KR20030056674A - 연마 설비의 클리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마 설비의 클리닝 장치에 대한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 폴리싱 헤드(20)에 의해 이송되어 오는 웨이퍼(W)의 연마면을 판면에 다수의 노즐(12)이 형성된 피데스탈(10)로부터 고압의 순수를 분사하여 세정하는 연마 설비의 클리닝 장치에 있어서, 상기 피데스탈(10)에는 외측으로 그 상부측 폴리싱 헤드(20)의 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)을 향해 고압의 순수를 분사하도록 토출 단부가 상기 갭의 직하부에 위치되도록 린스 젯(13)이 구비되도록 하여 웨이퍼(W)를 연마한 직후 웨이퍼(W) 뿐만 아니라 웨이퍼(W)를 흡착 및 연마하게 되는 폴리싱 헤드(20)의 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G) 또한 동시에 고압의 순수에 의해서 세정되게 하므로서 특히 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)에 잔류하게 되는 슬러리 및 이물질에 의한 웨이퍼(W)에의 스크래치 및 파티클 발생을 방지시켜 보다 양질의 웨이퍼(W)를 제작할 수 있도록 하는 것이다.

Description

연마 설비의 클리닝 장치{Cleaning apparatus of polishing equipment}

본 발명은 연마 설비의 클리닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마 공정의 수행에 의해 리테이닝 링과 멤브레인의 사이에 고착되는 슬러리를 효과적으로 제거하므로서 웨이퍼의 가공성과 품질이 대폭적으로 향상되도록 하는 연마 설비의 클리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 반도체 장치의 이상적인 다층 배선 구조를 실현하기 위해 배선을 피복하는 층간 절연막 상면의 평탄화를 목적으로 층간절연막의 상면 요철을 기계적 및 화학적으로 연마하여 평탄화를 이루도록 하는 공정이다.

이를 위한 CMP설비는 통상 도 1에서와 같이 복수의 웨이퍼가 적층되어 있는 카세트가 준비되는 카세트 스테이지(1)와 로봇(2)에 의해 카세트 스테이지(1)로부터 카세트가 이송되어 안치되는 로드락(3, loadlock)과, 로드락(3)으로부터 웨이퍼를 한 매씩 이송시키는 롱 로봇(4)과 롱 로봇(4)에 의해 이송되는 웨이퍼를 안착시켜 이를 기계적 및 화학적으로 연마하는 폴리싱부(5)와, 그리고 폴리싱된 웨이퍼의 표면에 있는 파티클과 슬러리등을 화학적으로 세정하는 클리너(6)로서 이루어지는 구성이다.

폴리싱부(5)는 다시 하나의 헤드 컵 로딩 언로딩(5a, Head Cup Loading Unloading, 이하 HCLU라 함)과 3곳의 연마 패드(5b)로 이루어지는 구성이다.

즉 롱 로봇(3)이 로드락 챔버(3)로부터 웨이퍼를 한 매씩 HCLU(5a)로 이송시켜 안착되게 하면 HCLU(5a)에서는 폴리싱 헤드(5c)를 이용하여 공압에 의해서 웨이퍼를 흡착시킨 상태에서 각 연마 패드(5b)로 이송시켜 안착되도록 한다.

연마 패드(5b)에 안착된 웨이퍼는 연마 패드(5b)와 폴리싱 헤드(5c)의 사이에서 슬러리와 순수를 사용하여 평탄화를 수행하게 되며, 이때 슬러리는 대개 웨이퍼 연마와 함께 소모되는 것이 대부분이다.

도 2는 연마 패드(5b)에 웨이퍼를 안착시킨 상태의 폴리싱 헤드(5c)의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 웨이퍼(W)는 폴리싱 헤드(5c)에 형성되는 멤브레인(5d)을 통해 토출되는 공압에 의해 연마 패드(5b)에 견고하게 밀착되어 연마되는 것이다.

이때 멤브레인(5d)의 외측으로는 리테이닝 링(5e)이 멤브레인(5d)을 감싸는 구조로 형성되도록 하여 연마 공정을 수행시 멤브레인(5d)과 연마 패드(5b)의 사이에서 외측으로 웨이퍼(W)가 이탈되지 않도록 하고 있다.

웨이퍼 연마는 연마 패드(5b)와 폴리싱 헤드(5c)의 회전에 의해서 이루어지게 되며, 연마시 웨이퍼(W)에는 순수와 슬러리가 공급되면서 필요로 하는 정도로 평탄화를 이루도록 하고 있다.

