KR20030087286A - 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터 - Google Patents

화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터에 관한 것으로, 로터리 트랜스포터에 부착된 오염물질을 제거할 수 있도록 세정액 분사용 노즐을 추가로 설치함으로써 로터리 트랜스포터에 잔존하는 슬러리 및 파티클로 인한 웨이퍼 오염을 미연에 방지할 수 있는 기술을 제공한다. 이를 위한 본 발명에 의한 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터는 로터리 트랜스포터의 일측 방향에 설치되며 상부 링의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용 노즐과, 상기 상부 링의 양측 방향에 각각 설치되며 상기 로터리 트랜스포터를 향해 세정액을 교차시켜 분사하는 제 2 및 제 3 세정액 분사용 노즐을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터{ROTRY TRANSPORTER FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
본 발명은 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터(Rotary Transporter; RTP)에 관한 것으로, 특히 로터리 트랜스포터에 부착된 오염물질을 제거할 수 있도록 세정액 분사용 노즐을 추가로 설치함으로써 로터리 트랜스포터에 잔존하는 슬러리(Slurry) 및 파티클(particle)로 인한 웨이퍼 오염을 미연에 방지할 수 있는 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도의 증가로 인한 소자 크기의 감소와 그에 따른 복잡한 기능의 집적회로 구현을 위해 필요한 다층 접속 공정이 실용화됨에 따라 층간절연막(ILD; Interlayer Dielectric)에 있어서 글로벌(global) 평탄화의 중요성이 더해 가고 있다.
평탄화 과정은 크게 웨이퍼의 표면을 일정한 두께로 식각(etch back)하는 방법과, 고온에서 표면을 녹임으로 평탄화를 달성하는 재흐름(reflow) 방법과, 연마제를 사용하여 웨이퍼의 표면을 스크루빙(scrubbing)하여 평탄화시키는 화학적기계적연마(Chemical-Mechanical Polishing: 이하 'CMP'라 한다)방법 등이 있다.
이러한 평탄화 과정중에 최근에는 화학적기계적연마(CMP)공정이 널리 사용되고 있으며, 이러한 화학적기계적연마(CMP) 공정은 화학적인 제거가공과 기계적 제거가동을 하나의 가공방법으로 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.
화학적기계적연마(CMP) 공정은 웨이퍼의 증착면에 대한 폴리싱(polishing)이 이루어지는 프라이머리(primary) 단계와, 폴리싱이 끝난 웨이퍼에 대한 클리닝이 이루어지는 파이널(final) 단계로 이루어진다.
화학 기계적 연마공정을 수행하기 위한 화학 기계적 연마장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼에 대한 폴리싱이 이루어지도록 회전가능하게 설치된 프라이머리 테이블(primary table; 3) 상면에 웨이퍼 폴리싱용 패드(2)(즉, 프라이머리 패드)가 부착된다.
그리고, 상기 웨이퍼 폴리싱용 패드(2) 상부 일측에는 연마제 공급노즐(4)이 설치되며, 웨이퍼 폴리싱용 패드(2) 상부의 타측에는 웨이퍼(1)를 흡착 및 위치를 이동시키는 폴리싱 아암(8)이 설치되며, 또 다른 타측에는 폴리싱용 패드(2)상의 오염원을 제거하기 위한 컨디셔너(5)가 각각 소정의 위치에 설치된다.
한편, 상기 프라이머리 테이블(3)과 이웃하는 위치에는 파이널 패드(6)가 부착된 파이널 테이블(7)이 회전가능하게 병설(竝設)되고, 상기 파이널 테이블(7) 상부에는 파이널 탈이온수 노즐(10)이 설치된다.
상기에서 폴리싱 아암(8)은 프라이머리 테이블(3)에서의 폴리싱이 완료된 후, 웨이퍼(1)를 파이널 테이블(7)로 이동시킬 수 있도록 회동가능하게 설치되며, 상기 폴리싱 아암(8) 하부에는 웨이퍼(1)를 흡착 및 회전시키는 헤드(11)가 장착된다.
