KR102113026B1 - 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법 - Google Patents

웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패드부의 표면을 균일하게 컨디셔닝하기 위한 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 폴리싱 패드로 이루어진 패드부; 상기 패드부의 하부에 마련되는 패드회전부; 상기 패드부의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된 컨디셔닝부; 상기 패드부의 일측에 마련되며 상기 컨디셔닝부의 경로상에 마련되는 희생부; 및 상기 희생부의 하부에 마련되며, 상기 희생부를 지지하도록 마련된 받침부; 상기 받침부는 상기 희생부의 표면 높이가 상기 패드부의 표면 높이와 동일하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법{CMP APPARATUS FOR WAFER AND ITS SACRIFICIAL PART POSITION CONTROL METHOD}
본 발명은 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패드부의 표면을 균일하게 컨디셔닝하기 위한 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 화학기계연마(CMP) 장치의 사시도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 일반적인 화학기계연마 장치는 회전테이블(1), 패드(2), 웨이퍼(3), 캐리어(4), 연마헤드(5), 슬러리공급부(6) 및 컨디셔너(7)를 포함한다.
상기 회전테이블(1)은 상기 패드(2)를 일방향으로 회전시키도록 마련되며, 상기 패드(2)는 상부에 접하는 상기 웨이퍼(3)를 회전하며 연마하도록 마련된다.
상기 캐리어(4)는 하부에 상기 웨이퍼(3)가 결합된 상태에서 상기 웨이퍼(3)를 이송하도록 마련되며, 상기 연마헤드(5)는 상기 캐리어(4)를 회전시켜 상기 웨이퍼(3)가 회전되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 연마헤드(5)는 상기 패드(2)의 반경 범위만큼 상기 웨이퍼를 일측 및 타측으로 왕복 이동시킬 수 있으며, 승강됨에 따라 상기 웨이퍼(3)가 상기 패드(2)와 접하거나 상기 패드(2)로부터 이격되도록 할 수 있다.
상기 슬러리공급부(6)는 상기 패드(2)의 상면에 연마재를 도포하여 연마 및 컨디셔닝이 더 잘 이루어지도록 할 수 있다.
상기 컨디셔너(7)는 상기 패드(2)의 반경 범위만큼 일측 및 타측으로 왕복 이동됨과 동시에 회전하여 상기 패드(2)의 상면을 컨디셔닝할 수 있다. 즉, 상기 컨디셔너(7)는 상기 패드(2)가 상기 웨이퍼(3)를 연마함에 따라 마모되어 마찰력이 저감된 부분에 컨디셔닝을 수행함으로써, 상기 웨이퍼(3)의 연마를 위한 상기 패드(2)의 마찰력을 회복시킬 수 있다.
이때, 상기 컨디셔너(7)는 상기 캐리어(4)와 상호 간섭이 일어나지 않도록 상기 연마헤드(5)의 반대편에 위치할 수 있다.
이처럼, 상기 패드(2)의 일측에서는 상기 웨이퍼(3)의 연마가 이루어지고, 상기 패드(2)의 타측에서는 상기 패드(2)의 표면에 대한 컨디셔닝이 이루어지게 된다.
도 2는 패드의 반경 위치에 따른 컨디셔닝 장치의 접촉 밀도를 나타낸 예시도이고, 도 3은 접촉 밀도를 연산하기 위해 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3을 더 참조하면, 상기 컨디셔너(7)가 접촉하는 부분에 대한 접촉밀도가 상기 패드(2)의 반경을 기준으로, 중간은 균일하나 양단측은 감소하는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 접촉밀도는 상기 컨디셔너(7)가 체류하는 시간과 비례하는데, 도 3에 도시된 것처럼, 각 위치별로 체류하는 시간(n1, n2, n3, n4)을 합하여 전체 반경(L)으로 나누고 이를 백분율로 나타낸 것이다.
상기 컨디셔너(7)와 상기 웨이퍼(3)가 상기 패드(2)의 반경 방향을 따라 일측 및 타측으로 왕복 운동하게 되면, 상기 컨디셔너(7)와 상기 웨이퍼(3)가 상기 패드(2)의 반경을 기준으로 중앙보다 양측에 체류하는 시간이 더 짧기 때문에 접촉 밀도도 이와 비례하여 양측이 더 낮아지게 된다.
