KR20070028189A

KR20070028189A - 폴리싱 패드 컨디셔너

Info

Publication number: KR20070028189A
Application number: KR1020050083438A
Authority: KR
Inventors: 김종필
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 컨디셔너 헤드의 드레서 플레이트 중심에서 가장자리 쪽으로 질소가스와 세척수를 분사하는 분사노즐 설치한 폴리싱 패드 컨디셔너에 관한 것이다.

웨이퍼가 대구경화 됨에 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.

상기 CMP공정에서 패드상태를 최적화하기 위해 폴리싱 패드 컨디셔닝을 진행하고 있지만, 종래의 방법에 의할 때 다이아몬드 입자가 떨어져 폴리싱 패드 표면에 붙어 있거나 드레서 플레이트 표면에 묻어 있는 이물질과 함께 붙어있게 된다.

상기 이물질은 외부로 배출되지 않고 폴리싱 패드 상에 존재하여 웨이퍼 표면에 스크래치를 유발시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 컨디셔너 헤드의 상면을 관통하여 드레서 플레이트 중앙에서 가장자리로 질소가스와 세척액을 분사하는 다수의 분사노즐을 설치한 폴리싱 패드 컨디셔너를 제공하고자 한다.

컨디셔너 헤드, 분사노즐

Description

폴리싱 패드 컨디셔너{Polishing pad conditioner}

도 1은 종래 CMP 장치의 개락적 사시도

도 2는 종래 CMP장비의 작동 예시도

도 3은 종래 드레서 플레이트의 저면도

도 4는 본 발명에 따른 컨디셔너 헤드의 단면도

도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 컨디셔너 헤드의 단면도

도 6은 본 발명에 따른 드레서 플레이트의 저면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 테이블 3: 연마헤드

10: 컨디셔너 헤드 11: 회전축

20: 드레서 플레이트 21: 다이아몬드 부착부

23: 슬러리 배출부 30: 분사장치

32: 포트 33: 분사노즐

34: 분사구

본 발명은 CMP 장비의 폴리싱 패드 컨디셔너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨디셔너 헤드의 드레서 플레이트 중심에서 가장자리 쪽으로 질소가스와 세척수를 분사하는 분사노즐 설치한 폴리싱 패드 컨디셔너에 관한 것이다.

CMP공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱 패드(polishing pad)위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱 패드 사이에 주입시켜 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.

도 1은 종래 CMP 장치의 개락적 사시도이다.

CMP 장치는 베이스 몸체(100)와 베이스 몸체(100)의 상면에 함몰되어 설치된 폴리싱 패드(110)를 구비한다. 그리고 베이스 몸체(100)의 상측에 좌우 스윙 동작이 가능하도록 설치된 웨이퍼 캐리어(120)와 폴리싱 패드 컨디셔너(200)가 각각 설치되며, 폴리싱 패드(110)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급기(130)가 설치된다. 한편, 폴리싱 패드 컨디셔너(200)는 컨디셔너 본체(50), 컨디셔너 운동부(60), 컨디셔너 헤드(10)로 이루어져 있으며, 컨디셔닝 공정은 컨디셔너 헤드(10)에서 이루어진다.

도 2는 CMP장비의 작동 예시도이다.

연마헤드(3)가 웨이퍼 연마를 실시한 후 폴리싱 패드(110)에서 이탈할 때 부 컨디셔너 헤드(10)는 패드 컨디셔닝을 실시하며 연마헤드(3)가 동작할 때는 다시 컨디셔너 헤드(10)의 대기 위치에서 대기를 취한다.

패드 컨디셔닝을 할 때 통상 컨디셔너 헤드(10)의 RPM은 12RPM, 패드에 부착된 테이블(1)의 RPM은 20RPM, 컨디셔너 헤드(10)의 하강압력은 30N, 드레싱 시간은 17초, 세척수 공급량은 1.0 ℓpm으로 한다.

폴리싱 패드(110)의 상태를 최적화하기 위해 상기 방법으로 컨디셔닝을 진행하고 있지만, 상기 방법에 의할 때 다이아몬드 입자가 떨어져 폴리싱 패드(110) 표면에 붙어 있거나 드레서 플레이트(20) 저면에 묻어 있는 슬러리와 함께 붙어있게 된다.

상기 슬러리를 제거하기 위하여 폴리싱 패드(110)가 부착된 테이블(1)과 컨디셔너 헤드(10)는 함께 회전하면서 폴리싱 패드(110) 표면에 붙어있는 슬러리를 드레서 플레이트(20) 외부로 배출하려하나 도 3의 드레서 플레이트(20)의 저면도에서 도시된 바와 같이 슬러리 배출부(23)의 간격(5.9mm)이 협소하고, 다이아몬드 부착부(21)와 드레서 플레이트(20) 내부와의 단차(0.3mm)도 협소하여 슬러리가 드레서 플레이트(20) 저면에서 빠져나가지 못하고 잔존하는 상태에서 패드 컨디셔닝을 실시한다.

이로 인하여 드레서 플레이트(20)의 표면에 슬러리 입자가 점차적으로 쌓이게 되고, 다이아몬드 입자의 이탈이 발생할 경우 드레서 플레이트(20) 표면에 묻어있는 슬러리에 함께 포함되기도 한다. 다이아몬드 부착부(21)의 높이를 높이고, 슬러리 배출부(23)의 간격을 넓히면 제거된 슬러리 입자나 다이아몬드 입자가 원활하게 빠져나가겠지만 폴리싱 패드와의 부착면의 범위가 줄어들어 연마시간이 늘어날 것으로 예상된다.

