KR101722555B1 - Chemical mechanical polishing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 연마면의 조절을 보다 정교하게 제어할 수 있게 하는 화학 기계적 연마장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and method, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus and method that shortens the time required for a chemical mechanical polishing process and allows more precise control of the polishing surface will be.
반도체 소자는 미세한 회로선이 고밀도로 집적되어 제조됨에 따라, 이에 상응하는 정밀 연마가 웨이퍼 표면에 행해진다. 웨이퍼의 연마를 보다 정밀하게 행하기 위해서는 기계적인 연마 뿐만 아니라 화학적 연마가 병행되는 화학 기계적 연마 공정(CMP공정)이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 행해진다. As semiconductor devices are fabricated with high density integration of fine circuit lines, corresponding precision polishing is performed on the wafer surface. In order to perform polishing of the wafer more precisely, a chemical mechanical polishing process (CMP process) in which chemical polishing as well as mechanical polishing is performed is performed as shown in Figs. 1 and 2.
즉, 연마정반(10)의 상면에는 웨이퍼(W)가 가압되면서 맞닿는 연마패드(11)가 연마정반(10)과 함께 회전(11d)하도록 설치되며, 화학적 연마를 위해 공급 유닛(30)의 슬러리 공급구(32)를 통해 슬러리가 공급되면서, 마찰에 의한 기계적 연마를 웨이퍼(W)에 행한다. 이때, 웨이퍼(W)는 캐리어헤드(20)에 의해 정해진 위치에서 회전(20d)하여 정밀하게 평탄화시키는 연마 공정이 행해진다.That is, on the upper surface of the
이와 동시에, 컨디셔너(40)의 컨디셔닝 디스크는 하방 가압하면서 회전(40d)하고 그 아암(41)이 정해진 각도를 왕복(41d)하면서 연마패드(11)의 표면을 개질한다.Simultaneously, the conditioning disk of the
웨이퍼(W)에 적층되는 연마층은 텅스텐 등의 금속막이나 산화막 등 다양한 소 재로 형성된다. 그러나, 연마층의 종류에 관계없이 도 3에 도시된 바와 같이, 화학 기계적 연마 공정의 초기연마 단계(A1)에서는 연마 시간의 경과에도 불구하고 연마두께(79)가 거의 변동하지 않으며, 일정한 시간(T1)이 경과한 이후의 주(主)연마 단계(A2)에 도달해서야 비로소 화학 기계적 연마 공정에 따른 연마량(89)이 증가하기 시작하여 최종 연마두께(dx)에 도달한다는 것이 실험적으로 확인되었다.The polishing layer to be laminated on the wafer W is formed of various materials such as a metal film such as tungsten or an oxide film. However, regardless of the type of the polishing layer, as shown in Fig. 3, in the initial polishing step A1 of the chemical mechanical polishing process, the
그러나, 초기연마 단계(A1)에 소요되는 시간(T1)은 전체 연마 시간(Te)의 2/5 내지 1/2 정도로 오랜 시간을 차지하므로, 정해진 시간 내에 화학 기계적 연마 공정을 행하는 생산성이 저하되는 문제가 있었다.However, since the time (T1) required for the initial polishing step (A1) takes a long time as about 2/5 to 1/2 of the whole polishing time (Te), the productivity of carrying out the chemical mechanical polishing process within a predetermined time is decreased There was a problem.
또한, 초기연마 단계(A1)에서 소요되는 시간(T1)이 길어짐에 따라, 단위 웨이퍼에 대한 화학 기계적 연마 시간을 단축하기 위하여, 주연마 단계(A2)에서 단위 시간당 연마량을 크게 제어하게 되므로, 웨이퍼 연마면의 연마 두께를 판면에 걸쳐 정교하게 제어하지 못하는 문제도 있었다.Further, as the time (T1) required in the initial polishing step (A1) increases, the polishing amount per unit time is largely controlled in the main polishing step (A2) in order to shorten the chemical mechanical polishing time for the unit wafer. There is a problem that the polishing thickness of the wafer polishing surface can not be precisely controlled over the surface of the wafer.
이를 위해, 최근에는 화학 기계적 연마 공정에 소요 시간을 단축하고, 연마면을 보다 정교하게 제어하기 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.For this purpose, in recent years, various studies have been conducted to shorten the time required for the chemical mechanical polishing process and to control the polishing surface more precisely, but there is still insufficient and development thereof is required.
본 발명은 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 연마면의 조절을 보다 정교하게 제어할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and method capable of shortening the time required for a chemical mechanical polishing process and more precisely controlling the adjustment of the polishing surface.
특히, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정 중에 단위 시간당 연마량이 작은 초기연마 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 주연마 단계에서는 기판의 연마량을 균일하게 제어할 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Particularly, the present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus and method capable of shortening the time required for the initial polishing step with a small amount of polishing per unit time during the chemical mechanical polishing process, and uniformly controlling the amount of polishing of the substrate in the main polishing step The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 생산성을 향상 시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing apparatus and method capable of improving stability and reliability and improving productivity.
또한, 본 발명은 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지하고, 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있는 화학 기계적 연마장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and method capable of preventing a variation in the amount of chemical polishing depending on the surface temperature deviation of the polishing pad and improving the polishing quality of the substrate.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 연마층을 연마하는 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와, 기판이 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 연마패드의 상면에 공급하는 슬러리 공급부를 포함하여 구성되어, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기연마 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 단위 시간당 연마량이 높은 주연마 단계에서는 슬러리의 과열을 방지하고 연마 균일도를 보장할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a chemical mechanical polishing apparatus for polishing a polishing layer of a substrate, comprising: a polishing pad to which a substrate contacts during a chemical mechanical polishing process; And a slurry supply unit for supplying a slurry at different temperatures to the upper surface of the polishing pad during a polishing process in which the polishing is carried out while being in contact with the polishing pad, thereby shortening the time required for the initial polishing step in which the polishing amount per unit time is kept low And it is possible to prevent overheating of the slurry and ensure polishing uniformity in the step of casting which has a high polishing amount per unit time.
이는, 기판의 연마층이 화학 기계적 연마 공정에 의하여 단위 시간당 연마량이 높아지도록 하기 위하여, 기판을 가압하는 힘을 증가시키더라도 기판의 단위 시간 당 연마량이 증가하지 않아 초기 단계에 소요되는 시간이 단축되지 않지만, 슬러리의 공급 온도를 높여 기판의 연마 환경을 상온보다 높은 상태로 화학 기계적 연마 공정을 시작하게 함으로써, 기판 연마층에 입혀진 막이 보다 빨리 제거되고 슬러리의 화학 반응에 의한 화학적 연마 시간을 보다 단축할 수 있게 되어, 기판 연마층의 단위 시간당 연마량을 증가시키는 주(主)연마 단계로 보다 짧은 시간 내에 진입할 수 있도록 하기 위함이다.This is because the polishing amount per unit time of the substrate does not increase even when the pressing force of the substrate is increased in order to increase the polishing amount per unit time by the chemical mechanical polishing process of the substrate, However, by increasing the supply temperature of the slurry and starting the chemical mechanical polishing process with the polishing environment of the substrate higher than room temperature, the film deposited on the substrate polishing layer is removed more quickly and the chemical polishing time due to the chemical reaction of the slurry is further shortened So that the main polishing step for increasing the polishing amount per unit time of the substrate polishing layer can be performed in a shorter time.
이와 같이, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정에 공급되는 슬러리를 상온보다 높은 온도로 조절한 상태로 화학 기계적 연마 공정을 시작하도록 함으로써, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있으므로, 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 전체 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, since the chemical mechanical polishing process is started with the slurry supplied to the chemical mechanical polishing process being adjusted to a temperature higher than room temperature, the time required for the initial process of maintaining the polishing amount per unit time is shortened It is possible to obtain an advantageous effect that productivity can be improved by shortening the total time required for the chemical mechanical polishing process.
이에 따라, 본 발명은 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 전체 시간을 단축하면서도, 주 연마 단계에서 화학 기계적 연마 공정에 의하여 단위 시간당 연마되는 연마량을, 예를 들어 기판을 가압하는 가압력을 작게 조절하는 것 등에 의하여, 작게 유지하여, 기판 연마면의 연마량 편차를 작게 제어하기 용이한 환경을 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to shorten the total time required for the chemical mechanical polishing process and to adjust the polishing amount to be polished per unit time by the chemical mechanical polishing process in the main polishing step, for example, It is possible to obtain an effect that it is possible to provide an environment in which the deviation of the polishing amount of the substrate polishing surface can be controlled to be small.
이때, 상기 슬러리 공급부는 상기 기판의 화학 기계적 연마 공정의 초기연마 단계에서는 상온에 비하여 높은 온도로 조절되어 슬러리를 공급할 수 있다. 즉, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 내내 슬러리의 온도를 상온보다 높게 유지될 수도 있지만, 화학 기계적 연마 공정이 행해지면서 기판의 연마면과 연마 정반 사이에 마찰에 의한 열이 발생되므로, 슬러리 공급부는 초기연마 단계에서만 상온에 비하여 높은 온도로 조절된 슬러리를 공급할 수도 있다. At this time, the slurry supply unit may be adjusted to a temperature higher than room temperature in the initial polishing step of the chemical mechanical polishing process of the substrate to supply the slurry. In other words, although the temperature of the slurry may be kept higher than room temperature throughout the period of time during which the chemical mechanical polishing process is performed, heat is generated due to friction between the polishing surface of the substrate and the polishing surface while the chemical mechanical polishing process is performed, Only the slurry adjusted to a higher temperature than the normal temperature can be supplied only in the polishing step.
이때, 상기 초기연마 단계는 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 전체 시간의 1/3이하로 정해진다. 이는, 화학 기계적 연마 공정의 전체 공정 시간의 적어도 1/3이 경과하면, 기판과 연마패드와의 마찰에 의하여 상온보다 높은 온도로 유도되기 때문이다. At this time, the initial polishing step is set to 1/3 or less of the total time during which the chemical mechanical polishing process is performed. This is because, when at least 1/3 of the entire process time of the chemical mechanical polishing process has elapsed, the polishing is conducted at a temperature higher than room temperature due to the friction between the substrate and the polishing pad.
상기 슬러리 공급부에 의하여 기판의 화학 기계적 연마 공정의 초기연마 단계에서 공급되는 슬러리의 온도는 40℃ 이상으로 정해지는 것이 바람직하다. 다만, 슬러리의 온도는 슬러리의 종류와 기판 연마층의 소재에 따라 슬러리의 시작 단계에서의 공급온도는 80℃ 이상이 될 수도 있고, 30℃ 정도로 될 수도 있다. It is preferable that the temperature of the slurry supplied in the initial polishing step of the chemical mechanical polishing process of the substrate by the slurry supply unit is set at 40 ° C or higher. However, depending on the type of the slurry and the material of the substrate polishing layer, the temperature of the slurry may be 80 ° C or higher or about 30 ° C at the beginning of the slurry.
