KR20100079475A - 화학적 기계적 연마장치 - Google Patents

화학적 기계적 연마장치 Download PDF

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Abstract

화학적 기계적 연마장치가 개시된다. 화학적 기계적 연마장치는 폴리싱 패드; 폴리싱 패드 상에 배치되며, 웨이퍼를 고정하며, 회전하는 폴리싱 헤드; 폴리싱 헤드에 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부; 압축기체 공급부에 연결되는 제 1 배관; 폴리싱 헤드에 연결되며, 상기 폴리싱 헤드를 따라서 회전하는 제 2 배관; 제 1 배관 및 상기 제 2 배관을 연결하는 로터리 유니온; 제 1 배관에 배치되어 압축기체의 압력을 측정하는 제 1 트랜스듀서; 및 제 2 배관에 배치되어 압축기체의 압력을 측정하는 제 2 트랜스듀서를 포함한다.
CMP, transducer, rotary, union

Description

화학적 기계적 연마장치{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
실시예는 화학적 기계적 연마장치에 관한 것이다.
반도체 공정에서 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄하게 하는 공정은 다마신 공정과 같이 반도체 웨이퍼 상에 배선을 형성하는 과정에 필요하다.
특히, 반도체 웨이퍼의 표면을 균일하게 연마할 수 있는 화학적 기계적 연마 장치가 필요하다.
실시예는 웨이퍼에 가해지는 압력을 정확하게 제어하는 화학적 기계적 연마장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 폴리싱 패드; 상기 폴리싱 패드 상에 배치되며, 웨이퍼를 고정하며, 회전하는 폴리싱 헤드; 상기 폴리싱 헤드에 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부; 상기 압축기체 공급부에 연결되는 제 1 배관; 상기 폴리싱 헤드에 연결되며, 상기 폴리싱 헤드를 따라서 회전하는 제 2 배관; 상기 제 1 배관 및 상기 제 2 배관을 연결하는 로터리 유니온; 상기 제 1 배관에 배치되어 상기 압축기체의 압력을 측정하는 제 1 트랜스듀서; 및 상기 제 2 배관에 배치되어 상기 압축기체의 압력을 측정하는 제 2 트랜스듀서를 포함한다.
실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 제 1 트랜스듀서 및 제 2 트랜스듀서에 의해서, 압축 공기의 압력을 측정한다. 따라서, 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 보다 정확하게 압축 공기의 압력을 측정할 수 있다.
특히, 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 폴리싱 헤드에 연결되어, 폴리싱 헤드와 같이 회전하는 제 2 배관에 연결되는 제 2 트랜스듀서를 포함한다.
따라서, 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 웨이퍼에 압축 공기에 의해서 압력을 가하고, 압축 공기의 압력을 정확하게 측정하여, 웨이퍼에 가해지는 압력을 정확하게 측정할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치는 웨이퍼에 가해지는 압력을 정확하게 제어할 수 있고, 효율적으로 웨이퍼를 폴리싱 할 수 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패드, 헤드, 부, 샤프트, 홀 또는 몸체 등이 각 패드, 헤드, 부, 샤프트, 홀 또는 몸체 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 도면이다. 도 2는 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치의 동작을 도시한 블럭도이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 화학적 기계적 연마장치는 패드부(100), 폴리싱부(200), 콘디셔너(300), 슬러리 주입부(400), 압축기체 공급부(500), 제 1 배관(610), 제 2 배관(620), 로터리 유니온(rotary union)(700), 레귤레이터(regulator)(810), 솔 밸브(sol valve)(820), 제 1 트랜스듀서(transducer)(910) 및 제 2 트랜스듀서(920)를 포함한다.
상기 패드부(100)는 제 1 구동 모터(110), 제 1 샤프트(120), 패드 몸체(130) 및 폴리싱 패드(140)를 포함한다.
상기 제 1 구동 모터(110)는 회전력을 발생시킨다.
상기 제 1 샤프트(120)는 상기 패드 몸체(130)에 고정되어 회전력을 상기 패드 몸체(130)에 전달하여 상기 패드 몸체(130)를 회전시킨다.
상기 패드 몸체(130)는 상기 제 1 샤프트(120)로부터 회전력을 전달받아 제 1 회전축(A1)을 중심으로 회전한다.
상기 폴리싱 패드(140)는 상기 패드 몸체(130) 상에 배치되며, 반도체 웨이퍼(500)와 접촉하여 상기 반도체 웨이퍼(500)의 표면을 연마한다.
상기 폴리싱부(200)는 제 2 구동 모터(220), 제 2 샤프트(230) 및 폴리싱 헤드(210)를 포함한다.
상기 제 2 구동 모터(220)는 회전력을 발생시킨다.
상기 제 2 샤프트(230)는 상기 제 2 구동 모터(220)에서 발생한 회전력에 의해서 제 2 회전축(A2)을 중심으로 회전한다.
상기 폴리싱 헤드(210)은 상기 제 2 샤프트(230)에 고정되어, 상기 제 2 회전축(A2)을 중심으로 회전한다. 상기 폴리싱 헤드(210)는 상기 반도체 웨이퍼(500)를 고정하며, 상기 반도체 웨이퍼(500)를 상하로 이동시키기 위한 유압장치 등을 포함할 수 있다.
