KR102493016B1 - Chemical mechanical polishing apparatus and control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와, 연마패드의 상부에 제공되되 연마패드의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하며, 연마패드에 공급되는 슬러리를 이용하여 연마패드의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a method for controlling the same, wherein the chemical mechanical polishing apparatus includes a polishing pad with which a substrate contacts during a chemical mechanical polishing process, and a polishing pad provided on top of the polishing pad so that the surface of the polishing pad is divided into a plurality of surface sections. and a slurry supply unit for supplying slurry under different spraying conditions for each surface section, and the temperature of the polishing pad can be uniformly adjusted using the slurry supplied to the polishing pad.

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}Chemical mechanical polishing device and its control method {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 화학 기계적 연마 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 연마패드의 온도를 균일하게 조절할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing device and a control method thereof, and more particularly, to a chemical mechanical polishing device capable of uniformly adjusting the temperature of a polishing pad and a control method thereof.

반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다. As semiconductor devices are manufactured by integrating fine circuit lines at a high density, corresponding precision polishing is performed on the surface of the wafer. In order to more precisely polish the wafer, a chemical mechanical polishing process (CMP process) in which not only mechanical polishing but also chemical polishing is performed as shown in FIGS. 1 and 2 is performed.

즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.That is, on the upper surface of the polishing table 10, the polishing pad 11 in contact with the wafer W is pressed and rotated (11d) together with the polishing table 10, and the slurry of the supply unit 30 for chemical polishing While the slurry is supplied through the supply port 32, mechanical polishing by friction is performed on the wafer W. At this time, the wafer W is rotated (20d) at a position determined by the carrier head 20, and a polishing process of accurately flattening is performed.

상기 연마패드(11)의 표면에 도포된 슬러리는 도면부호 40d로 표시된 방향으로 회전하면서 아암(41)이 41d로 표시된 방향으로 선회 운동을 하는 컨디셔너(40)에 의해 연마패드(11) 상에서 골고루 퍼지면서 웨이퍼(W)에 유입될 수 있고, 연마패드(11)는 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 일정한 연마면을 유지할 수 있다.The slurry applied to the surface of the polishing pad 11 is evenly spread on the polishing pad 11 by the conditioner 40 in which the arm 41 rotates in the direction indicated by 41d while rotating in the direction indicated by reference numeral 40d. and the polishing pad 11 can maintain a constant polishing surface by the mechanical dressing process of the conditioner 40.

한편, 화학 기계적 연마 공정 중에, 연마패드(11)의 온도가 불균일하면 연마 균일도가 저하되고, 연마율의 안정성이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 연마패드(11)의 온도가 균일한 조건으로 유지될 수 있어야 한다.On the other hand, during the chemical mechanical polishing process, if the temperature of the polishing pad 11 is non-uniform, the polishing uniformity and the stability of the polishing rate are deteriorated. should be able to

그러나, 기존에는 피연마재인 웨이퍼 막질에 따른 연마패드(11)의 표면 온도 상승으로 인해 연마 불균일도가 증가하고 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 기존에는 연마패드(11)의 반경 방향을 따른 구간별로 연마패드(11)의 표면 온도가 불균일함에 따라 연마 균일도가 저하되고, 연마율의 안정성이 저하되는 문제점이 있다.However, conventionally, there is a problem in that polishing non-uniformity increases and stability decreases due to an increase in the surface temperature of the polishing pad 11 according to the wafer film quality, which is a material to be polished. In particular, conventionally, as the surface temperature of the polishing pad 11 is non-uniform for each section along the radial direction of the polishing pad 11, the polishing uniformity and the stability of the polishing rate are deteriorated.

또한, 슬러리에 의한 화학적 연마 공정은 온도에 의한 영향을 크게 받기 때문에, 연마패드의 표면 온도 편차가 발생되면 화학적 연마량의 편차에 의해 웨이퍼의 연마면이 불균일해지는 문제점이 있다.In addition, since the slurry-based chemical polishing process is greatly affected by temperature, when the surface temperature of the polishing pad varies, the polished surface of the wafer becomes non-uniform due to the variation in chemical polishing amount.

이에 기존에는 별도의 린싱 공정에 의해 연마패드의 표면 온도를 낮출 수 있도록 한 방안이 제시된 바 있다. 하지만, 기존에는 연마패드의 표면 구간의 온도 조건에 따른 고려없이 연마패드의 표면에 일률적으로 린싱 공정을 수행함에 따라 연마패드의 표면 온도를 전체적으로 균일하게 조절하기 어렵고, 린싱 공정 중에는 연마 공정이 중단되어야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In the past, a method of lowering the surface temperature of the polishing pad by a separate rinsing process has been proposed. However, conventionally, as the rinsing process is uniformly performed on the surface of the polishing pad without considering the temperature conditions of the surface section of the polishing pad, it is difficult to uniformly control the surface temperature of the polishing pad as a whole, and the polishing process must be stopped during the rinsing process. Therefore, there is a problem in that productivity is lowered.

이를 위해, 최근에는 연마패드의 표면 온도를 일정하게 조절하고, 웨이퍼 연마면의 품질을 향상시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.To this end, recently, various studies have been made to constantly adjust the surface temperature of the polishing pad and improve the quality of the polishing surface of the wafer, but it is still insufficient and development thereof is required.

본 발명은 연마패드의 표면 온도를 균일하게 조절할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing device capable of uniformly adjusting the surface temperature of a polishing pad and a control method thereof.

특히, 본 발명은 연마패드의 표면온도에 따라 연마패드에 공급되는 슬러리의 분사 조건을 달리하여 연마패드의 표면 온도를 균일하게 조절할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Particularly, an object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing device capable of uniformly adjusting the surface temperature of a polishing pad by changing spray conditions of a slurry supplied to the polishing pad according to the surface temperature of the polishing pad, and a control method therefor. .

또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 생산성을 향상 시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and a control method thereof capable of improving stability and reliability and improving productivity.

또한, 본 발명은 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지하고, 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and a control method capable of preventing variation in chemical polishing amount due to variation in surface temperature of a polishing pad and improving polishing quality of a substrate.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와, 연마패드의 상부에 제공되되 연마패드의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급부를 포함하며, 연마패드에 공급되는 슬러리를 이용하여 연마패드의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described objects of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus is provided on a polishing pad with which a substrate is in contact during a chemical mechanical polishing process, and provided on top of the polishing pad to clean the surface of the polishing pad. It is divided into a plurality of surface sections and includes a slurry supply unit for supplying slurry under different spraying conditions for each of the plurality of surface sections, and the temperature of the polishing pad can be uniformly adjusted using the slurry supplied to the polishing pad.

