KR20070038231A

KR20070038231A - 반도체 소자 제조용 ｃｍｐ 장치

Info

Publication number: KR20070038231A
Application number: KR1020050093315A
Authority: KR
Inventors: 김민수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-10

Abstract

폴리싱 헤드를 세정하기 위한 초음파 진동 장치를 포함하는 HCLU(Head Cup Loading Unloading)를 구비한 CMP 장치에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 CMP 장치의 HCLU는 상기 폴리싱 헤드를 수용하는 헤드 수용부의 저부에 초음파 진동 장치가 설치되어 있다. 초음파 진동 장치는 HCLU의 저면에 설치된 진동판과, 초음파 진동자와, 진동판 위에서 초음파 진동자를 수용하고 있는 초음파 세정액을 포함한다.

CMP, 폴리싱 헤드, 스크래치, HCLU, 초음파

Description

반도체 소자 제조용 ＣＭＰ 장치 {CMP apparatus for manufacturing semiconductor device}

도 1은 종래 기술에 따른 CMP 장치의 요부 구성을 보여주는 평면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치의 요부 구성을 나타낸 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치의 HCLU 구성을 보여주는 수직 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 폴리셔부, 112: 플래튼, 114: 폴리싱 헤드, 115: 리테이너링, 118: 패드 콘디셔너, 120: HCLU, 122: 진동판, 124: 초음파 진동자, 126: 초음파 세정액.

본 발명은 반도체 소자 제조용 CMP 장치에 관한 것으로, 특히 HCLU (Head Cup Loading Unloading)를 이용하여 헤드를 세정하는 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 장치에 관한 것이다.

반도체 소자 제조를 위하여 보다 미세한 선폭의 회로선들을 다단층 고밀도로 집적시키는 것이 요구되고 있다. 고집적화된 반도체 소자를 제조하기 위하여는 고도의 표면 평탄화를 구현하기 위한 연마 기술이 필요하다. 이를 위하여, 현재 화학적 연마 및 기계적 연마를 병행하는 CMP 기술이 널리 이용되고 있다. CMP 기술에서는 웨이퍼를 캐리어 헤드를 이용하여 진공압에 의해 흡착한 상태에서 웨이퍼의 연마대상면을 CMP 장치의 연마 패드에 면접촉시키고 연마 패드와 웨이퍼와의 사이에 슬러리(slurry)를 공급하면서 연마 패드를 회전시키는 방식으로 진행된다. 통상의 CMP 장치는 폴리셔부 (polisher part) 및 세정부 (cleaning part)로 구성되어 있다.

도 1은 통상의 CMP 장치의 폴리셔부(10)의 요부 구성을 보여주는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 복수의 웨이퍼가 카세트에 적재된 상태로 로드락(load lock)에 위치되면 로봇(도시 생략)에 의해 1매의 웨이퍼씩 폴리셔부(10)로 로딩 또는 언로딩하도록 한다.

폴리셔부(10)에는 슬러리를 이용하여 연마를 행하는 3개의 플래튼(platen)(12)과, 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱 헤드(14)와, 상기 폴리싱 헤드(14)로 웨이퍼를 각각 로딩하기 위한 HCLU(20)가 설치되어 있다.

상기 폴리싱 헤드(14)의 하부에는 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱 패드(도시 생략)가 설치되어 있으며, 상기 폴리싱 패드는 상기 플래튼(12)에 고정된다. 상기 폴리싱 헤드(14)로부터 수평 방향으로 소정 간격 이격되어 있는 위치에는 패드 콘디셔너(18)가 설치되어 있다.

