KR19980065993A - 화학 기계적 연마 장치 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법 - Google Patents

화학 기계적 연마 장치 및 이를 이용한 화학 기계적 연마 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 개시된 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법은 연마 패드 브러시 또는 보조 패드 브러시를 더 구비하여 연마 패드에서 반도체 기판을 연마한 후에 연마 패드 브러시를 사용하여 연마 패드를 브러싱하는 것을 특징으로 한다. 또한, 보조 패드에서 반도체 기판을 크리닝 또는 보조 연마한 후에 보조 패드 브러시를 사용하여 보조 패드를 브러싱하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, CMP 공정 중에 반도체 기판의 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지할 뿐만 아니라 반도체 기판의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있다.

Description

화학 기계적 연마(CMP) 장치 및 이를 이용한 화학 기계적 연마(CMP) 방법
본 발명은 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing, 이하에서 CMP라 함) 장치 및 이를 이용한 CMP 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 반도체 기판의 표면에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있는 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 집적도가 증가하여 미세 패턴의 임계 치수(critical demension)가 감소함에 따라 포토리소그래피(photolithography) 공정에서의 해상도(resolution) 및 촛점 심도(depth of focus)를 향상시키기 위한 평탄화 공정이 필수적으로 요구되고 있다. 이러한 평탄화 공정 중에서 CMP 방법에 의한 평탄화 방법은 공정이 단순할 뿐만 아니라 다수의 웨이퍼를 동시에 효율적으로 평탄화시킬 수 있다는 등의 장점이 있어 특히 각광을 받고 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1은 CMP 장치의 평면도, 도 2의 (a)는 도 1의 2a-2a' 선에 따른 단면도, 도 2의 (b)는 도 1의 2b-2b' 선에 따른 단면도를 각각 나타낸다. 구체적으로, 참조 부호 A는 반도체 기판의 표면을 연마하기 위한 연마부, 그리고 B는 반도체 기판의 표면을 크리닝하기 위한 크리닝부를 각각 나타낸다.
상기 연마부(A)는 일단부가 평평한 제1 플래튼(10a)과, 상기 제1 플래튼(10a)을 회전시키기 위한 제1 플래튼 회전축(11a)과, 상기 제1 플래튼(10a)의 상기 일단부에 밀착 고정된 연마 패드(20a)와, 상기 연마 패드(20a)의 새로운 표면이 노출되도록 상기 연마 패드(20a)의 표면을 깍아내기 위한 콘디셔너(conditioner, 50)와, 일단부에 상기 콘디셔너(50)가 밀착 고정된 콘디셔닝 헤드(conditioning head, 60)와, 상기 콘디셔닝 헤드(60)를 이송하기 위한 콘디셔닝 헤드 아암(61)과, 일단부에 반도체 기판(30)이 밀착 고정된 클램프(40)와, 상기 클램프(40)를 이송하기 위한 클램프 아암(41)을 구비한다.
여기서, 상기 연마 패드(20a)는 상기 반도체 기판(30)을 상기 연마 패드(20a)의 표면에 밀착시키더라도 상기 반도체 기판(30)의 중심부까지 슬러리(slurry)가 공급될 수 있도록 표면에 미세한 홈(groove)이 형성된 것을 사용한다.
상기 크리닝부(B)는 일단부가 평평한 제2 플래튼(10b)과, 상기 제2 플래튼(10b)을 회전시키기 위한 제2 플래튼 회전축(11b)과, 상기 제2 플래튼(10b)의 상기 일단부에 밀착 고정된 보조 패드(20b)와, 일단부에 반도체 기판(30)이 밀착 고정된 클램프(40)와, 상기 클램프(40)를 이송하기 위한 클램프 아암(41)을 구비한다. 여기서, 상기 반도체 기판(30) 및 상기 클램프(40)는 상기 클램프 아암(41)에 의해 상기 연마부(A)로부터 이송되어 온 것이다.
이하에서, 상기 CMP 장치를 이용한 종래의 CMP 방법을 설명한다.