하지만 종전과 같은 공정 수행시 웨이퍼(W)를 외측에서 감싸는 리테이닝 링(5e)과 멤브레인(5d) 사이에는 소정의 폭으로 이격되는 갭(G)이 형성되고, 이 갭(G)에는 연마 공정 수행시의 슬러리가 끼면서 그 사이에서 응착되므로서 연마 이후 도 3에서와 같이 HCLU(5a)에서의 세정시 웨이퍼(W)의 연마면은 피데스탈(6)에 다수 형성된 노즐(6a)을 통해 분사되는 순수에 의해 효과적으로 세정되는데 반해 멤브레인(5d)과 리테이닝 링(5e)의 사이에 고착된 슬러리는 잔존하게 되므로서 이후의 폴리싱 헤드(5c)로부터 웨이퍼(W) 분리가 용이치 못한 폐단이 있다.

이렇게 잔존 슬러리를 제대로 제거하지 못하게 되면 연마 공정에서 웨이퍼(W)에 스크래치를 발생시킴을 물론 파티클 발생에 따른 공정 불량 및 제품의 품질 불량이라는 문제를 초래하게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 연마한 웨이퍼를 세정하는 피데스탈에 양측으로 멤브레인과 리테이닝 링과의 사이에 고착되는 슬러리 및 이물질을 세척할 수 있도록 별도의 노즐을 형성시켜 보다 완벽한 세정이 이루어지게 하므로서 웨이퍼 스크래치 및 파티클에 의한 오염이 방지되도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 종래 연마 설비의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 평면도,

도 2는 종래의 폴리싱 헤드와 연마 패드에서의 웨이퍼를 연마하는 상태를 도시한 개략적인 측단면도,

도 3은 종래의 피데스탈에서 웨이퍼를 연마하는 구성을 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 피데스탈의 사시도,

도 5는 본 발명에 따라 웨이퍼를 세정하는 상태를 도시한 사용상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 피데스탈 11 : 유동통로

12 : 노즐 20 : 폴리싱 헤드

21 : 멤브레인 22 : 리테이닝 링

G : 갭

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리싱 헤드에 의해 이송되어 오는 웨이퍼의 연마면을 판면에 다수의 노즐이 형성된 피데스탈로부터 고압의 순수를 분사하여 세정하는 연마 설비의 클리닝 장치에 있어서, 상기 피데스탈에는 외측으로 그 상부측 폴리싱 헤드의 멤브레인과 리테이닝 링간 갭을 향해 고압의 순수를 분사하도록 토출 단부가 상기 갭의 직하부에 위치되도록 린스 젯이 구비되도록 하는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 HCLU에서 피데스탈에 형성되는 웨이퍼 클리닝 장치에 대한 것으로서, 특히 피데스탈의 판면으로부터 외측으로 연장하여 린스 젯이 형성되도록 하는 것이다.

다시말해 피데스탈과 수직으로 동심원상으로 상측에 위치되는 폴리싱 헤드의 멤브레인 중심부로부터 멤브레인과 리테이닝 링간 갭에 이르는 반경의 길이로 피데스탈의 중심으로부터 외측으로 관형상의 린스 젯이 연장형성되도록 하는데 특징이 있는 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면 도 3에서와 같이 본 발명은 HCLU의 피데스탈(10)에서 순수를 분사하게 되는 구성이 개선되도록 하는 것이다.

도시한 바와같이 피데스탈(10)은 평판의 플레이트로 이루어지는 구성이다.

이러한 피데스탈(10)에는 내부로 순수가 유동하는 다수의 유동통로(11)가 마련되며, 이 유동통로(11)는 상부로 개방되어 결국 피데스탈(10)의 상부면으로는 다수의 순수 분사 노즐(12)이 형성되도록 하고 있다.

이에 본 발명은 판면에 형성되는 노즐(12)과 함께 외주연 단부측에서 보다 외측으로 연장하여 관형상으로 린스 젯(13)이 형성되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다,

린스 젯(13)은 피데스탈(10)의 외주연 끝단면으로부터 관형상으로 연장되게 하고, 그 끝단부는 수직으로 상향 절곡되게 한 형상이다.

이 린스 젯(13)은 피데스탈(10) 내부의 유동통로(11)와 연통되도록 하여 유동통로(11)를 통과하게 되는 순수가 린스 젯(13)을 통해서도 분사될 수 있도록 하는 것이다.

피데스탈(10)에서부터 연장되는 린스 젯(13)은 피데스탈(10)의 중심에서부터 린스 젯(13)의 끝단부까지의 거리를 폴리싱 헤드에서의 멤브레인 중심으로부터 멤브레인과 리테이닝 링간 갭에 이르는 거리와 동일하게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

따라서 피데스탈(10)의 직상부에 폴리싱 헤드가 위치되면 린스 젯(13)의 끝단부는 결국 폴리싱 헤드의 멤브레인과 리테이닝 링간 갭의 직하부에 위치되면서 이 갭부위를 고압의 순수를 사용하여 세정할 수 있도록 하는 것이다.