도 4는 종래의 화학기계연마 장치의 패드를 나타낸 사시도이고, 도 5는 종래의 화학기계연마 장치의 패드를 이용하여 웨이퍼를 연마할 때의 상태를 나타낸 단면예시도이다.
도 4 및 도 5를 더 참조하면, 접촉밀도가 위치에 따라 달라지게 되면, 접촉밀도가 높은 곳은 패드(2)의 연마가 많이 이루어져 움푹 들어가게 되고, 접촉밀도가 낮은 곳은 패드(2)의 연마가 덜 이루어져 볼록 튀어나오게 된다.
이처럼 접촉밀도의 차이는 도 4에 도시된 것처럼, 시간이 지날수록 패드(2)의 반경을 기준으로 양측은 튀어나오고, 중앙측은 오목하게 들어간 형태가 되도록 하는 문제를 야기한다.
그리고, 상기 패드(2)의 표면 형상이 곡면이 되면, 도 5에 도시된 것처럼, 상기 웨이퍼(3)의 표면이 균일하게 가공이 이루어지지 않고 패드(2)의 형상과 대응되게 곡면으로 연마가 되어 상기 웨이퍼(3)에 불량이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 종래에는 패드(2)의 표면 형상이 기준치 이상으로 연마가 이루어져 곡면이 생기면 패드(2)의 잔여두께가 충분함에도 불구하고 새로운 패드(2)로 교체해야 했고, 그 결과 경제적이지 못한 문제가 발생했다.
한국공개특허 제10-2004-0103634호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 패드부의 표면을 균일하게 컨디셔닝하기 위한 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 폴리싱 패드로 이루어진 패드부; 상기 패드부의 하부에 마련되는 패드회전부; 상기 패드부의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된 컨디셔닝부; 상기 패드부의 일측에 마련되며 상기 컨디셔닝부의 경로상에 마련되는 희생부; 및 상기 희생부의 하부에 마련되며, 상기 희생부를 지지하도록 마련된 받침부; 상기 받침부는 상기 희생부의 표면 높이가 상기 패드부의 표면 높이와 동일하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 컨디셔닝부는, 상기 패드부의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된 컨디셔너; 및 상기 컨디셔너의 상부에 마련되며, 상기 컨디셔너를 회전시키도록 마련된 컨디셔너헤드를 포함하며, 상기 컨디셔너헤드는 상기 패드부의 지름 방향으로 상기 컨디셔너를 왕복 운동 시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 컨디셔너헤드는, 상기 컨디셔너가 상기 패드부의 중심측부터 상기 희생부의 상부까지 왕복 운동하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 희생부는, 상기 패드부와 동일 소재로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 희생부는, 중실형 또는 중공형으로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 희생부의 면적은, 상기 컨디셔닝부에 대한 상기 패드부의 외곽측 접촉밀도와 상기 패드부의 내측 접촉밀도가 균일해지도록 할 수 있는 크기로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 받침부는, 상기 희생부의 하부에 마련되어 상기 희생부를 지지하는 지지체; 상기 지지체의 하부에 마련되는 수직프레임; 상기 수직프레임의 하단부부터 상기 수직프레임과 수직한 방향으로 연장 형성된 수평프레임; 상기 수평프레임의 단부에 마련되며 상기 수평프레임이 상승 및 하강할 수 있도록 마련된 리니어가이드; 및 상기 수평프레임이 상기 리니어가이드의 길이 방향을 따라 승강될 수 있도록 동력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 받침부에 마련되는 검출부를 더 포함하며, 상기 검출부는, 상기 희생부 표면의 높이가 상기 패드부 표면의 높이와 동일해지도록 할 수 있는 상기 받침부의 위치를 검출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 검출부는 로드셀로 마련되며, 상기 검출부는, 상기 받침부에 의해 상승되던 상기 희생부가 상기 컨디셔닝부와 접촉하여 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때를 검출함으로써 접촉순간위치를 도출하도록 마련되며, 상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 받침부의 최종정지위치를 검출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법에 있어서, a) 상기 컨디셔닝부를 상기 희생부의 상측에 위치시키는 단계; b) 상기 컨디셔닝부에 상기 희생부가 접촉하도록 상기 희생부를 상승시키는 단계; c) 상기 컨디셔닝부와 상기 희생부가 접촉할 때 상기 검출부에 의해 측정되는 하중값을 검출하는 단계; d) 상기 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때의 상기 희생부의 위치를 접촉순간위치로 결정하는 단계; 및 e) 상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 희생부의 최종정지위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 패드부의 표면을 균일하게 연마할 수 있어 시간이 지나도 패드부에 의해 연마되는 웨이퍼의 표면이 균일해지도록 할 수 있다.
