KR20010066157A - 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치 - Google Patents

Abstract

화학 기계적 연마를 위한 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막의 슬러리를 효과적으로 제거할 수 있도록 하기 위하여, 웨이퍼의 화학 기계적 연마 이후 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어를 터브의 세정조에 위치시켜 화학 기계적 연마 공정 중 점착된 슬러리를 제거하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치에 있어서, 세정조 하부에 다수의 순수 분사 노즐을 설치하여 웨이퍼 캐리어 헤드에 설치된 캐리어 박막으로 순수를 분사하도록 하고, 캐리어 박막과 직접 접촉되도록 세정조 측벽에 측벽과 수직으로 브러쉬를 설치하며, 웨이퍼 캐리어의 측면에 순수를 분사하도록 브러쉬 상부의 세정조 측벽에 순수 분사 노즐을 설치한 것으로, 순수의 분사와 동시에 브러쉬를 직접 접촉함으로써 캐리어 박막에 점착된 슬러리를 효과적으로 제거하며, 그에 따라 캐리어 박막의 잦은 교환에 의한 유지 보수 비용을 저감하며 장비의 가동율을 상승시켜 생산성을 향상시킨다.

Description

화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치{DEVICE FOR CLEANING WAFER CARRIER OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM}

본 발명은 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중 웨이퍼를 홀딩(holding)하는 웨이퍼 캐리어에 점착된 슬러리(slurry) 오염원을 제거하기 위한 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 다층 배선 구조에 있어서 배선 층수의 증가와 배선 패턴의 미세화에 대한 요구가 갈수록 높아져 다층 배선 기술이 서브 마이크론 공정에서 중요한 과제이다. 0.35㎛ 이하의 공정 시대에 들어서면서 미세 패턴 형성을 실현하기 위한 노광 장치의 촛점 심도에 대한 공정 여유가 줄어듦에 따라 충분한 촛점 심도를 확보하기 위하여 칩 영역에 걸친 광역 평탄화 기술이 요구된다. 이와 같은 광역 평탄화를 실현하기 위해 현재 화학 기계적 연마라고 하는 기술이, 반도체 소자 제조 공정에 필수적으로 적용되고 있을 뿐만 아니라 차세대 소자에 대해 활발히 연구가 되어지고 있다. 현재, 화학 기계적 연마 기술은 소자의 고속화를 실현하기 위해 다층 배선이 요구되는 논리형 소자에 많이 적용되고 있으며, 또한 기억형 소자에서도 다층화 되어감에 따라 점차적으로 적용을 하고 있는 추세이다.

화학 기계적 연마는 기존의 희생막의 전면 식각 공정과는 달리 특정 부위의 제거 속도를 조절함으로써 평탄화하는 기술로, 도 1에서와 같이 연마 패드(11)가 상부에 설치된 정반(platen)(10)을 회전하고 헤드(head)에 웨이퍼(W)를 홀딩하는 캐리어 박막(21)이 설치된 웨이퍼 캐리어(20)를 회전하며, 웨이퍼 캐리어(20)에 의해 캐리어 박막(21)에 홀딩된 웨이퍼(W)를 연마 패드(11)에 일정한 힘으로 밀착시킴과 동시에 슬러리 공급부(미도시)를 통해 회전하는 웨이퍼(W)와 연마 패드(11) 사이에 액상의 슬러리(S)를 투입하여 연마 패드(11)에 의한 기계적인 연마와 슬러리(S)에 의한 화학적인 연마에 의해 광역 평탄화한다.

이러한 화학 기계적 연마 장치에 있어서 웨이퍼(W)를 홀딩하는 캐리어 박막(21)이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어(20)는 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정 중 슬러리(S)가 점착되므로 다음 웨이퍼의 화학 기계적 연마를 위하여 웨이퍼캐리어(20)에 점착된 슬러리를 제거하여야 한다.