먼저, 상기 연마 패드(20a) 상에 슬러리(slurry)를 공급하면서 상기 연마 패드(20a)에 상기 반도체 기판(30)을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판(30)의 표면을 연마한다. 이어서, 상기 반도체 기판(30)을 상기 연마 패드(20a)로 부터 이격시킨 후에 상기 콘디셔너(50)를 상기 연마 패드(20a)에 밀착 회전시킴으로써 상기 연마 패드(20a)의 표면을 깍아내어 새로운 표면을 노출시키는 패드 콘디셔닝 단계를 진행한다. 상기 콘디셔닝 단계를 진행하는 이유는 상기 연마 과정에서 상기 연마 패드(20a)의 표면이 마모됨으로 인해 상기 반도체 기판(30)의 표면이 연마되는 속도가 떨어지는 것을 방지하기 위해서이다.
상기 콘디셔닝 단계를 행하는 주 목적이 마모된 상기 연마 패드(20a)의 표면을 깍아내어 새로운 연마 패드 표면을 노출시키는 것이므로 상기 연마 과정에서 발생한 파티클 및 상기 슬러리 내의 연마 입자들이 응집하여 국부적으로 형성된 연마 입자 덩어리들은 상기 콘디셔닝 단계에서 상기 연마 패드(20a)로부터 제대로 제거되지 않는다. 특히, 상기 연마 패드(20a)의 표면에 형성된 홈에 끼어 있는 연마 입자 덩어리들 및 파티클들을 제거하는 것은 거의 불가능하다.
이렇게 상기 연마 패드(20a) 상에 잔류하는 파티클들 및 연마 입자 덩어리들에 의해 연마 과정에서 반도체 기판의 표면에 스크래치가 발생된다. 특히, 상기 연마 입자 덩어리들이 잔류함으로 인해 상기 반도체 기판(30)의 표면이 불균일하게 연마되어 CMP 공정의 신뢰성이 저하된다. 이는 상기 연마 입자 덩어리들이 없는 부분보다 상기 연마 입자 덩어리들이 있는 부분에서 상기 반도체 기판(30)의 표면이 연마되는 속도가 더 빠르기 때문이다.
계속해서, 상기 연마부(A)에서 연마된 상기 반도체 기판(30)을 상기 크리닝부(B)로 이송한다. 이어서, 상기 보조 패드(20b)의 표면에 세정액을 공급하면서 상기 반도체 기판(30)을 상기 보조 패드(20b)에 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판(30)의 표면을 크리닝한다. 이 때, 상기 연마부(A)에서의 연마 과정에서 상기 반도체 기판(30)의 표면에 달라 붙어 있던 파티클들 및 연마 입자들이 상기 보조 패드(20b) 상으로 옮겨지게 된다. 이렇게 보조 패드(20b) 상에 옮겨진 파티클들 및 연마 입자들에 의해 상기 반도체 기판의 표면에 스크래치가 발생된다.
상기 크리닝부(B)에서는 상기 반도체 기판(30)의 표면을 크리닝하는 작업 이외에 상기 연마부(A)에서의 연마 과정에서 상기 반도체 기판(30)의 표면에 형성된 스크래치를 제거하거나 연마 과정을 거친 상기 반도체 기판(30)의 표면 거칠기를 감소시키기 위하여 슬러리 버핑(slurry buffing) 또는 터치-업(touch-up) 공정이라 불리우는 보조 연마 작업을 행하기도 한다. 이러한 보조 연마 작업은 상기 세정액 대신에 연마 입자를 함유한 슬러리를 상기 보조 패드(20b) 상에 공급함으로써 이루어진다. 이러한 보조 연마 작업을 행할 경우에도 상기 연마부(A)에서의 연마 과정과 마찬가지로 상기 반도체 기판(30)의 표면에 스크래치가 발생될 뿐만 아니라 상기 반도체 기판(30)의 표면이 불균일하게 연마되는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 반도체 기판의 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지할 수 있는 CMP 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 CMP 장치를 이용하여 가장 바람직하게 반도체 기판을 연마 할 수 있는 CMP 방법을 제공하는 데 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 CMP 장치는 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 패드, 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하기 위한 콘디셔너, 상기 콘디셔너를 이송시키기 위하여 상기 콘디셔너에 연결된 콘디셔너 아암, 상기 연마 패드를 크리닝하기 위한 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 연마 패드 브러시 및 상기 크리닝 브러시를 이송시키기 위하여 상기 지지대에 연결된 연마 패드 브러시 아암을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 장치는 상기 가닥이 10 내지 2000 ㎛ 의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 장치는 상기 가닥이 상기 지지대에 꼽혀진 단부에서 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 모양을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 장치는 상기 연마 패드가 그 표면에 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 CMP 장치는 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 패드와, 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하기 콘디셔너와, 상기 콘디셔너를 이송시키기 위하여 상기 콘디셔너에 연결된 콘디셔너 아암을 구비하는 연마부 및 상기 연마 패드에 의해서 연마된 반도체 기판의 표면을 크리닝 또는 보조 연마하기 위한 보조 패드와, 상기 보조 패드를 크리닝하기 위하여 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 