KR20170005983A - Chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

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채희성
조현기
최재영
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, which comprises: a polishing pad rotating while touching a polishing surface of a wafer; an arm extended to have a radial component of the polishing pad; a first conditioning disk which is installed in the arm and rotates while touching the surface of the polishing pad; and a second conditioning disk which is installed in the arm and rotates while touching the surface of the polishing pad. Therefore, the present invention provides the chemical mechanical polishing apparatus which applies an accurate pressing force to the polishing pad by two or more conditioning disks, is easy to control, and can improve the polishing quality of the wafer.

Description

화학 기계적 연마 장치 {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}

본 발명은 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정 중에 대면적 웨이퍼에 따른 연마 패드의 면적에 관계없이 개질을 항상 일정하게 할 수 있으면서, 아암의 스윕 속도에 따른 가압력 편차를 해소하는 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 capable of constantly modifying a polishing pad regardless of the area of a polishing pad according to a large area wafer during a chemical mechanical polishing process, And more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus for solving such problems.

일반적으로 화학 기계식 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP) 공정은 연마층이 구비된 반도체 제작을 위한 웨이퍼 등의 웨이퍼과 연마 정반 사이에 상대 회전 시킴으로써 웨이퍼의 표면을 연마하는 표준 공정으로 알려져 있다. BACKGROUND ART Generally, a chemical mechanical polishing (CMP) process is known as a standard process for polishing a surface of a wafer by relatively rotating between a wafer such as a wafer for manufacturing a semiconductor provided with a polishing layer and a polishing table.

도1 및 도2는 종래의 화학 기계식 연마 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상면에 연마 패드(11)가 부착된 연마 정반(10)과, 연마하고자 하는 웨이퍼(W)를 장착하여 연마 패드(11)의 상면에 접촉하면서 회전하는 연마 헤드(20)와, 연마 패드(11)의 표면을 미리 정해진 가압력으로 가압하여 미세하게 절삭하여 연마 패드(11)의 표면에 형성된 미공이 표면에 나오도록 하는 컨디셔너(30)와, 웨이퍼(W)의 화학적 연마를 유도하는 슬러리를 연마 패드(11)에 공급하는 슬러리 공급부(40)로 구성된다. 1 and 2 are schematic views of a conventional chemical mechanical polishing apparatus. As shown in the figure, a polishing table 10 having a polishing pad 11 on its upper surface and a polishing head 20 (wafer table) 20 mounted on the wafer W to be polished and rotating while contacting the upper surface of the polishing pad 11 A conditioner 30 for finely cutting the surface of the polishing pad 11 by a predetermined pressing force so that the micropores formed on the surface of the polishing pad 11 come out to the surface; And a slurry supply unit 40 for supplying the slurry to the polishing pad 11.

연마 정반(10)은 웨이퍼(W)가 연마되는 폴리텍스 재질의 연마 패드(11)가 부착되고, 회전축(12)이 회전 구동되어 회전 운동한다.The polishing table 10 is provided with a polishing pad 11 made of a polytecontact material on which the wafer W is polished and the rotary shaft 12 is rotationally driven to rotate.

연마 헤드(20)는 연마 정반(10)의 연마 패드(11)의 상면에 위치하여 웨이퍼(W)를 파지하는 캐리어 헤드(21)와, 캐리어 헤드(21)를 회전 구동하면서 일정한 진폭만큼 왕복 운동을 행하는 연마 아암(22)으로 구성된다. The polishing head 20 includes a carrier head 21 which is located on the upper surface of the polishing pad 11 of the polishing platen 10 to grip the wafer W and a carrier head 21 which reciprocates by a constant amplitude And a polishing arm 22 for performing polishing.

슬러리 공급부(40)는 화학 기계적 연마 공정에 필요한 슬러리를 공급구(42)를 통해 연마 패드(11) 상에 공급하여 웨이퍼의 화학적 연마를 행하게 한다.The slurry supply unit 40 supplies the slurry required for the chemical mechanical polishing process onto the polishing pad 11 through the supply port 42 to perform the chemical polishing of the wafer.

컨디셔너(30)는 연마 패드(11)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마 패드(11)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마 패드(11)의 발포 기공에 채워졌던 슬러리가 캐리어 헤드(21)에 파지된 웨이퍼(W)에 원활하게 공급하도록 한다. The conditioner 30 finely cuts the surface of the polishing pad 11 so that a large number of foam micropores serving as a slurry in which a slurry containing a mixture of an abrasive and a chemical are not clogged on the surface of the polishing pad 11, So that the slurry filled in the foam pores of the carrier head 21 can be smoothly supplied to the wafer W held by the carrier head 21.

이를 위하여, 컨디셔너(30)는, 컨디셔닝 디스크(31)를 끝단에 설치한 아암(35)이 왕복 선회 운동(35d)을 하도록 작동하고, 컨디셔닝 디스크(31)를 하방으로 가압(31p)하면서, 컨디셔닝 디스크(31)를 회전 구동하여 컨디셔닝 디스크(31)가 회전 가압하면서 연마 패드(11)의 영역(30s)을 스윕하면서 연마 패드(11)의 표면을 개질시킨다. The conditioner 30 operates so that the arm 35 provided at the end of the conditioning disk 31 operates to make the reciprocating motion 35d and presses the conditioning disk 31 downward 31p, The disk 31 is rotationally driven to modify the surface of the polishing pad 11 while sweeping the region 30s of the polishing pad 11 while rotating the conditioning disk 31 under pressure.

이와 같이 컨디셔닝 디스크(31)가 정해진 각도만큼 스윕 운동(35d)을 하면서 연마 패드(11)의 표면을 가압하면서 회전하면, 컨디셔닝 디스크(31)에 의하여 자전하는 연마 패드(11)의 표면이 전부 접촉되지만, 연마 패드(11)의 중심으로부터 반경 길이가 큰 가장자리 영역은 연마 패드(11)의 선속도가 높으므로, 동일한 가압력으로 컨디셔닝 디스크(31)에 의해 연마 패드(11)가 가압되더라도, 연마 패드(11)의 개질 효과는 가장자리 영역과 중심 영역은 차이가 생기게 된다. When the conditioning disk 31 rotates while pressing the surface of the polishing pad 11 while sweeping motion 35d by a predetermined angle, the surface of the polishing pad 11, which is rotated by the conditioning disk 31, However, even if the polishing pad 11 is pressed by the conditioning disk 31 at the same pressing force because the polishing pad 11 has a higher linear velocity than the center of the polishing pad 11, (11), the difference between the edge region and the center region is generated.

