KR20050066621A - 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치 및 이를 이용한 슬러지제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치는, 패드의 작은 홀 안에 들어가 있는 슬러지 및 오래된 슬러리를 효과적으로 제거하기 위한 것으로서, 슬러리가 침투하도록 표면에 작은 홀들을 형성하고 있는 패드의 수직 상방에서 초순수를 분사하여 작은 홀 안에 들어 있는 슬러지 및 슬러리를 홀 밖으로 끌어내는 수직 분사노즐, 이 수직 분사노즐에 의하여 끌어낸 슬러지 및 슬러리를 패드 밖으로 제거하는 수평 분사노즐, 및 이 수직 분사노즐 및 수평 분사노즐로 공급되는 초순수를 제어하는 제1, 2 솔레노이드 밸브로 구성되어 있다.

Description

씨엠피 장비의 슬러지 제거장치 및 이를 이용한 슬러지 제거방법 {SLUDGE REMOVING APPARATUS FOR CMP EQUIPMENT AND SLUDGE REMOVING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치 및 이를 이용한 슬러지 제거방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패드의 작은 홀 안에 들어가 있는 슬러지를 제거하는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치 및 이를 이용한 슬러지 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 다단의 금속층을 갖는 웨이퍼의 표면을 기계 화학적 반응을 통하여 평탄화하는 것을 씨엠피(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 공정이라 한다.

이 씨엠피 공정을 위한 씨엠피 장비는 2개의 플래튼(platen)으로 구성되어 있으며, 하나의 암에 헤드가 장착되어 있다. 이 헤드는 웨이퍼를 로딩 및 언로딩할 수 있도록 구성되어 있다.

이 헤드는 로드 스테이션에서 웨이퍼를 로딩한 후, 제1 플래튼으로 이송된다. 이 제1 플래튼에서 웨이퍼는 슬러리라는 연마재를 사용하여 1차로 연마된다. 1차 연마된 웨이퍼는 헤드에 의하여 제2 플래튼으로 이송된다. 이 제2 플래튼에서 웨이퍼는 초순수(DI액; deionized water)를 이용하여 2차로 연마된다.

상기 제1 플래튼은 거친 패드를 구비하여 웨이퍼의 연마량을 결정하고, 제2 플래튼은 제1 플래튼에서 거칠게 연마된 웨이퍼를 부드러운 패드로 다듬어 주는 버핑(buffing)이 진행된다.

2차 연마된 웨이퍼는 헤드에 의하여 언로드 스테이션으로 이송되어 언로드된 후 다른 공정으로 이송된다.

상기와 같이 웨이퍼를 1차 연마하는 제1 플래튼의 패드에는 거친 표면을 형성하도록 작은 홀들이 형성되어 있다. 이 작은 홀들에는 슬러리가 정체되어 있다가 웨이퍼의 연마에 사용된다.

이 패드는 결이 얼마만큼 초기 상태로 살아 있느냐에 따라 웨이퍼의 연마량을 결정하게 된다. 이 패드의 결을 살리기 위하여 컨디셔너가 사용되고 있다.

이 컨디셔너는 디스크에 다이아몬드 입자를 구비하는 구성으로서, 웨이퍼의 연마를 시작할 때와 연마 사이사이에 패드 상에서 회전 작동되어 다이아몬드 입자로 패드 표면의 결을 살려 주게 된다.

이와 같이 컨디셔너는 상기와 같이 패드의 표면 결을 살려 주기는 하지만 패드 표면에 형성된 작은 홀에 들어있는 응고된 슬러리, 즉 슬러지 및 오래된 슬러리를 효과적으로 제거하지 못하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 패드의 작은 홀 안에 들어가 있는 슬러지 및 오래된 슬러리를 효과적으로 제거하는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치 및 이를 이용한 슬러지 제거방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치는,

슬러리가 침투하도록 표면에 작은 홀들을 형성하고 있는 패드의 수직 상방에서 초순수를 분사하여 작은 홀 안에 들어 있는 슬러지 및 슬러리를 홀 밖으로 끌어내는 수직 분사노즐,

상기 수직 분사노즐에 의하여 끌어낸 슬러지 및 슬러리를 패드 밖으로 제거하는 수평 분사노즐, 및

상기 수직 분사노즐 및 수평 분사노즐로 공급되는 초순수를 제어하는 제1, 2 솔레노이드 밸브를 포함하고 있다.

