KR20020014058A

KR20020014058A - 반도체 장치의 제조에서 연마 장치

Info

Publication number: KR20020014058A
Application number: KR1020000047120A
Authority: KR
Inventors: 강종묵
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-02-25

Abstract

상기 연마 헤드의 맴브레인에 웨이퍼가 흡착되었는지 여부를 정확하게 확인할 수 있는 연마 장치가 개시되어 있다. 연마가 수행되는 다수개의 연마 헤드가 구비된다. 상기 다수개의 연마 헤드에 진공을 공급하여 상기 웨이퍼를 상기 연마 헤드에 흡착하기 위한 진공 공급부가 구비된다. 상기 다수개의 연마 헤드 각각에 공급되는 진공의 진공도를 조절할 수 있는 진공 조절부가 구비된다. 상기 진공 조절부에 의해 상기 연마 헤드에 설정된 진공도를 가진 진공을 공급하게 되어, 진공도가 높아서 상기 연마 헤드의 맴브레인에 웨이퍼가 흡착되었는지 여부를 센싱할 때 발생하는 센싱 오류를 방지할 수 있다.

Description

반도체 장치의 제조에서 연마 장치{Apparatus for polishing in semiconductor device processing}

본 발명은 반도체 장치의 제조를 위한 연마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 연마 헤드에 설정된 진공도를 갖는 진공을 공급하여 상기 연마 헤드에 웨이퍼가 흡착되었는지 여부를 정확하게 확인할 수 있는 연마 장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.

상기 집적도 향상을 위한 미세 가공 기술중의 하나가 평탄화 기술로서, 최근의 반도체 제조에서는 웨이퍼가 흡착된 연마 헤드를 연마 패드와 접촉하고, 상기 연마 패드상에 슬러리를 주입하면서 상기 웨이퍼를 가압하며 회전하는 연마 공정이 널리 사용되고 있다. 상기 연마 장치의 연마 헤드에 대한 일 예가 잭슨(Jackson)에게 허여된 미 합중국 특허 제 5,837,610호에 개시되어 있다.

상기 연마 공정을 수행하기 전,후에 상기 연마 헤드에 상기 웨이퍼를 흡착한다음 상기 연마 패드에 상기 웨이퍼를 접촉하거나 탈착하여야 한다. 그러므로 상기 웨이퍼를 상기 연마 헤드에 흡착할 때 상기 웨이퍼가 상기 연마 헤드에 정상적으로 흡착되었는지를 반드시 확인하여야 한다. 상기 연마 헤드에 상기 웨이퍼를 흡착하고 상기 웨이퍼가 흡착되어 있는지를 확인하는 방법은 상기 연마 헤드의 맴브레인의 하부에 상기 웨이퍼를 진공 흡착하고, 상기 진공에 의해 상기 맴브레인이 천공판의 홀을 통해 팽창하는 정도를 확인하여 실시한다.

도 1은 종래의 연마 장치에서 연마 헤드에 웨이퍼를 흡착하기 위한 진공을 제공하는 헤드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 연마 장치에는 다수개의 연마 헤드(14,18...)가 구비되어 각 연마 헤드(14,18...)마다 웨이퍼를 흡착하여 연마를 실시한다. 상기 다수개의 연마 헤드(14,18...)와 연결되어 상기 연마 헤드(14,18...)에 진공 또는 압력을 제공하는 헤드 모듈(12,16...)이 구비되어 있다. 상기 헤드 모듈(12,16...)은 압력 조절부(12a,16a...)와 절환 밸브(12b,16b...)를 구비한다. 상기 압력 조절부(12a,16a...)는 웨이퍼를 연마할 때 상기 연마 헤드(14,18...)에서 상기 웨이퍼를 가압하기 위해 천공판 상부에 가하는 압력을 조절한다. 상기 절환 밸브(12b,16b...)는 상기 천공판 상부를 압력 또는 진공 상태로 절환한다. 상기 연마 헤드(14,18...)의 맴브레인 하부에 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 헤드 모듈(12,16...)로 진공을 공급하는 진공 공급부(10)가 구비되어 있다. 상기 진공 공급부(10)에서 각각의 헤드 모듈(12,16...)로 상기 진공을 분배하여 공급한다. 상기 진공이 공급되면, 상기 헤드 모듈(12,16...)내의 절환 밸브(12b,16b...)를 진공으로 절환하여 상기 연마 헤드(14,18...)의 천공판 상부를 진공 상태가 되도록 한다. 따라서 상기 맴브레인의 하부에 상기 웨이퍼가 흡착된다.

