KR19980016804A - Cmp 장치 - Google Patents

Abstract

CMP 장치에 관하여 개시한다. 본 발명은 콘디셔너(conditioner)에 표면 굴곡 감지 수단을 장착하여, 웨이퍼의 표면을 연마하기 위한 패드의 표면 굴곡 상태를 감지하고, 이를 소정의 컨디션 조건과 비교하여 다시 콘디셔너에 피드 백(feed back)시키는 CMP 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 패드의 수명을 연장 시킬 뿐만 아니라 양호한 평탄화 및 에치 백 공정을 진행할 수 있다.

Description

CMP(chemical-mechanical polishing) 장치

본 발명은 CMP(chemical-mechanical polishing) 장치에 관한 것으로, 특히 패드(pad)의 표면 굴곡 감지수단 및 피드 백(feed back) 장치를 구비한 CMP 장치에 관한 것이다.

CMP 공정은 반도체 장치 제조 시에 박막의 평탄화 및 에치 백(etch back)을 목적으로 시행한다. CMP 공정은 회전하고 있는 패드(pad)에 반도체 웨이퍼를 기계적으로 마찰시켜 박막을 연마하는 것이다. 이 과정에서 박막의 연마를 촉진하기 위해서 슬러리(slurry)를 사용하며, 이에 따라 슬러리(slurry)에 의한 화학적 연막와 패드(pad)와 박막 사이의 기계적 연마의 혼합 작용으로 평탄화된 막질을 최종적으로 얻는다.

CMP 공정 시 박막의 연마 과정은 패드와 웨이퍼 사이의 마찰력에 의해 크게 영향을 받으며, 이러한 마찰력은 패드(pad)의 재질, 흡습(wetting) 상태 및 표면 굴곡 상태에 크게 영향을 받는다.

도 1은 폴리싱 공정 진행 전과 후의 패드 상태를 설명하기 위한 개략도로서, 폴리싱 공정 진행 전(a)에는 표면이 매끄러웠던 패드(pad)가 폴리싱 공정 진행 후(b)에는 표면에 굴곡이 형성된다. 이는 상기 패드와 웨이퍼 사이의 불균일한 마찰력에 기인한 것이다.

따라서, 통상 CMP 장치는 여러 차례의 폴리싱 공정을 진행한 후에 패드의 표면 상태를 매끄럽게 하기 위하여 패드를 연마하는 수단(이하 콘디셔너(conditioner)라 칭함)을 구비한다.

콘디셔너(conditioner) 단부의 재질은 통상 다이아몬드이기 때문에 연마 정도에 따라서 패드의 표면 굴곡이 변하게 된다. 만약 부적절한 패드 연마가 지속적으로 진행되면 패드의 표면 굴곡은 매우 불균일하게 되고 이에 따라 폴리싱(polishing)되는 박막의 균일성이 매우 나빠진다. 또한 소모성 부품인 패드의 수명이 크게 감소되어 경제적인 큰 손실이 수반된다.

따라서 본 발명의 목적은 패드 연마 중 패드의 표면 굴곡을 감지하여 이를 콘디셔너(conditioner)에 피드 백(feed back)시킴으로써 패드의 수명을 연장 시킬 뿐만 아니라 양호한 평탄화 및 에치 백 공정을 진행시킬 수 있는 CMP 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 폴리싱 공정 진행 전과 후의 패드 상태를 설명하기 위한 개략도.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 장치를 설명하기 위한 개략도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 연마하기 위한 패드, 수직 수평 이동 및 회전 운동에 의해서 상기 패드의 표면을 균일하게 연마하기 위한 콘디셔너를 구비하고, 상기 콘디셔너는 회전 축, 상기 회전 축의 단부에 장착된 연마제, 상기 연마제를 지지하기 위하여 상기 회전 축과 연마제 사이에 설치된 연마제 지지 수단, 및 상기 회전 축이 회전 운동 및 수직 수평 이동을 하도록 하는 구동 장치를 구비한 CMP 장치에 있어서, 상기 패드와 접촉되도록 상기 연마제 지지 수단 및 연마제를 관통하여 상기 패드의 표면 굴곡을 감지하는 표면 굴곡 감지 수단; 상기 표면 굴곡 감지 수단에 의해서 감지된 표면 굴곡을 전기적 신호로 바꾸는 변환기; 상기 변환기의 전기적 신호를 받아 표면 굴곡 상태를 시각적으로 나타내는 모니터링 수단; 및 상기 변환기의 전기적 신호를 받아 소정의 컨디션 조건과 비교하여 이를 상기 구동 장치에 피드 백(feed back)시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMP 장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 표면 굴곡 감지수단을 구비한 콘디셔너(conditioner)를 설명하기 위한 개략도이다. 구체적으로 참조 번호 110은 웨이퍼를 연마하기 위한 패드(pad), 120은 상기 패드(110)를 지지하기 위한 테이블, 130은 상기 테이블(120)의 회전축, 150은 수직 수평 이동 및 회전 운동에 의하여 상기 패드(110)의 표면을 균일하게 연마하기 위한 콘디셔너(conditioner)를 각각 나타낸다.

