KR20150011474A - Chemical mechanical polishing apparatus with improved efficiency of removing slurry from polishing pad - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus. In a chemical mechanical polishing apparatus which performs a chemical mechanical polishing process when the flat surface of a wafer touches a polishing pad, the present invention includes a first cleaning nozzle which has a bar shape, is arranged in the radial direction of a polishing pad, and injects a cleaning solution with high pressure to have the opposite direction element of the rotation direction of the polishing pad; and a discharge nozzle which allows the cleaning solution injected from the first cleaning nozzle to face a region which touches the polishing pad, injects a fluid with high pressure to have the external direction element of the radial direction of the polish pad, and pushes slurry remaining on the polishing pad by the first cleaning nozzle to the outside of the polishing pad. Thereby, the chemical mechanical polishing apparatus prevents used slurry from remaining on the polishing pad and minimizing the non-uniform polishing of a wafer due to the petrifaction of the used slurry.

Description

슬러리의 제거 효율이 향상된 화학 기계적 연마 장치{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS WITH IMPROVED EFFICIENCY OF REMOVING SLURRY FROM POLISHING PAD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus having improved slurry removal efficiency,

본 발명은 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 상세하게는 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 연마 패드 상에 잔류하는 슬러리를 보다 완전히 제거하여, 잔류하는 슬러리에 의하여 웨이퍼의 균일한 연마 공정이 방해받지 않도록 화학 기계적 연마 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus that more thoroughly removes a slurry remaining on a polishing pad on which a chemical mechanical polishing process is performed to remove a residual polishing slurry chemically To a polishing apparatus.

화학기계적 연마(CMP) 장치는 반도체소자 제조과정 중 마스킹, 에칭 및 배선공정 등을 반복 수행하면서 생성되는 웨이퍼 표면의 요철로 인한 셀 지역과 주변 회로지역간 높이 차를 제거하는 광역 평탄화와, 회로 형성용 콘택/배선막 분리 및 고집적 소자화에 따른 웨이퍼 표면 거칠기 향상 등을 도모하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 정밀 연마 가공하는데 사용되는 장치이다.The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus is a device for performing a wide-area planarization that removes a height difference between a cell region and a peripheral circuit region due to unevenness of a wafer surface generated by repeatedly performing masking, etching, To improve the surface roughness of the wafer due to contact / wiring film separation and highly integrated elements, and the like.

이러한 CMP 장치에 있어서, 캐리어 헤드는 연마공정 전후에 웨이퍼의 연마 면이 연마 패드와 마주보게 한 상태로 상기 웨이퍼를 가압하여 연마 공정을 행하도록 하고, 동시에 연마 공정이 종료되면 웨이퍼를 직접 및 간접적으로 진공 흡착하여 파지한 상태로 그 다음 공정으로 이동한다. In such a CMP apparatus, the carrier head presses the wafer in a state in which the polished surface of the wafer faces the polishing pad before and after the polishing step to perform the polishing process, and at the same time, when the polishing process is finished, the wafer is directly or indirectly Vacuum-adsorbed and held, and then moved to the next step.

도1 및 도2는 종래의 화학 기계적 연마 장치(9)의 구성을 도시한 것이다. 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 화학 기게적 연마 장치(9)는 회전하는 정반(10)의 상면에 형성된 연마 패드(11) 상에 웨이퍼(W)를 위치시키고, 캐리어 헤드(20)가 웨이퍼(W)를 저면에 두고 가압하면서 회전(20d)하여, 연마 패드(11)와 캐리어(20)가 서로 가압되면서 상대 회전 운동이 행해져 웨이퍼(W)의 기계적 연마를 행하고, 슬러리 공급부(30)의 공급구(32)로부터 슬러리를 연마 패드(11) 상에 공급하면, 슬러리가 웨이퍼(W)에 공급되면서 웨이퍼(W)의 화학적 연마를 행한다. Fig. 1 and Fig. 2 show the construction of a conventional chemical mechanical polishing apparatus 9. Fig. 1 and 2, the chemical mechanical polishing apparatus 9 is configured to position the wafer W on the polishing pad 11 formed on the upper surface of the rotating platen 10, So that the polishing pad 11 and the carrier 20 are pressed against each other and relatively rotated to perform mechanical polishing of the wafer W. The slurry supplied from the slurry supply unit 30 The slurry is supplied to the wafer W to perform the chemical polishing of the wafer W. The slurry is supplied to the polishing pad 11 from the supply port 32 of the polishing pad 11,

컨디셔너(40)는 연마 패드(11)를 가압하면서 회전(40d) 및 선회(41d) 운동을 하여 연마 패드(11)의 표면에 형성된 미세 홈(도면 3의 11a)이 항상 일정한 상태를 유지하여, 연마 패드(11) 상에 공급된 슬러리가 캐리어 헤드(20)의 저면에 위치한 웨이퍼(W)에 원활히 공급되도록 한다. The conditioner 40 performs the rotation 40d and the turning 41d while pressing the polishing pad 11 to keep the fine grooves 11a in the surface of the polishing pad 11 constant, So that the slurry supplied on the polishing pad 11 is smoothly supplied to the wafer W located on the bottom surface of the carrier head 20. [

한편, 연마 패드(11) 상에 공급되는 슬러리는 웨이퍼(W)로 공급되어 웨이퍼(W)의 화학적 연마를 할 수 있도록 하지만, 사용된 슬러리가 연마 패드(11) 상에 오랫동안 잔류하면, 도3에 도시된 바와 같이 슬러리 입자(89)가 연마 패드(11)의 미세 홈(11a)에 끼어 석화됨에 따라, 웨이퍼(W)의 균일한 연마를 방해하는 원인이 되어 왔다. 따라서, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용된 슬러리는 곧바로 배출시키는 것이 필요하다.On the other hand, the slurry supplied onto the polishing pad 11 is supplied to the wafer W so as to allow the chemical polishing of the wafer W. However, if the used slurry remains on the polishing pad 11 for a long time, The slurry particles 89 have become a cause of interfering with the uniform polishing of the wafer W as the slurry particles 89 are sandwiched between the fine grooves 11a of the polishing pad 11 as shown in Fig. Therefore, it is necessary to immediately discharge the slurry used during the chemical mechanical polishing process.

