KR20070067754A

KR20070067754A - 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치

Info

Publication number: KR20070067754A
Application number: KR1020050128937A
Authority: KR
Inventors: 백경록; 배소익
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-06-29

Abstract

화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치가 개시된다. 개시된 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 회전 가능하게 설치되고, 그 상면에 연마패드가 부착 설치된 연마정반과; 상기 연마정반의 일측에 회전 가능하게 설치되어 상기 연마패드를 컨디셔닝하여 웨이퍼의 부분별 연마 제거속도 및 표면거칠기를 항상 일정하게 유지시키기 위한 패드 컨디셔너와; 상기 연마패드의 표면 형상의 변화를 측정하는 연마패드 측정센서와; 상기 연마패드 측정센서가 측정한 측정치를 수신하여 상기 연마패드를 컨디셔닝하게 되는 컨디셔너 제어장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 연마패드의 표면 형상을 웨이퍼의 평탄도 형성에 가장 적합한 형상으로 컨디셔닝할 수 있는 이점이 있다.

화학 기계적 연마, 연마패드, 패드 컨디셔너

Description

화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치{AUTOMATIC CONDITIONING APPARATUS FOR PAD IN CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}

도 1은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 도 1의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 연마정반

12. 연마패드

13. 연마패드 측정센서

14. 초순수 공급관

15. 패드 컨디셔너

16. 컨디셔너 제어장치

본 발명은 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마패드의 표면 형상을 웨이퍼의 평탄도 형성에 가장 적합한 형 상으로 컨디셔닝(conditioning)하기 위한 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치에 관한 것이다.

최근 반도체의 고집적화로 단위 면적 당 정보의 처리 및 저장 용량이 증가하게 되었고, 이는 반도체 웨이퍼의 대(大) 직경화와 회로선 폭의 미세화 및 배선의 다층화를 요구하게 되었다. 반도체 웨이퍼 위에 다층의 배선을 형성하기 위해서는 각 층마다 배선을 형성한 후 평탄화 공정을 거쳐야 한다.

상기한 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.

이에 따라 보다 효과적인 평탄화 기술로써 화학적 반응에 의한 표면제거와 동시에 기계적인 연마를 행하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 기술이 등장하게 되었다.

상기한 CMP 공정은, 연마패드와 연마제를 이용하는 기계적인 방법과, 슬러리(Slurry) 용액 내의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼를 연마하는 화학적인 방법을 동시에 이용하는 화학 기계적 평탄화 방법이다.

통상 이러한 CMP 공정은 도면에는 도시하지 않았지만, 하부에 회전하는 원형의 연마정반에 연마패드를 부착하고, 상기 연마패드 상단에 슬러리를 공급하여 도포시키고, 슬러리가 도포되어 있는 연마패드의 상부에서 병진운동과 회전운동을 하는 웨이퍼 캐리어에 고정된 웨이퍼가 연마패드의 표면에 밀착되어 병진 및 회전운 동을 함으로써 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 원리이다.

이와 같은 CMP 공정에서 상기 연마패드의 표면상태는 연마시키고자 하는 웨이퍼 표면의 균일도(Uniformity), 평탄도(flatness), 및 표면거칠기(Roughness) 등의 특성에 많은 영향을 미치는 중요한 변수이다.

따라서, 상기한 CMP 공정에서 연속적으로 웨이퍼의 평탄화 공정을 진행할 때, 연마패드의 표면상태를 안정되게 유지할 수 있는 여러 가지 종류의 연마패드 컨디셔너(Conditioner) 및 컨디셔닝(Conditioning) 방법이 제안되어 왔다.

그러나 종래의 컨디셔닝 방법에서는 컨디셔닝에 의한 연마패드의 표면 형상 변화를 제어하지 못함으로, 연마패드의 교체 후 연마패드의 표면 형상을 동일한 형상으로 컨디셔닝하는 것과, 웨이퍼의 부분별 연마율 저하에 대응하기 위하여 연마패드의 표면 형상을 제어하는 것은 불가능하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연마패드의 표면 형상을 웨이퍼의 평탄도 형성에 가장 적합한 형상으로 컨디셔닝하도록 한 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 회전 가능하게 설치되고, 그 상면에 연마패드가 부착 설치된 연마정반과; 상기 연마정반의 일측에 회전 가능하게 설치되어 상기 연마패드를 컨디셔닝하여 웨이퍼의 부분별 연마 제거속도 및 표면거칠기를 항상 일정하게 유지시 키기 위한 패드 컨디셔너와; 상기 연마패드의 표면 형상의 변화를 측정하는 연마패드 측정센서와; 상기 연마패드 측정센서가 측정한 측정치를 수신하여 상기 연마패드를 컨디셔닝하게 되는 컨디셔너 제어장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 평면도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 회전 가능하게 설치되고, 그 상면에 연마패드(12)가 부착 설치된 연마정반(11)과, 이 연마정반(11)의 일측에 회전 가능하게 설치되어 상기 연마패드(12)를 컨디셔닝하여 웨이퍼의 부분별 연마 제거속도 및 표면거칠기를 항상 일정하게 유지시키기 위한 패드 컨디셔너(15)와, 상기 연마패드(12)의 표면 형상의 변화를 측정하는 연마패드 측정센서(13)와, 이 연마패드 측정센서(13)가 측정한 측정치를 수신하여 연마패드(12)를 컨디셔닝하게 되는 컨디셔너 제어장치(16)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 연마패드 측정센서(13)는, 연마패드(12) 상부 일측에 설치된다.