이로 인하여, 컨디셔닝 디스크(31)의 스윕 운동(35d) 중에 연마 패드(11)를 가압하는 가압력이 반경 길이가 클 수록 더 크게 조절되어야 한다. 이 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(11)의 마모량은 반경 길이별로 일정하지 않으므로, 연마 패드(11)의 높이 편차를 조절하는 것도 컨디셔닝 디스크(31)에 의해 도입되는 가압력에 의해 정해진다. Therefore, the pressing force for pressing the polishing pad 11 during the sweep motion 35d of the conditioning disk 31 must be adjusted to be larger as the radius is larger. In addition, since the wear amount of the polishing pad 11 is not constant for each radial length during the chemical mechanical polishing process of the wafer W, adjusting the height deviation of the polishing pad 11 is also introduced by the conditioning disk 31 Is determined by the pressing force.

그런데, 컨디셔닝 디스크(31)가 스윕 운동(35d)을 함에 따라 정확한 가압력을 정해진 위치의 연마 패드(11) 상에 가압하는 것이 매우 곤란한 문제가 있었다.However, there is a problem that it is very difficult to press the accurate pressing force onto the polishing pad 11 at a predetermined position as the conditioning disk 31 performs the sweep motion 35d.

이 뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 대면적화에 따라 웨이퍼(W)의 직경이 300mm 보다 더 커지면, 연마 패드(11)의 반경(Ro)도 웨이퍼(W)의 반경에 비례하여 더 커지는 데, 웨이퍼(W)의 직경이 작은 경우와 마찬가지로 보다 더 커진 면적의 연마 패드(11)에서 개질이 이루어지기 위해서는, 컨디셔너(30)의 컨디셔닝 디스크(31)의 면적이 커지거나 컨디셔닝 디스크(31)가 연마 패드(11)에 대하여 스윕 이동(35d)하는 속도가 더 커져야 한다. The radius Ro of the polishing pad 11 is also larger in proportion to the radius of the wafer W when the diameter of the wafer W is larger than 300 mm as the wafer W is made larger in size, It is necessary to increase the area of the conditioning disk 31 of the conditioner 30 or to increase the area of the conditioning disk 31 in the polishing pad 11, The speed at which the sweeping motion 35d is performed with respect to the moving member 11 must be larger.

그러나, 화학 기계적 연마 공정 중에 컨디셔닝 디스크(31)를 가압하는 가압력에 의하여 컨디셔닝 디스크(31)가 연마 패드(11)에 완전히 밀착되지 않고 미세하게 들뜨는 틸팅(ang)이 발생되는데, 컨디셔닝 디스크(31)의 직경(d30)이 더 커지면, 증가된 컨디셔닝 디스크(31)의 직경(d30)에 비례하여 컨디셔닝 디스크(31)의 틸팅(ang)에 의해 연마 패드(11)에 밀착하지 못하고 들뜨는 영역이 보다 크게 발생되므로, 연마 패드(11)를 정확하게 가압하지 못하는 영역이 넓어져 개질 공정이 원활해지지 않는 문제도 발생된다. However, due to the pressing force to press the conditioning disk 31 during the chemical mechanical polishing process, the conditioning disk 31 is not completely brought into close contact with the polishing pad 11 but tilts slightly, The larger the diameter d30 of the conditioning disk 31 is, the larger the diameter d30 of the increased conditioning disk 31 is, the larger the area that can not be closely contacted to the polishing pad 11 due to the tilting of the conditioning disk 31 There arises a problem that the area where the polishing pad 11 can not be accurately pressed is widened, so that the modification process is not smooth.

이 뿐만 아니라, 컨디셔닝 디스크(31)의 직경(d30)이 더 커지면, 컨디셔닝 디스크(31)의 직경(d30)이 증가하기 이전에 비하여 인가해야 하는 가압력(31p)이 더 커지게 된다. 일반적으로 컨디셔닝 디스크(31)에 인가되는 가압력(31p)은 공압을 이용한 실린더에 의해 도입되는 데, 가압력(31p)의 증가에 따라 실린더의 용량이 더 커져야 하고, 이에 따라 컨디셔닝 디스크(31)를 고정하는 아암(35)의 끝단에 위치하는 실린더 등의 중량이 더 커져 스윕(35d) 운동이 원활하게 이루어지지 않는 문제도 야기되었다. In addition, when the diameter d30 of the conditioning disk 31 is larger, the pressing force 31p to be applied is greater than that before the diameter d30 of the conditioning disk 31 is increased. Generally, the pressing force 31p applied to the conditioning disk 31 is introduced by a cylinder using pneumatic pressure. The capacity of the cylinder must be increased with the increase of the pressing force 31p, The weight of the cylinder or the like positioned at the end of the arm 35 is increased, and the sweep 35d is not smoothly moved.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 대면적 웨이퍼에 따른 대면적 연마 패드의 개질을 효율적으로 하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to efficiently modify a large area polishing pad according to a large area wafer during a chemical mechanical polishing process.

즉, 본 발명은 연마 패드의 면적에 관계없이 정해진 가압력을 컨디셔닝 디스크에 의하여 연마 패드의 정해진 위치에 정확하게 가압하면서 개질하는 것을 목적으로 한다. That is, the present invention aims at modifying a predetermined pressing force by accurately pressing the polishing pad at a predetermined position on the polishing pad by the conditioning disk irrespective of the area of the polishing pad.

또한, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 발생되는 이물질을 외부로 배출시키는 효율이 향상된 화학 기계적 연마 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing apparatus with improved efficiency of discharging foreign substances generated during a chemical mechanical polishing process to the outside.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼의 연마면이 접촉한 상태로 자전하는 연마 패드와; 상기 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 연장된 아암과; 상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제1컨디셔닝 디스크와; 상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제2컨디셔닝 디스크를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a polishing apparatus comprising: a polishing pad rotating in a state in which a polishing surface of a wafer is in contact; An arm extending to have a radial component of the polishing pad; A first conditioning disk installed on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad; A second conditioning disk mounted on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad; The present invention also provides a chemical mechanical polishing apparatus comprising:

이는, 제1컨디셔닝 디스크와 제2컨디셔닝 디스크를 포함하여 2개 이상의 컨디셔닝 디스크에 의하여 연마 패드에 대하여 보다 효율적으로 개질할 수 있도록 하기 위함이다. This is to enable more efficient modification to the polishing pad by two or more conditioning disks, including the first conditioning disk and the second conditioning disk.

즉, 웨이퍼의 직경이 현재의 300mm에 비하여 보다 더 큰 직경이 되더라도 2개 이상의 컨디셔닝 디스크를 이용하여 넓은 면적의 연마 패드를 각각 가압하면서 회전하여 개질하는 것이 가능해진다. That is, even if the diameter of the wafer is larger than the current diameter of 300 mm, it is possible to rotate and modify the polishing pad with a large area using two or more conditioning disks.

