KR20070029418A - 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치 - Google Patents
화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치 Download PDFInfo
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Abstract
화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치가 개시된다. 개시된 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치는, 화학 기계적 연마장비에 있어서, 연마 테이블과; 상기 연마 테이블 상에 부착된 연마 패드와; 상기 연마 테이블 상부로 슬러리 및 초순수를 공급하기 위해 공급라인의 말단부에 설치된 공급부와; 상기 공급부에 설치되어 슬러리가 상기 연마 테이블에 공급될 때, 슬러리 입자의 응집을 방지하고, 응집된 슬러리가 재분산되도록 하며, 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지가 주입되도록 하는 초음파 발생장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 응집된 슬러리 및 연마 중 발생하는 큰 입자에 의한 웨이퍼 표면의 마이크로 스크래치 발생을 방지할 수 있고, 슬러리의 반복적인 재사용으로 슬러리의 수명을 연장시킬 수 있으며, 연마 패드 표면의 글래이징 현상을 방지할 수 있고, 패드 클리닝 공정을 위한 공정시간을 없앨 수 있으며, 연마 패드의 마모를 발생시키는 다이아몬드를 이용한 컨디셔닝 공정의 감소 등으로 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
연마 테이블, 노즐, 초음파 발생장치
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 컨디셔닝 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.
도 2는 종래의 기술에 따른 슬러리 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.
도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.
도 4 및 도 5는 도 3의 공급부의 일 실시예에 따른 노즐의 형태를 각각 개략적으로 나타내 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
31. 연마 테이블
32. 연마 패드
33. 초순수 공급라인
34. 슬러리 공급라인
35. 공급부
36. 초음파 발생장치
37. 슬러리 회수부
38. 슬러리 탱크
39. 슬러리 순환라인
41. 초순수 공급부
42. 컨디셔너
51. 노즐형 노즐
52. 샤워형 노즐
본 발명은 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마테이블에 슬러리 및 초순수(DI)를 공급하는 공급부에 초음파 발생장치를 설치하여 슬러리가 연마테이블에 공급될 때 응집된 슬러리를 재분산되도록 하기 위한 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치에 관한 것이다.
최근 반도체의 고집적화로 단위 면적 당 정보의 처리 및 저장 용량이 증가하게 되었고, 이는 반도체 웨이퍼의 대 직경화와 회로선 폭의 미세화 및 배선의 다층화를 요구하게 되었다.
그리고 반도체 웨이퍼 위에 다층의 배선을 형성하기 위해서는 각 층마다 배 선을 형성한 후 평탄화 공정을 거쳐야 한다.
이러한 배선 및 소자를 형성한 기판 위를 평탄화하는 기술로, 순수한 화학적인 방법을 사용한 리플로우(Reflow)나 레지스트 에치 백과 같은 평탄화법이 있다.
그러나 소자의 초 고집적화를 위한 선폭의 미세화 경향에 맞춰 다층 배선의 층간 절연막을 서브 미크론 이하로 평탄화하는 것은 어렵다.
따라서 보다 효과적인 평탄화 기술로써 화학적 반응에 의한 표면제거와 동시에 기계적인 연마를 행하는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 함)기술이 등장하게 되었다.
상기한 CMP 공정은 슬러리 내의 입자와 패드의 마찰력을 이용하여 웨이퍼의 표면을 연마하기 때문에 슬러리와 패드의 영향이 크게 작용한다.
도 1에는 화학 기계적 연마장치를 위한 컨디셔닝 장치가 개략적으로 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 연마 패드(11)가 장착된 연마테이블(10) 하부에 초음파 발생장치(16)를 설치하여 다이아몬드 입자(12)를 이용한 컨디셔닝 중에 초음파에너지를 초순수(14)를 통해 입자들로 전달하여 연마공정 동안 생성한 부산물을 작게 분쇄한다.
도 1에서 참조부호 13은 상기 연마 패드(11)를 클리닝하기 위한 컨디셔너이고, 15는 상기 초순수(14)를 공급하는 초순수 노즐을 나타내 보인 것이다.
이와 같은 기술은 한국 공개특허공보 제2005-0030358호(2005. 03. 30)에 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술은, 연마가 완료된 후에 별도로 시간을 할애하여 컨디셔닝 공정을 진행하여야 하며, 연마공정 중에는 연마 패드(11)의 상태를 유지시키지는 못하여 연마과정 동안의 연마 제거량의 감소 및 연마 패드(11) 위의 큰 입자(large particle)에 의한 마이크로 스크래치(micro-scratch)의 발생을 제거하지 못하는 문제점이 있다.
