KR20100072907A

KR20100072907A - 화학기계적 연마 장치

Info

Publication number: KR20100072907A
Application number: KR1020080131453A
Authority: KR
Inventors: 권기영
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

본 발명은 화학기계적 연마장치에 관한 것으로, 연마 패드가 구비된 플래튼과, 상기 플래튼을 회전시키는 회전수단과, 상기 플래튼과 회전수단이 설치되는 프레임을 포함하는 화학기계적 연마장치에 있어서, 상기 프레임의 하부 일측에 구비되어 상기 플래튼을 수평상태에서 경사상태로 변경시키는 승강수단과, 상기 프레임의 타측에 구비되어 상기 승강수단에 대하여 상기 프레임을 지지하는 지지수단을 포함하여 크리닝 효율을 향상시키는 효과를 발휘한다.

CMP, 플래튼, 연마 패드

Description

화학기계적 연마 장치{Chemical Mechanical Polishing Device}

본 발명은 화학,기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마 패드의 크리닝 효율을 향상시킨 화학기계적 연마 장치에 관한 것이다.

화학,기계적 연마 공정은 반도체 에칭 기술의 하나로서, 종래 화학물질을 사용하여 웨이퍼의 불필요한 박막층을 녹여버리는 방법과는 다르게 화학적 요소와 기계적 요소를 결합하여 고효율 및 고평탄도로 웨이퍼를 가공하는 연마 방법이다.

화학기계적 연마 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 연마 패드(1)가 부착된 플래튼(Platen)(2)과, 상기 플래튼(2)이 장착되는 플래튼 가이드(3)와, 상기 플래튼(2)과 플래튼 가이드(3)를 회전시키는 구동모터(4)과, 상기 플래튼 가이드(3)의 하부 중앙에 설치되는 회전축(5)과, 상기 구동모터(4)의 회전력을 상기 회전축(5)으로 전달하는 제1,2 회전풀리(6)(7) 및 동력전달벨트(8)를 포함한다. 이러한 화학기계적 연마 장치(10)는 소정의 프레임(9)의 내부에 설치된다.

상기 연마 패드(1)의 상부에는 웨이퍼를 척킹하는 웨이퍼 헤드(11)가 구비되고, 타측에는 연마제로서 슬러리와, 크리닝 작업시의 세척수를 공급하기 위한 슬러 리/세척수 공급 유닛(12)이 구비된다.

이와 같이 구성되는 종래 화학기계적 연마 장치(10)의 동작을 설명하면, 웨이퍼(미도시)가 웨이퍼 헤드(12)에 척킹된 상태에서 연마 패드(1)의 상면에 압착된 후에, 웨이퍼 헤드(11)와 플래튼(2)은 상대적으로 회전되면서 웨이퍼의 표면에 연마 작업이 이루어진다. 이때, 상기 슬러리/세척수 공급 유닛(12)을 통하여 연마제인 슬러리가 공급되어 웨이퍼의 연마 및 연마율의 정밀도를 향상시킨다.

그리고 웨이퍼의 연마가 종료되면 패드 컨디셔너(미도시)에 의해 연마 패드의 컨디셔닝 작업이 이루어진다. 이때 슬러리/세척수 공급 유닛(12)에서는 초순수(DIW)인 세척수가 공급되면서 연마 패드(2)의 상면에 남아 있는 슬러리 잔존물을 세척하게 된다.

