KR20110100081A - 화학적 기계적 연마 설비 - Google Patents

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Abstract

신뢰성 및 내구성이 향상된 화학적 기계적 연마 설비를 제공한다. 상기 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼를 지지하는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 외측에 위치하는 제 2 영역을 갖추는 플래튼을 구비한다. 상기 플래튼 상에 위치하는 연마 패드가 제공된다. 상기 연마 패드가 부착되는 패드 헤드가 제공된다. 상기 웨이퍼 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부가 제공된다. 상기 플래튼의 제 2 영역에 위치하며 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사구가 제공된다.

Description

화학적 기계적 연마 설비{Chemical Mechanical Polishing Appratus}
본 발명은 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼의 표면 또는 상기 웨이퍼 상에 형성된 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 설비에 관한 것이다.
반도체 소자가 고 집적화 및 고 용량화 됨에 따라, 반도체 기판 상에 형성된 물질막, 예를 들어 금속 배선의 단차가 증가하게 된다. 상기 금속 배선의 단차는 상기 금속 배선의 패터닝을 어렵게 할 수 있다. 특히, 메모리 소자에서는 셀 영역 및 주변 영역의 단차가 증가하고 있으므로, 금속 배선이 높아질수록 단차 문제는 더욱 심각해진다. 따라서, 반도체 소자의 제조에 있어서, 물질막 또는 반도체 기판 자체를 평탄화하기 위한 평탄화 기술은 필수적이다.
반도체 제조 공정 중 평탄화 기술의 대표적인 화학적 기계적 연마(Chemical Michanical Polishing; CMP) 공정은 연마제에 의한 기계적인 연마(Polishing) 효과와 산 또는 염기 용액에 의한 화학적 반응 효과를 결합하여 웨이퍼 표면 또는 상기 웨이퍼 상에 형성된 물질막을 평탄화하는 공정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연마 공정을 위해 웨이퍼 상에 공급된 슬러리가 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼를 지지하는 플래튼(platen) 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있는 화학적 기계적 연마 설비를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 앞서 언급한 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 의한 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼를 지지하는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 외측에 위치하는 제 2 영역을 구비하는 플래튼, 상기 플래튼 상에 위치하는 연마 패드, 상기 연마 패드가 부착되는 패드 헤드, 상기 웨이퍼 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부 및 상기 플래튼의 제 2 영역에 위치하며 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사구를 포함한다.
상기 플래튼의 제 2 영역은 상기 웨이퍼와 일정 거리 이격될 수 있다.
상기 플래튼의 제 1 영역과 상기 웨이퍼 사이에 위치하는 멤브레인을 더 포함할 수 있다.
상기 멤브레인은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리와 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 플래튼의 제 1 영역은 하나 또는 다수의 진공홀이 형성되고, 상기 멤브레인은 다공성 재질로 형성될 수 있다.
상기 플래튼의 제 1 영역은 하나 또는 다수의 진공홀이 형성되고, 상기 멤브레인은 상기 진공홀에 대응되는 하나 또는 다수의 홀이 형성될 수 있다.
상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 상이한 두께를 가지며, 상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 두께차와 상기 멤브레인의 두께의 합은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리과 동일한 값을 가질 수 있다.
상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 상이한 두께를 가지며, 상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리와 동일한 두께차를 가질 수 있다.
상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이는 0.7mm 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.
상기 플래튼 상에 위치하며, 연마 정도를 측정하는 검출부를 더 포함할 수 있다.
상기 검출부는 EPD 센서를 포함할 수 있다.
상기 분사구에 의해 분사되는 일정 기체는 질소 또는 공기일 수 있다.
상기 해결하고저 하는 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 의한 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼를 지지하는 플래튼, 상기 플래튼 상에 위치하는 연마 패드, 상기 연마 패드가 부착되는 패드 헤드, 상기 웨이퍼의 전면에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부 및 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사부를 포함한다.
상기 분사부는 상기 일정 기체를 전달하는 분사 라인 및 상기 플래튼의 외주를 따라 연장된 폐곡선 형상의 분사구를 포함할 수 있다.
