KR20230160526A - Polishing apparatus for substrate and polishing method for substrate using the same - Google Patents

Polishing apparatus for substrate and polishing method for substrate using the same Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 연마 패드가 상면에 부착되며, 일 방향으로 회전가능하도록 설치되는 플래튼(platen); 상기 연마 패드와 접하는 하면을 가지며, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 온도 제어부; 상기 연마 패드 상에, 상기 온도 제어부와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 반도체 기판을 상기 연마 패드에 밀착시켜 회전시키는 연마 헤드; 상기 연마 패드 상에, 상기 연마 헤드와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및 상기 플래튼의 외곽에 배치되며 상기 온도 제어부의 상기 하면 중 적어도 일부와 접하여 상기 하면을 세정하는 세정부를 포함하며, 상기 온도 제어부는, 상기 플래튼이 회전하는 동안 상기 연마 패드의 상기 세정부의 상면 중 적어도 일부와 접하는 기판 연마 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a platen on which a polishing pad is attached to the upper surface and rotatable in one direction; a temperature control unit having a lower surface in contact with the polishing pad and controlling a surface temperature of the polishing pad; a polishing head installed on the polishing pad, spaced apart from the temperature control unit in the one direction, and rotating the semiconductor substrate in close contact with the polishing pad; a slurry supply unit installed on the polishing pad to be spaced apart from the polishing head in the one direction and supplying slurry to the polishing pad; and a cleaning unit disposed outside the platen and in contact with at least a portion of the lower surface of the temperature control unit to clean the lower surface, wherein the temperature control unit cleans the cleaning unit of the polishing pad while the platen rotates. Provided is a substrate polishing device that is in contact with at least a portion of the upper surface of.

Figure P1020220060094
Figure P1020220060094

Description

기판 연마 장치 및 이를 이용한 기판 연마 방법{POLISHING APPARATUS FOR SUBSTRATE AND POLISHING METHOD FOR SUBSTRATE USING THE SAME}Substrate polishing device and substrate polishing method using the same {POLISHING APPARATUS FOR SUBSTRATE AND POLISHING METHOD FOR SUBSTRATE USING THE SAME}

본 발명은 기판 연마 장치 및 이를 이용한 기판 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate polishing apparatus and a substrate polishing method using the same.

반도체 소자의 제조는 여러 공정을 거쳐 수행될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 제조는 웨이퍼에 대한 포토 공정, 식각 공정 및 증착 공정 등을 통해 진행될 수 있다. 각 공정에 선행하여, 웨이퍼의 표면을 평탄화시킬 필요가 있을 수 있다. 이를 위해 웨이퍼에 대한 폴리싱(polishing) 공정이 진행될 수 있다. 폴리싱 공정은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 평탄화를 위해 화학적 기계 연마(Chemical mechanical polishing, CMP) 공정이 사용될 수 있다.Manufacturing semiconductor devices can be performed through several processes. For example, the manufacture of semiconductor devices may be carried out through a photo process, an etching process, a deposition process, etc. on a wafer. Prior to each process, it may be necessary to planarize the surface of the wafer. For this purpose, a polishing process may be performed on the wafer. The polishing process can be performed in a variety of ways. For example, a chemical mechanical polishing (CMP) process may be used to planarize the wafer.

최근에는, CMP 공정의 효율 향상을 위해, CMP 공정이 이루어지는 플래튼에 배치된 연마 패드에 온도 제어부를 접촉시켜 연마 패드의 표면 온도를 조절하고 있으나, 온도 제어부의 표면은 CMP 공정에서 사용되는 슬러리 및 연마 패드 부산물에 의해 오염되어, 온도 제어부의 온도 조절 효율이 저하되는 문제가 발생하고 있다.Recently, in order to improve the efficiency of the CMP process, the surface temperature of the polishing pad is controlled by contacting the temperature control unit with the polishing pad placed on the platen where the CMP process is performed. However, the surface of the temperature control unit is exposed to the slurry and slurry used in the CMP process. There is a problem that the temperature control efficiency of the temperature control unit is reduced due to contamination by polishing pad by-products.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, CMP 공정이 수행되는 중에 온도 제어부를 세정할 수 있는 기판 연마 장치 및 기판 연마 방법을 제공하는데 있다.One of the technical problems to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a substrate polishing device and a substrate polishing method that can clean the temperature control part while a CMP process is performed.

본 발명의 일 실시예는, 연마 패드가 상면에 부착되며, 일 방향으로 회전가능하도록 설치되는 플래튼(platen); 상기 연마 패드와 접하는 하면을 가지며, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 온도 제어부; 상기 연마 패드 상에, 상기 온도 제어부와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 반도체 기판을 상기 연마 패드에 밀착시켜 회전시키는 연마 헤드; 상기 연마 패드 상에, 상기 연마 헤드와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및 상기 플래튼의 외곽에 배치되며 상기 온도 제어부의 상기 하면 중 적어도 일부와 접하여 상기 하면을 세정하는 세정부를 포함하며, 상기 온도 제어부는, 상기 플래튼이 회전하는 동안 상기 연마 패드의 상기 세정부의 상면 중 적어도 일부와 접하는 기판 연마 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention includes a platen on which a polishing pad is attached to the upper surface and rotatable in one direction; a temperature control unit having a lower surface in contact with the polishing pad and controlling a surface temperature of the polishing pad; a polishing head installed on the polishing pad, spaced apart from the temperature control unit in the one direction, and rotating the semiconductor substrate in close contact with the polishing pad; a slurry supply unit installed on the polishing pad to be spaced apart from the polishing head in the one direction and supplying slurry to the polishing pad; and a cleaning unit disposed on the outside of the platen and in contact with at least a portion of the lower surface of the temperature control unit to clean the lower surface of the temperature control unit, wherein the temperature control unit cleans the cleaning unit of the polishing pad while the platen rotates. Provided is a substrate polishing device that is in contact with at least a portion of the upper surface of.