그러나, 종래에는 실제적으로 세척수 공급 유닛(12)을 통해서 분사되는 세척수에 의해 연마 패드(2)의 상면에서 슬러리 잔존물이 완전히 제거되지 않는 문제가 있다. 이는 수평 상태로 설치된 플래튼(3)에 구비된 연마 패드(2)의 상면에는 세척 작업 이후에도 여전히 슬러리의 잔류 이물질이 존재하기 때문이다. 이처럼 연마 패드(2) 상에 잔류하는 이물질에 의해 웨이퍼의 연마 작업시 웨이퍼의 표면에 스크래치(Scratch)를 발생시키거나, 파티클(Particle)을 발생시키는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 연마 패드의 크리닝 작업성을 향상시켜 웨이퍼의 연마 작업 불량을 방지하도록 한 화학기계적 연마장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연마 패드가 구비된 플래튼과, 상기 플래튼을 회전시키는 회전수단과, 상기 플래튼과 회전수단이 설치되는 프레임을 포함하는 화학기계적 연마장치에 있어서, 상기 프레임의 하부 일측에 상기 플래튼을 수평상태에서 경사상태로 변경시키는 승강수단을 구비하고, 타측에는 상기 승강수단에 대하여 상기 프레임을 지지하는 지지수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 승강수단으로는 플래튼 업/다운 실린더가 설치되고, 상기 지지수단은 리니어모터 가이드가 설치된 것이 바람직하다.

상기 플래튼 업/다운 실린더는 상기 실린더의 로드의 인출 길이를 감지하는 업 센서(up sensor)와, 로드의 인입 길이를 감지하는 다운 센서(down sensor)가 구비된 것이 바람직하다.

본 발명은 연마 패드가 크리닝 작업시 수평 상태에서 경사진 상태로 변경되어 세척수가 자중에 의해 연마 패드의 표면에서 흘러내리면서 세척 작업을 실시할 수 있게 되어 세척 작업성이 향상됨과 아울러 연마 패드의 표면에 연마 작업시 사용되었던 슬러리가 잔류하지 않게 되어 이후 연속 공정인 연마 공정에서 웨이퍼의 표면에 스크래치 및 파티클 발생과 같은 불량을 방지하는 효과가 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 화학기계적 연마 장치가 패드 크리닝시 동작 상태도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마 장치(100)는 연마 패드(110)가 구비된 플래튼(120)과, 상기 플래튼(120)이 설치되는 플래튼 가이드(130)와, 상기 플래튼 가이드(130)를 회전시키는 구동원인 구동모터(140)와, 상기 구동모터(140)의 회전력을 상기 플래튼 가이드(130)의 하부에 설치된 회전축(135)으로 전달하는 제1,2 회전풀리(142,144) 및 동력전달벨트(146)를 포함한다. 이러한 회전축(135), 구동모터(140), 제1,2회전풀리(142,144) 및 동력전달벨트(146)가 회전수단을 구성하게 된다. 그리고 상기 플래튼(120) 및 플래튼 가이드(130)와 회전수단은 프레임(150)의 내부에 설치되어 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 프레임(150)의 하부 일측에 승강수단으로서 플래튼 업/다운 실린더(160)가 설치되고, 타측에는 지지수단으로서 리니어모터 가이드(170)가 설치된다.

상기 플래튼 업/다운 실린더(160)는 외부로 인출된 로드(162)가 도면에서 프레임(150)의 좌측부를 지지하고 있다. 또한, 플래튼 업/다운 실린더(150)의 상부에 는 업 센서(up sensor)(164)가 설치되고, 하부에는 다운 센서(down sensor)(166)가 설치된다. 이러한 업 센서(164)와 다운 센서(166)는 상기 로드(162)가 실린더에서 인출 또는 인입되는 길이를 감지하여 제어가능하게 한다.

상기 리니어모터 가이드(LM Guide)(170)는 도면에서 프레임(150)의 우측부를 지지하고 있다.

도면에서 미설명부호 180은 웨이퍼 헤드, 190은 슬러리/세척수 공급 유닛이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 화학기계적 연마 장치의 동작을 설명한다.

웨이퍼(미도시)는 웨이퍼 헤드(180)에 고정된 상태에서 연마 패드(110)에 압착된다. 연마 패드(110)가 구비된 플래튼(120)과 웨이퍼 헤드(180)는 서로 반대 방향으로 회전되면서 웨이퍼의 표면이 연마되어 평탄화된다. 이때, 슬러리/세척수 공급 유닛(190)을 통해 연마 패드(110)의 상면에 슬러리가 공급되어 연마제로서 작용된다. 웨이퍼의 연마 작업이 완료되면, 웨이퍼 헤드(180)는 상승되어 연마가 완료된 웨이퍼는 언로딩되고 새로운 웨이퍼가 로딩된다.

