KR20050069208A

KR20050069208A - 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너

Info

Publication number: KR20050069208A
Application number: KR1020030101164A
Authority: KR
Inventors: 윤대령
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-12-31
Filing date: 2003-12-31
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명은 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너에 관한 것으로서, 패드 컨디셔너(200)의 구동부(300)는, 이동축(310)과 로드셀(320)로 이어지는 하단부에 에어압으로 작동되는 에어실린더(340)가 설치된다. 따라서 컨디셔닝 헤드의 승하강 구동에 에어실린더를 사용함으로서, 컨디셔닝 헤드를 안정적으로 컨디셔닝하여 웨이퍼의 폴리싱 효율이 증대된다. 또한, 종래의 구동모터 사용에 비하여 부품 교체 비용이 감소되는 효과가 있다.

Description

반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너{PAD CONDITIONER OF A SEMICONDUCTOR POLISHING EQUIPMENT}

본 발명은 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨디셔닝 헤드를 승하강 구동시키는 구동부의 구조를 개선한 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 저항층, 반도체층, 절연층 등이 증착되어 직접회로를 형성한 것으로, 반도체 제조공정 중 이와 같은 층들이 형성된 후 웨이퍼 기판을 평탄화 시키는 평탄화 공정이 주기적으로 적용된다.

이러한 평탄화 공정에 적용되는 방법중의 하나로 화학적 기계적 연마공정(Chemical mechanical polishing: 이하 'CMP'라고 함)이 있다.

이 CMP 공정은 캐리어에 의하여 이송된 웨이퍼가 폴리싱 패드 위에서 회전함으로써 웨이퍼 표면이 기계적으로 평탄화 되도록 하고, 동시에 폴리싱 패드 위로 화학적 반응을 수행하는 슬러리를 공급하여 화학적으로 평탄화가 이루어지도록 한다.

한편, CMP 공정의 보다 효과적인 연마율의 달성을 위해서는 폴리싱 패드의 표면 거칠기가 항상 일정하게 유지되어야 한다. 즉 CMP의 지속적인 구동으로 폴리싱 패드는 그 표면 거칠기가 낮아지게 되어 폴리싱 기능이 점진적으로 상실되게 되는데, 이를 방지하기 위하여 패드 컨디셔너라는 장치가 사용된다.

이 패드 컨디셔너는 폴리싱 패드에서 웨이퍼의 폴리싱이 정상적으로 수행되도록 패드의 상태를 최적화하기 위한 장치로써, 폴리싱 패드의 상태를 평탄화 할 뿐만 아니라 슬러리 용액이나 폴리싱에 의하여 발생한 파티클 등이 패드에 적층되어패드를 무디게 만드는 것을 방지하고, 패드의 표면 거칠기를 일정하게 유지시키며, 슬러리 용액을 고르게 분산시키는 역할을 수행한다.

이와 같은 기능을 수행하는 패드 컨디셔너는 다이아몬드 디스크를 가진 컨디셔닝 헤드와 이 컨디셔닝 헤드를 회전시키는 회전구동부, 그리고 컨디셔닝 헤드를 승하강 구동시키는 승하강구동부를 구비하여 컨디셔닝 헤드를 폴리싱 패드 상측으로 위치시켜 회전 및 승하강하도록 함으로써 폴리싱 헤드에 대한 컨디셔닝이 이루어지도록 하고 있다.

종래에 패드 컨디셔너가 설치된 CMP 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 몸체(100)와 이 베이스 몸체(100)의 상면에 함몰되어 설치된 폴리싱 패드(110)를 구비한다. 그리고 베이스 몸체(100)의 상측에 좌우 스윙 동작 가능하도록 설치된 웨이퍼 캐리어(120)와 패드 컨디셔너(200)가 각각 설치되며, 폴리싱 패드(110)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급기(130)가 설치된다.

도 2는 종래의 기술에 따른 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너를 개략적으로 도시한 것이다.

패드 컨디셔너(200)는 다이아몬드 디스크(212)를 가지는 컨디셔닝 헤드(210)와, 이 컨디셔닝 헤드(210)를 승하강 구동시키는 구동부(220)가 구비된다.