또한, 패드부의 표면을 균일하게 연마하여 패드부의 사용 기간을 늘릴 수 있어 경제적이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 화학기계연마(CMP) 장치의 사시도이다.
도 2는 패드의 반경 위치에 따른 컨디셔닝 장치의 접촉 밀도를 나타낸 예시도이다.
도 3은 접촉 밀도를 연산하기 위해 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래의 화학기계연마 장치의 패드를 나타낸 사시도이다.
도 5는 종래의 화학기계연마 장치의 패드를 이용하여 웨이퍼를 연마할 때의 상태를 나타낸 단면예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 웨이퍼용 화학기계연마 장치(100)는 패드부(110), 패드회전부(120), 컨디셔닝부(130), 희생부(140), 받침부(150), 검출부(160), 도포부(170) 및 연마부(180)를 포함한다.
상기 패드부(110)는 웨이퍼에 대한 연마를 수행할 수 있는 폴리싱 패드로 이루어질 수 있다. 상기 패드부(110)의 구체적인 설명 및 실시예는 후술하도록 한다.
상기 패드회전부(120)는 상기 패드부(110)의 하부에 마련되며, 상기 패드부(110)를 일방향 또는 타방향으로 회전시키도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 패드회전부(120)는 상기 패드부(110)를 회전시켜 상기 패드부(110)의 상면에 접한 상기 웨이퍼가 균일하게 연마되도록 할 수 있다.
상기 컨디셔닝부(130)는 상기 패드부(110)의 표면을 컨디셔닝하도록 마련되며, 컨디셔너(131) 및 컨디셔너헤드(132)를 포함할 수 있다.
상기 컨디셔너(131)는 상기 패드부(110)의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된다.
상기 컨디셔너헤드(132)는 상기 컨디셔너(131)의 상부에 마련되며, 상기 컨디셔너(131)를 일방향 또는 타방향으로 회전시키도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 컨디셔너헤드(132)는 상기 패드부(110)의 반경 범위 내에서 지름 방향으로 상기 컨디셔너를 왕복 운동 시키도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 컨디셔너헤드(132)는 상기 연마부(180)와 상호 간섭되지 않도록 상기 패드부(110)의 반경 범위만큼만 왕복하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 컨디셔너(131)는 상기 패드부(110)의 반경 범위만큼 일측 및 타측으로 왕복 이동됨과 동시에 회전하여 상기 패드부(110)의 상면을 컨디셔닝할 수 있다.
이처럼 마련된, 상기 컨디셔닝부(130)는 상기 패드부(110)가 상기 웨이퍼를 연마함에 따라 마모되어 마찰력이 저감된 부분에 컨디셔닝을 수행함으로써, 상기 웨이퍼의 연마를 위한 상기 패드부(110)의 마찰력을 복원시킬 수 있다.
특히, 상기 컨디셔너헤드(132)는, 상기 컨디셔너(131)가 상기 패드부(110)의 중심측부터 상기 희생부(140)의 상부까지 왕복 운동하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 희생부(140)는 상기 패드부(110)의 일측에 인접하게 마련되며, 상기 컨디셔닝부(130)의 경로상에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 희생부(140)는 상기 패드부(110)와 동일 소재로 마련됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 패드부(110)와 유사하거나 다른 소재로 마련되는 것도 가능하다.