상기 수평 분사노즐은 수직 분사노즐에 의하여 홀 밖으로 끌어낸 슬러지 및 슬러리를 패드의 외곽으로 밀어내는 제1 수평 분사노즐, 및

상기 제1 수평 분사노즐의 상측에 구비되어 패드의 외곽으로 밀어낸 슬러지 및 슬러리를 패드 밖으로 제거하는 제2 수평 분사노즐로 구성되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치를 이용한 슬러지 제거방법은,

플래튼의 상면에 부착되는 패드에 형성된 작은 홀에 침투되어 있는 슬러지에 초순수를 수직 분사노즐로 수직 분사하여 슬러지를 꺼내는 단계,

상기 단계에서 꺼내진 슬러지에 초순수를 제1 수평 분사노즐로 수평 분사하여 패드의 외곽으로 밀어내는 단계, 및

상기 단계에서 패드 외곽으로 밀린 슬러지에 초순수를 제2 수평 분사노즐로 수평 분사하여 패드 밖으로 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이점 및 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치의 구성도로서, 패드(1)의 홀(3)에 침투되어 웨이퍼의 연마에 사용된 슬러리 및 슬러지(S)를 끌어내어 제거함으로서 패드(1)의 수명 및 제거율을 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.

이 슬러지 제거장치는 패드(1)의 홀(3) 내의 슬러리 및 슬러지(S)에 초순수를 분사하여 이들을 끌어내도록 수직 분사노즐(5), 수평 분사노즐(7), 및 제1, 2 솔레노이드 밸브(9, 11)를 포함하는 구성으로 이루어져 있다.

상기 수직 분사노즐(5)은 패드(1)의 수직 상방에서 초순수를 분사하도록 구성되어 있다. 이 수직 분사노즐(5)은 고정된 상태에서 패드(1)의 전 범위를 커버할 수 있도록 형성될 수도 있으나, 수평 방향으로 이동되면서 패드(1)의 전 범위를 커버할 수 있도록 형성되어도 좋다.

이 수직 분사노즐(5)은 패드(1)의 수직 상방에서 초순수를 분사하기 때문에 홀 안에 들어 있는 슬러지 및 슬러리(S)를 홀(3) 밖으로 끌어내는 작용을 담당하게 된다.

이 수직 분사노즐(5)에 의하여 홀(3) 밖으로 나온 슬러지 및 슬러리(S)는 수평 분사노즐(7)에 의하여 패드(1) 밖으로 제거된다.

이 수평 분사노즐(7)은 슬러지 및 슬러리(S)의 효과적인 제거를 위하여 초순수를 분사하는 제1, 2 수평 분사노즐(7a, 7b)로 구성되어 있다.

이 제1 수평 분사노즐(7a)은 수직 분사노즐(5)로 분사되는 초순수에 의하여 홀(3) 밖으로 끌어낸 슬러지 및 슬러리(S)에 수평 방향 작용력을 가하여 패드(1)의 외곽으로 밀어내도록 구성되어 있다.

이 제1 수평 분사노즐(7a)에 홀(3) 밖의 슬러지 및 슬러리(S)에 수평 방향의 이동력을 제공하도록 패드(1)와 높이 방향으로 인접한 상측에 사선 방향의 분사 방향을 형성하도록 구비되어 있다.

이 제1 수평 분사노즐(7a)은 패드(1)의 일측 외곽에서 중심까지 분사력을 제공할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

이 제1 수평 분사노즐(7a)에서 분사되는 초순수에 의하여 패드(1)의 외곽으로 이동된 슬러지 및 슬러리(S)는 제2 수평 분사노즐(7b)에서 분사되는 초순수에 의하여 패드(1) 밖으로 완전히 제거된다.

이 제2 수평 분사노즐(7b)은 패드(1)의 중심에서 외곽까지 분사력을 제공할 수 있도록 제1 수평 분사노즐(7a)의 상측에 사선 방향의 분사 방향을 형성하도록 구비되어 있다.

이 제2 수평 분사노즐(7b)에서 분사된 초순수에 의하여 패드(1)의 중심까지 이동된 슬러지 및 슬러리(S)는 패드(1) 밖으로 완전히 제거된다.

상기 수직 분사노즐(5) 및 수평 분사노즐(7)이 상기와 같이 초순수를 분사할 수 있도록 수직 분사노즐(5)과 수평 분사노즐(7)에는 제1, 2 솔레노이드 밸브(9, 11)가 연결되어 있다.