본 발명의 일 실시예는, 연마 헤드를 이용하여 플래튼(platen)의 상부에 반도체 기판을 배치하는 단계; 일 방향으로 회전하는 연마 패드 상에 상기 반도체 기판을 접촉하는 단계; 및 상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하고, 상기 연마 헤드를 회전하여 상기 반도체 기판을 연마하고, 상기 연마 패드에 온도 제어부를 접촉하되, 상기 온도 제어부의 하면 중 제1 영역을 상기 연마 패드에 접촉하여 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 단계는, 상기 온도 제어부의 하면 중 제1 영역 이외의 제2 영역 중 적어도 일부를 상기 플래튼의 외곽에 배치된 세정부와 접촉시켜, 상기 온도 제어부의 하면을 세정하는 단계를 포함하는 기판 연마 방법을 제공한다. One embodiment of the present invention includes placing a semiconductor substrate on a platen using a polishing head; contacting the semiconductor substrate on a polishing pad rotating in one direction; and supplying slurry onto the polishing pad, rotating the polishing head to polish the semiconductor substrate, and contacting the temperature control unit with the polishing pad, wherein a first region of the lower surface of the temperature control unit is brought into contact with the polishing pad. A step of controlling the surface temperature of the polishing pad, wherein the step of adjusting the surface temperature of the polishing pad includes adjusting at least a portion of the second area other than the first area of the lower surface of the temperature control unit to the outside of the platen. A substrate polishing method is provided including the step of cleaning the lower surface of the temperature control unit by contacting it with an arranged cleaning unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 연마 장치 및 기판 연마 방법은, 플래튼의 외곽에 온도 제어부를 세정할 수 있는 세정부를 배치하여, CMP 공정의 수행되는 중에 온도 제어부를 세정할 수 있다.In the substrate polishing apparatus and substrate polishing method according to an embodiment of the present invention, a cleaning unit capable of cleaning the temperature control unit is disposed on the outside of the platen, so that the temperature control unit can be cleaned while a CMP process is performed.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described content, and may be more easily understood through description of specific embodiments of the present invention.

도 1은 일 실시예에 의한 기판 연마 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A'방향에서 바라본 평면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 기판 연마 장치의 다양한 변형예이다.1 is a schematic perspective view of a substrate polishing apparatus according to one embodiment.
Figure 2 is a plan view seen from direction 'A' of Figure 1.
3 to 5 show various modifications of the substrate polishing apparatus of FIG. 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 일 실시예에 의한 기판 연마 장치에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 의한 기판 연마 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A'방향에서 바라본 평면도이다.With reference to FIGS. 1 to 3 , a substrate polishing apparatus according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of a substrate polishing apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a plan view viewed from direction 'A' of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 연마 장치(1)는 플래튼(platen)(10) 상에 온도 제어부(20), 연마 헤드(30), 슬러리 공급부(40), 및 컨디셔너(50)가 플래튼(10)의 회전 방향인 일 방향(D1)을 따라 순차적으로 배치될 수 있으며, 플래튼(10)의 외곽에는 세정부(60)가 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시예의 기판 연마 장치(1)는 웨이퍼와 같은 반도체 기판(W)을 화학적 기계 연마(Chemical mechanical polishing)하는 공정에서 사용될 수 있다.1 and 2, the substrate polishing apparatus 1 includes a temperature control unit 20, a polishing head 30, a slurry supply unit 40, and a conditioner 50 on a platen 10. They may be sequentially arranged along one direction D1, which is the rotation direction of the platen 10, and the cleaning units 60 may be arranged to be spaced apart from each other on the outside of the platen 10. The substrate polishing apparatus 1 of one embodiment may be used in a process of chemical mechanical polishing a semiconductor substrate W such as a wafer.

플래튼(10)은 원반 형상으로 형성될 수 있으며, 반도체 기판(W)이 화학적 기계적 연마되는 장소를 제공하는 연마 패드(11)가 상면에 부착될 수 있다. 연마 패드(11)의 상면은 반도체 기판(W)을 연마하는 연마면으로 제공될 수 있다. 또한, 플래튼(10)은 하부에 회전축(12)이 연결되어 모터와 같은 구동 장치에 의해 일 방향(D1)으로 회전 운동할 수 있다. 플래튼(10)은 회전축(12)을 중심으로 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 일 실시예는 플래튼(10)이 시계 방향으로 회전하는 경우를 예로 들어 설명한다.The platen 10 may be formed in a disk shape, and a polishing pad 11 that provides a place for chemical and mechanical polishing of the semiconductor substrate W may be attached to its upper surface. The upper surface of the polishing pad 11 may serve as a polishing surface for polishing the semiconductor substrate W. Additionally, the platen 10 has a rotation shaft 12 connected to its lower portion and can rotate in one direction D1 by a driving device such as a motor. The platen 10 may rotate clockwise or counterclockwise around the rotation axis 12. One embodiment will be described by taking the case where the platen 10 rotates clockwise as an example.

온도 제어부(20)는 연마 패드(11)의 표면 온도 보다 높거나 낮은 온도를 유지하여, 연마 패드(11)의 표면 온도를 높이거나 낮추는 데 사용될 수 있다. 온도 제어부(20)는 연마 패드(11)의 상부에 슬러리 공급부(40)와 이격하여 배치될 수 있다. 또한, 온도 제어부(20)는 일 방향(D1)을 기준으로 연마 헤드(30)의 전단에 배치될 수 있으며, 컨디셔너(50)의 후단에 배치될 수 있다. 온도 제어부(20)는 세라믹(ceramic) 재질로 이루어질 수 있으며, 원반 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 온도 제어부(20)의 하면은 평탄면으로 이루어질 수 있으며, 연마 패드(11)의 상면에 직접 접촉하여, 연마 패드(11)의 표면 온도를 조절할 수 있다. The temperature control unit 20 may be used to increase or decrease the surface temperature of the polishing pad 11 by maintaining a temperature higher or lower than the surface temperature of the polishing pad 11. The temperature control unit 20 may be disposed on the polishing pad 11 and spaced apart from the slurry supply unit 40 . Additionally, the temperature control unit 20 may be disposed at the front end of the polishing head 30 and at the rear end of the conditioner 50 based on one direction D1. The temperature control unit 20 may be made of a ceramic material and may be formed in a disk shape, but is not limited thereto and may be transformed into various shapes. The lower surface of the temperature control unit 20 may be made of a flat surface, and may be in direct contact with the upper surface of the polishing pad 11 to control the surface temperature of the polishing pad 11.

