KR20110076784A - 기판폴리싱장치, 기판폴리싱방법, 및 폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치 - Google Patents

기판폴리싱장치, 기판폴리싱방법, 및 폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110076784A
KR20110076784A KR1020100133336A KR20100133336A KR20110076784A KR 20110076784 A KR20110076784 A KR 20110076784A KR 1020100133336 A KR1020100133336 A KR 1020100133336A KR 20100133336 A KR20100133336 A KR 20100133336A KR 20110076784 A KR20110076784 A KR 20110076784A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
pad
temperature
substrate
polishing pad
Prior art date
Application number
KR1020100133336A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101678081B1 (ko
Inventor
다다카즈 소네
야스유키 모토시마
도루 마루야마
가츠토시 오노
요이치 시오카와
Original Assignee
가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 filed Critical 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Publication of KR20110076784A publication Critical patent/KR20110076784A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101678081B1 publication Critical patent/KR101678081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/015—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

기판의 폴리싱장치가 제공된다. 상기 장치는, 폴리싱패드가 부착되는 회전가능한 폴리싱테이블; 상기 기판을 폴리싱하기 위하여, 상기 기판을 홀딩하면서, 상기 기판을 회전하는 상기 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하도록 구성된 기판홀더; 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 측정하도록 구성된 패드온도검출기; 상기 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 상기 폴리싱면과 접촉하도록 구성된 패드온도조절기; 및 상기 패드온도검출기에 의해 검출된 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로, 상기 패드온도조절기를 제어하여 상기 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된 온도제어기를 포함한다.

Description

기판폴리싱장치, 기판폴리싱방법, 및 폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치{SUBSTRATE POLISHING APPARATUS, SUBSTRATE POLISHING METHOD, AND APPARATUS FOR REGULATING TEMPERATURE OF POLISHING SURFACE OF POLISHING PAD USED IN POLISHING APPARATUS}
본 발명은 기판을 기판홀딩기구로 홀딩하여 반도체기판과 같은 기판의 표면을 폴리싱하고, 상기 기판을 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하며, 상기 기판의 표면과 상기 폴리싱패드의 폴리싱면 간의 상대운동을 유도하기 위한 기판폴리싱장치 및 기판폴리싱방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.
화학적 기계적 폴리싱(CMP) 장치는 반도체기판과 같은 기판의 표면을 폴리싱하기 위한 장치로 알려져 있다. 통상적으로, 상기 장치는 폴리싱테이블, 상기 폴리싱테이블의 상부면에 부착된 폴리싱패드, 및 기판홀딩기구(이하, 이를 톱링이라고 함)를 구비한다. 상기 폴리싱패드는 기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱면을 제공한다. 폴리싱될 기판은 상기 톱링에 의해 유지되어, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압되는 한편, 슬러리가 폴리싱면 상으로 공급된다. 상기 폴리싱테이블 및 톱링은 폴리싱면과 기판의 표면 간의 상대운동을 유도하도록 회전되어, 상기 기판의 표면을 폴리싱 및 평탄화하게 된다.
보다 미세한 반도체디바이스에 대한 접근법에 있어서는, CMP 장치에서 기판의 표면을 균일하게 폴리싱하는 것이 중요하다. 기판의 표면의 균일한 폴리싱을 달성하기 위해서는, 기판의 표면 내에서의 압력 분포를 최적화하기 위하여 폴리싱면에 대한 기판 표면의 접촉 압력을 조절하기 위한 시도가 이루어져 왔다.
하지만, 기판 표면의 폴리싱율은 폴리싱면 상의 접촉 압력에 의해서 뿐만 아니라, 폴리싱면의 온도, 공급되는 슬러리의 농도 등에 의해서도 영향을 받게 된다. 그러므로, 폴리싱면 상의 접촉 압력을 조절해서만 폴리싱율을 완전히 제어하는 것이 가능하지 않게 된다. 특히, 폴리싱율이 폴리싱면의 온도에 크게 좌우되는 CMP 공정에서는[예컨대, 폴리싱패드의 표면 경도(hardness)가 그 온도에 크게 좌우되는 경우], 폴리싱면에서의 온도 분포로 인하여 기판 표면의 일부분에서 일부분으로 폴리싱율이 변화되게 된다. 그 결과, 균일한 폴리싱 프로파일이 취득될 수 없게 된다. 일반적으로, 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도는, 기판의 표면과의 접촉으로 인한 그리고 기판을 유지(retaining)하기 위해 제공되는 톱링의 리테이너링과의 접촉으로 인한 당해 폴리싱면의 발열, 폴리싱면의 흡열성의 변동, 폴리싱면 상으로 공급되는 슬러리의 유동 거동(flow behavior) 등 때문에 균일하지 않다. 그러므로, 폴리싱면의 영역들에서의 온도차가 있게 된다.
본 발명은 상기 단점들의 관점에서 고안되었다. 그러므로, 본 발명의 일 목적은 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 측정하면서 기판을 폴리싱하고, PID 제어를 통해 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 측정된 온도 정보를 피드백하기 위한 기판폴리싱장치 및 기판폴리싱방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 기판폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 폴리싱 시간 동안 또는 폴리싱 시간의 각각의 부분 동안 패드표면온도를 일정하게 유지할 수 있는 온도조절기능(즉, 가열기능 및 냉각기능)을 갖는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하여, 최적의 폴리싱율과 최적의 스텝 특성을 취득함으로써, 슬러리의 열화를 방지하고, 기판의 표면을 균일하게 폴리싱하기 위한 장치 및 기판폴리싱장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 형태는 기판을 폴리싱하기 위한 기판폴리싱장치이다. 본 장치는, 폴리싱패드가 부착되는 회전가능한 폴리싱테이블; 상기 기판을 폴리싱하기 위하여, 상기 기판을 홀딩하면서, 상기 기판을 회전하는 상기 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하도록 구성된 적어도 하나의 기판홀더; 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 검출하도록 구성된 패드온도검출기; 상기 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면에 접촉하도록 구성된 패드온도조절기; 및 상기 패드온도검출기에 의해 검출된 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로, 상기 패드온도조절기를 제어하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된 온도제어기를 포함한다. 상기 온도제어기는, 사전설정된 규칙을 토대로 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하고, 상기 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로 상기 선택된 PID 파라미터를 이용하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 온도제어기는, 상기 기판의 막의 종별(type)에 따라 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 온도제어기는 그 내부에, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면을 냉각시키는 PID 파라미터 및 상기 폴리싱패드의 폴리싱면을 가열시키는 PID 파라미터를 포함하는 여러 종류의 PID 파라미터를 저장한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 PID 파라미터는 사전에 미리 레시피(recipe)에 등록되고, 상기 온도제어기는 상기 레시피에 따라 PID 파라미터를 선택한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 패드온도조절기는 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하게 되는 접촉면을 갖는 고형부재(solid member)를 구비하되, 상기 접촉면은 상기 폴리싱면의 반경방향으로 연장되고, 상기 패드온도조절기는, 상기 고형부재의 상기 접촉면을 통해 상기 폴리싱패드와 상기 고형부재에서 유동하는 유체 간에 열교환을 행하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 기판폴리싱장치는, 상기 기판홀더를 지지하는 헤드부; 및 상기 폴리싱패드의 폴리싱면 상으로 열기(hot gas)를 송풍하는 열풍가열기(hot-blast heater)를 더 구비한다. 상기 열풍가열기는 상기 헤드부 상에 제공된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 기판폴리싱장치는, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면 상으로 냉기(cold gas)를 송풍하도록 구성되는 냉기송풍기(cold gas blower)를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 기판폴리싱장치는, 상기 기판홀더에 의한 홀딩 시, 상기 기판을 가열하도록 구성된 기판가열장치를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 기판가열장치는, 상기 기판 상으로 열수(hot water)를 공급하도록 구성된 열수공급장치(hot-water supplying device)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 적어도 하나의 기판홀더는 기판홀더를 포함하여 이루어지고, 상기 패드온도검출기, 상기 패드온도조절기, 및 상기 온도제어기는 상기 기판홀더 각각에 대하여 제공된다.