또한, 상기 희생부(140)는 중실형 또는 중공형으로 마련될 수 있다.
상기 희생부(140)의 면적은, 상기 컨디셔닝부(130)에 대한 상기 패드부(110)의 외곽측 접촉밀도와 상기 패드부(110)의 내측 접촉밀도가 균일해지도록 할 수 있는 크기로 마련될 수 있다.
여기서, 접촉밀도는 상기 컨디셔너(131)가 상기 패드부(110)의 각 위치에 체류하는 시간과 비례하며, 도 3에 도시된 것처럼, 각 위치별로 체류하는 시간(n1, n2, n3, n4)을 합하여 전체 반경(L)으로 나누고 이를 백분율로 나타낸 값일 수 있다.
상기 컨디셔너(131)는 상기 패드부(110)의 반경 방향으로 왕복 운동할 때, 상기 패드부(110)의 상부 영역을 이탈하여 상기 희생부(140)의 상부에 위치한 이후에 다시 상기 패드부(110)의 중심측으로 이동하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 희생부(140)는 상기 컨디셔너(131)가 상기 패드부(110)의 반경을 기준으로 상기 패드부(110)의 중앙과 외곽에 체류하며 컨디셔닝하는 시간이 동일할 수 있는 크기로 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 희생부(140)는 상기 컨디셔너(131)가 상기 패드부(110)의 최외곽에 체류하는 시간을 연장시킴으로써, 상기 패드부(110)의 최외곽의 접촉밀도를 향상시킬 수 있다.
그리고 그 결과, 상기 패드부(110)의 반경을 기준으로 중앙부와 외곽부의 접촉밀도가 균일해져 시간이 지나도 상기 중앙부와 외곽부의 표면 형상이 균일한 상태를 유지할 수 있다.
상기 받침부(150)는 상기 희생부(140)의 하부에 마련되며, 상기 희생부(140)를 지지하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 받침부(150)는 상기 희생부(140)의 표면 높이가 상기 패드부(110)의 표면 높이와 동일하도록 제어할 수 있으며, 이를 위해, 지지체(151), 수직프레임(152), 수평프레임(153), 리니어가이드(154) 및 모터(155)를 포함할 수 있다.
상기 지지체(151)는 상기 희생부(140)의 하부에 마련되어 상기 희생부(140)를 지지하도록 마련될 수 있다.
상기 수직프레임(152)은 상기 지지체(151)의 하부에 마련되며, 상기 지지체(151)의 하부 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.
상기 수평프레임(153)은 상기 수직프레임(152)의 하단부부터 상기 수직프레임(152)과 수직한 방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 리니어가이드(154)는 상기 수평프레임(153)의 단부에 마련되며 상기 수직프레임(152)과 평행하게 연장되어 마련될 수 있다. 그리고 상기 리니어가이드(154)는 상기 수평프레임(153)이 상승 및 하강할 수 있도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 리니어가이드(154)는 스크류 형태로 마련되어 일방향 및 타방향으로 회전됨에 따라 상기 수평프레임(153)이 상승 및 하강되도록 마련될 수 있다. 또는, 상기 리니어가이드(154)는 상기 리니어가이드(154)의 길이 방향을 따라 상기 수평프레임(153)이 슬라이딩되어 승강되도록 마련될 수 있다.
상기 모터(155)는 상기 수평프레임(153)이 상기 리니어가이드(154)의 길이 방향을 따라 승강될 수 있도록 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 리니어가이드(154)가 스크류 형태로 마련된 경우, 상기 모터(155)는 상기 리니어가이드(154)가 회전하는 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 받침부(150)는 상기 희생부(140)를 지지함과 동시에, 상기 희생부(140)를 승강시키도록 마련될 수 있다.
상기 검출부(160)는 상기 받침부(150)에 마련되며, 상기 희생부(140)의 표면 높이가 상기 패드부(110)의 표면 높이와 동일해지도록 할 수 있는 상기 받침부(150)의 위치를 검출하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 검출부(160)는 로드셀로 마련되며, 상기 검출부(160)는, 상기 받침부(150)에 의해 상승되던 상기 희생부(140)가 상기 컨디셔닝부(130)와 접촉하여 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때를 검출함으로써 접촉순간위치를 도출하도록 마련될 수 있다.