더욱이, 슬러리 공급부는 기판의 화학 기계적 연마 공정이 일정 이상 진행되면, 구체적으로 주연마 단계에 진입하면, 초기연마 단계에 비하여 보다 낮은 온도로 조절된 슬러리를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판과 연마패드와의 마찰에 의한 발열량이 큰 경우에는, 슬러리 공급부는 초기연마 단계가 경과한 이후에는 상온 이하의 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게, 주연마 단계는, 제1주연마 단계 및 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를 포함할 수 있고, 슬러리 공급부는 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도로 슬러리를 공급하고, 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 더욱 바람직하게 슬러리 공급부는 제2주연마 단계에서 0℃~5℃의 온도로 슬러리를 공급할 수 있다.Further, when the chemical mechanical polishing process of the substrate proceeds more than a certain level, specifically, when the substrate enters the main polishing stage, it is preferable to supply the slurry adjusted to a lower temperature as compared with the initial polishing stage. That is, when the amount of heat generated by the friction between the substrate and the polishing pad during the chemical mechanical polishing process is large, the slurry supply unit can supply the slurry at a temperature not higher than room temperature after the initial polishing step has elapsed. Preferably, the main rinse step may include a first main rinse step and a second main rinse step after the first main rinse step, and the slurry supply part may supply the slurry to the first main rinse step at a temperature corresponding to the normal temperature, And the slurry can be supplied at a temperature lower than room temperature in the second peripheral stage. More preferably, the slurry supply unit can supply the slurry at a temperature of 0 ° C to 5 ° C in the second peripheral stage.
한편, 슬러리 공급부는, 슬러리 공급유로를 통해 공급되는 슬러리의 온도를 조절하는 슬러리 온도조절부와, 연마패드의 표면 온도를 측정하는 온도측정부와, 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 슬러리 온도조절부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있고, 슬러리 공급부는 온도측정부에 의하여 측정된 온도가 정해진 범위 내로 유지하게 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리 온도를 조절할 수도 있다. 이에 의하여, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 기판과 연마패드와의 발열량을 고려하여, 화학 기계적 연마 공정 중의 기판 주변의 온도를 슬러리에 의한 화학적 연마가 최적으로 유도되는 온도로 유지하여, 단위 시간당 연마량을 일정하면서도 높은 수준으로 유도하는 것이 가능해진다. The slurry supply unit includes a slurry temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the slurry supplied through the slurry supply path, a temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the polishing pad, And the slurry supply unit may adjust the slurry temperature supplied from the slurry supply unit so that the temperature measured by the temperature measurement unit is kept within a predetermined range. Thus, the temperature around the substrate during the chemical mechanical polishing process is maintained at a temperature at which the chemical polishing by the slurry is optimally induced in consideration of the amount of heat generated between the substrate on which the chemical mechanical polishing process is performed and the polishing pad, Can be guided to a constant and high level.
한편, 본 발명은, 슬러리의 온도를 조절하는 것과 병행하여, 화학 기계적 연마 공정이 행해지기 이전에 예비 가열부를 이용하여 연마패드를 가열하는 것에 의해서도, 초기연마 단계에서 기판의 주변 온도를 상온보다 높게 유도함으로써, 단위 시간당 연마량이 낮게 유지되는 초기 시간을 줄일 수 있다. 일 예로, 예비 가열부는 연마패드의 표면 온도보다 높은 온도의 세정액을 연마패드의 표면에 분사하는 세정액 분사부를 포함할 수 있고, 세정액 분사부는 50℃~100℃의 온도로 세정액(예를 들어, 순수)을 분사할 수 있다. 경우에 따라서는 예비 가열부가 연마정반의 표면에 상온보다 높은 온도의 세정액을 분사하여, 기판이 접촉하는 연마정반의 연마패드가 전체적으로 가열되게 유도함으로써, 온도 조절된 슬러리가 연마패드 상에 공급되더라도 금방 식지 않고, 공급된 온도를 유지하면서 기판으로 전달되어, 화학 기계적 연마 공정이 일어나는 기판의 온도를 높이는데 기여할 수도 있다. On the other hand, in the present invention, in parallel with the control of the temperature of the slurry, the polishing pad is heated using the preliminary heating section before the chemical mechanical polishing step is performed. In the initial polishing step, The initial time for maintaining the polishing amount per unit time to be low can be reduced. For example, the preheating part may include a cleaning liquid injection part for spraying a cleaning liquid at a temperature higher than the surface temperature of the polishing pad onto the surface of the polishing pad, and the cleaning liquid injection part may be provided with a cleaning liquid (for example, pure water ). In some cases, the preheating part injects a cleaning liquid at a temperature higher than room temperature onto the surface of the polishing platen, thereby inducing the polishing pad of the polishing platen, which is in contact with the substrate, to be heated as a whole so that even if the temperature- But may be transferred to the substrate while maintaining the supplied temperature, thereby contributing to raising the temperature of the substrate where the chemical mechanical polishing process takes place.
또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와, 연마패드의 상부에 이격되게 제공되며 연마패드의 상면에 존재하는 유체를 매체로 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하여 연마패드의 온도를 균일하게 조절할 수 있다.The present invention also provides a chemical mechanical polishing apparatus comprising: a polishing pad to which a substrate contacts during a chemical mechanical polishing process; a polishing pad which is provided so as to be spaced apart from the polishing pad, So that the temperature of the polishing pad can be uniformly controlled.
참고로, 본 발명에서 연마패드의 상면에 존재하는 유체라 함은, 연마패드의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 온도조절부가 기체를 매체로 연마패드의 표면 온도를 조절하도록 구성되는 것도 가능하다.For reference, the fluid present on the upper surface of the polishing pad in the present invention may include at least one of a slurry (CMP slurry) and a cleansing water (for example, DIW) present on the upper surface of the polishing pad. In some cases, it is also possible that the temperature controller is configured to control the surface temperature of the polishing pad using a gas as a medium.
온도조절부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드의 상면에 존재하는 유체를 열전달 매체로 이용하여 연마패드의 표면 온도를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게, 온도조절부는 연마패드의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 연마패드의 상면에 존재하는 유체를 열전달 매체로 이용하여 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하도록 구성될 수 있다.The temperature controller may be provided with various structures capable of adjusting the surface temperature of the polishing pad using a fluid present on the upper surface of the polishing pad as a heat transfer medium according to required conditions and design specifications. Preferably, the temperature controller may be configured to divide the surface of the polishing pad into a plurality of surface sections, and independently control the temperature of the plurality of surface sections using the fluid present on the upper surface of the polishing pad as a heat transfer medium.
연마패드의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 연마패드의 표면은 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.The surface of the polishing pad can be divided into a plurality of surface sections in various ways depending on the required conditions and design specifications. In one example, the surface of the polishing pad can be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad.
바람직하게 온도조절부는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공하되, 온도조절부는 연마패드의 상면 일부 영역에 부분적으로 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는 연마패드의 상면에서 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 공정, 및 컨디셔너를 이용한 연마패드의 개질 공정이 진행됨과 동시에, 온도조절부에 의한 표면 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있게 한다.Preferably, the temperature regulating section provides a plurality of temperature regulating sections divided corresponding to the plurality of surface sections, wherein the temperature regulating section is partially provided on a part of the upper surface of the polishing pad. In such a structure, the chemical mechanical polishing process using the carrier head on the top surface of the polishing pad and the polishing pad reforming process using the conditioner are performed, and the surface temperature adjusting process by the temperature adjusting unit can be performed simultaneously.
온도조절부의 일 예로서, 온도조절부는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공하는 구간분할부재와, 복수개의 온도조절구간 상에 각각 제공되며 연마패드의 표면에 존재하는 유체와 열전달이 이루어지는 열전달부재를 포함할 수 있다.As an example of the temperature control unit, the temperature control unit includes a section dividing member for providing a plurality of temperature control intervals divided in correspondence to a plurality of surface sections, a plurality of temperature control sections provided on the plurality of temperature control sections, And a heat transfer member for heat transfer.
구간분할부재는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 구간분할부재는 연마패드의 상면 일부를 덮도록 제공되는 하우징부재, 하우징부재의 내부 공간을 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간으로 분할하는 격벽부재를 포함할 수 있으며, 복수개의 표면구간은 격벽부재에 의해 정의될 수 있다.The sectioning members may be provided in various structures according to the required conditions and design specifications. In one example, the sectioning member may include a housing member provided to cover a part of the upper surface of the polishing pad, and a partition member dividing an internal space of the housing member into a plurality of temperature control sections divided corresponding to a plurality of surface sections , And a plurality of surface sections may be defined by the partition member.
열전달부재로서는 연마패드 표면에 존재하는 유체와 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 열전달부재는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다. 가령, 특정 표면구간의 온도가 높을 경우에는 열전달부재가 냉각됨으로써, 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 특정 표면구간의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 다른 특정 표면구간의 온도가 낮을 경우에는 열전달부재가 가열됨으로써, 다른 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 다른 특정 표면구간의 온도를 높이는 것도 가능하다.The heat transfer member may be provided with various structures capable of being in contact with the fluid existing on the surface of the polishing pad and capable of heat transfer. In one example, the heat transfer member can be selectively heated or cooled depending on the temperature of the plurality of surface sections. For example, when the temperature of a specific surface section is high, the heat transfer member is cooled, so that the temperature of a specific surface section can be lowered by using a fluid having a specific surface section as a medium. Conversely, when the temperature of another specific surface section is low, it is also possible to heat the heat transfer member, thereby raising the temperature of another specific surface section to another specific surface section with the existing fluid medium.
열전달부재의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 열전달부재로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다.The type and characteristics of the heat transfer member can be variously changed according to the required conditions and design specifications. For example, as a heat transfer member, a conventional thermoelectric element using heat absorption or heat generation by the Peltier effect may be used.
또한, 열전달부재의 상부에는 열전달부재와 열전달 가능하게 방열부재가 제공될 수 있다. 방열부재로서는 열전달부재와 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 방열부재의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 방열부재로서 열전달부재로부터 열을 흡수하여 외부로 방산할 수 있는 통상의 히트싱크(heat sink)가 사용될 수 있다.Further, a heat radiation member and a heat radiation member may be provided on the heat transfer member at an upper portion thereof. The heat radiating member may be provided with various structures capable of transmitting heat with the heat radiating member, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the heat radiating member. As an example, a conventional heat sink capable of absorbing heat from the heat transfer member and dissipating it to the outside may be used as the heat dissipating member.
또한, 방열부재에 의한 열전달 효과(예를 들어, 방열 특성)를 보다 높이기 위해, 방열부재의 상부에는 방열부재와 열전달 가능한 열전달 유체를 공급하는 열전달 유체 공급부가 제공될 수 있다. 여기서, 열전달 유체라 함은, 액상 유체 및 기상 유체를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Further, in order to further increase the heat transfer effect (for example, heat radiation characteristics) by the heat radiation member, a heat transfer fluid supply unit for supplying heat transfer fluid capable of heat transfer with the heat radiation member may be provided on the heat radiation member. Here, the heat transfer fluid can be understood as a concept including both a liquid fluid and a vapor fluid.
아울러, 열전달 유체 공급부의 출구에는 분사노즐이 연결될 수 있으며, 분사노즐은 분사 방향이 연마패드의 표면을 향하도록 제공될 수 있다. 바람직하게, 분사노즐은 연마패드의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 열전달 유체를 분사하도록 제공될 수 있으며, 연마패드의 표면에 잔류하는 이물질은 분사노즐을 따라 분사되는 열전달 유체에 의해 연마패드의 외측으로 배출될 수 있다.In addition, an injection nozzle may be connected to the outlet of the heat transfer fluid supply part, and the injection nozzle may be provided such that the injection direction is directed to the surface of the polishing pad. Preferably, the spray nozzle may be provided to spray a heat transfer fluid in a direction from the inside to the outside of the polishing pad, and the foreign matter remaining on the surface of the polishing pad is moved toward the outside of the polishing pad by the heat transfer fluid sprayed along the spray nozzle Can be discharged.
