KR20060125402A - 연마테이블, 이 연마테이블을 갖는 화학적 기계적 연마장치및, 이 장치를 이용한 화학적 기계적 연마방법 - Google Patents

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Abstract

연마테이블, 이 연마테이블을 갖는 화학적 기계적 연마장치 및, 이 장치를 이용한 화학적 기계적 연마방법이 개시된다. 이때의 연마테이블은 그것의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀이 형성된 연마패드와, 연마패드의 하부를 지지하며 슬러리 분출홀로 슬러리가 공급되도록 내부에 슬러리 공급경로가 마련된 연마플래튼을 포함한다. 따라서, 개시된 연마테이블을 이용하여 화학적 기계적 연마작업을 수행하면, 연마패드의 상면으로 공급된 후 미처 연마작용을 하지 못하고 연마패드의 가장자리로 유출되어지는 슬러리를 최소화시킬 수 있다.

Description

연마테이블, 이 연마테이블을 갖는 화학적 기계적 연마장치 및, 이 장치를 이용한 화학적 기계적 연마방법{A polishing table, a chemical mechanical polishing apparatus having the polishing table and, chemical mechanical polishing method using the apparatus}
도 1은 종래 화학적 기계적 연마장치의 일예를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치의 일실시예를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 연마장치의 연마테이블을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 연마헤드
230 : 연마테이블
231 : 연마패드
234 : 슬러리 분출홀
235 : 슬러리 공급경로
250 : 슬러리 공급유닛
본 발명은 기계적인 방법과 화학적인 방법을 병행하여 웨이퍼를 연마하기 위한 연마테이블과 이 연마테이블을 갖는 화학적 기계적 연마장치 및, 이 장치를 이용한 화학적 기계적 연마방법에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 디바이스(Device)의 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 따라 반도체 디바이스의 표면 단차가 점차 증가되고 있다. 이에 따라 반도체 디바이스의 표면을 평탄화 하기위한 여러가지 장치들이 계속 개발되고 있다.
특히, 최근에는 화학적 연마와 기계적 연마를 한꺼번에 수행하여 반도체 디바이스의 표면을 평탄화하는 화학적 기계적 연마장치 개발되어 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 화학적 기계적 연마장치의 일예를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 화학적 기계적 연마장치는 웨이퍼(90)가 연마되도록 소정 거칠기를 갖는 연마패드(Pad,131)가 상면에 장착되며 소정 알피엠(Revolutions Per Minute)으로 회전되는 연마테이블(Table,133)과, 웨이퍼(90)를 흡착고정한 다음 소정 알피엠으로 회전하면서 흡착고정된 웨이퍼(90)를 연마패드(131)에 접촉시킴으로 웨이퍼(90)를 연마하는 연마헤드(Head,110)와, 연마패드(131)의 상부에 구비되며 웨이퍼(90)가 보다 원활하게 연마될 수 있도록 연마패드(131)의 상면으로 소정 연마액인 슬러리(Slurry)를 드롭(Drop)시키는 방식으로 공 급해주는 슬러리 공급부(150)를 포함한다.
따라서, 종래 화학적 기계적 연마장치는 연마헤드(110)에 고정된 웨이퍼(90)를 연마테이블(133)의 연마패드(131)에 계속 접촉시킴과 아울러 이 연마패드(131)와 웨이퍼(90)의 접촉부 측으로 소정 슬러리를 계속 공급함으로써 연마공정을 진행하게 된다.
이에 따라, 연마헤드(110)에 고정된 웨이퍼(90)는 연마패드(131)와의 접촉에 의한 기계적 작용과 함께 슬러리의 공급에 의한 화학적 작용으로 그 전면이 균일하고 평탄하게 연마되어진다.
그러나, 종래 화학적 기계적 연마장치의 경우에는 화학적 작용을 위한 슬러리가 연마패드(131)의 상부에서 드롭되는 방식으로 연마패드(131)의 상면 측으로 공급되기 때문에 실제 연마작용을 하는 슬러리의 양 보다는 미처 연마작용을 하지 못하고 바로 연마패드(131)의 가장자리로 유출되어지는 슬러리의 양이 더 많게 되는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 슬러리를 보다 효과적으로 공급할 수 있는 연마테이블과, 이 연마테이블을 갖는 화학적 기계적 연마장치 및, 이 장치를 이용한 화학적 기계적 연마방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제 1관점에 따르면, 그것 의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀이 형성된 연마패드(Pad)와, 연마패드의 하부를 지지하며 슬러리 분출홀로 슬러리가 공급되도록 내부에 슬러리 공급경로가 마련된 연마플래튼(Platen)을 포함하는 연마테이블(Table)이 제공된다. 이때, 상기 슬러리 분출홀은 연마패드의 중앙에 형성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제 2관점에 따르면, 그것의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀이 형성된 연마패드와, 연마패드의 하부를 지지하며 슬러리 분출홀로 슬러리가 공급되도록 내부에 슬러리 공급경로가 마련된 연마플래튼과, 웨이퍼를 고정하고 이 고정된 웨이퍼를 연마패드에 접촉시킴으로 웨이퍼를 연마하는 연마헤드 및, 슬러리 공급경로를 통해 연마패드의 상면으로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛을 포함하는 화학적 기계적 연마장치가 제공된다.