본 발명의 또다른 형태는 기판을 폴리싱하는 기판폴리싱장치를 제공한다. 상기 장치는, 폴리싱패드가 부착되는 회전가능한 폴리싱테이블; 상기 기판을 폴리싱하기 위하여, 상기 기판을 홀딩하면서, 상기 기판을 회전하는 상기 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하도록 구성되는 적어도 하나의 기판홀더; 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 검출하도록 구성된 패드온도검출기; 상기 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면에 접촉하도록 구성된 패드온도조절기; 및 상기 패드온도검출기에 의해 검출된 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로, 상기 패드온도조절기를 제어하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된 온도제어기를 포함한다. 상기 온도제어기는, 사전설정된 PID 파라미터를 이용하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또다른 형태는, 회전하는 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하여 기판을 폴리싱하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 사전설정된 규칙을 토대로 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하는 단계; 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 패드온도조절기를 접촉시키는 단계; 상기 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로 상기 선택된 PID 파라미터를 이용하여 상기 패드온도조절기를 제어함으로써 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하는 단계; 및 상기 폴리싱면의 온도를 제어하면서 상기 기판을 폴리싱하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 형태는 기판폴리싱장치에 사용하기 위한 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하는 패드온도조절장치를 제공하는 것이다. 상기 패드온도조절장치는, 패드접촉부재를 포함하는 고형부재 및 상기 패드접촉부재 상에 배치된 절연커버를 포함한다. 상기 패드접촉부재는 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하게 될 접촉면을 가지며, 상기 패드접촉부재는 세라믹으로 이루어지고, 상기 절연커버는 상기 접촉면의 반대편에 배치되며, 상기 절연커버는 그 선형팽창계수(linear expansion coefficient)가 상기 패드접촉부재의 선형팽창계수에 근접한 재료로 이루어지고, 상기 고형부재는, 상기 접촉면을 통하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 상기 고형부재에서 유동하는 유체 간에 열교환을 행하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 패드접촉부재는 SiC 또는 알루미나로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 고형부재의 상기 접촉면은 경면-마무리(mirror-finished) 접촉면을 포함하여 이루어지거나, 또는 상기 접촉면의 표면거칠기를 저감시키도록 상기 접촉면에 CVD 코팅이 가해진다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 패드온도조절장치는, 상기 고정부재가 상기 폴리싱면의 원주방향 및 반경방향으로의 편향(deflection)을 추종하도록 하고, 그 마모 결과에 따른 상기 폴리싱패드의 두께의 변화를 추종하도록 구성된 추종기구(follow mechanism)를 더 포함한다. 상기 고형부재는 반경방향으로 연장되도록 성형되고, 그 자체 중량에 의해 상기 폴리싱면과 접촉하여 배치된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 패드온도조절장치는, 상기 고형부재가 상기 폴리싱패드의 교체를 방해하지 않도록, 상기 폴리싱패드의 주변에서 직립(upright) 위치로 상기 고형부재를 상승시킬 수 있는 상승기구를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 고형부재는, 상기 폴리싱패드의 중앙측부에 위치한 일 단부에 제공된 적어도 하나의 제1유체구 및 상기 폴리싱패드의 주변측부에 위치한 타 단부에 제공된 적어도 하나의 제2유체구를 구비하고, 상기 유체는 상기 제1유체구와 상기 제2유체구를 통하여 상기 고형부재 안으로 도입되거나 상기 고형부재로부터 배출된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 냉각 시, 상기 유체는, 상기 폴리싱면의 중앙측부(center-side portion)에 위치한 상기 제1유체구 안으로 공급되고, 상기 폴리싱패드의 주변측부(periphery-side portion)에 위치한 상기 제2유체구로부터 배출된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면 가열 시, 상기 유체는, 상기 폴리싱패드의 주변측부에 위치한 상기 제2유체구 안으로 공급되고, 상기 폴리싱면의 중앙측부에 위치한 상기 제1유체구로부터 배출된다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1유체구는 하나의 유체구로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 제2유체구는 적어도 2개의 유체구로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 고형부재는, 위에서 볼 때, 상기 폴리싱패드의 중앙측부와 접촉하는 좁은 단부와 상기 폴리싱패드의 주변측부와 접촉하는 넓은 단부를 구비한 사다리꼴(trapezoidal)형이다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 유체는 액체 또는 기체이다.
본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 패드온도조절장치는, 상기 유체가 상기 고형부재 안으로 공급될때 통과하는 비례제어 3방밸브(proportional contro; three way valve)를 더 포함한다. 뜨거운 유체와 차가운 유체는 상기 비례제어 3방밸브에 공급되며, 상기 뜨거운 유체와 차가운 유체는 각각 상기 비례제어 3방밸브에 의하여 조절된 유량(flow rate)으로 혼합되어, 온도가 제어된 유체를 형성하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 온도제어기는, 사전설정된 규칙을 토대로 여러 종별의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하고, 패드온도정보를 토대로 상기 선택된 PID 파라미터를 이용하여 폴리싱패드면의 온도를 제어한다. 그러므로, 기판의 폴리싱면이 최적화될 수 있고, 일정하게 유지될 수도 있어, 폴리싱 시간이 단축될 수 있게 된다. 또한, 그 결과, 사용되는 슬러리의 양과 폐기된 슬러리의 양이 저감될 수 있게 된다.
상술된 바와 같이 폴리싱 시간이 단축될 수 있기 때문에, 단위시간당 처리되는 기판의 수가 증가되어, 생산성이 개선된다. 또한, (슬러리 및 여타의 소비재에 대한 비용을 포함하는) 기판당 폴리싱 비용이 저감될 수 있다.
기판의 표면에서의 스텝 특성과 폴리싱 균일성이 개선될 수 있기 때문에, 기판폴리싱공정의 제품 수율이 개선될 수 있다.
PID 파라미터가 레시피(recipe)에 따라 선택될 수 있기 때문에, 호스트 컴퓨터로부터 전송되는, 각종 레시피 정보를 구비한 프로세서 작업에 대처가능하다.
PID 파라미터와 설정온도(즉, 목표온도)는 폴리싱 시 각각의 폴리싱 단계에 대하여 설정될 수 있기 때문에, 폴리싱패드의 온도는 기판으로부터 제거될 막의 조건에 따라 제어될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면;
도 2a는 레시피의 일례를 도시한 도면;
도 2b는 레시피의 일례를 도시한 도면;
도 3은 폴리싱패드의 표면온도와 기판폴리싱시간 간의 관계를 도시한 도면;
도 4는 폴리싱패드의 온도와 기판막의 폴리싱속도 간의 관계를 도시한 도면;
도 5는 폴리싱패드의 온도와 Cu막의 기판폴리싱시간 간의 관계를 도시한 도면;
도 6은 폴리싱패드의 온도와 STI(Shallow Trench Isolation)에 사용되는 막의 기판폴리싱시간 간의 관계를 도시한 도면;
도 7a 내지 도 7c는 패드온도조절기의 구조예를 도시한 도면;
도 8은 폴리싱테이블 및 패드온도조절기의 구조예들을 도시한 도면;
도 9a 내지 도 9c는 리드(lid)를 제외한 패드온도조절기의 내부 구조의 일례를 도시한 도면;
도 10a 및 도 10b는 유체가 패드온도조절기의 고형부재를 통과하는 유동 방식을 각각 도시한 도면;
도 11은 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면;
도 12는 로드히터(rod heater)와 패드온도조절기의 패드접촉부재의 구조예들을 도시한 도면;
도 13은 기판이송위치의 톱링을 향해 열수가 분사되는 방식을 도시한 도면;
도 14a 내지 도 14c는 리드를 제외한 패드온도조절기의 내부 구조의 일례를 각각 도시한 도면;
도 15는 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면;
도 16은 도 2b에 도시된 레시피의 경우에 온도와 제어입력 간의 관계를 도시한 도면;
도 17은 본 발명에 따른 기판폴리싱장치에서 기판을 폴리싱할 때, 폴리싱패드의 온도와 폴리싱시간 간의 관계를 도시한 도면;
도 18은 기판의 폴리싱 직전과 기판의 폴리싱 동안, 폴리싱패드의 온도의 변화를 도시한 도면;
도 19는 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면; 및
도 20은 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 기판폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기판폴리싱장치(10)는, 폴리싱패드(11)가 부착되는 상부면을 갖는 폴리싱테이블(13), 및 기판을 홀딩하기 위한 기판홀더로서의 역할을 하는 톱링(14)을 포함한다. 상기 폴리싱테이블(13) 및 톱링(14)은 회전가능하다. 기판(도시되지 않음)은 톱링(14)의 하부면에 유지되고, 상기 톱링(14)에 의해 회전되며, 회전하는 폴리싱테이블(13) 상의 폴리싱패드(11)의 폴리싱면에 대하여 상기 톱링(14)에 의하여 가압된다. 또한, 폴리싱액으로서의 역할을 하는 슬러리(17)는 슬러리공급노즐(16)로부터 상기 폴리싱패드(11)의 폴리싱면 상으로 공급된다. 이러한 방식으로, 기판의 표면은 폴리싱패드(11)의 폴리싱면과 기판 간의 상대운동에 의해 폴리싱된다.
상기 기판폴리싱장치(10)는 복사온도계(19), 온도제어기(20), 전자-공압식조절기(electropneumatic regulator; 22), 비례제어 3방밸브(23), 열수생성탱크(25), 패드온도조절기(26), 및 온도계(28)를 더 포함한다. 상기 복사온도계(19)는 폴리싱패드(11)의 폴리싱면(즉, 상부면)의 온도를 검출 또는 측정하기 위한 패드온도검출기로서의 역할을 한다. 상기 패드온도조절기(26)는 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 폴리싱패드(11)의 폴리싱면을 접촉시키도록 구성된다. 상기 온도계(28)는 상기 패드온도조절기(26)로부터 배출되는 물의 온도를 검출 또는 측정하도록 배치된다. 상기 복사온도계(19)는 폴리싱패드(11)의 폴리싱면의 대상 영역의 온도를 검출하도록 배치된다. 이러한 대상 영역은 폴리싱테이블(13)의 회전방향(화살표 A로 표시됨)에 대하여 톱링(14)의 상류에 위치하고, 폴리싱면 상의 톱링(14)에 인접한다. 상기 폴리싱패드면의 검출된 온도에 관한 정보는 온도제어기(20)에 입력된다.