이 때, 제1컨디셔닝 디스크의 회전 중심과 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 중심은 상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 거리에 위치하게 배치된다. 이에 따라, 자전하는 연마 패드의 서로 다른 반경 위치에서 각각 연마 패드의 표면을 개질하여, 연마 패드의 넓이가 보다 크게 확대되더라도 연마 패드의 개질 공정을 정확하게 할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.At this time, the rotation center of the first conditioning disk and the rotation center of the second conditioning disk are disposed at different radial distances from the rotation center of the polishing pad. As a result, the surface of the polishing pad is modified at different radial positions of the rotating polishing pad, and the polishing pad can be precisely modified even if the width of the polishing pad is enlarged.

즉, 동일한 영역에 대하여 연마 패드를 개질하기 위하여 하나의 컨디셔닝 디스크의 크기를 보다 크게 형성할 수도 있지만, 컨디셔닝 디스크의 크기가 커질수록 컨디셔닝 디스크에 작용하는 가압력이 컨디셔닝 디스크의 전체에 균일하게 분포하지 않고 일측에 치우치기가 쉬운데, 컨디셔닝 디스크의 표면적을 크게 증대시키더라도 연마 패드가 실제 넓은 면적에 대해 개질되지 못하는 문제가 생기게 된다. 그러나, 동일한 영역에 대하여 2개 이상의 컨디셔닝 디스크가 배치됨으로써, 컨디셔닝 디스크의 크기를 일정하게 유지하여 연마 패드를 가압하는 가압력을 보다 균일하게 유지할 수 있게 되어, 연마 패드의 표면을 균일하게 개질할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.That is, one conditioning disk may be larger in size to modify the polishing pad for the same area, but as the size of the conditioning disk increases, the pressing force acting on the conditioning disk is not evenly distributed throughout the conditioning disk It is easy to bias the polishing pad to one side. However, even if the surface area of the conditioning disk is greatly increased, there is a problem that the polishing pad can not be reformed to an actual large area. However, by arranging two or more conditioning discs in the same area, the pressing force for pressing the polishing pad can be kept more uniform by keeping the size of the conditioning disc constant, so that the surface of the polishing pad can be uniformly modified Effect can be obtained.

그리고, 상기 제1컨디셔닝 디스크가 상기 연마 패드와 접촉하는 제1영역과 상기 제2컨디셔닝 디스크가 상기 연마 패드와 접촉하는 제2영역은 서로 중복된 영역이 존재한다. 이에 따라, 연마 패드의 전체 면적에 걸쳐 컨디셔닝되지 않는 영역이 없이 컨디셔닝 공정이 행해질 수 있다. The first region where the first conditioning disk makes contact with the polishing pad and the second region where the second conditioning disk contacts with the polishing pad are overlapped with each other. Thus, a conditioning process can be performed without an unconditioned area over the entire area of the polishing pad.

이 때, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 상기 아암의 정해진 위치에 각각 고정되어 회전하면서 연마 패드를 가압한다. 이와 같이 화학 기계적 연마 공정 중에 컨디셔닝 디스크가 위치 고정된 상태에서 연마 패드를 가압함에 따라, 컨디셔닝 디스크가 연마 패드에 대하여 편측으로 들뜨는 현상을 억제하고 정확한 가압력으로 정해진 영역을 가압할 수 있게 된다. At this time, the first conditioning disk and the second conditioning disk are fixed at predetermined positions of the arm and press the polishing pad while rotating. As the polishing pad is pressed while the conditioning disk is fixed during the chemical mechanical polishing process, it is possible to suppress the phenomenon that the conditioning disk is unilaterally moved to the polishing pad and to press the predetermined region with an accurate pressing force.

그리고, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크를 포함하여 2개 이상의 컨디셔닝 디스크가 상기 아암에 설치되고, 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 웨이퍼가 접촉하는 연마 패드의 전체 영역과 접촉하도록 컨디셔닝 디스크의 크기 및 위치가 정해진다. 이를 통해, 웨이퍼가 접촉하는 연마 패드의 영역은 지속적으로 컨디셔닝 디스크에 의하여 개질된 상태를 유지할 수 있다. And wherein at least two conditioning disks, including the first conditioning disk and the second conditioning disk, are mounted to the arm and the conditioning disk contacts the entire area of the polishing pad with which the wafer contacts, The location is determined. Through this, the area of the polishing pad on which the wafer contacts can be maintained constantly by the conditioning disk.

이 때, 상기 아암은 화학 기계적 연마 공정 중에 위치 고정되며 스윕 운동을 하지 않는 고정된 상태로 유지된다. 이를 통해, 컨디셔닝 디스크의 위치가 고정되므로, 컨디셔닝 디스크에 의한 가압력을 정확하게 연마 패드에 도입할 수 있다. At this time, the arm is fixed in position during the chemical mechanical polishing process and is maintained in a fixed state without sweep motion. As a result, the position of the conditioning disk is fixed, so that the pressing force by the conditioning disk can be accurately introduced into the polishing pad.

한편, 상기 제1컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력과 상기 제2컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력이 동일하게 셋팅될 수도 있지만, 연마 패드의 반경 길이가 서로 다른 지점에서의 선속도 차이를 보상하거나 연마 패드의 불균일한 높이 편차를 보상하기 위하여, 컨디셔닝 디스크 마다 도입되는 가압력은 서로 다르게 도입될 수도 있다. The pressing force introduced into the first conditioning disk and the pressing force introduced into the second conditioning disk may be set to be equal to each other. However, it is possible to compensate for the difference in linear velocity at different radial lengths of the polishing pad, To compensate for one height deviation, the pressing forces introduced for each conditioning disk may be introduced differently.

마찬가지로, 상기 제1컨디셔닝 디스크의 회전 속도와 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 속도는 서로 동일하게 작동할 수도 있지만, 서로 다르게 제어될 수 있다. Likewise, the rotational speed of the first conditioning disk and the rotational speed of the second conditioning disk may operate identically, but may be controlled differently.

또한, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 동일한 크기로 형성될 수 있지만, 서로 다른 직경을 갖게 형성되어, 연마 패드에 도입되는 가압력을 서로 다른 면적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 연마 패드의 중심에 가까운 위치에 비하여 가장자리에 가까운 위치에서는 보다 더 큰 면적의 컨디셔닝 디스크로 개질하여, 연마 패드의 선속도 차이를 보상할 수 있다. The first conditioning disk and the second conditioning disk may have the same size but are formed to have different diameters so that the pressing force introduced into the polishing pad can be controlled to have different areas. For example, at a position closer to the edge than at a position close to the center of the polishing pad, the polishing disk can be modified with a larger-sized conditioning disk to compensate for the difference in linear velocity of the polishing pad.

무엇보다도, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 서로 다른 방향으로 회전하게 구성될 수 있다. 이와 같이 제1컨디셔닝 디스크와 제2컨디셔닝 디스크가 서로 다른 방향으로 회전함으로써, 연마 패드와 서로 다른 방향으로 접촉 회전하면서 방향성이 없는 연마 패드의 개질 공정을 행할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.Above all, the first conditioning disk and the second conditioning disk may be configured to rotate in different directions. As described above, the first conditioning disk and the second conditioning disk are rotated in different directions, so that the polishing pad can be modified in the direction of the polishing pad without any direction while being rotated in contact with the polishing pad in different directions.