한편, 상기와 같은 기술적 과제를 구현하기 위한 본 발명의 제 3관점에 따르면, 연마헤드의 하부에 웨이퍼를 고정하는 단계와, 웨이퍼를 연마테이블의 상부에 구비된 연마패드에 접촉시킴으로 웨이퍼를 연마하는 단계 및, 연마테이블의 하부를 통해 연마패드의 상면으로 슬러리를 공급하는 단계를 포함하는 화학적 기계적 연마방법이 제공된다. 여기서, 상기 슬러리를 공급하는 단계는 연마패드의 중앙으로 슬러리를 공급하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치의 일실시예를 도시한 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시한 연마장치의 연마테이블을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.
먼저, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예인 화학적 기계적 연마장치는 웨이퍼(90)가 연마되도록 연마패드(231)가 구비된 연마테이블(230)과, 웨이퍼(90)를 고정한 다음 고정된 웨이퍼(90)를 연마패드(231)에 접촉시킴으로 웨이퍼(90)를 연마하는 연마헤드(210)와, 연마테이블(230)의 하부를 통해 연마패드(231)의 상면으로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛(250) 및, 화학적 기계적 연마장치를 전반적으로 제어하는 중앙제어부(미도시)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 연마테이블(230)은 웨이퍼(90)가 연마되도록 소정 거칠기를 갖는 연마패드(231)와, 연마패드(231)의 하부를 지지하는 연마플래튼(233)을 구비한다. 연마패드(231)에는 연마패드(231)의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀(234)이 형성된다. 이때, 슬러리 분출홀(234)은 연마패드(231)의 중앙에 형성될 수 있다. 연마플래튼(233)에는 슬러리 분출홀(234)로 슬러리가 공급되도록 그 내부에 슬러리 공급경로(235)가 마련된다. 따라서, 슬러리 공급유닛(250)으로부터 공급되는 슬러리는 연마플래튼(233)의 내부에 마련된 슬러리 공급경로(235)를 통해 연마패드(231)의 슬러리 분출홀(234)로 공급된 다음 이 슬러리 분출홀(234)을 통해 연마패드(231)의 상면으로 분출된다. 그리고, 연마플래튼(233)의 하부에는 회전축(237)이 마련된다. 따라서, 연마패드(231)와 연마플래튼(233)은 웨이퍼(90)가 연마되는 동안 이 회전축(237)에 의하여 회전될 수 있다.
연마헤드(210)는 그 하부를 통하여 웨이퍼(90)를 흡착고정하며, 상하로 이동된다. 따라서, 외부로부터 로딩된 웨이퍼(90)는 이 연마헤드(210)에 흡착됨으로써 고정되고, 고정된 후에는 연마헤드(210)의 상하 움직임에 따라 연마테이블(230)의 연마패드(231)에 선택적으로 접촉된다. 그리고, 연마헤드(210)의 상부에는 회전축(215)이 마련된다. 따라서, 연마헤드(210)는 연마테이블(230)의 회전과는 별개로 이 회전축(215)에 의하여 회전된다. 이에, 연마헤드(210)에 고정된 웨이퍼(90)는 이 연마헤드(210)의 회전에 의해 더욱 평탄하게 연마된다.
슬러리 공급유닛(250)은 연마플래튼(233)에 마련된 슬러리 공급경로(235)를 통하여 연마패드(231)의 상면으로 슬러리를 공급하는 역할을 하고, 연마플래튼(233)의 하부에 배치된다. 그리고, 슬러리 공급유닛(250)에는 슬러리가 공급되는 슬러리 공급라인(255)이 구비된다. 이때, 슬러리 공급라인(255)은 연마플래튼(233)의 하측을 통해 연마플래튼(233)에 마련된 슬러리 공급경로(235)의 하단에 연결된다. 따라서, 슬러리 공급유닛(250)에서 공급하는 슬러리는 연마테이블(230)의 하부 곧, 연마테이블(230)의 하부에 각각 마련 및 배치된 슬러리 공급라인(255)과 슬러리 공급경로(235) 등을 통해 연마패드(231)의 상면으로 공급된다.
한편, 본 발명 화학적 기계적 연마장치에는 연마테이블(230)의 연마패드 (231)가 소정 거칠기를 갖는 표면을 계속 유지할 수 있도록 연마패드(231)의 상면을 스크래치해주는 패드 컨디셔닝부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이 경우, 패드 컨디셔닝부는 연마패드(231)에 접촉되어 연마패드(231)를 스크래치하되 다이아몬드(Diamond)와 같은 경도가 매우 큰 재질이 하면에 장착된 패드 컨디셔너(Pad condotioner)와, 이러한 패드 컨디셔너가 연마패드(231)의 중앙부분부터 가장자리부분까지 두루 스크래치할 수 있도록 패드 컨디셔너를 소정 포물선 운동 등으로 구동시켜주는 컨디셔너 구동유닛으로 구성될 수 있다.
