KR20070089299A - Polishing head carousel and chemical and mechanical polishing apparatus having the same - Google Patents

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Abstract

A polish pad supporting body and a CMP(Chemical Mechanical Polishing) apparatus with the same are provided to restrain the contamination of a semiconductor device by exhausting an unwanted material transmitted to a surface of a lower plate of a cover to an outer side of a polish pad using a predetermined tilt angle of the lower plate of the cover. A polish pad supporting body includes a polish head, a driving unit, and a cover. The polish head(132) is arranged on a polish pad(112). The polish head holds a substrate in order to make a polish object surface of the substrate contact the polish pad. The driving unit(136) is installed on the polish head. The driving unit is capable of supplying torque to the polish head through a cam shaft(134) connected with the polish head. The cover(138) is prolonged to an upper portion of the polish pad in order to support the driving unit. The cover is capable of enclosing the driving unit. A lower plate(138a) of the cover is arranged opposite to the polish pad. The lower plate has a predetermined tilt angle against the polish pad.

Description

연마 헤드 지지체 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치{Polishing head carousel and chemical and mechanical polishing apparatus having the same}Polishing head carousel and chemical and mechanical polishing apparatus having the same

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드 지지체를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a chemical mechanical polishing apparatus including a polishing head support according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 화학적 기계적 연마 장치 110 : 회전 테이블100: chemical mechanical polishing device 110: rotary table

112 : 연마 패드 120 : 슬러리 공급부112: polishing pad 120: slurry supply unit

130 : 연마 헤드 지지체 132 : 연마 헤드130: polishing head support 132: polishing head

134 : 회전축 136 : 구동부134: axis of rotation 136: drive unit

138 : 커버 138a : 커버 하부 플레이트138: cover 138a: cover lower plate

140 : 경사각 조절 유닛 θ : 경사각140: tilt angle adjustment unit θ: tilt angle

W : 반도체 기판W: semiconductor substrate

본 발명은 연마 헤드 지지체 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하기 위한 장치의 연마 헤드 지지체에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing head support and a chemical mechanical polishing apparatus having the same. More particularly, the invention relates to a polishing head support of an apparatus for chemically and mechanically polishing a semiconductor substrate.

최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위하여 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 막 형성, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입 및 연마 공정 등과 같은 단위 공정들의 수행에 의해 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 연마 공정은 반도체 장치의 집적도를 향상시키고, 반도체 장치의 구조적, 전기적 신뢰도를 향상시키기 위한 중요한 공정 기술로 대두되고 있다. 최근에는 슬러리(slurry)와 반도체 기판 상에 형성된 막의 화학적 반응 및 연마 패드와 반도체 기판 상에 형성된 막 사이의 기계적인 마찰력에 의해 반도체 기판을 평탄화시키는 화학적 기계적 연마 공정이 주로 사용되고 있다.Recently, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed in the direction of improving the degree of integration, reliability, response speed, etc. in order to meet various needs of consumers. In general, semiconductor devices are manufactured by performing unit processes such as film formation, photolithography, etching, ion implantation and polishing processes. Among the unit processes, the polishing process has emerged as an important process technology for improving the integration degree of a semiconductor device and improving the structural and electrical reliability of the semiconductor device. Recently, a chemical mechanical polishing process for flattening a semiconductor substrate by chemical reaction of a slurry and a film formed on the semiconductor substrate and a mechanical friction force between the polishing pad and the film formed on the semiconductor substrate is mainly used.

상기 화학적 기계적 연마 공정을 수행하기 위한 장치는 일반적으로 회전 테이블 상에 부착된 연마 패드, 반도체 기판을 파지하고 회전시키는 연마 헤드, 연마 패드와 반도체 기판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 연마 패드 컨디셔너(conditioner) 등을 구비한다. 또한, 화학적 기계적 연마 공정의 연마 종료 시점을 결정하기 위한 연마 종점 검출 장치를 구비한다.The apparatus for performing the chemical mechanical polishing process generally includes a polishing pad attached to a rotating table, a polishing head for holding and rotating a semiconductor substrate, a slurry supply portion for supplying a slurry between the polishing pad and the semiconductor substrate, and a surface of the polishing pad. And a polishing pad conditioner or the like for improving the condition. A polishing end point detection device is also provided for determining the polishing end point of the chemical mechanical polishing process.