실시예에 따라서, 온도 제어부(20)는 상부에 구동축(21)이 연결되어 모터와 같은 구동 장치에 의해 운동할 수 있다. 구동축(21)은 온도 제어부(20)를 회전 운동하거나, 연마 패드(11)의 상면과 평행한 방향으로 이동시키거나, 연마 패드(11)의 상면에 대하여 상하로 운동할 수 있다. 구동축(21)이 회전 운동을 하는 경우, 온도 제어부(20)는 구동축(21)의 회전에 의해 일정한 회전 속도로 회전할 수 있다. 이때, 구동축(21)의 회전 방향은 플래튼(10)이 회전하는 일 방향(D1)과 동일한 방향일 수 있다. 또한, 구동축(21)이 연마 패드의 상면과 평행한 방향으로 이동하는 경우, 온도 제어부(20)는 연마 패드(11)의 상에서 직선 운동하거나 왕복 운동할 수 있으며, 실시예에 따라서, 온도 제어부(20)는 연마 패드(11)와 세정부(60) 사이를 왕복 운동할 수도 있다. 또한, 구동축(21)이 연마 패드(11)의 상면에 대하여 상하로 운동하는 경우, 온도 제어부(20)는 구동축(21)이 상하로 이동함에 따라서, 연마 패드(11)의 상면에서 이격되거나 접촉될 수 있다. Depending on the embodiment, the temperature control unit 20 may have a drive shaft 21 connected to its upper portion and may be moved by a driving device such as a motor. The drive shaft 21 may rotate the temperature control unit 20, move it in a direction parallel to the upper surface of the polishing pad 11, or move up and down with respect to the upper surface of the polishing pad 11. When the drive shaft 21 rotates, the temperature control unit 20 may rotate at a constant rotation speed due to the rotation of the drive shaft 21. At this time, the rotation direction of the drive shaft 21 may be the same as the direction D1 in which the platen 10 rotates. In addition, when the drive shaft 21 moves in a direction parallel to the upper surface of the polishing pad, the temperature control unit 20 may move linearly or reciprocate on the polishing pad 11. Depending on the embodiment, the temperature control unit ( 20) may reciprocate between the polishing pad 11 and the cleaning unit 60. In addition, when the drive shaft 21 moves up and down with respect to the upper surface of the polishing pad 11, the temperature control unit 20 is spaced apart from or contacts the upper surface of the polishing pad 11 as the drive shaft 21 moves up and down. It can be.

온도 제어부(20)는 연마 패드(11)의 상면 및 세정부(60)의 상면과 각각 중첩하도록 배치될 수 있다. 즉, 온도 제어부(20)의 하면(20U)은 제1 영역(AR1) 및 제1 영역(AR1) 이외의 영역인 제2 영역(AR2)을 가질 수 있으며, 제1 영역(AR1)은 연마 패드(11)의 상면과 접촉하고, 제2 영역(AR2) 중 적어도 일부는 세정부(60)의 상면과 접촉할 수 있다. 또한 실시예에 따라서, 온도 제어부(20)는 구동축(21)이 직선 방향(D2)으로 이동함에 따라 연마 패드(11)의 상면 및 세정부(60)의 상면과 동시에 접하거나 교대로 접할 수 있다.The temperature control unit 20 may be arranged to overlap the upper surface of the polishing pad 11 and the upper surface of the cleaning unit 60, respectively. That is, the lower surface 20U of the temperature control unit 20 may have a first area AR1 and a second area AR2 that is an area other than the first area AR1, and the first area AR1 is a polishing pad. It may be in contact with the upper surface of 11 , and at least a portion of the second area AR2 may be in contact with the upper surface of the cleaning unit 60 . Additionally, depending on the embodiment, the temperature control unit 20 may simultaneously or alternately contact the upper surface of the polishing pad 11 and the upper surface of the cleaning unit 60 as the drive shaft 21 moves in the straight direction D2. .

온도 제어부(20)에는 유체가 유입되는 유입관(22)과 유출관(23)이 배치되어, 유체의 온도를 조절함에 따라 온도 제어부(20)의 온도가 조절될 수 있다.The temperature control unit 20 is provided with an inflow pipe 22 and an outlet pipe 23 through which fluid flows, so that the temperature of the temperature control unit 20 can be adjusted by adjusting the temperature of the fluid.