그리고, 상기에서 폴리싱용 패드(2)는 폴리우레탄(polyurethane)이며, 파이널 패드(6)는 폴리텍스 재질로써 파이널 패드(6)가 폴리싱용 패드(2)에 비해 더 부드럽다.
한편, 상기 연마제 공급노즐(4)에는 길이방향을 따라 슬러리 및 탈이온수를 배출하기 위한 연마제 배출공(4a)이 형성된다.
이와 같이 구성된 종래의 씨엠피 장치를 이용한 씨엠피 공정은 개략적으로다음과 같이 진행된다.
먼저, 폴리싱 아암(8)의 헤드(11)에 웨이퍼(1)가 흡착된 상태에서 폴리싱 아암(8)이 홈 포지션에서 폴리싱 포지션으로 이동하게 된다.
그 후, 폴리싱 아암(8)의 헤드(11)에 흡착된 웨이퍼(1)가 프라이머리 테이블(3)에 부착된 폴리싱용 패드(2)의 일정위치에 접촉한 상태에서, 프라이머리 테이블(3)이 회전함과 동시에 폴리싱용 패드(2) 일측 상부에 위치한 연마제 공급노즐(4)의 배출공(4a)을 통해 슬러리 및 탈이온수가 공급됨에 따라 웨이퍼(1)에 대한 폴리싱이 진행된다.
이 때, 프라이머리 테이블(3)과, 헤드(11)와, 컨디셔너의 브러시(5a)는 모두 서로 다른 속도로 회전하며, 상기 헤드(11)를 빠져나가지 못하도록 구속되어 있는 웨이퍼(1)는 헤드(11)와 동일한 속도로 회전하게 된다.
그리고, 컨디셔너의 브러시(5a)는 회전하면서 아암부(5b)의 길이 방향을 따라 직선 왕복운동하게 된다.
상기한 바와 같이, 기계적인 힘에 의해 프라이머리 테이블(3)에서의 웨이퍼 폴리싱이 끝난 후에는, 폴리싱 아암(8)은 웨이퍼(1)를 도 1에 가상선으로 나타낸 바와 같이 파이널 테이블(7)로 이동시키게 된다.
그런 다음, 상기 파이널 테이블(7)에서는 탈이온수 및 파이널 패드(6)를 이용하여 폴리싱시의 웨이퍼(1)에 부착된 파티클 및 잔류 슬러리를 제거하는 웨이퍼 클리닝을 행하게 된다.
한편, 상기에서 프라이머리 테이블(3)에서의 웨이퍼 폴리싱이 끝난 후, 상기프라이머리 테이블(3) 상면에 부착된 폴리싱용 패드(2) 면상에는 파티클 및 슬러리가 잔류하게 되므로, 이를 제거하기 위한 프라이머리 패드 컨디셔닝을 실시하게 된다.
즉, 프라이머리 테이블(3)의 반경방향으로 전, 후진함과 동시에 고속회전하도록 된 브러시(5a)의 브러싱(brushing)작용에 의해 폴리싱용 패드(2)면에 잔류하는 파티클 및 슬러리를 제거하므로써, 다른 웨이퍼(1)들이 폴리싱용 패드(2)에 잔류한 오염원에 의해 영향을 받는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 3는 종래의 화학 기계적 연마(CMP)장치의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다. 종래의 화학 기계적 연마장치의 경우 폴리싱(Polishing)을 마친 웨이퍼와 상부링의 표면에 존재하는 슬러리(Slurry)와 폴리싱 중 턴 테이블(Turn Table) 밖으로 튀는 슬러리에 의해 로터리 트랜스포터 유니트의 로드부에는 슬러리 입자가 잔존하게 된다.