상기 슬러리는 피가공물인 반도체 기판의 표면으로부터 또는 표면으로 연마 입자와 화학물질을 전달하는 매개체라고 할 수 있다. 상기 슬러리를 사용하는 화학 적 기계적 연마 공정에서는 연마 속도가 중요한 변수이며, 상기 연마 속도는 사용되는 슬러리에 의해 좌우된다. 슬러리의 내부에 포함되는 연마 입자는 일반적으로 10Å 내지 1000Å의 크기를 가지며, 경도는 반도체 기판과 비슷한 경도를 가지는 것으로 기계적인 연마 작용을 행한다.The slurry may be referred to as a medium for transferring abrasive particles and chemicals to or from the surface of the semiconductor substrate as a workpiece. In a chemical mechanical polishing process using the slurry, the polishing rate is an important variable, and the polishing rate depends on the slurry used. The abrasive grains contained in the slurry generally have a size of 10 kPa to 1000 kPa, and have a hardness similar to that of a semiconductor substrate, thereby performing mechanical polishing.

회전 테이블 상에 부착된 연마 패드의 표면에는 상기 슬러리의 유동을 위한 다수의 그루브(groove)가 동심원 상으로 형성되어 있고, 상기 슬러리를 수용하기 위한 미공들이 형성되어 있다. 상기 연마 패드는 크게 연질 패드와 경질 패드로 나누어질 수 있다. 연질 패드는 우레탄이 함유된 펠트 패드이고, 경질 패드는 다공성의 우레탄 패드이다.On the surface of the polishing pad attached to the rotating table, a plurality of grooves for the flow of the slurry are formed concentrically, and fine pores for receiving the slurry are formed. The polishing pad can be largely divided into a soft pad and a hard pad. The soft pad is a urethane-containing felt pad, and the hard pad is a porous urethane pad.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art.

도 1을 참조하면, 상술한 연마 헤드(12)는 상기 연마 헤드(12)를 상기 연마 패드(20) 상에서 수평 회전시키기 위한 구동부(14)와, 상기 구동부(14) 및 연마 헤드(12)를 연결하기 위한 회전축(16)과, 상기 구동부(14)를 감싸도록 구비되는 커버(18)와 함께 연마 헤드 지지체(10)를 이루고 있다.Referring to FIG. 1, the above-described polishing head 12 includes a drive unit 14 for horizontally rotating the polishing head 12 on the polishing pad 20, and the drive unit 14 and the polishing head 12. A polishing head support 10 is formed together with a rotating shaft 16 for connecting and a cover 18 provided to surround the driving unit 14.

그런데, 상기 연마 패드(20) 상의 슬러리 또는 순수(de-ionized water) 등이 연마 공정 중에 상기 연마 헤드(12) 상부의 커버(18)로 튀어 오르는 현상이 발생한다. 상기 현상이 지속되면서 상기 슬러리 또는 순수가 방울 형태로 응집될 수 있다. 이에 따라, 상기 커버(18)의 하부 플레이트(18a) 상에 응집된 슬러리 또는 순수는 그 자체의 무게에 의해 하방으로 다시 떨어질 수 있다. 이는 도시된 바와 같 이 상기 커버 하부 플레이트(18a)가 수평 상태를 이루고 있기 때문에, 응집된 물질이 상기 연마 패드(20)의 일측으로 흘러나가지 못하고 그대로 하강하는 것이다. 상기 연마 패드(20) 상으로 하강한 응집된 물질은 상기 연마 중인 반도체 기판(W)을 오염시키는 오염원으로 작용할 수 있다.However, a slurry or de-ionized water on the polishing pad 20 may bounce onto the cover 18 of the upper portion of the polishing head 12 during the polishing process. As the development continues, the slurry or pure water may be aggregated in the form of droplets. Accordingly, the slurry or pure water aggregated on the lower plate 18a of the cover 18 may fall back downward by its own weight. This is because the cover lower plate (18a) is in a horizontal state as shown, the aggregated material does not flow to one side of the polishing pad 20 to fall as it is. Aggregated material descending onto the polishing pad 20 may act as a contaminant that contaminates the semiconductor substrate W being polished.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 연마 공정시 연마 헤드 상에 구비된 커버의 하부 플레이트로 전이된 이물질이 연마 패드 상으로 떨어져 기판이 오염되는 문제를 억제할 수 있는 연마 헤드 지지체를 제공하는데 있다.The first object of the present invention for solving the above problems is a polishing head which can suppress the problem that the substrate is contaminated by foreign matter transferred to the lower plate of the cover provided on the polishing head in the polishing process falling on the polishing pad To provide a support.