추후에 상세히 설명하는 여러 종류의 PID 파라미터는 온도제어기(20)에 저장된다. 폴리싱패드(11)의 폴리싱면의 설정온도 또한 온도제어기(20)에 저장된다. 상기 온도제어기(20)는 폴리싱패드(11)의 폴리싱면의 설정 온도와 상기 복사온도계(19)에 의해 검출되는 폴리싱면의 실제 온도 간의 차이에 따라 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하도록, 그리고 폴리싱패드(11)의 폴리싱면이 설정온도를 갖도록 상기 복사온도계(19)에 의해 검출되는 폴리싱패드(11)의 표면온도에 관한 정보를 토대로 상기 전자-공압식조절기(22)를 통해 비례제어 3방밸브(23)를 제어하도록 구성된다. 상기 비례제어 3방밸브(23)의 개방도는 상기 전자-공압식조절기(22)에 의해 제어되어, 폴리싱패드(11)의 상부면(즉, 폴리싱면)이 사전설정된 온도를 갖도록 한다. 구체적으로는, 상기 비례제어 3방밸브(23)는 상기 열수생성탱크(25)로부터 사전설정된 온도를 갖는 열수(30)의 유량과 사전설정된 온도를 갖는 냉수(31)의 유량의 혼합비를 제어하고, 온도-제어된 유체를 상기 패드온도조절기(26)에 공급한다. 상기 패드온도조절기(26)로부터 유출되는 물의 온도는 온도계(28)에 의해 측정되고, 상기 측정된 온도는 온도제어기(20)로 피드백된다. 대안적으로는, 상기 복사온도계(19)에 의해 측정된 폴리싱패드(11)의 표면온도가 온도제어기(20)로 피드백될 수도 있다. 이러한 동작에 의하면, 폴리싱패드(11)의 폴리싱면이 온도제어기(20)에 설정된 최적의 온도를 유지할 수 있다. 그러므로, 기판의 폴리싱율이 최적화될 수 있고 일정하게 유지될 수 있으며, 폴리싱시간이 단축될 수 있게 된다. 또한, 그 결과, 사용되는 슬러리(17)의 양과 폐기되는 슬러리(17)의 양이 저감될 수 있게 된다.
기판의 폴리싱 시에 생기는 열량은 기판의 막의 종별(type), 폴리싱 조건(예컨대, 폴리싱테이블(13)의 회전속도 및 톱링(14)의 회전속도), 및 상기 폴리싱패드(11)의 종별을 포함하는 처리 조건에 따라 변한다. 이에 따라, 기판 폴리싱 시에 폴리싱패드(11)의 표면온도프로파일 또한 처리 조건에 따라 변한다. 또한, 기판 폴리싱 시에 폴리싱패드(11)의 최적의 표면온도도 처리 조건들에 따라 변한다. 그러므로, 처리 조건들에 대응하는 PID 파라미터들을 각각 제공하는 것이 필요하게 된다. 하지만, 각종 처리 조건들을 처리하는데 단 하나의 기판폴리싱장치가 요구되기 때문에, 온도제어기(20)에서 여러 종류의 PID 파라미터를 저장하고 그들을 선택적으로 사용하는 것이 필요하게 된다.
기판묶음(substrate lot)이 기판폴리싱장치(10)에 전달되는 경우, 폴리싱 조건 레시피가 상급 컴퓨터(예컨대, 팩토리 내의 호스트 컴퓨터)에서 기판폴리싱장치(10)로 전송된다. 그러므로, 폴리싱 조건 레시피 상으로 PID 파라미터를 기록함으로써, 기판폴리싱장치(10) 내의 컴퓨터와 온도제어기(20) 간의 통신을 통하여 PID 파라미터를 선택적으로 사용할 수 있게 된다. 상기 상급 컴퓨터로부터 전송된 폴리싱 조건 레시피는 기판폴리싱장치(10)의 컴퓨터에 저장된다.
기판의 막의 폴리싱이 진행됨에 따라 폴리싱패드(11)의 최적의 표면온도를 변경할 필요가 있을 수도 있다. 이러한 경우에는, 최적의 표면온도의 변화에 따라 PID 파라미터를 변경할 필요도 있다. 도 2a 및 도 2b는 레시피의 일례를 각각 도시한 도면이다. 도 3은 폴리싱패드의 표면온도와 기판폴리싱시간[초] 간의 관계를 도시한 도면이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 처리시간, 회전속도, …, 폴리싱패드의 온도 제어를 위한 "무효" 또는 "유효", PID 파라미터 및 설정온도는 각각의 폴리싱 단계 1, 2, 3, …, 및 10에 대하여 설정된다. 상기 폴리싱패드(11)의 상부면 온도와 기판폴리싱시간 간의 관계는, 도 3의 점선 A로 표시된 바와 같이, 단계 2에서의 설정온도가 45℃이고, 단계 3에서의 설정온도는 40℃가 되도록 되어 있는 한편, 상기 폴리싱패드(11)의 상부면의 측정온도는 곡선 B로 표시된 바와 같다.
그 표면 상에 형성된 금속도금막을 갖는 기판이 기판폴리싱장치에 의해 폴리싱되는 경우, 상기 폴리싱패드의 표면온도[℃]와 상기 막의 폴리싱속도 V 간의 관계가 도 4에 표시된 바와 같다. 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리싱속도 V는 폴리싱패드의 상부면 온도가 T0일 때(예컨대, 45℃) 그 최대값을 취한다. 이 경우, 온도 T0에서 센터링된 사전설정된 온도범위(예컨대, 30 내지 60℃)는 폴리싱을 위한 최적의 설정온도범위 △t가 되도록 결정된다.
도 5는 Cu 도금막이 그 위에 형성된 기판을 폴리싱하는 경우, 폴리싱패드(11)의 상부면의 온도 프로파일을 도시한 도면이다. 도 6은 STI(Shallow Trench Isolation)에서 사용하기 위하여 유전막이 그 위에 형성된 기판을 폴리싱하는 경우, 폴리싱패드의 온도 프로파일을 도시한 도면이다. Cu 도금막을 갖는 기판이 폴리싱되는 경우, 폴리싱패드의 상부면의 온도 제어가 행하여지지 않는다면, 원하는 제어 온도가 도 5의 점선 A로 표시된 바와 같이 사전설정된 온도(예컨대, 40℃)로 설정되지만, 도 5의 곡선 B로 표시된 바와 같이, 상기 폴리싱패드의 온도는 원하는 제어 온도 이상으로 증가되고, 원하는 제어 온도 미만으로 다시 감소된다. 이와 마찬가지로, STI에서 사용하기 위한 유전막을 갖는 기판이 폴리싱되는 경우, 폴리싱패드의 상부면의 온도 제어가 행하여지지 않는다면, 원하는 제어 온도가 도 6의 점선 A로 표시된 바와 같이 사전설정된 온도(예컨대, 40℃)로 설정되지만, 도 6의 곡선 B로 표시된 바와 같이, 상기 폴리싱패드의 온도는 원하는 제어 온도 이상으로 증가된다.
본 실시예에 있어서, 폴리싱패드(11)의 상부면의 온도는 사전설정된 정확도를 가지고(예컨대, 최대 ±1℃의 정확도를 가지고) 사전설정된 설정온도범위(예컨대, 30℃ 내지 60℃) 내로 유지되도록 폴리싱시간에 걸쳐 제어된다. 보다 구체적으로는, 폴리싱패드의 사전설정된 영역[예컨대, 30 mm의 폭으로 폴리싱테이블(13)의 에지(주변)를 따라 연장되는 영역 및 기타 영역]의 온도가 설정온도범위로 유지된다. 기판의 폴리싱 전에 폴리싱패드를 가열하는 경우의 응답성은, 온도가 5초 내에 설정온도에 이르도록 되어 있다. 기판의 폴리싱 시에 온도를 전환하는 경우, 상기 온도는 2℃/sec 보다 작지 않은 비로 증가 또는 감소된다. 상기 폴리싱패드의 온도는, 폴리싱이 개시되기 전에 원하는 온도(즉, 설정온도)에 이르도록 제어된다. 이러한 설정온도는 폴리싱 시에 유지된다. 폴리싱 시 원하는 온도가 변하는 경우들이 있다. 이들 경우에는, 온도가 2℃/sec 보다 작지 않게 변경된다.
도 7a는 패드온도조절기(26)의 구조예를 도시한 평면도이고, 도 7b는 패드온도조절기(26)를 도시한 측면도이며, 도 7c는 도 7b의 A-A 선을 따라 취한 단면도이다. 상기 패드온도조절기(26)는 폴리싱테이블(13) 상의 폴리싱패드(11)의 상부면과 접촉하게 되는 패드접촉부(34)를 구비한 고형부재(33)를 포함한다. 상기 고형부재(33)는 그 내부에, 후술하는 바와 같이 열교환매체로서의 역할을 하는 유체가 통과하는 유로를 구비한다. 상기 패드접촉부(34)의 상부는 단열성이 우수한 재료로 이루어지는 리드(즉, 절연커버)(35)로 커버된다. 상기 고형부재(33)는 전단부와 후단부를 구비하고, 상기 전단부의 폭 L1은 후단부의 폭 L2 보다 작다(즉, L1 < L2). 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 패드온도조절기(26)는, 폭 L1이 보다 작은 전단부가 폴리싱패드(11)의 중앙측부에 위치하고, 폭 L2가 보다 큰 후단부가 폴리싱패드(11)의 주변측부에 위치하도록 상기 폴리싱패드(11)의 상부면 상에 배치된다. 상기 패드접촉부(34)를 통해 폴리싱패드(11)의 상부면과 고형부재(33)를 통과하는 유체 간에 열교환이 행하여짐으로써, 상기 폴리싱패드(11)의 상부면 온도를 사전설정된 온도로 조절하게 된다.
