KR100579891B1 - 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체 정렬 기구 및정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체 정렬 기구에 관한 것으로, 본 발명의 정렬 기구는, 연마 패드 및 패드 받침으로 이루어지는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체를 정렬 상태로 조립하기 위한 연마 패드 조립체 정렬 기구로서, 상기 연마 패드 및 패드 받침을 안치시키는 판상 부재; 상기 판상 부재에 제공되는 투명 재질의 윈도우; 상기 윈도우의 하측으로 판상 부재의 내부에 설치되는 조명부; 및 상기 윈도우 위에 설치되며, 상기 연마 패드 및 패드 받침에 각각 제공된 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되는 정렬핀들;을 포함한다.

연마, 패드, 받침, 정렬, 얼라인, 핀, 조명, 슬러리

Description

화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체 정렬 기구 및 정렬 방법{TOOL AND METHOD FOR ALIGNING POLISHING PAD ASSEMBLY OF CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드 조립체 정렬 기구에 연마 패드 조립체가 설치되는 상태를 나타내는 평면도이며,

도 2는 도 1의 측단면도이다.

본 발명은 화학기계적 연마장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체 정렬 기구 및 이 기구를 이용한 정렬 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평탄화를 위한 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마 공정에서는 주로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing :이하, 'CMP'라 한다) 공정이 적용되고 있다.

상기한 CMP 공정은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 공정으로서, 기계적 연마는 연마 헤드에 고정된 웨이퍼를 회전하는 연마 패드에 가압시킨 상태에서 회전시킴으로써 연마 패드와 웨이퍼 표면간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이고, 화학적 연마는 연마 패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 화학적 연마제로서의 슬러리에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.

이 공정에 의하면, 좁은 영역 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도(planarity)를 얻을 수 있으므로, 상기한 CMP 공정은 웨이퍼가 대구경화되어 가는 추세에 특히 적합하다.

상기한 CMP 공정을 진행하는 CMP 장치는 통상적으로 연마 스테이션과 연마 헤드 조립체를 포함한다.

연마 스테이션은 연마 패드 조립체 및 이 조립체가 설치되는 플래튼(platen)을 구비하며, 연마 헤드 조립체는 웨이퍼를 진공 흡착하는 연마 헤드와, 연마 헤드를 연마 패드로 로딩/언로딩하는 구동부와, 진공 공급부와 압축 공기 공급부 등을 포함한다.

그리고, 상기 연마 패드 조립체는 연마 패드 및 이 패드를 지지하는 패드 받침(backer)으로 이루어지는데, 상기 연마 패드와 패드 받침에는 슬러리 공급을 위한 수십개의 미세 홀들이 형성되어 있다.

따라서, 상기 연마 패드와 패드 받침을 조립할 때 상기 미세 홀들을 정렬하 는 작업이 매우 중요한데, 이는 연마 패드의 미세 홀들과 패드 받침의 미세 홀들간의 정렬이 불량하게 이루어진 경우 상기 미세 홀들을 통한 슬러리 공급이 효과적으로 이루어지지 못하기 때문이다.

그런데, 종래에는 상기 연마 패드와 패드 받침의 조립 작업이 별도의 정렬 기구를 사용함이 없이 작업자에 의해 수작업으로 이루어졌다.

따라서, 상기한 미세 홀들을 정렬하는 작업이 매우 어려워 작업성 및 조립성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 연마 패드 조립체의 조립 및 정렬 작업을 용이하고 정확하게 실시할 수 있는 연마 패드 조립체 정렬 기구 및 이를 이용한 정렬 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

연마 패드 및 패드 받침으로 이루어지는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체를 정렬 상태로 조립하기 위한 연마 패드 조립체 정렬 기구로서,

상기 연마 패드 및 패드 받침을 안치시키는 판상 부재; 및

상기 판상 부재에 설치되며, 상기 연마 패드 및 패드 받침에 제공된 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되는 정렬핀들;

을 포함하는 연마 패드 조립체 정렬 기구를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 판상 부재에는 조명부가 더욱 구 비된다.

그리고, 상기 정렬핀들은 연마 패드 조립체의 전체 두께와 동일한 높이로 형성되며, 패드 받침의 미세 홀들은 연마 패드의 미세홀들보다 큰 직경으로 형성된다.

그리고, 상기한 정렬 기구를 이용한 정렬 방법으로서 본 발명은,

상기 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되는 정렬핀들을 일체로 구비하는 투명 윈도우를 갖는 판상 부재를 마련하는 단계;

상기 정렬핀들이 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되도록 상기 패드 받침을 윈도우상에 설치하는 단계; 및

상기 정렬핀들이 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되도록 상기 연마 패드를 패드 받침상에 설치하는 단계;

를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 윈도우의 하측으로 상기 판상 부재의 내부에 조명부를 설치하여 상기 연마 패드를 패드 받침상에 설치한 후 상기 조명부를 이용하여 연마 패드와 패드 받침을 정렬하는 단계를 더욱 포함하며, 또한, 다수의 LED들로 상기 조명부를 구성하며, 상기 LED들을 상기 미세 홀들과 동일한 위치에 구비하는 단계를 더욱 포함한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드 조립체 정렬 기구에 연마 패드 조립체가 설치된 상태를 나타내는 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 측단면도를 도시한 것이다.

본 실시예를 설명하기에 앞서 연마 패드 조립체(10)의 구성을 살펴 보면, 상기 조립체(10)는 종래와 마찬가지로 연마 패드(12) 및 패드 받침(14)으로 이루어진다.