또한, 본 발명의 제2 목적은 상기한 연마 헤드 지지체를 갖는 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는데 있다.It is also a second object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing apparatus having the above-described polishing head support.

상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 연마 헤드 지지체는, 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드 상에 배치되고 상기 기판의 피연마면이 상기 연마 패드와 접촉하도록 상기 기판을 파지하기 위한 연마 헤드와, 상기 연마 헤드 상에 구비되고 상기 연마 헤드와 연결된 회전축을 통해 상기 연마 헤드에 회전력을 제공하기 위한 구동부와, 상기 연마 패드의 외측으로부터 상기 연마 패드 상으로 연장되어 상기 구동부를 지지하며 상기 구동부를 감싸도록 구비되는 커버를 포함한다. 이때, 상기 연마 패드와 마주보는 상기 커버의 하부 플레이트는 상기 연마 패드에 대하여 소정의 경사각을 갖는다.A polishing head support according to an aspect of the present invention for achieving the first object is disposed on a polishing pad for polishing the surface of the substrate and holding the substrate so that the surface to be polished of the substrate is in contact with the polishing pad. And a driving unit for providing rotational force to the polishing head through a rotating shaft provided on the polishing head and connected to the polishing head, and extending from the outside of the polishing pad onto the polishing pad to support the driving unit. And a cover provided to surround the driving unit. At this time, the lower plate of the cover facing the polishing pad has a predetermined inclination angle with respect to the polishing pad.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커버의 하부 플레이트는 상기 구동부에서 멀어질수록 하방으로 기울어진 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the lower plate of the cover is characterized in that the inclined downward as the distance from the drive unit.

상기 제2 목적을 달성하기 위한 화학적 기계적 연마 장치는, 회전 테이블에는 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되고, 슬러리 공급부는 상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판과 상기 연마 패드 사이에 슬러리를 제공한다. 연마 헤드 지지체는 연마 헤드, 구동부 및 커버를 포함한다. 상기 연마 헤드는 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드 상에 배치되고, 상기 기판의 피연마면이 상기 연마 패드와 접촉하도록 상기 기판을 파지한다. 상기 구동부는 상기 연마 헤드 상에 구비되고, 상기 연마 헤드와 연결된 회전축을 통해 상기 연마 헤드에 회전력을 제공한다. 상기 커버는 상기 연마 패드의 외측으로부터 상기 연마 패드 상으로 연장되어 상기 구동부를 지지하며, 상기 구동부를 감싸도록 구비된다. 여기서, 상기 연마 패드와 마주보는 상기 커버의 하부 플레이트는 상기 연마 패드에 대하여 소정의 경사각을 갖는다.In the chemical mechanical polishing apparatus for achieving the second object, a polishing pad for polishing a surface of a substrate is attached to a rotating table, and a slurry supply portion provides a slurry between the substrate and the polishing pad while polishing the substrate. do. The polishing head support includes a polishing head, a drive unit and a cover. The polishing head is disposed on a polishing pad for polishing the surface of the substrate, and holds the substrate so that the surface to be polished of the substrate contacts the polishing pad. The driving part is provided on the polishing head and provides rotational force to the polishing head through a rotation shaft connected to the polishing head. The cover extends from the outside of the polishing pad onto the polishing pad to support the driving unit and to surround the driving unit. Here, the lower plate of the cover facing the polishing pad has a predetermined inclination angle with respect to the polishing pad.