이를 위하여, 종래의 화학 기계적 연마 장치(9)는 도2에 도시된 바와 같이 연마 패드(11)의 회전 방향을 기준으로 사용된 슬러리가 다량으로 유출(Sr)되는 영역의 전방부에 고압의 순수(55)를 노즐(50)로부터 고압 분사하도록 구성된다. 고압 분사된 순수에 의하여 웨이퍼(W)로부터 유출된 사용된 슬러리는 고압의 순수(55)에 의하여 연마 패드(11)의 바깥으로 밀려 배출(67)되지만, 회전하는 연마 패드(11)를 타고 다시 웨이퍼(W)로 유입됨에 따라, 웨이퍼(W)의 화학적 연마 뿐만 아니라 연마 패드(11)에 석화된 슬러리(89)에 의하여 기계적 연마도 균일하게 이루어지지 않는 문제가 야기된다. For this purpose, the conventional chemical mechanical polishing apparatus 9 is provided with a high-pressure pure water (hereinafter referred to as " high-pressure pure water ") on the front portion of a region where a large amount of slurry (55) from the nozzle (50). The used slurry flowing out of the wafer W by the high pressure sprayed pure water is pushed out of the polishing pad 11 by the high pressure pure water 55 to be discharged 67, A problem arises in that not only the chemical polishing of the wafer W but also the mechanical polishing by the slurry 89 which is petrified in the polishing pad 11 is not performed uniformly.

따라서, 화학 기계적 연마 공정 중에 사용된 슬러리가 연마 패드(11) 상에 고착되어 석화되지 않고 곧바로 연마 패드(11)의 바깥으로 모두 배출시킬 수 있도록 하는 방안의 필요성이 대두되고 있다.
Therefore, there is a need for a method of allowing the slurry used during the chemical mechanical polishing process to be fixed on the polishing pad 11 and discharged to the outside of the polishing pad 11 immediately without petrification.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명은 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정이 이루어지는 연마 패드 상에 잔류하는 사용된 슬러리를 보다 완전히 제거하여, 잔류하는 슬러리가 연마 패드 상에서 석화되는 것을 방지함으로써 웨이퍼의 연마 공정이 균일하게 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention was conceived in view of the foregoing technical background, and it is an object of the present invention to more completely remove used slurry remaining on a polishing pad subjected to a chemical mechanical polishing (CMP) process, So that the polishing process of the wafer can be performed uniformly.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼의 판면이 연마 패드에 접촉한 상태로 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 화학 기계적 연마 장치에 있어서, 바(bar) 형태로 형성되어 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 배열되고, 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향 성분을 갖도록 세정액을 고압 분사하는 제1세정노즐과; 상기 제1세정노즐로부터 분사되는 세정액이 상기 연마 패드와 접촉하는 영역을 향하여 상기 연마 패드의 반경 바깥 방향 성분을 갖도록 유체를 고압 분사하여, 상기 제1세정노즐에 의하여 연마 패드 상에 잔류하는 슬러리를 상기 연마 패드의 바깥으로 밀어내는 배출 노즐을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus in which a chemical mechanical polishing process is performed in a state in which a surface of a wafer is in contact with a polishing pad, the chemical mechanical polishing apparatus comprising: A first cleaning nozzle arranged to hold the cleaning liquid in the cleaning chamber and having a component opposite to the rotation direction of the polishing pad; A high-pressure fluid is jetted so that the cleaning liquid sprayed from the first cleaning nozzle has a radially outward component of the polishing pad toward an area in contact with the polishing pad, and the slurry remaining on the polishing pad by the first cleaning nozzle A discharge nozzle which pushes out of the polishing pad; The present invention also provides a chemical mechanical polishing apparatus comprising:

이는, 연마 패드의 반경 방향을 따라 배열된 바 형태의 제1세정노즐로부터 세정액을 원주 방향 성분을 갖도록 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향으로 고압 분사하도록 구성됨에 따라, CMP 공정 중인 웨이퍼로부터 유출된 사용된 슬러리는 슬러리의 이동 방향(연마 패드의 회전 방향)과 반대로 고압 분사되는 세정액에 의하여, 연마 패드의 회전에도 불구하고 고압 분사되는 세정액의 분사 영역에 모이게 되고, 연마 패드 상에 모인 세정액을 배출 노즐로부터 분사된 유체에 의하여 반경 바깥으로 배출시킬 수 있게 되어, 사용된 슬러리가 완전히 연마 패드의 반경 바깥으로 배출되어 웨이퍼의 연마면이 전체적으로 균일하게 연마될 수 있도록 하기 위함이다. This is because the cleaning liquid is jetted from the bar-shaped first cleaning nozzle arranged along the radial direction of the polishing pad at a high pressure in the direction opposite to the rotation direction of the polishing pad so as to have a circumferential component, The cleaning liquid collected on the polishing pad is collected by the high-pressure spraying liquid in the discharge nozzle (not shown) in the discharge nozzle by the high-pressure spraying liquid in contrast to the moving direction of the slurry (the rotating direction of the polishing pad) So that the used slurry is completely discharged to the outside of the radius of the polishing pad so that the polishing surface of the wafer can be uniformly polished as a whole.