또 하나의 문제점은 컨디셔닝 중에 다이아몬드 입자가 다이아몬드 부착부(21)에서 이탈하여 폴리싱 패드(110) 상면에 잔존하여 이후 웨이퍼 연마시 웨이퍼 표면에 스크래치를 유발시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 컨디셔너 헤드의 드레서 플레이트 중앙에서 가장자리 방향으로 질소가스와 세척수가 분사되는 분사노즐을 설치하여 슬러리를 드레서 플레이트의 외부로 배출하는 폴리싱 패드 컨디셔너를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전축· 드레서 플레이트· 다이아몬드 부착부로 구성된 컨디셔너 헤드, 컨디셔너 몸체, 컨디셔너 운동부로 이루어진 폴리싱 패드 컨디셔너에 있어서,

상기 컨디셔너 헤드의 드레서 플레이트 상면을 관통하여 드레서 플레이트 중앙에서 가장자리로 질소가스와 세척액을 분사하는 다수의 분사노즐을 설치한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거해 상세히 설명한다.

도 4은 본 발명에 따른 컨디셔너 헤드의 단면도로서, 컨디셔너 헤드(10)는 회전축(11), 드레서 플레이트(20), 분사장치(30)로 구성되어 있다.

상기 회전축(11)은 동력을 전달받아 드레서 플레이트(20)를 회전시키는 역할을 한다. 회전축(11)은 회전운동만 하는 것이 아니라 스윙 동작도 하여 폴리싱 패드 전반을 연마한다.

상기 드레서 플레이트(20)의 저면에는 다이아몬드가 부착되어 있는 다이아몬드 부착부(21)가 있다. 상기 다이아몬드 부착부(21)는 환형의 테두리 형태를 띄며 테두리의 곳곳에는 일정한 간격을 두고 단차가 있는 슬러리 배출부(23)가 형성되어 있어 공정진행중 슬러리를 배출한다.

상기 분사장치(30)는 포트(32), 분사노즐(33), 분사구(34)로 이루어져 있다.

상기 포트(32)는 질소가스와 세척수가 다이아몬드 드레서(10) 내부로 들어갈 수 있도록 외부 노즐(31)과 연결하는 역할을 한다.

상기 분사노즐(33)은 드레서 플레이트(20)를 관통하는 구조로서 반지름은 5mm 미만으로 되어 있으며 드레서 플레이트(20) 가장자리에서 시작하여 중앙으로 연결되어 있다. 분사노즐(33)의 반경이 5mm이상이 될 경우 분사압력이 떨어지게 된다.

외부에서 공급된 질소가스와 세척수는 드레서 플레이트(20) 상부에서 노즐(33)을 따라 드레서 플레이트(20) 중앙부로 공급된다. 한편 분사방향은 드레서 플레이트(20)의 모서리 쪽으로 기울어지도록 한다. 상기와 같은 방법은 슬러리를 드레서 플레이트(20) 내부에서 외부로 밀어내기 위함이다.

질소가스의 공급압력은 약 3kg/cm²으로 하고, 세척수의 공급양은 약 1ℓpm으로 하는 것이 적절한 압력이 된다. 그러나 보다 강한 세척효과를 발휘하기 위해서는 상기 질소가스의 공급압력와 세척수의 공급양을 조절할 수 있을 것이다. 상기 질소가스와 세척수의 공급양을 조절하기 위하여 밸브를 설치하는 것이 바람직 하다.

질소가스와 세척수는 컨디셔너 헤드(10)가 폴리싱 패드를 연마하는 도중에 분사구(34)를 통해서 분사하며, 패드 연마가 끝나고 대기 위치로 복귀후에도 예컨데 3초간 동작하여 드레서 플레이트(20)에 붙은 슬러리를 이탈 시키도록 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 컨디셔너 헤드의 단면도이다. 본 실시예 는 분사노즐(33)을 드레서 축(11) 내부에 형성한 것을 특징으로 한다. 도면에 도시된 바와 같이 드레서 축(11) 내부로 분사장치(30)을 형성할 경우 전체적으로 분사 노즐(33)의 굴곡 부위가 줄어들어 세척액과 질소가스가 분사구(34)로 분사될 경우 강한 압력으로 분사될 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 드레서 플레이트의 저면도로서, 드레서 플레이트(20) 저면의 중심부에는 다수의 분사구(34)가 설치되어 있다. 분사구(34)는 타원형으로 되어 있으며 내부에서 외부로 세척액이나 질소가스를 분사할 수 있는 구조로 되어 있다. 분사구(34)를 일정한 간격으로 다수 설치하는 것이 드레서 플레이트(20) 내부의 슬러리를 외부로 배출하는 데 용이할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 다이아몬드 드레서의 드레서 플레이트 중앙부에서 가장자리 방향으로 질소가스와 세척수가 분사되는 분사노즐을 설치하여 슬러리와 다이아몬드 입자를 드레서 플레이트의 외부로 배출하여 폴리싱 패드 표면 밖으로 슬러리의 배출을 원활하게 하는 장점이 있다.

Claims

회전축· 드레서 플레이트· 다이아몬드 부착부로 구성된 컨디셔너 헤드, 컨디셔너 몸체, 컨디셔너 운동부로 이루어진 폴리싱 패드 컨디셔너에 있어서,

상기 컨디셔너 헤드에 분사노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드 컨디셔너.
제 1항에 있어서,

상기 분사노즐은 드레서 플레이트 상면을 관통하여 드레서 플레이트 중앙에서 가장자리 방향으로 질소가스와 세척액을 분사하는 다수의 분사노즐을 설치한 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드 컨디셔너.