더욱이, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 방향은 상기 연마 패드의 중심부에 잔류하는 물질을 반경 바깥 방향으로 배출하는 방향으로 정해짐으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼로부터 분리된 연마 입자와 화학적 연마에 사용된 오염된 슬러리를 연마 패드의 바깥으로 컨디셔닝 디스크에 의하여 안내되어 밀려 배출되게 하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 이물질이 연마 패드 상에 잔류하면서 화학 기계적 연마 공정을 방해하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.Further, the rotation direction of the first conditioning disk and the second conditioning disk is determined to be a direction of discharging the material remaining in the center of the polishing pad to the outside in the radial direction, so that the abrasive particles separated from the wafer during the chemical mechanical polishing process And the effect of preventing the contaminated slurry used in the chemical polishing from being guided out by the conditioning disk to the outside of the polishing pad to be discharged and preventing the foreign matter from remaining on the polishing pad during the chemical mechanical polishing process and interfering with the chemical mechanical polishing process Can be obtained.

상기와 같은 본 발명의 구성은 연마 패드의 직경이 300mm를 초과하여 400mm 내지 500mm인 웨이퍼의 연마 공정이 행해지는 크기로 확대되더라도, 연마 패드의 개질을 원활하게 할 수 있다.The above-described structure of the present invention can smoothly modify the polishing pad even if the diameter of the polishing pad is enlarged to a size in which the polishing process of the wafer having a diameter of more than 300 mm and 400 mm to 500 mm is performed.

한편, 본 발명은, 화학 기계적 연마 장치의 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 연장된 아암과; 상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제1컨디셔닝 디스크와; 상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제2컨디셔닝 디스크를; 포함하여 구성되고, 제1컨디셔닝 디스크의 회전 중심과 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 중심은 상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 거리에 위치한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너를 제공한다.On the other hand, the present invention comprises: an arm extended to have a radial component of a polishing pad of a chemical mechanical polishing apparatus; A first conditioning disk installed on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad; A second conditioning disk mounted on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad; Wherein the center of rotation of the first conditioning disk and the center of rotation of the second conditioning disk are located at different radial distances from the center of rotation of the polishing pad.

여기서, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 독립적으로 회전 속도, 가압력, 이동 속도 중 어느 하나 이상이 조절되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the first conditioning disk and the second conditioning disk independently adjust at least one of rotational speed, pressing force, and moving speed.

그리고, 상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 독립적으로 회전 속도, 가압력, 이동 속도 중 어느 하나 이상이 조절되는 것이 바람직하다.Preferably, the first conditioning disk and the second conditioning disk independently adjust at least one of a rotational speed, a pressing force, and a moving speed.

본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드의 표면을 2개 이상의 컨디셔닝 디스크로 개질함으로써, 웨이퍼의 직경이 현재의 300mm에 비하여 보다 더 큰 직경에 부합하는 연마 패드를 2개 이상의 컨디셔닝 디스크에 의하여 균일한 가압력으로 정확하게 개질할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by polishing the surface of the polishing pad with two or more conditioning discs during a chemical mechanical polishing process, the polishing pad, which has a diameter corresponding to a larger diameter than the current 300 mm, It is possible to obtain an effect of accurately reforming with a uniform pressing force.

즉, 본 발명은 연마 패드의 면적이 증대된 경우에도, 컨디셔닝 디스크의 직경을 확대하지 않으면서, 단위 시간당 연마 패드의 개질 면적 비율을 연마 패드의 면적이 증대되기 이전에 비하여 동등하거나 보다 높은 수준으로 행할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. That is, according to the present invention, even when the area of the polishing pad is increased, the ratio of the modified area of the polishing pad per unit time can be made equal to or higher than that before the area of the polishing pad is increased without enlarging the diameter of the conditioning disk It is possible to obtain an advantageous effect.

무엇보다도, 본 발명은, 2개 이상의 컨디셔닝 디스크가 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드를 개질하는 동안에 스윕 운동을 하지 않고 고정 아암에서 하나의 위치에 고정 위치함에 따라, 자전하는 연마 패드와의 마찰에도 컨디셔닝 디스크의 저면이 들리는 틸팅 현상 없이 안정되게 연마 패드와 접촉 상태를 유지하여, 정해진 가압력을 연마 패드에 인가할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Above all, the present invention relates to a method of conditioning a polishing pad, comprising the steps of: conditioning two or more conditioning disks during a chemical-mechanical polishing process to friction with a rotating polishing pad as the polishing pad is modified, It is possible to stably maintain the contact state with the polishing pad without tilting the bottom surface of the disk and to apply a predetermined pressing force to the polishing pad.

또한, 본 발명은 2개 이상의 컨디셔닝 디스크가 서로 동일한 방향이나 반대 방향으로 회전할 수 있고, 간헐적으로 동일한 방향에서 반대 방향으로 방향 전환이 이루어지게 구성됨에 따라, 연마 패드의 개질 방향성을 없애고 균일한 형태로 개질할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, the two or more conditioning disks can rotate in the same or opposite directions to each other, and intermittently change direction from the same direction to the opposite direction, so that the reforming direction of the polishing pad is eliminated, Can be obtained.

그리고, 본 발명은 컨디셔닝 디스크의 회전 방향을 제어하여 컨디셔닝 디스크의 사잇 영역이 반경 바깥을 향하는 방향으로 배출시키는 방향으로 서로 다른 방향으로 회전함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼로부터 분리된 연마 입자와 화학적 연마에 사용된 오염된 슬러리를 연마 패드의 바깥으로 컨디셔닝 디스크에 의하여 안내되어 밀려 배출되게 하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 이물질이 연마 패드 상에 잔류하면서 화학 기계적 연마 공정을 방해하는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention also relates to a method of controlling a conditioning disk by rotating a conditioning disk in a different direction by controlling the direction of rotation of the conditioning disk in such a direction as to discharge the sidewall of the conditioning disk in a direction radially outward, The contaminated slurry used in the polishing pad is guided and discharged by the conditioning disk to the outside of the polishing pad to prevent the foreign matter from remaining on the polishing pad during the chemical mechanical polishing process and preventing the chemical mechanical polishing process from being disturbed have.

도1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 평면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 구성을 평면도,
도4는 도3의 컨디셔너를 도시한 사시도,
도5 및 도6은 도4의 컨디셔너의 작용을 설명하기 위한 평면도이다.1 is a front view showing the construction of a general chemical mechanical polishing apparatus;
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
3 is a plan view showing the construction of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 4 is a perspective view showing the conditioner of Fig. 3,
5 and 6 are plan views for explaining the operation of the conditioner of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치(100)를 상술한다. 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 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail 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.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 구성을 평면도, 도4는 도3의 컨디셔너를 도시한 사시도, 도5 및 도6은 도4의 컨디셔너의 작용을 설명하기 위한 평면도이다. Fig. 3 is a plan view of the construction of the chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Fig. 4 is a perspective view showing the conditioner of Fig. 3, and Figs. 5 and 6 are plan views for explaining the action of the conditioner of Fig. .