상기 연마 장치는 다수개의 연마 헤드(14,18...)를 선택적으로 하나 또는 다수개를 사용하여 연마를 수행할 수 있다. 그러나 상기 연마 헤드(14,18...)를 하나만 사용하여 연마를 수행할 때 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 연마 헤드(14,18...)에 공급되는 진공과, 상기 연마 헤드(14,18...)를 다수개 동시에 사용하여 연마를 수행할 때 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 공급되는 진공의 진공도의 차이가 발생된다. 따라서 상기 진공도의 차이로 인해 상기 맴브레인이 상기 천공판의 홀을 통해 천공판의 상부로 팽창하는 정도의 차이가 발생하게 되고, 이에 따라 상기 웨이퍼가 상기 맴브레인에 흡착되어 있는지 여부를 센싱할 때 오류가 발생된다. 상기 센서의 센싱에 의해 상기 웨이퍼가 상기 맴브레인에 흡착되지 않은 것이 확인될 경우 경보를 발생하고, 작업자는 상기 웨이퍼가 상기 맴브레인에 흡착되어 있는지 여부를 직접 확인하여야 한다. 따라서 상기의 센싱 오류의 빈번한 발생으로 인해 상기 연마에 소요되는 시간이 길어지고, 작업의 공수가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은, 각각의 연마 헤드에 설정된 진공도를 가진 진공을 공급하여 상기 연마 헤드의 맴브레인에 웨이퍼가 흡착되었는지 여부를 정확하게 확인할 수 있는 연마 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 연마 장치의 헤드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 연마 장치의 연마 헤드를 설명하기 위한 구성도이다.

도 3a내지 도 3b는 연마 장치의 연마 헤드에서 웨이퍼의 흡착 여부를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치의 헤드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 진공 공급부 52, 56 : 헤드 모듈

52a, 56a : 압력 조절부 52b, 56b : 진공 조절부

52c, 56c : 절환 밸브 54 : 제1 헤드

58 : 제2 헤드

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 흡착되어 연마가 수행되는 다수개의 연마 헤드와 상기 다수개의 연마 헤드에 진공을 공급하여 상기 웨이퍼를 상기 연마 헤드에 흡착하기 위한 진공 공급부와, 상기 다수개의 연마 헤드 각각에 공급되는 진공의 진공도를 조절할 수있는 진공 조절부를 포함한다.

상기 진공 공급부는 상기 다수개의 연마 헤드의 천공판의 상부에 진공을 분배하여 공급한다.

상기 진공 조절부는 상기 연마 헤드의 개수만큼 구비한다.

따라서 상기 진공 조절부에서 상기 공급부에서 각각의 연마 헤드의 천공판의 상부로 공급되는 진공의 진공도를 조절하므로 설정된 진공도를 가진 진공을 상기 천공판의 상부에 공급할 수 있다. 때문에 상기 진공도가 높아서 상기 웨이퍼가 상기 연마 헤드의 맴브레인 하부에 흡착되어 있는 경우에도 상기 맴브레인이 상기 천공판의 홀을 통해 천공판의 상부로 팽창되어 상기 센서를 접촉하여 발생하는 센싱 오류 등을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 반도체 장치의 제조를 위한 연마 장치의 연마 헤드를 설명하기 위한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 상기 연마 헤드에는 웨이퍼(W)가 흡착되는 맴브레인(20, membrane)이 구비되어 있다. 상기 맴브레인(20)은 얇은 고무막으로 형성되고, 상기 맴브레인(20)의 하부에 상기 웨이퍼(W)가 면접촉하여 흡착된다. 상기 맴브레인(20)의 상부에 천공판(22,perforated plate)이 구비되어 있다. 상기 천공판(22)은 다수개의 홀(22a)이 형성되어 있다. 상기 천공판(22)은 캐리어(도시안함)에 의해 지지되어 있고 상기 천공판(22)과 캐리어(도시안함)사이에 독립된 공간이 형성하기 위한 분할판(28)이 구비되어 있다. 따라서 상기 천공판(22)의 상부는 상기 분할판(28)에 의해 독립된 공간이 형성된다. 상기 천공판(22)의 상부에 진공 또는압력을 공급하기 위한 튜브(26)가 연결되어 있다. 상기 튜브(26)를 통해 진공이 공급되어 상기 천공판(22) 상부의 독립된 공간에 진공을 형성함으로서 상기 천공판(22)에 형성된 홀을 통해 상기 맴브레인(20)의 하부에 상기 웨이퍼(W)가 진공 흡착된다. 상기 천공판(22)에 형성된 홀(22a)의 상부에 상기 웨이퍼(W)가 상기 맴브레인(20)에 흡착되었는지 여부를 센싱하는 접촉 센서(24)가 구비되어 있다. 상기 연마 헤드의 가장자리 부분에는 리테이너 링(30)이 구비되어 있다. 상기 리테이너 링(30)은 상기 맴버레인(20)의 하부에 흡착된 웨이퍼(W)가 상기 연마를 수행하는 도중에 측방으로 이탈하는 것을 방지한다.