이와 같은, 온도 제어부(20)는 연마 패드(11)와 직접 접촉함으로써 연마 패드(11)의 표면 온도를 조절하므로, 온도 제어 유체를 연마 패드(11)에 분사하여 연마 패드(11)의 표면 온도를 조절하는 경우에 비해, 온도 제어의 속도가 빠르며, 온도 제어 유체와 연마 패드(11)에 도포된 슬러리가 혼합되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다. 그러나, 온도 제어부(20)가 연마 패드(11)와 직접 접촉함에 따라, 온도 제어부(20)의 하면(20U)이 연마 패드(11)에 도포된 슬러리 또는 연마 부산물과 같은 오염물이 부착되어 쉽게 오염될 수 있다. 온도 제어부(20)의 하면(20U)에 부착된 오염물이 고화되면 온도 제어부(20)의 온도 제어 효율을 낮추는 문제를 발생시킬 수 있다. 일 실시예의 기판 연마 장치(1)는 세정부(60)를 이용하여 온도 제어부(20)의 오염물을 세정함으로써, 온도 제어부(20)의 온도 제어 효율이 낮아지는 문제를 해소할 수 있다. 이에 관해서는, 후술한다.As such, the temperature control unit 20 controls the surface temperature of the polishing pad 11 by directly contacting the polishing pad 11, and thus sprays the temperature control fluid on the polishing pad 11 to increase the surface temperature of the polishing pad 11. Compared to the case of controlling , there is an advantage that the speed of temperature control is fast and mixing of the temperature control fluid and the slurry applied to the polishing pad 11 can be prevented. However, as the temperature control unit 20 is in direct contact with the polishing pad 11, the lower surface 20U of the temperature control unit 20 is easily contaminated by contaminants such as slurry or polishing by-products applied to the polishing pad 11. It can be. If contaminants attached to the lower surface (20U) of the temperature control unit 20 solidify, a problem may occur that lowers the temperature control efficiency of the temperature control unit 20. The substrate polishing apparatus 1 of one embodiment can solve the problem of low temperature control efficiency of the temperature control unit 20 by cleaning contaminants in the temperature control unit 20 using the cleaning unit 60. This will be described later.

연마 헤드(30)는 연마 패드(11)의 상부에 온도 제어부(20)와 이격하여 배치될 수 있다. 또한, 일 방향(D1)을 기준으로 슬러리 공급부(40)의 전단에 배치될 수 있다. 연마 헤드(30)는 하부에 화학적 기계적 연마하려는 반도체 기판(W)이 진공에 의해 부착될 수 있다. 연마 헤드(30)는 반도체 기판(W)에 일정한 연마 하중을 가하여 반도체 기판(W)을 연마 패드(11)에 밀착시키며, 회전축(32)에 의해 회전함으로써 반도체 기판(W)의 표면을 화학적 기계적으로 연마할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, 연마 헤드(30)는 연마 패드(11) 상에서 회전 운동과 함께 왕복 운동을 할 수 있다. The polishing head 30 may be disposed on the polishing pad 11 and spaced apart from the temperature control unit 20 . Additionally, it may be disposed at the front of the slurry supply unit 40 based on one direction D1. The semiconductor substrate W to be chemically and mechanically polished may be attached to the bottom of the polishing head 30 by vacuum. The polishing head 30 applies a certain polishing load to the semiconductor substrate W to bring the semiconductor substrate W into close contact with the polishing pad 11, and rotates by the rotation axis 32 to chemically and mechanically polish the surface of the semiconductor substrate W. It can be polished. Additionally, depending on the embodiment, the polishing head 30 may perform a reciprocating motion along with a rotational motion on the polishing pad 11.

슬러리 공급부(40)는 연마 패드(11)의 상부에 연마 헤드(30)와 이격하여 배치될 수 있다. 슬러리 공급부(40)는 일 방향(D1)을 기준으로 연마 헤드(30)의 전단에 배치될 수 있다. 슬러리 공급부(40)는 적어도 하나의 노즐(41)을 구비하고, 노즐(41)을 통해 연마 패드(11)의 표면에 슬러리(SL)를 분사할 수 있다. 슬러리 공급부(40)에서 분사된 슬러리(SL)는 연마 헤드(30)에서 반도체 기판(W)의 표면을 연마하는 데 사용된 후, 플래튼(10)의 외곽으로 배출될 수 있다. 실시예에 따라, 슬러리 공급부(40)는 슬러리(SL)를 가열하거나 냉각한 상태에서 분사할 수 있다. 슬러리 공급부(40)에서 공급된 슬러리(SL)는 연마 헤드(30)에 부착된 반도체 기판(W)의 표면과 반응하여 화학적 기계적 연마 공정을 수행하는 데에 사용될 수 있다.The slurry supply unit 40 may be disposed on the polishing pad 11 and spaced apart from the polishing head 30 . The slurry supply unit 40 may be disposed at the front of the polishing head 30 in one direction D1. The slurry supply unit 40 has at least one nozzle 41 and can spray the slurry SL onto the surface of the polishing pad 11 through the nozzle 41. The slurry SL sprayed from the slurry supply unit 40 may be used to polish the surface of the semiconductor substrate W by the polishing head 30 and then discharged to the outside of the platen 10 . Depending on the embodiment, the slurry supply unit 40 may spray the slurry SL in a heated or cooled state. The slurry SL supplied from the slurry supply unit 40 reacts with the surface of the semiconductor substrate W attached to the polishing head 30 and can be used to perform a chemical mechanical polishing process.

세정부(60)는 플래튼(10)의 외곽에 배치될 수 있다. 세정부(60)는 원반 형상의 세정부 몸체(61)와, 세정부 몸체(61)의 상면에 결합되는 세정 패드(62)와, 세정부 몸체(61)의 하면(20U)에 결합되는 세정부 몸체 회전축(63)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 세정부(60)는 세정 패드(62)에 세정액(CL)을 분사하는 세정액 공급부(64)는 더 포함할 수도 있다. 실시예에 따라, 세정부 몸체 회전축(63)은 회전 운동을 하지 않는 지지축으로 대체될 수 있다. 세정부(60)는 온도 제어부(20)를 세정하는 데에 이용될 수 있다.The cleaning unit 60 may be disposed on the outside of the platen 10. The cleaning unit 60 includes a disk-shaped cleaning unit body 61, a cleaning pad 62 coupled to the upper surface of the cleaning unit body 61, and a cleaning pad 62 coupled to the lower surface 20U of the cleaning unit body 61. It may include a government body rotation axis (63). Depending on the embodiment, the cleaning unit 60 may further include a cleaning liquid supply unit 64 that sprays the cleaning liquid CL onto the cleaning pad 62 . Depending on the embodiment, the cleaning unit body rotation axis 63 may be replaced with a support axis that does not rotate. The cleaning unit 60 may be used to clean the temperature control unit 20.