상술한 바에 의하면, 연마 헤드 지지체의 외관에 구비되는 커버의 하부 플레이트가 연마 패드에 대하여 소정의 경사를 갖기 때문에 상기 커버의 하부 표면에 존재하는 이물질이 하강하지 않고 상기 경사면을 따라 일 측으로 배출될 수 있다. 따라서, 상기 이물질이 연마 패드 상으로 떨어져 연마 중인 기판을 오염시키는 문제를 미연에 방지할 수 있다.According to the above, since the lower plate of the cover provided on the exterior of the polishing head support has a predetermined inclination with respect to the polishing pad, foreign substances present on the lower surface of the cover may be discharged to one side along the inclined surface without falling. have. Therefore, the problem that the foreign matter falls on the polishing pad and contaminates the substrate being polished can be prevented.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하 면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 연마 헤드, 회전축, 구동부, 커버 등의 상대적인 크기 및 두께 등은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되거나 또는 단순화시켜 도시된 것이다. 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the relative size and thickness of the polishing head, the rotating shaft, the drive unit, the cover, etc. are exaggerated or simplified for clarity of the invention. Each device may also have a variety of additional devices not described herein.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 헤드 지지체를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a chemical mechanical polishing apparatus including a polishing head support according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치(100)는 연마 패드(112)가 부착된 회전 테이블(110)과, 반도체 기판(W)의 피연마면이 상기 연마 패드(112)와 마주보도록 반도체 기판(W)을 파지하고 반도체 기판(W)을 연마하는 동안 반도체 기판(W)의 피연마면을 연마 패드(112)와 접촉시키고 반도체 기판(W)을 회전시키기 위한 연마 헤드 지지체(130)와, 반도체 기판(W)을 연마하는 동안 반도체 기판(W)의 피연마면과 연마 패드(112)의 표면 사이에 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 2, in the chemical mechanical polishing apparatus 100 according to the exemplary embodiment, the rotating table 110 to which the polishing pad 112 is attached, and the surface to be polished of the semiconductor substrate W may have the polishing pad 112. A polishing head for contacting the polishing surface of the semiconductor substrate W with the polishing pad 112 and rotating the semiconductor substrate W while the semiconductor substrate W is held and the semiconductor substrate W is polished to face And a slurry supply part 120 for supplying a slurry between the surface to be polished of the semiconductor substrate W and the surface of the polishing pad 112 during polishing of the support 130 and the semiconductor substrate W.

회전 테이블(110)은 원반 형상을 갖고, 회전 테이블(110)의 하부에는 회전력을 전달하기 위한 제1 회전축(114)이 연결되어 있다. 회전 테이블(110)의 상부면에는 반도체 기판(W)을 연마하기 위한 연마 패드(112)가 부착되어 있다. 일반적으로, 연마 패드(112)는 회전 테이블(110)의 상부면에 접착제에 의해 부탁되며, 연마 패 드(112)의 표면에는 반도체 기판(W)의 화학적 기계적 연마를 위한 슬러리를 수용하기 위한 무수히 많은 미공들이 형성되어 있으며, 슬러리의 원활한 유동을 위한 다수의 그루브가 동심원 상으로 형성되어 있다. 연마 패드(112)는 경질 폴리우레탄이나 폴리우레탄이 함침 또는 코팅된 부직 폴리에스테르 펠트로 제조될 수 있다.The rotary table 110 has a disk shape, and the first rotary shaft 114 for transmitting the rotational force is connected to the lower portion of the rotary table 110. The polishing pad 112 for polishing the semiconductor substrate W is attached to the upper surface of the turntable 110. In general, the polishing pad 112 is attached to the upper surface of the rotary table 110 by an adhesive, and the surface of the polishing pad 112 is innumerable for receiving a slurry for chemical mechanical polishing of the semiconductor substrate W. Many pores are formed, and a plurality of grooves are formed concentrically for the smooth flow of the slurry. The polishing pad 112 may be made of rigid polyurethane or nonwoven polyester felt impregnated or coated with polyurethane.

