KR20000003322A - 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 웨이퍼가 안치되는 연마판이 내판(10)과 중판(20) 및 외판(30) 3개로 분할되고, 각 판(10,20,30)은 상대 회전이 가능하게 소정 틈새를 두고 이격,배치된다. 각 판(10,20,30)은 3개의 모터(13,23,33)에 연결되어, 속도와 방향이 독립적으로 제어된다. 웨이퍼로 슬러리를 분사하는 노즐(40)이 각 판(10,20,30) 상부에 배치되는데, 노즐(40)에는 각 판(10,20,30)으로 슬러리가 균일하게 공급되도록 하기 위한 노즐공(41,42,43)이 각기 형성된다. 웨이퍼를 각 판(10,20,30)측으로 눌러서 연마하는 압착판(50)이 연마판 상부에 배치된다.

Description

다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치

본 발명은 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 소자에서 막들간의 절연을 위한 층간 절연막을 평탄화하기 위해 사용되는 연마판을 다중으로 구비시킨 화학기계적 연마 장치에 관한 것이다.

다층배선 구조를 갖는 반도체 소자에서, 각 배선간의 절연을 위해 배선형성전에 하부 배선상에 층간 절연막이 증착되고, 이 층간 절연막상에 상부 배선이 형성된다. 이때, 하부 배선의 표면 요철 때문에 발생하는 상부 배선의 단선 문제, 배선들 사이에 쇼트 문제를 최소화하기 위하여 상부 배선을 층간 절연막상에 형성하기 전에, 반드시 층간 절연막을 평탄화시키는 공정이 실시된다.

이러한 평탄화 공정에서 주로 사용되는 방법이 슬러리(slurry)를 이용해서 웨이퍼를 연마판에 연마하여 층간 절연막의 일정 두께를 제거하므로써, 평탄화를 이루는 화학기계적 연마법이다.

도 1은 종래의 화학기계적 연마 장치를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이, 연마 패드가 구비된 연마판(1)은 회전축(2)으로 지지되어 있어서, 그 상부에 웨이퍼가 안치되도록 되어 있다. 웨이퍼를 압착하는 판(3)이 연마판(1)의 상부에 배치되어서 역시 회전축(4)으로 지지되어 있다. 한편, 슬러리를 웨이퍼상으로 공급하는 노즐(5)이 연마판(1)의 일측 상부에 배치되어 있다.

상기와 같이 구성되어서, 노즐(5)로부터 슬러리가 공급되는 상태에서, 동일 방향으로 회전되는 연마판(1)과 압착판(3)에 의해 웨이퍼가 연마되므로써, 평탄화되도록 되어 있다.

그런데, 연마 속도는 연마판과 웨이퍼 사이의 상대 속도와 압력에 비례하여 증가한다는 것은 주지된 사실이다. 이러한 원리 때문에, 웨이퍼의 가장자리 부분이 중앙보다 선속도가 증가하게 되므로써, 가장자리가 중앙보다 더 많이 연마되어 균일도가 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 웨이퍼의 가장자리 부분과 중앙부간의 속도를 다르게 하여, 웨이퍼 전 영역에 걸쳐서 균일하게 연마를 할 수 있는 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 종래의 연마 장치를 나타낸 도면

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 연마 장치를 나타낸 평면도 및 정면도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10 - 내판 20 - 중판

30 - 외판 11,21,31 - 회전축

12,22,32 - 벨트 13,23,33 - 모터

24,34 - 슬러리 배출홈 40 - 노즐

41,42,43 - 노즐공 50 - 압착판

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연마 장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

웨이퍼가 안치되는 연마판이 수 개의 동심원들로 분할되고, 각 동심원들은 상대 회전이 가능하게 일정 틈새를 두고 이격배치된다. 각 동심원들에는 회전축들이 상대 회전가능하게 연결되고, 각 회전축들에 모터가 연결된다. 각 동심원의 상부에는 웨이퍼를 누르는 압착판이 배치되고, 또한 웨이퍼로 슬러리를 공급하는 노즐도 배치된다. 특히, 노즐에는 각 동심원 상부에 위치하는 노즐공이 각기 형성되어서, 각 동심원으로 슬러리가 각기 공급되어진다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 연마판이 수 개의 동심원들로 구성되어서 모터에 의해 독립적인 속도로 회전운동하게 되므로써, 웨이퍼 전체를 균일하게 연마할 수가 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 연마 장치를 나타낸 평면도 및 정면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 연마 패드가 부착된 연마판이 수 개(본 실시예에서는 3개)의 동심원(10,20,30)들로 분할된다. 즉, 동일 중심을 갖는 내판(10)과 중판(20) 및 외판(30)으로 분할된다. 또한, 각 판(10,20,30)들은 독립적인 회전이 가능하게 이격,배치된다.