참고로, 본 발명에서 기판이라 함은 캐리어헤드를 이용하여 연마패드 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, in the present invention, a substrate may be understood as an object that can be polished on a polishing pad using a carrier head, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the substrate. For example, a wafer may be used as the substrate.

아울러, 본 발명에서 슬러리 공급부가 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급한다 함은, 슬러리 공급부가 복수개의 표면구간 별로 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, the slurry supply unit supplies the slurry under different spraying conditions for each of the plurality of surface sections, the slurry supply unit varies conditions such as the spraying area, spraying speed, and spraying flow rate of the slurry for each of the plurality of surface sections. It can be understood as supplying. For example, the slurry supply unit may be configured to supply the slurry under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections.

연마패드의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 연마패드의 표면은 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 바람직하게, 연마패드의 표면은, 연마패드의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간, 연마패드의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간, 및 중앙부 표면구간과 가장자리 표면구간의 사이에 배치되는 중간부 표면구간으로 분할될 수 있으며, 연마공정시 기판의 중심은 중간부 표면구간의 중심 영역에 접촉될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 표면구간이 원형 또는 다각형 형상으로 분할되거나 불규칙적인 배열을 이루도록 분할되는 것도 가능하다.The surface of the polishing pad may be divided into a plurality of surface sections in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the surface of the polishing pad may be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad. Preferably, the surface of the polishing pad is divided into a central surface section adjacent to the center of the polishing pad, an edge surface section adjacent to the edge of the polishing pad, and an intermediate surface section disposed between the central surface section and the edge surface section. During the polishing process, the center of the substrate may come into contact with the center region of the middle surface section. In some cases, it is also possible to divide a plurality of surface sections into circular or polygonal shapes or to form irregular arrangements.

슬러리 공급부는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부는 제1슬러리 분사부, 및 제1슬러리 분사부보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 분사하는 제2슬러리 분사부를 포함할 수 있다.The slurry supply unit may be provided in various structures capable of supplying slurry under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections. For example, the slurry supplying unit may include a first slurry spraying unit and a second slurry spraying unit for spraying the slurry over a spray area relatively larger than that of the first slurry spraying unit.

제1슬러리 분사부 및 제2슬러리 분사부에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 제1슬러리 분사부는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐을 포함하여 구성될 수 있고, 제2슬러리 분사부는 제1분사노즐 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐을 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 각 분사노즐의 노즐 직경 또는 여타 다른 조건을 조절함으로써 각 분사부에 의한 분사 면적을 조절하는 것도 가능하다. 바람직하게, 제1슬러리 분사부는 복수개의 표면구간 중 연마패드의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간 및 연마패드의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간에 슬러리를 저밀도로 분사할 수 있고, 제2슬러리 분사부는 복수개의 표면구간 중 중앙부 표면구간과 가장자리 표면구간의 사이에 배치되는 중간부 표면구간에 슬러리를 고밀도로 분사할 수 있다.Spraying conditions (spraying area) by the first slurry spraying unit and the second slurry spraying unit may be adjusted in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the first slurry spraying unit may include a plurality of first spray nozzles spaced apart from each other at a predetermined interval, and the second slurry spraying unit is spaced apart at a relatively narrower distance than the spacing between the first spray nozzles. It may include a plurality of second injection nozzles arranged to be. In some cases, it is also possible to control the spray area of each spraying unit by adjusting the nozzle diameter of each spray nozzle or other conditions. Preferably, the first slurry spraying unit may spray the slurry at a low density to a central surface area adjacent to the center of the polishing pad and an edge surface area adjacent to the edge of the polishing pad among the plurality of surface areas, and the second slurry spraying unit may eject a plurality of Among the surface sections, the slurry can be sprayed at a high density to the middle surface section disposed between the center surface section and the edge surface section.

또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부에 의한 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부를 포함할 수 있다.In addition, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a spray height adjusting unit for adjusting the spray height of the slurry by the slurry supply unit in response to the surface temperature of the polishing pad.

분사높이 조절부는 연마패드의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부에 의한 슬러리의 분사높이를 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 분사높이 조절부의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 분사높이 조절부는, 슬러리 공급부를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부, 연마패드의 표면온도를 측정하는 온도측정부, 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 이송부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The spray height control unit may be provided in various structures capable of adjusting the spray height of the slurry by the slurry supply unit in response to the surface temperature of the polishing pad, and the present invention is not limited or limited by the structure and characteristics of the spray height control unit. For example, the spraying height control unit may include a transfer unit for transferring the slurry supply unit in an up-and-down direction, a temperature measurement unit for measuring the surface temperature of the polishing pad, and a control unit for controlling the transfer unit according to the result measured by the temperature measurement unit. .

바람직하게, 온도측정부는 연마패드의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정부가 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다. 또한, 슬러리 공급부의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스가 제공될 수 있으며, 제어부는 슬러리 공급부가 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 이송부를 제어할 수 있다.Preferably, the temperature measuring unit may be configured to measure the temperature of a surface section of an intermediate portion in contact with the center of the substrate among a plurality of surface sections along a radial direction of the polishing pad. In some cases, it is also possible for the temperature measuring unit to measure the temperature of a plurality of surface sections as a whole. In addition, a database may be provided in which information on the upper limit spray height and the lower limit spray height of the slurry supply unit is stored, and the control unit may control the transfer unit so that the slurry supply unit is disposed at a height between the upper limit spray height and the lower limit spray height.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉되는 연마패드의 표면온도를 측정하는 온도측정단계와, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드에 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급단계를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a method for controlling a chemical mechanical polishing apparatus includes a temperature measuring step of measuring the surface temperature of a polishing pad with which a substrate is in contact during a chemical mechanical polishing process, and a result measured in the temperature measuring step. and a slurry supplying step of supplying the slurry to the polishing pad under different spraying conditions according to the method.

참고로, 연마패드의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 연마패드의 표면은 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.For reference, the surface of the polishing pad may be divided into a plurality of surface sections in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the surface of the polishing pad may be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad.