또한, 상세히 도시되지는 않았지만, 회전 테이블(11)의 내부에는 반도체 기판(W)의 연마량 및 연마 종점을 검출하기 위한 연마 종점 검출부가 구비되어 있다. 연마 종점 검출부는 광을 발생시키는 광원과, 광을 반도체 기판(W)의 피연마면으로 반사시키기 위한 스플리터(splitter)와 반도체 기판(W)의 피연마면으로부터 반사된 광을 측정하여 반도체 기판(W)의 연마량 및 연마 종점을 검출하는 광 검출부를 포함한다. 한편, 회전 테이블(110)에는 광을 경로로 사용되는 슬롯이 형성되어 있으며, 연마 패드(112)에는 광을 투과시키는 투명 윈도우가 형성되어 있다.In addition, although not shown in detail, a polishing end point detecting portion for detecting the polishing amount and the polishing end point of the semiconductor substrate W is provided inside the rotary table 11. The polishing endpoint detecting unit measures a light source for generating light, a splitter for reflecting light onto the surface to be polished of the semiconductor substrate W, and light reflected from the surface to be polished of the semiconductor substrate W, thereby measuring the semiconductor substrate ( And a light detecting section for detecting the polishing amount and the polishing end point of W). On the other hand, a slot for using light as a path is formed in the turntable 110, and a transparent window for transmitting light is formed in the polishing pad 112.

슬러리 공급부(120)는 상기 반도체 기판(W)을 연마하는 동안 반도체 기판(W)과 연마 패드(112) 사이에 슬러리를 공급한다. 구체적으로, 슬러리 공급부(120)는 연마 패드(112) 상으로 슬러리를 공급하며, 상기 연마 패드(112) 상으로 공급된 슬러리는 연마 패드(112)의 미공들에 수용되며, 연마 패드(112)의 회전에 의해 반도체 기판(10)과 연마 패드(112) 사이로 공급된다. 슬러리 공급부(120)는 상기 연마 패드(112)의 회전 방향에 대하여 연마 헤드(112)의 전방 부위의 상부에 배치되는 것이 바람직하다.The slurry supply unit 120 supplies a slurry between the semiconductor substrate W and the polishing pad 112 while the semiconductor substrate W is polished. Specifically, the slurry supply unit 120 supplies a slurry onto the polishing pad 112, and the slurry supplied onto the polishing pad 112 is accommodated in pores of the polishing pad 112, and the polishing pad 112 It is supplied between the semiconductor substrate 10 and the polishing pad 112 by the rotation of. The slurry supply unit 120 is preferably disposed above the front portion of the polishing head 112 with respect to the rotation direction of the polishing pad 112.

상기 슬러리 공급부(120)로부터 연마 패드(112) 상으로 공급되는 슬러리에는 반도체 기판(W)의 기계적 연마를 위한 연마 입자들이 포함되어 있다. 연마 입자는 일반적으로 10Å 내지 1000Å의 크기를 가지면 경도는 반도체 기판(W)과 비슷한 경도를 가지는 것으로 기계적인 연마 작용을 한다. 반도체 기판(W) 상에 형성된 산화막(SiO2)을 연마하는 경우 퓸드 실리카(fumed silica)에 알칼리 수용액을 첨가한 슬러리가 사용될 수 있으며, 금속층의 연마에 사용되는 슬러리는 기본적으로 금속을 산화 또는 식각하는 첨가제와 기계적 가공을 하는 산화알루미늄(Al2O3) 등의 연마 입자로 구성될 수 있다. 폴리 실리콘층의 연마에 사용되는 슬러리는 퓸드 실리카 또는 콜로이드(colloid) 상 실리카에 알칼리 수용액을 첨가한 것이 사용될 수 있다.The slurry supplied from the slurry supply unit 120 onto the polishing pad 112 includes abrasive particles for mechanical polishing of the semiconductor substrate W. The abrasive particles generally have a size of 10 kPa to 1000 kPa, and the hardness of the abrasive particles has a hardness similar to that of the semiconductor substrate (W). When polishing the oxide film (SiO 2 ) formed on the semiconductor substrate (W) may be a slurry in which an alkali aqueous solution is added to fumed silica, the slurry used for polishing the metal layer is basically oxidized or etched metal It may be composed of abrasive particles such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and the like to the additive and mechanical processing. The slurry used for polishing the polysilicon layer may be one obtained by adding an aqueous alkali solution to fumed silica or colloidal silica.