상기 연마 패드(12)와 패드 받침(14)에는 슬러리 분사용 미세 홀(12',14')들이 각각 제공되어 있는데, 통상 상기 패드 받침(14')에 제공된 미세 홀(14')들의 직경이 연마 패드(12)에 제공된 미세 홀(12')들의 직경보다 크게 형성된다.

이러한 구성의 연마 패드 조립체(10)를 정렬 상태로 조립하기 위한 본 실시예의 정렬 기구(20)는 대략 4각 평판 형상의 판상부재(22)를 구비한다. 상기 판상부재(22)의 중심부에는 투명 재질의 윈도우(24)가 구비되어 있고, 윈도우(24)의 하측으로 판상부재(22)의 내부에는 상기 윈도우(24)를 향해 빛을 발생하는 조명부(26)가 설치되어 있다. 상기 도 1에는 조명부(26)가 다수의 LED(26')로 이루어진 것을 도시하였으나, 이는 필수적이지 않다.

그리고, 상기 윈도우(24)의 상측에는 연마 패드(12) 및 패드 받침(14)에 형성된 미세 홀(12',14')들에 삽입되는 정렬핀들(28)이 제공되어 있다. 상기 도 1에는 윈도우(24)에 4개의 정렬핀(28)들이 형성되어 있는 상태를 도시하였지만, 상기 정렬핀(28)들의 개수는 제한적이지 않다.

이때, 상기 정렬핀(28)들의 높이는 연마 패드(12) 및 패드 받침(14)의 두께를 합한 연마 패드 조립체(10)의 전체 두께와 동일하게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 연마 패드(12)와 패드 받침(14)을 정렬한 후 이들을 곧바로 붙일 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 구성의 정렬 기구를 사용하여 연마 패드 및 패드 받침을 조립하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 판상 부재(22)의 윈도우(24)에 제공된 정렬핀(28)들이 미세 홀(14')들에 삽입되도록 패드 받침(14)을 윈도우(24)에 안치시킨다.

그리고, 상기 패드 받침(14) 위로 돌출된 정렬핀(28)들이 미세 홀(12')들에 삽입되도록 연마 패드(12)를 패드 받침(14) 위에 안치시킨다.

이와 같이 하면, 상기 정렬핀(28)들에 의해 연마 패드(12)와 패드 받침(14)이 1차적으로 정렬되는데, 이때, 상기 윈도우(24) 하측의 LED(26')을 점등하여 각 미세 홀(12',14')들을 투과하는 빛을 육안으로 관측하거나 별도의 감지부를 이용하여 감지함으로써 연마 패드(12)와 패드 받침(14)의 정렬이 양호하게 이루어졌는가 검사한다.

이러한 구성의 정렬 기구에 의하면, 연마 패드와 패드 받침의 슬러리 공급용 미세 홀들을 정확하게 정렬할 수 있으므로, 슬러리 공급이 양호한 연마 패드 조립체를 얻을 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만 본원 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상기에서 자세히 설명한 바와 같이 본 발명은 연마 패드 및 패드 받침을 정확한 상태로 정렬 및 조립할 수 있으므로, 슬러리 공급용 미세 홀들을 통해 슬러리를 양호하게 공급할 수 있게 된다. 따라서, 슬러리 공급의 불량으로 인해 발생하는 문제점을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 연마 패드 및 패드 받침으로 이루어지는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체를 정렬 상태로 조립하기 위한 연마 패드 조립체 정렬 기구로서,

   상기 연마 패드 및 패드 받침을 안치시키는 판상 부재; 및

   상기 판상 부재에 설치되며, 상기 연마 패드 및 패드 받침에 각각 제공된 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되는 정렬핀들을 포함하며,

   상기 판상 부재에는 투명 재질의 윈도우가 제공되며, 상기 정렬핀들은 상기 윈도우에 제공되고,

   상기 윈도우의 하측으로 상기 판상 부재의 내부에는 조명부가 설치되는 연마 패드 조립체 정렬 기구.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 조명부는 상기 미세 홀들과 동일한 위치에 구비되는 LED들로 이루어지는 연마 패드 조립체 정렬 기구.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 정렬핀들은 상기 연마 패드 조립체의 두께와 동일한 높이로 형성되는 연마 패드 조립체 정렬 기구.
6. 슬러리 공급용 미세 홀들을 각각 구비하는 연마 패드와 패드 받침으로 이루어지는 화학기계적 연마장치의 연마 패드 조립체를 정렬 상태로 조립하기 위한 연마 패드 조립체 정렬 방법으로서,

   상기 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되는 정렬핀들을 일체로 구비하는 투명 윈도우를 갖는 판상 부재를 마련하는 단계;

   상기 정렬핀들이 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되도록 상기 패드 받침을 윈도우상에 설치하는 단계;

   상기 정렬핀들이 슬러리 공급용 미세 홀들에 삽입되도록 상기 연마 패드를 패드 받침상에 설치하는 단계를 포함하며,

   상기 윈도우의 하측으로 상기 판상 부재의 내부에 조명부를 설치하여 상기 연마 패드를 패드 받침상에 설치한 후 상기 조명부를 이용하여 연마 패드와 패드 받침을 정렬하는 단계를 더욱 포함하는 연마 패드 조립체 정렬 방법.
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,

   다수의 LED들로 상기 조명부를 구성하며, 상기 LED들을 상기 미세 홀들과 동일한 위치에 구비하는 단계를 더욱 포함하는 연마 패드 조립체 정렬 방법.

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