실시예에 따라, 세정부 몸체(61)는 세정부 몸체 회전축(63)의 회전에 의해 일정한 회전 속도로 회전할 수 있다. 예를 들어, 세정부 몸체(61)는 플래튼(10)이 회전하는 일 방향(D1)과 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 실시예에 따라서는, 세정부 몸체(61)는 회전하지 않을 수도 있다.Depending on the embodiment, the cleaning unit body 61 may rotate at a constant rotation speed by the rotation of the cleaning unit body rotation axis 63. For example, the cleaning unit body 61 may rotate in the same direction as the direction D1 in which the platen 10 rotates. However, it is not limited to this, and depending on the embodiment, the cleaning unit body 61 may not rotate.

세정 패드(62)는 세정부 몸체(61)의 하면에 배치될 수 있다. 세정 패드(62)는 세정부 몸체와 동일하게 원반 형상일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형될 수 있다. The cleaning pad 62 may be disposed on the lower surface of the cleaning unit body 61 . The cleaning pad 62 may have the same disk shape as the cleaning unit body, but is not limited thereto and may be modified into various shapes.

세정 패드(62)는 부직포 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 세정 패드(62)는 폴리에틸렌 섬유 등을 폴리머로 압축시켜 형성될 수 있다. 세정 패드(62)는 온도 제어부(20)와 접촉하여, 온도 제어부(20)에 부착된 오염물(ABP)을 닦아낼 수 있다. 세정부(60)에 세정액 공급부(64)가 포함된 경우에, 세정액 공급부(64)는 세정 패드(62)에 세정액(CL)을 분사하여, 세정 패드(62)의 세정 효과를 향상시킬 수 있다. 세정액 공급부(64)는 적어도 하나의 노즐을 구비라고, 세정 패드(62)에 세정액(CL)을 분사할 수 있다. 예를 들어, 세정액(CL)으로는 초순수(De-Ionized Water)가 사용될 수 있다. 또한, 세정액(CL)은 연마 패드(11)와 접촉하는 세정 패드(62)의 표면 온도를 연마 패드(11)의 표면 온도와 동일하게 유지하게 하기 위해, 온도 제어부(20)와 동일한 온도로 가열 또는 냉각되어 제공될 수 있다. The cleaning pad 62 may be made of a non-woven material. For example, the cleaning pad 62 may be formed by compressing polyethylene fibers or the like into polymer. The cleaning pad 62 can contact the temperature control unit 20 to wipe away contaminants (ABP) attached to the temperature control unit 20. When the cleaning unit 60 includes the cleaning liquid supply unit 64, the cleaning liquid supply unit 64 sprays the cleaning liquid CL onto the cleaning pad 62, thereby improving the cleaning effect of the cleaning pad 62. . The cleaning liquid supply unit 64 has at least one nozzle and can spray the cleaning liquid CL onto the cleaning pad 62 . For example, ultrapure water (De-Ionized Water) may be used as the cleaning liquid (CL). In addition, the cleaning liquid CL is heated to the same temperature as the temperature control unit 20 in order to maintain the surface temperature of the cleaning pad 62 in contact with the polishing pad 11 the same as the surface temperature of the polishing pad 11. Alternatively, it may be served chilled.

앞서 설명한 바와 같이, 일 실시예의 기판 연마 장치(1)에 채용된 온도 제어부(20)는 연마 패드(11)와 직접 접촉하므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 하면(20U)이 연마 패드(11)에 도포된 슬러리 또는 연마 부산물과 같은 오염물(ABP)에 의해 쉽게 오염될 수 있다. 연마 패드(11)의 외곽에 배치된 세정부(60)는 온도 제어부(20)의 하면(20U) 중 제2 영역(AR2)과 접하여 오염물(ABP)을 세정할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 기판 연마 장치(1)는 온도 제어부(20)의 온도 제어 효율이 낮아지는 문제가 해소될 수 있다. As described above, the temperature control unit 20 employed in the substrate polishing apparatus 1 of one embodiment is in direct contact with the polishing pad 11, so as shown in FIG. 2, the lower surface 20U is in contact with the polishing pad 11. ) can be easily contaminated by contaminants (ABP) such as slurry or polishing by-products applied to the surface. The cleaning unit 60 disposed outside the polishing pad 11 may be in contact with the second area AR2 of the lower surface 20U of the temperature control unit 20 to clean the contaminants ABP. Accordingly, the substrate polishing apparatus 1 of one embodiment can solve the problem of low temperature control efficiency of the temperature control unit 20.

다시 도 1을 참조하면, 컨디셔너(50)는 슬러리 공급부(40)와 온도 제어부(20) 사이에 배치될 수 있다. 컨디셔너(50)는 연마 패드(11)의 표면 상태를 균일하게 하기 위해, 연마 패드(11)의 표면을 다이아몬드 입자가 부착된 디스크로 연마하여, 연마 패드(11)의 거칠기(roughness)를 재현하는 컨디셔닝 공정을 수행할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the conditioner 50 may be disposed between the slurry supply unit 40 and the temperature control unit 20. The conditioner 50 is a device that reproduces the roughness of the polishing pad 11 by polishing the surface of the polishing pad 11 with a disk to which diamond particles are attached in order to make the surface condition of the polishing pad 11 uniform. A conditioning process can be performed.

세정부(60)는 다양하게 변형될 수 있다. 도 3 내지 도 5는 세정부의 다양한 변형예이다.The cleaning unit 60 may be modified in various ways. 3 to 5 show various modifications of the cleaning unit.

