KR20030001033A - 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 세정 장치에 관한 것으로, 특히 다이아몬드 컨디셔너를 세정시키기 위한 본체의 상부에 설치된 트레이와, 트레이에 초순수를 공급하는 초순수 공급부를 갖는 컨디셔너 세정 장치에 있어서, 상기 트레이 바닥면에 설치된 적어도 하나 이상의 분사 노즐과, 상기 분사 노즐을 통해 기체를 공급하여 상기 초순수와의 작용에 의한 버블링 현상을 이용하여 상기 다이아몬드 컨디셔너를 세척하는 기체 공급부를 포함하는 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치이다.

상기와 같은 세정 장치를 이용하여 컨디셔너의 하면부에 증착된 이물질을 제거함으로써, 다이아몬드 컨디셔너 밑부분에 증착된 이물질(연마액) 알갱이로 인한 웨이퍼에 발생되는 마이크로 스크래치를 막을 수 있는 효과가 있다.

Description

다이아몬드 컨디셔너 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING DIAMOND CONDITIONER}

본 발명은 화학적 기계적 연마(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 장치에 관한 것으로서, 특히 패드의 컨디셔닝 작업 후에CMP 장치의 다이아몬드 컨디셔너의 밑측에 증착된 이물질을 제거하기 위한 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치에 관한 것이다.

최근에 개발되어 각광받고 있는 차세대 반도체 웨이퍼(Wafer) 가공 방법으로서 CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 가공 대상 웨이퍼와 연마 패드 사이에 슬러리를 개입시켜 화학적 제거(Chemical Removal)와 함께 기계적 제거(Mechanical Removal)가 이루어지도록 한 것으로, 이러한 CMP 장치의 구조와 웨이퍼 가공 과정을 첨부된 제 1 도에 일반적인 CMP 장치에 대한 개략도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, CMP 장치는 대개 원판 상의 평탄한 상면을 갖는 회전 테이블(1)의 상면에 연마용 패드(2)가 부착되고, 그 패드(2)의 위쪽으로는 가공 대상물인 웨이퍼(3)가 장착되는 웨이퍼 캐리어(4)가 설치된 구조로서, 이와 같은 구조의 CMP 장치를 이용한 웨이퍼(3)의 가공 시에는 패드(2)의 상면 중앙부로 슬러리(5)를 계속적으로 공급하는 가운데 웨이퍼(3)가 장착된 캐리어(4)를 패드(2)의 상면에 대하여 가압함과 아울러 캐리어(4)와 회전 테이블(1)을 회전시켜웨이퍼(3)의 연마가 이루어지도록 한다.

이때, 슬러리(5)가 웨이퍼(3)와 패드(2) 사이로 원활하게 공급되도록 하기 위한 방편으로 회전 테이블(1)과 캐리어(4)의 단순 회전 운동과 병행하여 캐리어(4)의 수평 방향 요동 운동(Oscillation)이 부가되고 있다.

한편, 웨이퍼(3)의 가공 대상 면과 패드(2)의 상면 사이로 공급되는 슬러리(5)는 일예로 수십mm 입경의 퓸드 실리카(Fumed silica)를 웨이퍼(3)에 대한 부식성이 우수한 KOH 등의 알칼리성 수용액에 현탁시킨 조성으로서 웨이퍼(3)의 가압으로 인해 겔 상태의 콜로이달 실리카로된 후, 수평 방향의 상대 운동에 의해 SiO2의 응착, 박리 작용으로 웨이퍼(3)의 표면을 화학 기계적으로 미세 제거하게된다.

그리고, 연마용 패드(2)는 일예로 유연한 부직포에 발레 우레탄을 함침시킨 우레탄 패드가 제작되는 바, 이러한 패드의 표면에는 다수의 미소 공극이 존재하여 그 공극 내로 슬러리가 함입되어 웨이퍼의 화학적, 기계적 연마 작용을 유도하게 괸다.

이와 같은 종래의 CMP 장치를 이용한 웨이퍼의 연마 시에는 연마가 진행됨에 따라 웨이퍼로부터 패드를 향해 가해지는 압력과 요동 운동 등에 의해서 패드 표면의 샤프 포인트(sharp points)가 마모되어 쓰러지거나 피가공물의 마모 성분과 슬러리의 혼합물이 패드 표면의 공극을 막게되는 이른바 눈막힘(glazing)이 발생하게 된다.

따라서 종래의 CMP 장치에서는 수∼수십장의 웨이퍼에 대한 가공 후에 눈막힘 등을 제거하기 위하여 전척 다이아몬드 컨디셔너를 이용하여 패드의 표면에 대한 연삭을 행하여 패드 표면층을 제거함으로써 새로움 패드면을 생성시키고, 생성된 새로운 패드상에서 웨이퍼의 가공이 계속적으로 이루어지도록 한다.

