KR20100005474A - Ｃｍｐ 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 드레서의 다이아몬드 디스크 표면에 잔류하는 폴리싱패드 가루 등의 이물질을 제거하기 위해 나일론 브러쉬를 드레서 세정장치에 설치하여 다이아몬드 디스크 표면으로부터 폴리싱패드로 이물질이 전이되는 현상을 예방함으로써 CMP 공정시 웨이퍼 표면상의 스크래치 발생을 예방할 수 있도록 된 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 폴리싱패드의 컨디셔닝을 수행하는 드레서를 세정하는 장치에 있어서, 상기 드레서를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 세정컵; 상기 세정컵의 바닥면의 상측으로 그 중심이 상기 세정컵의 중심에 위치되도록 횡으로 설치되는 지지판; 상기 지지판의 양측 단부의 상면에 상측으로 돌출되도록 장착되는 브러쉬; 상기 세정컵에 수용되는 상기 드레서의 상하부면으로 초순수를 분사하는 상부노즐과 하부노즐; 상기 분사된 초순수와 이물질을 수용하고 배출하기 위해 상기 세정컵의 하측에 구비되는 배수컵;및 상기 지지판이 회전되도록 구동력을 전달하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
CMP, 폴리싱패드 컨디셔닝, 드레서, 다이아몬드 디스크, 초순수.
Description
본 발명은 화학적·기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 'CMP'라 함)장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드레서의 다이아몬드 디스크 표면에 잔류하는 폴리싱패드 가루 등의 이물질을 제거하기 위해 나일론 브러쉬를 드레서 세정장치에 설치하여 다이아몬드 디스크 표면으로부터 폴리싱패드로 이물질이 전이되는 현상을 예방함으로써 CMP 공정시 웨이퍼 표면상의 스크래치 발생을 예방할 수 있도록 된 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자가 고집적화 되어가고 금속배선이 다층화됨에 따라 층간 절연막의 평탄화 정도가 후속 공정에 미치는 영향이 점차 커지고 있어 층간 절연막에 대한 평탄화 공정의 중요성이 증가하고 있다.
이러한 층간 절연막의 평탄화를 위해 SOG(spin on glass), 에치백(etch back), 리플로우(reflow), CMP 공정 등의 평탄화 방법이 개발되어 반도체 제조공정 에 적용되고 있다. 상기 평탄화 방법 중 CMP 공정은 슬러리(slurry)에 의한 화학반응과 폴리싱패드에 의한 기계적 가공이 동시에 이루어지는 평탄화 공정으로서, 기존의 평탄화 방식인 에치백 또는 리플로우 공정 등과 비교해서 광역 평탄화를 이루는 동시에 소자와 소자간의 분리(isolation) 및 소자의 다층화를 이룰 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 CMP 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
종래의 CMP 장치에서 폴리싱패드(10)는 연마테이블(50)의 상부면에 부착되고, 절연막이 형성된 웨이퍼(25)는 폴리싱헤드(20)의 하부면에 장착되며, 상기 웨이퍼(25)가 상기 폴리싱패드(10)에 밀착된 상태로 웨이퍼(25)와 폴리싱패드(10)가 상호 반대방향으로 회전하면서 기계적인 연마가 이루어진다.
아울러 별도로 설치되는 슬러리공급부(30)를 통하여 상기 웨이퍼(25)와 폴리싱패드(10) 사이로 슬러리가 투입되어 웨이퍼(25) 표면의 절연막과 반응하도록 하여 화학적인 연마가 이루어진다.
