polishing process is performed by the contact type pad height measuring unit is transmitted to the control unit 160.

상기 제어부(160)는 패드 높이 측정부(90)로부터 수신되는 반경 방향으로의 패드 높이 측정값 또는 패드 높이 편차값을 기초로 하여, 연마 패드(11)의 반경 방향을 가로질러 선회 회전 운동을 하는 컨디셔닝 디스크(111)에 가압하는 가압력(Fc)을 패드 높이값에 비례하도록 산출하고(S110), 산출된 가압력(Fc)만큼 컨디셔닝 유닛(110)을 연직 하측으로 밀어내도록 압력 조절부(150)로부터 조절된 압력이 가압 챔버(C1)에 전달된다(S120).The control unit 160 performs a pivotal rotation motion across the radial direction of the polishing pad 11 based on the radial pad height measurement value or the pad height deviation value received from the pad height measurement unit 90 The pressing force Fc applied to the conditioning disk 111 is calculated to be proportional to the height of the pad S110 and the pressing force Fc is applied to the pressure regulating unit 150 so as to push the conditioning unit 110 vertically downward by the calculated pressing force Fc The regulated pressure is transferred to the pressurizing chamber C1 (S120).

이를 통해, 웨이퍼(W)의 연마를 위해 연마 패드(11) 상에 가압되는 힘의 편차가 발생되어, 연마 패드(11)에 반경 방향으로의 표면 높이 편차(79)가 존재하게 되더라도, 연마 패드(11)의 표면 높이(79)가 큰 영역(예를 들어, P1지점)서는 큰 가압력을 가하면서 컨디셔닝하고, 연마 패드(11)의 표면 높이(79)가 낮은 영역(예를 들어, P2지점)에서는 낮은 가압력을 가하면서 컨디셔닝하는 것에 의하여(도8의 도면부호 99는 보정된 컨디셔닝 가압력을 나타낸다), 컨디셔너(100)의 컨디셔닝 디스크(111)의 제어된 가압력(Fr)으로 연마 패드(11)의 표면 높이 편차(79)를 상쇄시켜 연마 패드(11)의 평탄하게 유지시키므로, 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 품질이 우수해지는 효과를 얻을 수 있다.
Thereby, even if a deviation of the force to be pressed onto the polishing pad 11 is generated for polishing the wafer W and the surface height deviation 79 in the radial direction is present in the polishing pad 11, The surface height 79 of the polishing pad 11 is large and the surface height 79 of the polishing pad 11 is large (for example, at a point P1) The reference numeral 99 in FIG. 8 indicates the corrected conditioning pressing force), the polishing pad 11 is pressed by the controlled pressing force Fr of the conditioning disk 111 of the conditioner 100, It is possible to obtain an effect of improving the chemical mechanical polishing quality of the wafer W since the polishing pad 11 is kept flat by offsetting the surface height deviation 79 of the wafer W. [

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

예를 들어, 도면에 예시된 본 발명의 실시예는 회전축(130)에 요입 홈(132)이 형성되고, 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)이 요입 홈(132)에 삽입되어 가이드되면서 상하 연직 운동이 허용되는 구성을 예로 들었지만, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 범위 내에서, 컨디셔닝 유닛(110)의 홀더 기둥(112a)에 요입 홈을 형성하고 회전축(130)에 상기 요입 홈에 삽입되는 기둥을 형성하여 홀더 기둥의 요입 홈에 삽입되게 구성되어, 요입홈과 기둥 사이에 형성된 가압 챔버의 압력을 조절하는 것에 의해 컨디셔닝 유닛(110)을 회전축(130)에 대하여 상하 연직 운동시키는 구성도 당연히 포함된다. For example, in the embodiment of the present invention illustrated in the drawing, a groove 132 is formed in a rotary shaft 130, and a holder column 112a of the conditioning unit 110 is inserted and guided in the groove 132 The present invention is not limited to the configuration in which a vertical recess is formed in the holder column 112a of the conditioning unit 110 and the vertical recess 130 is formed in the rotary shaft 130, And the conditioning unit 110 is vertically moved with respect to the rotary shaft 130 by adjusting the pressure of the pressurizing chamber formed between the concave groove and the column. Of course.

또한, 도8에 예시된 본 발명의 실시예에서는 제2인상 챔버(C3)가 홀더 기둥(112a)과 회전축(130)의 요입홈(132)의 마주보는 면의 사이에 형성되고, 동시에 가요성 멤브레인(115)에 의해 디스크 홀더(112)의 상측에 링 형태로 인상 챔버(C1)가 함께 형성되는 구성을 예시한 것이지만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 제2인상챔버(C3)로만 컨디셔닝 유닛(110)을 들어올리는 인상력이 작용하도록 구성될 수도 있다.
8, the second pulling chamber C3 is formed between the holder column 112a and the facing surface of the concave groove 132 of the rotary shaft 130, and at the same time, The present invention is not limited to this, and only the second impression chamber C3 can be used as the impression chamber C1 in the form of a ring on the upper side of the disk holder 112 by the membrane 115. However, 110 may be actuated.