보조 패드 브러시와, 상기 보조 패드 브러시를 이송시키기 위하여 상기 지지대에 연결된 보조 패드 브러시 아암을 구비하는 크리닝부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 예에 따른 CMP 장치는 상기 연마부가 상기 연마 패드를 크리닝하기 위한 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 연마 패드 브러시; 및 상기 연마 패드 브러시를 이송시키기 위하여 상기 연마 패드 브러시의 지지대에 연결된 연마 패드 브러시 아암을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 예에 따른 CMP 장치는 상기 가닥이 10 내지 2000㎛ 의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 예에 따른 CMP 장치는 상기 가닥이 상기 지지대에 꼽혀진 단부에서 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 모양을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계; 및 상기 연마 패드의 표면에 존재하는 파티클들 및 상기 연마 입자의 덩어리들을 제거하기 위하여 연마 패드 브러시로 상기 연마 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 상기 브러싱 하는 단계가 상기 연마 패드의 중심부에서 가장자리부로 상기 연마 패드 브러시를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시를 상기 연마 패드에 접촉시키고, 상기 연마 패드의 가장자리부에서 중심부로 상기 연마 패드 브러시를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시를 상기 연마 패드에서 이격시키면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드 브러시를 회전 운동시키면서 진행되는 것을 특징으로 하고, 더욱 바람직하게는 상기 연마 패드 브러시와 상기 연마 패드를 동시에 회전 운동시키면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 크리닝 효율을 증가시키기 위해 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드의 표면에 세정액을 분사하면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계 이후에 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 CMP 방법은 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하면서 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 CMP 방법은 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계, 상기 연마 패드와 소정 간격 이격된 보조 패드 상에 세정액을 분사하면서 상기 반도체 기판을 보조 패드에 밀착시켜 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 크리닝하는 단계 및 상기 보조 패드 상에 존재하는 파티클을 제거하기 위하여 상기 보조 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 예에 따른 CMP 방법은 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계, 상기 연마 패드와 소정 간격 이격된 보조 패드에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 반도체 기판을 상기 보조 패드에 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 보조 연마하는 단계 및 상기 보조 패드 상에 존재하는 파티클을 제거하기 위하여 상기 보조 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법에 의하면, 상기 연마 패드 및 상기 보조 패드 상에 잔류하는 파티클들 및 연마 입자 덩어리들을 브러시를 사용하여 효과적으로 제거함으로써 반도체 기판의 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지할 뿐만 아니라 반도체 기판의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 CMP 장치의 평면도, 도 4의 (a)는 도 3의 4a-4a' 선에 따른 단면도, 도 4의 (b)는 도 3의 4b-4b' 선에 따른 단면도를 각각 나타낸다. 구체적으로, 참조 부호 C는 반도체 기판의 표면을 연마하기 위한 연마부, 그리고 D는 반도체 기판의 표면을 크리닝하기 위한 크리닝부를 각각 나타낸다.
상기 연마부(C)는 일단부가 평평한 제1 플래튼(110a)과, 상기 제1 플래튼(110a)을 회전시키기 위한 제1 플래튼 회전축(111a)과, 상기 제1 플래튼(110a)의 상기 일단부에 밀착 고정된 연마 패드(120a)와, 상기 연마 패드(120a)의 새로운 표면이 노출되도록 상기 연마 패드(120a)의 표면을 깍아내기 위한 콘디셔너(150)와, 일단부에 상기 콘디셔너(150)가 밀착 고정된 콘디셔닝 헤드(160)와, 상기 콘디셔닝 헤드(160)를 이송하기 위한 콘디셔닝 헤드 아암(161)과, 일단부에 반도체 기판(130)이 밀착 고정된 클램프(140)와, 상기 클램프(140)를 이송하기 위한 클램프 아암(141)과, 상기 연마 패드(120a)를 크리닝하기 위한 연마 패드 브러시(170)와, 상기 연마 패드 브러시(170)를 이송시키기 위한 연마 패드 브러시 아암(171)을 구비한다.