온도측정단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 온도측정단계에서는 통상의 적외선(IR) 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 온도를 측정하기 위한 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.In the temperature measuring step, the temperature of the polishing pad may be measured in various ways according to required conditions and design specifications. For example, in the temperature measurement step, the temperature of the polishing pad may be measured using a conventional infrared (IR) temperature sensor. In some cases, it is possible to use other non-contact sensors as a temperature sensor for measuring the temperature of the polishing pad. Alternatively, it is also possible to mount a contact temperature sensor on the upper surface of the polishing table on which the polishing pad is seated and measure the temperature of the polishing pad using the contact temperature sensor.

슬러리 공급단계에서 측정된 결과(연마패드의 온도 조건)에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드에 슬러리를 공급한다 함은, 연마패드의 온도 조건에 따라 연마패드에 분사되는 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다.Supplying the slurry to the polishing pad under different spraying conditions according to the result measured in the slurry supply step (temperature condition of the polishing pad) means that the spray area, spraying speed, It can be understood as supplying the slurry by varying conditions such as spraying flow rate.

일 예로, 슬러리 공급단계에서는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게, 슬러리 공급단계에서는, 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서는 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하고, 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서는 상대적으로 좁은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다. 특히, 슬러리 공급단계에서는 연마패드의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간에 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다.For example, in the slurry supply step, the slurry may be supplied under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections. Preferably, in the slurry supply step, the slurry is supplied under conditions of a relatively wide spraying area in a surface section with a relatively high temperature among a plurality of surface sections, and relatively narrow spraying in a surface section with a relatively low temperature among the plurality of surface sections. The slurry can be fed under area conditions. In particular, in the slurry supplying step, the slurry may be supplied to a surface section of a middle part where the center of the substrate is in contact among a plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad under conditions of a relatively large spray area.

또한, 연마패드의 표면온도에 대응하여 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절단계를 포함할 수 있다.In addition, a spraying height adjusting step of adjusting the slurry spraying height in response to the surface temperature of the polishing pad may be included.

분사높이 조절단계에서는, 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 슬러리의 분사높이를 높이고, 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 슬러리의 분사높이를 낮출 수 있다. 참고로, 분사높이 조절단계에서 슬러리의 분사높이가 높아지면 연마패드에 대한 슬러리의 분사면적이 증가할 수 있고, 이와 반대로, 분사높이 조절부에 의해 슬러리의 분사높이가 낮아지면 연마패드에 대한 슬러리의 분사면적이 축소될 수 있다.In the spraying height adjusting step, the slurry spraying height may be increased when the surface temperature of the polishing pad is higher than the preset temperature, and the slurry spraying height may be lowered when the surface temperature of the polishing pad is lower than the preset temperature. For reference, if the spray height of the slurry increases in the spray height adjusting step, the spray area of the slurry to the polishing pad may increase, and on the contrary, if the spray height of the slurry is lowered by the spray height adjusting unit, the slurry for the polishing pad spraying area can be reduced.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연마패드의 표면 온도를 균일하게 조절할 수 있다.As described above, according to the present invention, the surface temperature of the polishing pad can be uniformly controlled.

특히, 본 발명에 따르면 연마패드에 공급되는 슬러리의 분사 조건을 달리함으로써 연마패드의 표면 온도를 조절할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면 연마패드의 반경 방향을 따른 복수개의 구간별로 슬러리의 분사 조건을 달리하여 구간별 온도를 개별적으로 조절할 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 온도 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으며, 연마 균일도 및 연마 특성을 향상시킬 수 있다.In particular, according to the present invention, the surface temperature of the polishing pad can be adjusted by varying spraying conditions of the slurry supplied to the polishing pad. Furthermore, according to the present invention, since the temperature of each section can be individually adjusted by changing the spraying conditions of the slurry for each of a plurality of sections along the radial direction of the polishing pad, the surface temperature profile of the polishing pad can be uniformly adjusted as a whole, polishing Uniformity and polishing properties can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 온도를 조절하기 위한 별도의 온도조절수단을 사용하지 않고, 연마공정시 필수적으로 사용되는 슬러리를 이용하여 연마패드의 온도를 조절하는 것이 가능하기 때문에, 구조를 간소화할 수 있으며, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since it is possible to control the temperature of the polishing pad using a slurry that is essentially used in the polishing process without using a separate temperature control means for adjusting the temperature of the polishing pad, the structure is simplified. It can be done, and design freedom can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 슬러리의 분사 높이를 조절하여 분사 면적을 조절할 수 있기 때문에, 슬러리의 사용량 증가없이 보다 넓은 면적에 슬러리를 분사하여 연마패드의 온도를 조절하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, since the spraying area can be adjusted by adjusting the spraying height of the slurry, it is possible to adjust the temperature of the polishing pad by spraying the slurry over a wider area without increasing the amount of slurry.

또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 안정성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있으며, 연마공정이 수행되는 동안 연마패드의 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있기 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent stability and reliability deterioration due to the surface temperature variation of the polishing pad, and productivity can be improved because the temperature control process of the polishing pad can be performed simultaneously while the polishing process is performed.

또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지할 수 있고, 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the variation of chemical polishing amount according to the surface temperature variation of the polishing pad and improve the polishing quality of the substrate.

도 1 및 도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 연마패드의 위치별 표면 온도를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사높이 조절부의 구조 및 작동 구조를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.1 and 2 are views for explaining a conventional chemical mechanical polishing apparatus;
3 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention;
4 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, a graph showing the surface temperature of each position of the polishing pad;
5 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, a view for explaining a slurry supply unit;
6 and 7 are chemical mechanical polishing devices according to the present invention, views for explaining the structure and operation structure of the spray height adjusting unit;
8 is a block diagram for explaining the control method of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and descriptions may be made by citing contents described in other drawings under these rules, and contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated contents may be omitted.

도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 연마패드의 위치별 표면 온도를 도시한 그래프이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사높이 조절부의 구조 및 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the surface temperature of each position of a polishing pad in the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. 5 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, a view for explaining the slurry supply unit, and FIGS. 6 and 7 are chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, explaining the structure and operating structure of the spray height control unit It is a drawing for

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111) 및 슬러리 공급부를 포함한다.3 to 7, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a polishing pad 111 and a slurry supply unit.