상기 고형부재(33)는 마운트축(mount shaft; 36)에 고정된다. 이 마운트축(36)은 브래킷(bracket; 38)과 맞물리며, 상기 브래킷(38)은 고형부재(33)를 지지하기 위한 지지축(39)과 맞물린다. 상기 마운트축(36)과 상기 브라켓(38) 사이에 사전설정된 갭이 형성된다. 이러한 구조에 의하면, 상기 고형부재(33)가 화살표 B 및 화살표 C로 표시된 바와 같이 사전설정된 범위 내에서 피봇가능하며, 추가로 사전설정된 범위 내에서 상방 및 하방으로 이동가능하다. 브래킷(38)과 마운트축(36) 사이에 갭이 형성되기 때문에, 상기 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)는 그 자체 중량에 의하여 폴리싱패드(11)와 접촉하고, 상기 폴리싱패드(11)의 반경방향 및 원주방향으로의 편향을 추종할 수 있다. 또한, 폴리싱패드(11)가 마모된 경우에도, 고형부재(33)는, 갭을 통한 고형부재(33)의 편향 이외에, 폴리싱패드(11)의 마모를 추종할 수 있는데, 그 이유는 상기 고형부재(33)가 상방 및 하방으로 이동가능하기 때문이다. 유체(즉, 열교환매체)를 상술된 유로 내로 도입하기 위한 유체입구(33a)와 상기 유체를 유로로부터 배출하기 위한 유체출구(33b)는 고형부재(33)의 후단부 상에 제공된다.
상기 패드온도조절기(26)는, 도 8의 쇄선으로 표시된 바와 같이, 폴리싱테이블(13)의 주변에서 직립 위치로 고형부재(33)를 상승시킬 수 있는 상승기구(29)를 구비한다. 이 기구(29)는, 폴리싱테이블(13)의 주변에서 직립 위치까지 고형부재(33)를 상승시켜, 상기 패드온도조절기(26)를 기판폴리싱장치(10)로부터 제거하지 않으면서도 상기 폴리싱테이블(13)의 상부면 상에서의 폴리싱패드(11)의 교체를 가능하게 한다. 도 8에서, 부호 C는 폴리싱테이블(13)의 회전 중심을 나타낸다.
도 9a는 패드온도조절기(26)의 리드(35)를 제외한, 고형부재(33)의 내부 구조의 일례를 도시한 분해사시도이고, 도 9b는 고형부재(33)를 도시한 사시도이며, 도 9c는 도 9b의 A-A 선을 따라 취한 도면이다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 패드온도조절기(26)의 고형부재(33) 및 도 9a 내지 도 9c에 도시된 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)는 위에서 볼 때 그 형상이 약간 상이하다. 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 고형부재(33)는 패드접촉부재(33-1), 실리콘러버(rubber)히터(33-2) 및 알루미늄순환수케이스(33-3)를 구비한다. 상기 패드접촉부재(33-1)는 폴리싱패드(11)와 접촉하게 되는 접촉면을 가진다. 상기 패드접촉부재(33-1)는 열전도성이 우수하고, 내마모성이 우수하며, 내부식성이 우수한 재료로 이루어진다. 상기 패드접촉부재(33-1)의 재료의 예로는, SiC(실리콘카바이드) 또는 알루미나 등의 세라믹을 들 수 있다. 상기 패드접촉부재(33-1)는 위에서 볼 때, 전단부의 폭 L1이 후단부의 폭 L2 보다 작은(L1 < L2) 사다리꼴 형상을 가진다. 상기 패드접촉부재(33-1)는 수직벽의 형상의 주위부(circumferential portion)를 가진다. 그러므로, 상기 패드접촉부재(33-1)가 전체로서 사다리꼴 용기(vessel)를 구성하게 된다.
상기 실리콘러버히터(33-2)는 위에서 볼 때 사다리꼴 형상이면서, 상기 패드접촉부재(33-1)의 내부로 삽입될 수 있는 주위부를 가진다. 상기 알루미늄순환수케이스(33-3)는 위에서 볼 때 사다리꼴 형상이면서, 상기 실리콘러버히터(33-2)의 내부로 삽입될 수 있는 주위부를 가진다. 상기 패드접촉부재(33-1)의 내측면과 상기 실리콘러버히터(33-2)의 외측면은 예컨대 접착제를 이용하여 서로 접착된다. 상기 실리콘러버히터(33-2)에는 리드선(33-2a, 33-2b)을 통해 전류가 공급되어, 발열하게 된다. 상기 알루미늄순환수케이스(33-3)는, 유체(즉, 열수 또는 냉수와 같은 열교환매체)가 유동하는 유입 유로(33-3a) 및 유체가 배출되는 유출 유로(33-3b)를 구비한다.
상기 패드접촉부재(33-1)는, 열전도성이 우수하고, 내마모성이 우수하며, 내부식성이 우수한 세라믹(예컨대, SiC 또는 알루미나)으로 이루어진다. 상기 패드접촉부재(33-1)의 상부를 커버하는 리드(35)는, 예컨대 SiC로 이루어지는 패드접촉부재(33-1)와 폴리싱패드(11)의 상부면 간의 열교환의 효율을 증대시키기 위하여 단열성이 우수한 재료로 이루어진다. 예를 들어, 상기 리드(35)는 세라믹(열전도성이 낮음) 또는 수지로 이루어진다. 상기 리드(35)용 수지를 이용하는 경우에는, 유체의 열로 인한 패드접촉부재(33-1)의 열변형을 방지하기 위하여, PEEK(polyetheretherketone) 또는 PPS(polyphenylenesulfide)를 선택하는 것이 바람직하다. 대안적으로는, 단열성에 비해 패드접촉부재(33-1)의 열변형의 방지에 우선순위를 두기 위하여, 그 선형팽창계수가 상기 패드접촉부재(33-1)와 실질적으로 동일하거나 근접한 재료를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 열효율을 높이기 위해서는, 상기 패드접촉부재(33-1)의 폴리싱패드(11)와의 접촉 면적을 증가시키고, 상기 폴리싱패드(11)와 접촉하는 패드접촉부재(33-1)의 패드접촉부(즉, 저부)의 두께를 저감시키는 것이 바람직하다. 고형부재(33)의 형상이 사다리꼴로 제한되는 것은 아니며, 상기 고형부재(33)가 팬(fan) 형상을 가질 수도 있다.
상기 폴리싱패드(11)와 접촉하게 되는 패드접촉부재(33-1)의 접촉면은, 표면 거칠기를 줄이기 위하여 랩핑(lapping) 처리 등에 의해 형성되는 경면-마무리 표면이다. 상기 패드접촉부재(33-1)의 접촉면이 컷팅 기술에 의해 처리된다면, 미세한 재료가 접촉면으로부터 떨어져나갈 수도 있고(fall off), 폴리싱 시에 기판의 폴리싱면을 스크래치할 수도 있다. 상기 폴리싱패드(11)와 접촉하게 되는 접촉면이 랩핑 처리 등으로 형성되는 경면-마무리 표면이기 때문에, 상기 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)는 상기 폴리싱패드(11)의 상부면과 부드럽게 접촉하고, 상기 접촉면을 형성할 때에 생성되는 크랙을 포함하는 크러시층(crushed layer)이 얇아지게 된다. 그러므로, 재료가 덜 떨어져나가게 되어, 폴리싱 시에 기판의 폴리싱면을 스크래치하기가 쉽지 않게 된다. 상기 랩핑 처리와 동일한 결과를 얻기 위하여, 다이아몬드, DLC(diamond-like carbon), SiC(silicon carbide) 등의 CVD 코팅이 접촉면에 인가될 수도 있다.
상술된 기판폴리싱장치에 있어서, 폴리싱테이블(13)이 회전되는 경우, 상기 폴리싱패드(11)의 주변측부는 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부에 비해, 기화열로 인하여 냉각되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 경향성을 방지하기 위하여(즉, 폴리싱패드(11)의 폴리싱면에서의 온도차가 생기지 않도록) 유체입구(33a) 및 유체출구(33b)를 배치하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 고형부재(33)를 통해 냉각수를 통과시키기 위한 유체입구(33a) 및 유체출구(33b)는 폴리싱패드(11)의 주변측부와 접촉하는 후단부 상에 제공된다. 상기 유로는, 유체(즉, 냉각수)가 유체입구(33a) 안으로 유동하고, 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부와 접촉하는 전단부를 향해 고형부재(33)를 통과하며, 상기 폴리싱패드(11)의 중앙 부근에 고형부재(33)의 전단부에서 선회(turn back)하고, 상기 폴리싱패드(11)의 주변측부와 접촉하는 고형부재(33)의 후단부를 향해 유동하며, 상기 유체출구(33b)로부터 유출하도록 상기 고형부재(33)에 형성된다.
또다른 실시예에 있어서, 폴리싱패드(11)의 주변측부가 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부보다 기화열로 인하여 더욱 냉각되는 상술된 경향성을 개선하기 위해서는, 하나의 유체입구(33a)가 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부와 접촉하는 고형부재(33)의 전단부 상에 제공되고, 2개의 유체출구(33b)는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 폴리싱패드(11)의 주변측부와 접촉하는 고형부재(33)의 후단부 상에 제공된다. 유로들은, 유체(냉각수)가 유체입구(33a) 안으로 도입되고, 고형부재(33)를 통해 후단부를 향해 유동하며, 상기 2개의 유체출구(33b)로부터 유출되도록 형성된다. 이러한 헝태에 의하면, 온도가 낮은 초기-도입된 냉각수는 폴리싱패드(11)의 중앙측부에서 유동하여, 상기 폴리싱패드(11)의 주변측부보다 더욱 많이 중앙측부를 냉각시키게 된다. 그러므로, 폴리싱패드(11)의 주변측부가 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부에 비해 기화열로 인하여 냉각되는 경향을 억제하는 것이 가능하게 된다.
