KR20050000112A - 화학 기계적 연마장치 및 이 장치의 콘디셔닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 공정에서 사용중인 콘디셔너의 소모품이 골고루 사용될 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 사용주기가 연장할 수 있는 콘디셔너를 포함하는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 것으로, 이에 따른 장치는 연마면이 상부를 향하도록 배치되는 연마패드; 및 상기 연마패드에 접촉되는 콘디셔너와, 연마면이 상기 연마패드를 향하도록 웨이퍼가 장착되는 헤드부를 포함한다.

Description

화학 기계적 연마장치 및 이 장치의 콘디셔닝 방법 {CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND CONDITIONING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 화학기계적 연마장치 및 이 장치의 콘디셔닝 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 연마패드의 상태를 조절하는 변경된 방식의 화학기계적 연마장치 및 이 장치의 콘디셔닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 기판은 점차 고집적화 되고, 이에 따라 복수층 이상으로 배선구조가 다층화되고 있어 반도체 기판 상에 적층된 단위 셀들 사이의 표면 단차가 점점 증가되면서 이들 단위 셀들 사이의 표면 단차를 줄이기 위하여 다양한 연마 방법들이 실시되며, 연마 이후에는 웨이퍼의 표면을 청소하여 파티클이 발생되는 것을 방지하게 된다.

화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)는 반도체 웨이퍼의 표면상의 피막 또는 층을 매끄럽게 하거나, 연마하거나 또는 평탄화 하기 위해 폭넓게사용된다.

이러한 연마를 위한 화학 기계적 연마장치는 회전 플레이트상의 연마 패드에 웨이퍼의 전면을 밀착시킨 상태에서 슬러리를 공급하면서 회전 플레이트와 웨이퍼를 동시에 회전시켜 웨이퍼의 전면을 연마하게 된다.

연마가 지속되면 연마 패드의 표면이 오래된 슬러리와 웨이퍼에서 연마된 연마 입자들로 인하여 연마 패드의 표면이 매끄럽게 되고, 그 결과 연마 속도 및 연마효율이 감소된다. 이렇게 연마 속도 및 연마효율이 감소되는 문제를 해결하기 위해서 도 1에 도시한 바와 같이, 플래튼(1)의 일측에는 연마 패드 상태를 조절하는 콘디셔너(conditioner)(3)가 설치된다.

콘디셔너(3)는 모터에 의해 좌우로 이동되는 지지대에 상태 조절용 스트립(strip)이 장착된 것으로, 스트립이 플래튼(1) 위에 고정된 연마패드(5)의 윤모를 문질러서 살려주게 된다.

이러한 스트립은 정해진 회수만큼 사용한 후에는 다른 것으로 교체되어진다.

그러나 스트립이 연마패드와 닿는 부위가 전체 면적의 20%도 되지 않아 대부분의 다른 부분을 사용하지 않은 상태에서 그대로 교체되어 버려지고 있는 실정이다.

또한 콘디셔너의 현재 사용되는 방식으로 연마패드의 표면에서 좌우 이동을 반복하면서 연마패드의 표면을 콘디션 조절하는 방식은 연마패드와 접촉되는 부분이 항상 동일하기 때문에 사용이 반복될수록 그 효능이 떨어지게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 반도체 공정에서 사용중인 콘디셔너의 소모품이 골고루 사용될 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 사용주기가 연장할 수 있는 콘디셔너를 포함하는 화학 기계적 연마장치를 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 화학 기계적 연마장치의 콘디셔닝 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 화학 기계적 연마장치의 기본 구성을 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 측면도이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 화학 기계적 연마장치는, 연마면이 상부를 향하도록 배치되는 연마패드; 및 상기 연마패드에 접촉되는 콘디셔너와, 연마면이 상기 연마패드를 향하도록 웨이퍼가 장착되는 헤드부를 포함한다.

그리고, 콘디셔너는 상기 웨이퍼의 외측을 감싸는 모양으로 형성되고, 그 하면이 상기 연마패드에 대해 평행하게 형성되며, 좀 더 바람직하게는 링 모양으로 형성된다.

또한 본 발명의 콘디셔닝 방법은 헤드에 장착된 웨이퍼를 연마패드에 밀착하여 연마할 때 웨이퍼의 외측 둘레에 해당하는 연마패드의 표면을 상태 조절하면서 연마한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 측면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 화학 기계적 연마장치는 웨이퍼의 연마면이 하부를 향하도록 웨이퍼(W)가 장착된 헤드부(11)와, 이 헤드부(11)의 하방에 설치되는 플래튼(13)과, 웨이퍼(W)의 연마시 슬러리를 공급하는 노즐(15)을 포함한다.