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치(100)는, 연마 정반의 상면에 입혀지고 자전하는 연마 패드(111)와, 웨이퍼(W)를 하측에 밀착시킨 상태로 함께 자전하고 웨이퍼(W)의 연마면을 연마 패드(111)에 접촉하도록 가압하는 연마 헤드(20)와, 공급구(142)를 통해 연마 패드(111)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부(140)와, 연마 패드(111)의 표면을 개질하는 컨디셔너(130)로 구성된다. As shown in the drawing, a chemical mechanical polishing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a polishing pad 111 which is coated on an upper surface of a polishing platen and rotates, a state in which the wafer W is brought into close contact with the lower side A polishing head 20 that rotates together with the polishing pad 111 and presses the polishing surface of the wafer W so as to contact the polishing pad 111 and a slurry supply unit 140 that supplies the slurry to the polishing pad 111 through the supply port 142 And a conditioner 130 for modifying the surface of the polishing pad 111. [

상기 연마 패드(111)는 구동 모터에 의하여 회전 구동되는 연마 정반(10)의 상면에 입혀지며, 웨이퍼(W)의 연마면에 따라 적합한 재질이 선택되어 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 정반(10)과 함께 자전(111d)하면서 웨이퍼(W)의 연마면을 연마한다. The polishing pad 111 is coated on the upper surface of the polishing platen 10 that is driven to rotate by a driving motor and a suitable material is selected according to the polishing surface of the wafer W. During the chemical mechanical polishing process, And polishes the polished surface of the wafer W while rotating together.

상기 연마 헤드(20)는 도1에 도시된 형태로 연마 정반(10)의 연마 패드(11)의 상면에 위치하여 웨이퍼(W)를 파지하는 캐리어 헤드(21)와, 캐리어 헤드(21)를 회전 구동하면서 일정한 진폭만큼 왕복 운동을 행하는 연마 아암(22)으로 구성된다. 경우에 따라서는, 연마 헤드(20)는 웨이퍼(W)를 탑재한 상태로 이동하면서 다수의 연마 패드(111)에서 다단계의 화학 기계적 연마 공정을 행할 수도 있다.The polishing head 20 includes a carrier head 21 which is located on the upper surface of the polishing pad 11 of the polishing platen 10 and grasps the wafer W, And a polishing arm 22 that performs a reciprocating motion with a constant amplitude while rotating. In some cases, the polishing head 20 may perform a multistage chemical mechanical polishing process in a plurality of polishing pads 111 while moving in a state where the wafer W is mounted.

상기 슬러리 공급부(140)는 화학 기계적 연마 공정에 필요한 슬러리를 공급구(142)를 통해 연마 패드(111) 상에 공급하여 웨이퍼의 화학적 연마를 행하게 한다.The slurry supply unit 140 supplies the slurry required for the chemical mechanical polishing process onto the polishing pad 111 through the supply port 142 to perform the chemical polishing of the wafer.

상기 컨디셔너(130)는 연마 패드(11)의 표면에 연마제와 화학 물질이 혼합된 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들이 막히지 않도록 연마 패드(111)의 표면을 미세하게 절삭하여, 연마 패드(111)의 발포 기공에 채워지는 슬러리가 연마 헤드(20)의 하측에서 연마 중인 웨이퍼(W)에 원활하게 공급하도록 한다. The conditioner 130 finely cuts the surface of the polishing pad 111 so that a large number of foam micropores serving as a slurry in which a slurry containing a mixture of an abrasive and a chemical are not clogged on the surface of the polishing pad 11, 111) to be supplied to the wafer W being polished from the lower side of the polishing head 20 smoothly.

이를 위하여, 컨디셔너(130)는 힌지축(135a)을 중심으로 회전 운동(135d)이 가능하게 설치지만 화학 기계적 연마 공정 중에 회전하지 않고 위치 고정된 고정 아암(135)과, 고정 아암(135)의 정해진 위치에서 연마 패드(111)의 표면과 접촉하면서 가압하는 다수의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)를 포함하여 구성된다. To this end, the conditioner 130 includes a fixed arm 135 which is installed so that a rotary motion 135d is possible around the hinge shaft 135a but is not rotated during the chemical mechanical polishing process, And a plurality of conditioning disks 131, 132, 133, 134 for pressing the polishing pad 111 in contact with the surface of the polishing pad 111 at a predetermined position.

이와 같이, 컨디셔너(130)에 2개 이상의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)가 설치됨에 따라, 웨이퍼(W)의 직경이 현재의 300mm에 비하여 보다 더 큰 대면적 (예를 들어, 직경이 400mm 내지 500mm인) 웨이퍼(W)의 연마 공정에 사용할 수 있는 대형 연마 패드에 대해서도 동시에 전체적으로 개질 공정을 행할 수 있다. 즉, 연마 패드(111)의 반경(R1)이 종래 사용하고 있는 것에 비하여 보다 커진 경우에도, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 직경(d131, d132,...)을 확대하지 않으면서, 단위 시간당 연마 패드의 개질 면적 비율을 연마 패드의 면적이 증대되기 이전에 비하여 동등하거나 보다 높은 수준으로 행할 수 있게 된다. Thus, as more than two conditioning disks 131, 132, 133, 134 are provided in the conditioner 130, the diameter of the wafer W is larger than the current 300 mm (for example, It is possible to simultaneously perform the entire reforming process on the large polishing pad which can be used in the polishing process of the wafer W (400 to 500 mm). That is, even when the radius R1 of the polishing pad 111 is larger than that of the conventional one, the diameters d131, d132, ... of the conditioning disks 131, 132, 133 and 134 are not enlarged The ratio of the modified area of the polishing pad per unit time can be made equal to or higher than that before the area of the polishing pad is increased.

또한, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 직경(d131, d132,...)을 연마 패드(111)의 면적 증가분에 비례하여 증가하지 않게 구성할 수 있게 되어, 이에 따른 단위 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)에 작용하는 가압력을 일정 수준으로 작게 유지할 수 있게 되어, 컨디셔닝 디스크의 틸팅에 따른 문제와 스윕 이동이 원활해지지 않는 문제를 해결할 수 있다. The diameter d131, d132, ... of the conditioning disks 131, 132, 133 and 134 can be configured not to increase in proportion to the area increase of the polishing pad 111, It is possible to maintain the pressing force acting on each of the first, second, third, and fourth rotating shaft 131, 132, 133, and 134 at a predetermined level, thereby solving the problem of tilting the conditioning disk and preventing the sweep movement from being smooth.