패드 표면을 연삭한 다이아몬드 컨디셔너는 세정 작업을 수행하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 클리너 장치(100)로 이송된다.

클리너 장치는 세정 작업을 수행하는 클리너 본체(100)와, 본체(100)의 상부의 일측 부착되어 초순수를 분사하는 분사 노즐(10)과, 분사 노즐(10)에 초순수를 공급하는 초순수 공급부(30)와, 패드의 표면에 대한 연삭을 행하는 컨디셔너(20)와, 컨디셔너(20)의 하부에 부착되어 컨디셔닝 작업을 수행하는 컨디셔너의 하면부(21)와, 본체(100) 상부의 중앙에 부착된 트레이(tray, 60)로 구성된다.

이러한 클리너 장치는 다이아몬드 컨디셔너의 밑부분에 증착된 알갱이의 제거보다는 컨디셔너 표면 세정을 위한 역할을 수행한다.

그러나, 다이아몬드 컨디셔너(conditioner)를 이용한 패드의 컨디셔닝시 패드에 일정량 흘려주는 연마액(슬러리)에 의해서 다이아몬드 컨디셔너의 밑부분에는 연마액의 알갱이가 끼게된다.

다이아몬드 컨디셔너 밑부분에 증착된 연마액 알갱이는 웨이퍼 폴리싱 공정 진행 전에 패드의 표면에 떨러져 마이크로 스크래치를 발생시키는 문제점이 있다.

또한, CMP 장치에 사용되는 다이아몬드 툴은 자체가 증착 방식으로 되어 있어서 장시간 사용으로 인한 다이아몬드 툴에 증착된 다이아몬드 입자가 패드에 떨어질 경우에는 웨이퍼 상에 마이크로 스크래치를 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치의 트레이 바닥면에 다수의 기체 분사 노즐을 설치하여 컨디셔너의 밑측에 증착된 이물질을 제거하기 위한 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다이아몬드 컨디셔너를 세정시키기 위한 본체의 상부에 설치된 트레이와, 트레이에 초순수를 공급하는 초순수 공급부를 갖는 컨디셔너 세정 장치에 있어서, 상기 트레이 바닥면에 설치된 적어도 하나 이상의 분사 노즐과, 상기 분사 노즐을 통해 기체를 공급하여 상기 초순수와의 작용에 의한 버블링 현상을 이용하여 상기 다이아몬드 컨디셔너를 세척하는 기체 공급부를 포함한다.

도 1은 일반적인 CMP 장치에 대한 개략도,

도 2는 종래에 따른 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치를 나타내는 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치를 나타내는 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치를 나타내는 정면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 회전 테이블 2 : 패드

3 : 웨이퍼 4 : 캐리어

5 : 슬러리 10 : 분사 노즐

20 : 컨디셔너 21 : 하면부

30 : 초순수 공급부 31 : 제 1 유량 조절계

32 : 제 1 밸브 35 : 제 1 구동부

40 : 기체 공급부 41 : 제 2 유량 조절계

42 : 제 2 밸브 45 : 제 2 구동부

50 : 기체 분사 노즐 60 : 트레이

100 : 본체

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 컨디셔너의 클리너 장치를 나타내는 구성 도이고, 도 4는 본 발명에 따른 클리너 장치의 나타내는 블록 도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 클리너 장치는 클리너 본체(100)와, 클리너 본체(100)의 상부 일측에 부착된 초순수 분사 노즐(10)과, 분사 노즐(100)에 초순수를 공급하는 초순수 공급부(30)와, 패드의 표면에 대한 연삭 작업을 수행하는 컨디셔너(20)와, 컨디셔너(20)의 하부에 부착되어 컨디셔닝 작업을 수행하는 컨디셔너의 하면부(21)와, 본체(100) 상부의 중앙에 부착된 트레이(tray, 60)와, 트레이(60)의 바닥면에 배치된 다수의 기체 분사 노즐(50)과, 기체 분사 노즐(50)에 고온 고압에 기체(질소)를 공급하는 기체 공급부(40)와, 초순수 공급부(30) 및 기체 공급부(40)에서 공급되는 초순수 및 기체를 배출 또는 차단시키는 제 1, 2 밸브(32, 42)와, 제 1, 2 밸브(32, 42)에 에어를 공급하여 구동시키는 제 1. 2 구동부(35, 45)로 구성된다.

제 1, 2 구동부(35, 45)는 제어 밸브로 구성되어 세정 장치에 공급된 초순수와 기체 가스를 외부로 배출시키고, 0.4MPa의 압력을 갖는 에어를 제 1, 2 밸브(32, 42)에 공급하여 제 1, 2 밸브(32, 42)를 구동시킨다.

제 1, 2 밸브(32, 42)는 에어에 의해서 구동되어지는 에어 밸브이다.