여기서, 상기 연마 패드(120a)에 밀착될 면에 다이아몬드 입자가 붙어 있는 금속판을 상기 콘디셔너(150)로 사용한다. 그러나, 상기 연마 패드(120a)의 재질에 따라 상기 연마 패드(120a)의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위해 브러시를 상기 콘디셔너(150)로 사용할 수도 있다. 이 때의 브러시는 상기 연마 패드(120a)를 콘디셔닝하기 위한 것이므로 매우 두껍고 뻣뻣한 가닥을 갖는 것을 사용해야 한다.
그리고, 상기 연마 패드(120a)는 상기 반도체 기판(130)을 상기 연마 패드(120a)의 표면에 밀착시키더라도 상기 반도체 기판(130)의 중심부까지 슬러리(slurry)가 공급될 수 있도록 표면에 미세한 홈(groove)이 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 연마 패드 브러시(170)는 상기 콘디셔너(150)로 사용되는 브러시와는 달리 10 내지 2000㎛의 가는 두께를 갖으며 나일론과 같은 탄력성있는 합성 수지로 이루어진 가닥(173)들과, 한 쪽면은 상기 가닥(173)들이 꼽혀지고 다른 한 쪽면은 상기 연마 패드 브러시 아암(170)에 연결되는 지지대(175)를 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 가닥(173)은 상기 지지대(175)에 꼽혀지는 단부에서 상기 연마 패드(120a)에 접촉될 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 형태, 예컨데 원뿔형의 형태를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 연마 패드(120a)에 형성된 홈 내에 존재하는 파티클 등도 제거할 수 있어야 하기 때문이다.
상기 크리닝부(B)는 일단부가 평평한 제2 플래튼(110b)과, 상기 제2 플래튼(110b)을 회전시키기 위한 제2 플래튼 회전축(111b)과, 상기 플래튼(110b)의 상기 일단부에 밀착 고정된 보조 패드(120b)와, 일단부에 반도체 기판(130)이 밀착 고정되는 클램프(140)와, 상기 클램프(140)를 이송하기 위한 클램프 아암(141)과, 상기 보조 패드(120b)를 크리닝하기 위한 보조 패드 브러시(180)와, 상기 보조 패드 브러시(180)를 이송시키기 위한 보조 패드 브러시 아암(181)을 구비한다.
여기서, 상기 보조 패드 브러시(180)와 보조 패드 브러시 아암(181)을 별도록 구비하지 않고 상기 연마 패드 브러시(170) 및 상기 연마 패드 브러시 아암(171)을 상기 크리닝부(D)로 이송함으로써 상기 보조 패드 브러시(180)와 보조 패드 브러시 아암(181)을 대용할 수도 있다.
상기 보조 패드 브러시(180)는 상기 연마 패드 브러시(170)와 마찬가지로 10 내지 2000㎛의 가는 두께를 갖으며 나일론과 같은 탄력성있는 합성 수지로 이루어진 가닥(183)들과, 한 쪽면은 상기 가닥(183)들이 꼽혀지고 다른 한 쪽면은 상기 연마 패드 브러시 아암(180)에 연결되는 지지대(185)를 구비한다. 물론, 상기 가닥(183)은 상기 지지대(185)에 꼽혀진 단부에서 상기 보조 패드(120b)에 접촉될 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 모양을 갖는 것이 바람직하다.
이하에서, 상기 CMP 장치를 이용한 CMP 방법을 설명한다.
먼저, 상기 연마 패드(120) 상에 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드(120a)의 표면에 상기 반도체 기판(130)의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판(130)의 표면을 연마한다. 이 때, 연마 효율을 높이기 위하여 상기 플래튼(110a)도 함께 회전시킨다.
여기서, 상기 슬러리는 기계적인 연마에 기여하는 연마 입자, 예컨데 알루미나(alumina) 입자 혹은 실리카(silica) 입자와, 화학적인 연마에 기여하는 화학 약제나 순수가 혼합된 것을 사용한다. 그리고, 상기 슬러리의 산성도(ph)를 조절하기 위하여 수산화 칼륨(KOH) 또는 수산화 나트륨(NaOH) 등을 더 첨가할 수도 있다.
