KR20040025797A - Ｃｍｐ 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션 - Google Patents

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KR20040025797A
KR20040025797A KR1020020056398A KR20020056398A KR20040025797A KR 20040025797 A KR20040025797 A KR 20040025797A KR 1020020056398 A KR1020020056398 A KR 1020020056398A KR 20020056398 A KR20020056398 A KR 20020056398A KR 20040025797 A KR20040025797 A KR 20040025797A
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Abstract

본 발명은 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션에 관한 것으로서, CMP 공정이 실시되는 폴리싱패드면을 컨디셔닝하는 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)를 세정하는 컨디셔너 클리닝 스테이션에 있어서, 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 내측으로 이동하도록 상측이 개방된 컨디셔너 세정조(110)와; 컨디셔너 세정조(110)로 초순수를 공급하는 초순수공급노즐(120)과; 컨디셔너 세정조(110)에 설치되며, 초음파를 발생시키는 메가소닉(130)과; 컨디셔너 세정조(110) 하면에 설치되며, 세정을 마친 초순수를 외부로 순간 배수시키는 하나 또는 2 이상의 덤프밸브(140)와; 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치함을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부(150)와; 감지부(150)로부터 출력되는 감지신호를 수신받으며, 초순수공급노즐(120), 메가소닉(130) 및 덤프밸브(140)를 제어하는 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)를 포함하는 것으로서, 다이아몬드 그리드를 비롯한 엔드이펙터에 잔존하는 슬러리를 완전하게 제거하여 슬러리의 건조로 인한 파티클의 발생을 방지함으로써 다이아몬드 그리드의 수명을 증가시키며, 웨이퍼의 폴리싱시 파티클로 인해 스크랫치가 발생되지 않도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 향상시키는 효과를 가진다.

Description

ＣＭＰ 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션{CONDITIONER CLEANING STATION OF A CHEMICAL-MECHANICAL POLISHER}
본 발명은 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이아몬드 그리드를 비롯한 엔드이펙터에 잔존하는 슬러리를 완전하게 제거하여 슬러리의 건조로 인한 파티클의 발생을 방지하는 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션에 관한 것이다.
최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위해서 화학적인 제거가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing; 이하 "CMP"라 함) 공정이 널리 이용되고 있다.
CMP 공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱패드(polishing pad) 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 주입시켜 웨이퍼 표면을 평탄화시키는 방식이다.
CMP 공정을 실시하는 CMP 장비에는 폴리싱패드 표면에 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 폴리싱패드 표면을 미소절삭하여 폴리싱패드의 표면에 미공들을 형성하는 컨디셔너(conditioner)가 구비된다.
또한, CMP 장비에는 컨디셔너에서 폴리싱패드 표면에 접하여 회전함으로써 폴리싱패드 표면에 새로운 미공을 형성시키는 엔드이펙터(End effector)를 건조되지 않도록 함과 동시에 엔드이펙터에 부착된 슬러리를 제거하기 위해 컨디셔너 클리닝 스테이션(conditioner cleaning station)이 마련된다.
종래의 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다
도 1은 종래의 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 도시한 단면도이다.도시된 바와 같이, 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 상측으로부터 삽입되는 컨디셔너 세정조(20)와, 컨디셔너 세정조(20)로 초순수를 공급하는 초순수공급노즐(30)과, 컨디셔너 세정조(20)의 하면에 설치되어 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)의 하측면을 향하여 초순수를 분사하는 복수의 초순수분사노즐(40)을 포함한다.
컨디셔너(10)는 CMP 장비의 본체(1)상에 모터(11)의 구동에 의해 회전하는 컨디셔너 회전축(12)과, 컨디셔너 회전축(12)에 연결아암(13)으로 연결됨과 아울러 내측에 회전력을 제공하는 모터(미도시) 및 기어박스(미도시)가 장착되는 컨디셔너 하우징(14)과, 컨디셔너 하우징(14)에 장차된 모터의 회전력을 제공받아 회전하는 연결축(14a) 하단에 연결되는 엔드이펙터(15)를 포함한다.
엔드이펙터(15)는 하면에 다이아몬드 그리드(15a)가 부착되어 있으며, 다이아몬드 그리드(15a)는 폴리싱패드(미도시) 표면과 접하여 컨디셔너 하우징(14)에 장착된 모터에 의해 회전함으로써 폴리싱패드 표면을 미소절삭하여 폴리싱패드 표면에 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들을 형성시킨다.
엔드이펙터(15)는 폴리싱패드의 컨디셔닝이 끝나면 모터(11)의 구동으로 회전하는 컨디셔너 회전축(12)에 의해 컨디셔너 세정조(20)로 이동하여 초순수공급노즐(30)에 의해 채워진 초순수에 담겨진다.
