KR20070069941A - 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너에 관한 것으로서, 폴리싱 패드(10)에 접촉되며, 복수개의 노즐공(32)이 형성되는 스트립바(31)와, 스트립바(31)와 연통 설치되어 노즐공(32)을 통하여 슬러리 또는 초순수가 제어에 의하여 분사되도록 슬러리 및 초순수를 공급하는 슬러리공급관(33) 및 초순수공급관(34)과, 스트립바(31)의 일단에 설치되어 스트립바(31)를 회전 및 승하강시키는 구동부(40)를 포함한 것이다. 따라서 폴리싱 패드의 전반을 포함할 수 있는 길이의 컨디셔너를 구비함과 같이 슬러리 및 초순수를 일체의 컨디셔너 장치에서 공급할 수 있게 되어, CMP장비의 단순화는 물론, 폴리싱 패드의 불균형 마모의 문제점을 해소하고 패드의 수명을 연장시키는 효과를 가지고 있다.

CMP, 폴리싱 패드, 컨디셔너, 스트립바, 슬러리공급관, 초순수공급관

Description

반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너{CONDITIONER OF A SEMICONDUCTOR POLISHING EQUIPMENT}

도 1은 종래의 CMP장비를 개략적으로 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너를 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 컨디셔너의 스트립바(strip bar)를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 플래튼 10 : 폴리싱 패드

20 : 웨이퍼 캐리어 30 : 컨디셔너

31 : 스트립바 32 : 노즐공

33 : 슬러리공급관 34 : 초순수공급관

40 : 구동부 41 : 본체

42 : 승하강모터 43 : 이동축

44 : 회전모터 45 : 회전축

본 발명은 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컨디셔너의 구조를 변경하여 화학적 기계적 연마시 웨이퍼의 표면 균일화를 하기 위한 컨디셔너에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 저항층, 반도체층, 절연층 등이 증착되어 직접회로를 형성한 것으로, 반도체 제조공정 중 이와 같은 층들이 형성된 후, 웨이퍼 기판을 평탄화시키는 평탄화 공정이 주기적으로 적용된다.

이러한 평탄화 공정에 적용되는 방법중의 하나로 화학적 기계적 연마공정(chemical mechanical polishing:이하 "CMP"라고 함)이 있다.

이 CMP 공정은 캐리어에 의하여 이송된 웨이퍼가 폴리싱 패드위에서 회전함으로써 웨이퍼 표면이 기계적으로 평탄화 되도록 하고, 동시에 폴리싱 패드 위로 화학적 반응을 수행하는 슬러리를 공급하여 화학적 평탄화가 이루어지도록 한다.

한편, CMP공정의 보다 효과적인 연마율의 달성을 위해서는 폴리싱 패드의 표면 거칠기가 항상 일정하게 유지되어야 한다. 즉, CMP의 지속적인 구동으로 폴리싱 패드는 그 표면 거칠기가 낮아지게 되어 폴리싱 기능이 점진적으로 상실되는데, 이를 방지하기 위하여 패드 컨디셔너라는 장치가 사용된다.

이 패드 컨디셔너는 폴리싱 패드에서 웨이퍼의 폴리싱이 정상적으로 수행되도록 패드의 상태를 최적화하기 위한 장치로서, 폴리싱 패드의 상태를 평탄화할 뿐만 아니라 슬러리 용액이나 폴리싱에 의하여 발생한 파티클 등이 패드에 적층되어 패드를 무디게 만드는 것을 방지하고, 패드의 표면 거칠기를 일정하게 유지시키며, 슬러리 용액을 고르게 분산시키는 역할을 수행한다.

이와 같은 기능을 수행하는 패드 컨디셔너는 다이아몬드 디스크를 가진 컨디셔닝 헤드와 이 컨디셔닝 헤드를 회전시키는 회전구동부, 그리고 컨디셔닝 헤드를승하강 구동시키는 승하강구동부를 구비하여 컨디셔닝 헤드를 폴리싱 패드 상측으로 위치시켜서 회전 및 승하강하도록 함으로써, 폴링싱 헤드에 대한 컨디셔닝이 이루어지도록 하고 있다.

종래에 패드 컨디셔너가 설치된 CMP 장치를 도 1에서 개략적으로 도시하였다.