도시된 연마 헤드 지지체(130)는 연마 헤드(132), 제2 회전축(134), 구동부(136) 및 커버(138)를 포함할 수 있다. 연마 헤드(132)는 반도체 기판(W)을 파지하고, 반도체 기판(W)의 화학적 기계적 연마 공정의 진행 동안 반도체 기판(W)의 피연마면을 연마 패드(112)에 접촉시킨다. 상세하게 도시되지는 않았지만, 연마 헤드(132)의 내부에는 진공 압력을 이용하여 반도체 기판(W)의 파지와 반도체 기판(W)의 피연마면을 연마 패드(112)에 밀착시키기 위한 공기 챔버가 형성되어 있으며, 상기 공기 챔버의 확장 및 수축에 의해 반도체 기판(W)을 파지하고 반도체 기판(W)의 피연마면을 연마 패드(112)에 밀착시킨다. 이때, 연마 헤드(132)의 하부 가장자리 부위에는 반도체 기판(W)을 고정시키고, 반도체 기판(W)과 함께 연마 패드(112)에 밀착되는 리테이너 링(retainer ring)(132a)이 구비되어 있다.The illustrated polishing head support 130 may include a polishing head 132, a second rotating shaft 134, a driving unit 136, and a cover 138. The polishing head 132 grips the semiconductor substrate W and contacts the polished surface of the semiconductor substrate W to the polishing pad 112 during the chemical mechanical polishing process of the semiconductor substrate W. Although not shown in detail, an air chamber is provided inside the polishing head 132 to closely contact the polishing pad 112 with the grip of the semiconductor substrate W and the surface to be polished of the semiconductor substrate W using a vacuum pressure. The semiconductor substrate W is gripped by the expansion and contraction of the air chamber, and the surface to be polished of the semiconductor substrate W is brought into close contact with the polishing pad 112. At this time, a lower portion of the polishing head 132 is provided with a retainer ring 132a which fixes the semiconductor substrate W and adheres to the polishing pad 112 together with the semiconductor substrate W.

제2 회전축(134)은 연마 헤드(132)로부터 상방으로 연장되어 상기 연마 헤드 (132)에 회전 또는 수평 이동시키기 위한 구동부(136)와 연결된다. 도시되지는 않았으나, 상기 구동부(136)는 연마 헤드(132)가 연마 패드(112)와 밀착된 상태에서 회전시키기 위한 구동 모터(미도시)와 상기 연마 헤드(132)를 연마 패드(112)의 반경 방향으로 수평 왕복시키기 위한 스카라(scalar) 방식의 로봇(미도시)을 포함할 수 있다.The second rotating shaft 134 extends upward from the polishing head 132 and is connected to the driving unit 136 for rotating or horizontally moving the polishing head 132. Although not shown, the driving unit 136 may include a driving motor (not shown) for rotating the polishing head 132 in close contact with the polishing pad 112 and the polishing head 132 of the polishing pad 112. It may include a scalar robot (not shown) for horizontal reciprocating in the radial direction.

커버(138)는 연마 패드(112)의 외측으로부터 연마 패드(112) 상으로 연장되어 상기 구동부(136)를 지지하며, 상기 구동부(136)를 감싸도록 구비된다. 여기서, 상기 커버(138)의 하부 플레이트(138a)는 연마 패드(112)의 상부면에 대하여 소정의 경사각을 갖도록 형성되어 있다. 구체적으로, 상기 커버(138)의 하부 플레이트(138a)는 상기 구동부(136)로부터 멀어질수록 하방으로 기울어지도록 형성된다. 상기와 같이 커버(138)의 하부 플레이트(138a)가 경사각을 가지고 형성되어 있으므로, 커버(138)의 하부 플레이트(138a) 표면 상에 존재하는 응집된 슬러리 또는 순수 방울이 연마 패드(112)의 외측으로 배출될 수 있다. 특히, 상기 커버(138)의 하부 플레이트(138a)는 소정의 점성을 갖는 슬러리 응집물이 이동 가능할 정도의 경사각을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 경사각은 10°내지 15°로 형성될 수 있다.The cover 138 extends from the outside of the polishing pad 112 onto the polishing pad 112 to support the driving unit 136 and to surround the driving unit 136. Here, the lower plate 138a of the cover 138 is formed to have a predetermined inclination angle with respect to the upper surface of the polishing pad 112. Specifically, the lower plate 138a of the cover 138 is formed to be inclined downward as it moves away from the driving unit 136. Since the lower plate 138a of the cover 138 is formed to have an inclination angle as described above, the aggregated slurry or pure droplets existing on the surface of the lower plate 138a of the cover 138 is moved outward of the polishing pad 112. May be discharged. In particular, the lower plate 138a of the cover 138 preferably has an inclination angle such that the slurry aggregate having a predetermined viscosity can move. For example, the inclination angle may be formed to 10 ° to 15 °.