또한 상기 컨디셔너 제어장치(16)는, 패드 컨디셔너(15)의 압력, 회전속도, 병진운동 폭과, 상기 연마패드(12)의 회전속도를 자동으로 제어하도록 구비된다.

그리고 상기 연마패드 측정센서(13)는 연마패드(12)의 표면 형상을 접촉식 센서나, 비접촉식 센서를 포함하여 구성된다.

또한 상기 연마패드 측정센서(13)는, 연마패드(12)의 표면 형상의 변화를 실시간으로 측정 가능하게 구비된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 상기 연마패드(12)의 컨디셔닝(conditioning)을 위한 것으로, 연마 중 웨이퍼의 평탄도 저하를 방지하기 위해 연마패드(12)의 표면 형상을 연마패드 측정센서(13)로 측정하고, 그 측정치를 바탕으로 패드 컨디셔너(15)의 압력 및 회전속도 등을 제어하여 웨이퍼의 평탄도 형성에 최적화된 연마패드(12)의 형상으로 컨디셔닝한다.

즉, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 상기 연마패드(12)의 표면형상을 웨이퍼의 평탄도 형성에 가장 적합한 표면 형상으로 컨디셔닝한다.

그리고 상기 연마패드 측정센서(13)는 컨디셔닝 중 연마패드(12) 표면 형상의 변화를 실시간으로 측정하고, 그 측정치를 바탕으로 패드 컨디셔너(15)에 가해지는 압력과 회전속도, 연마패드(12)의 회전속도를 제어하므로 연마패드(12)의 표면 형상을 컨디셔닝을 통하여 조절할 수 있게 된다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연마패드(12)는 연마정반(11)의 상부에 위치하며 연마패드(12)의 표면 형상의 변화를 연마패드 측정센서(13)를 이용하여 측정한다.

그리고 상기와 같이 측정된 측정치를 컨디셔너 제어장치(16)로 전달하고, 이 컨디셔너 제어장치(16)는 패드 컨디셔너(15)의 압력, 회전속도 및 병진운동 폭과 연마패드(12)의 회전속도를 제어하면서 연마패드(12)를 컨디셔닝하게 된다.

이때 초순수 공급관(14)을 통하여 연마패드(12)에 초순수를 도포하게 된다.

또한 상기 연마패드 측정센서(13)는 이 센서(13)의 특징에 따라 상기 연마패드(12)의 표면형상을 접촉방식으로 측정할 수 있고, 비접촉방식으로도 측정할 수 있다.

그리고 상기 연마패드 측정센서(13)는 연마패드(12)의 표면 형상의 변화를 실시간으로 측정할 수 있어, 상기 연마패드(12)의 컨디셔닝 중 연마패드 측정센서(13)에서 실시간으로 측정된 측정치를 바탕으로 패드 컨디셔너(15)에 가해지는 압력 및 회전속도와 상기 연마패드(12)의 회전속도를 자동으로 제어할 수 있다.

따라서 상기 연마패드(12)의 표면 형상은 컨디셔닝을 통하여 조절할 수 있어, 연마패드(12)의 표면 형상은 웨이퍼의 평탄도를 향상시키기 위한 최적의 표면 형상으로 컨디셔닝된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

연마패드의 표면 형상을 웨이퍼의 평탄도 형성에 가장 적합한 형상으로 컨디 셔닝할 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

회전 가능하게 설치되고, 그 상면에 연마패드가 부착 설치된 연마정반과;

상기 연마정반의 일측에 회전 가능하게 설치되어 상기 연마패드를 컨디셔닝하여 웨이퍼의 부분별 연마 제거속도 및 표면거칠기를 항상 일정하게 유지시키기 위한 패드 컨디셔너와;

상기 연마패드의 표면 형상의 변화를 측정하는 연마패드 측정센서와;

상기 연마패드 측정센서가 측정한 측정치를 수신하여 상기 연마패드를 컨디셔닝하게 되는 컨디셔너 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.
제1항에 있어서,

상기 연마패드 측정센서는 상기 연마패드 상부 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.
제1항에 있어서,

상기 컨디셔너 제어장치는, 상기 패드 컨디셔너의 압력, 회전속도, 병진운동 폭과, 상기 연마패드의 회전속도를 자동으로 제어하도록 구비된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.
제1항에 있어서,

상기 연마패드 측정센서는 상기 연마패드의 표면 형상을 접촉식 센서를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.
제1항에 있어서,

상기 연마패드 측정센서는 상기 연마패드의 표면 형상을 비접촉식 센서를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.
제1항에 있어서,

상기 연마패드 측정센서는, 상기 연마패드의 표면 형상의 변화를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마용 패드의 자동 컨디셔닝 장치.