플래튼(100)의 상부에는 폴리싱 패드(110)가 구비된다. 그리고 폴리싱 패드(110)의 상측에 좌우 스윙 동작 가능하도록 설치된 웨이퍼 캐리어(120)와 패드 컨디션너(130)가 각각 설치되며, 폴리싱 패드(110)를 공급하는 슬러리 공급부(140)와, 초순수가 공급되는 초순수공급부(150)가 설치된다.

여기서 패드 컨디셔너(130)는 다이아몬드 디스크(132)를 가지는 컨디셔닝 헤드(131)와, 이 컨디셔닝 헤드(131)를 승하강 구동시키는 구동부(133)가 구비된다.

작동은, 웨이퍼를 로딩시킨 웨이퍼 캐리어(120)가 폴리싱 패드(110)의 상측으로 이동하여 폴리싱 패드(110)에 접촉하면 웨이퍼 캐리어(120)는 소정 속도로 회전 및 승강 동작하여 웨이퍼에 대한 폴리싱이 수행되도록 하고, 이와 함께 패드 컨디셔너(130) 또한, 폴리싱 패드(110)의 상측으로 스윙 이동하여 폴리싱 패드(110)에 대하여 슬러리공급부(140)로 공급되는 슬러리로 폴리싱하고, 이 후, 초순수공급부(150)를 통하여 공급되는 초순수로 초순수 폴리싱을 하게 된다.

그런데, 종래의 모든 CMP장비가 폴리싱 할 때에, 패드 컨디셔너(130)와 각각 의 슬러리공급부(140)와 초순수공급부(150)로부터 슬러리 및 초순수 공급이 별도로 이루어져서 장비가 복잡해지는 단점이 있었으며, 또한, 패드 컨디셔너(130)가 폴리싱 패드(110)의 전체를 커버하지 못함으로 하여 폴리싱 패드(110)의 마모 정도가 센터와 엣지(edge)간의 현저한 차이를 보이게 된다. 따라서 연마시 웨이퍼 표면을 균일화하기 힘들며, 폴리싱 패드(110)의 수명이 현저히 축소되는 경향이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 폴리싱 패드의 전반을 포함할 수 있는 길이의 컨디셔너를 구비함과 같이 슬러리 및 초순수를 일체의 컨디셔너 장치에서 공급할 수 있는 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폴리싱 패드에 접촉되며, 복수개의 노즐공이 형성되는 스트립바와, 스트립바와 연통 설치되어 노즐공을 통하여 슬러리 또는 초순수가 제어에 의하여 분사되도록 슬러리 및 초순수를 공급하는 슬러리공급관 및 초순수공급관과, 스트립바의 일단에 설치되어 스트립바를 회전 및 승하강시키는 구동부를 포함하는 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하 게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 컨디셔너의 스트립바(strip bar)를 도시한 단면도이다.

도시된 도 2에서의 폴리싱 장비는, 플래튼(1)과 플래튼(1)의 상부에 폴리싱 패드(10)가 구비된다. 그리고 폴리싱 패드(10)의 상측에 좌우 스윙 동작 가능하도록 설치된 웨이퍼 캐리어(20)가 설치되고, 본 발명의 특징에 따른 컨디셔너(30)가 설치된다.

컨디셔너(30)는, 크게 스트립바(31)와 스트립바(31)와 연통 설치되는 슬러리공급관(33) 및 초순수공급관(34), 그리고 스트립바(31)를 구동시키기 위한 구동부(40)로 구성된다.

도 3에 자세히 도시된 스트립바(strip bar:31)는, 일단은 막히고 타단은 개구된 중공의 원통 형상을 가지고 형성되며, 그 길이는 바람직하게 폴리싱 패드(10)의 반지름 보다는 크게 형성되어 폴리싱 패드(10)의 위치시에는 반지름에 해당된다. 그리고 스트립바(31)의 원주 방향 및 길이 방향을 따라 복수개의 노즐공(32)이 형성된다.

이러한 스트립바(31)의 내부로 슬러리공급관(33)과 초순수공급관(34)이 연통 설치된다.

물론, 슬러리공급관(33)을 통해서는 미도시된 후단의 공급부를 통하여 슬러리가 공급되어지며, 초순수공급관(34)을 통해서는 미도시된 후단의 공급부를 통하여 초순수가 공급되어진다. 이들 슬러리공급관(33)과 초순수공급관(34)을 통하여 공급되어지는 슬러리와 초순수는 미도시된 제어부에 의하여 공정의 진행에 따라 공급이 제어되어진다.

