KR200294587Y1 - 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 노즐로부터 분사되는 순수에 의해 슬러리 등 이물질이 튀는 것을 최소화하여 슬러리에 의한 웨이퍼 스크레치를 방지할 수 있도록 된 화학 기계적 연마장치의 슬러리 디스펜서를 제공함에 있다.

이에 본 고안은 CMP 장비의 슬러리 디스펜서에 있어서, 상기 슬러리 디스펜서 내에 설치되는 순수 분사노즐이 수평면에 대해 소정각도 경사져 설치되고 상기 슬러리 디스펜서의 전면에는 상단과 하단에 쉴드판이 설치된 구조의 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서를 제공한다.

Description

화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서{Slurry dispensor of chemical mechanical polishing machine}

본 고안은 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; 이하 CMP라 칭함)장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연마를 위한 화학제와 순수를 공급하기 위한 슬러리 디스펜서에 관한 것이다.

집적회로의 집적도가 증가함과 더불러 다충배선 공정이 실용화됨에 따라, 층간절연막의 글로벌(Global)평탄화의 중요성이더해오고 있으며, 이런 가운데 새로운 평탄화 기술로서 주목받기 시작한 것이 CMP장치를 이용한 평탄화 방법이다.

CMP장치는 폴리싱 패드와 연마제를 이용한 기계적 성분과 슬러리(slurry)용액 내의 화학적 성분에 의해서 웨이퍼의 표면을 기계-화학적으로 연마하는 장치로서, 당초에는 청정(Clean)도 문제등 실용성에 의문을 갖기도 했으나, 종래 방법에비해 수직방향의 형상 제어성이 뛰어나서 실용화에 대한 기대가 커지고 있다. 이런 상황을 감안하여 반도체 제조장치 메이커에서도 양산 레벨에 대응할 수 있는 CMP장치에 대한 연구가 심화되고 있는 실정이다.

도 1에 도시된 바와 같이, CMP의 구성은 회전 및 좌우 이동이 가능한 연마정반(Platen;10)과, 웨이퍼 캐리어(carrier;11) 및, 슬러리와 순수를 공급하는 슬러리 디스펜서(12)로 대별할 수 있다. 상기 웨이퍼 캐리어(11) 하단에는 지지링(Retaining ring;13)을 매개로 반도체 웨이퍼(50)가 고정되어 있으며, 상기 연마정반(10)의 전면에는 상기 반도체 웨이퍼의 일면과 마주보는 연마포(pad;14)가 접착 고정되어 있다. 그리고, 상기 연마포(14) 상에 위치하는 슬러리 디스펜서(12)를 통해 슬러리와 폴리싱 후 잔존하고 있는 슬러리 및 패드 이물질을 제거하기 위한 순수가 공급되도록 되어 있다.

상기한 CMP는 구체적으로, 상기 웨이퍼 캐리어를 연마정반 상에 위치시킨 후 상기 웨이퍼 캐리어를 하강시킨다. 이렇게 되면, 상기 슬러리 디스펜서의 노즐을 통하여 공급된 슬러리와 고속으로 회전하는 연마정반 상의 연마포를 이용하여 상기 웨이퍼 캐리어에 부착된 반도체 웨이퍼의 일면이 화학기계적으로 연마된다. 그리고 연마 후 잔존하는 슬러리와 패드 이물질 등은 상기 슬러리 디스펜서의 노즐로부터 분사되는 순수에 의해 제거된다.

그런데 종래의 CMP 장치는 슬러리 디스펜서의 노즐로부터 분사되는 순수에 의해 슬러리나 패드 찌꺼기 등이 사방으로 튀어나가고, 이렇게 공기 중 부유물로 떠 다니는 파티클 입자들이 장비 벽면에 건조 슬러리가 축적되어 결국 웨이퍼에 미세 스크레치를 유발시키게 된다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 노즐로부터 분사되는 순수에 의해 슬러리 등 이물질이 튀는 것을 최소화하여 슬러리에 의한 웨이퍼 스크레치를 방지할 수 있도록 된 화학 기계적 연마장치의 슬러리 디스펜서를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서가 설치된 반도체 연마장비의 개략적인 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서의 내부를 도시한 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서의 전면을 도시한 개략적인 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서의 노즐만을 도시한 사시도이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 순수를 분사하는 노즐의 구조를 개선함과 더불어 슬러리 디스펜서와 연마정반 사이의 간격을 줄이고 슬러리 디스펜서 전면에 쉴드판을 설치하여 전면으로 순수가 비산되는 것을 방지하는 구조로 되어 있다.

이를 위해 본 고안은 CMP 장비의 슬러리 디스펜서에 있어서, 슬러리 디스펜서 내에 설치되는 순수 분사노즐이 수평면에 대해 소정각도 경사져 설치되고 상기 슬러리 디스펜서의 전면에는 상단과 하단에 쉴드판이 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 슬러리 디스펜서는 하단면이 최대한 연마정반에 근접하도록 설치되어 연마정반 사이의 간격을 최소화함이 바람직하다.

또한, 상기 슬러리 디스펜서 전면으로 노출되는 노즐은 그 분사구 형태가 길이방향으로 길게 연장되어 순수가 부채꼴형태로 분사되도록 함이 바람직하다.

또한, 순수 분사노즐로부터 분사되는 순수의 분사압력을 조절함으로서 순수의 비산정도를 낮출 수 있는 데, 이를 위해 상기 순수 분사노즐로 연결되는 순수 공급라인 상에 순수 공급 압력을 조절하는 컨트롤러를 설치한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서가 설치된 반도체 연마장비의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서의 내부를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 슬러리 디스펜서의 전면을 도시한 개략적인 사시도이다.