상술된 바와 같이, 폴리싱테이블(13)이 회전하므로, 폴리싱패드(11)의 주변측부는 상기 폴리싱패드(11)의 중앙측부에 비해 기화열로 인하여 냉각되는 경향이 있다. 이러한 경향성을 억제하기 위해서는, 톱링(14)의 회전축(40)을 회전가능하게 유지하는 톱링지지아암(즉, 헤드부)(43) 상에 열풍가열기(45)가 설치된다. 이러한 열풍가열기(45)는, 톱링(14)의 상류에 위치하는, 폴리싱패드(11)의 주변측부 상의 상류 영역으로 열기(예컨대, 뜨거운 기체)를 송풍하도록 배치된다. 이러한 방식으로, 폴리싱패드(11)의 주변측부만이 상기 열풍가열기(45)로부터 공급되는 열기에 의해 가열된다. 열풍가열기(45)는 톱링지지아암(43) 상에 배치되기 때문에, 상기 열풍가열기(45)를 지지하기 위한 지지기구를 반드시 제공할 필요는 없으므로, 비용이 저감될 수 있게 된다. 상기 톱링지지아암(43)은 항상 사전설정된 폴리싱 위치에서 피봇 및 정지하도록 구성된다. 그러므로, 폴리싱패드(11)에 대한 열풍가열기(45)의 위치 또한 항상 일정하게 된다. 결과적으로, 양호한 재현성이 얻어질 수 있고, 폴리싱패드(11)의 상부면 온도가 제어될 수 있게 된다. 상기 열풍가열기(45)로부터의 열기(46)는 폴리싱패드(11)의 상부면의 주변측부의 온도를 토대로 제어된다. 보다 구체적으로는, PID 파라미터를 구비한 온도제어기(20)가 전압조절기(27) 상에서의 PID 제어를 행하거나, 또는 온도가 일정한 열기(46)가 폴리싱패드(11)를 송풍하여, 상기 열기(46)의 ON-OFF 제어만이 행하여진다.
상기 열풍가열기(45)로부터의 열기(46)의 송풍방향은, 폴리싱패드(11)가 부착되는 폴리싱테이블(13)의 반경 외향 방향 또는 상기 폴리싱테이블(13)의 회전방향에 대향하는 방향이다. 이러한 방식으로 열기(46)를 송풍함으로써, 폴리싱패드(11)의 표면온도의 저감이 최소화될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 패드온도조절기(26)에 있어서, 히터[즉, 실리콘러버히터(33-2)]는 패드접촉부재(33-1)의 내측면 상에 배치되거나, 또는 도 12에 도시된 바와 같이, 로드(rod)히터(48)가 상기 패드접촉부재(33-1)에 형성된 라운드홀(round hole; 49) 안으로 삽입되어, 상기 로드히터(48)가 상기 패드접촉부재(33-1) 내에 배치되게 된다. 상기 폴리싱패드(11)의 가열은 상기 히터[즉, 실리콘러버히터(33-2) 또는 로드히터(48)]에 의해 행하여지고, 상기 폴리싱패드(11)의 냉각은 알루미늄순환수케이스(33-3)에 제공되는 유입 유로(33-3a) 및 유출 유로(33-3b)를 통해 냉각수를 통과시켜 행하여짐으로써, 상기 폴리싱패드(11)의 표면온도가 제어되게 된다. 폴리싱패드(11)의 상부면의 원하는 설정온도가 높으면, 상기 폴리싱패드(11)는 히터[즉, 실리콘러버히터(33-2) 또는 로드히터(48)]에 의해서 뿐만 아니라, 열수를 통과시켜 가열될 수도 있다.
도 14a 내지 도 14c는 리드(35)를 제외한 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)의 내부 구조의 일례를 각각 도시한 도면들이다. 본 예시에서의 고형부재(33)의 내부 구조는, 알루미늄순환수케이스(33-3)의 양 단부가 동일한 폭을 가지고, 작게 이루어진다는 점에서 도 9에 도시된 고형부재(33)의 내부 구조와 상이하다. 그 결과, 폴리싱패드(11)의 주변측부에 위치한 냉각수용 통로들의 면적이 작게 된다. 그러므로, 폴리싱패드(11)의 상부면의 대응하는 부분의 냉각이 억제될 수 있게 된다.
도 15는 본 발명에 따른 폴리싱장치의 개략적인 구조의 일례를 도시한 도면이다. 상기 기판폴리싱장치(10)는, 복사온도계(19)에 의해 측정된 폴리싱패드(11)의 상부면 온도에 관한 정보를 토대로, 패드온도조절기(26)의 온도에 대한 PID 제어를 행하도록 구성된 온도제어기(20)를 구비한다. 구체적으로는, 전압조절기(41)로부터 출력되는 전압이 온도제어기(20)로부터의 출력에 의해 제어되고, 상기 전압 출력은 가열류(heating current)를 패드온도조절기(26)의 로드히터(48) 또는 실리콘러버히터(33-2)에 공급하여, 상기 패드온도조절기(26)의 가열 제어가 행하여지게 된다. 이 경우에는, 가열류가 계속해서 공급 및 제어될 수도 있고, 또는 상기 가열류의 ON-OFF 사이클이 변경되는 시비례(time proportion)로 제어될 수도 있다. 패드온도조절기(26)의 냉각 제어는, 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)에 공급되는 냉각수(31)의 유량을 조절하는 유량제어기(50)에 의하여 행하여진다. 상기 유량제어기(50)는 온도제어기(20)에 의해 PID-제어된다.
하나의 온도제어기(20)는, 히터[즉, 실리콘러버히터(33-2) 또는 로드히터(48)]용 전압조절기(41)를 위한 PID 파라미터 및 유량제어기(50)용 PID 파라미터, 즉 가열류의 공급을 위한 PID 파라미터 및 냉각수의 공급을 위한 PID 파라미터를 구비한다. 가열용 파라미터와 냉각용 파라미터는, 온도제어기(20)가 가열용(즉, 가열류의 공급용) 파라미터와 냉각용(즉, 냉각수의 공급용) 파라미터 간에 식별될 수 있도록, 레시피 상에 상이한 라인으로 기록된다.
도 16은 도 2b에 도시된 레시피의 경우에 온도와 제어입력[본 예시에서는, 냉각수(31)의 유량과 히터로 공급되는 전압] 간의 관계를 도시한 도면이다. 도 17은 폴리싱시간[초]과 온도[℃] 간의 관계를 도시한 도면이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 레시피의 항목으로서 "처리시간", "회전속도", …, "폴리싱패드의 온도제어", "가열용 PID 파라미터", "냉각용 PID 파라미터", 및 "온도(℃)의 설정값"이 제공된다. 본 예시에서는, 처리시간, 회전속도, 폴리싱패드의 온도제어용 유효 또는 무효, 가열용 PID 파라미터, 냉각용 PID 파라미터, 및 온도의 설정값이 단계 1, 2, 3, …, 10과 연관되어 설정된다.
도 17의 단계 2에서, 원하는 설정온도 B에 이르기 위하여, 제어 특성에 따른 PID 가열 제어가 행하여진다. 온도가 사전설정된 온도에 접근하면, PID 냉각 제어 또한 개시된다(한편, PID 파라미터의 값, 및 사전설정된 온도와 원하는 설정온도 간의 차이에 좌우됨). 그 결과, PID 가열 제어 및 PID 냉각 제어가 밸런싱된다. 가열 제어에 사용되는 PID 파라미터는 파라미터 A이고, 냉각 제어에 사용되는 PID 파라미터는 파라미터 α이다. 그런 다음, 단계 3에서는, 원하는 설정온도가 낮게 설정되기 때문에, 냉각 제어만이 파라미터 b를 이용하여 행하여진다.
기판폴리싱장치에 있어서, 폴리싱될 기판이 기판 폴리싱의 개시 시에 폴리싱패드(11)와 접촉하게 되면, 상기 폴리싱패드(11)의 상부면 온도가 도 18의 곡선 B로 표시된 바와 같이 시각 t1에서 저감되는데, 이는 폴리싱패드(11)의 상부면이 냉각된다는 의미이다. 폴리싱패드(11)의 상부면의 냉각을 방지하기 위해서는, 기판이 폴리싱패드(11)에 접촉하기 전에 기판을 예비가열하기 위한 가열장치가 제공된다. 이러한 가열장치로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 톱링(14)에 의해 유지되는 기판(도시되지 않음) 상으로 열수를 공급하기 위한 노즐(56)이 제공된다. 기판을 유지하는 톱링(14)이 기판을 톱링(14)에 이송하기 위한 이송기구(53) 상방 위치에 휴지(rest)되고 있는 경우에는, 열수(54)가 상기 노즐(56)로부터 사전설정된 시간 동안 상기 톱링(14)의 하부면 상에 유지된 기판 상으로 공급된다. 상기 열수는, 기판을 유지하는 톱링(14)이 이송기구(53) 상방 위치로부터 폴리싱패드(11) 상의 폴리싱 위치 상방 위치로 이동하고 있는 동안에도 기판 상으로 추가로 공급된다.
폴리싱패드(11)의 상부면이 기판과 접촉하여 냉각되는 것을 방지하기 위해서는, 온도제어기(20)에서 설정되는 폴리싱패드(11)의 표면에 대한 가열 온도가 기판 폴리싱하기 위한 원하는 설정온도보다 높을 수도 있고, 기판이 폴리싱패드(11)와 접촉하게 된 후 원하는 설정온도로 전환될 수도 있다.