그리고 상기 검출부(160)는 상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 받침부(150)의 최종정지위치를 검출하도록 마련될 수 있다.
여기서 상기 보정값은 기설정된 상기 받침부(150)의 추가 이송 보정량일 수 있다.
이처럼 마련된 상기 검출부(160)는 상기 최종정지위치를 검출하여 상기 받침부(150)에 제공하고, 상기 받침부(150)는 검출된 상기 최종정지위치에 따라 승강됨으로써, 상기 희생부(140)의 표면 높이가 상기 패드부(110)의 표면 높이와 동일해지도록 할 수 있다.
도포부(170)는 상기 패드부(110)의 상부에 마련되어 상기 패드부(110)상에 연마재를 도포하도록 마련될 수 있다.
상기 연마부(180)는 하부에 상기 웨이퍼가 부착되는 연마헤드(181) 및 상기 연마헤드(181)를 상기 패드부(110)의 반경 방향을 따라 왕복 운동시키고, 상기 연마헤드(181)를 회전시키도록 마련된 연마암(182)을 포함하여 마련될 수 있다.
이하, 하기 도면을 참조하여 상기 받침부(150)를 이용한 상기 희생부(140)의 최종정지위치를 검출하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법의 순서도이다.
도 8을 더 참조하면, 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법은 먼저, 컨디셔닝부를 희생부의 상측에 위치시키는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
컨디셔닝부를 희생부의 상측에 위치시키는 단계(S10)에서, 상기 컨디셔닝부(130)의 상기 컨디셔너(131)는 상기 희생부(140)의 상부에 위치하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 컨디셔닝부(130)의 하면의 높이는 상기 패드부(110)의 표면 높이와 대응된다.
컨디셔닝부를 희생부의 상측에 위치시키는 단계(S10) 이후에는 컨디셔닝부에 희생부가 접촉하도록 희생부를 상승시키는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
컨디셔닝부에 희생부가 접촉하도록 희생부를 상승시키는 단계(S20)에서, 상기 컨디셔닝부(140)의 하면에 상기 희생부(140)의 상면이 접촉되도록 상기 받침부(150)가 상기 희생부(140)를 상승시킬 수 있다.
컨디셔닝부에 희생부가 접촉하도록 희생부를 상승시키는 단계(S20) 이후에는 컨디셔닝부와 희생부가 접촉할 때 검출부에 의해 측정되는 하중값을 검출하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
컨디셔닝부와 희생부가 접촉할 때 검출부에 의해 측정되는 하중값을 검출하는 단계(S30)에서는, 상기 컨디셔닝부(130)와 상기 희생부(140)가 접촉함에 따라 발생하는 하중을 상기 받침부(150)에 마련된 상기 검출부(160)를 이용하여 측정할 수 있다.
컨디셔닝부와 희생부가 접촉할 때 검출부에 의해 측정되는 하중값을 검출하는 단계(S30) 이후에는, 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때의 희생부의 위치를 접촉순간위치로 결정하는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때의 희생부의 위치를 접촉순간위치로 결정하는 단계(S40)에서는, 상기 검출부(160)에 의해 측정되는 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 경우, 이때의 상기 희생부의 높이가 접촉순간위치로 결정될 수 있다.
하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때의 희생부의 위치를 접촉순간위치로 결정하는 단계(S40) 이후에는, 접촉순간위치에 보정값을 합하여 희생부의 최종정지위치를 검출하는 단계(S50)를 수행할 수 있다.
접촉순간위치에 보정값을 합하여 희생부의 최종정지위치를 검출하는 단계(S50)에서는, 상기 검출부(160)에 의해 도출된 상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 희생부(140)의 최종정지위치를 검출할 수 있다.