또한, 본 발명에 따르면 온도조절부 상에서 기판의 화학적 연마를 위한 슬러리(CMP slurry)가 공급되도록 구성될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 온도조절부와 별도로 제공되는 슬러리 공급부를 통해 연마패드의 상면에 슬러리가 공급되도록 구성하는 것도 가능하다. 일 예로, 온도조절부 상에는 슬러리 공급홀이 형성될 수 있고, 기판의 화학적 연마 공정을 위한 슬러리는 슬러리 공급홀을 통해 연마패드의 상면에 공급될 수 있다. 바람직하게 슬러리 공급홀은 연마패드의 회전 방향을 따라 전술한 분사노즐의 후방에 배치될 수 있다. 더욱 바람직하게, 연마패드를 마주하는 온도조절부의 저면에는 슬러리 공급홀과 연통되는 슬러리 도포슬롯이 형성될 수 있고, 슬러리 공급홀에 공급된 슬러리는 슬러리 도포슬롯을 따라 연마패드의 상면에 도포될 수 있다.Further, according to the present invention, a slurry (CMP slurry) for chemical polishing of the substrate may be supplied on the temperature control unit. Of course, in some cases, the slurry may be supplied to the upper surface of the polishing pad through a slurry supply unit provided separately from the temperature control unit. For example, a slurry supply hole may be formed on the temperature regulating portion, and a slurry for the chemical polishing process of the substrate may be supplied to the upper surface of the polishing pad through the slurry supply hole. Preferably, the slurry supply hole may be disposed behind the above-described spray nozzle along the rotation direction of the polishing pad. More preferably, a slurry application slot communicating with the slurry supply hole may be formed on the bottom surface of the temperature control portion facing the polishing pad, and the slurry supplied to the slurry supply hole may be applied to the upper surface of the polishing pad along the slurry application slot have.
한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정부, 및 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 온도조절부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a temperature measuring unit for measuring the temperature of the polishing pad, and a controller for controlling the temperature adjusting unit according to the result measured by the temperature measuring unit.
온도측정부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드의 온도를 측정하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 온도측정부는 연마패드의 회전 방향을 따른 온도조절부의 입구에서 연마패드의 표면 온도를 측정하는 제1온도측정부, 및 연마패드의 회전 방향을 따른 온도조절부의 출구에서 연마패드의 표면 온도를 측정하는 제2온도측정부를 포함할 수 있고, 제어부는 제1온도측정부와 제2온도측정부에서 측정된 결과에 따라 온도조절부를 제어할 수 있다.The temperature measuring part can be provided to measure the temperature of the polishing pad in various ways according to the required conditions and design specifications. For example, the temperature measuring unit may include a first temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the polishing pad at the entrance of the temperature adjusting unit along the rotation direction of the polishing pad, and a second temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the polishing pad at the exit of the temperature adjusting unit along the rotating direction of the polishing pad And the controller may control the temperature controller according to the results measured by the first temperature measuring unit and the second temperature measuring unit.
여기서, 제어부가 온도조절부를 제어한다 함은, 열전달부재(열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 열전달 유체 공급부를 따라 공급되는 열전달 유체의 공급량을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Here, the control unit may control the temperature regulating unit by adjusting the power applied to the heat transfer member (thermoelectric element) or adjusting the supply amount of the heat transfer fluid supplied along the heat transfer fluid supply unit .
제1온도측정부 및 제2온도측정부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1온도측정부는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드의 회전 방향을 따른 온도조절부의 입구에 각각 배치되는 복수개의 제1온도센서를 포함할 수 있고, 제2온도측정부는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드의 회전 방향을 따른 온도조절부의 출구에 각각 배치되는 복수개의 제2온도센서를 포함할 수 있다.The first temperature measuring unit and the second temperature measuring unit may be provided in various structures according to required conditions and design specifications. For example, the first temperature measuring unit may include a plurality of first temperature sensors respectively disposed at the entrance of the temperature adjusting unit along the rotation direction of the polishing pad corresponding to the plurality of surface sections, and the second temperature measuring unit may include a plurality of surfaces And a plurality of second temperature sensors respectively disposed at the outlet of the temperature control unit along the rotation direction of the polishing pad corresponding to the section.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하는 연마패드와, 연마패드의 상부에 제공되되 연마패드의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하는 온도조절부를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing apparatus comprises: a polishing pad on which a substrate contacts during a chemical mechanical polishing process; a polishing pad provided on the top of the polishing pad and dividing the surface of the polishing pad into a plurality of surface sections, And a temperature controller for controlling the temperature of the surface section independently.
연마패드의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 온도조절부에 의해 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 연마패드의 표면은 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 다르게는 온도조절부가 연마패드의 표면을 연마패드의 회전 중심을 기준으로 방사상 구조를 갖는 복수개의 표면구간으로 분할하거나 여타 다른 구조를 갖는 복수개의 표면구간으로 분할하는 것도 가능하다.The surface of the polishing pad can be divided into a plurality of surface sections by the temperature control section in various ways according to the required conditions and design specifications. In one example, the surface of the polishing pad can be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad. Alternatively, the temperature controller may divide the surface of the polishing pad into a plurality of surface sections having a radial structure with respect to the center of rotation of the polishing pad, or into a plurality of surface sections having other structures.
온도조절부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 온도조절부는 연마패드와 열전달 가능하게 연마패드의 표면에 접촉되는 접촉부재와, 접촉부재와 열전달이 이루어지는 열전달부재를 포함할 수 있으며, 접촉부재 및 열전달부재는 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공될 수 있다.The temperature controller may be provided with various structures capable of independently controlling the temperature of a plurality of surface sections according to required conditions and design specifications. For example, the temperature regulating section may include a contact member contacting the surface of the polishing pad in a heat transferable manner with the polishing pad, and a heat transfer member through which the contact member and the heat transfer member are made, wherein the contact member and the heat transfer member are provided separately . ≪ / RTI >
접촉부재는 연마패드에 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조 및 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게 접촉부재는 연마패드의 손상은 최소로 하면서 열전달 효율은 극대화할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 접촉부재는 연마패드의 표면에 면접촉되거나 선접촉될 수 있으나, 경우에 따라서는 열전도도가 우수한 중간 매개체를 이용하여 접촉부재가 연마패드의 표면에 간접 접촉되도록 구성하는 것도 가능하다.The contact member may be formed of various structures and materials that are in contact with the polishing pad and can be heat-transferred. Preferably, the contact member can be formed of a material that minimizes damage to the polishing pad while maximizing heat transfer efficiency. Further, the contact member may be in surface contact or line contact with the surface of the polishing pad, but in some cases, it is also possible to configure the contact member to indirectly contact the surface of the polishing pad using an intermediate medium having excellent thermal conductivity.
열전달부재는 접촉부재와 열전달이 이루어지도록 접촉부재의 상면에 제공되며, 열전달부재의 온도를 조절함으로써 열전달부재와 열전달되는 접촉부재의 온도를 조절할 수 있도록 구성된다. 일 예로, 열전달부재는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다.The heat transfer member is provided on the upper surface of the contact member so as to allow heat transfer with the contact member and is configured to control the temperature of the heat transfer member and the heat transfer member by adjusting the temperature of the heat transfer member. In one example, the heat transfer member can be selectively heated or cooled depending on the temperature of the plurality of surface sections.
열전달부재의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 열전달부재로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다.The type and characteristics of the heat transfer member can be variously changed according to the required conditions and design specifications. For example, as a heat transfer member, a conventional thermoelectric element using heat absorption or heat generation by the Peltier effect may be used.
또한, 열전달부재의 상부에는 열전달부재를 냉각시키기 위한 냉각부가 제공될 수 있다. 냉각부로서는 열전달부재와 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 냉각부의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 냉각부는, 열전달부재의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 냉각플레이트와, 냉각플레이트의 내부를 따라 냉각 유체를 유동시키는 냉각유체유로를 포함하여 구성될 수 있다.Further, a cooling portion for cooling the heat transfer member may be provided on the heat transfer member. The cooling part may be provided with various structures capable of heat transfer with the heat transfer member, and the present invention is not limited or limited by the structure and characteristics of the cooling part. In one example, the cooling section may comprise a cooling plate that is heat transferably connected to the top of the heat transfer member, and a cooling fluid flow path through which the cooling fluid flows along the interior of the cooling plate.
복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되는 접촉부재 및 열전달부재는 연마패드의 상부에 제공되는 연결부재에 의해 일체로 연결될 수 있다.The contact member and the heat transfer member, which are provided individually in a plurality of surface sections, may be integrally connected by a connecting member provided on the top of the polishing pad.
연결부재는 서로 인접한 접촉부재 및 열전달부재를 일체로 연결 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게, 연결부재는 플렉시블(flexible)한 재질로 형성될 수 있으며, 접촉부재는 연결부재에 연결된 상태에서 자중(self load)에 의해 연마패드에 접촉하도록 구성될 수 있다. 여기서, 접촉부재가 자중에 의해 연마패드에 접촉되는 상태는, 접촉부재 및 연결부재의 하중이 연마패드의 표면에 전혀 작용하지 않거나, 접촉부재 및 연결부재의 전체 하중 중 극히 작은 일부의 하중만이 연마패드의 표면에 작용하는 상태를 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 더욱 바람직하게, 복수개의 표면구간 영역별로 상하 방향을 따른 연결부재의 유동성이 효과적으로 보장될 수 있도록, 연결부재에는 유동가이드홈이 형성될 수 있다.The connecting member may be provided in various structures in which the contact members and the heat transfer member which are adjacent to each other are integrally connected. Preferably, the connecting member may be formed of a flexible material, and the contact member may be configured to contact the polishing pad by self load in a state of being connected to the connecting member. Here, a state in which the contact member is in contact with the polishing pad by its own weight is a state in which the load of the contact member and the connecting member does not act on the surface of the polishing pad at all or only a very small part of the total load of the contact member and the connecting member And the state of acting on the surface of the polishing pad. More preferably, a flow guide groove may be formed in the connecting member so that the fluidity of the connecting member along the vertical direction can be effectively ensured for each of the plurality of surface section regions.
또한, 접촉부재의 저면에는 연마패드의 상면에 존재하는 유체가 유동되기 위한 유체 유동홈이 형성될 수 있다. 바람직하게, 유체 유동홈은 연마패드의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 유체가 유동되도록 제공될 수 있다.The bottom surface of the contact member may be provided with a fluid flow groove through which fluid existing on the upper surface of the polishing pad flows. Preferably, the fluid flow grooves may be provided to allow fluid to flow in the direction from the inside to the outside of the polishing pad.
여기서, 연마패드의 상면에 존재하는 유체라 함은, 연마패드의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 상면에 존재하는 유체가 연마패드의 상면에 강제적으로 유동되는 기체를 포함할 수도 있다.Here, the fluid present on the upper surface of the polishing pad may include at least one of a slurry (CMP slurry) and a cleansing water (for example, DIW) present on the upper surface of the polishing pad. In some cases, the fluid present on the upper surface of the polishing pad may include a gas forcibly flowing to the upper surface of the polishing pad.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정부, 및 상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 온도조절부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the chemical mechanical polishing apparatus may include a temperature measuring unit for measuring the temperature of the polishing pad, and a controller for controlling the temperature adjusting unit according to the result measured by the temperature measuring unit.