도 19는 본 발명에 따른 폴리싱장치의 개략적인 구조의 또다른 예시를 도시한 도면이다. 이러한 기판폴리싱장치(10)에 있어서, 상기 열수생성탱크(25)는 폴리싱패드(11)의 상부면을 가열하도록 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)에 사전설정된 온도를 갖는 열수만을 공급한다. 열수의 유량은 유량제어기(예컨대, 유동제어밸브)(50)를 통해 온도제어기(20)에 의해 PID-제어된다. 열수생성탱크(25)에서의 열수의 양이 일정하게 유지되어야 하므로, 상기 열수생성탱크(25)로부터 배출되는 열수의 유량이 열수생성탱크(25) 내로 회복된 열수의 유량과 등가이어야 한다. 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)에 공급되는 유체의 혼합물을 제공하기 위하여 냉수와 열수를 혼합하는 3방밸브(23)를 이용하는 도 1에 도시된 시스템의 경우에는, 상기 열수생성탱크(25)로부터 배출되는 열수의 유량과 동일한 유량을 회복하기 위한 회복 제어를 행하는 것이 필요하다. 이와는 대조적으로, 3방밸브가 사용되지 않고 열수만이 제어된 유량으로 순환하는 도 19에 도시된 시스템에서는, 상술된 회수 제어가 필요하지 않다. 더욱이, 열수가 냉수와 혼합되지 않기 때문에, 회수된 열수의 온도가 낮아지지 않게 된다. 그러므로, 열수생성탱크(25) 내의 히터의 용량이 작게 이루어질 수 있고, 그 소비 전력이 저감되게 된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 냉각기체(예컨대, 차가운 공기)를 폴리싱패드(11)의 상부면 상으로 송풍하기 위한 냉각노즐(59)이 폴리싱패드(11)의 상부면을 위한 냉각기구로 제공된다. 전자-공압식조절기(60)의 개방도는 온도제어기(20)에 의해 행하여지는 PID 제어에 의해 조절되어, 폴리싱패드(11)로 지향된 냉각기체(58)의 유량을 제어하게 된다. 통상적인 온도 또는 사전설정된 온도를 갖는 기체가 냉각기체(58)로 사용된다.
상술된 실시예들에 따른 기판폴리싱장치(10)가 하나의 폴리싱테이블(13) 및 하나의 톱링(14)을 구비하지만, 본 발명에 따른 기판폴리싱장치는 이러한 구성으로 제한되는 것은 아니다. 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 기판폴리싱장치는 하나의 폴리싱테이블(13) 및 기판을 각각 홀딩 및 가압하여 그것을 폴리싱하기 위한 복수의(도면에서는 2개) 톱링(14)을 구비할 수도 있다. 이 경우, 복사온도계(19), 패드온도조절기(26), 온도제어기(20), 전압조절기(41), 및 유량제어기(50)가 각각의 톱링(14)에 대하여 제공된다.
2개의 톱링(14)이 기판을 홀딩하여 그들을 폴리싱패드(11)의 상부면에 대하여 가압함으로써 기판을 폴리싱하게 되는 경우, 하나의 톱링(14)을 이용하는 경우에 비해 기판의 폴리싱에 의하여 배가량이 발열된다. 결과적으로는, 폴리싱패드(11)의 온도가 증가된다. 따라서, 각각의 톱링(14)에 대하여 복사온도계(19), 패드온도조절기(26), 온도제어기(20), 전압조절기(41), 및 유량제어기(50)가 제공된다. 도 15에 도시된 기판폴리싱장치의 시스템에서와 같이, 각각의 패드온도조절기(26)의 온도 제어는 상기 복사온도계(19)에 의해 검출되는 폴리싱패드(11)의 상부면 온도에 관한 정보를 토대로 온도제어기(20)의 PID 제어에 의해 행하여진다. 구체적으로는, 실리콘러버히터(33-2) 또는 로드히터(48)에 공급되는 가열류를 제어하기 위하여 전압조절기(41)의 출력 전압을 제어하여 각각의 패드온도조절기(26)의 가열 제어가 행하여진다. 각각의 패드온도조절기(26)의 냉각 제어는, 패드온도조절기(26)의 고형부재(33)의 유로들을 통과하는 냉수(31)의 유량을 제어하기 위하여 유량제어기(50)를 제어함으로써 행하여진다. 이러한 동작에 의하면, 폴리싱패드(11)의 상부면 온도가 폴리싱을 위한 최적의 온도로 유지될 수 있다. 도 20은 기판폴리싱장치의 다수의 톱링(14)용 온도조절시스템의 일례를 보여준다. 도 1 및 도 19에 도시된 여타의 온도조절시스템이 다수의 톱링(14)을 위하여 사용될 수도 있다.
상술된 바와 같이, 하나의 폴리싱테이블 및 복수의 톱링을 구비한 기판폴리싱장치 역시 복사온도계, 패드온도조절기, 온도제어기, 및 각각의 톱링을 위한 여타의 장치들을 제공하고, 상기 복사온도계에 의해 측정된 폴리싱패드의 상부면 온도에 관한 정보를 토대로 PID 제어를 행하는 온도제어기를 이용하여 패드온도조절기의 온도 제어를 행함으로써, 최적의 폴리싱율과 최적의 스텝 특성을 달성할 수도 있다.
상기 기판의 막 또는 톱링은 기판들 간의 폴리싱율의 변동을 유발할 수도 있다. 상술된 바와 같이, 복수의 톱링이 제공되어, 동일한 처리를 동시에 행하는 경우에도, 톱링들 간의 차이에도 불구하고 폴리싱패드의 상부면 온도를 제어하여 최적의 폴리싱율과 최적의 스텝 특성이 얻어질 수 있는데, 그 이유는 온도 제어가 각각의 톱링에 대하여 행하여질 수 있기 때문이다. 또한, 하나의 기판을 폴리싱할 때(예컨대, 25번째 기판을 폴리싱할 때)의 폴리싱패드의 상부면 온도는, 2개의 기판을 동시에 폴리싱할 때보다 높게 상승하지 않는다. 그러므로, 폴리싱패드의 상부면의 상술된 온도 제어를 이용함으로써, 2개의 기판을 폴리싱하는 경우 뿐만 아니라 하나의 기판을 폴리싱하는 경우에도 최적의 폴리싱율과 최적의 스텝 특성을 얻을 수 있다. 예를 들어, 하나의 카셋트에서의 동일 레벨의 폴리싱이 성취될 수 있다.
앞선 실시예들의 설명을 통해 당업계의 당업자는 본 발명을 실시 및 이용할 수 있게 된다. 더욱이, 이들 실시예들에 대한 각종 변형예들은 당업계의 당업자에게는 자명한 일이며, 본 명세서에 규정된 일반적인 원리들과 특정예들은 여타의 실시예들에도 적용가능하다. 그러므로, 본 발명은 본 명세서에 기술된 실시예들로 국한되지 아니하며, 청구항 및 등가물에 의하여 한정되는 광의의 범위로 해석되어야만 한다.

Claims (24)

  1. 기판을 폴리싱하는 기판폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱패드가 부착되는 회전가능한 폴리싱테이블;
    상기 기판을 폴리싱하기 위하여, 상기 기판을 홀딩하면서, 상기 기판을 회전하는 상기 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하도록 구성된 적어도 하나의 기판홀더;
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 검출하도록 구성된 패드온도검출기;
    상기 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하도록 구성된 패드온도조절기; 및
    상기 패드온도검출기에 의해 검출된 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로, 상기 패드온도조절기를 제어하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된 온도제어기를 포함하여 이루어지고,
    상기 온도제어기는, 사전설정된 규칙을 토대로 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하고, 상기 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로 상기 선택된 PID 파라미터를 이용하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성되는 기판폴리싱장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는, 상기 기판의 막의 종별에 따라 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하도록 구성되는 기판폴리싱장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도제어기는 그 내부에, 상기 폴리싱패드의 폴리싱면을 냉각시키는 PID 파라미터 및 상기 폴리싱패드의 폴리싱면을 가열시키는 PID 파라미터를 포함하는 여러 종류의 PID 파라미터를 저장하는 기판폴리싱장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 PID 파라미터는 사전에 미리 레시피(recipe)에 등록되고, 상기 온도제어기는 상기 레시피에 따라 PID 파라미터를 선택하는 기판폴리싱장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패드온도조절기는 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하게 되는 접촉면을 갖는 고형부재를 구비하되, 상기 접촉면은 상기 폴리싱면의 반경방향으로 연장되고, 상기 패드온도조절기는, 상기 고형부재의 상기 접촉면을 통해 상기 폴리싱패드와 상기 고형부재에서 유동하는 유체 간에 열교환을 행하도록 구성되는 기판폴리싱장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판홀더를 지지하는 헤드부; 및
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면 상으로 열기를 송풍하도록 구성되되, 상기 헤드부 상에 제공되어 있는 열풍가열기를 더 포함하여 이루어지는 기판폴리싱장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면 상으로 냉기를 송풍하도록 구성되는 냉기송풍기를 더 포함하여 이루어지는 기판폴리싱장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판홀더에 의한 홀딩 시, 상기 기판을 가열하도록 구성된 기판가열장치를 더 포함하여 이루어지는 기판폴리싱장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판가열장치는, 상기 기판 상으로 열수를 공급하도록 구성된 열수공급장치를 포함하여 이루어지는 기판폴리싱장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기판홀더는 복수의 기판홀더로 이루어지고,
    상기 패드온도검출기, 상기 패드온도조절기, 및 상기 온도제어기는 상기 복수의 기판홀더 각각에 대하여 제공되는 기판폴리싱장치.