상기 플래튼은 상기 웨이퍼보다 상대적으로 작은 크기를 가지며, 상기 분사부는 상기 플래튼의 외주면에 부착될 수 있다.
상기 플래튼은 상기 웨이퍼와 동일한 형상을 가지며, 상기 분사구는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 분사구는 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리와 대면되도록 위치할 수 있다.
상기 플래튼과 웨이퍼 사이에 위치하는 멤브레인을 더 포함할 수 있다.
상기 플래튼과 패드 헤드는 각각 웨이퍼 및 연마 패드를 회전시키며, 상기 플래튼 및 패드 헤드의 회전 방향은 서로 반대 방향일 수 있다.
상기 연마 패드는 상기 웨이퍼보다 상대적으로 작은 크기를 가지며, 상기 패드 헤드는 상기 연마 패드를 상기 웨이퍼의 지름 방향으로 왕복시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 화학적 기계적 연마 설비의 구성은 웨이퍼를 지지하는 플래튼의 내측 또는 외주면에 부착된 분사구를 이용하여 상기 웨이퍼 상에 공급된 슬러리가 상기 웨이퍼와 플래튼 사이로 유입되는 것을 방지함으로써, 설비의 신뢰성 및 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비에 있어서, 웨이퍼를 지지하는 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리에 따른 초기 공정 결과를 나타낸 사진들이다.
도 4a는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미하며, 도면들에 있어서 층 또는 영역의 길이와 두께는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 덧붙여, 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소 "상"에 있다고 기재되는 경우, 상기 제 1 구성 요소가 상기 제 2 구성 요소와 직접 접촉하는 상 측에 위치하는 것뿐만 아니라. 상기 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소 사이에 제 3 구성 요소가 위치하는 경우도 포함한다.
여기서, 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위한 것으로, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서는 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소는 당업자의 편의에 따라 임의로 명명될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
(제 1 실시 예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2a는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다. 도 2b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
도 1, 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼(W)를 지지하는 제 1 영역(A) 및 상기 제 1 영역(A)의 외측에 위치하는 제 2 영역(B)을 구비하는 플래튼(platen; 130), 상기 플래튼(130) 상에 위치하는 연마 패드(polishing pad, 110), 상기 연마 패드(110)가 부착되는 패드 헤드(pad head, 120), 상기 플래튼(130)에 의해 지지되는 상기 웨이퍼(W) 상에 슬러리(slurry, S)를 공급하는 슬러리 공급부(150) 및 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)에 위치하며, 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사구(134)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 분사구(134)에 의해 분사되는 일정 기체를 공급하는 기체 공급부(미도시)를 더 포함한다. 상기 기체 공급부는 상기 플래튼(130)의 내측에 위치하는 분사 라인(132)을 통해 상기 분사구(134)와 연결된다.
상기 연마 패드(110)는 상기 웨이퍼(W)의 일측 표면과 일정 압력으로 접촉하여 연마한다. 따라서, 상기 연마 패드(110)는 상기 웨이퍼(W)보다 상대적으로 높은 마찰 강도를 갖는 폴리우레탄 재질의 매트릭스로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 폴리우레탄은 알코올기와 이소시안산기의 결합으로 만들어진 우레탄 결합으로 결합된 고분자 화합물의 총칭이다.
또한, 상기 연마 패드(110)는 상기 패드 헤드(120)에 의해 일정 속도로 회전되며 상기 웨이퍼(W)와 접촉한다. 따라서, 상기 연마 패드(110)는 상기 슬러리 공급부(150)에 의해 공급되는 슬러리(S)가 상기 연마 패드(110)와 웨이퍼(W) 사이에 균일하게 도포될 수 있도록 일정 패턴을 가지는 하나 또는 다수의 홈(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 패드 헤드(120)는 상기 연마 패드(110)에 의해 상기 웨이퍼(W)가 균일하게 연마될 수 있도록 상기 연마 패드(110)를 회전 및 이동시킨다. 즉, 상기 패드 헤드(120)는 상기 연마 패드(110)가 상기 웨이퍼(W)보다 상대적으로 작은 크기를 갖는 경우, 상기 연마 패드(110)를 회전시키며 상기 웨이퍼(W)의 지름 방향으로 왕복시킨다.