한편, CMP 공정에 의한 평탄화가 정밀하게 이루어지기 위해서는 웨이퍼(25)에 접촉하는 폴리싱패드(10)의 표면 거칠기와 전체적인 탄력이 적절하게 유지되어야 하는데, 이를 위해 CMP 공정 중에 폴리싱패드(10)의 상태를 항상 일정하게 유지하는 작업을 폴리싱패드 컨디셔닝이라 하며, 이와 같은 작업을 수행하는 장치를 드레서(dresser, 40)라고 한다. 상기 드레서(40)는 회전축(41)과 상기 회전축(41)의 하부면에 장착되며 폴리싱패드(10)와 직접 접촉하여 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어지는 다이아몬드 디스크(42)로 구성되며, 상기 드레서(40)에 장착된 다이아몬드 디 스크(42)를 구동하여 상기 다이아몬드 디스크(42)와 폴리싱패드(10)가 밀착된 상태로 회전하면서 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어진다.
상기 드레서(40)는 폴리싱패드 컨디셔닝을 끝낸 후에는 드레서 세정장치(1)로 이송되어 세정된다. 상기 드레서 세정장치(1)는 드레서(40)를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 세정컵(2), 상기 세정컵(2)에 수용되는 드레서(40)의 상하부면을 세정하기 위해서 초순수(Deionized Water)를 분사할 수 있도록 설치되는 상부노즐(4)과 하부노즐(5), 상기 상부노즐(4)과 하부노즐(5)로 초순수를 공급하는 초순수공급부(6) 및 상기 세정컵(2)의 하측에 상기 세정컵(2)보다 넓은 폭을 갖도록 구비되고 바닥면의 일측에는 배수공(3a)이 형성되어 있는 배수컵(3)으로 구성된다.
따라서 상기 드레서(40)가 상기 세정컵(2)의 내부로 삽입된 상태에서 초순수가 분사되고, 상기 드레서(40)가 초순수에 잠긴 상태에서 회전하면서 폴리싱패드 컨디셔닝 중에 상기 드레서(40)의 다이아몬드 디스크(42)에 잔류하는 이물질을 제거하는 세정작업이 이루어지게 된다.
한편, 상기 다이아몬드 디스크(42)는 스테인리스 스틸 재질의 플레이트에 다이아몬드 입자를 전착 또는 융착식으로 붙여서 만들어지기 때문에, 폴리싱패드 컨디셔닝이 진행되는 동안 하측으로 압력이 가해져 회전하는 경우에는, 다이아몬드 입자가 다이아몬드 디스크(42)로부터 탈착되거나 깨져서 폴리싱패드(10) 위에 그대로 남아있게 되며, 이와 같은 상태에서 CMP 공정이 진행되는 경우에는 웨이퍼(25)의 표면에 스크래치를 발생시키게 된다.
또한, CMP 공정의 진행중에 폴리싱패드(10)로부터 떨어져 나온 폴리싱패 드(10) 가루 등의 이물질이 컨디셔닝 과정에서 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 붙게 되고, 다시 후속되는 CMP 공정에서 웨이퍼(25)에 스크래치를 발생시키는 원인이 된다.
도 2는 종래 다이아몬드 디스크 표면의 구조를 나타낸 저면도이고, 도 3은 종래 다이아몬드 디스크 표면에 이물질이 붙은 모습를 나타낸 사진이며, 도 4는 종래 CMP 공정 후 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생된 모습을 나타낸 사진이다.
도 2를 참조하면, 다이아몬드 디스크(42)는 가장자리부 둘레를 따라서 총 8개의 셀(43)이 돌출 형성되어 있으며, 상기 셀(43) 표면과 폴리싱패드(10)의 표면이 상호 접촉되어 회전되는 과정에서 컨디셔닝이 진행된다.
도 3의 사진에서 원으로 표시된 부분과 같이, 폴리싱패드 컨디셔닝을 진행할 때 상기 다이아몬드 디스크(42)의 셀(43) 표면에 부착되어 있는 다이아몬드 입자가 폴리싱패드(10)의 표면을 긁게 되는 과정에서 폴리싱패드(10)의 가루가 다이아몬드 입자의 주위에 뭉쳐져 붙게 되는데, 이러한 이물질은 종래의 드레서 세정장치(1)를 통한 세정공정을 진행하더라도 완전히 제거되지 않고 잔류하는 문제점이 있었다.