도 2에는 슬러리 공급장치가 개략적으로 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 슬러리를 순환시키는 슬러리 순환라인(2)에 초음파 발진기(3)를 연결하여 초음파가 슬러리 순환라인(2) 내부의 슬러리에 조사되면 큰 입자의 응집은 방지되어 그 결과 슬러리는 미소한 입자가 된다.
도 2에서 참조부호 1은 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛이고, 4 및 5는 필터 및 CMP 장치를 나타내 보인 것이다.
이러한 기술은 한국 등록특허 10-0385333호에 기재되어 있다.
그러나 이 등록특허의 기술은, 단순히 슬러리의 응집만을 방지할 뿐 슬러리에 전달된 초음파 에너지를 이용한 패드의 글래이징(glazing) 현상과, 패드 위의 큰 입자의 제거 작용은 없다. 또한 슬러리가 초음파 에너지에 의해 작게 분쇄된 후, 필터(4)를 거쳐 CMP장치(5)에 공급되는 시간 동안의 슬러리의 재응집에 대한 대책이 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연마테이블에 슬러리 및 초순수를 공급하기 위한 공급부에 초음파 발생장치를 설치하여 연마공정 중 패드의 글래이징 현상을 유발시키는 연마공정 부산물(산화물 찌꺼기 및 응집된 슬러리 등)을 작게 분쇄하여 제거하고, 공급부에서 슬러리에 초음파 에너지를 전달함으로써 CMP 장치에 슬러리가 공급되는 지점에서 응집된 슬러리 및 슬러리 속의 큰 입자를 작게 분쇄하여 재분산되도록 한 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치는, 화학 기계적 연마장비에 있어서, 연마 테이블과; 상기 연마 테이블 상에 부착된 연마 패드와; 상기 연마 테이블 상부로 슬러리 및 초순수를 공급하기 위해 공급라인의 말단부에 설치된 공급부와; 상기 공급부에 설치되어 슬러리가 상기 연마 테이블에 공급될 때, 슬러리 입자의 응집을 방지하고, 응집된 슬러리가 재분산되도록 하며, 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지가 주입되도록 하는 초음파 발생장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치는, 연마 테이블(31)과, 이 연마 테이블(31) 상에 부착된 연마 패드(32)와, 상기 연마 테이블(31) 상부로 슬러리 및 초순수를 공급하기 위해 초순수 공급라인(33) 및 슬러리 공급라인(34)의 말단부에 설치된 공급부(35)와, 이 공급부(35)에 설치되어 슬러리가 연마 테이블(31)에 공급될 때, 슬러리 입자의 응집을 방지하고, 응집된 슬러리가 재분산되도록 하고, 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지가 주입되도록 하는 초음파 발생장치(36)를 포함하여 구성된다.
상기 공급부(35)는 노즐을 포함하고, 따라서 상기 초음파 발생장치(36)가 노즐의 일측에 설치된다.
그러나, 본 발명은 도 3에 도시된 것은 하나의 실시예에 불과하고, 상기 초음파 발생장치(36)가 초순수 및 슬러리가 공급되는 공급부(35)에 설치되어 슬러리의 응집이 방지되어 슬러리가 재분산되도록 하면 된다.
또한 상기 노즐은 도 4에 도시된 바와 같은 노즐형 노즐(51)이나, 도 5에 도시된 바와 같은 샤워형 노즐(52)을 포함하여 구성된다. 그리고 본 발명은 이 노즐(51,52)의 형태에 대하여도 특정한 형태로 한정되지 않는다.
그리고 상기 초음파 발생장치(36)는, 연마 공정 중 상기 연마 패드(32)의 연마 공정 부산물을 작게 분쇄 및 제거하고, 초음파 에너지가 슬러리 및 초순수를 통해 상기 연마 패드(32)에 전달되도록 상기 공급부(35)에 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에서, 설명되지 않은 참조부호 37은 연마 테이블(31)에 공급된 슬러리를 재사용하기 위해 슬러리를 회수하는 슬러리 회수부이고, 38은 회수된 슬러리를 연마 테이블(31)에 다시 공급하기 위해 슬러리를 보관하는 슬러리 탱크이다.
또한 참조부호 39는 회수된 슬러리가 슬러리 탱크(38)로 유입되도록 하는 슬 러리 순환라인이고, 따라서 슬러리 순환라인(39)을 거쳐 슬러리 탱크(38)로 유입된 슬러리가 상기 슬러리 공급라인(34)을 통해 다시 연마 테이블(31)에 공급되는 것이다.
그리고 참조부호 41은 초순수를 연마 테이블(31)에 공급하기 위한 초순수 공급부이며, 따라서 초순수가 초순수 공급라인(33)을 통해 공급된다.