상기 연마패드(111)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 회전하는 연마정반(110)의 상면에 제공된다.The polishing pad 111 may be formed to have a circular disk shape, and is provided on the upper surface of the rotating polishing table 110 .

상기 연마패드(111)의 상면에 후술할 슬러리 공급부(200)로부터 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어헤드(120)에 의해 기판을 연마패드(111)의 상면에 가압함으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있으며, 연마패드(111) 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(도 2의 W 참조)을 세정 장치로 이송할 수 있다.A chemical mechanical polishing process may be performed by pressing the substrate onto the upper surface of the polishing pad 111 by the carrier head 120 in a state in which slurry is supplied from a slurry supply unit 200 to be described below to the upper surface of the polishing pad 111. After the chemical mechanical polishing process using the polishing pad 111 and the slurry is finished, the substrate (see W in FIG. 2) may be transferred to a cleaning device.

참고로, 본 발명에 기판이라 함은 연마패드(111) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, in the present invention, the substrate may be understood as an object that can be polished on the polishing pad 111, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the substrate. For example, a wafer may be used as the substrate.

상기 캐리어헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 캐리어헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 본체부(미도시), 상기 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부(미도시), 상기 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인(미도시)을 포함하여 제공될 수 있다.The carrier head 120 may be provided in various structures according to required conditions and design specifications. For example, the carrier head 120 includes a body portion (not shown) rotatably provided, a base portion (not shown) provided rotatably together with the body portion, and an elastic membrane (not shown) provided on the bottom of the base portion. City) may be provided, including.

상기 탄성 멤브레인은 중앙부에 개구부가 형성되며, 탄성 멤브레인의 중앙부에 인접한 내측단은 베이스부에 고정될 수 있고, 탄성 멤브레인의 외측단은 베이스부의 엣지부에 결합되는 리테이너링에 의해 베이스부에 고정될 수 있다.The elastic membrane has an opening formed in a central portion, an inner end adjacent to the central portion of the elastic membrane may be fixed to the base portion, and an outer end of the elastic membrane may be fixed to the base portion by a retainer ring coupled to an edge portion of the base portion. can

상기 탄성 멤브레인은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 탄성 멤브레인에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에는 베이스부의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있다.The elastic membrane may be provided in various structures according to required conditions and design specifications. For example, a plurality of flips (eg, ring-shaped flips) may be formed on the elastic membrane, and a plurality of pressure partitioned between the base portion and the elastic membrane along the radial direction of the base portion by the plurality of flips. A chamber may be provided.

상기 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이 각 압력챔버에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 상기 각 압력챔버의 압력은 압력챔버 제어부에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챕버의 압력을 조절하여 기판이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.A pressure sensor for measuring a pressure may be provided in each pressure chamber between the base part and the elastic membrane. The pressure of each pressure chamber may be individually controlled by the control of the pressure chamber controller, and the pressure at which the substrate is pressed may be individually adjusted by adjusting the pressure of each pressure chamber.

또한, 상기 캐리어헤드(120)의 중심부에는 탄성 멤브레인의 개구에 의해 관통 형성되는 중심부 압력챔버(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 중심부 압력챔버는 기판과 직접 연통되어 폴리싱 공정 중에 웨이퍼를 가압할 뿐만 아니라, 흡입압이 작용되어 기판을 캐리어헤드(120)의 탄성 멤브레인에 밀착시킴으로써 기판을 파지한 상태로 제3의 위치(예를 들어, 세정장치)로 이동시키는 역할도 수행할 수 있다.In addition, a central pressure chamber (not shown) may be formed in the center of the carrier head 120 through the opening of the elastic membrane. The central pressure chamber not only directly communicates with the substrate and pressurizes the wafer during the polishing process, but also adheres the substrate to the elastic membrane of the carrier head 120 by applying suction pressure to a third position (e.g. For example, it may also serve to move to a cleaning device).

또한, 상기 연마패드(111)의 상면 다른 일측에는 연마패드(111)의 표면을 개질하기 위한 컨디셔너(140)가 제공될 수 있다.In addition, a conditioner 140 for modifying the surface of the polishing pad 111 may be provided on the other side of the upper surface of the polishing pad 111 .

상기 컨디셔너(140)는 아암의 회전 중심을 기준으로 선회 운동하도록 제공되며, 컨디셔너(140)의 기계적 드레싱 공정에 의해 연마패드(111)는 일정한 연마면을 유지할 수 있다.The conditioner 140 is provided to make a pivoting motion based on the rotation center of the arm, and the polishing pad 111 can maintain a constant polishing surface by the mechanical dressing process of the conditioner 140 .

상기 슬러리 공급부(200)는 연마패드(111)의 상부에 이격되게 제공되며, 상기 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리(CMP slurry)를 공급하도록 구성된다.The slurry supply unit 200 is provided spaced apart from the upper part of the polishing pad 111, divides the surface of the polishing pad 111 into a plurality of surface sections, and slurry (CMP) under different injection conditions for each of the plurality of surface sections. slurry) is configured to supply.

여기서, 상기 슬러리 공급부(200)가 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급한다 함은, 슬러리 공급부(200)가 복수개의 표면구간 별로 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다.Here, the slurry supply unit 200 supplies the slurry under different spraying conditions for each of the plurality of surface sections, the slurry supply unit 200 supplies the slurry for each of the plurality of surface sections, conditions such as spraying area, spraying speed, spraying flow rate, etc. It can be understood as supplying the slurry by changing.

일 예로, 상기 슬러리 공급부(200)는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 참고로, 상기 슬러리 공급부(200)에 의한 분사 면적 조건을 조절함에 따라, 슬러리 공급부(200)에 의해 분사되는 분사 면적에 대응하여 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있는 바, 연마패드(111) 표면의 증발열을 조절함으로써, 연마패드(111)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.For example, the slurry supply unit 200 may be configured to supply the slurry under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections. For reference, as the conditions of the spray area by the slurry supply unit 200 are adjusted, the heat of evaporation on the surface of the polishing pad 111 may increase or decrease corresponding to the spray area sprayed by the slurry supply unit 200, It is possible to control the temperature of the polishing pad 111 by controlling the heat of evaporation on the surface of the polishing pad 111 .