구동부(220)는 이동축(222)이 설치되고, 이동축(222)의 하단에는 컨디셔닝 헤드(210)에 작용되는 압력을 감지하는 로드셀(224)이 설치된다.

그리고 이동축(222)의 축방향으로 컨디셔닝 헤드(210)와 로드셀(224)에 연결된 이동축(222)이 따로 움직이도록 제 1, 2 커플링(226)(228)이 설치된다.

제 1 커플링(226)에 대하여 제 2 커플링(228)은 소정 거리 이격되어 하측에 설치된다.

그리고 로드셀(224)의 하단에 승하강 이동되는 리드스크류(232)가 설치되고, 리드스크류(232)에는 정, 역회전 가능한 구동모터(230)가 설치된다.

작동은, 웨이퍼가 홀딩된 웨이퍼 캐리어(120)가 폴리싱 패드(110)의 상측으로 이동하여 폴리싱 패드(110)에 접촉하면 웨이퍼 캐리어(120)는 소정 속도로 회전 및 승강 동작하여 웨이퍼에 대한 폴리싱이 수행되도록 하고, 이와 함께 패드 컨디셔너(200) 또한 폴리싱 패드(110)의 상측으로 스윙 동작으로 이동하여 폴리싱 패드(110)에 대한 컨디셔닝이 이루어지도록 한다.

한편, 컨디셔닝 헤드(210)의 승하강 작동에서 하중이 로드셀(224)에 전달되고, 그 신호를 드라이브 컨트롤러부(240)에서 받아서 피드백 시키고, 모터 컨트롤러부(250)에서 구동모터(230)의 동력과 스피드를 결정한다.

그런데, 이와 같이 승하강 작동과 동시에 구동모터(230)에서 하중을 제어하다 보니 구동모터(230)를 컨트롤해주는 모터 컨트롤러부(250)가 항상 부하를 받게 되며, 이에 따라서 이동축(222)과 로드셀(224), 리드스크류(232) 등이 자주 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 컨디셔닝 헤드의 승하강 구동에 에어실린더를 사용함으로서, 보다 안정적인 컨디셔닝 헤드의 승하강 구동이 이루어질 수 있도록 한 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다이아몬드 디스크를 가지는 컨디셔닝 헤드와, 컨디셔닝 헤드를 승하강 구동시키는 구동부가 구비되는 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너에 있어서, 구동부는, 이동축과 로드셀로 이어지는 하단부에 에어압으로 작동되는 에어실린더가 설치되는 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너의 구성도이며, 선행기술에 도시된 실시예와 동일한 구성부재에 대해서는 도 2를 참조하여 동일한 도면 부호로서 설명한다.

본 발명에 따른 패드 컨디셔너(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 디스크(212)를 가지는 컨디셔닝 헤드(210)와, 이 컨디셔닝 헤드(210)를 승하강 구동시키는 구동부(300)가 구비된다.

구동부(300)는 이동축(310)이 설치되고, 이동축(310)의 하단에는 컨디셔닝 헤드(210)에 작용되는 압력을 감지하는 로드셀(320)이 설치된다.

로드셀(320)은 일반적으로 사용되는 표준 변형 게이지일 수도 있다. 로드셀(320)은 제로 값으로부터 500 파운드까지의 하중 감지 범위를 가질 수도 있다. 특히, 보다 정확한 하중 감지범위, 예를 들어 제로 값으로부터 약 400 파운드까지의 범위가 사용될 수도 있다.

그리고 이동축(310)의 축방향으로 컨디셔닝 헤드(210)와 로드셀(320)에 연결된 이동축(310)이 따로 움직이도록 제 1, 2 커플링(330)(332)이 설치된다.

제 1 커플링(330)에 대하여 제 2 커플링(332)은 소정 거리 이격되어 하측에 설치된다.

그리고 로드셀(320)의 하단에 승하강 이동을 위하여 에어압으로 작동되는 에어실린더(340)가 설치된다.

