KR20100053242A - Apparatus for grinding the substrate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A substrate grinding device is provided to improve the grinding amount and the grinding uniformity of the device by supplying slurry on the center of a substrate grinding pad. CONSTITUTION: A substrate is loaded on a substrate supporting unit. A substrate grinding unit(120) comprises a grinding head(121) and a grinding pad(122). The substrate grinding unit grinds the substrate by rotating the grinding pad on upper side of the substrate. The center of the substrate pad supplies slurry is supplied between the grinding pad and the substrate through a nozzle from the center of the substrate pad. A rotatable wing is formed in the center of the grinding pad that supplies the slurry.

Description

기판 연마 장치{Apparatus for grinding the substrate}Apparatus for grinding the substrate

본 발명은 기판 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정, 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 제조 공정 등에 사용되는 기판을 연마하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate polishing apparatus, and more particularly, to an apparatus for polishing a substrate used in a semiconductor manufacturing process, a flat panel display (FPD) manufacturing process, and the like.

최근 반도체 소자는 고집적화와 더불어 그 구조가 다층화 되어가고 있다. 그 결과, 각 층간의 패턴의 유무에 따라서 단차가 발생하므로, 반도체 소자의 제조 공정에는 반도체 기판의 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마 공정에서는 주로 화학적 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 방법이 사용되며, 이 방법은 국소적인 평탄화 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 평탄도가 우수하므로 기판의 크기가 커지는 추세에 적합한 방법이다. In recent years, semiconductor devices have become highly integrated and their structures are becoming multilayered. As a result, a step occurs depending on the presence or absence of the pattern between the layers, and therefore, the step of polishing the semiconductor substrate is essentially included in the step of manufacturing the semiconductor element. In this polishing process, a chemical mechanical polishing (CMP) method is mainly used. This method is suitable for the trend of increasing the size of the substrate because it has excellent flatness not only for local planarization but also for planarization of a large area.

일반적인 CMP방법은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 기판을 연마 패드를 이용하여 소정의 하중을 가하면서 회전시키는 것에 의해 기계적 마찰에 의한 기판의 연마가 이루어지게 하는 것이며, 동시에 연마 패드와 기판 사이에 슬러리(Slurry)라는 화학적 연마제를 공급함으로써 미세한 연마가 가능하도록 한다. A general CMP method is to rotate a substrate coated with tungsten or oxide while applying a predetermined load by using a polishing pad to polish the substrate by mechanical friction, and at the same time, slurry between the polishing pad and the substrate is obtained. Fine polishing is possible by supplying a chemical abrasive called).

이때, 종래에는 연마 패드의 외부에 있는 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 기판과 연마 패드 사이에 슬러리를 공급하였다. 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 기판과 연마 패드 사이에 슬러리를 공급해야 하므로 연마 패드가 이동함에 따라서 슬러리를 공급하는 노즐도 함께 이동할 수 있도록 제어되어야 하므로, 구성 및 제어 방법이 복잡하였다. 그리고, 연마 패드와 기판 사이에 균일하게 슬러리는 공급하는 것이 어려워 연마의 균일도를 유지하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다. In this case, conventionally, the slurry was supplied between the substrate and the polishing pad through a separate slurry supply device outside the polishing pad. Since the slurry must be supplied between the substrate and the polishing pad through a separate slurry supply device, the nozzle for supplying the slurry must also be controlled to move together as the polishing pad is moved, so that the configuration and control method is complicated. In addition, there is a problem that it is difficult to uniformly supply the slurry between the polishing pad and the substrate, and thus it is difficult to maintain the uniformity of polishing.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 연마 패드의 중앙에서 슬러리를 공급함으로써 연마량을 향상시키고 연마의 균일도를 향상시키도록 하는 것이다.The present invention is designed to improve the above problems, and an object of the present invention is to improve the amount of polishing and improve the uniformity of polishing by supplying a slurry in the center of the polishing pad.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 연마 장치는 상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부; 및 연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마시키는 기판 연마부를 포함하며, 상기 기판 연마부를 관통하는 노즐을 통해 상기 연마 패드의 중앙에서 상기 연마 패드와 상기 기판 사이에 슬러리(slurry)를 공급한다. In order to achieve the above object, a substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a substrate support for mounting the substrate on the upper surface; And a polishing pad having a polishing pad formed thereon, the polishing portion rotating the polishing pad on the substrate and polishing the substrate, wherein the polishing pad and the polishing pad are formed at the center of the polishing pad through a nozzle passing through the substrate polishing portion. A slurry is supplied between the substrates.