  11. 기판을 폴리싱하는 기판폴리싱장치에 있어서,
    폴리싱패드가 부착되는 회전가능한 폴리싱테이블;
    상기 기판을 폴리싱하기 위하여, 상기 기판을 홀딩하면서, 상기 기판을 회전하는 상기 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 가압하도록 구성되는 적어도 하나의 기판홀더;
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 검출하도록 구성된 패드온도검출기;
    상기 폴리싱면의 온도를 조절하기 위하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하도록 구성된 패드온도조절기; 및
    상기 패드온도검출기에 의해 검출된 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로, 상기 패드온도조절기를 제어하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성된 온도제어기를 포함하여 이루어지고,
    상기 온도제어기는, 사전설정된 PID 파라미터를 이용하여 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하도록 구성되는 기판폴리싱장치.
  12. 회전하는 폴리싱테이블 상의 폴리싱패드의 폴리싱면에 대하여 기판을 가압하여 기판을 폴리싱하는 방법에 있어서,
    사전설정된 규칙을 토대로 여러 종류의 PID 파라미터로부터 사전설정된 PID 파라미터를 선택하는 단계;
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 패드온도조절기를 접촉시키는 단계;
    상기 폴리싱면의 온도에 관한 정보를 토대로 상기 선택된 PID 파라미터를 이용하여 상기 패드온도조절기를 제어함으로써 상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 제어하는 단계; 및
    상기 폴리싱면의 온도를 제어하면서 상기 기판을 폴리싱하는 단계를 포함하여 이루어지는 기판폴리싱방법.
  13. 기판폴리싱장치에 사용하기 위한 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하는 패드온도조절장치에 있어서,
    패드접촉부재 및 상기 패드접촉부재 상에 배치된 절연커버를 포함하여 이루어지는 고형부재를 포함하되,
    상기 패드접촉부재는 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 접촉하게 될 접촉면을 가지며,
    상기 패드접촉부재는 세라믹으로 이루어지고,
    상기 절연커버는 상기 접촉면의 반대편에 배치되며,
    상기 절연커버는 그 선형팽창계수가 상기 패드접촉부재의 선형팽창계수에 근접한 재료로 이루어지고,
    상기 고형부재는, 상기 접촉면을 통하여, 상기 고형부재에서 유동하는 유체와 상기 폴리싱패드의 폴리싱면과 간에 열교환을 행하도록 구성되는 패드온도조절장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패드접촉부재는 SiC 또는 알루미나로 이루어지는 패드온도조절장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고형부재의 상기 접촉면은 경면-마무리(mirror-finished) 접촉면을 포함하여 이루어지거나, 또는 상기 접촉면의 표면거칠기를 저감시키도록 상기 접촉면에 CVD 코팅이 가해진 패드온도조절장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 고정부재가 상기 폴리싱면의 원주방향 및 반경방향으로의 편향을 추종하도록 하고, 마모 결과에 따른 상기 폴리싱패드의 두께의 변화를 추종하도록 구성된 추종기구(follow mechanism)를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 고형부재는 반경방향으로 연장되도록 성형되고, 자체 중량에 의해 상기 폴리싱면과 접촉하여 배치되는 패드온도조절장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 고형부재가 상기 폴리싱패드의 교체를 방해하지 않도록, 상기 폴리싱패드의 주변에서 직립(upright) 위치로 상기 고형부재를 상승시킬 수 있는 상승기구를 더 포함하여 이루어지는 패드온도조절장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 고형부재는, 상기 폴리싱패드의 중앙측부에 위치한 일 단부에 제공된 적어도 하나의 제1유체구 및 상기 폴리싱패드의 주변측부에 위치한 타 단부에 제공된 적어도 하나의 제2유체구를 구비하고, 상기 유체는 상기 제1유체구와 상기 제2유체구를 통하여 상기 고형부재 안으로 도입되거나, 상기 고형부재로부터 배출되는 패드온도조절장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면의 냉각 시, 상기 유체는, 상기 폴리싱면의 중앙측부에 위치한 상기 제1유체구로 공급되고, 상기 폴리싱패드의 주변측부에 위치한 상기 제2유체구로부터 배출되는 패드온도조절장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 폴리싱패드의 폴리싱면 가열 시, 상기 유체는, 상기 폴리싱패드의 주변측부에 위치한 상기 제2유체구 안으로 공급되고, 상기 폴리싱면의 중앙측부에 위치한 상기 제1유체구로부터 배출되는 패드온도조절장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1유체구는 하나의 유체구로 이루어지고, 상기 적어도 하나의 제2유체구는 적어도 2개의 유체구로 이루어지는 패드온도조절장치.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 고형부재는, 위에서 볼 때, 상기 폴리싱패드의 중앙측부와 접촉하는 좁은 단부와, 상기 폴리싱패드의 주변측부와 접촉하는 넓은 단부를 구비한 사다리꼴형인 패드온도조절장치.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 유체는 액체 또는 기체인 패드온도조절장치.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 유체가 상기 고형부재 안으로 공급될 때 통과하는 비례제어 3방밸브를 더 포함하여 이루어지고,
    뜨거운 유체와 차가운 유체가 상기 비례제어 3방밸브에 공급되며, 상기 뜨거운 유체와 차가운 유체는 각각 상기 비례제어 3방밸브에 의하여 조절된 유량으로 혼합되어, 온도가 제어된 유체를 형성하게 되는 패드온도조절장치.
KR1020100133336A 2009-12-28 2010-12-23 기판폴리싱장치, 기판폴리싱방법, 및 폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치 KR101678081B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-298965 2009-12-28
JP2009298965A JP5547472B2 (ja) 2009-12-28 2009-12-28 基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板研磨装置の研磨パッド面温調装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110076784A true KR20110076784A (ko) 2011-07-06
KR101678081B1 KR101678081B1 (ko) 2016-12-06

Family

ID=44188119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100133336A KR101678081B1 (ko) 2009-12-28 2010-12-23 기판폴리싱장치, 기판폴리싱방법, 및 폴리싱장치에 사용되는 폴리싱패드의 폴리싱면의 온도를 조절하기 위한 장치

Country Status (5)

Country Link
US (4) US8845391B2 (ko)
JP (1) JP5547472B2 (ko)
KR (1) KR101678081B1 (ko)
CN (2) CN104842259B (ko)
TW (1) TWI566883B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160072320A (ko) * 2014-12-12 2016-06-23 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치
KR20180059328A (ko) * 2016-11-25 2018-06-04 주식회사 케이씨텍 기판 연마 장치
KR20210035131A (ko) * 2013-08-27 2021-03-31 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 방법

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102528651B (zh) * 2010-12-21 2014-10-22 中国科学院微电子研究所 化学机械抛光设备及其预热方法
JP5628067B2 (ja) * 2011-02-25 2014-11-19 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度調整機構を備えた研磨装置
JP5695963B2 (ja) * 2011-04-28 2015-04-08 株式会社荏原製作所 研磨方法
TWI548483B (zh) * 2011-07-19 2016-09-11 荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及方法
JP5791987B2 (ja) * 2011-07-19 2015-10-07 株式会社荏原製作所 研磨装置および方法
JP2013042066A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
US9418904B2 (en) 2011-11-14 2016-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Localized CMP to improve wafer planarization
US10065288B2 (en) * 2012-02-14 2018-09-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing (CMP) platform for local profile control
US20130210173A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple Zone Temperature Control for CMP
CN102672594A (zh) * 2012-05-04 2012-09-19 上海华力微电子有限公司 一种精确控制cmp研磨盘温度的装置
JP6091773B2 (ja) * 2012-06-11 2017-03-08 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
CN102699821A (zh) * 2012-06-18 2012-10-03 南京航空航天大学 提高精密抛光加工速度和工件表面质量的方法及装置
US20140015107A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 Macronix International Co., Ltd. Method to improve within wafer uniformity of cmp process
CN102794698B (zh) * 2012-08-16 2015-10-21 中国科学院西安光学精密机械研究所 辐射温度场加速腐蚀的研抛装置
TWI498990B (zh) * 2012-12-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 劈裂裝置
JP6030980B2 (ja) * 2013-03-26 2016-11-24 株式会社荏原製作所 研磨装置温度制御システム、及び研磨装置
US9550270B2 (en) * 2013-07-31 2017-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Temperature modification for chemical mechanical polishing
US9321143B2 (en) * 2013-10-08 2016-04-26 Seagate Technology Llc Lapping device with lapping control feature and method
CN103753380B (zh) * 2013-12-18 2016-04-20 河南科技学院 基于无线传输的化学机械抛光界面温度检测控制系统
JP6139420B2 (ja) * 2014-01-10 2017-05-31 株式会社東芝 研磨装置および研磨方法
US9855637B2 (en) * 2014-04-10 2018-01-02 Apple Inc. Thermographic characterization for surface finishing process development
SG10201503374QA (en) * 2014-04-30 2015-11-27 Ebara Corp Substrate Polishing Apparatus
TWI656944B (zh) * 2014-05-14 2019-04-21 日商荏原製作所股份有限公司 研磨裝置
JP6263092B2 (ja) * 2014-06-23 2018-01-17 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度調節システムおよびこれを備えた基板処理装置
JP6580939B2 (ja) * 2015-10-20 2019-09-25 株式会社荏原製作所 研磨装置
CN105598841B (zh) * 2015-12-28 2017-11-24 宁波鑫晟工具有限公司 设置有散热装置的磨光机
SG11201806747QA (en) * 2016-02-16 2018-09-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Double-side polishing method and double-side polishing apparatus
US10414018B2 (en) * 2016-02-22 2019-09-17 Ebara Corporation Apparatus and method for regulating surface temperature of polishing pad
CN105922124B (zh) * 2016-05-24 2018-05-01 广东工业大学 一种半导体基片的流体动压抛光装置及其抛光方法
JP2018027582A (ja) * 2016-08-17 2018-02-22 株式会社荏原製作所 研磨方法、研磨装置、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
CN108115553B (zh) * 2016-11-29 2019-11-29 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 化学机械抛光设备和化学机械抛光方法
JP2018122406A (ja) * 2017-02-02 2018-08-09 株式会社荏原製作所 研磨パッドの表面温度を調整するための熱交換器、研磨装置、研磨方法、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
JP6896472B2 (ja) * 2017-03-23 2021-06-30 株式会社ディスコ ウエーハの研磨方法及び研磨装置
TWI642772B (zh) * 2017-03-31 2018-12-01 智勝科技股份有限公司 研磨墊及研磨方法
JP6923342B2 (ja) * 2017-04-11 2021-08-18 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
CN107088825A (zh) * 2017-06-06 2017-08-25 上海华力微电子有限公司 化学机械研磨机台、温度控制系统及其温度控制方法
US11103970B2 (en) * 2017-08-15 2021-08-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co, , Ltd. Chemical-mechanical planarization system
TWI825043B (zh) * 2017-11-14 2023-12-11 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨的溫度控制的方法與系統
JP6896598B2 (ja) * 2017-12-21 2021-06-30 株式会社荏原製作所 研磨パッドの温度を調整するためのパッド温調機構および研磨装置