그리고, 검출된 상기 최종정지위치는 받침부(150)에 제공되어 상기 희생부(140)가 정해진 상기 최종정지위치와 대응되는 위치에 마련될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 검출부(160)가 로드셀로 이루어진 것으로 하였으나, 상기 검출부(160)가 레이저 변위 검출 장치로 마련되어 상기 컨디셔닝부(130)의 하면 높이를 레이저를 이용하여 검출하는 것도 가능하다.
이처럼 마련된 웨이퍼용 화학기계연마 장치(100)는 상기 패드부(110)의 표면을 균일하게 연마할 수 있어 시간이 지나도 패드부(110)에 의해 연마되는 웨이퍼의 표면이 균일해지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 패드부(110)의 표면을 균일하게 연마하여 패드부(110)의 사용 기간을 늘릴 수 있어 경제적이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 9에 도시된 것처럼, 제1 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(110)는 폴리싱 패드(111) 및 연마홈(112)을 포함할 수 있다.
상기 폴리싱 패드(111)는 상부에 위치한 웨이퍼를 연마하도록 원형의 패드 형태로 마련될 수 있다.
상기 연마홈(112)은 상기 폴리싱 패드(111) 상에 복수로 형성되며, 상기 폴리싱 패드(111)의 위치에 따른 상기 연마홈(112)의 개수는 위치 별 접촉밀도와 반비례하게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 접촉밀도는, 전술한 바와 같이, 상기 폴리싱 패드(111)와 상기 폴리싱 패드(111)를 컨디셔닝하도록 마련된 상기 컨디셔닝부(130)가 접촉하는 시간과 비례한다.
즉, 상기 연마홈(112)은 상기 컨디셔닝부(130)와 접촉하는 시간이 짧은 위치일수록 더 많이 형성될 수 있다.
상기 연마홈(112)은, 상기 폴리싱 패드(111)의 반경 방향을 따라, 양단측으로 갈수록 개수가 증가하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 연마홈(112)에는 상기 도포부(170)에 의해 도포된 상기 연마재가 수용되기 ?문에, 상기 연마홈(112)이 많은 위치일수록 상기 컨디셔닝부(130)에 의해 더 많은 연마가 이루어질 수 있다.
즉, 상기 폴리싱 패드(111)에 있어서 접촉밀도가 낮은 위치에 연마홈이 많으면 상기 컨디셔닝부(130)가 적은 시간 체류하더라도 연마속도가 빨라져 상기 폴리싱 패드(111)의 전체 표면 형상이 균일해지도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 10 에 도시된 제2 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(210)는 폴리싱 패드(211), 연마홈(212) 및 중공홀(213)을 포함한다.
여기서, 상기 폴리싱 패드(211) 및 연마홈(212)은 상기 제1 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(110)와 실질적으로 동일한 바 이의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 중공홀(213)은 상기 폴리싱 패드(211)의 중심에 원형으로 형성될 수 있으며, 상기 중공홀(213)은 상기 폴리싱 패드(211)의 중심부에서 상기 접촉밀도가 감소하는 영역과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
상기 컨디셔닝부(130)는 상기 연마부(180)와의 상호 간섭 때문에 상기 패드부(110)의 정중앙 위치까지 컨디셔닝 하는 것이 어렵다.
따라서, 상기 중공홀(213)은 접촉밀도가 낮아 상기 폴리싱 패드(211)의 표면이 곡면이 되도록 하는 상기 폴리싱 패드(211)의 중앙부에 형성됨으로써, 상기 폴리싱패드(211)의 전체 표면이 균일해지도록 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 11에 도시된 것처럼, 제3 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(310)는 폴리싱 패드(311) 및 연마막대홈(312, 313, 314)을 포함한다.
상기 폴리싱 패드(311)는 상부에 위치한 웨이퍼를 연마하도록 원형의 패드 형태로 마련될 수 있다.
상기 연마막대홈(312, 313, 314)은 상기 폴리싱 패드(311) 상에 복수개로 형성되며, 상기 폴리싱 패드(311)의 외곽을 시작으로 상기 폴리싱 패드(311)의 중심을 향해 연장 형성될 수 있다.