온도측정부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드의 온도를 측정하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 온도측정부는 복수개의 표면구간 영역별로 배치되는 복수개의 온도센서를 포함할 수 있고, 제어부는 복수개의 온도센서에서 측정된 결과에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.The temperature measuring part can be provided to measure the temperature of the polishing pad in various ways according to the required conditions and design specifications. For example, the temperature measuring unit may include a plurality of temperature sensors arranged in a plurality of surface section regions, and the control unit may individually control the temperatures of the plurality of surface sections according to the results measured by the plurality of temperature sensors.
여기서, 제어부가 온도조절부를 제어한다 함은, 열전달부재(열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 냉각부의 냉각 성능(냉각유체 공급량)을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Here, the control unit controls the temperature control unit, which can be understood as a concept including both a control of the power applied to the heat transfer member (thermoelectric element) or a control of the cooling performance of the cooling unit (the supply amount of the cooling fluid).
한편, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 연마패드의 표면은 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있고, 슬러리 공급부는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 상기 슬러리(slurry)를 공급할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the surface of the polishing pad can be divided into a plurality of surface sections, and the slurry supply section can supply the slurry under different spray conditions for a plurality of surface sections.
아울러, 본 발명에서 슬러리 공급부가 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급한다 함은, 슬러리 공급부가 복수개의 표면구간 별로 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다.In addition, in the present invention, the slurry supply unit supplies the slurry under different spray conditions for each of a plurality of surface sections. The slurry supply unit may include a slurry supplying unit for supplying slurry to the slurry supply unit by varying slurry spraying area, spraying speed, As shown in FIG. For example, the slurry supply unit may be configured to supply slurry with different spray area conditions for each of a plurality of surface sections.
연마패드의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 연마패드의 표면은 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 바람직하게, 연마패드의 표면은, 연마패드의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간, 연마패드의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간, 및 중앙부 표면구간과 가장자리부 표면구간의 사이에 배치되는 중간부 표면구간으로 분할될 수 있으며, 연마공정시 기판의 중심은 중간부 표면구간의 중심 영역에 접촉될 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 표면구간이 원형 또는 다각형 형상으로 분할되거나 불규칙적인 배열을 이루도록 분할되는 것도 가능하다.The surface of the polishing pad can be divided into a plurality of surface sections in various ways depending on the required conditions and design specifications. In one example, the surface of the polishing pad can be divided into a plurality of ring-shaped surface sections having different diameters along the radial direction of the polishing pad. Preferably, the surface of the polishing pad is divided into a mid-section surface section adjacent to the center of the polishing pad, an edge section section adjacent to the edge of the polishing pad, and an intermediate section between the mid- And the center of the substrate may be in contact with the central region of the intermediate surface section during the polishing process. In some cases, the plurality of surface sections may be divided into circular or polygonal shapes or may be divided into irregular arrangements.
슬러리 공급부는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 슬러리 공급부는 제1슬러리 분사부, 및 제1슬러리 분사부보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 분사하는 제2슬러리 분사부를 포함할 수 있다.The slurry supply unit may be provided with various structures capable of supplying slurry with different spray area conditions for a plurality of surface sections. For example, the slurry supply portion may include a first slurry spray portion and a second slurry spray portion spraying the slurry with a relatively larger spray area than the first slurry spray portion.
제1슬러리 분사부 및 제2슬러리 분사부에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 제1슬러리 분사부는 소정 간격을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐을 포함하여 구성될 수 있고, 제2슬러리 분사부는 제1분사노즐 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐을 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 각 분사노즐의 노즐 직경 또는 여타 다른 조건을 조절함으로써 각 분사부에 의한 분사 면적을 조절하는 것도 가능하다. 바람직하게, 제1슬러리 분사부는 복수개의 표면구간 중 연마패드의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간 및 연마패드의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간에 슬러리를 저밀도로 분사할 수 있고, 제2슬러리 분사부는 복수개의 표면구간 중 중앙부 표면구간과 가장자리부 표면구간의 사이에 배치되는 중간부 표면구간에 슬러리를 고밀도로 분사할 수 있다.The spraying conditions (injection area) by the first slurry spraying part and the second slurry spraying part can be adjusted in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the first slurry jetting unit may include a plurality of first jetting nozzles spaced apart at a predetermined interval, and the second slurry jetting unit may include a plurality of first jetting nozzles spaced apart from each other by a relatively small distance And a plurality of second injection nozzles arranged so as to be spaced apart from each other. In some cases, it is also possible to adjust the spray area by each sprayer by adjusting the nozzle diameter or other conditions of each spray nozzle. Preferably, the first slurry jetting portion is capable of spraying the slurry at a low density at a low density at a center portion surface interval adjacent to the center of the polishing pad and at an edge portion surface portion interval adjacent to the edge of the polishing pad among a plurality of surface sections, The slurry can be injected at a high density in the middle section of the surface section, which is disposed between the middle section and the edge section.
또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부에 의한 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부를 포함할 수 있다.In addition, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a spray height adjusting unit for adjusting a spray height of the slurry by the slurry supply unit corresponding to the surface temperature of the polishing pad.
분사높이 조절부는 연마패드의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부에 의한 슬러리의 분사높이를 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 분사높이 조절부의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 분사높이 조절부는, 슬러리 공급부를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부, 연마패드의 표면온도를 측정하는 온도측정부, 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 이송부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The spray height adjusting part may be provided in various structures capable of adjusting the spray height of the slurry by the slurry supplying part corresponding to the surface temperature of the polishing pad. The present invention is not limited or limited by the structure and characteristics of the spray height adjusting part. For example, the spray height control section may include a transfer section for transferring the slurry supply section along the vertical direction, a temperature measurement section for measuring the surface temperature of the polishing pad, and a control section for controlling the transfer section according to the result measured by the temperature measurement section .
바람직하게, 온도측정부는 연마패드의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정부가 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다. 또한, 슬러리 공급부의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스가 제공될 수 있으며, 제어부는 슬러리 공급부가 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 이송부를 제어할 수 있다.Preferably, the temperature measuring portion may be configured to measure the temperature of the intermediate portion of the surface of the substrate contacting the center of the plurality of surface portions along the radial direction of the polishing pad. In some cases, it is also possible for the temperature measuring unit to measure the temperature of a plurality of surface sections as a whole. Further, a database may be provided in which information on the upper limit injection height and the lower limit injection height of the slurry supply unit is stored, and the control unit may control the transfer unit such that the slurry supply unit is disposed at a height between the upper limit injection height and the lower limit injection height.
한편, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 기판의 연마층을 연마하는 화학 기계적 연마방법은, 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 상기 연마층을 연마하는 연마단계, 및 기판이 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 상기 연마패드의 상면에 공급하는 슬러리 공급단계를 포함한다. 따라서, 연마 공정 중에 단위 시간당 연마량이 작은 시작 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 주연마 단계에서는 기판의 연마량을 균일하게 제어할 수 있다.Meanwhile, according to another preferred embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing method for polishing an abrasive layer of a substrate includes a polishing step for polishing the abrasive layer by rotating the substrate against a polishing pad, And a slurry supplying step of supplying a slurry at different temperatures to the upper surface of the polishing pad during a polishing process to be polished. Therefore, it is possible to shorten the time required for the start step in which the polishing amount per unit time is small during the polishing step, and the polishing amount of the substrate can be uniformly controlled in the main step.
연마단계는, 기판에 대한 연마가 시작되는 초기연마 단계와, 초기연마 단계의 이후에 진행되는 주연마 단계를 포함할 수 있고, 슬러리 공급단계에서는 초기연마 단계 및 주연마 단계에서 서로 다른 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게, 초기연마 단계에서는 상온보다 높은 온도로 슬러리를 공급할 수 있고, 주연마 단계에서 상온 이하의 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 더욱 바람직하게, 주연마 단계는, 제1주연마 단계와, 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를 포함할 수 있고, 슬러리 공급단계에서는 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도로 슬러리를 공급하고, 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도로 슬러리를 공급할 수 있다.The polishing step may include an initial polishing step in which polishing of the substrate is started and a circumferential finishing step after the initial polishing step. In the slurry supplying step, the slurry Can be supplied. Preferably, in the initial polishing step, the slurry can be supplied at a temperature higher than the normal temperature, and the slurry can be supplied at a temperature not higher than room temperature in the main polishing step. More preferably, the main-burning step may include a first main-burning step and a second main-burning step subsequent to the first main-burning step, and in the slurry supplying step, And the slurry can be supplied at a temperature lower than room temperature in the second peripheral step.
참고로, 본 발명에 기재된 '상온(常溫)'은 별도의 열처리 없는 상태의 실내 온도를 의미한다. 일 예로, 상온은 15℃로 정의될 수 있다.For reference, the 'normal temperature' described in the present invention means a room temperature without any additional heat treatment. As an example, the ambient temperature may be defined as 15 ° C.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 연마면의 조절을 보다 정교하게 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, the time required for the chemical mechanical polishing process can be shortened and the control of the polishing surface can be more precisely controlled.
특히, 본 발명에 따르면, 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리를 연마패드의 상면에 공급함으로써, 화학 기계적 연마 공정 중에 단위 시간당 연마량이 작은 초기연마 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 주연마 단계에서는 기판의 연마량을 균일하게 제어할 수 있다.Particularly, according to the present invention, by feeding the slurry at different temperatures to the upper surface of the polishing pad during the polishing process, it is possible to shorten the time required for the initial polishing step in which the polishing amount per unit time is small during the chemical mechanical polishing step, The amount of polishing of the substrate can be uniformly controlled.
이와 같이, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정의 초기연마 단계에서, 화학 기계적 연마 공정을 위하여 공급되는 슬러리를 상온보다 높게 온도 조절한 상태로 공급함으로써, 기판 연마층에 입혀진 막이 보다 빨리 제거되고 슬러리의 화학 반응에 의한 화학적 연마 시간을 보다 단축할 수 있게 되어, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 시작 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 주연마 단계에서는 낮은 온도 조건의 슬러리를 공급하여 슬러리의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지함으로써 연마 균일도를 보장하고, 연마 종료 시점까지 적정 온도 범위 내에서 연마가 이루어질 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 전체 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, in the initial polishing step of the chemical mechanical polishing step, the slurry supplied for the chemical mechanical polishing step is supplied at a temperature higher than the room temperature so that the film deposited on the substrate polishing layer is removed more quickly, The chemical polishing time due to the chemical reaction can be further shortened and an advantageous effect of shortening the time required for the start step of maintaining the polishing amount per unit time can be obtained. In addition, the slurry at a low temperature condition is prevented from being excessively heated by supplying the slurry at a low temperature condition, thereby ensuring polishing uniformity and obtaining an advantageous effect that polishing can be performed within an appropriate temperature range until the end of polishing . Thus, the present invention can obtain an advantageous effect that productivity can be improved by shortening the entire time required for the chemical mechanical polishing process.