컨디셔너 세정조(20)는 초순수공급노즐(30)로부터 공급되는 초순수가 넘쳐서 배수되도록 상단 가장자리에 배수로(21)가 형성되며, 내부 하면에는 복수의 초순수분사노즐(40)이 설치된다.
초순수분사노즐(40)은 컨디셔너 세정조(20)내의 초순수에 담겨진엔드이펙터(15)의 다이아몬드 그리드(15a)를 향해 초순수를 분사함으로써 다이아몬드 그리드(15a)에 부착된 슬러리(slurry)를 제거한다.
컨디셔너 세정조(20)에 담겨진 엔드이펙터(15)의 다이아몬드 그리드(15a)는 초순수공급노즐(30) 및 초순수분사노즐(40)에 의해 공급되는 초순수에 의해 건조가 방지되며, 부착된 슬러리가 제거된다.
그러나 이와 같은 종래의 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션은 엔드이펙터(15), 특히 다이아몬드 그리드(15a)가 컨디셔너 세정조(20)에서 정지한 상태로 있으면서 단순히 초순수만을 공급하거나 분사함으로써 다이아몬드 그리드(15a)를 비롯한 엔드이펙터(15)에 부착된 슬러리를 완벽하게 제거하지 못한다.
그러므로, 다이아몬드 그리드(15a) 등에 잔존하는 슬러리가 건조시 파티클(paticle)을 발생시키고, 이러한 파티클은 폴리싱패드 표면에 존재하게 되어 컨디셔너(10)의 다이아몬드 그리드(15a)의 수명을 단축시키며, 웨이퍼의 폴리싱시 웨이퍼 표면에 스크랫치(scratch)를 유발시킴으로써 웨이퍼의 수율을 현저하게 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다이아몬드 그리드를 비롯한 엔드이펙터에 잔존하는 슬러리를 완전하게 제거하여 슬러리의 건조로 인한 파티클의 발생을 방지함으로써 다이아몬드 그리드의 수명을 증가시키며, 웨이퍼의 폴리싱시 파티클로 인해 스크랫치가 발생되지 않도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 향상시키는 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, CMP 공정이 실시되는 폴리싱패드면을 컨디셔닝하는 컨디셔너의 엔드이펙터를 세정하는 컨디셔너 클리닝 스테이션에 있어서, 컨디셔너의 엔드이펙터가 내측으로 이동하도록 상측이 개방된 컨디셔너 세정조와; 컨디셔너 세정조로 초순수를 공급하는 초순수공급노즐과; 컨디셔너 세정조에 설치되며, 초음파를 발생시키는 메가소닉과; 컨디셔너 세정조 하면에 설치되며, 세정을 마친 초순수를 외부로 순간 배수시키는 하나 또는 2 이상의 덤프밸브와; 컨디셔너의 엔드이펙터가 컨디셔너 세정조 상측에 위치함을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부와; 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신받으며, 상기 초순수공급노즐, 상기 메가소닉 및 상기 덤프밸브를 제어하는 컨디셔너 클리닝 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 ; 컨디셔너 세정조 120 ; 초순수공급노즐
121 ; 초순수공급부 130 ; 메가소닉
140 ; 덤프밸브 141 ; 패킹
142 ; 공압실린더 143 ; 공압공급부
150 ; 감지부 151 ; 감지홈
152 ; 감지센서 160 ; 컨디셔너 클리닝 콘트롤러
161 ; 제 1 솔레노이드밸브 162 ; 제 2 솔레노이드밸브
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션은 CMP 공정이 실시되는 폴리싱패드면을 컨디셔닝하는 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(End effector; 15)를 세정하는 것으로서, 상측이 개방된 컨디셔너 세정조(110)와, 컨디셔너 세정조(110)로 초순수를 공급하는 초순수공급노즐(120)과, 컨디셔너 세정조(110)에 채워진 초순수에 초음파를 발생시키는 메가소닉(megasonic; 130)과, 컨디셔너 세정조(110) 하면(112)에 설치되는 하나 또는 2이상의 덤프밸브(140)와, 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치함을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부(150)와, 초순수공급노즐(120), 메가소닉(130) 및 덤프밸브(140)를 제어하는 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)를 포함한다.
컨디셔너 세정조(110)는 초순수공급노즐(120)로부터 공급되는 초순수가 내측에 채워지며, 모터(11)의 구동에 의해 회전하는 컨디셔너 회전축(12)에 의해 상측에 위치하는 엔드이펙터(15)가 일정 거리 하강함으로써 내측으로 이동하여 초순수에 담겨진다.