상기와 같은 구성을 갖는 클리너 장치를 이용한 다이아몬드 컨디셔너의 세정 과정은 아래와 같다.

먼저, CMP 장치를 이용한 웨이퍼의 연마 시에는 연마가 진행됨에 따라 웨이퍼로부터 패드를 향해 가해지는 압력과 요동 운동 등에 의해서 패드 표면의 샤프 포인트(sharp points)가 마모되어 쓰러지거나 피가공물의 마모 성분과 슬러리의 혼합물이 패드 표면의 공극을 막게되는 이른바 눈막힘(glazing)이 발생하게 된다.

따라서 CMP 장치에서는 수∼수십장의 웨이퍼에 대한 가공 후에 눈막힘 등을 제거하기 위하여 전착 다이아몬드 컨디셔너(20)를 이용하여 패드의 표면에 대한 연삭을 행하여 패드 표면 층을 제거함으로써 새로움 패드 면을 생성시키고, 생성된 새로운 패드 상에서 웨이퍼의 가공이 계속적으로 이루어지도록 한다.

다이아몬드 컨디셔너(20)는 패드의 표면에 대한 연삭을 행한 후, 이송암(도시되지 않음)에 의해서 클리너 장치로 이송된다.

제 1, 2 구동부(35, 45)는 컨디셔너(20)의 이송과 더불어 제 1, 2 밸브(32, 42)에 에어를 공급하여 제 1, 2 밸브(32, 42)를 구동시켜 초순수 공급부(30) 및 기체 공급부(40)에 저장된 초순수 및 기체(질소 가스)를 세정 장치에 공급하게 한다.

즉, 다이아몬드 컨디셔너(20)는 트레이(60)의 내부로 이송됨과 더불어 외부의 프로그램의 조작에 의해서 초순수 공급부(30)로부터 설정된 양의 초순수가 분사 노즐(10)을 통해서 트레이(60)에 공급된다.

초순수 공급과 아울러 기체 공급부(40)는 컨디셔너의 하단부(21)에 증착된 알갱이를 제거하기 위해서 트레이(60)의 밑측에 장착된 기체 분사 노즐(50)을 통하여 고압의 질소 가스를 공급하고, 공급된 질소 가스와 초순수는 트레이(60) 내부에서 반응하여 버블링링(bubbling) 현상을 일으킨다.

이러한 버블링링 현상에 의해서 컨디셔너의 하단부(21)에 증착된 알갱이와 같은 이물질을 제거시킴과 아울러 컨너셔너(20)를 세척시킨다.

다이아몬드 컨디셔너의 세정 이후, 제 1, 2 밸브(32, 42)를 조정하여 다이아몬드 컨디셔너(20)의 세정 위해 공급된 기체 가스와 초순수를 제 1, 2 구동부(35, 45)를 통해 외부로 배출시킨다.]

기체 가스와 초순수를 배출시킨 후, 제 1, 2 구동부(35, 45)는 고압의 공기를 공급관 상에 제공하여 공급관 내부의 이물질을 제거시킨다.

이상 설명한 바와 같이, 클리너 장치의 트레이 바닥면에 설치된 적어도 하나 이상의 분사 노즐을 통해 기체를 공급하고, 공급된 기체와 초순수 공급부에서 공급된 초순수가 반응하여 발생한 버블링링 현상을 이용하여 다이아몬드 컨디셔너를 세척하게 함으로써, 컨디셔너의 하면부에 증착된 이물질들을 제거할 수 있다.

상기와 같은 세정 장치를 이용하여 컨디셔너의 하면부에 증착된 이물질을 제거함으로써, 다이아몬드 컨디셔너 밑부분에 증착된 이물질(연마액) 알갱이로 인한 웨이퍼에 발생되는 마이크로 스크래치를 막을 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (3)

1. 다이아몬드 컨디셔너를 세정시키기 위한 본체의 상부에 설치된 트레이와, 트레이에 초순수를 공급하는 초순수 공급부를 갖는 컨디셔너 세정 장치에 있어서,

   상기 트레이 바닥면에 설치된 적어도 하나 이상의 분사 노즐과,

   상기 분사 노즐을 통해 기체를 공급하여 상기 초순수와의 작용에 의한 버블링 현상을 이용하여 상기 다이아몬드 컨디셔너를 세척하는 기체 공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 다이아몬드 컨디셔너 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치는,

   상기 분사 노즐과 기체 공급부 사이에 연결된 공급관 상에 설치되어 상기 공급관의 개폐 기능을 수행하는 유로 조절 수단과,

   상기 유로 조절 수단에 에어를 공급하여 상기 유로 조절 수단을 동작시켜 상기 트레이에 기체를 공급하게 하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기체는,

   상기 초순수와 반응하여 버블링 현상을 일으키는 고압의 질소인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 컨디셔너의 세정 장치.