상기한 바와 같은 본 발명의 기판 연마 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. According to the substrate polishing apparatus of the present invention as described above has one or more of the following effects.

첫째, 연마 패드의 중앙에서 슬러리를 제공하므로써 슬러리를 이용한 연마량을 향상시킬 수가 있다는 장점이 있다. First, there is an advantage that the amount of polishing using the slurry can be improved by providing the slurry in the center of the polishing pad.

둘째,　연마 패드의 중앙을 통해 연마 패드와 기판 사이에 슬러리를 균일하게 공급할 수 있으므로 연마의 균일도를 향상시킬 수가 있다는 장점도 있다. Second, since the slurry can be uniformly supplied between the polishing pad and the substrate through the center of the polishing pad, the uniformity of polishing can be improved.

셋째, 연마 패드 외부에서 슬러리를 공급하는 별도의 장치를 구비하지 않아도 되므로 장비의 구성을 단순화할 수 있다는 장점도 있다. Third, there is also an advantage that the configuration of the equipment can be simplified because it does not have to provide a separate device for supplying the slurry from the outside of the polishing pad.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of the embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다 Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 기판 연마 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for describing a substrate polishing apparatus according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 기판 연마 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 기판 연마부를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에서 아래에서 연마 패드를 향하여 바라본 도면이다.1 is a perspective view of a substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a substrate polishing unit of the substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is polishing from below in Figure 2 The figure is viewed toward the pad.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치는 기판 지지부(110), 기판 연마부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. Substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention may be configured to include a substrate support 110, a substrate polishing unit 120.

기판 지지부(110)는 상면에 기판(S)을 안착시킨다. 기판 지지부(110)의 하부 에는 미도시된 구동 수단과 연결된 회전축(112)이 형성될 수 있다. 따라서, 연마 공정 중 기판 지지부(110)를 회전시킴으로써 기판 지지부(110)에 안착된 기판(S)을 회전시킬 수가 있다. The substrate support 110 mounts the substrate S on the upper surface. The lower portion of the substrate support 110 may be formed with a rotating shaft 112 connected to the driving means not shown. Therefore, the substrate S mounted on the substrate support 110 can be rotated by rotating the substrate support 110 during the polishing process.

기판 연마부(120)는 연마 헤드(121), 연마 패드(122)를 포함하여 구성될 수 있다. The substrate polishing unit 120 may include a polishing head 121 and a polishing pad 122.

연마 헤드(121)는 하부에 연마 패드(122)를 형성한다. 바람직하게는, 연마 패드(122)는 연마 헤드(121)와 회전 가능하게 연결된다. 기판(S)이 회전함과 동시에 연마 패드(122)가 회전하면서 기판(S)에 대하여 마찰에 의한 기계적 연마를 수행하기 때문이다. The polishing head 121 forms a polishing pad 122 at a lower portion thereof. Preferably, the polishing pad 122 is rotatably connected to the polishing head 121. This is because the polishing pad 122 rotates at the same time as the substrate S rotates, and mechanical polishing is performed on the substrate S by friction.

도 1에서와 같이 연마 헤드(121)는 암(123)과 연결되며, 암(123)은 회전축(124)과 연결된다. 따라서, 회전축(124)의 회전에 따라서 암(123)을 포함하는 연마 헤드(121)는 2차원 평면 상으로 이동이 가능하며, 회전축(124) 상에 있는 암(123)은 상하로 이동 가능하게 구성함으로써 연마 헤드(121)는 상하 이동이 가능하도록 구성할 수 있다. 연마 패드(122)의 위치를 상하로 이동시키는 구성은 연마 헤드(121)를 포함하는 암(123)을 상하 이동 가능하도록 구성하는 방법뿐만 아니라, 연마 헤드(121)를 기준으로 연마 패드(122)를 상하로 이동시키도록 구성하는 방법도 고려될 수가 있다. 이와 같이 연마 헤드(121)를 기판(S)의 상부에서 이동 가능하게 구성하는 것은 공지된 다양한 방법으로 구성할 수 있음은 물론이다. As shown in FIG. 1, the polishing head 121 is connected to the arm 123, and the arm 123 is connected to the rotation shaft 124. Accordingly, the polishing head 121 including the arm 123 may move on a two-dimensional plane according to the rotation of the rotation shaft 124, and the arm 123 on the rotation shaft 124 may move up and down. By the configuration, the polishing head 121 can be configured to be capable of vertical movement. The configuration for moving the position of the polishing pad 122 up and down is not only a method of configuring the arm 123 including the polishing head 121 to be movable up and down, but also the polishing pad 122 based on the polishing head 121. It can also be considered how to configure to move up and down. Thus, the configuration of the polishing head 121 to be movable on the upper portion of the substrate (S) can of course be configured in a variety of known methods.