상기 콘디셔너(300)는 상기 폴리싱 패드(140) 상에 존재하는 불순물을 제거하여, 상기 폴리싱 패드(140)의 상태를 향상시킨다. 상기 콘디셔너(300)는 제 3 구동 모터(340), 제 3 샤프트(330), 콘디셔닝 헤드(320) 및 디스크(310)를 포함한다.
상기 제 3 구동 모터(340)는 회전력을 발생시킨다.
상기 제 3 샤프트(330)는 상기 제 3 구동 모터(340)에서 발생한 회전력을 상기 콘디셔닝 헤드(320)에 전달한다.
상기 콘디셔닝 헤드(320)는 상기 제 3 샤프트(330)를 통해서 전달 받은 회전력에 의해서 회전하고, 상기 디스크(310)를 지지한다.
상기 디스크(310)는 상기 콘디셔닝 헤드(320) 하부에 고정되고, 상기 폴리싱 패드(140) 상에 존재하는 불순물을 제거한다. 상기 디스크(310)는 상기 폴리싱 패드(140)와 접촉한다. 상기 디스크(310)는 상기 폴리싱 패드(140)와 접촉하고 다이아몬드로 이루어지는 다수 개의 돌기들을 포함할 수 있다.
상기 슬러리 주입부(400)는 상기 폴리싱 패드(140) 상에 배치되고, 상기 폴리싱 패드(140)의 표면에 슬러리를 뿌린다.
상기 압축기체 공급부(500)는 상기 폴리싱 헤드(210)에 압축기체를 공급한다. 더 자세하게, 상기 압축기체 공급부(500)는 상기 제 1 배관(610) 및 제 2 배관(620)을 통하여, 상기 폴리싱 헤드(210)에 압축기체를 공급한다.
상기 폴리싱 헤드(210)는 상기 압축기체에 의해서, 상기 반도체 기판(10)에 압력을 가한다. 더 자세하게, 상기 폴리싱 헤드(210)는 상기 압축기체에 의해서, 상기 반도체 기판(10)에 하방으로 압력을 가한다.
따라서, 상기 압축기체의 압력에 의해서, 상기 반도체 기판(10)에 하방으로 가해지는 압력이 결정된다.
또한, 상기 압축기체의 압력에 의해서, 상기 반도체 기판(10)의 폴리싱 속도가 결정된다.
상기 제 1 배관(610)은 상기 압축기체 공급부(500)에 연결된다. 상기 제 1 배관(610)은 회전되지 않고, 고정된다. 또한, 상기 제 1 배관(610)은 상기 로터리 유니온(700)에 연결된다.
상기 제 2 배관(620)은 상기 폴리싱 헤드(210)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 2 배관(620)은 상기 제 2 샤프트를 통하여, 상기 폴리싱 헤드(210)에 연결된다. 상기 제 2 배관(620)은 상기 폴리싱 헤드(210)를 따라서 회전한다.
상기 로터리 유니온(700)은 상기 제 1 배관(610) 및 상기 제 2 배관(620)을 연결한다. 즉, 상기 로터리 유니온(700)은 상기 고정되는 제 1 배관(610) 및 상기 회전하는 제 2 배관(620)을 연결한다.
상기 레귤레이터(810)는 상기 제 1 배관(610)에 연결된다. 상기 레귤레이터(810)는 상기 제 1 배관(610) 및 상기 제 2 배관(620)을 통하여, 상기 폴리싱 헤드(210)에 공급되는 압축기체의 압력을 조절한다.
상기 레귤레이터(810)는 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치를 구동하는 구동부(800)에 의해서 제어된다.
상기 솔 밸브(820)는 상기 제 1 배관(610)에 연결되며, 온 또는 오프되어, 상기 압축기체의 흐름을 제어한다. 상기 솔 밸브(820)는 상기 구동부(800)에 의해서 제어된다.
상기 제 1 트랜스듀서(910)는 상기 제 1 배관(610)에 연결된다. 상기 제 1 트랜스듀서(910)는 상기 압축기체의 압력(이하, 제 1 측정치)을 측정하여, 상기 구동부(800)에 전송한다.
상기 제 2 트랜스듀서(920)는 상기 제 2 배관(620)에 연결된다. 상기 제 2 트랜스듀서(920)는 상기 압축기체의 압력(이하, 제 2 측정치)을 측정하여, 상기 구동부(800)에 전송한다.
상기 구동부(800)는 상기 제 1 측정치 및 상기 제 2 측정치를 디스플레이 할 수 있다. 또한, 상기 구동부(800)는 상기 제 1 측정치 및 상기 제 2 측정치의 차이를 계산하여 디스플레이 할 수 있다.
또한, 상기 구동부(800)는 상기 제 1 측정치 및 상기 제 2 측정치의 평균을 계산하여 디스플레이 할 수 있다.
또한, 상기 구동부(800)는 상기 제 1 측정치 및 상기 제 2 측정치의 차이가 미리 입력된 설정치 이상일 때, 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
또한, 상기 구동부(800)는 상기 제 1 측정치 및 상기 제 2 측정치의 평균이 미리 입력된 설정치에 대하여 오차범위를 벗어날 때, 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
따라서, 사용자는 상기 압축기체의 압력을 상기 제 1 트랜스듀서(910) 및 상기 제 2 트랜스듀서(920)에 의해서 보다 정확하게 측정할 수 있고, 이에 따라서, 상기 압축기체의 압력을 효율적으로 제어할 수 있다.
따라서, 사용자는 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치에 의해서, 상기 반도체 기판(10)에 가해지는 압력을 정확하게 제어하여, 상기 반도체 기판(10)의 폴리싱 속도를 효율적으로 제어할 수 있다.
특히, 사용자는 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치에 의해서, 예기치 않 은 압력 감소 또는 압력 헌팅(pressure hunting)에 대해서, 효율적으로 대처할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 화학적 기계적 연마장치의 동작을 도시한 블럭도이다.