즉, 본 발명은 사용된 슬러리를 하나의 방향성분을 가하여 외부로 배출시키는 것이 아니라, 연마 패드를 타고 연마 패드의 회전 방향을 따라 원주 방향으로 회전하려는 슬러리의 이동 경로를, 제1세정노즐로부터 회전 반대 방향으로 분사되는 고압의 세정액에 의하여 분사 압력으로 1차적으로 차단하고, 제1세정노즐로부터 분사된 세정액과 혼합된 상태로 있는 슬러리를 배출 노즐로부터 고압 분사되는 유체에 의하여 반경 방향으로 밀어 2차적으로 배출시킴으로써, 연마 패드 상에 잔류하는 사용된 슬러리를 보다 확실하게 제거할 수 있게 된다. That is, according to the present invention, the movement path of the slurry to rotate in the circumferential direction along the rotation direction of the polishing pad by the polishing pad is not rotated by rotating the first cleaning nozzle The slurry which is mixed with the cleaning liquid sprayed from the first cleaning nozzle is radially pushed by the high pressure spray fluid from the discharge nozzle, It is possible to more reliably remove the used slurry remaining on the polishing pad.

이를 통해, 사용된 슬러리가 연마 패드 상에서 석화되어 웨이퍼의 CMP 공정을 저해하는 것을 방지할 수 있다. This makes it possible to prevent the used slurry from being petrified on the polishing pad to inhibit the CMP process of the wafer.

그리고, 상기 제1세정노즐은 세정액을 경사지게 분사함으로써, 제1세정노즐로부터 분사되는 세정액의 세정압에 의하여, 사용된 슬러리가 회전하는 연마 패드를 타고 제1세정노즐로부터 세정액이 분사되는 분사 영역을 넘어 다시 웨이퍼로 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.In the first cleaning nozzle, by spraying the cleaning liquid obliquely, the cleaning liquid sprayed from the first cleaning nozzle is sprayed on the polishing pad which rotates the used slurry by the cleaning pressure, and the spray area from which the cleaning liquid is sprayed from the first cleaning nozzle It is possible to more effectively prevent the wafer from flowing into the wafer again.

상기 제1세정노즐은 상기 바의 길이 방향을 따라 슬릿 형태의 토출구를 통하여 세정액을 고압 분사함으로써, 연마 패드의 반경 방향 전체에 대하여 균일한 세정압으로 사용된 슬러리가 원주 방향으로 이동하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1세정노즐은 바 형태로 형성되고, 다수의 분사 노즐이 간격을 두고 배치되어, 토출구로부터 퍼지는 형태로 순수를 분사하도록 구성될 수도 있다. The first cleaning nozzle effectively suppresses the movement of the used slurry in the circumferential direction at a uniform cleaning pressure with respect to the entire radial direction of the polishing pad by injecting the cleaning liquid through the slit-shaped discharge port along the longitudinal direction of the bar can do. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the first cleaning nozzle may be formed in the shape of a bar, and a plurality of the spray nozzles may be arranged to be spaced apart and spray pure water in a form spreading from the discharge port.

상기 제1세정노즐로부터 세정액이 분사되는 영역은 상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로 웨이퍼가 접촉하는 위치에 비하여 후방이고 컨디셔너가 접촉하는 위치에 비하여 전방에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that a region where the cleaning liquid is sprayed from the first cleaning nozzle is positioned in front of the position where the wafer contacts with respect to the rotation direction of the polishing pad as compared with a position where the conditioning member contacts.

그리고, 상기 배출 노즐로부터 분사되는 유체는 순수, 고압 기체 중 어느 하나로 정해질 수 있다.Further, the fluid ejected from the ejection nozzle may be defined as any one of pure water and high-pressure gas.

한편, 상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로 상기 제1세정노즐에 비하여 전방에 위치하여, 연마 패드의 회전 방향으로 세정액을 경사지게 분사하는 제2세정노즐을; 더 포함하고, 상기 배출 노즐은 상기 제1세정노즐과 상기 제2세정 노즐로부터의 세정액이 분사되어 모이는 영역을 향하여 유체를 분사함으로써, 제1세정노즐과 제2세정노즐로부터 분사되는 세정액에 의해 연마 패드 상의 슬러리를 사잇 영역에 한데 모아 배출시킴으로써, 배출 효율을 보다 높일 수 있다.A second cleaning nozzle positioned forward of the first cleaning nozzle with respect to a rotation direction of the polishing pad and spraying the cleaning liquid obliquely in a rotating direction of the polishing pad; Wherein the ejection nozzle ejects a fluid toward an area in which the cleaning liquid from the first cleaning nozzle and the cleaning liquid from the second cleaning nozzle are collected to collect the liquid so that the polishing liquid is polished by the cleaning liquid jetted from the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle, By discharging the slurry on the pad together in the sate region, the discharge efficiency can be further increased.

이 때, 상기 제2세정노즐은 바 형태로 형성되는 것이 좋다. At this time, the second cleaning nozzle may be formed in a bar shape.