이 제1, 2 솔레노이드 밸브(9, 11)의 온/오프 제어에 따른 초순수는 수직 분사노즐(5) 및 수평 분사노즐(7)을 통하여 패드(1)의 상면으로 분사된다. 이 제1, 2 솔레노이드 밸브(9, 11)는 독립적으로 제어되거나 동시에 제어될 수도 있다.

상기와 같이 구성되는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치를 이용한 슬러지 제거방법은 도 2의 순서도에 도시된 바와 같다.

헤드에 로딩된 웨이퍼를 제1 플래튼에서 연마한 후, 및 연마 공정 사이사이에, 본 실시 예의 슬러지 제거장치가 작동되어, 웨이퍼의 연마 공정에 사용된 패드(1) 상의 슬러지 및 슬러리(S)를 제거하게 된다.

즉, 수직 분사노즐(5)이 초순수를 패드(1)의 상방에서 수직 방향으로 분사한다(ST10). 이 수직 분사로 인하여 플래튼의 상면에 부착되는 패드(1)에 형성된 작은 홀(3)에 침투되어 있는 슬러지 및 슬러리(S)는 홀(3) 밖으로 끌려 나오게 된다.

이어서 제1 수평 분사노즐(7a)이 초순수를 패드(1)의 상방에서 수평 방향으로 분사한다(ST20). 이 수평 방향 분사로 인하여 패드(1)의 홀(3)로부터 꺼내진 슬러지 및 슬러리는 패드(1)의 외곽으로 이동된다.

이어서 제2 수평 분사노즐(7a)이 초순수를 제1 수평 분사노즐(7a)의 상측에서 수평 방향으로 분사한다(ST30). 이 수평 방향의 분사로 인하여 패드(1)의 외곽으로 밀려난 슬러지 및 슬러리(S)는 패드(1) 밖으로 완전히 제거된다.

상기 제1, 2 수평 분사노즐(7a, 7b)에 의한 수평 방향 분사는 슬러지 및 슬러리(S)에 대하여 수직력보다는 수평력을 크게 작용시키는 것으로서, 도 1의 실시 예에는 사선 방향으로 분사되는 것이 예시되어 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명은 패드에 수직 및 수평 방향으로 초순수를 분사하여 패드의 홀 내에 위치하는 슬러지 및 슬러리를 제거하여 패드의 결을 최초와 같이 살려 줌으로서 패드의 수명 및 제거율을 향상시켜 준다.

도 1은 본 발명에 따른 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치를 이용한 슬러지 제거방법의 순서도이다.

Claims (3)

1. 슬러리가 침투하도록 표면에 작은 홀들을 형성하고 있는 패드의 수직 상방에서 초순수를 분사하여 작은 홀 안에 들어 있는 슬러지 및 슬러리를 홀 밖으로 끌어내는 수직 분사노즐,

   상기 수직 분사노즐에 의하여 끌어낸 슬러지 및 슬러리를 패드 밖으로 제거하는 수평 분사노즐, 및

   상기 수직 분사노즐 및 수평 분사노즐로 공급되는 초순수를 제어하는 제1, 2 솔레노이드 밸브을 포함하는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 수평 분사노즐은 수직 분사노즐에 의하여 홀 밖으로 끌어낸 슬러지 및 슬러리를 패드의 외곽으로 밀어내는 제1 수평 분사노즐, 및

   상기 제1 수평 분사노즐의 상측에 구비되어 패드의 외곽으로 밀어낸 슬러지 및 슬러리를 패드 밖으로 제거하는 제2 수평 분사노즐로 구성되는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치.
3. 플래튼의 상면에 부착되는 패드에 형성된 작은 홀에 침투되어 있는 슬러지에 초순수를 수직 분사노즐로 수직 분사하여 슬러지를 꺼내는 단계,

   상기 단계에서 꺼내진 슬러지에 초순수를 제1 수평 분사노즐로 수평 분사하여 패드의 외곽으로 밀어내는 단계, 및

   상기 단계에서 패드 외곽으로 밀린 슬러지에 초순수를 제2 수평 분사노즐로 수평 분사하여 패드 밖으로 제거하는 단계를 포함하는 씨엠피 장비의 슬러지 제거장치를 이용한 슬러지 제거방법.