그라고, 상기 폴리싱 패드(311)의 위치에 따른 상기 연마막대홈(312, 313, 314)의 면적은 위치 별 접촉밀도와 반비례하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 폴리싱 패드(310)의 위치에 따른 상기 연마막대홈(312, 313, 314)의 면적은 서로 다른 길이의 상기 연마막대홈(312, 313, 314)들을 구비하여 제어될 수 있다.
일 예로, 도시된 바와 같이, 제1 연마막대홈(312)은 상기 폴리싱 패드(311)의 반경을 기준으로 중앙측까지 연장되어 마련되고, 제2 연마막대홈(313)은 상기 제1 연마막대홈(312)보다 짧게 형성되며, 상기 제3 연마막대홈(314)은 상기 제2 연마막대홈(313)보다 짧게 형성된다.
이에 따라, 접촉밀도가 가장 낮은 상기 폴리싱 패드(310)의 최외곽에는 제1 연마막대홈(312), 제2 연마막대홈(313), 제3 연마막대홈(313)이 모두 존재하여 홈의 면적이 가장 넓으며, 상기 폴리싱 패드(310)의 중심에 가까울수록 점차 연마막대홈의 개수가 줄어듦으로써, 홈의 면적이 감소하게 된다.
이처럼 마련된 상기 연마막대홈(312, 313, 314)에는 상기 도포부(170)에 의해 도포된 상기 연마재가 수용되기 ?문에, 상기 연마막대홈(312, 313, 314)의 면적이 넓은 위치일수록 상기 컨디셔닝부(130)에 의해 더 많은 연마가 이루어질 수 있다.
즉, 상기 폴리싱 패드(311)에 있어서 접촉밀도가 낮은 위치에 연마막대홈(312, 313, 314)의 면적이 넓으면 상기 컨디셔닝부(130)가 적은 시간 체류하더라도 연마속도가 빨라져 상기 폴리싱 패드(311)의 전체 표면 형상이 균일해지도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부를 상부에서 바라본 예시도이다.
도 12에 도시된 것처럼, 제4 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(410)는 폴리싱 패드(411), 연마막대홈(412, 413, 414) 및 중공홀(415)을 포함한다.
여기서, 상기 폴리싱 패드(411), 연마막대홈(412, 413, 144)은 상기 제3 실시예에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 패드부(310)와 실질적으로 동일한 바 이의 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 중공홀(415)은 상기 폴리싱 패드(411)의 중심에 원형으로 형성될 수 있으며, 상기 중공홀(415)은 상기 폴리싱 패드(411)의 중심부에서 상기 접촉밀도가 감소하는 영역과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
상기 컨디셔닝부(130)는 상기 연마부(180)와의 상호 간섭 때문에 상기 패드부(410)의 정중앙 위치까지 컨디셔닝 하는 것이 어렵다.
따라서, 상기 중공홀(415)은 접촉밀도가 낮아 상기 폴리싱 패드(411)의 표면이 곡면이 되도록 하는 상기 폴리싱 패드(411)의 중앙부에 형성됨으로써, 상기 폴리싱패드(411)의 전체 표면이 균일해지도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이 마련된 본 발명은 컨디셔닝이 계속 이루어져도 상기 패드부(110)의 전체 표면을 균일하게 연마할 수 있어 시간이 지나도 패드부(110)에 의해 연마되는 웨이퍼의 표면이 균일해지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 패드부(110)의 표면을 균일하게 연마하여 패드부(110)의 사용 기간을 늘리고, 교체 횟수를 감소시킬 수 있어 경제적이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 회전테이블 2: 패드
3: 웨이퍼 4: 캐리어
5: 연마헤드 6: 슬러리공급부
7: 컨디셔너 100: 웨이퍼용 화학기계연마 장치
110, 210, 310, 410: 패드부 111, 211, 311, 411: 폴리싱 패드
112, 212: 연마홈 213, 415: 중공홀
312, 412: 제1 연마막대홈 313, 413: 제2 연마막대홈
314, 414: 제3 연마막대홈 120: 패드회전부
130: 컨디셔닝부 131: 컨디셔너
132: 컨디셔너헤드 140: 희생부
150: 받침부 151: 지지체
152: 수직프레임 153: 수평프레임
154: 리니어가이드 155: 모터
160: 검출부 170: 도포부
180: 연마부 181: 연마헤드
182: 연마암

Claims (10)