또한, 컨디셔너 세정조(110)는 초순수공급노즐(120)로부터 공급되는 초순수가 배수되도록 상단 가장자리에 배수로(111)가 형성되고, 내측에 메가소닉(130)이 설치되며, 내부 하면(112)에 덤프밸브(140)가 설치되고, 하측에 덤프밸브(140)에 의해 배수되는 초순수를 외부로 배수되도록 배출로(113)가 형성된다.
초순수공급노즐(120)은 외부의 초순수공급부(121)로부터 공급되는 초순수를 공급받아 컨디셔너 세정조(110)에 초순수를 공급한다.
메가소닉(130)은 컨디셔너 세정조(110)의 하면(112) 상측에 설치되며, 컨디셔너 세정조(110) 내측에 채워진 초순수에 초음파를 발생시킴으로써 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)의 세정효과를 증진시킨다.
덤프밸브(140)는 컨디셔너 세정조(110)내의 세정을 마친 초순수를배출로(113)를 통해 외부로 순간 배수하기 위한 것이고, 컨디셔너 세정조(110)의 용량에 따라 하나 또는 2이상의 필요한 개수로 설치되며, 도 2에서 나타낸 본 실시예에서는 두 개가 설치됨을 나타내었다.
덤프밸브(140) 각각은 컨디셔너 세정조(110)의 하면(112)에 형성되는 배수구(미도시)와, 이 배수구를 개폐시키는 패킹(141)과, 패킹(141)에 피스톤로드(142a)의 끝단이 결합되어 컨디셔너 세정조(110) 하측의 배출로(113)상에 수직되게 설치됨과 아울러 외부의 공압공급부(143)로부터 공급되는 공압에 의해 작동하는 공압실린더(142)로 구성된다.
감지부(150)는 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치함을 감지하여 감지신호를 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)로 출력한다.
한편, 감지부(150)는 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)를 폴리싱패드(미도시)로부터 컨디셔너 세정조(110)로 로딩/언로딩시키는 컨디셔너 회전축(12)의 외주면을 감싸는 회전축 하우징(12a)의 하측면에 형성되는 감지홈(151)과, 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치할 때 감지홈(151)의 직하방에 설치되며, 상측으로 일정한 파장의 빛을 출력하여 감지홈(151)을 감지시 감지신호를 출력하는 감지센서(152)로 이루어진다.
따라서, 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치시 감지센서(152)는 감지홈(151)을 감지하여 감지신호를 출력하면 감지신호를 수신한 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 컨디셔너 세정조(110) 내측에 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 위치함을 인식한다.
컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 감지부(150)로부터 출력되는 감지신호를 수신받으며, 초순수공급노즐(120), 메가소닉(130) 및 덤프밸브(140)를 제어한다.
즉, 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 제 1 솔레노이드밸브(161)를 개방시켜 초순수공급부(121)로부터 초순수공급노즐(120)로 초순수가 공급되도록 하여 컨디셔너 세정조(110)에 초순수를 채우고, 감지부(150)로부터 감지신호를 수신받으면 메가소닉(130)을 구동하여 초순수에 초음파를 발생시켜 컨디셔너 세정조(110)의 초순수에 담겨진 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)의 세정효과를 증진시킨다.
또한, 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)에 대한 세정이 일정 시간 진행되어 세정을 마치면 초순수가 컨디셔너 세정조(110)로부터 배출로(113)를 통해 외부로 순간 배수되도록 제 2 솔레노이드밸브(162)를 동작시켜 공압공급부(143)로부터 공급되는 공압에 의해 공압실린더(142)가 압축행정을 하여 패킹(141)이 배수구(미도시)를 개방시키도록 한다.
이와 같은 구조로 이루어진 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
컨디셔너(10)가 폴리싱패드(미도시)의 컨디셔닝을 완료하면 모터(11)의 구동에 의해 회전하는 컨디셔너 회전축(12)에 의해 컨디셔너 회전축(12)에 연결아암(13)으로 연결된 컨디셔너 하우징(14) 및 컨디셔너 하우징(14)의 연결축(14a) 하단에 연결되는 엔드이펙터(15)는 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치한다.
엔드이펙터(15)는 일정 거리 하강하여 컨디셔너 세정조(110) 내측에 채워진초순수에 담겨진다.
컨디셔너 세정조(110) 내측에 채워진 초순수는 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)에 의해 제 1 솔레노이드밸브(161)가 개방됨으로써 초순수공급부(121)로부터 공급되어 초순수공급노즐(120)에 의해 공급된다.