JP2019160996A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 東芝メモリ株式会社 研磨パッド、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法
JP6975078B2 (ja) * 2018-03-15 2021-12-01 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
US11305397B2 (en) * 2018-06-18 2022-04-19 Seagate Technology Llc Lapping system that includes a lapping plate temperature control system, and related methods
US11597052B2 (en) 2018-06-27 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
JP7066599B2 (ja) * 2018-11-28 2022-05-13 株式会社荏原製作所 温度調整装置及び研磨装置
KR20200082253A (ko) * 2018-12-28 2020-07-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TWI771668B (zh) 2019-04-18 2022-07-21 美商應用材料股份有限公司 Cmp期間基於溫度的原位邊緣不對稱校正
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
TW202110575A (zh) 2019-05-29 2021-03-16 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨系統的蒸氣處置站
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
JP7386125B2 (ja) * 2019-06-11 2023-11-24 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
US11897079B2 (en) 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
TW202129731A (zh) * 2019-08-13 2021-08-01 美商應用材料股份有限公司 Cmp溫度控制的裝置及方法
US20210046603A1 (en) * 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Slurry temperature control by mixing at dispensing
KR102157729B1 (ko) * 2020-01-09 2020-09-18 엑스티알 테크놀로지스 인코포레이티드 액정유리의 연마장치
JP2023518650A (ja) * 2020-06-29 2023-05-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための蒸気発生の制御
JP2023516871A (ja) 2020-06-29 2023-04-21 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｃｍｐにおける温度及びスラリ流量の制御
US11577358B2 (en) 2020-06-30 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing
KR20220156633A (ko) * 2020-06-30 2022-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 온도 제어를 위한 장치 및 방법
CN112605882A (zh) * 2021-01-11 2021-04-06 南京长相依贸易有限公司 一种可控研磨温度和研磨剂浓度的晶片研磨装置
JP2022149635A (ja) 2021-03-25 2022-10-07 株式会社荏原製作所 パッド温度調整装置、および研磨装置
KR20220134327A (ko) * 2021-03-26 2022-10-05 주식회사 케이씨텍 기판 연마 시스템 및 그 방법
JP2023542458A (ja) * 2021-05-04 2023-10-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための温水生成

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526383A (ja) * 2002-03-29 2005-09-02 ラム　リサーチ　コーポレーション 研磨パッドを加熱するための方法及び装置
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2008307630A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Ebara Corp 研磨装置の研磨面加熱、冷却装置
US20090177310A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Ritchie Dao Method of controlling process parameters for semiconductor manufacturing apparatus

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450652A (en) * 1981-09-04 1984-05-29 Monsanto Company Temperature control for wafer polishing
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
JP3672685B2 (ja) * 1996-11-29 2005-07-20 松下電器産業株式会社 研磨方法及び研磨装置
TW442360B (en) * 1998-02-24 2001-06-23 Winbond Electronics Corp CMP device with temperature control
JP2000071170A (ja) * 1998-08-28 2000-03-07 Nitta Ind Corp 研磨用ウエハ保持部材及びそのウエハ保持部材の研磨機定盤への脱着方法
US6224461B1 (en) * 1999-03-29 2001-05-01 Lam Research Corporation Method and apparatus for stabilizing the process temperature during chemical mechanical polishing
JP2001129755A (ja) * 1999-08-20 2001-05-15 Ebara Corp 研磨装置及びドレッシング方法
US6479386B1 (en) * 2000-02-16 2002-11-12 Memc Electronic Materials, Inc. Process for reducing surface variations for polished wafer
US20020009953A1 (en) * 2000-06-15 2002-01-24 Leland Swanson Control of CMP removal rate uniformity by selective heating of pad area
CN1186700C (zh) * 2000-09-15 2005-01-26 先进微装置公司 半导体制造中用来改进控制的自调适取样方法
US6819963B2 (en) * 2000-12-06 2004-11-16 Advanced Micro Devices, Inc. Run-to-run control method for proportional-integral-derivative (PID) controller tuning for rapid thermal processing (RTP)
US20030119427A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-26 Misra Sudhanshu Rid Temprature compensated chemical mechanical polishing apparatus and method
US6736720B2 (en) * 2001-12-26 2004-05-18 Lam Research Corporation Apparatus and methods for controlling wafer temperature in chemical mechanical polishing
US7169014B2 (en) * 2002-07-18 2007-01-30 Micron Technology, Inc. Apparatuses for controlling the temperature of polishing pads used in planarizing micro-device workpieces
US20040266192A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Lam Research Corporation Application of heated slurry for CMP
US7105446B2 (en) * 2003-09-04 2006-09-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus for pre-conditioning CMP polishing pad
WO2005082057A2 (en) * 2004-02-23 2005-09-09 Acm Research, Inc. Controlling removal rate uniformity of an electropolishing process in integrated circuit fabrication
US7086927B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-08 Micron Technology, Inc. Methods and systems for planarizing workpieces, e.g., microelectronic workpieces
JP2005268566A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Ebara Corp 化学機械研磨装置の基板把持機構のヘッド構造
JP2006093180A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP4799122B2 (ja) * 2005-10-20 2011-10-26 株式会社東芝 Ｃｕ膜の研磨方法および半導体装置の製造方法
US7201634B1 (en) * 2005-11-14 2007-04-10 Infineon Technologies Ag Polishing methods and apparatus
US20070131653A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Ettinger Gary C Methods and apparatus for processing a substrate
DE102007063232B4 (de) * 2007-12-31 2023-06-22 Advanced Micro Devices, Inc. Verfahren zum Polieren eines Substrats
US8439723B2 (en) * 2008-08-11 2013-05-14 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polisher with heater and method
US8292691B2 (en) * 2008-09-29 2012-10-23 Applied Materials, Inc. Use of pad conditioning in temperature controlled CMP
JP2013042066A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
TWI665642B (zh) 2017-05-03 2019-07-11 諧波創新科技股份有限公司 一種光明防盜器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526383A (ja) * 2002-03-29 2005-09-02 ラム　リサーチ　コーポレーション 研磨パッドを加熱するための方法及び装置
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2008307630A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Ebara Corp 研磨装置の研磨面加熱、冷却装置
US20090177310A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Ritchie Dao Method of controlling process parameters for semiconductor manufacturing apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210035131A (ko) * 2013-08-27 2021-03-31 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 방법
KR20160072320A (ko) * 2014-12-12 2016-06-23 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치
KR20180059328A (ko) * 2016-11-25 2018-06-04 주식회사 케이씨텍 기판 연마 장치
KR20180123653A (ko) * 2016-11-25 2018-11-19 주식회사 케이씨텍 기판 연마 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20210229235A1 (en) 2021-07-29
KR101678081B1 (ko) 2016-12-06
JP2011136406A (ja) 2011-07-14
CN102179757A (zh) 2011-09-14
US20190168354A1 (en) 2019-06-06
CN104842259A (zh) 2015-08-19
US8845391B2 (en) 2014-09-30
CN104842259B (zh) 2018-01-12
TW201139055A (en) 2011-11-16
TWI566883B (zh) 2017-01-21
CN102179757B (zh) 2015-04-08
US20140364040A1 (en) 2014-12-11
JP5547472B2 (ja) 2014-07-16
US20110159782A1 (en) 2011-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210229235A1 (en) Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus
US20200001427A1 (en) Temperature Control of Chemical Mechanical Polishing
JP2011136406A5 (ko)
US6544111B1 (en) Polishing apparatus and polishing table therefor
KR102591901B1 (ko) 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 열교환기, 해당 열교환기를 구비한 연마 장치, 해당 열교환기를 사용한 기판의 연마 방법 및 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
US11697187B2 (en) Temperature-based assymetry correction during CMP and nozzle for media dispensing
US20240157504A1 (en) Apparatus and method for cmp temperature control
US20240149388A1 (en) Temperature Control in Chemical Mechanical Polish
US20230219187A1 (en) Polishing method and polishing apparatus
US10593603B2 (en) Chemical mechanical polishing apparatus containing hydraulic multi-chamber bladder and method of using thereof
US20240181594A1 (en) Polishing method, and polishing apparatus
US11642751B2 (en) Polishing method and polishing apparatus
JP2020003083A (ja) 温度調整された加熱流体および冷却流体を熱交換器に供給するシステム、および研磨装置
WO2022224508A1 (ja) 研磨方法、および研磨装置
CN115922534A (zh) 一种具有温度调节功能的抛光转台和化学机械抛光设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 4