그리고, 상기 제1세정노즐, 상기 제2세정노즐 및 상기 배출 노즐은 서로 결합된 하나의 모듈로 형성될 수 있다. 이를 통해, 연마 패드 상에 설치하는 것이 보다 간편해진다. The first cleaning nozzle, the second cleaning nozzle, and the discharge nozzle may be formed of one module coupled to each other. This makes it easier to install on the polishing pad.

그리고, 상기 제1세정노즐 및 상기 제2세정노즐의 주위에서 상기 연마 패드를 적시는 순수를 도포하는 프리 웨팅 유닛을; 더 포함하여 구성될 수 있다.And a prewetting unit for applying pure water for wetting the polishing pad around the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle; And the like.

그리고, 상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로, 상기 제1세정 노즐 및 상기 제2세정 노즐보다 후방에 위치하여 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향으로 원주 방향 성분 및 반경 방향 성분을 모두 갖도록 배치된 바 형태의 제3세정노즐을; 추가적으로 포함하여 구성되어, 웨이퍼가 위치한 영역으로부터 다량으로 유출되는 사용된 슬러리가 제2세정노즐 및 제1세정노즐로 유입되기 이전에 1차적으로 바깥으로 배출시키는 것이 효과적이다.The polishing pad is disposed so as to have both a circumferential component and a radial component in a direction opposite to the rotational direction of the polishing pad, which is located behind the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle with respect to the rotational direction of the polishing pad A third cleaning nozzle in the form of a bar; It is effective to discharge the used slurry out of the region where the wafers are located to the outside firstly before the used slurry flows into the second cleaning nozzle and the first cleaning nozzle.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '전방' 또는 '후방'이라는 용어는 연마 패드의 회전 방향을 기준으로 회전하는 진행 방향을 전방(前方)이라 하고, 회전 방향의 뒷쪽을 후방(後方)이라고 정의한다.
The term 'front' or 'rear' in the present specification and claims is defined as a forward direction of rotation based on the rotation direction of the polishing pad and a rear direction of the rotation direction as a backward direction .

본 발명에 따르면, 연마 패드의 반경 방향을 따라 배열된 바 형태의 제1세정노즐로부터 세정액을 원주 방향 성분을 갖도록 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향으로 고압 분사하도록 구성됨에 따라, CMP 공정 중인 웨이퍼로부터 유출된 사용된 슬러리는 슬러리의 이동 방향(연마 패드의 회전 방향)과 반대로 고압 분사되는 세정액에 의하여, 연마 패드의 회전에도 불구하고 고압 분사되는 세정액의 분사 영역에 모이게 되고, 연마 패드 상에 모인 세정액을 배출 노즐로부터 분사된 유체에 의하여 반경 바깥으로 배출시킬 수 있게 되어, 사용된 슬러리가 완전히 연마 패드의 반경 바깥으로 배출되어 웨이퍼의 연마면이 전체적으로 균일하게 연마될 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, since the cleaning liquid is jetted from the bar-shaped first cleaning nozzle arranged along the radial direction of the polishing pad at a high pressure in a direction opposite to the rotation direction of the polishing pad so as to have a circumferential component, The discharged used slurry collects in the jetting area of the high-pressure jet of the cleaning liquid, despite the rotation of the polishing pad, by the high-pressure jet of the cleaning liquid, as opposed to the moving direction of the slurry (the rotating direction of the polishing pad) Can be discharged outside the radius by the fluid ejected from the discharge nozzle, and the slurry used is discharged completely to the outside of the radius of the polishing pad, so that the polishing surface of the wafer can be uniformly polished as a whole .

이를 통해, 사용된 슬러리가 연마 패드 상에서 잔류하면서 CMP 공정 중에 웨이퍼가 불균하게 연마되는 것을 최소화할 수 있다.
This minimizes the uneven polishing of the wafer during the CMP process as the slurry used remains on the polishing pad.

도1은 종래의 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 횡단면도,
도2는 연마 패드 상의 슬러리 제거 원리를 도시한 도1의 평면도,
도3은 도2의 'A'부분의 종단면 확대도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 평면도,
도5는 도4의 'B'부분의 종단면도,
도6은 도4의 'C'부분의 종단면도이다.
1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
Figure 2 is a plan view of Figure 1 showing the principle of slurry removal on a polishing pad,
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of the portion 'A' of FIG. 2,
4 is a top view of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention,
5 is a vertical cross-sectional view of the portion 'B' in FIG. 4,
6 is a longitudinal sectional view of a portion 'C' in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치를 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are designated by the same or similar reference numerals and the description thereof will be omitted for the sake of clarity of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치(100)는, 회전(11d)하는 연마 패드(11)와, 웨이퍼(W)의 연마면을 연마 패드(11) 상에 가압하는 캐리어 헤드와, 연마 패드(11) 상에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부와, 자전(40d)하는 컨디셔닝 디스크를 아암(41)으로 선회 운동(41d)시키면서 연마 패드(11)의 표면을 개질하는 컨디셔너(40)와, 웨이퍼(W)의 화학적 연마에 사용된 슬러리가 웨이퍼(W)로부터 유입(Sr)되면 1차적으로 슬러리를 배출시키는 제3세정노즐(140)과, 제3세정노즐(140)에도 불구하고 연마 패드(11)상에 잔류하는 슬러리를 모아 연마 패드(11)의 바깥으로 배출시키는 슬러리 배출유닛(100)과, 연마 패드(11) 상에 순수를 공급하여 젖은 상태를 유지시키는 프리 웨팅 유닛(150)으로 구성된다. As shown in the figure, a chemical mechanical polishing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a polishing pad 11 for rotating a wafer 11, a polishing pad 11 for rotating the polishing surface of the wafer W on the polishing pad 11 And the surface of the polishing pad 11 is modified while rotating the conditioning disk 41d with the arm 41 in the pivotal motion 41d. The polishing pad 11 is provided with a carrier head for pressing the polishing pad 11, a slurry supply portion for supplying slurry on the polishing pad 11, A third cleaning nozzle 140 for primarily discharging the slurry when the slurry used for chemical polishing of the wafer W flows into the wafer W from the wafer W and a third cleaning nozzle A slurry discharging unit 100 that collects the slurry remaining on the polishing pad 11 and discharges the slurry to the outside of the polishing pad 11 despite the fact that the polishing pad 11 and the polishing pad 11 are in contact with each other, And a pre-wetting unit 150 for performing a pre-wetting process.