또한, 본 발명에 따르면 주(主)연마 단계에서, 낮은 온도 조건의 슬러리를 공급함으로써, 연마공정 중 슬러리의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지하여, 연마 균일도를 보장할 수 있고, 연마 종료 시점까지 적정 온도 범위 내에서 연마가 이루어질 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 화학 기계적 연마 공정에 의하여 단위 시간당 연마되는 연마량을, 예를 들어 기판을 가압하는 가압력을 작게 조절하는 것 등에 의하여, 기판 연마면의 연마량 편차를 작게 제어하기 용이한 환경을 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by supplying the slurry at a low temperature condition in the main polishing step, it is possible to prevent the temperature of the slurry from becoming excessively high during the polishing step, to ensure the polishing uniformity, An advantageous effect that polishing can be performed within a temperature range can be obtained. Furthermore, it is possible to provide an environment in which the deviation of the polishing amount on the substrate polishing surface can be controlled to be small, for example, by adjusting the polishing amount to be polished per unit time by the chemical mechanical polishing process, for example, The effect can be obtained.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 반경 방향을 따른 구간별로 연마패드의 표면 온도를 개별적으로 조절함으로써 연마패드의 표면 온도 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으며, 연마 균일도 및 연마 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the surface temperature profile of the polishing pad can be uniformly adjusted as a whole by individually controlling the surface temperature of the polishing pad along the radial direction of the polishing pad, and the polishing uniformity and polishing characteristics can be improved.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 상면에 존재하는 유체를 매개로 연마패드의 온도를 조절할 수 있기 때문에, 접촉 면적을 증가시켜 열전달 특성을 극대화할 수 있고, 연마패드의 온도를 보다 정확하게 제어하는 것이 가능하며, 구조 및 공정을 간소화할 수 있다.Further, according to the present invention, since the temperature of the polishing pad can be controlled through the fluid present on the upper surface of the polishing pad, it is possible to maximize the heat transfer characteristic by increasing the contact area and to control the temperature of the polishing pad more accurately It is possible to simplify the structure and the process.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 안정성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있으며, 연마공정이 수행되는 동안 연마패드의 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있기 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent stability and reliability degradation due to surface temperature variations of the polishing pad, and to improve the productivity by simultaneously performing the temperature control process of the polishing pad while the polishing process is performed.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 화학적 연마량의 편차를 방지할 수 있고, 기판의 연마 품질을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to prevent a variation in the amount of chemical polishing depending on the surface temperature deviation of the polishing pad, and to improve the polishing quality of the substrate.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드에 공급되는 슬러리의 분사 조건을 달리함으로써 연마패드의 표면 온도를 조절할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따르면 연마패드의 반경 방향을 따른 복수개의 구간별로 슬러리의 분사 조건을 달리하여 구간별 온도를 개별적으로 조절할 수 있기 때문에, 연마패드의 표면 온도 프로파일을 전체적으로 균일하게 조절할 수 있으며, 연마 균일도 및 연마 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the surface temperature of the polishing pad can be controlled by varying the spraying conditions of the slurry supplied to the polishing pad. In addition, according to the present invention, since the temperature of each section can be individually adjusted by varying the spraying conditions of the slurry for a plurality of sections along the radial direction of the polishing pad, the surface temperature profile of the polishing pad can be uniformly adjusted as a whole, Uniformity and polishing characteristics can be improved.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 온도를 조절하기 위한 별도의 온도조절수단을 사용하지 않고, 연마공정시 필수적으로 사용되는 슬러리를 이용하여 연마패드의 온도를 조절하는 것이 가능하기 때문에, 구조를 간소화할 수 있으며, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to control the temperature of the polishing pad by using the slurry, which is essentially used in the polishing process, without using a separate temperature control means for controlling the temperature of the polishing pad, And the degree of freedom of design can be improved.
또한, 본 발명에 따르면 슬러리의 분사 높이를 조절하여 분사 면적을 조절할 수 있기 때문에, 슬러리의 사용량 증가없이 보다 넓은 면적에 슬러리를 분사하여 연마패드의 온도를 조절하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, since the injection area can be controlled by adjusting the spray height of the slurry, it is possible to control the temperature of the polishing pad by spraying the slurry over a larger area without increasing the amount of slurry used.
또한, 본 발명에 따르면 연마패드의 표면 온도 편차에 따른 안정성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있으며, 연마공정이 수행되는 동안 연마패드의 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있기 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent stability and reliability degradation due to surface temperature variations of the polishing pad, and to improve the productivity by simultaneously performing the temperature control process of the polishing pad while the polishing process is performed.
도 1 및 도 2는 종래 화학 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 의한 화학 기계적 연마 공정의 시간에 따른 연마량 변화 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 온도에 따른 연마량 변화를 설명하기 위한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사노즐을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급홀 및 슬러리 도포슬롯을 설명하기 위한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면,
도 14 내지 도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면,
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 유체 유동홈을 설명하기 위한 도면,
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 연마패드의 위치별 표면 온도를 도시한 그래프,
도 20은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면,
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사높이 조절부의 구조 및 작동 구조를 설명하기 위한 도면,
도 23 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면,
도 26 및 도 27은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마방법을 설명하기 위한 블록도이다.1 and 2 are views for explaining a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
FIG. 3 is a graph showing a change in amount of polishing time with time in the chemical mechanical polishing process according to FIG. 1,
4 is a view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention,
5 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. It is a graph for explaining the change in the polishing amount according to the slurry temperature,
6 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, which is a view for explaining a slurry supply unit,
FIGS. 7 to 9 are chemical mechanical polishing apparatuses according to the present invention,
10 and 11 are chemical mechanical polishing apparatuses according to the present invention, which are views for explaining a spray nozzle,
12 is a view for explaining a slurry supply hole and a slurry application slot, which is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention,
13 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention,
14 to 16 are chemical mechanical polishing apparatuses according to another embodiment of the present invention,
17 is a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention, which is a view for explaining a fluid flow groove,
18 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention,
19 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, which is a graph showing the surface temperature of the polishing pad by position,
20 is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, which is a view for explaining a slurry supply unit,
FIGS. 21 and 22 are diagrams for explaining the structure and operating structure of the spray height adjusting portion, which is a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention,
23 to 25 are views for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention,
26 and 27 are block diagrams for explaining a chemical mechanical polishing method according to the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.
도 4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 온도에 따른 연마량 변화를 설명하기 위한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부(200)를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, and FIG. 5 is a graph for explaining the change in the amount of polishing according to the slurry temperature as a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a view for explaining a
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111) 및 슬러리 공급부(200)를 포함한다.4 to 6, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a
상기 연마패드(111)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 회전하는 연마정반(110)의 상면에 제공된다.The
상기 연마패드(111)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어헤드(120)에 의해 기판(도 8의 10 참조)을 연마패드(111)의 상면에 가압함으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있으며, 연마패드(111) 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(10)을 세정 장치로 이송할 수 있다.A chemical mechanical polishing process can be performed by pressing the substrate (see 10 in Fig. 8) onto the upper surface of the
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은 연마패드(111) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(10)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, the
상기 캐리어헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 캐리어헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 본체부(미도시), 상기 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부(미도시), 상기 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인(미도시)을 포함하여 제공될 수 있다.The
상기 탄성 멤브레인은 중앙부에 개구부가 형성되며, 탄성 멤브레인의 중앙부에 인접한 내측단은 베이스부에 고정될 수 있고, 탄성 멤브레인의 외측단은 베이스부의 엣지부에 결합되는 리테이너링에 의해 베이스부에 고정될 수 있다.The elastic membrane may have an opening at its center, an inner end adjacent to the center of the elastic membrane may be fixed to the base, and an outer end of the elastic membrane may be secured to the base by a retainer ring coupled to an edge of the base. .
상기 탄성 멤브레인은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 탄성 멤브레인에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에는 베이스부의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있다.The elastic membrane may be provided in various structures according to required conditions and design specifications. For example, the elastic membrane may be formed with a plurality of flips (for example, a ring-shaped flip), and a plurality of flaps are formed between the base and the elastic membrane, A chamber may be provided.
상기 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이 각 압력챔버에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 상기 각 압력챔버의 압력은 압력챔버 제어부에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챕버의 압력을 조절하여 기판(10)이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.A pressure sensor for measuring pressure may be provided in each of the pressure chambers between the base and the elastic membrane. The pressure of each of the pressure chambers can be individually adjusted by the control of the pressure chamber controller, and the pressure at which the