Claims (6)

  1. 폴리싱 패드;
    상기 폴리싱 패드 상에 배치되며, 웨이퍼를 고정하며, 회전하는 폴리싱 헤드;
    상기 폴리싱 헤드에 압축기체를 공급하는 압축기체 공급부;
    상기 압축기체 공급부에 연결되는 제 1 배관;
    상기 폴리싱 헤드에 연결되며, 상기 폴리싱 헤드를 따라서 회전하는 제 2 배관;
    상기 제 1 배관 및 상기 제 2 배관을 연결하는 로터리 유니온;
    상기 제 1 배관에 배치되어 상기 압축기체의 압력을 측정하는 제 1 트랜스듀서; 및
    상기 제 2 배관에 배치되어 상기 압축기체의 압력을 측정하는 제 2 트랜스듀서를 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 배관에 연결되어, 상기 압축기체의 압력을 조절하는 레귤레이터를 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 배관에 연결되는 솔 밸브를 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 트랜스듀서 및 상기 제 2 트랜스듀서로부터 측정되는 상기 압축기체의 압력을 입력받고, 상기 레귤레이터 및 상기 솔 밸브를 제어하는 구동부를 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 제 1 트랜스듀서로부터 측정되는 압력 및 상기 제 2 트랜스듀서로부터 측정되는 압력의 차이를 계산하는 화학적 기계적 연마장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 제 1 트랜스듀서로부터 측정되는 압력 및 상기 제 2 트랜스듀서로부터 측정되는 압력의 차이가 설정치 이상일 때, 알람을 제공하는 화학적 기계적 연마장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101387979B1 (ko) * 2012-12-24 2014-04-22 주식회사 케이씨텍 화학 기계식 연마시스템의 캐리어 유닛
KR101438475B1 (ko) * 2013-05-16 2014-09-17 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치의 캐리어 헤드의 압력 조절용 레귤레이터 및 이를 이용한 압력 조절 방법

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