특히, 화학 기계적 연마 공정 중 웨이퍼(W)를 홀딩하는 캐리어 박막(21)에도 슬러리(S)가 점착되며, 캐리어 박막(21)에 슬러리가 점착된 상태에서 다음 웨이퍼를 홀딩하여 화학 기계적 연마 공정을 진행할 경우에는 캐리어 박막(21)에 의한 웨이퍼 홀딩의 불균형에 따라 웨이퍼의 광역 평탄화가 불균일하게 되므로, 다음 웨이퍼의 화학 기계적 연마 공정 이전에 점착된 슬러리를 제거하여야 한다.

그러면, 도 2를 참조하여 종래 웨이퍼 캐리어에 점착된 슬러리를 제거하는 세정 장치에 대해 설명한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이 종래 웨이퍼 캐리어 세정 장치는, 터브(tub)(30)에 형성된 세정조(31) 하부에 순수를 분사하는 다수의 순수 분사 노즐(I1)을 설치하고, 세정조(31) 측벽에 측벽과 평행이 되도록 브러쉬(B1)를 설치하여 형성하였다.

따라서, 하나의 웨이퍼를 화학 기계적 연마한 후 웨이퍼를 홀딩한 웨이퍼 캐리어(20)를 터브(30)의 세정조(31)에 위치시키고, 웨이퍼 캐리어(20)를 회전시키면 브러쉬(B1)에 의해 화학 기계적 연마 공정 중 웨이퍼 캐리어(20)의 측벽에 점착된 슬러리가 제거된다.

그리고, 이와 동시에 세정조(31) 하부에 설치된 다수의 순수 분사 노즐(I1)에서 웨이퍼 캐리어(20)의 헤드에 설치된 캐리어 박막(21)에 순수를 분사하면 화학 기계적 연마 공정 중 캐리어 박막(21)에 점착된 슬러리가 제거된다.

그러나, 이와 같은 종래의 세정 장치에서는 세정조(31) 하부에 설치된 순수분사 노즐(I1)에 의해 캐리어 박막(21)에 순수를 분사하여 캐리어 박막(21)에 점착된 슬러리를 제거하므로 캐리어 박막(21)의 점착된 슬러리가 효과적으로 제거되지 않는다.

따라서, 웨이퍼의 균일한 광역 평탄화를 위하여 캐리어 박막(21)을 자주 교환하여야 하므로 장비의 유지 보수 비용이 증가되며, 캐리어 박막의 교체 후 장비의 동작을 중단한 상태에서 공정 조건을 다시 세팅하여야 하므로 장비 가동율이 저하되어 생산성이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 화학 기계적 연마를 위한 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막의 슬러리를 효과적으로 제거할 수 있도록 하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 화학 기계적 연마 시스템의 화학 기계적 연마 장치를 개략적으로 도시한 것이고,

도 2는 종래 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치를 개략적으로 도시한 것이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 이후 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어를 터브의 세정조에 위치시켜 화학 기계적 연마 공정 중 점착된 슬러리를 제거하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치에 있어서, 상기 세정조 하부에 설치되어 상기 웨이퍼 캐리어 헤드에 설치된 캐리어 박막으로 순수를 분사하는 다수의 제 1순수 분사수단과, 상기 세정조 측벽에 측벽과 수직으로 설치되어 상기 캐리어 박막과 접촉되는 브러쉬와, 상기 브러쉬 상부의 상기 세정조 측벽에 설치되어 상기 웨이퍼 캐리어의 측면에 순수를 분사하는 제 2순수 분사수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 브러쉬는 PVA(poly vinyl alcohol) 수지로 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어 세정 장치는, 순수 분사 노즐(I1)(I2)과 브러쉬(B2)로 이루어진다.

순수 분사 노즐(I1)은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 이후 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막(21)이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어(20)에 점착된 슬러리를 제거하기 위해 웨이퍼 캐리어(20)가 위치되는 터브(30)의 세정조(31) 하부에 다수개 설치되며, 웨이퍼 캐리어(20)의 세정시 웨이퍼 캐리어(20) 헤드에 설치된 캐리어 박막(21)으로 순수를 분사하여 캐리어 박막(21)에 점착된 슬러리를 제거한다.