연마 패드(122)는 기판(S)을 가압한 상태에서 회전을 하면서 기판(S)을 연마시킨다. 연마 패드(122)의 재질은 발포 우레탄 또는 부직포나 스웨이드로 구성될 수 있다. The polishing pad 122 rotates the substrate S while rotating the substrate S in a pressurized state. The material of the polishing pad 122 may be made of urethane foam, nonwoven fabric, or suede.

본 발명에서 기판 연마부(120)는 기판 연마부(120)를 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 유출하도록 하여 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 슬러리가 공급될 수 있도록 한다. 따라서, 종래와 같이 별도의 슬러리 공급 장치를 통해 연마 패드(122)와 기판(S) 사이의 측면에서 슬러리를 공급할 필요가 없이, 기판 연마부(122)를 통해 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급할 수 있다. In the present invention, the substrate polishing part 120 allows the slurry to flow out from the center of the polishing pad 122 through the nozzle 125 penetrating the substrate polishing part 120, and thus, between the polishing pad 122 and the substrate S. Allow the slurry to be fed. Therefore, the polishing through the nozzle 125 penetrating through the substrate polishing unit 122, without the need to supply the slurry from the side between the polishing pad 122 and the substrate S through a separate slurry supply device as in the prior art The slurry may be supplied at the center of the pad 122.

연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급함에 따라서 측면에서 슬러리를 공급하는 경우보다 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 보다 많은 양의 슬러리를 공급할 수가 있으므로 연마 효율을 향상시킬 수가 있다. 그리고, 연마 패드(122)의 중앙에서 슬러리를 공급하면서 연마 패드(122)가 회전을 함과 동시에 이동을 하면서 기판(S)을 연마시키기 때문에 기판(S)과 연파 패드(122)가 접촉하는 전체 면적에 대하여 연마의 균일도를 향상시킬 수가 있다. As the slurry is supplied at the center of the polishing pad 122, a greater amount of slurry can be supplied between the polishing pad 122 and the substrate S than when the slurry is supplied from the side, and thus the polishing efficiency can be improved. In addition, since the polishing pad 122 rotates and simultaneously moves while polishing the substrate S while supplying a slurry from the center of the polishing pad 122, the substrate S and the soft-wave pad 122 come into contact with each other. The uniformity of polishing can be improved with respect to the area.

도 2에 도시되어 있는 것과 같이 암(123) 및 연마 헤드(121)를 관통하는 노즐(125)을 통해 외부의 미도시된 슬러리 저장 탱크로부터 슬러리를 공급 받아 연마 패드(122)가 형성되는 연마 헤드(121)의 끝단을 통해 슬러리를 외부로 공급하게 된다. 연마 헤드(121)의 끝단에 연마 패드(122)가 형성되는데, 연마 헤드(121)에 형성된 노즐(125)을 통해 슬러리가 외부로 배출될 수 있도록 연마 패드(122)는 도 3과 같이 내부에 중공을 가지는 도너츠 형태일 수가 있다. As shown in FIG. 2, the polishing head receives the slurry from an externally illustrated slurry storage tank through a nozzle 125 penetrating the arm 123 and the polishing head 121 to form the polishing pad 122. The slurry is supplied to the outside through the end of the 121. A polishing pad 122 is formed at an end of the polishing head 121, and the polishing pad 122 is formed inside the polishing pad 122 so that the slurry can be discharged to the outside through the nozzle 125 formed in the polishing head 121. It may be in the form of a donut having a hollow.

이때, 슬러리가 배출되는 출구에는 도 2 및 도 3과 같이 회전 가능한 날 개(180)가 형성될 수 있다. 회전 가능한 날개(180)에 의해 슬러리를 회전 방향으로 균일하게 공급할 수가 있고, 따라서 연마 패드(122)의 전면적에 대하여 균일하게 슬러리를 공급할 수가 있어서 연마의 균일도를 더욱 향상시킬 수가 있다. In this case, as shown in FIGS. 2 and 3, a rotatable wing 180 may be formed at an outlet through which the slurry is discharged. The rotatable blade 180 can supply the slurry uniformly in the rotational direction, and thus can uniformly supply the slurry with respect to the entire surface of the polishing pad 122, thereby further improving the uniformity of polishing.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 동작을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the substrate polishing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