상기 제3세정노즐(140)은 도4에 도시된 바와 같이 바 형태로 형성되어, 사용된 슬러리가 웨이퍼(W)로부터 유입(Sr)되는 영역에서 원주 방향 성분과 반경 방향 성분을 모두 갖도록 세정액(99)을 고압으로 분사(54)하여, 사용된 슬러리가 가장 많이 집중되는 영역(SA)에서 사용된 슬러리를 연마 패드(11)의 바깥으로 밀어 배출(77)시킨다. The third cleaning nozzle 140 is formed in a bar shape as shown in FIG. 4 so that the cleaning liquid (the cleaning liquid) is supplied to the third cleaning nozzle 140 so that the used slurry has both the circumferential component and the radial component in the region 99 are sprayed at a high pressure 54 and the slurry used in the region SA where the most used slurry is concentrated is pushed out of the polishing pad 11 and discharged 77.

제3세정노즐(140)은 바 형태로 형성되어 바(bar)의 길이 방향을 따라 다수의 스폿(spot) 노즐이 배열되어, 이들 노즐로부터 분사(54)되는 고압의 세정액(99)이 연마 패드(11)의 표면에 직선 형태의 영역을 형성한다. 이에 따라, 제3세정 노즐(140)에 의하여 경사지게 분사되는 고압의 세정액(99)에 의하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)로부터 유입(Sr)되는 사용된 슬러리가 세정액(99)과 혼합되고, 슬러리 중 입자들(89)이 고압 분사되는 세정액(99)에 부유하면서, 세정액(99)의 분사압에 의하여 슬러리의 60%~70%정도를 연마 패드(11)의 바깥으로 밀어 배출(77)시킨다. 그러나, 슬러리의 30% ~ 40%는 연마 패드(11) 상에 잔류하면서 주변을 향하여 회전하는 연마 패드(11)의 표면을 따라 이동(76)하게 된다. The third cleaning nozzle 140 is formed in a bar shape so that a plurality of spot nozzles are arranged along the longitudinal direction of the bar and a high pressure cleaning liquid 99 ejected from the nozzles is supplied to the polishing pad A linear region is formed on the surface of the substrate 11. The used slurry flowing into the wafer W from the wafer W during the chemical mechanical polishing process is mixed with the cleaning liquid 99 by the high-pressure cleaning liquid 99 which is obliquely sprayed by the third cleaning nozzle 140 , 60% to 70% of the slurry is pushed out of the polishing pad 11 by the jetting pressure of the cleaning liquid 99 while the particles 89 in the slurry are suspended in the high-pressure spraying liquid 99, ). However, 30% to 40% of the slurry moves along the surface of the polishing pad 11 rotating on its periphery while remaining on the polishing pad 11 (76).

상기 슬러리 배출 유닛(100)은 제3세정노즐(140)에 의하여 제거하지 못한 사용된 슬러리를 완전히 제거하는 데 사용된다. 즉, 슬러리 배출 유닛(100)은 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)을 기준으로 제3세정 노즐(140)에 비하여 전방에 위치하며, 연마 패드(11)의 회전 반대 방향으로 고압의 세정액(99)을 분사하는 제1세정노즐(110)과, 제1세정노즐(110)에 비하여 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)을 기준으로 후방에 위치하고 제3세정노즐(140)에 비하여 전방에 위치하는 제2세정노즐(130)과, 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)의 사이를 향하여 고압의 유체를 분사하는 배출 노즐(120)로 구성된다. The slurry discharging unit 100 is used to completely remove the used slurry that has not been removed by the third cleaning nozzle 140. That is, the slurry discharge unit 100 is positioned forward of the third cleaning nozzle 140 with respect to the rotation direction 11d of the polishing pad 11, and is disposed in the direction opposite to the rotation of the polishing pad 11, And the third cleaning nozzle 140 is located behind the first cleaning nozzle 110 with respect to the rotation direction 11d of the polishing pad 11 as compared to the third cleaning nozzle 140. The first cleaning nozzle 110, And a discharge nozzle 120 for spraying a high-pressure fluid toward the space between the first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130. The second cleaning nozzle 130,