더욱이, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)를 정해진 크기 이하로 설치하는 것이 가능해지고, 화학 기계적 연마 공정 중에 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)가 아암(135)에 대하여 위치 고정된 상태를 유지하므로, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 각각 연마 패드(11)에 대하여 들리지 않고 밀착된 상태를 유지하면서 정해진 가압력을 연마 패드(11)에 정확히 인가하면서 개질할 수 있는 효과도 얻을 수 있다. Further, it becomes possible to install the conditioning disks 131, 132, 133 and 134 at a predetermined size or less, and the conditioning disks 131, 132, 133 and 134 are fixed to the arm 135 during the chemical mechanical polishing process The conditioning disks 131, 132, 133 and 134 can be reformed while accurately applying the predetermined pressing force to the polishing pad 11 while maintaining the state in which the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 are not in contact with the polishing pad 11 Can be obtained.

한편, 고정 아암(135)은 화학 기계적 연마 공정 중에는 힌지축(135a)을 중심으로 회전하지 않지만, 화학 기계적 연마 공정이 종료되거나 유지 보수 등이 필요할 때에, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)를 연마 패드(111)의 바깥으로 이동시킬 때에만 회전한다. On the other hand, the fixing arm 135 does not rotate about the hinge shaft 135a during the chemical mechanical polishing process, but the conditioning disks 131, 132, 133, and 134, when the chemical mechanical polishing process is finished, Only when the polishing pad 111 is moved to the outside of the polishing pad 111.

특히, 화학 기계적 연마 공정 중에 각각의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)가 정해진 위치에서 위치 고정된 상태로 컨디셔닝 공정을 행하므로, 액츄에이터 등의 가압 수단(131p, 132p, 133p, 134p)에 의해 각각의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)를 하방으로 가압하는 가압력의 제어가 보다 용이해지며 정확해진다. Particularly, during the chemical mechanical polishing process, the conditioning process is performed while each of the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 is fixed at a predetermined position, so that the pressing means 131p, 132p, 133p, and 134p The control of the pressing force for depressing each of the conditioning disks 131, 132, 133, 134 downward is made easier and more accurate.

따라서, 연마 패드(111)의 서로 다른 반경 길이에 위치시킨 상태로 회전하는 2개 이상의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)에 의해 연마 패드(11)를 가압하는 가압력을 정해진 값으로 정확하고 일정하게 유지하여 개질 신뢰성을 높게 유지하면서 보다 넓은 연마 패드의 표면을 균일하게 개질할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Therefore, the pressing force for pressing the polishing pad 11 by the two or more conditioning disks 131, 132, 133, and 134 rotating in a state of being positioned at different radial lengths of the polishing pad 111 is accurate to a predetermined value The effect of uniformly modifying the surface of the wider polishing pad can be obtained while maintaining the modifying reliability at a high level.

도면에 도시되지 않았지만, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(111)의 반경 방향으로의 높이 편차를 측정하는 수단이 더 포함될 수 있다. 연마 패드(111)의 높이 편차에 의하여 웨이퍼의 연마 품질이 영향을 받으므로, 연마 패드(111)의 높이 편차를 줄이기 위하여 컨디셔너(130)의 제어가 필요하게 된다. 이 때, 다수의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 고정 아암(135)에 고정된 상태로 연마 패드(111)의 중심(O)으로부터 이격된 정해진 반경 위치를 컨디셔닝하므로, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 높은 영역을 컨디셔닝하는 컨디셔닝 디스크에는 보다 높은 가압력에 의해 연마 패드(11)를 컨디셔닝하고, 연마 패드(111)의 높이가 상대적으로 낮은 영역을 컨디셔닝하는 컨디셔닝 디스크에는 보다 낮은 가압력에 의해 연마 패드(11)를 컨디셔닝하는 것에 의하여, 연마 패드(111)의 높이 편차를 짧은 시간 내에 완화하여 웨이퍼(W)의 연마 품질을 향상시킬 수 있다.Although not shown in the drawings, a means for measuring the height deviation in the radial direction of the polishing pad 111 during the chemical mechanical polishing process may further be included. Since the polishing quality of the wafer is influenced by the height deviation of the polishing pad 111, it is necessary to control the conditioner 130 in order to reduce the height deviation of the polishing pad 111. At this time, since a plurality of conditioning disks 131, 132, 133, and 134 are fixed to the fixed arm 135 and condition a predetermined radial position spaced apart from the center O of the polishing pad 111, The conditioning disk for conditioning a region where the height of the polishing pad 111 is relatively high is subjected to a higher pressing force and the lower pressing force is applied to the conditioning disk for conditioning a region where the height of the polishing pad 111 is relatively low, It is possible to improve the polishing quality of the wafer W by relaxing the height deviation of the polishing pad 111 within a short period of time by conditioning the polishing pad 11 by the polishing pad 11.

그리고, 고정 아암(135)에 위치 고정된 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 도6에 도시된 바와 같이, 각각의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)에 의하여 컨디셔닝되는 영역의 일부가 중복되는 영역(빗금 영역)이 구비되게 반경 길이가 다른 위치에 배치될 수도 있다. 이에 의하여, 연마 패드(111)의 전체 면적에 걸쳐 골고루 접촉하면서 패드의 개질 공정을 할 수 있게 된다. The conditioning disks 131, 132, 133 and 134 fixed to the fixed arm 135 are arranged in the same direction as the center of the region to be conditioned by each of the conditioning disks 131, 132, 133 and 134, Or may be disposed at a position where the radial length is different so as to have a partially overlapped area (hatched area). As a result, it is possible to perform the process of modifying the pad while making uniform contact over the entire area of the polishing pad 111.

도면에는 중복 영역이 두텁게 형성되는 구성을 예로 들었지만, 중복 영역에 의하여 연마 패드(111)의 높이 편차가 야기될 수 있으므로 중복 영역은 얇게 형성될 수 있다. 이 경우에는 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 크기를 고려하여 컨디셔닝 디스크의 개수 및 크기가 정해진다. Although a structure in which overlapping regions are formed thick is illustrated as an example, a height deviation of the polishing pad 111 may be caused by overlapping regions, so that the overlapping region can be formed thin. In this case, the number and size of the conditioning disks are determined in consideration of the sizes of the conditioning disks 131, 132, 133, and 134.