도 3을 참조하면, 일 실시예의 기판 연마 장치(1A)는 앞서 설명한 실시예와 비교할 때, 세정부(60A)의 세정 패드(62A)의 중앙이 돌출된 형상인 점에서 차이가 있다. 그 외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성이므로, 설명이 중복되는 것을 방지하기 위해 생략한다.Referring to FIG. 3 , the substrate polishing apparatus 1A of one embodiment differs from the previously described embodiment in that the center of the cleaning pad 62A of the cleaning unit 60A has a protruding shape. Since other configurations are the same as those of the previously described embodiment, they are omitted to prevent duplication of description.

일 실시예의 세정 패드(62A)는 하부 세정 패드(62A_1)와 상부 세정 패드(62A_2)를 포함할 수 있다. 하부 세정 패드(62)는 원반 형상일 수 있으며, 하부 세정 패드(62)의 중앙에는 하부 세정 패드(62) 보다 작은 직경을 갖는 상부 세정 패드(62)가 배치될 수 있다. 즉, 일 실시예의 세정 패드(62A)는 중앙이 돌출된 형상을 가질 수 있다. 하부 세정 패드(62)는 온도 제어부(20)의 하면(20U)과 공면을 이루도록 배치되고, 상부 세정 패드(62)는 온도 제어부(20)의 측면(20E)에 대응되도록 배치될 수 있다. 따라서, 하부 세정 패드(62)는 온도 제어부(20)의 하면(20U)을 세정하고, 상부 세정 패드(62)는 온도 제어부(20)의 측면(20E)을 세정할 수 있다. 그러므로, 일 실시예의 세정부(60A)는 온도 제어부(20)의 하면(20U) 및 측면(20E)을 모두 세정할 수 있는 장점이 있다.The cleaning pad 62A in one embodiment may include a lower cleaning pad 62A_1 and an upper cleaning pad 62A_2. The lower cleaning pad 62 may have a disk shape, and an upper cleaning pad 62 having a smaller diameter than the lower cleaning pad 62 may be disposed in the center of the lower cleaning pad 62. That is, the cleaning pad 62A in one embodiment may have a shape with a protruding center. The lower cleaning pad 62 may be arranged to be coplanar with the lower surface 20U of the temperature control unit 20, and the upper cleaning pad 62 may be arranged to correspond to the side surface 20E of the temperature control unit 20. Accordingly, the lower cleaning pad 62 can clean the lower surface 20U of the temperature control unit 20, and the upper cleaning pad 62 can clean the side surface 20E of the temperature control unit 20. Therefore, the cleaning unit 60A of one embodiment has the advantage of being able to clean both the lower surface 20U and the side surface 20E of the temperature control unit 20.

도 4를 참조하면, 일 실시예의 기판 연마 장치(1B)는 앞서 설명한 실시예와 비교할 때, 세정부(60B)가 브러시(brush)가 부착된 점에서 차이가 있다. 그 외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성이므로, 설명이 중복되는 것을 방지하기 위해 생략한다.Referring to FIG. 4, the substrate polishing apparatus 1B of one embodiment differs from the previously described embodiment in that the cleaning unit 60B has a brush attached thereto. Since other configurations are the same as those of the previously described embodiment, they are omitted to prevent duplication of description.

일 실시예의 세정부(60B)는, 세정부 몸체(61)와 브러시(62B)를 포함할 수 있다. 세정부 몸체(61)는 플래튼(10)이 배치된 방향(D3)을 따라 전후로 이동하여, 세정부(60B)와 플래튼(10) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있다. The cleaning unit 60B in one embodiment may include a cleaning unit body 61 and a brush 62B. The cleaning unit body 61 can move back and forth along the direction D3 in which the platen 10 is disposed, thereby adjusting the separation distance between the cleaning unit 60B and the platen 10.

브러시(62B)는 세정부 몸체(61B)의 측면에 플래튼(10)을 향하여 배치되어, 세정부(60B)가 이동함에 따라, 온도 제어부(20)와 이격되거나 접촉될 수 있다. 브러시(62B)의 상부면은 온도 제어부(20)의 하면(20U) 보다 높은 레벨을 갖도록 배치되고, 브러시(62B)의 하부면은 온도 제어부(20)의 하면(20U) 보다 낮은 레벨로 갖도록 배치될 수 있다. 따라서, 브러시(62B)는 온도 제어부(20)의 하면(20U)과 측면(20E)에 동시에 접촉될 수 있다. 그러므로, 일 실시예의 세정부(60B)는 온도 제어부(20)의 하면(20U) 및 측면(20E)을 모두 세정할 수 있는 장점이 있다. The brush 62B is disposed on the side of the cleaning unit body 61B toward the platen 10, and may be spaced apart from or in contact with the temperature control unit 20 as the cleaning unit 60B moves. The upper surface of the brush 62B is arranged to have a higher level than the lower surface 20U of the temperature control unit 20, and the lower surface of the brush 62B is arranged to have a lower level than the lower surface 20U of the temperature control unit 20. It can be. Accordingly, the brush 62B can simultaneously contact the lower surface 20U and the side surface 20E of the temperature control unit 20. Therefore, the cleaning unit 60B of one embodiment has the advantage of being able to clean both the lower surface 20U and the side surface 20E of the temperature control unit 20.

도 5를 참조하면, 일 실시예의 기판 연마 장치(1C)는 앞서 설명한 실시예와 비교할 때, 세정부(60C)가 원기둥 형상인 차이점이 있다. 그 외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성이므로, 설명이 중복되는 것을 방지하기 위해 생략한다.Referring to FIG. 5, the substrate polishing apparatus 1C of one embodiment differs from the previously described embodiment in that the cleaning part 60C has a cylindrical shape. Since other configurations are the same as those of the previously described embodiment, they are omitted to prevent duplication of description.