도 1에서와 같이 기판 연마 장치의 기판 지지부(110) 위에 기판(S)을 안착시키고 기판(S)을 회전시킨다. 그리고, 상부에서 연마 패드(122)가 회전을 하면서 기판(S)을 가압함으로써 기판(S)에 대한 연마가 수행된다. 물론, 기판 연마부(120)를 관통하는 노즐(125)을 통해 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 화학적 연마를 위한 슬러리가 공급된다. As shown in FIG. 1, the substrate S is seated on the substrate support 110 of the substrate polishing apparatus, and the substrate S is rotated. Then, polishing is performed on the substrate S by pressing the substrate S while the polishing pad 122 is rotated thereon. Of course, the slurry for chemical polishing is supplied between the polishing pad 122 and the substrate S through the nozzle 125 penetrating the substrate polishing unit 120.

따라서, 연마 패드(122)가 기판(S)을 가압한 상태에서 연마 패드(122)와 기판(S)이 회전을 하면서 기계적 연마가 수행되고, 이와 동시에 연마 패드(122)와 기판(S) 사이에 슬러리가 공급되면서 화학적 연마가 수행될 수가 있다. Therefore, while the polishing pad 122 presses the substrate S, mechanical polishing is performed while the polishing pad 122 and the substrate S are rotated, and at the same time, the polishing pad 122 and the substrate S are separated from each other. Chemical polishing can be performed while the slurry is supplied to the slurry.

전술한 바와 같이 연마 헤드(121)를 포함하는 연마 패드(122)는 기판(S)의 상부에서 이동이 가능하다. 보다 상세히는 기판(S)의 상부에서 2차원의 평면운동 뿐만 아니라 상하 운동도 가능하다. 연마 헤드(121)를 포함하는 연마 패드(122)가 이동이 가능하므로 기판(S)의 전면적에 대하여 이동을 하면서 연마를 수행할 수가 있다. As described above, the polishing pad 122 including the polishing head 121 is movable on the upper portion of the substrate S. FIG. In more detail, in addition to the two-dimensional plane movement in the upper portion of the substrate (S) it is possible to move up and down. Since the polishing pad 122 including the polishing head 121 is movable, polishing may be performed while moving with respect to the entire surface of the substrate S. FIG.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다. 1 is a perspective view of a substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치의 기판 연마부를 도시한 도면이다. 2 is a view showing a substrate polishing unit of the substrate polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에서 아래에서 연마 패드를 향하여 바라본 도면이다. FIG. 3 is a view as viewed toward the polishing pad from below in FIG. 2.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 기판 지지부110: substrate support

120: 기판 연마부120: substrate polishing unit

121: 연마 헤드121: polishing head

122: 연마 패드122: polishing pad

123: 암123: cancer

124: 회전축124: axis of rotation

180: 날개180: wings

Claims (5)

상부면에 기판을 안착시키는 기판 지지부; 및A substrate support for mounting the substrate on the upper surface; And 연마 패드가 형성되어 있고, 상기 기판의 상부에서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 기판을 연마시키는 기판 연마부를 포함하며, A polishing pad is formed, the substrate polishing portion rotating the polishing pad on the substrate and polishing the substrate, 상기 기판 연마부를 관통하는 노즐을 통해 상기 연마 패드의 중앙에서 상기 연마 패드와 상기 기판 사이에 슬러리(slurry)를 공급하는 기판 연마 장치. And a slurry supplied between the polishing pad and the substrate at the center of the polishing pad through a nozzle passing through the substrate polishing unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 지지부는 회전 가능한 기판 연마 장치. The substrate support is rotatable substrate polishing apparatus. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬러리를 공급하는 상기 연마 패드의 중앙에는 회전 가능한 날개가 형성된 기판 연마 장치.And a rotatable wing formed at the center of the polishing pad for supplying the slurry. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 연마부는 상기 기판의 상부에서 이동이 가능한 기판 연마 장치. And the substrate polishing unit is movable on the upper portion of the substrate. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기판 연마부는The substrate polishing unit 상기 연마 패드;The polishing pad; 하면에 상기 연마 패드를 회전 가능하게 고정시키는 연마 헤드; 및A polishing head rotatably fixing the polishing pad to a bottom surface thereof; And 상기 연마 헤드와 회전축을 연결하는 암을 포함하는 기판 연마 장치. And an arm connecting the polishing head and the rotating shaft.
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