도 4에는 상기 다이아몬드 디스크(42)에 잔류하는 이물질로 인하여 후속되는 CMP 공정에서 웨이퍼(25)의 표면에 스크래치가 발생된 모습을 나타낸다.
도 4의 (a)에서 작은 점들이 찍혀 있는 것은 미세한 다이아몬드 입자에 의한 긁힘으로 발생된 스크래치를 나타내고, 원으로 표시된 부분의 내부에 선으로 그어진 부분은 이물질이 뭉쳐진 상태에서 웨이퍼의 표면에 발생된 스크래치를 나타낸 것이다.
도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서 스크래치 부분을 확대한 사진으로서 웨이퍼 상에 형성된 패턴이 스크래치로 인해 파괴된 모습을 볼 수 있다.
상기와 같은 문제점을 방지하기 위해서는 상기 드레서(40) 세정작업이 이루어지는 동안에 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 잔류하는 이물질을 완전히 제거해 주는 작업이 필요하다.
그러나, 앞서 살펴본 바와 같이 종래의 드레서 세정장치(1)는 상부노즐(4)과 하부노즐(5)을 통하여 단순히 초순수를 분사시키는 방식으로 이루어져 있을 뿐이므로, 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 부착되어 있는 이물질을 완전히 제거하기에는 부족하므로, 이에 대한 개선책이 시급한 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폴리싱패드 컨디셔닝 후 드레서를 세정함에 있어서, 다이아몬드 디스크의 표면에 잔류하는 이물질을 보다 확실하게 제거하여 후속되는 CMP 공정의 진행중에 웨이퍼 표면에서의 스크래치 발생을 예방할 수 있도록 된 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치는, 폴리싱패드의 컨디셔닝을 수행하는 드레서를 세정하는 장치에 있어서, 상기 드레서를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 세정컵; 상기 세정컵의 바닥면의 상측으로 그 중심이 상기 세정컵의 중심에 위치되도록 횡으로 설치되는 지지판; 상기 지지판의 양측 단부의 상면에 상측으로 돌출되도록 장착되는 브러쉬; 상기 세정컵에 수용되는 상기 드레서의 상하부면으로 초순수를 분사하는 상부노즐과 하부노즐; 상기 분사된 초순수와 이물질을 수용하고 배출하기 위해 상기 세정컵의 하측에 구비되는 배수컵;및 상기 지지판이 회전되도록 구동력을 전달하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지판은 십자(+)의 교차된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 지지판은 PVC 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 브러쉬는 나일론 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 모터는 자체 인코더 장착형으로 이루어져, 상기 지지판이 10 ~ 30 rpm 사이의 속도로 회전되도록 회전속도를 조절하여 구동력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치에 의하면, 폴리싱패드 컨디셔닝 후 드레서를 세정함에 있어서, 다이아몬드 디스크의 표면에 잔류하는 이물질을 브러쉬를 이용하여 보다 확실하게 제거할 수 있게 되어 후속되는 CMP 공정에서 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생되지 않도록 예방할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 종래기술의 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 본 발명에서 새롭게 부가된 구성요소를 중심으로 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 드레서 세정작업이 진행되는 사용 상태도이다.
먼저, 본 발명의 드레서 세정장치(100)와 도 1에 도시된 종래의 드레서 세정장치(1)를 비교해 보면, 회전축(41)과 상기 회전축(41)의 하부면에 장착되는 다이 아몬드 디스크(42)로 이루어진 드레서(40)를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 세정컵(120)과, 상기 세정컵(120)에 수용되는 상기 드레서(40)의 상하부면으로 각각 초순수를 분사하는 상부노즐(4)과 하부노즐(5), 상기 세정컵(120)의 하측으로 상기 세정컵(120)보다 넓은 폭을 갖도록 구비되는 배수컵(130)을 포함하여 이루어진 점에서는 동일하다.