일 실시예의 세정 패드(62)는, 온도 제어부(20)의 측면(20E)에 대하여 평행하게 배치된 회전축(63)을 갖는 원기둥 형상의 세정부 몸체(61C)와, 세정부 몸체(61C)의 측면에 배치되는 브러시(62C)를 포함할 수 있다. 브러시(62C)는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)로 형성될 수 있다. 브러시(62C)는 회전축(63)에 의해, 온도 제어부(20)의 측면(20E)에 수직한 방향(D4)으로 회전하며, 온도 제어부(20)의 하면(20U)과 측면(20E)을 동시에 세정할 수 있다. 그러므로, 일 실시예의 세정부(60C)는 온도 제어부(20)의 하면(20U) 및 측면(20E)을 모두 세정할 수 있는 장점이 있다. The cleaning pad 62 of one embodiment includes a cylindrical cleaning unit body 61C having a rotation axis 63 disposed parallel to the side surface 20E of the temperature control unit 20, and a cleaning unit body 61C. It may include a brush 62C disposed on the side. The brush 62C may be formed of polyvinyl alcohol. The brush 62C rotates in the direction D4 perpendicular to the side surface 20E of the temperature control unit 20 by the rotation axis 63, and simultaneously touches the lower surface 20U and the side surface 20E of the temperature control unit 20. It can be cleaned. Therefore, the cleaning unit 60C of one embodiment has the advantage of being able to clean both the lower surface 20U and the side surface 20E of the temperature control unit 20.

다음으로, 일 실시예의 기판 연마 방법에 대해 설명한다. 일 실시예의 기판 연마 방법은, 도 1의 기판 연마 장치(1)를 이용하여 수행될 수 있다. 도 1의 기판 연마 장치(1)에 대해서는 앞서 설명하였으므로 구체적인 설명을 생략한다.Next, a substrate polishing method of one embodiment will be described. The substrate polishing method of one embodiment may be performed using the substrate polishing apparatus 1 of FIG. 1 . Since the substrate polishing apparatus 1 of FIG. 1 has been previously described, detailed description will be omitted.

먼저, 기판 연마 장치(1)의 연마 헤드(30)에 반도체 기판(W)을 부착하고 플래튼(10) 상에 배치할 수 있다. First, the semiconductor substrate W may be attached to the polishing head 30 of the substrate polishing device 1 and placed on the platen 10.

다음으로, 일 방향(D1)으로 회전하는 연마 패드(11) 상에 반도체 기판(W)을 접촉할 수 있다. Next, the semiconductor substrate W may be brought into contact with the polishing pad 11 rotating in one direction D1.

다음으로, 연마 패드(11) 상에 슬러리(SL)를 공급하고, 연마 헤드(30)를 회전하여 반도체 기판(W)을 연마하고, 연마 패드(11)에 온도 제어부(20)를 접촉하여 연마 패드(11)의 표면온도를 조절할 수 있다. 이때, 온도 제어부(20)의 하면(20U) 중 제1 영역(AR1)을 연마 패드(11)에 접촉하고, 온도 제어부(20)의 하면(20U) 중 제2 영역(AR2)의 적어도 일부를 플래튼(10)의 외곽에 배치된 세정부(60)와 접촉시켜, 온도 제어부(20)의 하면(20U)을 세정할 수 있다.Next, slurry (SL) is supplied onto the polishing pad 11, the semiconductor substrate W is polished by rotating the polishing head 30, and the temperature control unit 20 is brought into contact with the polishing pad 11 to polish the semiconductor substrate W. The surface temperature of the pad 11 can be adjusted. At this time, the first area AR1 of the lower surface 20U of the temperature control unit 20 is in contact with the polishing pad 11, and at least a portion of the second area AR2 of the lower surface 20U of the temperature control unit 20 is brought into contact with the polishing pad 11. The lower surface 20U of the temperature control unit 20 can be cleaned by contacting the cleaning unit 60 disposed on the outside of the platen 10.

본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and attached drawings, but is intended to be limited by the appended claims. Accordingly, various forms of substitution, modification, and change may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims, and this also falls within the scope of the present invention. something to do.

1: 기판 연마 장치 10: 플래튼
11: 연마 패드 12: 회전축
20: 온도 제어부 21: 구동축
22: 유입관 23: 유출관
30: 연마 헤드 40: 슬러리 공급부
50: 컨디셔너 60: 세정부
61; 세정부 몸체 62: 세정 패드
63: 세정액 몸체 회전축 64: 세정액 공급부
CL: 세정액 SL: 슬러리
W: 반도체 기판1: substrate polishing device 10: platen
11: Polishing pad 12: Rotating shaft
20: temperature control unit 21: drive shaft
22: inlet pipe 23: outflow pipe
30: polishing head 40: slurry supply unit
50: Conditioner 60: Cleaning unit
61; Cleaning unit body 62: Cleaning pad
63: Cleaning liquid body rotation axis 64: Cleaning liquid supply unit
CL: Cleaning liquid SL: Slurry
W: semiconductor substrate

Claims (10)