각 판(10,20,30)의 하부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(11,21,31)이 설치된다. 내판(10)의 회전축(11)에 중판(20)의 회전축(21)이 상대 회전이 가능하게 끼워지고, 또한 중판(20)의 회전축(21)에 외판(30)의 회전축(31)이 상대 회전이 가능하게 끼워진다. 각 회전축(11,21,31)에는 3개의 벨트(12,22,32)가 연결되고, 각 벨트(12,22,32)에 독립적으로 제어되는 3개의 모터(13,23,33)가 연결된다.

웨이퍼로 슬러리를 분사하는 노즐(40)이 각 판(10,20,30) 상부에 배치된다. 노즐(40)에는 각 판(10,20,30)으로 슬러리를 공급할 수 있도록, 각 판(10,20,30) 연직 상부에 위치한 부분에 노즐공(41,42,43)들이 형성된다. 각 노즐공(41,42,43)에서 분사된 슬러리가 배출되는 배출홈(24,34)이 중판(20)과 외판(30)에 형성된다. 즉, 각 배출홈(24,34)은 각 판(10,20,30)의 틈새과 연통됨과 아울러 서로 연통된다. 한편, 웨이퍼를 각 판(10,20,30)으로 압착하는 압착판(50)이 연마판 상부에 배치되어서, 회전축(51)으로 지지된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

종래의 기술상의 문제점을 설명하면서 언급된 바와 같이, 웨이퍼의 가장자리 부분이 선속도가 중앙보다 빨라지게 된다. 이를 보정하기 위해, 각 모터(13,23,33)를 제어하여, 외판(30) 중판(20) 및 내판(10) 차례대로 속도가 느려지게 회전시킨다. 이때, 각 판(10,20,30)의 회전 방향을 서로 반대로 할 수도 있다.

이러한 상태에서, 슬러리를 노즐(40)을 통해서 웨이퍼상으로 분사시킨다. 그리고, 압착판(50)으로 웨이퍼를 각 판(10,20,30)측으로 누르면서 회전시키게 되면, 웨이퍼의 층간 절연막이 일정한 두께로 연마된다.

이때, 슬러리는 노즐(40)에 형성된 각 노즐공(41,42,43)을 통해서 각 판(10,20,30)으로 균일한 양으로 공급되므로, 어느 한 판(10,20,30)에 슬러리가 과잉 공급 또는 적게 공급되는 것이 방지된다. 슬러리는 배출홈(24,34)를 통해서 외부로 배출된다.

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 연마판이 수 개의 동심원들로 구성되고, 각 동심원들이 별도의 모터들에 의해 속도가 제어되므로써, 웨이퍼상의 층간 절연막을 균일한 두께로 연마할 수가 있게 된다.

또한, 연마판이 분할된 상태이므로, 연마판 전체를 교체할 필요없이 마모된 판만 교체하는 것이 가능하게 되어, 비용 절감이란 효과도 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 상대회전이 가능하게 수 개의 동심원들로 분할되어, 층간 절연막이 증착된 웨이퍼가 안치되는 연마판;

   상기 연마판의 각 동심원들을 서로 다른 속도 및 방향으로 선택적으로 회전시키는 수 개의 모터;

   상기 연마판 상부에 배치되어, 상기 웨이퍼로 슬러리를 분사하는 노즐; 및

   상기 연마판 상부에 회전가능하게 배치되어, 상기 웨이퍼를 연마판측으로 압착하여 층간 절연막을 연마하는 압착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐에는, 연마판의 각 동심원들로 슬러리가 균일한 양으로 공급되도록, 각 동심원들의 연직 상부에 위치한 부분에 각기 노즐공이 형성된 것을 특징으로 하는 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 중판과 외판에는 슬러리가 배출되는 홈이 서로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 다중 연마판을 갖는 화학기계적 연마 장치.