상기 슬러리 공급부(150)는 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)를 공급하기 위한 것이다. 여기서 상기 슬러리(S)는 기계적 연마를 위한 미세 입자(nano power particulate)가 균일하게 분포되어 있으며, 연마되는 상기 웨이퍼(W)와의 화학적 반응을 위한 산 또는 염기와 같은 용액을 증류수 또는 초순수에 분산 및 혼합시킨 용액이다.
상기 플래튼(130)은 연마 공정 동안 상기 웨이퍼(W)를 지지하고, 회전시킨다. 상기 플래튼(130)은 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 제 1 영역(A) 및 상기 제 1 영역(A)의 외측에 위치하며, 상기 분사구(134)가 위치하는 제 2 영역(B)을 포함한다. 여기서, 상기 일정 기체는 연마 공정 동안 상기 웨이퍼(W) 또는 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 막을 손상시키지 않아야 한다. 따라서, 상기 일정 기체는 질소 기체(N2) 또는 공기(air)일 수 있다.
상기 플래튼(130)에 의한 상기 웨이퍼(W)의 회전 방향은 상기 패드 헤드(120)에 의한 상기 연마 패드(110)의 회전 방향과 서로 반대 방향일 수 있다. 또한, 상기 플래튼(130)과 패드 헤드(114)는 상기 웨이퍼(W)와 연마 패드(110)를 동일 방향으로 회전시킬 수도 있다.
상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)은 상기 분사구(134)에 의해 분사된 일정 기체가 상기 플래튼(130)의 외측으로 빠져 나갈 수 있는 통로를 제공한다. 이를 위하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)은 상기 웨이퍼(W)의 타측 표면과 일정 거리(d) 이격시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)과 웨이퍼(W) 사이에 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)와 동일한 두께를 가지는 멤브레인(membrane; 170)이 위치할 수 있다.
도 3a는 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)가 0.7mm이하인 경우의 공정 초기 사진이다. 도 3b는 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)가 0.7mm를 초과한 경우의 공정 초기 사진이다.
도 3a를 참조하면, 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)가 0.7mm이하인 경우에는 상기 웨이퍼(W) 상에 공급된 상기 슬러리(S)가 완전히 날려지는 것을 알 수 있다.
반면, 도 3b를 참조하면, 상기 이격 거리(d)가 0.7mm를 초과하는 경우, 상기 슬러리(S)가 상기 웨이퍼(W)의 가장 자리에 부착되는 것을 알 수 있다. 상기 웨이퍼(W)의 가장 자리에 부착된 슬러리(S)는 계속되는 공정에 의해 적층된다.
따라서, 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)가 0.7mm를 초과하면, 상기 웨이퍼(W)와 플래튼(130) 사이로 상기 슬러리(S)가 유입될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리를 0.7mm이하로 할 수 있다.
다시 도 1, 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비를 설명한다. 상기 분사구(134)는 상기 일정 기체를 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 분사한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(W)의 가장 자리를 따라 흐르는 슬러리(S)는 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 날려진다. 상기 분사구(134)는 상기 플래튼(130)의 외주를 따라 형성된 폐곡선(looped curve)일 수 있다.
여기서, 상기 플래튼(130)이 도 1 및 2b에 도시된 바와 같이, 원형의 외주를 가지는 경우, 상기 분사구(134)는 링(ring) 형상일 수 있다. 또한, 상기 플래튼(130)은 외주가 원형인 상기 웨이퍼(W)와 상이하게 다각형의 외주를 가질 수 있다.
상기 분사구(134)는 도 1, 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 대면되도록 위치할 수 있다.
상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)은 진공 라인(137)을 통해 진공 펌프(미도시)와 연결되는 하나 또는 다수의 진공홀(139)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)과 웨이퍼(W) 사이에 위치하는 상기 멤브레인(170)은 다공성 재질일 수 있다.