전술한 바와 같이, 연마공정 중에는 기판의 막질 종류, 캐리어헤드(120)에 의한 가압력 변화와 같은 이유로 인해 연마패드(111)의 표면 중 특정 영역의 온도가 국부적으로 상승하게 되는 문제점이 있다. 특히, 도 4와 같이, 연마패드(111)의 표면 중 기판의 접촉 면적 및 시간이 높은 영역(Z2)의 표면 온도가 다른 영역에 비해 상대적으로 높아지는 문제점이 있다. 상기 슬러리 공급부(200)는 연마공정시 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 분사 조건을 달리하여 연마패드(111)의 표면 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있게 한다.As described above, during the polishing process, there is a problem in that the temperature of a specific region of the surface of the polishing pad 111 locally rises due to reasons such as the type of film quality of the substrate and the change in the pressing force by the carrier head 120. In particular, as shown in FIG. 4 , there is a problem in that the surface temperature of the region Z2 of the surface of the polishing pad 111 where the contact area and time of the substrate are high is relatively high compared to other regions. During the polishing process, the slurry supply unit 200 varies spraying conditions of the slurry supplied to the polishing pad 111 so that the surface temperature of the polishing pad 111 can be maintained uniformly throughout.

상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간(Z1,Z2,Z3)으로 분할될 수 있다.The surface of the polishing pad 111 may be divided into a plurality of surface sections in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the surface of the polishing pad 111 may be divided into a plurality of ring-shaped surface sections Z1 , Z2 , and Z3 having different diameters along the radial direction of the polishing pad 111 .

이하에서는 상기 연마패드(111)의 표면이 링 형태를 갖는 3개의 표면구간(Z1,Z2,Z3)으로 분할된 예를 들어 설명하기로 한다. 구체적으로 상기 연마패드(111)의 표면은, 연마패드(111)의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간(Z1), 상기 연마패드(111)의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간(Z3), 및 상기 중앙부 표면구간(Z1)과 가장자리 표면구간(Z3)의 사이에 배치되는 중간부 표면구간(Z2)으로 분할될 수 있다. 참고로, 연마공정시 상기 기판의 중심은 중간부 표면구간(Z2)의 중심 영역에 접촉될 수 있다.Hereinafter, an example in which the surface of the polishing pad 111 is divided into three ring-shaped surface sections Z1, Z2, and Z3 will be described. Specifically, the surface of the polishing pad 111 includes a central surface region Z1 adjacent to the center of the polishing pad 111, an edge surface region Z3 adjacent to the edge of the polishing pad 111, and the central surface region. It can be divided into a middle surface section (Z2) disposed between the section (Z1) and the edge surface section (Z3). For reference, during the polishing process, the center of the substrate may come into contact with the center region of the middle surface section Z2.

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 복수개의 표면구간이 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수개의 링 형태로 분할된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 표면구간이 원형 또는 다각형 형상으로 분할되거나 불규칙적인 배열을 이루도록 분할되는 것도 가능하다.In the embodiments of the present invention described above and illustrated, an example in which a plurality of surface sections are divided into a plurality of rings having different diameters along the radial direction of the polishing pad 111 has been described, but in some cases, a plurality of It is also possible that the dog's surface section is divided into a circular or polygonal shape, or divided to form an irregular arrangement.

상기 슬러리 공급부(200)는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 슬러리 공급부(200)는 제1슬러리 분사부(220,230) 및 제2슬러리 분사부(210)를 포함할 수 있으며, 상기 제1슬러리 분사부(220,230) 및 제2슬러리 분사부(210)는 서로 다른 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 상기 제2슬러리 분사부(210)가 제1슬러리 분사부(220,230)보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1슬러리 공급부가 제2슬러리 공급부보다 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성되는 것도 가능하다.The slurry supply unit 200 may be provided in various structures capable of supplying slurry under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections. For example, the slurry supply unit 200 may include first slurry spraying units 220 and 230 and second slurry spraying units 210, and the first slurry spraying units 220 and 230 and the second slurry spraying unit 210 ) may be configured to supply the slurry to different wide spray areas. Hereinafter, an example in which the second slurry spraying unit 210 is configured to supply slurry to a relatively larger spraying area than the first slurry spraying units 220 and 230 will be described. In some cases, the first slurry supply unit may also be configured to supply the slurry to a wider spraying area than the second slurry supply unit.

상기 제1슬러리 분사부(220,230) 및 제2슬러리 분사부(210)에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 제1슬러리 분사부(220,230)는 소정 간격(L2,L2')을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐(222,232)을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 제2슬러리 분사부(210)는 제1분사노즐(222,232) 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격(L1)으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐(212)을 포함할 수 있다. 참고로, 상기 제2분사노즐(212)은 제1분사노즐(222,232)보다 좁은 이격 간격(L1〈 L2,L2')으로 배치되기 때문에, 동일한 길이를 갖는 구간에서는 제2분사노즐(212)의 갯수가 제1분사노즐(222,232)의 갯수보다 많게 된다.Spraying conditions (spraying area) by the first slurry spraying parts 220 and 230 and the second slurry spraying part 210 may be adjusted in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the first slurry spraying parts 220 and 230 may include a plurality of first spray nozzles 222 and 232 spaced apart from each other at predetermined intervals L2 and L2', and the second slurry spraying part 210 may include a plurality of second injection nozzles 212 disposed spaced apart from each other at a relatively smaller distance L1 than the distance between the first injection nozzles 222 and 232 . For reference, since the second injection nozzles 212 are arranged at a narrower distance (L1 < L2, L2') than the first injection nozzles 222 and 232, the second injection nozzles 212 have the same length. The number is greater than the number of first injection nozzles 222 and 232 .

전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 각 분사노즐 간의 이격 간격 및 갯수 조절을 통해 각 분사부에 의한 분사 면적이 조절되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 각 분사노즐의 노즐 직경 또는 여타 다른 조건을 조절함으로써 각 분사부에 의한 분사 면적을 조절하는 것도 가능하다.In the above-described embodiment of the present invention, an example configured to adjust the spray area by each spraying unit through the control of the number and spacing between each spray nozzle has been described, but in some cases, the nozzle diameter of each spray nozzle or It is also possible to adjust the spraying area by each spraying unit by adjusting other conditions.