여기서, 도4에 도시된 바와 같이 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)은 연마 패드(11)의 반경 방향으로 배열되는 바(bar) 형태로 형성되고, 슬릿 형태의 세정액 토출구(111, 131)가 형성되거나 토출되는 세정액이 분산되는 형태의 노즐이 다수의 지점에 배치되어, 연마 패드(11)에 반경 방향 전체에 대하여 세정액(99)이 고압 분사되도록 한다. 4, the first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130 are formed in a bar shape arranged in the radial direction of the polishing pad 11, and the slurry- Nozzles in which the cleaning liquids 111 and 131 are formed or the cleaning liquid to be discharged is dispersed are arranged at a plurality of points so that the cleaning liquid 99 is sprayed to the polishing pad 11 at a high pressure over the entire radial direction.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2세정노즐(130)은 바 형태로 형성되지 않을 수 있지만, 제1세정노즐(110)은 바 형태로 형성되어, 제1세정노즐(110)로부터 토출되는 세정액(99)에 의하여 슬러리가 제1세정노즐(110)을 가로질러 통과하는 것을 억제할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 이를 위하여, 제1세정노즐(110)의 바(bar) 길이는 연마 패드(11)의 반경에 해당하는 길이 또는 그보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 제1세정노즐(110)의 바(bar) 길이는 제3세정노즐(140)의 바(bar) 길이보다 더 길게 형성되는 것이 좋다. According to another embodiment of the present invention, the second cleaning nozzle 130 may not be formed in a bar shape, but the first cleaning nozzle 110 may be formed in a bar shape, It is necessary to prevent the slurry from passing across the first cleaning nozzle 110 by the cleaning liquid 99. [ For this, the length of the bar of the first cleaning nozzle 110 is preferably equal to or longer than the radius of the polishing pad 11. The length of the bar of the first cleaning nozzle 110 may be longer than the length of the bar of the third cleaning nozzle 140.

그리고, 배출 노즐(120)은 연마 패드(11)의 중심을 향하는 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)의 끝단부에 결합되어, 제1세정노즐(110)과 배출 노즐(120) 및 제2세정노즐(130)은 하나의 몸체로 이루어지는 모듈을 형성한다. 이에 따라, 슬러리 배출 유닛(100)은 하나의 몸체로 형성되므로, 화학 기계적 연마 장치(1)에 슬러리 배출 유닛(100)의 설치가 보다 쉬워질 뿐만 아니라, 각 세정 노즐(110, 130)로부터 분사되는 세정액(99)의 분사 방향을 조정하는 것이 용이해진다. The discharge nozzle 120 is coupled to the ends of the first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130 facing the center of the polishing pad 11 and is connected to the first cleaning nozzle 110 and the discharge nozzle 120 and the second cleaning nozzle 130 form a module composed of one body. The slurry discharging unit 100 is formed of a single body so that the slurry discharging unit 100 can be installed more easily in the chemical mechanical polishing apparatus 1, It is easy to adjust the spraying direction of the cleaning liquid 99.

또한, 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)은 연마 패드(11)의 반경에 해당하는 길이로 형성되면서, 제1세정노즐(110)은 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)과 반대되는 원주 방향으로 세정액(99)을 경사지게 고압 분사(51)하고, 제2세정노즐(120)은 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)과 일치하는 원주 방향으로 세정액(99)을 경사지게 고압 분사(53)한다. The first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130 are formed to have a length corresponding to the radius of the polishing pad 11 so that the first cleaning nozzle 110 can be rotated in the rotational direction of the polishing pad 11 The second cleaning nozzle 120 moves the cleaning liquid 99 in the circumferential direction coinciding with the rotation direction 11d of the polishing pad 11 so that the cleaning liquid 99 is sprayed to the cleaning liquid 99 in the circumferential direction, (53).

이에 따라, 도6에 도시된 바와 같이, 제3세정노즐(140)의 세정액 분사에도 불구하고 연마 패드(11)에 잔류하는 슬러리는, 제2세정노즐(130)로부터 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)으로 경사지게 분사(53)되는 세정액(90)에 의하여 제1세정노즐(110)의 근처로 유도되지만, 동시에 제1세정노즐(110)로부터 그 반대 방향으로 경사지게 분사(51)되는 세정액(99)에 의하여 제1세정노즐(110)을 넘어서 이동하는 것이 억제되므로, 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)의 사이 영역에 주변의 슬러리(89)가 혼합된 상태의 세정액(99)이 볼록하게 모이게 된다. 이 때, 도4에 도시된 바와 같이, 배출 노즐(120)로부터 높은 압력의 기체 또는 순수를 연마 패드(11)의 반경 방향으로 강력하게 분사하는 것에 의하여, 제1세정노즐(110)과 제2세정노즐(130)의 사이 영역에 볼록하게 모여있던 세정액(99)과 이에 혼합되어 있던 슬러리(89)는 순간적으로 연마 패드(11)의 반경 바깥으로 밀려 배출된다. 이를 통해, 연마 패드(11) 상에 잔류하고 있던 사용된 슬러리는 모두 연마 패드(11)의 바깥으로 배출된다. 6, the slurry remaining on the polishing pad 11 in spite of the spraying of the cleaning liquid from the third cleaning nozzle 140 is discharged from the second cleaning nozzle 130 through the rotation of the polishing pad 11 Which is guided to the vicinity of the first cleaning nozzle 110 by the cleaning liquid 90 which is inclinedly sprayed 53 in the direction 11d while being sprayed 51 in an inclined manner in the opposite direction from the first cleaning nozzle 110, The first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130 are prevented from moving beyond the first cleaning nozzle 110 by the first cleaning nozzle 99. Therefore, The cleaning liquid 99 is gathered convexly. 4, by strongly jetting gas or pure water of high pressure from the discharge nozzle 120 in the radial direction of the polishing pad 11, the first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 110 The cleaning liquid 99 convexly gathered in the area between the cleaning nozzles 130 and the slurry 89 mixed therewith are instantaneously pushed out of the radius of the polishing pad 11 and discharged. Through this, all of the used slurry remaining on the polishing pad 11 is discharged to the outside of the polishing pad 11.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 슬러리 배출 유닛은 제2세정노즐(130)을 구비하지 않고, 제1세정노즐(110)과 배출 노즐(120)로만 구성될 수도 있으며, 제2세정노즐(130)이 배출 노즐(120)과 결합되지 않을 수도 있으며 바(bar) 형태로 형성되지 않고 개별적으로 세정액을 퍼지게 분사하는 형태의 노즐로 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 도면에 도시된 실시예의 슬러리 배출 유닛(100)에 비하여 연마 패드(11)에 잔존하는 슬러리를 제1세정노즐(110)로부터 분사되는 세정액에 혼합되게 하는 효과가 다소 부족할 수 있더라도, 제1세정노즐(110)로부터 경사지게 고압 분사되는 세정액에 의해 슬러리가 제1세정 노즐(110)을 지나쳐 통과하지 못하게 막은 상태로에서 배출 노즐(120)로 배출시키는 작용은 구현될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the slurry discharge unit may not be provided with the second cleaning nozzle 130 but may be constituted only of the first cleaning nozzle 110 and the discharge nozzle 120, The nozzle 130 may not be coupled to the discharge nozzle 120 and may be formed of a nozzle that is not formed in the form of a bar but sprays the cleaning liquid individually. In this case, although the effect of mixing the slurry remaining on the polishing pad 11 with the cleaning liquid sprayed from the first cleaning nozzle 110 may be somewhat lacking compared with the slurry discharge unit 100 of the embodiment shown in the drawings, The operation of discharging the slurry from the first cleaning nozzle 110 to the discharge nozzle 120 in a state in which the slurry is prevented from passing past the first cleaning nozzle 110 by the cleaning liquid injected at a high slope may be realized.