상기 진공홀(139)은 상기 웨이퍼(W)의 가장 자리가 들뜨는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 진공홀(139)은 상기 플래튼(130)의 안착되는 영역인 제 1 영역(A)의 가장 자리에 위치할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼(W)의 연마 정도를 측정하는 검출부(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 검출부(160)는 EPD 센서(End Point Detector sensor; EPD sensor)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 1, 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 공정을 설명한다. 먼저, 제 1 영역(A) 및 상기 제 1 영역(A) 외측에 제 2 영역(B)을 구비하는 상기 플래튼(130)을 제공한다. 여기서, 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)은 상기 플래튼(130)의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하기 위한 분사구(134)가 위치한다.
다음으로, 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)을 이용하여 웨이퍼(W)를 지지한다. 이어서, 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 연마 패드(110)가 부착된 상기 패드 헤드(120)를 상기 연마 패드(110)가 상기 웨이퍼(W)와 대면하도록 위치시킨다.
여기서, 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)을 통해 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 공정은 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)이 상기 웨이퍼(W)의 배면과 일정 거리(d) 이격되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 일정 거리(d)는 앞서 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 0.7mm이하일 수 있다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)과 상기 웨이퍼(W) 사이에 상기 일정 거리(d)와 동일한 두께를 가지는 멤브레인(170)을 위치시킨다.
또한, 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)을 통해 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 공정은 상기 플래튼(130)의 제 1 영역(A)에 하나 또는 다수의 진공홀(139)를 이용하여 상기 웨이퍼(W)를 흡착하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 플래튼(130)은 상기 하나 또는 다수의 진공홀(139)과 진공 펌프를 연결시키는 진공 라인(137)을 더 포함한다.
계속해서, 상기 패드 헤드(120) 및 플래튼(130)을 회전시켜, 상기 연마 패드(110) 및 웨이퍼(W)가 회전되도록 한다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 연마 패드(110)의 회전 방향과 상기 웨이퍼(W)의 회전 방향은 같은 방향이거나 서로 반대 방향일 수 있다.
다음으로, 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)를 공급하여 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)가 도포되도록 한다. 여기서, 상기 웨이퍼(W) 및 연마 패드(110)를 회전시키는 공정은 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)가 공급된 이후일 수 있다.
이어서, 상기 분사구(134)를 이용하여 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리를 향해 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 일정 기체를 분사한다. 상기 분사된 일정 기체는 상기 웨이퍼(W)의 회전력에 의해 퍼지는 상기 슬러리(S)가 상기 웨이퍼(W)와 플래튼(130) 사이로 유입되는 것을 방지한다. 여기서, 상기 분사구(134)를 이용하여 일정 기체를 분사하는 공정은 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)를 공급함과 동시에 수행될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼(W) 상에 상기 슬러리(S)를 공급한 후, 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 경우, 상기 웨이퍼(W)의 회전과 동시에 상기 일정 기체를 분사할 수도 있다.
다음으로, 상기 연마 패드(110) 및 웨이퍼(W)를 일정 압력으로 접촉시켜 연마 공정을 수행한다. 여기서, 상기 연마 공정의 종료 후, 상기 웨이퍼(W)를 세정하는 공정을 더 수행할 수도 있다.
결과적으로 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 연마 공정 동안, 웨이퍼를 지지하는 플래튼의 가장 자리에 위치하는 분사구를 이용하여 상기 웨이퍼의 가장 자리를 향해 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사한다. 따라서, 상기 웨이퍼 상에 공급된 슬러리가 상기 웨이퍼의 가장 자리를 따라 상기 웨이퍼와 플래튼 사이에 슬러리가 유입되는 것을 방지한다.