한편, 본 발명의 드레서 세정장치(100)는 상기 세정컵(120)의 바닥면의 상측으로 그 중심이 상기 세정컵(120)의 중심에 위치되도록 횡으로 설치되는 지지판(150)과, 상기 지지판(150)의 양측 단부의 상면에 상측으로 돌출된 브러쉬(140)가 장착되어 다이아몬드 디스크(42) 표면의 세정 효과를 향상시키는데 그 특징이 있다.
상기 지지판(150)에 장착된 브러쉬(140)를 이용하면, 드레서(40)의 세정작업시 단순히 초순수를 분사하는 것 이외에, 상기 드레서(40)를 하측으로 이동시켜 다이아몬드 디스크(42)의 가장자리부에서 하측으로 돌출된 셀(43)의 표면과 상기 브러쉬(140)가 접촉된 상태에서 드레서(40)의 회전축(41)을 회전시킴으로써, 상기 다이아몬드 디스크(42)와 브러쉬(140)간의 마찰에 의해서 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 붙어있던 이물질을 종래의 세정장치에 비해 보다 확실하게 제거하는 것이 가능해 진다.
폴리싱패드 컨디셔닝 공정은 상기 다이아몬드 디스크(42)의 셀(43) 표면과 폴리싱패드(10) 사이에 직접적인 접촉이 이루어지게 되므로 상기 지지판(150)의 양측 단부의 상면에 상기 셀(43)과 마주보는 위치에 브러쉬(140)를 장착함으로써 상 기 셀(43)과 그 주변의 다이아몬드 디스크(42) 표면에 붙어있는 이물질을 집중적으로 제거할 수 있게 되는 것이다.
상기 브러쉬(140)는 상기 다이아몬드 디스크(42) 표면을 손상시키지 않으면서 이물질을 긁어 낼 수 있는 재질로 구성됨이 바람직하며, 그 일실시예로서 나일론(nylon) 재질로 구성될 수 있다.
그리고 상기 지지판(150)은 그 상면에 상기 브러쉬(140)의 장착이 용이함과 아울러 장시간 사용시에도 변형이 되지 않을 정도의 강성을 갖는 재질로 구성됨이 바람직하며, 그 일실시예로서 PVC(polyvinyl chloride, 염화비닐)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 지지판(150)은 십자(+)의 교차된 형태로 구성하여, 상기 지지판(150) 상면의 브러쉬(140)가 원주방향으로 90도의 간격으로 배치되도록 함이 바람직하다. 이렇게 브러쉬(140)를 일정 간격으로 배치되도록 구성함으로써, 다이아몬드 디스크(42)의 표면을 균일하게 마찰시킬 수 있게 된다. 한편, 다이아몬드 디스크(42)의 표면으로부터 이탈되어 상기 브러쉬(140)에 묻어 있는 이물질은 상부노즐(4)과 하부노즐(5)을 통해 분사되는 초순수에 씻겨져 하측의 세정컵(120)으로 낙하하게 된다.
그 후, 상기 세정컵(120)의 가장자리 테두리를 넘쳐 흐르는 이물질을 함유한 초순수는 하측의 배수컵(130)으로 낙하되고, 상기 배수컵(130)의 바닥부 일측에 형성되어 있는 배수공(131)을 통과하여 이와 연통된 배수관(132)을 통해 배출된다.
또한, 본 발명의 드레서 세정장치(100)는 다이아몬드 디스크(42)와 브러 쉬(140)간의 마찰이 원활히 이루어지도록 하기 위하여, 상기 브러쉬(140)가 장착된 지지판(150)이 상기 드레서(40)의 회전축(41)의 회전방향과 반대방향으로 회전되도록 구동력을 전달하는 모터(180)를 구비한다.