한편 상기의 구성에서 피데스탈(10)은 회전이 가능한 구성이므로 린스 젯(13)은 피데스탈(10)의 일측으로만 형성되게 할 수도 있고, 상호 대응되는 양측으로 동시에 형성되게 할 수도 있으며, 다수개를 방사상으로 형성되게 할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

최초 롱 로봇에 의해 HCLU에 웨이퍼가 안치되면 그 상부에서 폴리싱 헤드가 공압에 의해 웨이퍼를 흡착하여 연마 패드로 이송시킨 후 연마 작업을 수행하게 된다.

연마 패드에서의 연마 작업이 완료되면 일단 폴리싱 헤드에서 다시 웨이퍼를 흡착시켜 HCLU로 이송시켜 도 4에서와 같이 피데스탈(10)의 직상부에 위치되는 상태가 된다.

그러면 피데스탈(10)에서는 각 노즐(12) 및 린스 젯(13)을 통해 순수를 분사하여 폴리싱 헤드(20)에 흡착된 웨이퍼(W)의 연마면을 세정하게 된다.

이때 특히 린스 젯(13)을 통해 분사되는 순수는 폴리싱 헤드(20)의 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)으로 분사되면서 이 갭(G)에 흡착 및 고착되어 있던 슬러리와 이물질들을 제거하게 되는 것이다.

이처럼 린스 젯(13)에 의해서 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)을 세척하게 되면 웨이퍼(W) 뿐만 아니라 폴리싱 헤드(20)에의 잔류 슬러리나 이물질들을 완전 제거시키게 되므로 이후 폴리싱 헤드(20)에 의해 흡착 및 연마되는 웨이퍼(W)의 연마 효율을 향상시킬 수가 있게 되는 것이다.

즉 연마 공정에 의해 웨이퍼(W)를 연마한 직후 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)에서의 슬러리나 이물질이 그대로 잔류하게 되면 새로 연마하게 될 웨이퍼(W)를 연마시 갭(G)에 잔류하고 있던 슬러리나 이물질이 연마 패드에 떨어져 연마 공정을 수행시 웨이퍼(W)의 연마면에 스크래치를 유발하게 되므로 제품 불량을 초래하기도 하고, 파티클 발생량을 증가시켜 공정 불량이 되기도 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 갭(G)에 잔류하는 슬러리나 이물질을 별도로 형성시킨 린스 젯(13)을 통한 고압의 순수에 의해 이들을 완전 제거되게 하므로서 웨이퍼 연마시의 스크래치 및 파티클 발생을 방지시켜 보다 안전한 공정 수행과 제품의 품질을 향상시킬 수가 있도록 하는 것이다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 웨이퍼(W)를 연마한 직후 웨이퍼(W) 뿐만 아니라 웨이퍼(W)를 흡착 및 연마하게 되는 폴리싱 헤드(20)의 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G) 또한 동시에 고압의 순수에 의해 세정되게 하므로서 특히 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)에 잔류하게 되는 슬러리 및 이물질에 의한 웨이퍼(W)에의 스크래치 및 파티클 발생을 방지시켜 보다 양질의 웨이퍼(W)를 제작할 수가 있도록 하는 것이다.

이는 결국 공정 및 제품에 대한 신뢰성 향상으로 연결되는 동시에 안정된 공정 수행에 의해 제품의 생산성 또한 증대시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 폴리싱 헤드(20)에 의해 이송되어 오는 웨이퍼(W)의 연마면을 판면에 다수의 노즐(12)이 형성된 피데스탈(10)로부터 고압의 순수를 분사하여 세정하는 연마 설비의 클리닝 장치에 있어서,

   상기 피데스탈(10)에는 외측으로 그 상부측 폴리싱 헤드(20)의 멤브레인(21)과 리테이닝 링(22)간 갭(G)을 향해 고압의 순수를 분사하도록 토출 단부가 상기 갭의 직하부에 위치되도록 린스 젯(13)이 구비되도록 하는 연마 설비의 클리닝 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 린스 젯(13)은 상기 피데스탈(10)의 외주연 끝단면으로부터 보다 외측으로 연장하여 관형상으로 형성되는 연마 설비의 클리닝 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 린스 젯(13)은 외측의 끝단부가 수직으로 상향 절곡되는 형상인 연마 설비의 클리닝 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 린스 젯(13)은 상기 피데스탈(10)의 외주연 끝단면에 서로 대응되게 양측으로 형성되는 연마 설비의 클리닝 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 린스 젯(13)은 상기 피데스탈(10)의 외주연 끝단면에 외측방으로 다수가 방사상으로 형성되는 연마 설비의 클리닝 장치.