KR20030004491A

KR20030004491A - 감지기를 구비한 연마패드 표면정리장치

Info

Publication number: KR20030004491A
Application number: KR1020010039992A
Authority: KR
Inventors: 강종묵; 최병기
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 발명은 화학기계적 연마장치(CMP)의 연마패드 표면정리장치(pad con-ditioner)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀폐격막(diaphragm)의 손상 등의 이유로 패드정리헤드(pad conditioning head)가 하강하지 않아 연마패드의 표면 정리가 제대로 수행되지 않음으로써 발생될 수 있는 웨이퍼(wafer)의 연마 불량 등의 문제를 방지하기 위해 감지기(sensor)를 구성하여 패드정리헤드의 상승 및 하강 상태를 감시하는 것을 특징으로 하는 연마패드 표면정리장치에 관한 것이다.

Description

감지기를 구비한 연마패드 표면정리장치{Pad conditioner having a sensor}

본 발명은 화학기계적 연마장치(CMP)의 연마패드 표면정리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패드정리헤드의 상승 및 하강 상태를 검출하기 위해 감지기를 구성한 연마패드 표면정리장치에 관한 것이다.

반도체 공정 기술의 발달은 반도체 소자의 고집적화 및 고기능화를 가져왔으며, 그를 실현하기 위한 다층 배선 공정이 실용화됨으로써, 웨이퍼 막질의 평탄화를 위한 연마 공정의 중요성도 부각되게 되었다. 연마 공정에는 일반적으로 화학기계적 연마 방식이 사용되는데, 이는 웨이퍼의 막질 연마에 있어서, 기계적 연마와 더불어 화학 연마제를 사용한 연마가 동시에 이루어지는 방식이다. 이 화학기계적 연마 방식에서는 기계적 연마가 이루어지는 중에 화학 연마제를 계속 투입하게 되는데, 연마패드가 회전하고 그와 동시에 웨이퍼를 지지하여 회전시켜 주는 웨이퍼 연마헤드가 움직이기 때문에, 연마패드 상의 연마제 분포 상태가 고르지 못할 뿐만 아니라, 그로 인해 연마패드 표면도 고르지 못한 상태가 된다. 이를 해결하기 위해서 연마패드 표면정리장치가 사용되는데, 연마패드 표면정리장치는 표면 정리 과정이 실행되면, 패드정리헤드가 하강하여 연마패드와 접한 후 좌우로 움직여 줌으로써, 연마제의 분포를 고르게 하고 연마패드의 표면도 정리하게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 연마패드 표면정리장치를 개략적으로 나타낸 측면도인데, 이를 참조하여 연마패드 표면정리장치를 설명하면, 연마패드(60)와 접하여 연마패드(60)의 표면 정리를 수행하는 패드정리헤드(20)가 있고, 그 패드정리헤드 (20) 상부의 B부분 내에는 밀폐격막(도 3a 및 도 3b 참조; 40)이 구성되어 있는데, 자동밸브(auto valve)를 포함한 자동조절장치(140)로부터 공기 또는 진공 상태를 공급받아 그 밀폐격막(40)이 팽창 및 수축을 함으로써, 하부에 부착되어 있는 패드정리헤드(20)를 상승 및 하강 시키게 된다. 하지만, 이 밀폐격막(40)에 찢어짐 등과 같은 손상이 발생하여 자동조절장치(140)로부터 공급되는 공기 또는 진공이 누설되게 되면, 패드정리헤드(20)의 상승 및 하강 동작이 제대로 이루어지지 않게 되고, 연마패드(60)에 패드정리헤드(20)가 접하지 않게 됨으로써 연마패드(60)의 표면 정리가 되지 않아 웨이퍼의 막질 연마에 영향을 주어 웨이퍼 불량 등의 문제가 발생할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 패드 정리 헤드가 연마패드와 비접촉인 상태로 연마패드의 표면 정리를 수행하는 문제를 방지함으로써, 그러한 문제 방치시 발생될 수 있는 웨이퍼 연마 불량 등의 문제를 방지하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 연마패드 표면정리장치(pad conditioner)를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 2는 본 발명에 따른 연마패드 표면정리장치를 개략적으로 나타낸 측면도,

도 3a는 도 2의 A부분을 확대하면서 B부분은 절개한 측면도,

도 3b는 도 2의 A부분을 확대하면서 B부분은 절개한 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 연마패드 표면정리장치를 위에서 본 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

20 : 패드정리헤드(pad conditioning head) 40 : 밀폐격막(diaphragm)

60 : 연마패드(pad) 80 : 연마평판(platen)