또한, 컨디셔닝 헤드(210)의 하강 작동에서 발생하는 하중을 제어하기 위하여 로드셀(320)과 연결되는 드라이브 컨트롤러부(350)가 설치되고, 드라이브 컨트롤러부(350)에서 받은 신호에 따라서 에어실린더(340)를 제어하는 에어압 컨트롤러부(360)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너의 작용은 다음과 같다.

다시 종래의 도 1을 참조하면, 웨이퍼가 홀딩된 웨이퍼 캐리어(120)가 폴리싱 패드(110)의 상측으로 이동하여 폴리싱 패드(110)에 접촉하면 웨이퍼 캐리어(120)는 소정 속도로 회전 및 승강 동작하여 웨이퍼에 대한 폴리싱이 수행되도록 하고, 이와 함께 패드 컨디셔너(200) 또한 폴리싱 패드(110)의 상측으로 스윙 동작으로 이동하여 폴리싱 패드(110)에 대한 컨디셔닝이 이루어지도록 한다.

한편, 힘의 작용 하의 이동축(310)의 허용된 이동은 이러한 이동에 응답하는 웨이퍼 하중 신호를 출력하는 로드셀(320)에 의해 감지되며, 또는 이 로드셀(320)을 작동시킨다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼의 노출 영역을 균일하게 연마하기 위하여, 예를 들어 균일한 또는 균등한 양의 압력이 상이한 노출 및 접촉 영역에 인가되어야 한다. 예를 들어, 노출 및 접촉 영역의 면적이 증가할수록 힘이 증가하여 압력의 크기가 일정해진다. 컨디셔닝 헤드(210)가 하나의 웨이퍼 상에서 수행되는 연마 작동 동안 이동되므로, 그리고 이러한 컨디셔닝 헤드(210)의 이동으로 인해 다이아몬드 디스크(212)가 접촉되는 노출 영역의 면적이 상이해지므로, 웨이퍼에 가해지는 힘이 정확하게 변화되어야 한다. 웨이퍼 하중 신호의 처리가 로드셀(320)을 통하여 드라이브 컨트롤러(350)에 전달되고, 이 신호를 에어압 컨트롤러(360)에서 에어실린더(340)의 에어압을 제어하게 된다.

따라서 상방으로의 웨이퍼와 컨디셔닝 헤드(210)에 의해 가해지는 적절한 힘 이 제공하도록 필요에 따라 조절된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명인 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너는, 컨디셔닝 헤드의 승하강 구동에 에어실린더를 사용함으로서, 컨디셔닝 헤드를 안정적으로 컨디셔닝하여 웨이퍼의 폴리싱 효율이 증대된다. 또한, 종래의 구동모터 사용에 비하여 부품 교체 비용이 감소되는 효과가 있다.

도 1은 종래에 패드 컨디셔너가 설치된 CMP 장치를 도시한 사시도이고,

도 2는 종래의 기술에 따른 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너를 개략적으로 도시한 것이고,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 패드 컨디셔너의 구성도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

300 : 구동부 310 : 이동축

320 : 로드셀 330, 332 : 제 1, 2 커플링

340 : 에어실린더 350 : 드라이브 컨트롤러

360 : 에어압 컨트롤러

Claims

다이아몬드 디스크를 가지는 컨디셔닝 헤드와, 상기 컨디셔닝 헤드를 승하강 구동시키는 구동부가 구비되는 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너에 있어서,

상기 구동부는,

이동축과 로드셀로 이어지는 하단부에 에어압으로 작동되는 에어실린더가 설치되는,

반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너.
제 1 항에 있어서,

상기 컨디셔닝 헤드의 하강 작동에서 발생하는 하중을 제어하기 위하여 상기 로드셀과 연결되는 드라이브 컨트롤러부가 설치되고,

상기 드라이브 컨트롤러부에서 받은 신호에 따라서 상기 에어실린더를 제어하는 에어압 컨트롤러부가 설치되는,

것을 특징으로 하는 반도체 폴리싱 장치의 패드 컨디셔너.