상기 HCLU(20)로부터 로딩된 웨이퍼는 폴리싱 헤드(14)에 의해 흡착되고 그 웨이퍼를 흡착한 폴리싱 헤드(14)는 웨이퍼를 각 플래튼(12)으로 이동시킨다. 폴리싱 헤드(14)는 플래튼(12)으로 이동하여 압력을 가하고, 그에 따라 상기 플래튼(12) 위에 고정된 폴리싱 패드(도시 생략)와 폴리싱 헤드(14)와의 사이에 놓여진 웨이퍼에 압력이 가해진다. 그리고, 폴리싱 패드(도시 생략)와 폴리싱 헤드(14)가 회전을 하게 되어 웨이퍼상의 연마 대상막을 연마하게 된다.

그런데, CMP 장치에서 아이들(idle) 진행시에는 웨트 아이들 모드 (wet idle mode)가 적용되어 폴리싱 패드는 웨트 패드(wet pad) 상태를 유지하게 된다. 이 때, 폴리싱 패드에는 순수(DIW)를 뿌려 주고, HCLU에서 폴리싱 헤드의 린스(rinse) 공정이 이루어진다.

한편, CMP 공정시 웨이퍼의 연마 대상면에 발생되는 스크래치(scratch)의 원인 중 하나로서 폴리싱 헤드의 오염을 들 수 있다. 폴리싱 헤드는 그 오염 정도에 따라 웨이퍼 연마 대상면에서의 스크래치 발생에 많은 영향을 끼친다. 특히, 폴리싱 헤드 내부 또는 리테이너링(retainer ring)과의 계면 사이에 잔류하는 슬러리 잔류물은 HCLU에 의한 폴리싱 헤드의 린스 공정시 완전한 제거가 이루어지지 않는다. 이와 같이 상기 폴리싱 헤드가 잔류물로 오염된 상태에서 CMP 공정이 이루어짐으로 인해 웨이퍼상의 연마면에는 매크로스크래치 (macro scratch) 또는 마이크로스크래치 (micro scratch)를 유발하게 된다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으 로, CMP 공정시 연마 대상면에 스크래치를 유발하는 원인중 하나인 폴리싱 헤드의 오염을 방지함으로써 웨이퍼의 연마면에서의 스크래치 발생 가능성을 최소화시킬 수 있는 구성을 가지는 CMP 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 CMP 장치는 연마 대상의 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱 헤드와, 상기 폴리싱 헤드로 웨이퍼를 각각 로딩하기 위한 HCLU(Head Cup Loading Unloading)를 포함하는 폴리셔부(polusher part)를 구비한다. 상기 HCLU는 상기 폴리싱 헤드를 수용하는 헤드 수용부의 저부에 설치되어 있는 초음파 진동 장치를 포함한다. 상기 초음파 진동 장치는 상기 HCLU의 저면에 설치된 진동판과, 초음파 진동자와, 상기 진동판 위에서 상기 초음파 진동자를 수용하고 있는 초음파 세정액을 포함한다.

본 발명에 의하면, CMP 장치의 아이들 진행시 웨트 아이들 모드하에서 HCLU를 이용하여 폴리싱 헤드를 초음파 세정함으로써 CMP 공정중에 폴리싱 헤드의 오염으로 인한 스크래치 발생 가능성을 최소화할 수 있으며, 따라서 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치의 폴리셔부(100)의 요부 구성을 나타낸 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치의 폴리셔부 (100)는 슬러리를 이용하여 연마를 행하는 3개의 플래튼(112)과, 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱 헤드(114)와, 상기 폴리싱 헤드(114)로 웨이퍼를 각각 로딩하기 위한 HCLU(120)를 포함한다.

상기 폴리싱 헤드(114)의 하부에는 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱 패드(도시 생략)가 설치되어 있으며, 상기 폴리싱 패드는 상기 플래튼(112)에 고정된다.