전술한 바와 같이, 상기 슬러리 공급부(200)에 의해 분사되는 분사 면적에 대응하여 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있는 바, 상기 제1슬러리 분사부(220,230)는 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서 슬러리를 분사하고, 상기 제2슬러리 분사부(210)는 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서 슬러리를 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다.As described above, the heat of evaporation on the surface of the polishing pad 111 may increase or decrease corresponding to the spray area sprayed by the slurry supply unit 200. Preferably, the slurry is sprayed on a surface section with a relatively low temperature among sections, and the second slurry spraying unit 210 is configured to spray the slurry on a surface section with a relatively high temperature among a plurality of surface sections.

보다 구체적으로, 상기 제1슬러리 분사부(220,230)는 복수개의 표면구간 중 연마패드(111)의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간(Z1) 및 연마패드(111)의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간에 슬러리를 저밀도로 분사할 수 있고, 상기 제2슬러리 분사부(210)는 복수개의 표면구간 중 중앙부 표면구간(Z1)과 가장자리 표면구간(Z3)의 사이에 배치되는 중간부 표면구간(Z2)에 슬러리를 고밀도로 분사할 수 있다.More specifically, the first slurry spraying parts 220 and 230 slurry in the central surface section Z1 adjacent to the center of the polishing pad 111 and the edge surface section adjacent to the edge of the polishing pad 111 among the plurality of surface sections. can be sprayed at a low density, and the second slurry spraying unit 210 is disposed between the central surface section Z1 and the edge surface section Z3 among the plurality of surface sections. Slurry in the middle surface section Z2 can be sprayed at high density.

본 발명의 실시예에서는 제1슬러리 분사부(220,230)의 제1분사노즐(222,232), 및 제2슬러리 분사부(210)의 제2분사노즐(212)이 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 일직선 상에 배치된 예를 들어 설명하고 있지만, 각 분사노즐의 배열 및 배치구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 가령, 각 분사노즐은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 선상에 배치되거나, 연마패드(111)의 원주 방향을 따라 배치되는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, the first spray nozzles 222 and 232 of the first slurry spraying parts 220 and 230 and the second spray nozzles 212 of the second slurry spraying part 210 follow the radial direction of the polishing pad 111. Although described as an example arranged on a straight line according to, the arrangement and arrangement structure of each injection nozzle may be variously changed according to required conditions and design specifications. For example, each injection nozzle may be disposed on a different line along the radial direction of the polishing pad 111 or disposed along the circumferential direction of the polishing pad 111 .

이와 같은 구조에 의해, 상기 제2슬러리 분사부(210)로부터 슬러리가 분사되는 면적은 제1슬러리 분사부(220,230)로부터 슬러리가 분사되는 면적보다 크게 정의될 수 있다. 따라서, 상기 제2슬러리 분사부(210)로부터 슬러리가 분사되는 중간부 표면영역의 증발열이 다른 표면영역(중앙부 표면영역 및 가장자리 표면영역)보다 커지게 되기 때문에, 중간부 표면영역의 온도를 다른 표면영역(중앙부 표면영역 및 가장자리 표면영역)의 온도보다 낮출 수 있다.With this structure, the area where the slurry is sprayed from the second slurry sprayer 210 may be defined to be larger than the area where the slurry is sprayed from the first slurry sprayer 220 or 230 . Therefore, since the heat of evaporation of the surface area of the middle part where the slurry is sprayed from the second slurry spraying part 210 is greater than that of the other surface areas (the surface area of the center part and the surface area of the edge), the temperature of the surface area of the middle part is lowered to that of the other surfaces. It can be lower than the temperature of the area (central surface area and edge surface area).

한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부(200)에 의한 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부(300)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a spray height adjusting unit 300 for adjusting the spray height of the slurry by the slurry supply unit 200 in response to the surface temperature of the polishing pad 111 .

상기 분사높이 조절부(300)는 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부(200)에 의한 슬러리의 분사높이를 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 분사높이 조절부(300)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 분사높이 조절부(300)는, 상기 슬러리 공급부(200)를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부(310), 상기 연마패드(111)의 표면온도를 측정하는 온도측정부(320), 상기 온도측정부(320)에서 측정된 결과에 따라 이송부(310)를 제어하는 제어부(330)를 포함할 수 있다.The spray height control unit 300 may be provided in various structures capable of adjusting the spray height of the slurry by the slurry supply unit 200 in response to the surface temperature of the polishing pad 111, and the spray height control unit 300 The present invention is not limited or limited by the structure and characteristics. For example, the spray height adjusting unit 300 includes a transfer unit 310 for transporting the slurry supply unit 200 in the vertical direction, a temperature measurement unit 320 for measuring the surface temperature of the polishing pad 111, A controller 330 controlling the transfer unit 310 according to the result measured by the temperature measuring unit 320 may be included.

상기 이송부(310)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 슬러리 공급부(200)를 상하 방향을 따라 이송시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 이송부(310)는 구동모터에 구동력에 의해 회전하는 리드스크류를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 이송부가 여타 다른 통상의 직선운동시스템(Linear Motion System)을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.The transport unit 310 may be provided in various structures capable of transporting the slurry supply unit 200 in the vertical direction according to required conditions and design specifications. For example, the transfer unit 310 may include a lead screw rotated by a driving force of a driving motor. In some cases, it is also possible that the transfer unit includes other conventional linear motion systems.

상기 온도측정부(320)는 연마패드(111)의 표면온도를 측정 가능한 통상의 온도센서를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 온도센서로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.The temperature measuring unit 320 may include a conventional temperature sensor capable of measuring the surface temperature of the polishing pad 111 . For example, a conventional infrared (IR) temperature sensor may be used as the temperature sensor. In some cases, it is possible to use other non-contact sensors as temperature sensors. Alternatively, it is also possible to mount a contact temperature sensor on the upper surface of the polishing table on which the polishing pad is seated and measure the temperature of the polishing pad using the contact temperature sensor.

바람직하게, 상기 온도측정부(320)는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정부가 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다.Preferably, the temperature measuring unit 320 may be configured to measure the temperature of an intermediate surface section Z2 in contact with the center of the substrate among a plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad 111 . In some cases, it is also possible for the temperature measuring unit to measure the temperature of a plurality of surface sections as a whole.