W: 웨이퍼 Fc: 가압력
Fr: 실제 가압력 90: 비접촉식 표면높이 측정부
100: 컨디셔너 110: 컨디셔닝 유닛
111: 컨디셔닝 디스크 112: 디스크 홀더
112a: 홀더 기둥 115: 가요성 멤브레인
120: 아암 130: 회전체
132: 요입 홈 135: 구동 모터
140: 고정 부재 150: 압력 조절부
160: 제어부 C1: 가압 챔버
C2: 인상챔버 C3: 제2인상챔버W: wafer Fc: pressing force
Fr: actual pressing force 90: non-contact type surface height measuring unit
100: Conditioner 110: Conditioning unit
111: Conditioning Disk 112: Disk Holder
112a: holder column 115: flexible membrane
120: arm 130: rotating body
132: recess groove 135: drive motor
140: fixing member 150: pressure regulating part
160: control unit C1: pressure chamber
C2: impression chamber C3: second impression chamber

Claims (8)

회전 중심으로부터 연장되어 왕복 회전 운동하는 아암과;
상기 아암의 끝단부에서 회전 구동되는 회전축과;
상기 회전축에 의하여 회전 구동되고, 저면에는 컨디셔닝 디스크를 파지하여 연마 패드를 가압하면서 상기 연마 패드의 표면을 미소 절삭하는 컨디셔닝 유닛과;
상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 사이에 밀폐된 형성되어 부압이 인가되면 상기 컨디셔닝 유닛을 상기 회전축을 향하여 인상하는 인상 챔버를;
포함하여 구성되어, 상기 컨디셔닝 디스크를 파지하는 디스크 홀더와 상기 컨디셔닝 디스크의 자중의 합으로 누르는 자압(自壓) 보다 더 낮은 가압력으로 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
An arm extending from the center of rotation and reciprocatingly moving;
A rotary shaft rotatably driven at an end of the arm;
A conditioning unit rotatably driven by the rotating shaft and holding a conditioning disk on the bottom surface and pressing the polishing pad while minutely cutting the surface of the polishing pad;
An impression chamber which is formed between the conditioning unit and the rotation shaft and is configured to raise the conditioning unit toward the rotation axis when a negative pressure is applied;
Wherein the conditioner is configured to condition the polishing pad with a pressing force lower than a self-pressing force by a sum of the weight of the disk holder holding the conditioning disk and the self-weight of the conditioning disk.
제 1항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 상측 외주면과 상기 회전축의 하측 내주면의 사이에 단턱이 마주보는 링형상의 밀폐 공간을 형성하는 것에 의하여 상기 인상 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
The method according to claim 1,
Wherein the impression chamber is formed by forming a ring-shaped closed space in which a step is opposed between the upper outer circumferential surface of the conditioning unit and the lower inner circumferential surface of the rotating shaft.
제 1항에 있어서,
상기 인상 챔버는 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축을 가요성 멤브레인으로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
The method according to claim 1,
Wherein the pulling chamber is formed by connecting the conditioning unit and the rotating shaft to a flexible membrane.
제 3항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 중 어느 하나는 다른 하나에 삽입되는 형태로 형성되고; 상기 가요성 멤브레인은 홀더 기둥의 둘레를 감싸는 형상으로 상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축을 연결하여, 상기 인상 챔버를 링 형태의 밀폐 공간으로 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
The method of claim 3,
Wherein one of the conditioning unit and the rotation axis is formed to be inserted into the other one; Wherein the flexible membrane has a shape that surrounds the periphery of the holder column and connects the conditioning unit and the rotation shaft to form the impression chamber as a ring-shaped closed space.
제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축 중 어느 하나는 다른 하나에 삽입되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein one of the conditioning unit and the rotation shaft is inserted into the other one of the conditioner and the rotating shaft.
제 5항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛의 상단과 상기 회전축의 사이에는 가압 챔버가 형성되어, 상기 가압 챔버에 인가되는 정압에 의하여 상기 컨디셔닝 유닛이 하방으로 가압하는 가압력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
6. The method of claim 5,
Wherein a pressure chamber is formed between the upper end of the conditioning unit and the rotary shaft to exert a pressing force by which the conditioning unit is pressed downward by a positive pressure applied to the pressurizing chamber.
제 6항에 있어서,
상기 컨디셔닝 유닛과 상기 회전축의 마주보는 면에는 반경 방향으로 돌기가 돌출되어 회전 방향으로 상호 간섭되어, 상기 컨디셔닝 유닛은 상기 회전축에 대하여 상기 가압 챔버를 사이에 두고 상기 회전축에 의해 회전 구동되면서 상기 회전축에 대하여 상하 이동 가능한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
The method according to claim 6,
Wherein the conditioning unit protrudes in the radial direction on the opposite surface of the conditioning unit and the rotation shaft to interfere with each other in the rotation direction so that the conditioning unit is rotatably driven by the rotation shaft with the pressure chamber interposed therebetween, Wherein the polishing pad is vertically movable relative to the polishing pad.
제 5항에 있어서,
상기 연마 패드의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 패드높이 측정부를 더 포함하여 구성되어, 상기 패드높이 측정부에 의하여 감지된 상기 연마 패드의 표면 높이 분포에 따라, 상기 연마 패드의 높이가 높을수록 보다 높은 가압력이 도입되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.

6. The method of claim 5,
And a pad height measuring unit for measuring a height deviation in the radial direction of the polishing pad, wherein a higher height of the polishing pad, according to a height distribution of the polishing pad detected by the pad height measuring unit, Wherein a higher pressing force is introduced into the chemical mechanical polishing apparatus.

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