(제 2 실시 예)
도 4a는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다. 도 4b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(130) 구조를 변경하여, 상기 플래튼(130)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이를 일정 거리(d) 이격시키는 방법을 설명한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(130)을 제외한 나머지 부분은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비와 동일한 구성을 가진다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래트(230)는 앞서 설명한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(130)과 동일하게 웨이퍼(W)를 지지하는 제 1 영역(A) 및 상기 제 1 영역(A)의 외측에 위치하며 상기 웨이퍼(W)의 타측 표면과 일정 거리(d) 이격되는 제 2 영역(B)을 포함한다.
또한, 상기 플래튼(230)의 제 2 영역(B)은 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사구(134)가 위치한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(230)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(130)과 비교하여, 상기 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B)이 서로 상이한 두께를 가진다. 즉, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(230)은 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 제 1 영역(A)이 분사구(134)가 위치하는 상기 제 2 영역(B)보다 일정 두께(t1)만큼 상대적으로 두꺼운 두께를 가진다.
따라서, 상기 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 웨이퍼(W) 사이에 위치하는 멤브레인(270)은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 멤브레인(170)과 비교하여 작은 두께(t2)를 가진다.
또한, 상기 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B) 사이의 두께차(t1)와 상기 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 웨이퍼(W) 사이에 위치하는 멤브레인(270)의 두께(t2) 합은 상기 플래튼(230)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)와 동일한 값을 가진다.
이와 달리, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 제 2 영역(B) 사이가 상기 플래튼(230)의 제 2 영역(B)과 웨이퍼(W) 사이의 이격 거리(d)와 동일한 두께차(t1)을 가지도록 할 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(230)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼(130)과 동일하게 하나 또는 다수의 진공홀(239)를 가진다.
상기 멤브레인(270)은 본 발명의 제 1 실시 예의 멤브레인(170)과 동일하게 다공성 재질일 수 있다. 또는 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 상기 멤브레인(270)은 상기 진공홀(239)에 대응되는 하나 또는 다수의 홀(272)을 포함할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼를 지지하는 플래튼의 제 1 영역과 분사구가 위치하는 상기 플래튼의 제 2 영역이 서로 상이한 두께를 가지도록 한다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼의 구조만으로 상기 플래튼의 제 2 영역과 웨이퍼 사이를 일정 거리 이격시킬 수 있다.
(제 3 실시 예)
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 6a는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 단면도이다. 도 6b는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 플래튼을 나타낸 평면도이다.
도 5, 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 제 1 지름(S1)을 가지는 웨이퍼(W)를 지지하며, 상기 웨이퍼(W)보다 상대적으로 작은 제 2 지름(S2)을 가지는 플래튼(330), 상기 플래튼(330) 상에 위치하는 연마 패드(polishing pad, 110), 상기 연마 패드(110)가 부착되는 패드 헤드(pad head, 120), 상기 플래튼(330)에 지지된 상기 웨이퍼(W) 상에 슬러리(slurry, S)를 공급하는 슬러리 공급부(150) 및 상기 플래튼(330)의 외주면에 부착되며, 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사부(340)를 포함한다.
본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비의 연마 패드(110), 패드 헤드(120) 및 슬러리 공급부(150)는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비와 동일한 구성 요소이므로, 여기서는 설명을 생략한다.
상기 플래튼(330)은 연마 공정 동안 상기 웨이퍼(W)를 지지 및 회전시키기 위한 것이다. 여기서, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(330)과 웨이퍼(W) 사이에 위치하는 멤브레인(membrane; 370)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 플래튼(330)은 본 발명의 제 1 실시 예의 플래튼(130)의 제 1 영역(A) 및 제 2 실시 예의 플래튼(230)의 제 1 영역(A)과 동일하게, 진공 라인(337)에 의해 진공 펌프(미도시)와 연결되는 하나 또는 다수의 진공홀(339)이 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 상기 플래튼(330)과 웨이퍼(W) 사이에 위치하는 멤브레인(370)을 더 포함할 수 있다. 상기 멤브레인(370)은 본 발명의 제 1 실시 예와 동일하게 다공성 재질일 수 있다. 또한, 상기 멤브레인(370)은 본 발명의 제 2 실시 예와 동일하게 상기 진공홀(339)에 대응되는 하나 또는 다수의 홀(미도시)을 포함할 수도 있다.