또 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 슬러리 배출 유닛(100)의 제1세정노즐(110) 및 제2세정노즐(130)은 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)과 접선 방향인 원주 방향으로만 세정액(99)을 조사하지 않고, 도4에 도시된 바와 같이 반경 방향 성분이 다소 포함된 방향으로 세정액(99)을 경사지게 고압 분사하도록 구성될 수도 있다. According to another embodiment of the present invention, the first cleaning nozzle 110 and the second cleaning nozzle 130 of the slurry discharging unit 100 are arranged in a direction tangent to the rotating direction 11d of the polishing pad 11 The cleaning liquid 99 may not be irradiated only in the circumferential direction, but may be configured to inject the cleaning liquid 99 at a high pressure obliquely in a direction including a radial component as shown in Fig.

상기 프리 웨팅 유닛(150)은 제1세정노즐(110), 제2세정노즐(130) 및 제3세정노즐(140)에 비하여 훨씬 낮은 압력으로 순수를 연마 패드(11)에 공급(55)하여, 연마 패드(11)가 어느정도 젖어있는 상태를 유지시킨다. 프리 웨팅 유닛(150)으로부터 분사되는 순수는 슬러리가 거의 잔류하지 않는 영역(SB)을 향하여 공급(55)한다. 예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이 제1세정노즐(110) 주변의 전방에 위치할 수 있다. The pre-wetting unit 150 supplies (55) pure water to the polishing pad 11 at a much lower pressure than the first cleaning nozzle 110, the second cleaning nozzle 130 and the third cleaning nozzle 140 , The polishing pad 11 is held in a state of being wetted to a certain extent. Pure water injected from the pre-wetting unit 150 is supplied (55) toward the region SB where the slurry hardly remains. For example, it may be located in front of the periphery of the first cleaning nozzle 110 as shown in Fig.

그리고, 본 실시예에서는 노즐(110, 130, 140)세정액(99)을 순수로 사용되는 것을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 웨이퍼의 CMP 공정에 영향을 미치지 않으면서 연마 패드(11)를 세정할 수 있는 다양한 액체로 적용될 수 있다.
In this embodiment, pure water is used as the cleaning liquid 99 for the nozzles 110, 130, and 140. However, in another embodiment of the present invention, the polishing pad 11 may be cleaned without affecting the CMP process of the wafer. It can be applied to various liquids which can be cleaned.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장치(1)는, 연마 패드(11)의 반경 방향을 따라 길게 배열된 바(bar) 형태의 제1세정노즐(110)로부터 세정액(99)을 연마 패드(11)의 회전 방향(11d)과 반대 방향 성분을 갖도록 고압 분사(51)하여 연마 패드(11) 상에 잔류하는 슬러리를 세정액(99)의 분사 영역에 모이도록 한 상태에서, 배출 노즐(120)로부터 고압의 기체 또는 액체를 순간적으로 분사하여, 제1세정노즐(110)의 후방에 모여있는 슬러리가 혼합된 세정액을 연마 패드(11)의 반경 바깥으로 배출시킬 수 있으므로, 연마 패드(11) 상에 사용된 슬러리가 잔류하는 것을 확실하게 방지할 수 있게 됨에 따라, 연마 패드(11) 상에서 잔류하는 사용된 슬러리 및 이에 의해 연마 패드(11) 상에 석화된 경질의 슬러리에 의하여 CMP 공정 중의 웨이퍼 연마면이 전체적으로 긁히거나 손상되지 않고 균일하게 연마할 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.The chemical mechanical polishing apparatus 1 according to the present invention constructed as described above is capable of polishing the cleaning liquid 99 from the first cleaning nozzle 110 in the form of a bar arranged long along the radial direction of the polishing pad 11, Pressure injection 51 so as to have a component opposite to the rotating direction 11d of the pad 11 so that the slurry remaining on the polishing pad 11 is collected in the jetting area of the cleaning liquid 99, It is possible to discharge the cleaning liquid mixed with the slurry gathered at the rear of the first cleaning nozzle 110 to the outside of the radius of the polishing pad 11 so that the polishing pad 11 The residual slurry used on the polishing pad 11 and thereby the hard slurry on the polishing pad 11 can be prevented from remaining in the slurry during the CMP process The wafer polishing surface as a whole It is possible to obtain an advantageous effect that uniform polishing can be performed without being scratched or damaged.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modified, modified, or improved.