이하, 이상과 같이 구성된 본 발명 화학적 기계적 연마장치의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 선행공정을 수행한 웨이퍼(90)가 연마되기 위하여 본 발명 화학적 기계적 연마장치로 이송되면, 연마헤드(210)는 진공 등의 방법으로 웨이퍼(90)를 흡착고정한 다음 이 흡착고정된 웨이퍼(90)를 연마테이블(230)의 연마패드(231) 상측으로 이송하게 된다(S100).
이후, 흡착고정된 웨이퍼(90)가 연마패드(231)의 상측으로 이송되면, 중앙제어부는 웨이퍼(90)를 흡착고정한 연마헤드(210)와 연마헤드(210)의 하측에 위치한 연마테이블(230)을 소정 알피엠으로 회전시키게 된다.
계속하여, 연마헤드(210)와 연마테이블(230)의 소정 알피엠으로 회전되면, 중앙제어부는 흡착고정된 웨이퍼(90)가 연마테이블(230)의 연마패드(231)에 접촉되도록 연마헤드(210)를 소정거리만큼 하측으로 이동시키게 된다. 따라서, 연마헤드(210)에 흡착고정된 웨이퍼(90)는 연마헤드(210)가 연마패드(231) 측으로 이동됨에 따라 연마패드(231)에 접촉하게 되고, 연마는 시작된다(S300).
이후, 웨이퍼(90)와 연마패드(231)가 접촉하여 연마가 시작되면, 중앙제어부는 슬러리 공급유닛(250)과 패드 컨디셔닝부를 구동시키게 된다. 따라서, 슬러리 공급유닛(250)은 연마테이블(230)의 하부 곧, 연마테이블(230)의 하부에 각각 마련 및 배치된 슬러리 공급라인(255)과 슬러리 공급경로(235) 등을 통해 연마패드(231)의 상면으로 슬러리를 공급하게 되고, 패드 컨디셔너는 컨디셔너 구동유닛에 의해 소정 포물선 운동 등과 같이 일정각도로 유동되며 연마패드(231)의 상면을 스크래치하게 된다. 이에, 연마헤드(210)에 흡착고정된 웨이퍼(90)는 슬러리가 공급된 소정 거칠기를 갖는 연마패드(231)에 계속 접촉되면서 화학적 및 기계적으로 연마된다(S500).
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화학적 작용을 위한 슬러리가 연마패드의 상부에서 드롭되는 방식으로 연마패드에 공급되는 것이 아니라 연마테이블의 하부 곧, 연마테이블의 하부에 각각 마련 및 배치된 슬러리 공급라인과 슬러리 공급경로 등을 통해 연마패드의 상면으로 공급된다. 따라서, 웨이퍼의 연마부에는 이와 같은 슬러리가 종래보다 효과적으로 공급되어져 연마작용을 수행하게 된다. 그러므 로, 본 발명을 이용하여 화학적 기계적 연마작업을 수행하면, 연마패드의 상면으로 공급된 후 미처 연마작용을 하지 못하고 연마패드의 가장자리로 유출되어지는 슬러리를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 그것의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀이 형성된 연마패드;
    상기 연마패드의 하부를 지지하며, 상기 슬러리 분출홀로 슬러리가 공급되도록 내부에 슬러리 공급경로가 마련된 연마플래튼을 포함하는 연마테이블.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬러리 분출홀은 상기 연마패드의 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 연마테이블.
  3. 그것의 소정영역을 관통하는 슬러리 분출홀이 형성된 연마패드;
    상기 연마패드의 하부를 지지하며, 상기 슬러리 분출홀로 슬러리가 공급되도록 내부에 슬러리 공급경로가 마련된 연마플래튼;
    웨이퍼를 고정하고 상기 고정된 웨이퍼를 상기 연마패드에 접촉시킴으로 웨이퍼를 연마하는 연마헤드; 및,
    상기 슬러리 공급경로를 통해 상기 연마패드의 상면으로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛을 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 슬러리 분출홀은 상기 연마패드의 중앙에 형성된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.
  5. 연마헤드의 하부에 웨이퍼를 고정하는 단계;
    상기 웨이퍼를 연마테이블의 상부에 구비된 연마패드에 접촉시킴으로 웨이퍼를 연마하는 단계; 및,
    상기 연마테이블의 하부를 통해 상기 연마패드의 상면으로 슬러리를 공급하는 단계를 포함하는 화학적 기계적 연마방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 슬러리를 공급하는 단계는 상기 연마패드의 중앙으로 슬러리를 공급하는 것을 포함하는 화학적 기계적 연마방법.
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KR20160142000A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 주식회사 케이씨텍 슬러리 공급 유닛 및 이를 구비하는 화학 기계적 기판 연마장치

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