상기한 도면에 의하면, CMP 장비는 회전 및 좌우 이동이 가능한 연마정반(10)과, 웨이퍼 캐리어(11) 및, 슬러리와 순수를 공급하는 슬러리 디스펜서(12)로 대별할 수 있다. 상기 웨이퍼 캐리어(11) 하단에는 지지링(13)을 매개로 반도체 웨이퍼(50)가 고정되어 있으며, 상기 연마정반(10)의 전면에는 상기 반도체 웨이퍼의 일면과 마주보는 연마포(14)가 접착 고정되어 있다. 그리고, 상기 연마포(14) 상에 위치하는 슬러리 디스펜서(12)를 통해 슬러리와 폴리싱 후 잔존하고 있는 슬러리 및 패드 이물질을 제거하기 위한 순수가 공급되도록 되어 있다.

또한, 상기 슬러리 디스펜서(12)는 하부가 개방된 하우징 구조로 내부에는 순수가 분사되는 다수개의 순수분사노즐(20)이 설치되며 전방으로는 연마제와 순수를 분사하는 분사노즐(15)이 일정각도로 설치된 구조로 되어 있다.

본 고안은 상기한 구조의 슬러리 디스펜서(12)에 있어서, 상기 디스펜서(12)가 상기 연마정반(10)에 근접설치되어 디스펜서(12) 하단과 연마정반(10) 상단 사이의 간격(D)이 최소화되고, 상기 디스펜서(12) 내부에 설치되는 순수 분사노즐(20)이 수평면에 대해 측면을 향해 하향 45도 각도로 설치되며, 상기 디스펜서(12) 전방에는 전방으로 노출되는 다수개의 노즐(15) 상부와 하부에 쉴드판(30)이 설치되어 디스펜서(12) 내부로부터 순수가 외측으로 비산되는 것을 방지하는 구조로 되어 있다.

여기서 상기 연마정반(10)과 디스펜서(12) 사이의 간격(D)이 작으면 작을수록 순수 분사시 미스트의 발생을 억제하여 장비 내부의 청정도를 유지시킬 수 있게 된다.

상기 슬러리 디스펜서(12) 내측에 설치되는 순수 분사노즐(20)은 도 2에서와 같이 일측에 치우쳐져 설치되며 수평면인 연마정반(10)에 대해 45도 각도로 배치되어 노즐(20)로부터 분사되는 순수가 슬러리 디스펜서(12) 내측면으로 다시 튕겨지도록 한다.

또한, 상기 쉴드판(30)의 설치상태를 살펴보면, 디스펜서(12) 전방으로는 3개의 노즐(15)이 하향경사지도록 돌출설치되는 데, 이 3개의 노즐(15) 상부와 하부에 각각 쉴드판(30)이 설치되어 3개의 노즐(15) 위치를 제외한 나머지 부분을 차단하게 된다.

이에 따라 본 실시에의 슬러리 디스펜서(12)는 하단만이 개방된 형태가 되는 것이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 디스펜서(12) 전방으로 돌출되는 3개의 노즐(15)은 노즐구멍(16)이 직선형태로 절결되어 노즐(15)로부터 분사되는 순수 또는 연마제를 부채꼴형태로 분사시키는 구조로 되어 있다.

이하 본 고안의 작용에 대해 살펴보면, 상기 웨이퍼 캐리어를 연마정반(10) 상에 위치시키고 상기 웨이퍼 캐리어(11)를 하강시킨 후 상기 슬러리 디스펜서(12)의 각 노즐을 통하여 공급된 슬러리와 고속으로 회전하는 연마정반(10) 상의 연마포(14)를 이용하여 상기 웨이퍼 캐리어(11)에 부착된 반도체 웨이퍼(50)의 일면을 화학기계적으로 연마시키게 된다.

그리고 연마 후 잔존하는 슬러리와 패드 이물질 등은 상기 슬러리 디스펜서(12)의 노즐로부터 분사되는 순수에 의해 제거되는 데, 이때 디스펜서(12) 내부에 설치된 순수 분사노즐(20)로부터 분사되는 순수는 연마정반(10)을 향해 45도 각도로 비스듬히 분사됨으로써 연마정반(10)에서 튕겨진 순수는 다시 맞은 편 디스펜서(12) 내측벽으로 향하게 되어 디스펜스 외부로 튀어나가지 않게 되는 것이다.

또한, 슬러리 디스펜서(12)의 전방도 쉴드판(30)으로 막혀 있어서 디스펜서(12) 전방을 통한 순수 비산도 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 고안을 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서에 의하면, 순수의 비산을 방지하여 장비 내에 건조 슬러리가 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 미세 건조 슬러리에 의한 웨이퍼의 스크래치 발생을 최소화시킬 수 있다.

Claims (4)

1. CMP 장비의 슬러리 디스펜서에 있어서,

   상기 슬러리 디스펜서 내에 설치되는 순수 분사노즐이 수평면에 대해 소정각도 경사져 설치된 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리 디스펜서의 전면 상단과 하단에 쉴드판이 더욱 설치된 구조의 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬러리 디스펜서는 하단면이 연마정반에 근접 설치되어 연마정반 사이의 간격을 최소화하도록 된 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 슬러리 디스펜서 전면으로 노출되는 노즐은 그 분사구 형태가 길이방향으로 길게 연장되어 순수가 부채꼴형태로 분사되도록 된 화학 기계적 연마장비의 슬러리 디스펜서.