브러쉬(B2)는 세정조(31) 측벽에 측벽과 수직으로 설치되어 웨이퍼 캐리어(20) 세정시 웨이퍼 캐리어(20) 헤드에 설치된 캐리어 박막(21)에 접촉되어 캐리어 박막(21)에 점착된 슬러리를 제거하는 것으로, 소프트(soft) 재질인 PVA 수지로 형성하는 것이 바람직하다.

순수 분사 노즐(I2)은 브러쉬(B2) 상부의 세정조(31) 측벽에 설치되어 웨이퍼 캐리어(20)의 세정시 웨이퍼 캐리어(20)의 측면에 순수를 분사하여 웨이퍼 캐리어(20) 측면에 점착된 슬러리를 제거한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치에서 웨이퍼 캐리어를 세정하는 동작을 설명한다.

하나의 웨이퍼를 화학 기계적 연마한 이후, 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막(21)이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어(20)를 화학 기계적 연마를 위한 다른 웨이퍼를 홀딩하기 이전에 화학 기계적 연마 공정 중 점착된 슬러리를 제거하기 위하여 터브(30)의 세정조(31)에 위치시킨다.

그리고, 웨이퍼 캐리어(20)를 회전시키며 세정조 하부에 다수개 설치된 순수 분사 노즐(I1)과 세정조(31) 측벽에 설치된 순수 분사 노즐(I2)을 통해 순수를 분사한다. 그러면, 순수 분사 노즐(I1)에 의해 분사되는 순수에 의해 웨이퍼 캐리어(20) 헤드에 설치된 캐리어 박막(21)에 점착되어 있는 슬러리가 제거되며, 순수 분사 노즐(I2)에 의해 분사되는 순수에 의해 웨이퍼 캐리어(20) 측면에 점착되어 있는 슬러리가 제거된다.

이와 동시에 브러쉬(B2)가 회전하는 웨이퍼 캐리어(20)의 헤드에 설치된 캐리어 박막(21)과 접촉되어 순수 분사 노즐(I1)에 의해 분사되는 순수에 의해 제거되지 않고 잔류하는 캐리어 박막(21)의 슬러리를 완전히 제거한다.

이때, 브러쉬(B2)는 소프트한 재질인 PVA 수지로 형성되어 있으며, 특히 순수 분사 노즐(I1)로부터 분사되는 순수와 만나면 더욱 소프트해져 캐리어 박막(21)에 직접 접촉하여도 캐리어 박막(21)에 스크래치(scratch)를 발생하지 않는다.

이와 같이 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막에 점착된 슬러리를 제거하기 위하여 순수의 분사와 동시에 브러쉬를 직접 접촉함으로써 캐리어 박막에 점착된 슬러리를 효과적으로 제거할 수 있으며, 그에 따라 캐리어 박막의 잦은 교환에 의한 유지 보수 비용을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 장비의 가동율을 상승시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼의 화학 기계적 연마 이후 웨이퍼를 홀딩하는 캐리어 박막이 헤드에 설치된 웨이퍼 캐리어를 터브의 세정조에 위치시켜 화학 기계적 연마 공정 중 점착된 슬러리를 제거하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치에 있어서,

   상기 세정조 하부에 설치되어 상기 웨이퍼 캐리어 헤드에 설치된 캐리어 박막으로 순수를 분사하는 다수의 제 1순수 분사수단과;

   상기 세정조 측벽에 측벽과 수직으로 설치되어 상기 캐리어 박막과 접촉되는 브러쉬와;

   상기 브러쉬 상부의 상기 세정조 측벽에 설치되어 상기 웨이퍼 캐리어의 측면에 순수를 분사하는 제 2순수 분사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 브러쉬는 PVA 수지로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 시스템의 웨이퍼 캐리어 세정 장치.