한편, 스트립바(31)의 일단에는 폴리싱을 위하여 스트립바(31)를 회전 및 승하강시키는 구동부(40)가 설치된다.

구동부(40)로는, 승하강 및 회전을 위한 구동기어들이 구비되는 본체(41)가 설치되며, 본체(41)의 하부측에 이동축(43)이 이어지고, 이 이동축(43)을 승하강 이동시키기 위한 승하강모터(42)가 설치되며, 본체(41)의 수평방향으로는 회전축(45)이 연결되고, 회전축(45)에는 정, 역회전 가능한 회전모터(44)가 설치되는 구성을 가진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너의 작용을 설명하면 다음과 같다.

다시 도 2를 참고하면, 웨이퍼(미도시)를 로딩시킨 웨이퍼 캐리어(20)가 폴리싱 패드(10)의 상측으로 이동하여 폴리싱 패드(10)에 접촉하면 웨이퍼 캐리어(20)는 소정 속도로 승강되고 회전 동작에 의하여 웨이퍼에 대한 폴리싱이 수행된다.

폴리싱 프로세스가 수행되는 동안, 스트립바(31)는 구동부(40)의 승하강모터(42)의 작동에 의하여 하강되고, 회전모터(44)에 의하여 스트립바(31)는 회전되어 폴리싱이 이루어지게 된다, 이 때, 스트립바(31)의 노즐공(32)을 통해서는 슬러리가 폴리싱 패드(10)의 상면 상에 분사되어 폴리싱 패드(10)를 계속 일궈주는 기능을 한다.

슬러리의 공급은 스트립바(31)와 연통되는 슬러리공급부(33)를 통하여 이루어지며, 폴리싱 패드(10)의 반지름에 위치되는 스트립바(31)에서는 폴리싱 패드(10)의 센터부터 엣지에 이르기까지 고르게 슬러리를 분포시켜서 한층 균일화된 폴리싱이 이루어질 수 있다.

그리고 폴리싱이 완료되면, 웨이퍼 캐리어(20)는 웨이퍼(미도시)를 언로딩시키며, 이와 동시에 승하강모터(42)의 승강 작동으로 스트립바(31)는 소정거리 승강된다.

다음과 같은 상태에서도 스트립바(31)는 회전모터(44)에 의하여 계속하여 회전이 이루어지고 있으며, 동시에 초순수공급관(34)을 통하여 공급된 초순수가 회전하는 스트립바(31)의 노즐공(32)을 통하여 분사된다. 역시 이 때에도 폴리싱 패드(10)의 반지름에 해당되는 스트립바(31)에 의하여 초순수가 폴리싱 패드(10)의 전반에 걸쳐 고르게 분사된다.

이처럼 폴리싱 패드의 전반을 포함할 수 있는 길이의 컨디셔너(30)와 이 컨디셔너(30)를 통하여 슬러리 또는 초순수가 공급되도록 함으로써, 폴리싱 패드의 불균형 마모의 문제점을 해소하여 웨이퍼 연마시 균일성을 향상시키고, 패드의 수명을 연장시킬 수 있게 되었다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변 경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너는, 폴리싱 패드의 전반을 포함할 수 있는 길이의 컨디셔너를 구비함과 같이 슬러리 및 초순수를 일체의 컨디셔너 장치에서 공급할 수 있게 되어, CMP장비의 단순화는 물론, 폴리싱 패드의 불균형 마모의 문제점을 해소하고 패드의 수명을 연장시키는 효과를 가지고 있다.

Claims (3)

1. 폴리싱 패드에 접촉되며, 복수개의 노즐공이 형성되는 스트립바와,

   상기 스트립바와 연통 설치되어, 상기 노즐공을 통하여 슬러리 또는 초순수가 제어에 의하여 분사되도록 슬러리 및 초순수를 공급하는 슬러리공급관 및 초순수공급관과,

   상기 스트립바의 일단에 설치되어 상기 스트립바를 회전 및 승하강시키는 구동부,

   를 포함하는 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스트립바는,

   중공의 원통 형상으로, 그 길이는 상기 폴리싱 패드의 반지름에 해당되는 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동부는,

   상기 스트립바를 승하강 이동시키기 위한 승하강모터와,

   상기 스트립바를 정, 역회전시키기 위한 회전모터를,

   포함하는 반도체 폴리싱 장비의 컨디셔너.

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