여기서 플래튼(13)은 하부에 설치된 회전모터(17)에 의해 회전되며, 상부에 설치되는 연마패드(19)를 이용하여 웨이퍼(W)의 연마면을 연마하게 된다.

연마패드(19)의 표면에 웨이퍼(W)의 연마면이 밀착될 수 있도록 연마패드(19)의 상부에 헤드부(11)가 위치하며, 헤드부(11)는 하부에 웨이퍼(W)를 장착하는 헤드(21)가 설치된다. 헤드(21)에 설치되는 웨이퍼(W)는 그 연마면이 연마패드(19)를 향하도록 장착된다.

그리고 헤드(21)의 가장자리에는 본 발명의 특징에 따라 콘디셔너(23)가 설치된다. 이 콘디셔너(23)는 종래와는 달리 웨이퍼(W)의 외측에서 웨이퍼(W)를 감싸게 되고, 그 하면은 평평하게 형성되어 연마패드(19)의 밀착시 고른 상태 조절이 가능하도록 한다. 이러한 콘디셔너(23)는 링 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.

연마패드(19) 위로 슬러리를 공급하는 노즐(15)은 플래튼(13)의 인접한 위치에 설치되고, 노즐(15)의 끝은 연마패드(19)의 상방에 위치하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

먼저 헤드부(11)를 상승시킨 상태에서 헤드(21)에 웨이퍼(W)를 장착한다. 이때 웨이퍼(W)의 연마면이 연마패드(19)를 향하도록 장착한다.

그리고 헤드부(11)를 회전시킴과 동시에 회전모터(17)를 작동하여 플래튼(13)도 회전시키고, 헤드부(11)를 하강하여 웨이퍼(W)의 연마면이 연마패드(19)에 닿을 수 있도록 한다. 그리고 동시에 노즐(29)을 통해 슬러리를공급하되 웨이퍼(W)가 잠길 정도로 공급한다.

이렇게 웨이퍼(W)가 잠길 정도로 공급된 상태에서 연마가 이루어지면, 슬러리가 웨이퍼(W)의 전면에 고르게 분포된 상태에서 연마가 이루어진다.

이때 연마작업과 동시에 헤드(21)도 회전하게 되는 데, 헤드(21)의 가장자리에 설치된 콘디셔너(23)도 헤드(21)를 따라 함께 회전하면서 연마패드(19)의 표면을 상태 조절하게 된다.

따라서 콘디셔너(23)의 전체에 걸쳐 고르게 마모되면서 연마패드(19)를 상태 조절하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 콘디셔닝 방법은 다음과 같다.

본 발명의 콘디셔닝 방법은 웨이퍼의 연마와 동시에 콘디셔닝함에 있어서, 헤드에 장착된 웨이퍼를 연마패드에 밀착하여 연마할 때 웨이퍼의 외측 둘레에 해당하는 연마패드의 표면을 상태 조절하면서 연마한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼가 장착되는 헤드에 링 모양의 콘디셔너를 장착하여 콘디셔너와 웨이퍼가 연마패드에 동시에 접촉된 상태에서 연마가 진행되므로 웨이퍼의 연마와 함께 콘디셔너에 의한 연마패드의 상태 조절이 진행되므로 연마패드의 표면을 고르게 상태 조절할 수 있다.

또한 콘디셔너의 전체를 고르게 사용하면서 상태 조절을 하기 때문에 콘디셔너를 다 소모한 후 교체하게 되어 부품을 절감하는 효과로 이어진다.

아울러 콘디셔너를 다 사용한 다음 교체하기 때문에 종래에 비해 유지보수를 위한 작업시간이 단축되는 효과가 나타난다.

Claims (7)

1. 연마면이 상부를 향하도록 배치되는 연마패드; 및

   상기 연마패드에 접촉되는 콘디셔너와, 연마면이 상기 연마패드를 향하도록 웨이퍼가 장착되는 헤드부를 포함하는 화학 기계적 연마장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 콘디셔너는 상기 웨이퍼의 외측을 감싸는 모양으로 형성되는 화학 기계적 연마장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 콘디셔너는 그 하면이 상기 연마패드에 대해 평행하게 형성되는 화학 기계적 연마장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘디셔너는 링 모양으로 형성되는 화학 기계적 연마장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 연마시 슬러리를 공급하는 노즐이 상기 연마패드의 인접한 위치에 설치되는 화학 기계적 연마장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 연마패드는 플래튼에 장착되고 모터에 의해 회전하는 화학 기계적 연마장치.
7. 헤드에 장착된 웨이퍼를 연마패드에 밀착하여 연마할 때 웨이퍼의 외측 둘레에 해당하는 연마패드의 표면을 상태 조절하면서 연마하는 화학 기계적 연마장치의 콘디셔닝 방법.