상기 웨이퍼 헤드(180)에 웨이퍼가 언로딩 및 로딩되는 동안에 연마 패드의 크리닝 작업이 실시된다.

크리닝 작업이 시작되기 전에 먼저 프레임(150)의 하부 일측을 지지하고 있던 플래튼 업/다운 실린더(160)에서 로드(162)가 인출된다. 이때, 프레임(150)의 하부 타측을 지지하고 있는 리니어모터 가이드(170)는 프레임(150)을 지지하고 있는 길이는 변하지 않고 안정적으로 지지하기 위하여 경사진 형태만 변경된다. 상기 플래튼 업/다운 실린더(160)에서 인출되는 로드의 길이는 업 센서(164)에 의해 감지된다. 따라서 상기 로드(162)는 업 센서(164)에서 인지된 상태의 길이만큼만 실린더에서 인출된 후에 더 이상 인출되지 않게 된다. 결과적으로 프레임(150)은 도면에서 우측으로 경사지게 되고, 연마 패드(110) 및 플래튼(120)도 함께 경사진 상태가 된다.

이러한 상태에서 슬러리/세척수 공급 유닛(190)을 통해서 연마 패드(110)의 상면으로 초순수가 공급되면서 패드 컨디셔너(미도시)에 의해 컨디셔닝 작업이 실시된다. 이때, 플래튼(120)이 경사져 있는 상태이므로 연마 패드(110)의 상면의 잔존하고 있던 이물질은 초순수와 함께 높은 곳에서 낮은 곳으로 쓸려내려가게 된다. 따라서 연마 패드(110)의 표면에서의 크리닝 효과가 향상되며, 아울러 연마 패드의 상면에는 이물질이 남아있지 않게 된다.

크리닝 작업이 종료되면, 플래튼 업/다운 실린더(160)의 로드(162)는 다시 실린더의 내부로 인입된다. 이때, 상기 로드(162)가 실린더의 내부로 인입되는 길이는 다운 센서(166)에 의해 감지되어 상기 플래튼(120)이 수평 상태에 이르렀을 때 더 이상 로드(162)가 실린더(160)의 내부로 인입되지 않고 정지하게 된다.

따라서 경사진 상태에서 연마 패드(110)를 구비한 플래튼(120)은 다시 웨이퍼의 연마 작업을 정상적으로 실시할 수 있도록 본래의 수평 상태로 복원된다.

도 1은 일반적인 화학기계적 연마 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마 장치의 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기계적 연마 장치에 의해 크리닝 작업을 실시하는 상태도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 화학기계적 연마 장치

110 ; 연마 패드

120 ; 플래튼

140 ; 구동 모터

150 ; 프레임

160 ; 플래튼 업/다운 실린더

162 ; 로드

164,166 ; 업/다운 센서

170 ; 리니어모터 가이드

Claims

연마 패드가 구비된 플래튼과,

상기 플래튼을 회전시키는 회전수단과,

상기 플래튼과 회전수단이 설치되는 프레임을 포함하는 화학기계적 연마장치에 있어서,

상기 프레임의 하부 일측에 상기 플래튼을 수평상태에서 경사상태로 변경시키는 승강수단을 구비하고, 타측에는 상기 승강수단에 대하여 상기 프레임을 지지하는 지지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 승강수단으로는 플래튼 업/다운 실린더가 설치되고, 상기 지지수단은 리니어모터 가이드가 설치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 플래튼 업/다운 실린더는 상기 실린더의 로드의 인출 길이를 감지하는 업 센서(up sensor)와, 로드의 인입 길이를 감지하는 다운 센서(down sensor)가 구비된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마 장치.