W: 웨이퍼 11: 연마 패드
40: 컨디셔너 Sr: 사용된 슬러리 유입방향
100: 슬러리 배출 유닛 110: 제1세정노즐
120: 배출 노즐 130: 제2세정노즐
140: 제3세정노즐 150: 프리 웨팅 유닛W: Wafer 11: Polishing pad
40: conditioner Sr: used slurry inlet direction
100: Slurry discharge unit 110: First cleaning nozzle
120: Discharge nozzle 130: Second cleaning nozzle
140: third cleaning nozzle 150: pre-wetting unit

Claims (10)

웨이퍼의 판면이 연마 패드에 접촉한 상태로 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 화학 기계적 연마 장치에 있어서,
바(bar) 형태로 형성되어 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 배열되고, 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향 성분을 갖도록 세정액을 고압 분사하는 제1세정노즐과;
상기 제1세정노즐로부터 분사되는 세정액이 상기 연마 패드와 접촉하는 영역을 향하여 상기 연마 패드의 반경 바깥 방향 성분을 갖도록 유체를 고압 분사하여, 상기 제1세정노즐에 의하여 연마 패드 상에 잔류하는 슬러리를 상기 연마 패드의 바깥으로 밀어내는 배출 노즐을;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
There is provided a chemical mechanical polishing apparatus in which a chemical mechanical polishing process is performed in a state that a surface of a wafer is in contact with a polishing pad,
A first cleaning nozzle formed in a bar shape and arranged to have a radial component of the polishing pad and spraying the cleaning liquid at a high pressure so as to have a component opposite to the rotational direction of the polishing pad;
A high-pressure fluid is jetted so that the cleaning liquid sprayed from the first cleaning nozzle has a radially outward component of the polishing pad toward an area in contact with the polishing pad, and the slurry remaining on the polishing pad by the first cleaning nozzle A discharge nozzle which pushes out of the polishing pad;
Wherein the polishing pad is a polishing pad.
제 1항에 있어서,
상기 제1세정노즐은 경사지게 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first cleaning nozzle injects the cleaning liquid in an inclined manner.
제 1항에 있어서,
상기 제1세정노즐은 상기 바의 길이 방향을 따라 슬릿 형태의 토출구를 통하여 세정액을 고압 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first cleaning nozzle injects the cleaning liquid at a high pressure through a slit-shaped discharge port along the longitudinal direction of the bar.
제 1항에 있어서,
상기 제1세정노즐로부터 세정액이 분사되는 영역은 상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로 웨이퍼가 접촉하는 위치에 비하여 전방이고 컨디셔너가 접촉하는 위치에 비하여 후방인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a region from which the cleaning liquid is sprayed from the first cleaning nozzle is rearward relative to a position at which the conditioner is in contact with the front than a position at which the wafer contacts the polishing pad with respect to the rotating direction of the polishing pad.
제 1항에 있어서,
상기 배출 노즐로부터 분사되는 유체는 순수, 고압 기체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the fluid ejected from the ejection nozzle is any one of pure water and high pressure gas.
제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로 상기 제1세정노즐에 비하여 후방에 위치하여, 연마 패드의 회전 방향으로 세정액을 경사지게 분사하는 제2세정노즐을;
더 포함하고, 상기 배출 노즐은 상기 제1세정노즐과 상기 제2세정 노즐로부터의 세정액이 분사되어 모이는 영역을 향하여 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A second cleaning nozzle positioned behind the first cleaning nozzle with respect to a rotating direction of the polishing pad and spraying the cleaning liquid obliquely in a rotating direction of the polishing pad;
Wherein the discharge nozzle injects a fluid toward a region where the cleaning liquid from the first cleaning nozzle and the cleaning liquid from the second cleaning nozzle is collected and collected.
제 6항에 있어서,
상기 제2세정노즐은 바 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the second cleaning nozzle is formed in a bar shape.
제 6항에 있어서,
상기 제1세정노즐, 상기 제2세정노즐 및 상기 배출 노즐은 서로 결합된 하나의 모듈인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the first cleaning nozzle, the second cleaning nozzle, and the discharge nozzle are one module coupled to each other.
제 6항에 있어서,
상기 제1세정노즐 및 상기 제2세정노즐의 주위에서 상기 연마 패드를 적시는 순수를 도포하는 프리 웨팅 유닛을;
더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 6,
A prewetting unit for applying pure water to wet the polishing pad around the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle;
Further comprising a chemical mechanical polishing apparatus.
제 6항에 있어서,
상기 연마 패드의 회전 방향을 기준으로, 상기 제1세정 노즐 및 상기 제2세정 노즐보다 전방에 위치하여 상기 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향으로 원주 방향 성분 및 반경 방향 성분을 모두 갖도록 배치된 바 형태의 제3세정노즐을;
추가적으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.

The method according to claim 6,
A bar shape disposed in front of the first cleaning nozzle and the second cleaning nozzle and arranged to have both a circumferential component and a radial component in a direction opposite to a rotation direction of the polishing pad, A third cleaning nozzle;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus further comprises a chemical mechanical polishing apparatus.

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