상기 제어부(330)는 온도측정부(320)에서 측정된 결과에 따라 이송부(310)를 제어하여 슬러리의 분사높이를 제어할 수 있는 바, 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 슬러리의 분사높이를 높이고, 이와 반대로, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 슬러리의 분사높이를 낮출 수 있다. 아울러, 상기 분사높이 조절부(300)에 의해 슬러리의 분사높이가 높아지면 슬러리의 분사면적이 증가할 수 있고, 이와 반대로, 분사높이 조절부(300)에 의해 슬러리의 분사높이가 낮아지면 슬러리의 분사면적이 축소될 수 있다.The controller 330 may control the spray height of the slurry by controlling the transfer unit 310 according to the result measured by the temperature measuring unit 320. If the surface temperature of the polishing pad 111 is higher than the preset temperature, The spraying height of the slurry may be increased, and conversely, when the surface temperature of the polishing pad 111 is lower than a preset temperature, the spraying height of the slurry may be decreased. In addition, when the spray height of the slurry is increased by the spray height adjusting unit 300, the spray area of the slurry may increase, and on the contrary, when the spray height of the slurry is lowered by the spray height adjusting unit 300, the slurry The spray area may be reduced.

바람직하게, 상기 슬러리 공급부(200)의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스(340)가 제공될 수 있으며, 상기 제어부(330)는 슬러리 공급부(200)가 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 이송부(310)를 제어할 수 있다. 이와 같은 구조는, 슬러리의 분사 안정성 보장되는 상한분사높이 및 하한분사높이의 사이 높이 조건으로 슬러리 공급부(200)가 배치될 수 있게 함으로써, 슬러리 공급부(200)가 의도하지 않지 않게 슬러리의 분사 안정성이 보장되기 어려운 높이에 배치되는 것을 미연에 방지할 수 있게 한다.Preferably, a database 340 storing information on the upper limit spray height and the lower limit spray height of the slurry supply unit 200 may be provided, and the control unit 330 controls the slurry supply unit 200 to set the upper limit spray height and lower limit The transfer unit 310 may be controlled to be disposed at a height between injection heights. Such a structure enables the slurry supply unit 200 to be placed under a height condition between the upper limit spray height and the lower limit spray height that guarantees the spray stability of the slurry, so that the slurry supply unit 200 unintentionally increases the spray stability of the slurry. It is possible to prevent in advance from being placed at a height that is difficult to guarantee.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, Figure 8 is a block diagram for explaining the control method of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. In addition, the same or equivalent reference numerals are given to the same or equivalent parts as the above-described configuration, and a detailed description thereof will be omitted.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법은, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉되는 연마패드(111)의 표면온도를 측정하는 온도측정단계(S10)와, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급단계(S20)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the control method of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a temperature measuring step (S10) of measuring the surface temperature of the polishing pad 111 in contact with a substrate during the chemical mechanical polishing process, and measuring the temperature. and a slurry supplying step (S20) of supplying the slurry to the polishing pad 111 under different spraying conditions according to the result measured in the step.

단계 1:Step 1:

먼저, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉되는 연마패드(111)의 표면온도를 측정한다.(S10)First, during the chemical mechanical polishing process, the surface temperature of the polishing pad 111 in contact with the substrate is measured (S10).

참고로, 상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.For reference, the surface of the polishing pad 111 may be divided into a plurality of surface sections in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the surface of the polishing pad 111 may be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad 111 .

상기 온도측정단계(S10)에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 상기 온도측정단계(S10)에서는 통상의 적외선(IR) 온도센서를 이용하여 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 온도를 측정하기 위한 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.In the temperature measuring step (S10), the temperature of the polishing pad 111 may be measured in various ways according to required conditions and design specifications. For example, in the temperature measuring step (S10), the temperature of the polishing pad 111 may be measured using a conventional infrared (IR) temperature sensor. In some cases, it is possible to use other non-contact sensors as a temperature sensor for measuring the temperature of the polishing pad. Alternatively, it is also possible to mount a contact temperature sensor on the upper surface of the polishing table on which the polishing pad is seated and measure the temperature of the polishing pad using the contact temperature sensor.

바람직하게 상기 온도측정단계(S10)에서는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)(실질적으로 가장 온도가 높은 구간)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정단계에서 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다.Preferably, in the temperature measuring step (S10), the temperature of the middle surface section (Z2) (substantially the highest temperature section) of the plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad 111 is contacted with the center of the substrate. can be configured to measure In some cases, it is also possible to measure the temperature of a plurality of surface sections as a whole in the temperature measuring step.

단계 2:Step 2:

다음, 상기 온도측정단계(S10)에서 측정된 결과에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리(slurry)를 공급한다.(S20)Next, the slurry is supplied to the polishing pad 111 under different spraying conditions according to the result measured in the temperature measurement step (S10). (S20)

상기 슬러리 공급단계(S20)에서 측정된 결과(연마패드(111)의 온도 조건)에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리를 공급한다 함은, 연마패드(111)의 온도 조건에 따라 연마패드(111)에 분사되는 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다. 바람직하게 상기 슬러리 공급단계(S20)에서는 복수개의 표면구간 별로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다.Supplying the slurry to the polishing pad 111 under different jetting conditions according to the result measured in the slurry supply step (S20) (temperature condition of the polishing pad 111) means that the temperature condition of the polishing pad 111 It can be understood that the slurry is supplied by varying conditions such as the spray area, spray speed, and spray flow rate of the slurry sprayed onto the polishing pad 111 . Preferably, in the slurry supply step (S20), the slurry may be supplied under different spraying conditions for each of a plurality of surface sections.

이하에서는 상기 슬러리 공급단계(S20)에서 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 참고로, 상기 슬러리의 분사 면적 조건을 조절함에 따라, 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있으며, 연마패드(111) 표면의 증발열을 조절함으로써, 연마패드(111)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.Hereinafter, an example configured to supply the slurry under different spray area conditions for each of a plurality of surface sections in the slurry supply step (S20) will be described. For reference, the heat of evaporation on the surface of the polishing pad 111 can be increased or decreased by adjusting the conditions of the spray area of the slurry, and by controlling the heat of evaporation on the surface of the polishing pad 111, the temperature of the polishing pad 111 can be it is possible to regulate

일 예로, 상기 슬러리 공급단계(S20)에서는, 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서는 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하고, 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서는 상대적으로 좁은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게 상기 슬러리 공급단계(S20)에서는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)에 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다.For example, in the slurry supply step (S20), the slurry is supplied under conditions of a relatively large spray area in a surface section having a relatively high temperature among the plurality of surface sections, and a surface having a relatively low temperature among the plurality of surface sections In the section, the slurry can be supplied under conditions of a relatively narrow spray area. Preferably, in the slurry supplying step (S20), the slurry is supplied to the middle surface section (Z2) where the center of the substrate is in contact among the plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad 111 under conditions of a relatively large spray area. there is.