또한, 상기 캐리어헤드(120)의 중심부에는 탄성 멤브레인의 개구에 의해 관통 형성되는 중심부 압력챔버(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 중심부 압력챔버는 기판(10)과 직접 연통되어 폴리싱 공정 중에 기판을 가압할 뿐만 아니라, 흡입압이 작용되어 기판(10)을 캐리어헤드(120)의 탄성 멤브레인에 밀착시킴으로써 기판(10)을 파지한 상태로 제3의 위치(예를 들어, 세정장치)로 이동시키는 역할도 수행할 수 있다.In addition, a center pressure chamber (not shown) may be formed in the center of the
또한, 상기 연마패드(111)의 상면 다른 일측에는 연마패드(111)의 표면을 개질하기 위한 컨디셔너가 제공된다.A conditioner for modifying the surface of the
상기 컨디셔너는 아암(141)의 회전 중심을 기준으로 선회 운동하도록 제공되며, 컨디셔너(40)의 기계적 드레싱 공정에 의해 연마패드(111)는 일정한 연마면을 유지할 수 있다.The conditioner is provided to pivot about the center of rotation of the
상기 슬러리 공급부(200)는 기판이 연마패드(111)와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 연마패드(111)의 상면에 공급하도록 제공된다.The
일 예로, 상기 기판의 연마공정은 기판에 대한 연마가 시작되는 초기연마 단계, 상기 초기연마 단계의 이후에 진행되는 주연마 단계로 구분될 수 있으며, 상기 슬러리 공급부(200)는 초기연마 단계 및 주연마 단계에서 서로 다른 온도로 슬러리를 공급하도록 구성된다.For example, the substrate polishing process may be divided into an initial polishing process in which polishing of the substrate is started and a peripheral polishing process in which the polishing process is performed after the initial polishing process. The
바람직하게 상기 슬러리 공급부(200)는 주연마 단계에서 초기연마 단계에서보다 더 낮은 온도로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 방식은, 상기 초기연마 단계에서는 높은 온도 조건의 슬러리를 공급하여 슬러리에 의한 화학적 연마가 보다 빨리 이루어질 수 있게 하고, 주연마 단계에서는 보다 낮은 온도 조건의 슬러리를 공급하여 슬러리의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지함으로써 연마 균일도를 보장하고, 연마 종료 시점까지 적정 온도 범위 내에서 연마가 이루어질 수 있게 한다.Preferably, the
보다 구체적으로, 상기 슬러리 공급부(200)는 초기연마 단계에서 상온보다 높은 온도로 슬러리를 공급하도록 구성된다. 바람직하게 슬러리 공급부(200)는 초기연마 단계에서 40℃~80℃의 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 이와 같이, 초기연마 단계에서 상온보다 높은 온도의 슬러리를 공급함에 따라 기판 연마층에 입혀진 막이 고온 환경에서 보다 빨리 제거되어 기계적 연마도 촉진되고, 동시에 슬러리의 화학 반응이 최적의 온도로 설정되어 화학적 연마 시간을 보다 단축할 수 있게 되어, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기연마 단계에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게, 상기 초기연마 단계는 연마공정이 진행되는 전체 시간의 1/3 이하로 설정될 수 있다. 더욱 바람직하게 초기연마 단계에 소요되는 시간을 전체 연마 시간의 1/10 이하로 단축할 수 있다.More specifically, the
또한, 상기 슬러리 공급부(200)는 주연마 단계에서 상온 이하의 온도로 슬러리를 공급하도록 구성된다. 일 예로, 상기 주연마 단계는, 제1주연마 단계와, 상기 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를 포함할 수 있고, 상기 슬러리 공급부(200)는 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도(상온 온도 조건)로 슬러리를 공급하고, 상기 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게, 일정이상 연마량이 보장되며 일정 이상의 발열이 발생하는 제2주연마 단계에서는 슬러리 공급부(200)가 0℃~5℃의 온도로 슬러리를 공급할 수 있다. 경우에 따라서는 제1주연마 단계에서 바로 상온보다 낮은 온도로 슬러리를 공급하는 것도 가능하지만, 제1주연마 단계에서는 기판과 연마패드 간의 마찰에 의한 발열이 미리 설정된 기준치 이하이기 때문에 슬러리를 상온 온도 조건으로 공급하는 것만으로 충분하다.In addition, the
이와 같이, 주연마 단계에서 상온 이하의 슬러리를 공급함에 따라 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 기판의 주변 온도는 슬러리로부터 전달되는 열전달량의 감소분과 연마패드(111)와의 마찰에 의해 발생되는 발열량의 증가분이 평형을 이루면서, 화학 기계적 연마 단계의 시작 단계에서 연마 종료시점까지 적정 온도 범위 내에서 안정적으로 유지될 수 있다.The peripheral temperature of the substrate subjected to the chemical mechanical polishing process by supplying the slurry at a room temperature or lower in the peripheral edge step may be such that an increase in the amount of heat generated by the friction between the
상기 슬러리 공급부(200)는 기판과 연마패드(111)가 접촉되며 연마층의 연마가 이루어지는 연마공정 동안 서로 다른 온도를 갖는 슬러리를 공급 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다.The
일 예로, 상기 슬러리 공급부(200)는 슬러리 공급유로(미도시)를 통해 공급되는 슬러리의 온도를 조절하는 슬러리 온도조절부(300), 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하는 온도측정부(500), 및 상기 온도측정부(500)로부터 연마패드(111)의 표면 온도값을 수신하여 슬러리 온도조절부(300)를 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the
상기 슬러리 온도조절부(300)는 도면에 도시되지 않았지만, 슬러리 공급부(200)를 통해 슬러리가 연마패드(111) 상으로 공급되기 직전의 슬러리를 가열하거나 냉각하여 원하는 온도가 되도록 제어한다. 예를 들어, 슬러리를 임시로 수용 탱크에 수용하여 열선이나 냉동 사이클에 의하여 가열하거나 냉각할 수도 있고, 슬러리 탱크로부터 슬러리 공급부(200)를 연결하는 이송 파이프에 열선이나 냉동 사이클에 의하여 온도 조절할 수도 있다.The
슬러리 온도조절부(300)에서 조절되는 온도는, 슬러리가 화학 기계적 연마 공정 중인 기판에 도달하였을 때에, 슬러리에 의한 화학적 연마 공정이 원활히 일어날 수 있는 온도로 조절된다. 예를 들어, 슬러리에 의한 화학 반응의 최적 온도가 40℃인 경우에는, 주변 온도를 고려하여 슬러리 온도조절부(300)는 슬러리의 온도를 예를 들어, 43℃~47℃로 약간 높게 조절하여, 연마패드(111) 상에 공급된 슬러리가 기판까지 흘러들어가는 과정에서 주변 온도에 의해 냉각되더라도, 화학 기계적 연마 공정이 일어나는 기판 주변에서는 최적 온도로 도달하도록 제어된다. The temperature controlled by the
상기 온도측정부(500)는 기판를 가압하는 캐리어헤드(120)의 전방과 후방(연마패드(111)의 회전 방향을 기준)에서의 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 캐리어헤드(120)의 전방과 후방에서 모두 연마패드(111)의 온도를 측정하는 경우에는, 기판을 통과하기 이전과 이후에서의 온도를 측정하여 평균값으로 화학 기계적 연마 공정이 일어나는 온도를 산출하는 것이 좋다. 온도측정부(500)로서는 통상의 접촉식 센서를 사용할 수도 있지만, 연마패드(111)가 회전하고 있으므로 비접촉식 센서를 사용하는 것이 보다 바람직하다. The
이를 통해, 기판과 연마패드(111)의 기계적 연마 공정에서 발생되는 열에 의하여, 기판 주변의 온도가 변동되는 것을 보다 정확하게 감지할 수 있다. Accordingly, it is possible to more accurately detect that the temperature around the substrate fluctuates due to the heat generated in the mechanical polishing process of the substrate and the
상기 제어부(400)는, 온도측정부(500)에서 측정된 온도값을 수신받아 슬러리의 온도를 제어한다. 즉, 제어부(400)는, 화학 기계적 연마 공정이 일어나고 있는 기판 주변의 온도가 슬러리의 화학적 연마가 일어나는 최적의 온도를 초과한 경우에는 슬러리 온도조절부(300)에서 슬러리의 온도를 낮추도록 제어하고, 화학 기계적 연마 공정이 일어나고 있는 기판 주변의 온도가 슬러리의 화학적 연마가 일어나는 최적의 온도를 미달하는 경우에는 슬러리 온도조절부(300)에서 슬러리의 온도를 높이도록 제어하여, 기판 주변의 온도가 슬러리에 의한 화학적 연마가 원활히 일어날 수 있도록 유도한다. The
이때, 화학 기계적 연마 공정이 진행되는 과정에서, 기판와 연마패드(111)의 기계적 마찰에 의하여 열이 발생되므로, 화학 기계적 연마 공정의 시작 단계에 해당하는 시간이 경과하면, 기판와 연마패드(111)의 마찰에 의한 발열량에 해당되는 만큼 슬러리 공급부(200)로부터 공급되는 슬러리의 온도는 점점 낮아지게 제어되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 기판 주변의 온도는 항상 상온보다 높은 적정 온도를 유지할 수 있다.At this time, heat is generated due to the mechanical friction between the substrate and the
참고로, 본 발명에 기재된 '적정 온도'란 기판 연마층의 재질, 슬러리의 종류, 연마패드(111)의 재질 및 사용기간 등 화학 기계적 연마 공정의 변수를 고려하여, 기판 연마층이 공기와 접하면서 발생된 미세한 산화막이 제거되기 쉬우면서 슬러리의 화학 반응이 원활히 이루어져 기판의 연마에 최적이 되는 상온보다 높은 온도(예를 들어, 30℃~180℃)를 지칭한다. For reference, "suitable temperature" in the present invention refers to the temperature of the substrate polishing layer in consideration of the parameters of the chemical mechanical polishing process such as the material of the substrate polishing layer, the kind of slurry, the material of the
참고로, 본 발명에 기재된 '시작 단계'란 화학 기계적 연마 공정에 의하여 기판과 연마패드(111) 마찰에 의한 발열량에 의하여 슬러리의 화학적 연마 반응이 일어나는 최적인 적정 온도까지 도달하는 데까지의 단계를 지칭한다. 따라서, 온도조절된 슬러리가 공급됨에 따라, 시작 단계는 화학 기계적 연마 공정의 전체 공정 시간의 1/3이하로 정해진다. The 'starting step' described in the present invention refers to a step up to a temperature reaching an optimum temperature at which the chemical polishing reaction of the slurry occurs by the amount of heat generated by friction between the substrate and the
그리고, 본 명세서에 기재된 '초기연마 단계'란 화학 기계적 연마 공정을 시작하면, 단위 시간당 연마량이 낮게 유지되는 연마 단계로 정의한다. 여기서 단위 시간당 연마량이 '낮다'는 것은 '초기연마 단계'가 경과한 이후에 단위 시간당 연마량이 '큰' 주(主)연마 단계에서의 단위 시간당 연마량의 1/2 이하로 유지되는 단계로 정의한다. 참고로, 도 5에서, 0~T1 시간 사이의 구간이 '초기연마 단계'이고, 도 5에서 T1~Te 시간 사이의 구간이 '주연마 단계'이다.The 'initial polishing step' described in this specification is defined as a polishing step in which the polishing amount per unit time is kept low when the chemical mechanical polishing step is started. Here, 'the polishing amount per unit time' is defined as a step in which the polishing amount per unit time is maintained at 1/2 or less of the polishing amount per unit time in the 'major' polishing step after the 'initial polishing step' do. 5, the interval between 0 and T1 is the 'initial polishing step', and the interval between T1 and Te in FIG. 5 is the 'leading edge step'.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 전술한 연마공정이 진행되기 전에 연마패드(111)를 가열하는 예비 가열부를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a preheating unit for heating the
상기 예비 가열부는 연마공정(초기연마 단계 및 주연마 단계)이 진행되기 전에 연마패드(111)가 미리 소정 온도로 가열될 수 있게 함으로써, 연마패드(111) 상에 공급된 슬러리가 기판까지 흘러들어가는 과정에서 주변 온도에 의한 냉각을 최소화할 수 있게 함으로써, 초기연마 단계 시간을 보다 단축할 수 있게 한다.The preliminary heating unit allows the
바람직하게, 상기 예비 가열부는 연마패드(111)의 표면 온도를 상온보다 높은 온도로 가열하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 예비 가열부는 연마공정이 진행되기 전에 연마패드(111)의 표면 온도를 35℃~100℃로 가열하도록 구성될 수 있다.Preferably, the preheating portion may be configured to heat the surface temperature of the
상기 예비 가열부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 표면을 가열하도록 구성될 수 있으며, 예비 가열부의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 예비 가열부는 연마패드(111)의 표면 온도보다 높은 온도의 세정액을 연마패드(111)의 표면에 분사하는 세정액 분사부일 수 있다. 일 예로, 상기 세정액 분사부는 소정 온도로 가열된 순수(DIW)를 연마패드(111)의 표면에 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게 세정액 분사부는 50℃~100℃의 온도로 세정액을 분사하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 예비 가열부가 연마정반을 가열하여 연마패드가 연마정반에 의해 가열되게 유도하는 것도 가능하다.The preliminary heating unit may be configured to heat the surface of the
상기 세정액 분사부는 연마공정이 진행되기 전에 연마패드(111)의 표면 온도를 미리 소정 온도로 가열하는 역할을 수행함과 아울러, 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 이물질을 청소하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 세정액 분사부로부터 분사되는 세정액에 의해 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 이물질은 연마패드(111)의 외측으로 배출될 수 있다.The cleaning liquid injecting unit may function to heat the surface temperature of the
상기 세정액 분사부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 위치 및 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게 설계자유도 및 공간활용성을 높일 수 있도록, 예비 가열부(세정액 분사부)는 분사모듈을 통해 세정액을 분사하도록 구성될 수 있으며, 전술한 슬러리 공급부(200)는 분사모듈(210) 상에 일체로 제공될 수 있다. 이하에서는 도 6과 같이, 분사모듈(210) 상에 세정액을 분사하는 복수개의 세정액 분사노즐(230) 및 슬러리를 분사하는 복수개의 슬러리 분사노즐(220)이 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 참고로, 분사모듈에서부터의 슬러리 및 세정액의 분사 형태 및 방식은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The cleaning liquid jetting portion may be provided in various positions and structures according to required conditions and design specifications. The
이와 같이, 예비 가열부는 화학 기계적 연마 공정을 시작하기에 앞서, 상온보다 높은 온도(예를 들어, 35℃~100℃)의 순수를 분사하여, 연마패드(111)의 온도를 상온보다 높게 유도한다. 이에 의하여, 화학 기계적 연마 공정이 시작되는 시작 단계에서, 온도조절된 슬러리가 슬러리 공급부(200)로부터 연마패드(111)에 공급될 때에, 공급된 슬러리가 연마패드(111)를 통과하여 기판으로 전달되는 과정에서 슬러리의 온도가 주변과의 열교환에 의하여 과도하게 낮아지는 것을 방지할 수 있다.As described above, the preliminary heating section injects pure water at a temperature higher than normal temperature (for example, 35 DEG C to 100 DEG C) to induce the temperature of the
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는, 화학 기계적 연마 공정의 시작 단계에서 상온보다 높은 온도로 조절된 슬러리가 연마패드(111)에 공급되어 기팜으로 흘러들어 가게 구성되어, 화학 기계적 연마 공정의 초기연마 단계에서, 기판 연마층에 입혀진 막이 고온 환경에서 보다 빨리 제거되어 기계적 연마도 촉진되고, 동시에 슬러리의 화학 반응이 최적의 온도로 설정되어 화학적 연마 시간을 보다 단축할 수 있게 되어, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기연마 단계에 소요되는 시간을 전체 연마 시간의 1/10 이하로 단축할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention configured as described above is configured such that a slurry adjusted to a temperature higher than room temperature at the beginning of the chemical mechanical polishing process is supplied to the
이를 통해, 본 발명은, 화학 기계적 연마 공정에 소요되는 전체 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 주(主)연마 단계에서 화학 기계적 연마 공정에 의하여 단위 시간당 연마되는 연마량을 작게 유지하여, 기판 연마면의 연마량 편차를 작게 제어하기 용이한 환경을 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to shorten the total time required for the chemical mechanical polishing process to improve the productivity, and to maintain the amount of polishing to be polished per unit time by the chemical mechanical polishing process in the main polishing step to be small It is possible to obtain an effect that it is possible to provide an environment in which the variation in the amount of polishing of the substrate polishing surface can be controlled to be small.