또한 42는 상기 연마 패드(32)를 클리닝하기 위한 컨디셔너를 나타내 보인 것이다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치는, 슬러리 입자의 응집을 방지하고, 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지를 주입하기 위한 초음파 발생장치(36)가 설치된 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
상기 초순수 공급부(41)에서 초순수가 공급될 때는 슬러리 회수부(37)로 회수가 안되며 바로 드레인라인(미도시)을 통해 배출된다. 그리고 초순수 공급라인(33)과 슬러리 공급라인(34)은 연마 테이블(31)에 공급되기 전 하나의 라인으로 합쳐지고 합쳐진 슬러리 및 초순수 공급라인(33,34)의 말단부인 공급부(35)에 초음파 발생장치(36)가 배치되어 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지를 주입한다.
이렇게 상기 초음파 발생장치(36)는 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지를 주입하고 연마 패드(32)에 슬러리 및 초순수가 공급될 때 초음파 에너지를 연마 테이 블(31) 위의 연마 패드(32)에 전달하여 연마 패드(32)의 글래이징 현상을 유발하는 연마공정 부산물인 산화물 찌꺼기 및 응집된 슬러리 등과 같은 불순물을 초음파 에너지로 작게 분쇄한다.
또한 연마 패드(32)의 글래이징 방지 및 불순물 제거와 동시에 노즐(34)에서 슬러리에 초음파 에너지를 전달함으로써 CMP 장비에 슬러리가 공급되는 지점에서 응집된 슬러리 및 슬러리 내의 큰 입자를 작게 분쇄하여 재분산한다.
그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 초음파 발생장치(36)가 부착되어 슬러리 및 초순수를 연마 테이블(31)에 공급하는 공급라인(33,34) 말단의 공급부(35)인 노즐의 다른 형태를 나타내 보인 것이다.
즉, 노즐형 노즐(51)로 공급라인 말단의 공급부(35)를 구성하여 슬러리 및 초순수가 연마 테이블(31)에 공급된 후 연마 패드(32) 위에서 퍼져나가게 할 수도 있고, 연마 패드(32)에 슬러리 및 초순수가 균일하게 도포되도록 하여 연마 패드(32) 전면의 클리닝 효과를 높이도록 샤워형 노즐(52)로 공급라인의 말단을 형성할 수도 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 CMP 장비에 한정되는 것이 아니라, 그 밖의 슬러리를 사용하는 어떠한 장비에도 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
슬러리에 조사된 초음파 에너지를 이용하여 슬러리를 재분산함으로써, 응집 된 슬러리 및 연마 중 발생하는 큰 입자에 의한 웨이퍼 표면의 마이크로 스크래치 발생을 방지할 수 있고, 슬러리의 반복적인 재사용으로 슬러리의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한 연마 패드 표면의 글래이징 현상을 방지할 수 있고, 패드 클리닝 공정을 위한 공정시간을 없앨 수 있으며, 연마 패드의 마모를 발생시키는 다이아몬드를 이용한 컨디셔닝 공정의 감소 등으로 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- 화학 기계적 연마장비에 있어서,연마 테이블과;상기 연마 테이블 상에 부착된 연마 패드와;상기 연마 테이블 상부로 슬러리 및 초순수를 공급하기 위해 공급라인의 말단부에 설치된 공급부와;상기 공급부에 설치되어 슬러리가 상기 연마 테이블에 공급될 때, 슬러리 입자의 응집을 방지하고, 응집된 슬러리가 재분산되도록 하며, 슬러리 및 초순수에 초음파 에너지가 주입되도록 하는 초음파 발생장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치.
- 제1항에 있어서,상기 공급부는 노즐을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치.
- 제2항에 있어서,상기 초음파 발생장치는, 상기 노즐의 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치.
- 제2항에 있어서,상기 노즐은, 샤워형 노즐을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치.
- 제1항에 있어서,상기 초음파 발생장치는,연마 공정 중 상기 연마 패드의 연마 공정 부산물을 작게 분쇄 및 제거되도록 상기 초음파 발생장치의 초음파 에너지가 슬러리 및 초순수를 통해 상기 연마 패드에 전달되도록 상기 공급부에 설치된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장비의 패드 클리닝 및 슬러리 분산 장치.
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|---|---|---|---|---|
| KR101582291B1 (ko) * | 2014-11-10 | 2016-01-06 | (주)플러스비젼 | 초음파를 이용한 씨엠피 장비용 슬러리 공급장치 |
| KR101682515B1 (ko) * | 2016-05-23 | 2016-12-12 | 곽은희 | 인라인 초음파 슬러리 입자파쇄기 |
| KR20210152226A (ko) * | 2020-06-08 | 2021-12-15 | 에스케이실트론 주식회사 | 웨이퍼의 연마 장치 및 방법 |
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2005
- 2005-09-09 KR KR1020050084188A patent/KR20070029418A/ko not_active Application Discontinuation
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