  1. 폴리싱 패드로 이루어진 패드부;
    상기 패드부의 하부에 마련되는 패드회전부;
    상기 패드부의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된 컨디셔닝부;
    상기 패드부의 일측에 마련되며 상기 컨디셔닝부의 경로상에 마련되는 희생부; 및
    상기 희생부의 하부에 마련되며, 상기 희생부를 지지하도록 마련된 받침부를 포함하며,
    상기 받침부는 상기 희생부의 표면 높이가 상기 패드부의 표면 높이와 동일하도록 제어하고,
    상기 희생부의 면적은, 상기 패드부의 중심측부터 상기 희생부의 상부까지 왕복 운동하도록 제어되는 상기 컨디셔닝부에 대한 상기 패드부의 외곽측 접촉밀도와 상기 패드부의 내측 접촉밀도가 균일해지도록 상기 컨디셔닝부가 체류할 수 있는 크기로 마련되고,
    상기 접촉밀도는 상기 컨디셔닝부가 상기 패드부의 각 위치에 체류하는 시간과 비례하며, 상기 컨디셔닝부가 상기 패드부의 위치별로 체류하는 시간을 합하여 상기 패드부의 전체 반경으로 나누고 이를 백분율로 나타낸 값인 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨디셔닝부는,
    상기 패드부의 표면을 컨디셔닝하도록 마련된 컨디셔너; 및
    상기 컨디셔너의 상부에 마련되며, 상기 컨디셔너를 회전시키도록 마련된 컨디셔너헤드를 포함하며,
    상기 컨디셔너헤드는 상기 패드부의 지름 방향으로 상기 컨디셔너를 왕복 운동 시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생부는,
    상기 패드부와 동일 소재로 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생부는,
    중실형 또는 중공형으로 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 받침부는,
    상기 희생부의 하부에 마련되어 상기 희생부를 지지하는 지지체;
    상기 지지체의 하부에 마련되는 수직프레임;
    상기 수직프레임의 하단부부터 상기 수직프레임과 수직한 방향으로 연장 형성된 수평프레임;
    상기 수평프레임의 단부에 마련되며 상기 수평프레임이 상승 및 하강할 수 있도록 마련된 리니어가이드; 및
    상기 수평프레임이 상기 리니어가이드의 길이 방향을 따라 승강될 수 있도록 동력을 제공하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 받침부에 마련되는 검출부를 더 포함하며,
    상기 검출부는, 상기 희생부 표면의 높이가 상기 패드부 표면의 높이와 동일해지도록 할 수 있는 상기 받침부의 위치를 검출하도록 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 검출부는 로드셀로 마련되며,
    상기 검출부는, 상기 받침부에 의해 상승되던 상기 희생부가 상기 컨디셔닝부와 접촉하여 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때를 검출함으로써 접촉순간위치를 도출하도록 마련되며,
    상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 받침부의 최종정지위치를 검출하도록 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치.
  10. 제 8 항에 따른 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법에 있어서,
    a) 상기 컨디셔닝부를 상기 희생부의 상측에 위치시키는 단계;
    b) 상기 컨디셔닝부에 상기 희생부가 접촉하도록 상기 희생부를 상승시키는 단계;
    c) 상기 컨디셔닝부와 상기 희생부가 접촉할 때 상기 검출부에 의해 측정되는 하중값을 검출하는 단계;
    d) 상기 하중값이 기설정된 문턱값에 도달할 때의 상기 희생부의 위치를 접촉순간위치로 결정하는 단계; 및
    e) 상기 접촉순간위치에 보정값을 합하여 상기 희생부의 최종정지위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 화학기계연마 장치의 희생부 위치 제어 방법.
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KR1020180151218A KR102113026B1 (ko) 2018-11-29 2018-11-29 웨이퍼용 화학기계연마 장치 및 이의 희생부 위치 제어 방법

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