이어서, 상기 반도체 기판(130)을 상기 연마 패드(120a)로 부터 이격시킨 후에 상기 콘디셔너(150)를 상기 연마 패드(120a)에 밀착 회전 시킴으로써 상기 연마 패드(120a)의 표면을 깍아내어 새로운 표면을 노출시키는 콘디셔닝 단계를 행한다. 물론, 상기 반도체 기판(130)의 표면을 연마하면서 상기 콘디셔닝 단계를 진행할 수도 있다.
종래 기술에서 설명한 바와 같이 상기 콘디셔닝 단계를 행하는 주 목적이 상기 연마 패드(120a)의 표면을 깍아내는 것이므로 상기 연마 과정에서 발생한 파티클 및 상기 슬러리 내의 연마 입자들이 응집하여 국부적으로 형성된 연마 입자 덩어리들은 상기 콘디셔닝 단계에서 제대로 제거되지 않는다.
특히, 상기 연마 패드(120a)의 표면에 형성된 홈에 끼어 있는 연마 입자 덩어리들 및 파티클들을 제거하는 것은 거의 불가능하다. 상술한 바와 같이 브러시를 상기 콘디셔너(150)로 사용할 경우에도 마찬가지이다. 왜냐하면, 상기 콘디셔너(150)에 사용되는 브러시의 가닥들은 매우 두껍고 뻣뻣하기 때문이다.
따라서, 상기 콘디셔닝 단계 이후에 상기 연마 패드(120a) 상에 존재하는 파티클들 및 상기 연마 입자 덩어리들을 제거하기 위하여 상기 연마 패드 브러시(170)로 상기 연마 패드(120a)의 표면을 브러싱한다. 물론, 상기 콘디셔닝 단계와 함께 상기 브러싱 단계를 행하여도 무방하다.
이 때, 상기 연마 패드(120a)의 중심부에서 가장자리부로 상기 연마 패드 브러시(170)를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시(170)를 상기 연마 패드(120a)에 밀착시키고, 상기 연마 패드(120a)의 가장자리부에서 중심부로 상기 연마 패드 브러시(170)를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시(170)를 상기 연마 패드(120a)에서 이격시키면서 상기 브러싱 단계를 진행함으로써 상기 브러싱의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 연마 패드(120a)의 표면에 세정액을 공급하면서 상기 브러싱 단계를 진행하거나, 상기 연마 패드 브러시를 회전시키면서 상기 브러싱 단계를 진행함으로써 상기 브러싱의 효율을 증가시킬 수 있다.
이와 같이 브러싱 단계를 더 행함으로써 상기 반도체 기판(130)의 표면에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 반도체 기판(130)의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있다.
계속해서, 상기 연마부(C)에서 연마된 상기 반도체 기판(130)을 상기 크리닝부(D)로 이송한다. 이어서, 상기 보조 패드(120b)의 표면에 상기 세정액을 공급하면서 상기 반도체 기판(130)을 상기 보조 패드(120b)에 밀착 회전시킴으로써 상기반도체 기판(130)의 표면을 크리닝한다. 이 때, 상기 크리닝 효율을 높이기 위하여 상기 플래튼(110b)도 함께 회전시킨다.
이 때, 상기 연마부(C)에서 행해진 연마 과정에서 상기 반도체 기판(130)의 표면에 달라 붙어 있던 파티클들 및 연마 입자들이 상기 보조 패드(120b) 상으로 뎄겨지게 된다. 이에 따라 상기 반도체 기판(130) 또는 후속되어 상기 크리닝부(D)에서 크리닝되는 반도체 기판의 표면에 스크래치가 발생된다.
또한, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 상기 크리닝부(D)에서 보조 연마 작업을 행할 경우에도 상기 반도체 기판(130)의 표면에 스크래치가 발생될 뿐만 아니라 상기 반도체 기판(130)의 표면이 불균일하게 연마되는 문제가 발생된다.