상기 모터(180)는 구동축(170)을 축회전시키게 되고, 상기 구동축(170)의 상단부에 설치된 풀리(171)는 타이밍 벨트(175)를 매개로 종동축(160)의 하단부에 설치된 풀리(161)와 연결되고, 상기 종동축(160)의 상단부에는 상측의 배수컵(130)과 세정컵(120)을 나사결합 방식으로 연결하는 연결탭(155)을 관통하여 상측으로 연장형성된 연결축(165)이 지지판(150)의 저면에 연결됨으로써, 상기 모터(180)의 구동력이 상기 지지판(150)으로 전달되도록 구성된다.
또한, 상기 모터(180)는 상기 지지판(150)이 10 ~ 30 rpm 사이에서 회전될 수 있도록 회전속도의 조절이 용이한 인코더(encoder) 장착형 모델로 구성됨이 바람직하다.
위와 같이, 개선된 본 발명의 드레서 세정장치(100)를 통하여 드레서(40)의 세정작업시 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 붙어있던 폴리싱패드(10) 가루 등의 이물질을 보다 확실하게 제거할 수 있게 되며, 이에 따라서 세정작업 후 다시 폴리싱패드 컨디셔닝을 진행하더라도, 다이아몬드 디스크(42)의 표면에 붙어있던 이물질이 폴리싱패드(10)의 표면으로 전이되어 후속되는 CMP 공정을 수행하는 웨이퍼의 표면에 스크래치가 발생되는 것을 예방할 수 있게 되어, 웨이퍼의 품질과 생산수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 CMP 장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 종래 다이아몬드 디스크 표면의 구조를 나타낸 저면도,
도 3은 종래 다이아몬드 디스크 표면에 이물질이 붙은 모습를 나타낸 사진,
도 4는 종래 CMP 공정 후 웨이퍼 표면에 스크래치가 발생된 모습을 나타낸 사진,
도 5는 본 발명에 따른 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 드레서 세정작업이 진행되는 사용 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1,100 : 드레서 세정장치 2,120 : 세정컵
3,130 : 배수컵 4 : 상부노즐
5 : 하부노즐 6 : 초순수공급부
10 : 폴리싱패드 20 : 폴리싱헤드
25 : 웨이퍼 30 : 슬러리공급부
40 : 드레서 41 : 회전축
42 : 다이아몬드 디스크 50 : 연마테이블
140 : 브러쉬 150 : 지지판
160 : 종동축 165 : 연결축
170 : 구동축 180 : 모터
Claims (5)
- 회전축과, 상기 회전축의 하부면에 장착되어 폴리싱패드와 직접 접촉하는 다이아몬드 디스크로 이루어져, 상기 폴리싱패드의 컨디셔닝을 수행하는 드레서를 세정하는 장치에 있어서,상기 드레서를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 세정컵;상기 세정컵의 바닥면의 상측으로 그 중심이 상기 세정컵의 중심에 위치되도록 횡으로 설치되는 지지판;상기 지지판의 양측 단부의 상면에 상측으로 돌출되도록 장착되는 브러쉬;상기 세정컵에 수용되는 상기 드레서의 상하부면으로 초순수를 분사하는 상부노즐과 하부노즐;상기 분사된 초순수와 이물질을 수용하고 배출하기 위해 상기 세정컵의 하측에 구비되는 배수컵;및상기 지지판이 회전되도록 구동력을 전달하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 지지판은 십자(+)의 교차된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지판은 PVC 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 브러쉬는 나일론 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 모터는 자체 인코더 장착형으로 이루어져, 상기 지지판이 10 ~ 30 rpm 사이의 속도로 회전되도록 회전속도를 조절하여 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080065515A KR20100005474A (ko) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | Ｃｍｐ 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020080065515A KR20100005474A (ko) | 2008-07-07 | 2008-07-07 | Ｃｍｐ 장치의 폴리싱패드 컨디셔닝 드레서 세정장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100005474A true KR20100005474A (ko) | 2010-01-15 |
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ID=41814854
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN110340798A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-10-18 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种研磨垫清洗装置及双面研磨机 |
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-
2008
- 2008-07-07 KR KR1020080065515A patent/KR20100005474A/ko not_active Application Discontinuation
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