한편, 다수의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 모두 동일한 크기로 형성될 수도 있지만, 서로 다른 크기를 갖는 컨디셔닝 디스크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 연마 패드(111)의 회전 중심(O)으로부터 반경 방향으로 멀리 위치할수록 보다 더 크게 형성될 수 있다. Meanwhile, the plurality of conditioning disks 131, 132, 133, and 134 may all be formed in the same size, but may include conditioning disks having different sizes. For example, the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 may be formed to be larger as they are located radially farther from the rotation center O of the polishing pad 111. [

이에 의해, 연마 패드(111)의 자전에 따른 반경 위치별 선속도가 클 수록, 보다 넓은 컨디셔닝 디스크에 의하여 표면 개질을 함으로써, 연마 패드의 단위 면적당 컨디셔닝 디스크와 접촉하는 시간의 편차를 줄이거나 일정하게 유지할 수 있게 되어, 연마 패드(111)의 위치에 무관하게 일정한 컨디셔닝 공정을 행하는 것이 가능해진다. As a result, the larger the linear velocity of the polishing pad 111 according to the rotation of the polishing pad 111 is, the more the surface of the polishing pad 111 is modified by the wider conditioning disk, so that the variation in the time of contact with the conditioning disk per unit area of the polishing pad is reduced It becomes possible to perform a constant conditioning process regardless of the position of the polishing pad 111. [

즉, 고정 아암(135)에 설치되어 연마 패드(111)의 표면을 개질하는 다수의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 각각의 가압 수단(131p, 132p, 133p, 134p)에 의하여 독립적으로 가압되고, 동시에 서로 독립적으로 회전 구동된다. 따라서, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 서로 같은 방향 또는 서로 다른 방향으로 다양한 조합으로 회전(131r, 132r, 133r, 134r)할 수도 있으며, 서로 같은 가압력으로 연마 패드(111)를 가압할 수도 있고, 서로 다른 가압력으로 연마 패드(111)를 가압할 수도 있다. That is, the plurality of conditioning disks 131, 132, 133 and 134 provided on the fixed arm 135 and modifying the surface of the polishing pad 111 are independently controlled by the respective pressing means 131p, 132p, 133p and 134p And at the same time, rotated independently of each other. Therefore, the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 may rotate in various combinations in the same direction or in different directions, or may rotate 131r, 132r, 133r, and 134r and pressurize the polishing pad 111 with the same pressing force. Alternatively, the polishing pad 111 may be pressed with different pressing forces.

이에 따라, 연마 패드(111)의 영역별로 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)를 통해 도입되는 가압력을 서로 다르게 조절하여 연마 패드의 개질 상태를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있다. 구체적으로는, 연마 패드는 회전 중심으로부터 반경 길이가 길수록 선속도가 더 크므로, 연마 패드와 컨디셔닝 디스크와의 접촉에 의한 개질 특성을 반경 길이에 무관하게 일정하게 유지하기 위하여, 반경 길이가 더 긴 위치를 개질하는 컨디셔닝 디스크(도5a의 131)에 도입되는 가압력이 반경 길이가 더 짧은 위치를 개질하는 컨디셔닝 디스크(도5a의 132)에 도입되는 가압력에 비하여 더 크게 작용시킬 수 있다.Accordingly, the pressing force introduced through the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 can be controlled differently according to the areas of the polishing pad 111, thereby uniformly maintaining the modified state of the polishing pad as a whole. Specifically, since the polishing pad has a larger linear velocity from the center of rotation, the linear velocity is greater, so that the polishing pad has a longer radius than the polishing pad in order to keep the modification property due to the contact between the polishing pad and the conditioning disk constant irrespective of the radius. The pressing force introduced into the conditioning disk (position 131 in FIG. 5A) for modifying the position can be made larger than the pressing force introduced into the conditioning disk (position 132 in FIG. 5A) that reforms the position having a shorter radius.

이와 유사하게, 연마 패드의 영역별로 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 회전 속도를 서로 다르게 조절하여 연마 패드의 개질 상태를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있다. 즉, 연마 패드(111)는 회전 중심으로부터 반경 길이가 길수록 선속도가 더 크므로, 연마 패드와 컨디셔닝 디스크와의 접촉에 의한 개질 특성을 반경 길이에 무관하게 일정하게 유지하기 위하여, 반경 길이가 더 긴 위치를 개질하는 컨디셔닝 디스크(도5의 131)의 회전 속도는 반경 길이가 더 짧은 위치를 개질하는 컨디셔닝 디스크(도5의 134)의 회전 속도에 비하여 더 작게 조절할 수 있다. Similarly, the rotational speeds of the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 may be adjusted differently for each region of the polishing pad, so that the reforming state of the polishing pad can be maintained uniform as a whole. That is, since the polishing speed of the polishing pad 111 from the center of rotation is larger as the radius is longer, the radial length of the polishing pad 111 is larger than the radial length of the polishing pad 111 in order to maintain the modification characteristic due to the contact between the polishing pad and the conditioning disk constant irrespective of the radial length. The rotational speed of the conditioning disk (131 in FIG. 5) that modifies the long position can be adjusted to be smaller than the rotational speed of the conditioning disk (134 in FIG. 5) that reforms the position having a shorter radius.

이를 통해, 연마 패드의 반경 길이가 서로 다른 지점에서 선속도 차이가 발생되더라도, 연마 패드(111)의 회전 중심으로부터의 반경 길이 차이에 무관하게, 연마 패드(111)의 개질 상태를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As a result, even if the linear velocity difference occurs at the different radial lengths of the polishing pad, the modified state of the polishing pad 111 can be kept uniform as a whole irrespective of the radial length difference from the center of rotation of the polishing pad 111 The effect can be obtained.

한편, 도면에는 제1컨디셔닝 디스크(131)와 제2컨디셔닝 디스크(132)가 서로 동일한 크기로 형성된 구성을 예시하였지만, 제1컨디셔닝 디스크(131)와 제2컨디셔닝 디스크(132)는 서로 다른 크기로 형성되어, 연마 패드의 넓은 면적을 어느 하나의 컨디셔닝 디스크로 개질하고, 충분히 개질되지 않는 연마 패드의 일부 면적을 다른 작은 크기의 컨디셔닝 디스크로 가압력을 보다 크게 하는 방식으로 행할 수도 있다. Although the first and second conditioning disks 131 and 132 have the same size as the first and second conditioning disks 131 and 132, the first and second conditioning disks 131 and 132 may have different sizes So that a large area of the polishing pad is modified with one of the conditioning disks and a part of the area of the polishing pad which is not sufficiently reformed is made larger with the other small size of the conditioning disk.

이에 의하여, 연마 패드(111)의 특정 부분에서 다른 부분에 비하여 보다 높거나 낮은 가압력을 도입하거나 보다 빠르거나 느리게 회전시키는 것에 의하여, 연마 패드의 높이 편차를 조절하거나 개질 상태를 조절할 수 있다. Thereby, the height deviation of the polishing pad can be adjusted or the modified state can be adjusted by introducing a higher or lower pressing force at a specific portion of the polishing pad 111, or rotating the polishing pad 111 faster or slower.