한편, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면이고, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사노즐을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 12는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급홀 및 슬러리 도포슬롯을 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.7 to 9 are views for explaining a temperature control unit as a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. FIGS. 10 and 11 are chemical mechanical polishing apparatuses according to the present invention, to be. 12 is a view for explaining a slurry supply hole and a slurry application slot as a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 온도조절부(1200)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 12, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a
상기 온도조절부(1200)는 연마패드(111)의 상부에 이격되게 제공되며, 상기 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체(112)를 매체로 연마패드(111)의 표면 온도를 조절하도록 구성된다. 아울러, 온도조절부는 전술한 연마공정이 진행되는 도중에 연마패드의 표면 온도를 조절할 수 있으나, 다르게는 연마공정이 진행되기 전에 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것도 가능하다.The
참고로, 본 발명에서 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체(112)라 함은, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 온도조절부(1200)가 연마패드(111)의 상면에 존재하는 액상 유체를 매체로 이용하여 연마패드(111)의 표면 온도를 조절하도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 온도조절부가 기체를 매체로 연마패드의 표면 온도를 조절하도록 구성되는 것도 가능하다.In the present invention, the fluid 112 present on the upper surface of the
상기 온도조절부(1200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체(112)를 열전달 매체로 이용하여 연마패드(111)의 표면 온도를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 바람직하게, 상기 온도조절부(1200)는 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체(112)를 열전달 매체로 이용하여 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하도록 구성될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 연마공정 중에는 기판의 막질 종류, 캐리어헤드(120)에 의한 가압력 변화와 같은 이유로 인해 연마패드(111)의 표면 중 특정 영역의 온도가 국부적으로 상승하게 되는 문제점이 있다. 상기 온도조절부(1200)는 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 각 표면구간의 표면 온도를 개별적으로 조절함으로써, 연마패드(111)의 표면 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있게 한다.As described above, there is a problem in that the temperature of a specific region of the surface of the
상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.The surface of the
상기 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체(112)를 매체로 연마패드(111)의 온도를 조절할 수 있는 온도조절부(1200)의 일 예로서, 상기 온도조절부(1200)는 구간분할부재(1300) 및 열전달부재(1400)를 포함하여 구성될 수 있다.An example of a
상기 구간분할부재(1300)는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공한다. 여기서, 복수개의 온도조절구간이라 함은, 복수개의 표면구간에 대응되게 독립적으로 분할된(1구획된) 공간으로 이해될 수 있으며, 특정 온도조절구간에서는 대응하는 특정 표면구간의 온도만을 조절할 수 있다. 가령, 연마패드(111)의 표면이 6개의 표면구간(Z1~Z6)로 분할된 경우, 구간분할부재(1300)는 6개의 표면구간(Z1~Z6)에 대응하는 6개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공할 수 있으며, 예를 들어, C3 온도조절구간에서는 Z3 표면구간의 표면 온도를 제어할 수 있고, C4 온도조절구간에서는 Z4 표면구간의 표면 온도를 제어할 수 있다.The
참고로, 상기 온도조절부(1200)는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공하되, 상기 온도조절부(1200)는 연마패드(111)의 상면 일부 영역에 부분적으로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 온도조절부(1200)는 대략 부채꼴(sector) 형상으로 제공될 수 있으며, 각각의 온도조절구간(C1~C6)은 서로 다른 반경을 갖는 호(1arc) 형태로 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는 연마패드(111)의 상면에서 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 공정, 및 컨디셔너를 이용한 연마패드(111)의 개질 공정이 진행됨과 동시에, 온도조절부(1200)에 의한 표면 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있게 한다.The
상기 구간분할부재(1300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 구간분할부재(1300)는 연마패드(111)의 상면 일부를 덮도록 제공되는 하우징부재(1310), 상기 하우징부재(1310)의 내부 공간을 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)으로 분할하는 격벽부재(1320)를 포함할 수 있으며, 상기 복수개의 표면구간은 격벽부재(1320)에 의해 정의될 수 있다. 일 예로, 상기 하우징부재(1310)는 대략 부채꼴 형상으로 형성될 수 있고, 격벽부재(1320)는 호 형태로 제공되어 하우징부재(1310)의 내부 공간을 복수개의 온도조절구간으로 분할할 수 있다. 경우에 따라서는 복수개의 온도조절구간이 각각 별도의 하우징부재에 의해 구성되는 것도 가능하다.The sectioning
상기 열전달부재(1400)는 복수개의 온도조절구간(C1~C6) 상에 각각 제공되어, 연마패드(111) 표면에 존재하는 유체(112)와 접촉되며 열전달이 이루어질 수 있으며, 상기 유체를 매개로 연마패드(111)의 온도를 조절하도록 구성된다.The
상기 열전달부재(1400)로서는 연마패드(111) 표면에 존재하는 유체(112)와 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 상기 열전달부재(1400)는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다. 가령, 특정 표면구간의 온도가 높을 경우에는 열전달부재가 냉각됨으로써, 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 특정 표면구간의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 다른 특정 표면구간의 온도가 낮을 경우에는 열전달부재가 가열됨으로써, 다른 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 다른 특정 표면구간의 온도를 높이는 것도 가능하다.The
상기 열전달부재(1400)의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 도 10을 참조하면, 상기 열전달부재(1400)로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 열전달부재(1400)에 의한 열전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 열전달부재(1400)는 대응되는 각 온도조절구간(C1~C6)에 대응하는 크기 및 형태로 제공될 수 있다. 경우에 따라서는 열전달부재가 대응하는 온도조절구간보다 작은 크기 및 다른 형태로 제공되는 것도 가능하다.The type and characteristics of the
또한, 도 10을 참조하면, 상기 열전달부재(1400)의 상부에는 열전달부재(1400)와 열전달 가능하게 방열부재(1500)가 제공될 수 있다.Referring to FIG. 10, a
일 예로, 상기 방열부재(1500)는 열전달부재(1400)의 열을 외부로 방출하기 위해 제공될 수 있다. 상기 방열부재(1500)로서는 열전달부재(1400)와 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 방열부재(1500)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 상기 방열부재(1500)로서 열전달부재(1400)로부터 열을 흡수하여 외부로 방산할 수 있는 통상의 히트싱크(heat sink)가 사용된 예를 들어 설명하기로 한다. 상기 방열부재(1500) 역시 열전달 효율을 극대화할 수 있도록 열전달부재(1400)에 대응하는 크기 및 형태로 제공될 수 있다.For example, the
또한, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 방열부재(1500)의 상부에는 방열부재(1500)와 열전달 가능한 열전달 유체를 공급하는 열전달 유체 공급부(1600)가 제공될 수 있다.10 and 11, a heat transfer
상기 열전달 유체 공급부(1600)는 방열부재(1500)에 의한 열전달 효과(예를 들어, 방열 특성)를 보다 높이기 위해 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 열전달 유체 공급부(1600)는 방열부재(1500)의 열을 보다 빠르게 방출하기 위해 제공될 수 있다. 여기서, 열전달 유체라 함은, 액상 유체 및 기상 유체를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 가령, 상기 열전달 유체로서는 세정수(DIW) 또는 질소(1N2) 가스가 사용될 수 있다.The heat transfer
상기 열전달 유체 공급부(1600)는 방열부재(1500)를 내부에 수용할 수 있는 밀폐된 유로 형태로 제공될 수 있으나, 경우에 따라서는 개방된 유로 형태로 제공되는 것도 가능하다.The heat transfer
또한, 상기 열전달 유체 공급부(1600)의 출구에는 분사노즐(1610)이 연결될 수 있으며, 상기 분사노즐(1610)은 분사 방향이 연마패드(111)의 표면을 향하도록 제공될 수 있다. 따라서, 상기 열전달 유체 공급부(1600)를 따라 공급되는 열전달 유체는 연마패드(111)의 표면에 분사될 수 있다.An
이와 같은 구조는, 방열부재(1500)의 방열 특성을 향상시키기 위한 사용된 열전달 유체를 재이용하여 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 이물질을 청소할 수 있게 한다. 바람직하게 상기 분사노즐(1610)은 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 열전달 유체를 분사하도록 제공될 수 있으며, 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 이물질은 분사노즐(1610)을 따라 분사되는 열전달 유체에 의해 연마패드(111)의 외측으로 배출될 수 있다.Such a structure allows reuse of the heat transfer fluid used for improving the heat dissipation characteristics of the
또한, 본 발명에 따르면 전술한 온도조절부(1200) 상에서 기판의 화학적 연마를 위한 슬러리(CMP slurry)가 공급되도록 구성될 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 온도조절부와 별도로 제공되는 슬러리 공급부를 통해 연마패드의 상면에 슬러리가 공급되도록 구성하는 것도 가능하다.In addition, according to the present invention, a slurry (CMP slurry) for chemical polishing of a substrate may be supplied on the
일 예로, 상기 온도조절부(1200) 상에는 슬러리 공급홀(1330)이 형성될 수 있고, 기판의 화학적 연마 공정을 위한 슬러리는 슬러리 공급홀(1330)을 통해 연마패드(111)의 상면에 공급될 수 있다. 바람직하게 상기 슬러리 공급홀(1330)은 연마패드(111)의 회전 방향을 따라 전술한 분사노즐(1610)의 후방에 배치될 수 있다.For example, a
이와 같은 구조는 연마패드(111)의 표면에 잔류하는 이물질이 분사노즐(1610)을 통해 분사되는 열전달 유체에 의해 연마패드(111)의 외측으로 배출된 후, 청소된 연마패드(111)의 표면에 새로운 슬러시가 공급될 수 있게 한다.In this structure, the foreign matter remaining on the surface of the
상기 슬러리 공급홀(1330)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 슬러리 공급홀(1330)은 연마패드(111)의 회전 방향을 따라 전술한 하우징부재(1310)의 출구측에 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 슬러리 공급홀이 하우징부재의 외면에 연결되는 구조로 제공되는 것도 가능하다.The
또한, 도 12를 참조하면, 상기 연마패드(111)를 마주하는 온도조절부(1200)의 저면에는 슬러리 공급홀(1330)과 연통되는 슬러리 도포슬롯(1340)이 형성될 수 있고, 상기 슬러리 공급홀(1330)에 공급된 슬러리는 슬러리 도포슬롯(1340)을 따라 연마패드(111)의 상면에 도포될 수 있다.12, a
바람직하게 상기 슬러리 도포슬롯(1340)은 온도조절부(1200)(하우징부재)의 출구단을 따라 호 형태로 형성될 수 있으며, 슬러리 공급홀(1330)에 공급된 슬러리는 호 형태의 도포슬롯을 따라 넓게 도포될 수 있다. 더욱이, 슬러리 공급홀(1330)에 공급된 슬러리는 슬러리 도포슬롯(1340)에 채워진 후 슬러리 도포슬롯(1340)을 따라 넓게 도포될 수 있기 때문에, 연마패드(111)의 표면에는 전체적으로 균일한 양의 슬러리가 얇게 도포될 수 있다.Preferably, the