100 : 감지기(sensor) 120 : 플로어(floor)

140 : 자동조절장치(auto regulator) 160 : 지지대

200 : 연마패드 표면정리장치

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연마패드의 표면에 접하여 표면 정리를 수행하는 패드정리헤드와, 그 패드정리헤드의 상부에 부착되어 패드정리헤드를 상승 및 하강시켜 주는 밀폐격막과, 밀폐격막에 공기 또는 진공을 공급해 주는 자동밸브를 포함한 자동조절장치를 포함하고, 또한, 한 끝은 연마장치의 플로어에 부착되며, 다른 한 끝에는 패드정리헤드가 부착되어 있는 밀폐격막 및 자동조절장치가 구성되어 있는 지지대를 포함하는 연마패드 표면정리장치에 있어서, 패드정리헤드의 상승 및 하강 상태 검출을 위한 감지기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 표면정리장치를 제공한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감지기를 구비한 연마패드 표면정리장치에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 연마패드 표면정리장치를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 3a는 도 2의 A부분을 확대하면서 B부분은 절개한 측면도로서, 패드정리헤드(pad conditioning head)가 하강하여 연마패드(pad)에 접한 모습을 나타낸 도이며, 도 3b는 도 2의 A부분을 확대하면서 B부분은 절개한 측면도로서, 패드정리헤드가 상승하여 연마패드로부터 떨어진 모습을 나타낸 도이고, 도 4는 본 발명에 따른 연마패드 표면정리장치를 위에서 본 평면도이다. 도 2 내지 도 4에 나타낸 것처럼, 패드정리헤드(20)는 상부에 부착되어 있는 밀폐격막(40)에 자동조절장치(도 1 참조; 140)로부터 공기 또는 진공을 공급하는 것에 따라 상승 및 하강하게 되며, 하강한 패드정리헤드(20)가 연마패드(60)의 표면에 접하게 되어 연마패드(60)의 표면 정리를 수행하게 된다. 패드정리헤드(20)의 상승 및 하강 상태를 검출하기 위해 연마패드 표면정리장치(200)가 부착되어 있는 플로어(120)에 감지기(100)가 구성되며, 이 감지기(100)에 의하여 패드정리헤드(20)의 상승 및 하강 상태가 감시된다. 감지기(100)는 주위의 평상시 자계 분포와 패드정리헤드(20)의 상승 및 하강으로 인해 변화하는 자계의 분포 변화를 비교함으로써 패드정리헤드(20)의 상태를 감지하는 자기 감지 방식을 따르는 것이 바람직하지만, 발광부와 수광부를 두고 그 사이의 빛을 패드정리헤드(20)가 차단하는지의 여부로 패드정리헤드(20)의 상태를 감지하는 광 감지 방식, 연마패드에 패드정리헤드(20)가 접촉함으로써 변화하는 연마패드와 패드정리헤드(20)와의 사이의 정전 용량 변화를 통해 패드정리헤드(20)의 상태를 감지하는 접촉 정전 용량 방식 등을 비롯한 다른 여러 감지 방식을 적용할수도 있으며, 구성 위치 또한 플로어(120)가 아닌 위치라도 패드정리헤드(20)의 상승 및 하강 상태를 감지할 수 있는 위치라면 어디에라도 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 감지기를 구비한 연마패드 표면정리장치의 구조에 따르면, 패드정리헤드의 상승 및 하강 상태가 감지기를 통하여 감시됨으로써, 패드정리헤드가 연마패드와 비접촉인 상태로 연마패드의 표면 정리를 수행하는 것을 방지하고, 그로 인한 웨이퍼 연마 불량과 같은 문제의 발생을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims

연마패드의 표면에 접하여 표면 정리를 수행하는 패드정리헤드(pad condi- tioning head);와,

상기 패드정리헤드의 상부에 부착되어 상기 패드정리헤드를 상승 및 하강시켜 주는 밀폐격막(diaphragm);과,

상기 밀폐격막에 공기 또는 진공을 공급해 주는 자동조절장치(auto regul- ator); 및

한 끝은 연마장치의 플로어(floor)에 부착되며, 다른 한 끝에는 상기 패드정리헤드가 부착되어 있는 밀폐격막 및 상기 자동조절장치가 구성되어 있는 지지대;

를 포함하는 연마패드 표면정리장치에 있어서(pad conditioner),

상기 패드정리헤드의 상승 및 하강 상태 검출을 위한 감지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 표면정리장치.
제 1항에 있어서, 상기 감지기는 자기 감지 방식(magnetic sensing type)인 것을 특징으로 하는 연마패드 표면정리장치.