여기서 상기 콘디셔너(150)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명하면, 참조 번호 151은 상기 콘디셔너의 회전 축, 152는 상기 패드(110)와 접촉되도록 상기 회전 축(151)의 단부에 장착된 연마제, 예컨데 다이아몬드 박막, 153은 상기 연마제(152)을 지지하기 위하여 상기 회전 축(151)과 상기 연마제(152) 사이에 설치된 연마제 지지 수단(153), 155는 상기 회전 축(151) 내부에 위치하며 상기 패드(110)와 접촉되도록 상기 지지 수단(153) 및 연마제(152)를 관통하여 상기 패드(110)의 표면 굴곡을 감지하는 표면 굴곡 감지 수단, 157은 상기 감지 수단(155)를 고정하기 위하여 상기 회전 축(151) 내부에 배치된 고정 수단, 190은 상기 회전 축(151)이 회전 운동 및 수직 수평 이동이 가능하도록 하는 구동 장치를 각각 나타낸다.

여기서 도시되지는 않았지만 상기 표면 굴곡 감지 수단(155)는 상기 패드(110)가 적절히 연마되도록 피드 백(feed back) 장치와 연결된다.

도 3은 피드 백(feed back) 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 구체적으로 참조 번호 155은 상기 콘디셔너(150)에 구비된 표면 굴곡 감지 수단, 160은 상기 표면 굴곡 감지 수단(155)에서 감지된 신호를 입력받아 이를 전기적 신호로 바꾸어주는 변환기, 170은 상기 변환기의 전기적 신호를 받아 표면 굴곡 상태를 시각적으로 나타내는 모니터링 수단, 180은 상기 변환기의 전기적 신호를 받아 소정의 컨디션 조건과 비교하여 이를 상기 구동 장치(190)에 피드 백(feed back)시키는 제어 수단을 각각 나타낸다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 패드(110)의 표면 굴곡 상태가 상기 감지 수단(155)에 의해 감지되고 상기 제어 수단(180)을 통해 이를 소정의 컨디션 조건과 비교하여 상기 구동 수단(190)으로 피드 백 시킴으로써 패드의 수명을 연장 시킬 뿐만 아니라 양호한 평탄화 및 에치 백 공정을 진행할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (1)

1. 웨이퍼를 연마하기 위한 패드, 수직 수평 이동 및 회전 운동에 의해서 상기 패드의 표면을 균일하게 연마하기 위한 콘디셔너를 구비하고, 상기 콘디셔너는 회전 축, 상기 회전 축의 단부에 장착된 연마제, 상기 연마제를 지지하기 위하여 상기 회전 축과 연마제 사이에 설치된 연마제 지지 수단, 및 상기 회전 축이 회전 운동 및 수직 수평 이동을 하도록 하는 구동 장치를 구비한 CMP 장치에 있어서,

   상기 패드와 접촉되도록 상기 연마제 지지 수단 및 연마제를 관통하여 상기 패드의 표면 굴곡을 감지하는 표면 굴곡 감지 수단;

   상기 표면 굴곡 감지 수단에 의해서 감지된 표면 굴곡을 전기적 신호로 바꾸는 변환기;

   상기 변환기의 전기적 신호를 받아 표면 굴곡 상태를 시각적으로 나타내는 모니터링 수단; 및

   상기 변환기의 전기적 신호를 받아 소정의 컨디션 조건과 비교하여 이를 상기 구동 장치에 피드 백(feed back)시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.