또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 제어방법은 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절단계를 포함할 수 있다.In addition, the control method of the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a spray height adjusting step of adjusting the slurry spray height in response to the surface temperature of the polishing pad 111 .

상기 분사높이 조절단계에서는, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 슬러리의 분사높이를 높이고, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 슬러리의 분사높이를 낮출 수 있다. 참고로, 상기 분사높이 조절단계에서 슬러리의 분사높이가 높아지면 연마패드(111)에 대한 슬러리의 분사면적이 증가할 수 있고, 이와 반대로, 분사높이 조절부(300)에 의해 슬러리의 분사높이가 낮아지면 연마패드(111)에 대한 슬러리의 분사면적이 축소될 수 있다. 바람직하게, 상기 분사높이 조절단계에서는 슬러리의 분사 높이가 데이터베이스(340)에 미리 저장된 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치될 수 있다.In the spraying height adjusting step, when the surface temperature of the polishing pad 111 is higher than the preset temperature, the spraying height of the slurry is increased, and when the surface temperature of the polishing pad 111 is lower than the preset temperature, the spraying height of the slurry is increased. can be lowered For reference, if the spray height of the slurry increases in the spray height adjusting step, the spray area of the slurry to the polishing pad 111 may increase, and on the contrary, the spray height adjusting unit 300 increases the spray height of the slurry. When lowered, the spraying area of the slurry to the polishing pad 111 may be reduced. Preferably, in the step of adjusting the spray height, the spray height of the slurry may be arranged at a height between the upper limit spray height and the lower limit spray height previously stored in the database 340 .

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be changed.

110 : 연마정반 111 : 연마패드
120 : 캐리어헤드 140 : 컨디셔너
200 : 슬러리 공급부 210 : 제2슬러리 분사부
212 : 제2분사노즐 220,230 : 제1슬러리 분사부
222,232 : 제1분사노즐 300 : 분사높이 조절부
310 : 이송부 320 : 온도측정부
330 : 제어부 340 : 데이터베이스110: polishing table 111: polishing pad
120: carrier head 140: conditioner
200: slurry supply unit 210: second slurry injection unit
212: second injection nozzle 220,230: first slurry injection unit
222,232: first injection nozzle 300: injection height control unit
310: transfer unit 320: temperature measurement unit
330: control unit 340: database

Claims (18)

화학 기계적 연마장치에 있어서,
화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와;
상기 연마패드의 상부에 제공되되, 상기 연마패드의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 상기 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급부와;
상기 연마패드의 표면온도에 대응하여 상기 슬러리 공급부에 의한 상기 슬러리의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
In the chemical mechanical polishing device,
a polishing pad with which the substrate is in contact during a chemical mechanical polishing process;
a slurry supply unit provided above the polishing pad, dividing the surface of the polishing pad into a plurality of surface sections, and supplying slurry under different spraying conditions for each of the plurality of surface sections;
a spraying height adjusting unit for adjusting the spraying height of the slurry by the slurry supplying unit in response to the surface temperature of the polishing pad;
Chemical mechanical polishing apparatus comprising a.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는, 제1슬러리 분사부와, 상기 제1슬러리 분사부보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 상기 슬러리를 분사하는 제2슬러리 분사부를 포함하고;
상기 제1슬러리 분사부는 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐을 포함하고,
상기 제2슬러리 분사부는 상기 제1분사노즐 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to claim 1,
The slurry supply unit includes a first slurry spraying unit and a second slurry spraying unit for spraying the slurry with a relatively larger spraying area than the first slurry spraying unit;
The first slurry injection unit includes a plurality of first injection nozzles spaced apart from each other,
The second slurry injection unit comprises a plurality of second injection nozzles spaced apart from each other at a relatively narrower distance than the distance between the first injection nozzles.
 제1항에 있어서,
상기 슬러리 공급부는, 제1슬러리 분사부와, 상기 제1슬러리 분사부보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 상기 슬러리를 분사하는 제2슬러리 분사부를 포함하고;
상기 제1슬러리 분사부는 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서 상기 슬러리를 분사하고,
상기 제2슬러리 분사부는 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서 상기 슬러리를 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to claim 1,
The slurry supply unit includes a first slurry spraying unit and a second slurry spraying unit for spraying the slurry with a relatively larger spraying area than the first slurry spraying unit;
The first slurry injection unit sprays the slurry in a surface section having a relatively low temperature among the plurality of surface sections,
The second slurry spraying unit sprays the slurry on a surface section having a relatively high temperature among the plurality of surface sections.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분사높이 조절부는,
상기 슬러리 공급부를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부와;
상기 연마패드의 표면온도를 측정하는 온도측정부와;
상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 이송부를 제어하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to claim 1,
The injection height control unit,
a transfer unit for transporting the slurry supply unit in an up-and-down direction;
a temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the polishing pad;
a control unit controlling the transfer unit according to the result measured by the temperature measurement unit;
Chemical mechanical polishing apparatus comprising a.
 제9항에 있어서,
상기 슬러리 공급부의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스를 포함하고,
상기 제어부는 상기 슬러리 공급부가 상기 상한분사높이 및 상기 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 상기 이송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to claim 9,
A database in which information on the upper limit spray height and the lower limit spray height of the slurry supply unit is stored,
The control unit controls the transfer unit so that the slurry supply unit is disposed at a height between the upper limit spray height and the lower limit spray height.
 제9항에 있어서,
상기 온도측정부는 상기 연마패드의 반경 방향을 따른 상기 복수개의 표면구간 중 상기 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
According to claim 9,
The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1 , wherein the temperature measuring unit measures the temperature of an intermediate surface section in contact with the center of the substrate among the plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad.
 제1항에 있어서,
상기 분사높이 조절부는,
상기 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 상기 슬러리의 분사높이를 높이고,
상기 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 상기 슬러리의 분사높이를 낮추는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.

According to claim 1,
The injection height control unit,
When the surface temperature of the polishing pad is higher than a preset temperature, the spray height of the slurry is increased,
Chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that for lowering the spraying height of the slurry when the surface temperature of the polishing pad is lower than a preset temperature.

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