이에 따라, 연마 공정시 연마 헤드(130)가 회전 또는 수평 이동하는 과정에서 연마 패드(112) 표면에 존재하는 슬러리 또는 순수가 커버(138)의 하부 플레이트(138a)의 표면으로 튀어오른 이물질들이 응집된 후에 연마 패드(112) 상으로 다시 떨어짐으로써 연마 패드(112) 또는 반도체 기판(W)이 오염되는 문제를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 반도체 기판(W)을 파지한 연마 헤드(130)가 일시적으로 대기하기 위한 HCLU(head cup loading unloading)(미도시)에 위치하고 있을 때, 상기 HCLU 내부에 설치된 세정 모듈에서 분사되는 순수에 의해 리테이너 링(132a) 주변에 잔류하는 슬러리가 제거된다. 이때, 순수는 상방으로 분사되기 때문에 순수가 커버(138)의 하부 플레이트(138a)로 튀게 되고 하부 플레이트(138a) 표면에 존재하는 슬러리와 같은 이물질에 의해 오염된 순수 방울로 응집될 수 있다. 이와 같이 하부 플레이트(138a) 표면에 형성된 이물질이 하부 플레이트(138a)의 경사를 따라 다시 연마 패드(112) 상으로 떨어지지 않고 연마 패드(112) 외부로 배출되어 반도체 기판(W)의 오염이 억제될 수 있는 것이다.As a result, the slurry or pure water present on the surface of the polishing pad 112 during the rotation or horizontal movement of the polishing head 130 during the polishing process aggregates the foreign substances that spring up to the surface of the lower plate 138a of the cover 138. After falling back onto the polishing pad 112, the contamination of the polishing pad 112 or the semiconductor substrate W may be prevented. In addition, when the polishing head 130 holding the semiconductor substrate W is located in a head cup loading unloading (HCLU) (not shown) for temporarily waiting, the pure water sprayed from the cleaning module installed inside the HCLU The slurry remaining around the retainer ring 132a is removed. At this time, since the pure water is sprayed upward, the pure water may be splashed onto the lower plate 138a of the cover 138 and aggregated into pure droplets contaminated by foreign matter such as a slurry present on the surface of the lower plate 138a. In this way, foreign matter formed on the surface of the lower plate 138a is discharged to the outside of the polishing pad 112 without falling back onto the polishing pad 112 along the inclination of the lower plate 138a so that contamination of the semiconductor substrate W may be suppressed. It can be.

한편, 도시되지는 않았으나 상기 커버(138)의 하부 플레이트(138a)의 경사각을 조절하기 위한 경사각 조절 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 경사각 조절 유닛은 하부 플레이트(138a)와 힌지(hinge) 결합된 커버(138)의 일측 부위에 대향하는 타측 부위와 연결될 수 있다. 하부 플레이트(138a)의 경사각은 상기 경사각 조절 유닛에 의해 조절 가능하므로, 하부 플레이트(138a)의 표면에 형성된 이물질의 점성에 따라 이물질의 배출 속도를 유연하게 제어할 수 있다.On the other hand, although not shown may further include an inclination angle adjusting unit (not shown) for adjusting the inclination angle of the lower plate (138a) of the cover 138. The inclination angle adjusting unit may be connected to the other side portion opposite to one side portion of the cover 138 hinged to the lower plate 138a. Since the inclination angle of the lower plate 138a is adjustable by the inclination angle adjusting unit, the discharge speed of the foreign matter can be flexibly controlled according to the viscosity of the foreign matter formed on the surface of the lower plate 138a.