도 3a내지 도 3b는 연마 헤드의 맴브레인(40)의 하부에 웨이퍼가 흡착되었는지 여부를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a는 상기 웨이퍼(W)가 상기 연마 헤드의 맴브레인(40)의 하부에 흡착되지 않았을 경우를 나타내는 도면이다. 상기 튜브(도시안함)를 통해 진공을 공급하여 상기 천공판(42) 상부의 독립된 공간에 진공을 형성하면, 상기 진공에 의해 상기 맴브레인(40)은 상기 천공판(42)의 홀(42a)내로 흡입된다. 상기 웨이퍼(W)가 상기 맴브레인(40)의 하부에 흡착되어 있지 않을 경우에는, 상기 맴브레인(40)은 상기 진공에 의해 상기 천공판(42)의 홀(42a)내로 길게 팽창하여 상기 센서(44)와 접촉한다. 상기 센서(44)에 상기 맴브레인(40)이 접촉하면 상기 센서(44)는 특정 센싱 신호를 출력하여 상기 맴브레인(40)의 하부에 상기 웨이퍼(W)가 흡착되지 않았음을 알려준다.

도 3b는 상기 웨이퍼(W)가 상기 연마 헤드내의 맴브레인(40)의 하부에 흡착되어 있는 경우를 나타내는 도면이다. 상기 천공판(42) 상부의 독립된 공간에 진공이 형성되어 상기 웨이퍼(W)가 상기 맴브레인(40)의 하부에 흡착된다. 상기 진공에 의해 상기 웨이퍼(W)를 상기 맴브레인(40)의 하부에 흡착하고 있으므로, 상기 웨이퍼(W)가 상기 맴브레인(40)의 하부에 흡착되지 않았을 때에 비해 상기 맴브레인(40)은 상기 천공판(42)의 홀(42a)내로 길게 팽창되지 않아서 상기 맴브레인(40)은 상기 센서(44)와 접촉하지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 상기 웨이퍼(W)가 상기 맴브레인(40)의 하부에 흡착되어 있는지 여부에 따라 상기 맴브레인(40)이 상기 천공판(42)의 홀(42a)내로 흡입되는 정도의 차이가 발생된다. 따라서 상기 맴브레인(40)이 상기 천공판(42)의 홀(42a)내로 흡입되어 상기 센서(34)와 접촉하는지를 센싱하여 상기 맴브레인(40)의 하부에 상기 웨이퍼(W)가 흡착되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 상기 센서에 의해 웨이퍼의 흡착 여부를 정확히 센싱하기 위해서는 각각의 연마 헤드에 설정된 진공도를 가진 진공을 균일하게 공급하여야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 장치에서 헤드로 공급되는 진공을 제공하기 위한 헤드 모듈을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 다수개의 연마 헤드(54,58...)의 천공판 상부에 압력 또는 진공을 공급하여 맴브레인 하부의 웨이퍼를 가압하거나 흡착하기 위한 헤드 모듈(52, 56...)이 구비되어 있다. 상기 헤드 모듈(52, 56...)은 압력 조절부(52a,56a...), 진공 조절부(52b,56b...) 및 절환 밸브(52c,56c...)를 포함한다. 상기 압력 조절부(52a,56a...)는 웨이퍼를 연마할 때 상기 맴브레인 하부의 웨이퍼를 가압하기 위해 상기 천공판 상부에 공급하는 압력을 조절한다. 상기 진공 조절부(52b,56b...)는 상기 맴브레인 하부에 상기 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 천공판 상부에 공급하는 진공을 조절한다. 