상기 분수부(340)는 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 일정 기체를 분사한다. 이를 위해 상기 분사부(340)는 상기 플래튼(330)의 외주면에 부착된 분사 라인(332) 및 상기 플래튼(330)의 외주를 따라 연장된 폐곡선 형상의 분사구(334)를 포함한다. 여기서, 상기 분사 라인(332)은 상기 분사구(334)와 상기 분사구(334)에 일정 기체를 공급하는 기체 공급부(미도시)를 연결한다.
상기 분사구(334)는 상기 일정 기체를 분사하여 상기 웨이퍼(W)의 가장 자리를 따라 흐르는 슬러리(S)를 상기 웨이퍼(W)의 외측 방향으로 날린다. 상기 분사구(334)는 도 6b에 도시된 바와 같이, 링(ring) 형상일 수 있다. 이와 달리, 상기 분사구(334)는 상기 플래튼(130)의 외주가 다각형인 경우, 다각형 형상의 폐곡선(looped curve)일 수 있다.
상기 분사구(334)는 본 발명의 제 1 실시 예와 동일하게, 상기 웨이퍼(W)의 배면 가장 자리에 대면되도록 위치할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 화학적 기계적 연마 설비는 웨이퍼를 지지하는 플래튼이 상기 웨이퍼보다 상대적으로 작은 크기를 가지는 경우, 상기 플래튼의 외주면에 분사 라인을 부착한다. 이에 따라 상기 플래튼과 웨이퍼의 크기 비율에 관계 없이, 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 일정 기체를 용이하게 분사할 수 있다.
110 : 연마 패드
120 : 패드 헤드
130, 230, 330 : 플래튼
132, 232, 342 : 분사 라인
134, 234, 344 : 분사구
137, 237, 337 : 진공 라인
139, 239, 339 : 진공홀
150 : 슬러리 공급부
160 : EPD 센서
170, 270, 370 : 멤브레인
340 : 분사부

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 지지하는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 외측에 위치하는 제 2 영역을 구비하는 플래튼;
    상기 플래튼 상에 위치하는 연마 패드;
    상기 연마 패드가 부착되는 패드 헤드;
    상기 웨이퍼 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및
    상기 플래튼의 제 2 영역에 위치하며, 상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사구를 포함하는 화학적 기계적 연마 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 2 영역은 상기 웨이퍼와 일정 거리 이격되는 화학적 기계적 연마 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 1 영역과 상기 웨이퍼 사이에 위치하는 멤브레인을 더 포함하는 화학적 기계적 연마 설비.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리와 동일한 두께를 가지는 화학적 기계적 연마 설비.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 1 영역은 하나 또는 다수의 진공홀이 형성되며,
    상기 멤브레인은 다공성 재질로 형성되는 화학적 기계적 연마 설비.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 1 영역은 하나 또는 다수의 진공홀이 형성되며,
    상기 멤브레인은 상기 진공홀에 대응되는 하나 또는 다수의 홀이 형성되는 화학적 기계적 연마 설비.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 상이한 두께를 가지며,
    상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 두께차와 상기 멤브레인의 두께의 합은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리과 동일한 값을 가지는 화학적 기계적 연마 설비.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 서로 상이한 두께를 가지며,
    상기 플래튼의 제 1 영역과 제 2 영역은 상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이의 이격 거리와 동일한 두께차를 가지는 화학적 기계적 연마 설비.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 플래튼의 제 2 영역과 상기 웨이퍼 사이는 0.7mm 이하의 이격 거리를 가지는 화학적 기계적 연마 설비.
  10. 웨이퍼를 지지하는 플래튼;
    상기 플래튼 상에 위치하는 연마 패드;
    상기 연마 패드가 부착되는 패드 헤드;
    상기 웨이퍼의 전면에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및
    상기 웨이퍼의 배면 가장 자리에 상기 웨이퍼의 외측 방향으로 일정 기체를 분사하는 분사부를 포함하는 화학적 기계적 연마 설비.
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