연마 패드가 상면에 부착되며, 일 방향으로 회전가능하도록 설치되는 플래튼(platen);
상기 연마 패드와 접하는 하면을 가지며, 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 온도 제어부;
상기 연마 패드 상에, 상기 온도 제어부와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 반도체 기판을 상기 연마 패드에 밀착시켜 회전시키는 연마 헤드;
상기 연마 패드 상에, 상기 연마 헤드와 상기 일 방향으로 이격되어 설치되며, 상기 연마 패드에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및
상기 플래튼의 외곽에 배치되며 상기 온도 제어부의 상기 하면 중 적어도 일부와 접하여 상기 하면을 세정하는 세정부를 포함하며,
상기 온도 제어부는, 상기 플래튼이 회전하는 동안 상기 연마 패드의 상기 세정부의 상면 중 적어도 일부와 접하는 기판 연마 장치.
A platen on which a polishing pad is attached to the upper surface and rotatable in one direction;
a temperature control unit having a lower surface in contact with the polishing pad and controlling a surface temperature of the polishing pad;
a polishing head installed on the polishing pad, spaced apart from the temperature control unit in the one direction, and rotating the semiconductor substrate in close contact with the polishing pad;
a slurry supply unit installed on the polishing pad to be spaced apart from the polishing head in the one direction and supplying slurry to the polishing pad; and
A cleaning unit disposed on the outside of the platen and in contact with at least a portion of the lower surface of the temperature control unit to clean the lower surface,
The temperature control unit is in contact with at least a portion of the upper surface of the cleaning unit of the polishing pad while the platen rotates.
 제1항에 있어서,
상기 세정부는,
세정부 몸체;
상기 세정부 몸체의 상면에 연결되는 세정 패드; 및
상기 세정부 몸체의 하면에 연결되는 세정부 몸체 회전축을 포함하고,
상기 세정 패드의 상면은 상기 연마 패드의 상기 상면과 공면(coplanar) 상에 배치되는 기판 연마 장치.
According to paragraph 1,
The washing department,
Cleaning unit body;
a cleaning pad connected to the upper surface of the cleaning unit body; and
It includes a cleaning unit body rotation axis connected to the lower surface of the cleaning unit body,
A substrate polishing apparatus wherein an upper surface of the cleaning pad is disposed on a coplanar surface with the upper surface of the polishing pad.
 제2항에 있어서,
상기 세정 패드는,
원반 형상의 하부 세정 패드; 및
상기 하부 세정 패드의 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 하부 세정 패드의 중앙에 배치되는 상부 세정 패드를 포함하고,
상기 하부 세정 패드의 상면은 상기 온도 제어부의 하면과 접하며,
상기 상부 세정 패드의 측면은 상기 온도 제어부의 측면과 접하는 기판 연마 장치.
According to paragraph 2,
The cleaning pad is,
Disc-shaped lower cleaning pad; and
an upper cleaning pad having a diameter smaller than the diameter of the lower cleaning pad and disposed at the center of the lower cleaning pad;
The upper surface of the lower cleaning pad is in contact with the lower surface of the temperature control unit,
A substrate polishing device wherein a side surface of the upper cleaning pad is in contact with a side surface of the temperature control unit.
 제2항에 있어서,
상기 세정부는,
상기 플래튼이 배치된 방향을 따라 이동하여 상기 플래튼과의 이격 거리를 조절하는 세정부 몸체; 및
상기 세정부 몸체의 측면에 상기 플래튼을 향하여 배치되어, 상기 세정부 몸체가 이동함에 따라, 상기 온도 제어부의 하면과 측면을 세정하는 브러시를 포함하는 기판 연마 장치.
According to paragraph 2,
The washing department,
a cleaning unit body that moves along the direction in which the platen is disposed to adjust the separation distance from the platen; and
A substrate polishing apparatus including a brush disposed on a side of the cleaning unit body toward the platen and cleaning a lower surface and a side surface of the temperature control unit as the cleaning unit body moves.
 제2항에 있어서,
상기 세정부는,
상기 온도 제어부의 측면에 대하여 평행한 회전축을 갖는 원기둥 형상의 세정부 몸체; 및
상기 세정부 몸체의 측면에 배치되는 브러시를 포함하는 기판 연마 장치.
According to paragraph 2,
The washing department,
a cylindrical cleaning unit body having a rotation axis parallel to a side surface of the temperature control unit; and
A substrate polishing device including a brush disposed on a side of the cleaning unit body.
 제2항에 있어서,
상기 세정 패드는 상기 연마 패드와 상이한 물질로 이루어진 기판 연마 장치.
According to paragraph 2,
A substrate polishing device wherein the cleaning pad is made of a different material from the polishing pad.
 제6항에 있어서,
상기 세정 패드는 부직포 재질로 이루어진 기판 연마 장치.
According to clause 6,
The cleaning pad is a substrate polishing device made of a non-woven material.
 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부는 상기 연마 패드에 접하여 상기 일 방향으로 회전하는 기판 연마 장치.
According to paragraph 1,
A substrate polishing device wherein the temperature control unit is in contact with the polishing pad and rotates in the one direction.
 제1항에 있어서,
상기 온도 제어부의 하면은 상기 플래튼과 접하는 제1 영역 및 상기 플래튼의 외곽으로 돌출된 제2 영역을 포함하는 기판 연마 장치.
According to paragraph 1,
A bottom surface of the temperature control unit includes a first area in contact with the platen and a second area protruding outside the platen.
 연마 헤드를 이용하여 플래튼(platen)의 상부에 반도체 기판을 배치하는 단계;
일 방향으로 회전하는 연마 패드 상에 상기 반도체 기판을 접촉하는 단계; 및
상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하고, 상기 연마 헤드를 회전하여 상기 반도체 기판을 연마하고, 상기 연마 패드에 온도 제어부를 접촉하되, 상기 온도 제어부의 하면 중 제1 영역을 상기 연마 패드에 접촉하여 상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 단계를 포함하며,
상기 연마 패드의 표면 온도를 조절하는 단계는,
상기 온도 제어부의 하면 중 제1 영역 이외의 제2 영역 중 적어도 일부를 상기 플래튼의 외곽에 배치된 세정부와 접촉시켜, 상기 온도 제어부의 하면을 세정하는 단계를 포함하는 기판 연마 방법.
Placing a semiconductor substrate on top of a platen using a polishing head;
contacting the semiconductor substrate on a polishing pad rotating in one direction; and
A slurry is supplied on the polishing pad, the polishing head is rotated to polish the semiconductor substrate, and the temperature control portion is brought into contact with the polishing pad. A first region of the lower surface of the temperature control portion is brought into contact with the polishing pad. A step of controlling the surface temperature of the polishing pad,
The step of controlling the surface temperature of the polishing pad is,
A substrate polishing method comprising the step of cleaning the lower surface of the temperature control unit by bringing at least a portion of the second area other than the first area of the lower surface of the temperature control unit into contact with a cleaning unit disposed on the outside of the platen.
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