엔드이펙터(15)가 컨디셔너 세정조(110) 상측에 위치시 컨디셔너 회전축(12)의 외주면을 감싸는 회전축 하우징(12a)의 하측면에 형성되는 감지홈(151)을 감지센서(152)가 감지하여 감지신호를 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)로 출력하며, 이를 수신한 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 컨디셔너 세정조(110) 상측에 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)가 위치함을 인식하여 컨디셔너 세정조(110)에 담겨진 초순수에 초음파를 발생시키도록 메가소닉(130)을 작동시킨다.
메가소닉(130)은 컨디셔너 세정조(110)에 담겨진 초순수에 초음파를 발생시켜 컨디셔너 세정조(110)내의 초순수에 담겨진 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15) 및 그 하면에 부착된 다이아몬드 그리드(15a)에 부착된 슬러리의 제거효과를 증진시킨다.
일정 시간이 경과하여 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15)에 대한 세정이 완료되면 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 제 1 솔레노이드밸브(161)를 폐쇄시켜 초순수공급노즐(120)로부터 초순수가 공급되지 못하도록 하고, 메가소닉(130)을 정지시키며, 세정을 마친 초순수가 컨디셔너 세정조(110)로부터 배출로(113)를 통해 외부로 순간 배수되도록 제 2 솔레노이드밸브(162)를 동작시켜 공압공급부(143)로부터 공급되는 공압에 의해 공압실린더(142)가 압축행정을 하도록 하여 패킹(141)이 배수구를 개방시키도록 한다.
컨디셔너 세정조(110)로부터 초순수를 순간 배수시킴으로써 컨디셔너(10)의 엔드이펙터(15) 및 다이아몬드 그리드(15a)에 부착되거나 이들로부터 분리된 슬러리가 초순수와 함께 배수구를 통해 신속하게 배출됨으로써 최종적으로 슬러리를 완벽하게 제거한다.
컨디셔너 세정조(110)로부터 초순수의 배수가 완료되면 컨디셔너 클리닝 콘트롤러(160)는 제 2 솔레노이드밸브(162)를 동작시켜 공압공급부(143)로부터 공급되는 공압에 의해 공압실린더(142)가 팽창행정을 하도록 하여 패킹(141)이 배수구를 폐쇄시키도록 한다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다이아몬드 그리드를 비롯한 엔드이펙터에 잔존하는 슬러리를 완전하게 제거하여 슬러리의 건조로 인한 파티클의 발생을 방지함으로써 다이아몬드 그리드의 수명을 증가시키며, 웨이퍼의 폴리싱시 파티클로 인해 스크랫치가 발생되지 않도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션은 다이아몬드 그리드를 비롯한 엔드이펙터에 잔존하는 슬러리를 완전하게 제거하여 슬러리의 건조로 인한 파티클의 발생을 방지함으로써 다이아몬드 그리드의 수명을 증가시키며, 웨이퍼의 폴리싱시 파티클로 인해 스크랫치가 발생되지 않도록 함으로써 웨이퍼의 수율을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

  1. CMP 공정이 실시되는 폴리싱패드면을 컨디셔닝하는 컨디셔너의 엔드이펙터를 세정하는 컨디셔너 클리닝 스테이션에 있어서,
    상기 컨디셔너의 엔드이펙터가 내측으로 이동하도록 상측이 개방된 컨디셔너 세정조와;
    상기 컨디셔너 세정조로 초순수를 공급하는 초순수공급노즐과;
    상기 컨디셔너 세정조에 설치되며, 초음파를 발생시키는 메가소닉과;
    상기 컨디셔너 세정조 하면에 설치되며, 세정을 마친 초순수를 외부로 순간 배수시키는 하나 또는 2 이상의 덤프밸브와;
    상기 컨디셔너의 엔드이펙터가 상기 컨디셔너 세정조 상측에 위치함을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부와;
    상기 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신받으며, 상기 초순수공급노즐, 상기 메가소닉 및 상기 덤프밸브를 제어하는 컨디셔너 클리닝 콘트롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지부는,
    상기 컨디셔너의 엔드이펙터를 상기 폴리싱패드로부터 상기 컨디셔너 세정조로 로딩/언로딩시키는 컨디셔너 회전축의 외주면을 감싸는 회전축 하우징의 하측면에 형성되는 감지홈과;
    상기 컨디셔너의 엔드이펙터가 상기 컨디셔너 세정조 상측에 위치할 때 상기 감지홈의 직하방에 설치되며, 상측으로 일정한 파장의 빛을 출력하여 상기 감지홈을 감지시 감지신호를 출력하는 감지센서;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP 장비의 컨디셔너 클리닝 스테이션.
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