상기 웨이퍼의 흡착은 상기 연마를 수행하기 전후에 상기 웨이퍼를 연마 패드에 접촉하거나 탈착하기 위해 수행한다. 상기 절환 밸브(52c,56c...)는 상기 천공판 상부를 압력 또는 진공 상태로 절환한다. 상기 웨이퍼를 상기 맴브레인의 하부에 흡착하기 위해 다수개의 연마 헤드(54,58...)에 진공을 공급하기 위한 진공 공급부(50)가 구비되어 있다. 상기 진공 공급부(50)는 각각의 헤드 모듈(52,56...)에 진공을 분배하여 공급한다. 상기 진공 공급부(50)에 의해 진공이 공급되면 각각의 헤드 모듈(52,56...)에 구비되어 있는 진공 조절부(52b,56b...)에 의해 공급되는 진공의 진공도가 조절된다. 상기 진공 조절부(52b,56b...)는 상기 연마 헤드(54,58...)의 개수만큼 구비되어 각각의 연마 헤드(54,58...)로 공급되는 진공의 진공도를 조절한다. 상기 진공 조절부(52b,56b...)에 의해 설정된 진공도를 가진 진공이 공급되므로 상기 연마 헤드(54,58...)를 하나만 사용하여 연마를 수행할 때 상기 연마 헤드(54,58...)의 맴브레인 하부에 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 천공판의 상부에 공급되는 진공과, 다수개의 연마 헤드(54,58...)를 동시에 사용하여 연마를 수행할 때 상기 연마 헤드(54,58...)의 맴브레인 하부에 웨이퍼를 흡착하기 위해 상기 천공판의 상부에 공급되는 진공의 진공도의 차이가 발생하지 않는다. 또한 상기 연마 헤드(54,58...)의 천공판 상부에 공급되는 진공의 진공도의 차이로 인해 상기 맴브레인이 상기 천공판의 홀을 통해 천공판의 상부로 팽창하는 정도의 차이가 발생되지 않는다. 따라서 상기 공급되는 진공의 진공도가 높아서 상기 웨이퍼가 상기 연마 헤드(54,58...)의 맴브레인의 하부에 흡착되어 있는 경우에도 상기 맴브레인이 상기 천공판의 홀을 통해 천공판의 상부로 팽창하여 상기 센서와 접촉하는 불량이 발생하지 않는다.

따라서 상기 다수개의 각각 연마 헤드에 공급되는 진공의 진공도를 조절할 수 있으므로 상기 각각의 연마 헤드에 공급되는 진공의 진공도 차이가 발생되지 않게 된다. 따라서 설정된 진공도를 가진 진공을 상기 연마 헤드의 천공판 상부에 공급하여 상기 연마 헤드의 맴브레인의 하부에 상기 웨이퍼가 흡착되므로 상기 맴브레인이 천공판의 상부로 많이 팽창하여 상기 센서와 접촉하는 불량이 발생되지 않는다. 그러므로 웨이퍼의 흡착 유무를 센싱하는 센싱 오류로 인한 상기 작업의 공수가 발생하지 않으므로 반도체 장치의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

웨이퍼가 흡착되어 연마가 수행되는 다수개의 연마 헤드;

상기 다수개의 연마 헤드에 진공을 공급하여 상기 웨이퍼를 상기 연마 헤드에 흡착하기 위한 진공 공급부;

상기 다수개의 연마 헤드 각각에 공급되는 진공의 진공도를 조절할 수있는 진공 조절부를 포함하는 것을 특징으로 반도체 장치의 제조에서 연마 장치.
제 1항에 있어서, 상기 진공 공급부는 상기 다수개의 연마 헤드의 천공판의 상부로 진공을 분배하여 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조에서 연마 장치.
제 1항에 있어서, 상기 진공 조절부는 상기 연마 헤드의 개수만큼 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조에서 연마 장치.