그리고, 다수의 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)는 각각 독립적으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 방향을 자유자재로 조절할 수 있다. 이에 의하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 회전 방향을 번갈아가면서 연마 패드(111)의 표면을 개질하여 하게 구성될 수 있다. 이와 같이 제1컨디셔닝 디스크와 제2컨디셔닝 디스크가 서로 다른 방향으로 회전함으로써, 연마 패드와 서로 다른 방향으로 접촉 회전하면서 개질 방향성이 없는 연마 패드의 개질 공정을 행할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.The plurality of conditioning disks 131, 132, 133, and 134 can freely adjust the rotation direction independently of each other in the clockwise or counterclockwise direction. Thus, the surface of the polishing pad 111 can be modified while alternately rotating the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 during the chemical mechanical polishing process. As such, the first conditioning disk and the second conditioning disk rotate in mutually different directions, thereby making it possible to perform a modification process of the polishing pad having no modification direction while rotating in contact with the polishing pad in different directions.

더욱이, 도5에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)의 회전 방향이 교대로 반대 방향이 되게 회전(131r, 132r, 133r, 134r)하고, 이들 사이로 모이는 회전 방향이 웨이퍼(w)가 위치하는 방향과 반대 방향으로 유도하는 방향(140X)이 되게 함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 웨이퍼(W)로부터 발생되는 연마 입자와 오염된 슬러리들을 연마 패드(111)의 바깥으로 배출시킬 수 있다. 이에 의하여, 화학 기계적 연마 공정 중에 연마 패드(111) 상의 이물질이 잔류하지 않고 컨디셔닝 디스크(131, 132, 133, 134)에 의하여 밀려 배출시킴으로써, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 보다 깨끗한 환경에서 이루어져 연마 입자나 슬러리 찌꺼기에 의해 연마 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. Further, as shown in FIG. 5, rotation directions of the conditioning disks 131, 132, 133, and 134 are alternately rotated in the opposite directions 131r, 132r, 133r, and 134r, the direction of the polishing pad 111 is the direction 140X leading to the direction in which the wafer W is located so that the abrasive particles and contaminated slurries generated from the wafer W during the chemical mechanical polishing process are discharged to the outside of the polishing pad 111 . Thereby, the foreign substances on the polishing pad 111 do not remain in the chemical mechanical polishing process but are pushed out by the conditioning disks 131, 132, 133 and 134 to discharge the wafer W in a clean environment, It is possible to prevent the polishing quality from being lowered due to particles or slurry residue.

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 100: 화학 기계적 연마 장치
111: 연마 패드 20: 연마 헤드
130: 컨디셔너 131, 132, 133, 134: 컨디셔닝 디스크
135:고정 아암 140: 슬러리 공급부W: wafer 100: chemical mechanical polishing apparatus
111: polishing pad 20: polishing head
130: conditioner 131, 132, 133, 134: conditioning disk
135: fixed arm 140: slurry supply part

Claims (13)

웨이퍼의 연마면이 접촉한 상태로 자전하는 연마 패드와;
상기 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 연장된 아암과;
상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제1컨디셔닝 디스크와;
상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제2컨디셔닝 디스크를;
포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
A polishing pad that rotates while the polishing surface of the wafer contacts;
An arm extending to have a radial component of the polishing pad;
A first conditioning disk installed on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad;
A second conditioning disk mounted on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad;
Wherein the polishing pad is a polishing pad.
제 1항에 있어서,
제1컨디셔닝 디스크의 회전 중심과 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 중심은 상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 거리에 위치한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the center of rotation of the first conditioning disk and the center of rotation of the second conditioning disk are located at different radial distances from the center of rotation of the polishing pad.
제 2항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크가 상기 연마 패드와 접촉하는 제1영역과 상기 제2컨디셔닝 디스크가 상기 연마 패드와 접촉하는 제2영역은 서로 중복된 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein a first region in which the first conditioning disk contacts the polishing pad and a second region in which the second conditioning disk contacts the polishing pad are overlapped with each other.
제 1항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 상기 아암의 정해진 위치에 각각 고정되어 회전하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first conditioning disk and the second conditioning disk are each fixedly rotated at a predetermined position of the arm.
제 4항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크를 포함하여 2개 이상의 컨디셔닝 디스크가 상기 아암에 설치되고, 상기 컨디셔닝 디스크가 상기 웨이퍼가 접촉하는 연마 패드의 전체 영역과 접촉하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein at least two conditioning disks, including the first conditioning disk and the second conditioning disk, are mounted to the arm and the conditioning disk is in contact with the entire area of the polishing pad with which the wafer is in contact. Device.
제 4항에 있어서,
상기 아암은 화학 기계적 연마 공정 중에 위치 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the arm is positionally fixed during the chemical mechanical polishing process.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력과 상기 제2컨디셔닝 디스크에 도입되는 가압력의 편차가 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein there is a deviation between a pressing force introduced into the first conditioning disk and a pressing force introduced into the second conditioning disk.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크의 회전 속도와 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the rotation speed of the first conditioning disk and the rotation speed of the second conditioning disk are different from each other.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 서로 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the first conditioning disk and the second conditioning disk have different diameters. ≪ RTI ID = 0.0 >
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 서로 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the first conditioning disk and the second conditioning disk rotate in different directions.
제 10항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 방향은 상기 연마 패드 상에 잔류하는 이물질을 상기 연마 패드의 반경 바깥 방향으로 이동시키는 방향인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the rotating direction of the first conditioning disk and the second conditioning disk is a direction for moving the foreign matter remaining on the polishing pad to a radially outward direction of the polishing pad.
화학 기계적 연마 장치의 연마 패드의 반경 방향 성분을 갖도록 연장된 아암과;
상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제1컨디셔닝 디스크와;
상기 아암에 설치되어 상기 연마 패드의 표면과 접촉하면서 회전하는 제2컨디셔닝 디스크를;
포함하여 구성되고, 제1컨디셔닝 디스크의 회전 중심과 상기 제2컨디셔닝 디스크의 회전 중심은 상기 연마 패드의 회전 중심으로부터 서로 다른 반경 거리에 위치한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.
An arm extending to have a radial component of the polishing pad of the chemical mechanical polishing apparatus;
A first conditioning disk installed on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad;
A second conditioning disk mounted on the arm and rotating while contacting the surface of the polishing pad;
Wherein the center of rotation of the first conditioning disk and the center of rotation of the second conditioning disk are located at different radial distances from the center of rotation of the polishing pad.
제 12항에 있어서,
상기 제1컨디셔닝 디스크와 상기 제2컨디셔닝 디스크는 독립적으로 회전 속도, 가압력, 이동 속도 중 어느 하나 이상이 조절되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치의 컨디셔너.

13. The method of claim 12,
Wherein the first conditioning disk and the second conditioning disk independently adjust at least one of a rotational speed, a pressing force, and a moving speed.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109333335A (en) * 2018-11-28 2019-02-15 长江存储科技有限责任公司 Mobile arm, chemical mechanical grinding trimmer and milling apparatus

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