따라서, 상기 크리닝 패드(120b) 상에 잔류하는 파티클들 및 연마 입자 덩어리들을 제거하기 위하여 상기 크리닝 단계 이후 또는 보조 연마 작업 이후에 상기 보조 패드 브러시(180)로 상기 보조 패드(120b)를 브러싱한다. 이 때, 상기 크리닝 효율을 높이기 위해 상기 보조 패드 브러시(180)를 회전 운동 시키거나, 상기 보조 패드 브러시(180)를 회전 운동 시키면서 상기 플래튼(110b)을 동시에 회전시킨다. 물론, 크리닝의 효율을 증대시키기 위해 상기 연마 패드(120a)의 표면에 세정액을 공급하면서 상기 브러싱을 진행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 CMP 장치 및 이를 이용한 CMP 방법에 의하면, 상기 연마 패드(120a) 및 상기 보조 패드(120b) 상에 잔류하는 파티클 및 연마 입자 덩어리들을 브러시를 사용하여 효과적으로 제거함으로써 상기 반도체 기판(30)의 표면에 스크래치가 생기는 것을 방지할 뿐만 아니라 반도체 기판의 표면이 불균일하게 연마되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (19)

  1. 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 패드, 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하기 위한 콘디셔너, 상기 콘디셔너를 이송시키기 위하여 상기 콘디셔너에 연결된 콘디셔너 아암, 상기 연마 패드를 크리닝하기 위하여 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 연마 패드 브러시 및 상기 크리닝 브러시를 이송시키기 위하여 상기 지지대에 연결된 연마 패드 브러시 아암을 구비한 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가닥이 나일론과 같은 합성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가닥이 10 내지 2000 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 가닥이 상기 지지대에 꼽혀진 단부에서 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 연마 패드가 그 표면에 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  6. 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 패드와, 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하기 콘디셔너와, 상기 콘디셔너를 이송시키기 위하여 상기 콘디셔너에 연결된 콘디셔너 아암을 구비하는 연마부 및 상기 연마 패드에 의해서 연마된 반도체 기판의 표면을 크리닝 또는 보조 연마하기 위한 보조 패드와, 상기 보조 패드를 크리닝하기 위한 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 보조 패드 브러시와, 상기 보조 패드 브러시를 이송시키기 위하여 상기 지지대에 연결된 보조 패드 브러시 아암을 구비하는 크리닝부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 연마부가 상기 연마 패드를 크리닝하기 위한 복수개의 가닥들이 지지대에 꼽혀진 연마 패드 브러시 및 상기 연마 패드 브러시를 이송시키기 위하여 상기 연마 패드 브러시의 지지대에 연결된 연마 패드 브러시 아암을 구비한 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 가닥이 나일론과 같은 합성 수지로 이루어진 것을 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 가닥이 10 내지 2000 ㎛ 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 가닥이 상기 지지대에 꼽혀진 단부에서 타단부로 갈수록 두께가 감소하는 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  11. 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계; 및
    상기 연마 패드의 표면에 존재하는 파티클들 및 상기 연마 입자의 덩어리들을 제거하기 위하여 연마 패드 브러시로 상기 연마 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 브러싱 하는 단계가 상기 연마 패드의 중심부에서 가장자리부로 상기 연마 패드 브러시를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시를 상기 연마 패드에 접촉시키고, 상기 연마 패드의 가장자리부에서 중심부로 상기 연마 패드 브러시를 이송할 때에는 상기 연마 패드 브러시를 상기 연마 패드에서 이격시키면서 진행되는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드 브러시를 회전 운동시키면서 진행되는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드 브러시와 상기 연마 패드를 동시에 회전 운동시키면서 진행되는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드의 표면에 세정액을 분사하면서 진행되는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계 이후에 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 브러싱하는 단계가 상기 연마 패드의 표면을 콘디셔닝하면서 진행되는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  18. 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계, 상기 연마 패드와 소정 간격 이격된 보조 패드 상에 세정액을 분사하면서 상기 반도체 기판을 보조 패드에 밀착시켜 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 크리닝하는 단계 및 상기 보조 패드 상에 존재하는 파티클을 제거하기 위하여 상기 보조 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  19. 연마 패드 상에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 연마 패드의 표면에 반도체 기판의 표면을 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 연마하는 단계, 상기 연마 패드와 소정 간격 이격된 보조 패드에 연마 입자를 함유한 슬러리를 공급하면서 상기 반도체 기판을 상기 보조 패드에 밀착 회전시킴으로써 상기 반도체 기판의 표면을 보조 연마하는 단계 및 상기 보조 패드 상에 존재하는 파티클을 제거하기 위하여 상기 보조 패드의 표면을 브러싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
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