종래의 세정액 분사용 노즐(10)의 경우 세정 시 상부 링(30)의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 있기 때문에 로터리 트랜스포터(40)에 잔존해 있는 슬러리 입자를 효과적으로 제거하지 못하는 단점이 있었다. 이로 인해, 화학 기계적 연마(CMP)공정에서 파티클(Particle) 문제를 야기시킬 수 있다. 특히, 텅스텐(W) 화학 기계적 연마(CMP)공정의 경우 슬러리의 특성으로 인해 잔존 슬러리에 의한 파티클의 문제가 중대한 이슈(Issue)가 되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 기존에 부착되어 있는 세정액 분사용 노즐 외에 로터리 트랜스포터에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 세정액 분사용 노즐을 추가로 설치함으로써 로터리 트랜스포터에 잔존하는 슬러리(Slurry) 및 파티클(particle)을 제거시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 화학 기계적 연마장치의 구성을 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 A 방향에서 바라본 정면도
도 3는 종래기술에 따른 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터의 문제점을 설명하기 위한 단면도
도 4는 본 발명에 의한 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터를 설명하기 위한 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
120∼124 : 세정액 분사용 노즐130 : 상부 링
140 : 로터리 트랜스포터
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터는,
화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터에 있어서,
상기 로터리 트랜스포터의 일측 방향에 설치되며 상부 링의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용 노즐과,
상기 상부 링의 양측 방향에 각각 설치되며 상기 로터리 트랜스포터를 향해 세정액을 교차시켜 분사하는 제 2 및 제 3 세정액 분사용 노즐을 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 사용하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 의한 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터를 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 로터리 트랜스포터(140)의 일측 방향에 설치되며 상부 링(130)의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용노즐(120)과, 상기 상부 링(130)의 양측 방향에 각각 설치되며 상기 로터리 트랜스포터(140)를 향해 세정액을 교차시켜 분사하는 제 2 및 제 3 세정액 분사용 노즐(122)(124)을 구비한다.
본 발명은 로터리 트랜스포터(140)에 잔존해 있는 슬러리 입자를 제거하기 위해, 종래의 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용 노즐(120) 이외에 로터리 트랜스포터(140)를 향해 세정액을 분사하도록 하는 제 1 및 제 2 세정액 분사용 노즐(122)(124)을 추가로 구비하고 있다.
종래의 경우, 상부 링(130)의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용 노즐(120)만이 존재하기 때문에 로터리 트랜스포터(140)에 잔존해 있는 슬러리 입자를 효과적으로 제거하지 못하였다.
그러나, 본 발명에서는 로터리 트랜스포터(140)를 향해 세정액을 분사하도록 하는 제 1 및 제 2 세정액 분사용 노즐(122)(124)에 의해 로터리 트랜스포터(140)에 잔존해 있는 슬러리 입자를 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 로터리 트랜스포터(140)에 잔존하는 슬러리(Slurry) 및 파티클(particle)로 인한 웨이퍼 오염을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터에 의하면, 기존에 부착되어 있는 세정액 분사용 노즐 외에 로터리 트랜스포터에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 세정액 분사용 노즐을 추가로 설치함으로써 로터리 트랜스포터에 잔존하는 슬러리(Slurry) 및 파티클(particle)를 제거할수 있다.
이에 따라, 폴리싱 후에 로터리 트랜스포터에 잔존하는 슬러리(Slurry) 및 파티클(particle)로 인한 웨이퍼 오염을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터에 있어서,
    상기 로터리 트랜스포터의 일측 방향에 설치되며 상부 링의 하부, 즉 웨이퍼를 향해 세정액을 분사하는 제 1 세정액 분사용 노즐과,
    상기 상부 링의 양측 방향에 각각 설치되며 상기 로터리 트랜스포터를 향해 세정액을 교차시켜 분사하는 제 2 및 제 3 세정액 분사용 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 로터리 트랜스포터.
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