상기 폴리싱 헤드(114)로부터 수평 방향으로 소정 간격 이격되어 있는 위치에는 패드 콘디셔너(118)가 설치되어 있다. 상기 패드 콘디셔너(118)는 폴리싱 패드(도시 생략)의 표면 상태를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

상기 HCLU(120)로부터 로딩된 웨이퍼는 폴리싱 헤드(114)에 의해 흡착되고 그 웨이퍼를 흡착한 폴리싱 헤드(114)는 웨이퍼를 각 플래튼(112)으로 이동시킨다. 폴리싱 헤드(114)는 플래튼(112)으로 이동하여 압력을 가하고, 그에 따라 플래튼(112) 위에 고정된 폴리싱 패드(도시 생략)와 폴리싱 헤드(114)와의 사이에 놓여진 웨이퍼에 압력이 가해진다. 그리고, 폴리싱 패드(도시 생략)와 폴리싱 헤드(114)가 회전을 하게 되어 웨이퍼상의 연마 대상막을 연마하게 된다.

도 3은 상기 HCLU(120)에 상기 폴리싱 헤드(114)가 안착되어 있는 상태를 보여주는 HCLU(120)의 수직 단면도이다. 도 3에는 상기 폴리싱 헤드(114)의 저부에 고정된 리테이너링(115)이 함께 도시되어 있다. 상기 리테이너링(115)은 상기 폴리싱 헤드(114)에 흡착된 웨이퍼를 가이드하는 역할을 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 HCLU(120)는 상기 폴리싱 헤드(114)를 수용하는 헤드 수용부의 저부에 설치되어 있는 초음파 진동 장치(128)를 포함한다. 상 기 초음파 진동 장치(128)는 상기 HCLU(120)의 저면에 설치된 진동판(122)과, 초음파 진동자(124)와, 상기 진동판(122) 위에서 상기 초음파 진동자(124)를 수용하고 있는 초음파 세정액(126)을 포함한다. 상기 진동판(122)은 외부에서 입력되는 상용 전원에 따라 전기 진동을 발생시키는 초음파 발진 회로부(도시 생략)로부터 상기 초음파 진동자(124)에 입력 전원 및 신호 전압을 인가시키기 위한 단자 역할을 한다. 상기 초음파 진동자(124)는 고주파 전기 진동을 기계적 진동으로 변환시킨다. 상기 초음파 진동자(124)는 예를 들면 압전형 또는 전자형 진동자로 구성될 수 있다.

상기 폴리싱 헤드(114)가 상기 HCLU(120)에 수용된 상태에서, 상기 폴리싱 헤드(114)중 리테이너링(115)이 부착되어 있는 하부는 상기 초음파 진동자(124)를 수용하고 있는 초음파 세정액(126)에 접촉된다. 이 때, 상기 초음파 진동자(124)에서 발생되는 진동파에 의해 상기 폴리싱 헤드(114)의 세정이 이루어진다. 이와 같은 세정은 CMP 장치의 아이들(idle) 진행시 웨트 아이들 모드 (wet idle mode) 하에서 행해질 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 폴리싱 헤드로 웨이퍼를 로딩하기 위한 HCLU에서 폴리싱 헤드를 수용하는 헤드 수용부의 저부에 초음파 진동 장치가 설치되어 있다. CMP 장치의 아이들 진행시 웨트 아이들 모드하에서 HCLU를 이용하여 폴리싱 헤드를 초음파 세정함으로써 CMP 공정중에 폴리싱 헤드의 오염으로 인한 스크래치 발생 가능성을 최소화할 수 있으며, 따라서 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims

연마 대상의 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱 헤드와, 상기 폴리싱 헤드로 웨이퍼를 각각 로딩하기 위한 HCLU(Head Cup Loading Unloading)를 포함하는 폴리셔부(polusher part)를 구비하는 CMP 장치에 있어서,

상기 HCLU는 상기 폴리싱 헤드를 수용하는 헤드 수용부의 저부에 설치되어 있는 초음파 진동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
제1항에 있어서,

상기 초음파 진동 장치는 상기 HCLU의 저면에 설치된 진동판과, 초음파 진동자와, 상기 진동판 위에서 상기 초음파 진동자를 수용하고 있는 초음파 세정액을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.