도 1에 도시된 화살표들은 회전 테이블(110)의 회전 방향, 연마 헤드(132)의 회전 방향들을 각각 나타낸다.Arrows shown in FIG. 1 indicate rotation directions of the turntable 110 and rotation directions of the polishing head 132, respectively.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 화학적 기계적 연마 장치에서 연마 헤드에 연결된 구동부의 커버 하부 플레이트가 소정의 경사각을 가지고 형성되 어 있다. 따라서, 상기 하부 플레이트의 표면으로 전이된 이물질이 연마 패드 외측으로 배출될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the cover lower plate of the drive unit connected to the polishing head in the chemical mechanical polishing apparatus is formed with a predetermined inclination angle. Therefore, foreign matter transferred to the surface of the lower plate may be discharged to the outside of the polishing pad.

이와 같이, 이물질에 의해 반도체 기판의 오염이 억제되므로 반도체 장치의 신뢰도 및 수율이 향상되고 화학적 기계적 연마 장치의 세정 주기를 증가시켜 제조 설비의 가동률이 향상되는 효과가 있다.As such, since contamination of the semiconductor substrate is suppressed by foreign matters, reliability and yield of the semiconductor device are improved, and the cleaning cycle of the chemical mechanical polishing apparatus is increased, thereby improving the operation rate of the manufacturing facility.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (3)

기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드 상에 배치되고, 상기 기판의 피연마면이 상기 연마 패드와 접촉하도록 상기 기판을 파지하기 위한 연마 헤드;A polishing head disposed on a polishing pad for polishing a surface of the substrate, the polishing head for holding the substrate such that the surface to be polished of the substrate contacts the polishing pad; 상기 연마 헤드 상에 구비되고, 상기 연마 헤드와 연결된 회전축을 통해 상기 연마 헤드에 회전력을 제공하기 위한 구동부; 및A driving unit provided on the polishing head and configured to provide rotational force to the polishing head through a rotation shaft connected to the polishing head; And 상기 연마 패드의 외측으로부터 상기 연마 패드 상으로 연장되어 상기 구동부를 지지하며, 상기 구동부를 감싸도록 구비되는 커버를 포함하되,A cover extending from the outside of the polishing pad to the polishing pad to support the driving unit and surrounding the driving unit, 상기 연마 패드와 마주보는 상기 커버의 하부 플래이트는 상기 연마 패드에 대하여 소정의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 헤드 지지체.And the lower plate of the cover facing the polishing pad has a predetermined inclination angle with respect to the polishing pad. 제1항에 있어서, 상기 커버의 하부 플레이트는 상기 구동부에서 멀어질수록 하방으로 기울어진 것을 특징으로 하는 연마 헤드 지지체.The polishing head support according to claim 1, wherein the lower plate of the cover is inclined downwardly away from the driving unit. 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드가 부착된 회전 테이블;A rotary table attached with a polishing pad for polishing the surface of the substrate; 상기 기판을 연마하는 동안 상기 기판과 상기 연마 패드 사이에 슬러리를 제공하기 위한 슬러리 공급부; 및A slurry supply for providing a slurry between the substrate and the polishing pad while polishing the substrate; And 기판의 표면을 연마하기 위한 연마 패드 상에 배치되고 상기 기판의 피연마면이 상기 연마 패드와 접촉하도록 상기 기판을 파지하기 위한 연마 헤드와, 상기 연마 헤드 상에 구비되고 상기 연마 헤드와 연결된 회전축을 통해 상기 연마 헤드 에 회전력을 제공하기 위한 구동부와, 상기 연마 패드의 외측으로부터 상기 연마 패드 상으로 연장되어 상기 구동부를 지지하며 상기 구동부를 감싸도록 구비되는 커버를 포함하는 연마 헤드 지지체를 포함하되,A polishing head for gripping the substrate disposed on a polishing pad for polishing the surface of the substrate, the polishing surface of the substrate being in contact with the polishing pad, and a rotating shaft provided on the polishing head and connected to the polishing head. A polishing head support including a driving unit for providing a rotational force to the polishing head through the cover and extending from the outside of the polishing pad to the polishing pad to support the driving unit and to surround the driving unit, 상기 연마 패드와 마주보는 상기 커버의 하부 플레이트는 상기 연마 패드에 대하여 소정의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.And the lower plate of the cover facing the polishing pad has a predetermined inclination angle with respect to the polishing pad.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101389394B1 (en) * 2012-09-11 2014-04-25 국방과학연구소 Infrared Rays Sensor Rear Surface Polishing Method

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