한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111)의 온도를 측정하는 온도측정부, 및 상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 온도조절부(1200)를 제어하는 제어부(1800)를 포함할 수 있다.The chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a temperature measurement unit for measuring the temperature of the
상기 온도측정부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 온도를 측정하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 도 9를 참조하면, 온도측정부는 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 입구에서 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하는 제1온도측정부(1710), 및 상기 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 출구에서 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하는 제2온도측정부(1720)를 포함할 수 있고, 상기 제어부(1800)는 제1온도측정부(1710)와 제2온도측정부(1720)에서 측정된 결과에 따라 온도조절부(1200)를 제어할 수 있다.The temperature measuring unit may be provided to measure the temperature of the
즉, 상기 온조조절부에 의한 온도 조절 공정을 수행하기 전에 먼저 제1온도측정부(1710)를 이용하여 온도조절부(1200)의 입구에서 연마패드(111)의 온도를 측정하고, 온조조절부에 의한 온도 조절 공정이 완료되면 다시 제2온도측정부(1720)를 이용하여 온도조절부(1200)의 출구에서 연마패드(111)의 온도를 측정한 후, 제1온도측정부(1710)와 제2온도측정부(1720)에서 측정된 결과에 따라 온도조절부(1200)를 제어함으로써, 연마패드(111)의 온도를 보다 정확하게 제어하는 것이 가능하다. 바람직하게 상기 제어부(1800)는 제1온도측정부(1710)에서 측정된 온도와 제2온도측정부(1720)에서 측정된 온도 편차가 기설정된 범위(예를 들어, 1℃~5℃)내에 있도록 온도조절부(1200)를 제어할 수 있다.That is, before performing the temperature control process by the temperature control unit, the temperature of the
여기서, 제어부(1800)가 온도조절부(1200)를 제어한다 함은, 열전달부재(1400)(예를 들어, 열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 열전달 유체 공급부(1600)를 따라 공급되는 열전달 유체의 공급량을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.The
상기 제1온도측정부(1710) 및 제2온도측정부(1720)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 제1온도측정부(1710)는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 입구에 각각 배치되는 복수개의 제1온도센서(1712)를 포함할 수 있고, 상기 제2온도측정부(1720)는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 출구에 각각 배치되는 복수개의 제2온도센서(1722)를 포함할 수 있다.The first
상기 제1온도센서(1712) 및 상기 제2온도센서(1722)로서는 요구되는 종류 및 설계 사양에 따라 다양한 온도센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 제1온도센서(1712) 및 제2온도센서(1722)로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있으며, 제1온도센서(1712) 및 제2온도센서(1722)는 전술한 하우징부재(1310)에 형성된 센서장착홀(미도시)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 제1온도센서 및 제2온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.As the
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기로 한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 14 내지 도 16는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 온도조절부를 설명하기 위한 도면이며, 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 유체 유동홈을 설명하기 위한 도면이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 14 to 16 are views for explaining a temperature control unit, which is a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention And FIG. 17 is a view for explaining a fluid flow groove, which is a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
도 13 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111) 및 온도조절부(1200')를 포함한다.13 to 17, a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a
상기 연마패드(111)는 원형 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 회전하는 연마정반(110)의 상면에 제공된다.The
상기 연마패드(111)의 상면에 슬러리가 공급되는 상태에서 캐리어헤드(120)에 의해 기판을 연마패드(111)의 상면에 가압함으로써 화학 기계적 연마 공정이 수행될 수 있으며, 연마패드(111) 및 슬러리를 이용한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후에는 기판(10)을 세정 장치로 이송할 수 있다.A chemical mechanical polishing process can be performed by pressing the substrate on the upper surface of the
참고로, 본 발명에 기판(10)이라 함은 연마패드(111) 상에 연마될 수 있는 연마대상물로 이해될 수 있으며, 기판(10)의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 기판(10)으로서는 웨이퍼가 사용될 수 있다.For reference, the
상기 캐리어헤드(120)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 캐리어헤드(120)는 회전 가능하게 제공되는 본체부(미도시), 상기 본체부와 함께 회전 가능하게 제공되는 베이스부(미도시), 상기 베이스부의 저면에 제공되는 탄성 멤브레인(미도시)을 포함하여 제공될 수 있다.The
상기 탄성 멤브레인은 중앙부에 개구부가 형성되며, 탄성 멤브레인의 중앙부에 인접한 내측단은 베이스부에 고정될 수 있고, 탄성 멤브레인의 외측단은 베이스부의 엣지부에 결합되는 리테이너링에 의해 베이스부에 고정될 수 있다.The elastic membrane may have an opening at its center, an inner end adjacent to the center of the elastic membrane may be fixed to the base, and an outer end of the elastic membrane may be secured to the base by a retainer ring coupled to an edge of the base. .
상기 탄성 멤브레인은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 탄성 멤브레인에는 복수개의 플립(예를 들어, 링 형태의 플립)이 형성될 수 있으며, 복수개의 플립에 의해 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이에는 베이스부의 반경 방향을 따라 구획된 복수개의 압력챔버가 제공될 수 있다.The elastic membrane may be provided in various structures according to required conditions and design specifications. For example, the elastic membrane may be formed with a plurality of flips (for example, a ring-shaped flip), and a plurality of flaps are formed between the base and the elastic membrane, A chamber may be provided.
상기 베이스부와 탄성 멤브레인의 사이 각 압력챔버에는 각각 압력을 측정하기 위한 압력센서가 제공될 수 있다. 상기 각 압력챔버의 압력은 압력챔버 제어부(1800')에 의한 제어에 의해 개별적으로 조절될 수 있으며, 각 압력챕버의 압력을 조절하여 기판(10)이 가압되는 압력을 개별적으로 조절할 수 있다.A pressure sensor for measuring pressure may be provided in each of the pressure chambers between the base and the elastic membrane. The pressure of each of the pressure chambers can be individually adjusted by the control of the pressure chamber controller 1800 ', and the pressure at which the
또한, 상기 캐리어헤드(120)의 중심부에는 탄성 멤브레인의 개구에 의해 관통 형성되는 중심부 압력챔버(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 중심부 압력챔버는 기판(10)과 직접 연통되어 폴리싱 공정 중에 기판을 가압할 뿐만 아니라, 흡입압이 작용되어 기판(10)을 캐리어헤드(120)의 탄성 멤브레인에 밀착시킴으로써 기판(10)을 파지한 상태로 제3의 위치(예를 들어, 세정장치)로 이동시키는 역할도 수행할 수 있다.In addition, a center pressure chamber (not shown) may be formed in the center of the
또한, 상기 연마패드(111)의 상면 다른 일측에는 연마패드(111)의 표면을 개질하기 위한 컨디셔너가 제공된다.A conditioner for modifying the surface of the
상기 컨디셔너는 아암(1141)의 회전 중심을 기준으로 선회 운동하도록 제공되며, 컨디셔너(140)의 기계적 드레싱 공정에 의해 연마패드(111)는 일정한 연마면을 유지할 수 있다.The conditioner is provided to pivot about the center of rotation of the arm 1141 and the
상기 온도조절부(1200')는 연마패드(111)의 상부에 제공되되, 상기 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하도록 구성된다.The temperature regulating unit 1200 'is provided on an upper part of the
상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 온도조절부(1200')에 의해 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 이하에서는 연마패드(111)의 표면이 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 링 형태를 갖는 6개의 표면구간(Z1~Z6)로 분할된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 연마패드의 표면이 5개 미만 또는 7개 이상의 표면구간으로 분할되는 것도 가능하다. 다르게는 온도조절부가 연마패드의 표면을 연마패드의 회전 중심을 기준으로 방사상 구조를 갖는 복수개의 표면구간으로 분할하거나 여타 다른 구조를 갖는 복수개의 표면구간으로 분할하는 것도 가능하다.The surface of the
상기 온도조절부(1200')는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 온도조절부(1200')는 접촉부재(1300') 및 열전달부재(1400')를 포함하여 구성될 수 있다.The temperature controller 1200 'may be provided with various structures capable of independently controlling the temperatures of a plurality of surface sections according to required conditions and design specifications. For example, the temperature regulating unit 1200 'may include a contact member 1300' and a heat transfer member 1400 '.
상기 접촉부재(1300')는 복수개의 표면구간에 각각 제공되어 복수개의 표면구간에서 연마패드(111)와 열전달 가능하게 연마패드(111)의 표면에 직접 접촉된다.The contact member 1300 'is provided in each of a plurality of surface sections and is in direct contact with the surface of the
상기 접촉부재(1300')는 연마패드(111)에 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조 및 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 접촉부재(1300')는 연마패드(111)의 손상은 최소로 하면서 열전달 효율은 극대화할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 접촉부재(1300')는 열전도율이 높은 탄화 규소(siC)와 같은 세라믹 소재로 형성될 수 있다.The contact member 1300 'may be formed of various structures and materials that are in contact with the
상기 접촉부재(1300')는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드(111)의 표면에 다양한 방식으로 접촉하도록 제공될 수 있다. 가령, 상기 접촉부재(1300')는 연마패드(111)의 표면에 면접촉되거나 선접촉될 수 있다. 이하에서는 상기 접촉부재(1300')가 각 표면구간의 폭 길이에 대응하는 폭 길이를 갖는 사각 블럭 형태로 형성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 열전도도가 우수한 중간 매개체를 이용하여 접촉부재가 연마패드의 표면에 간접 접촉되도록 구성하는 것도 가능하다.The contact member 1300 'may be provided to contact the surface of the
참고로, 상기 온도조절부(1200')는 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절하되, 상기 온도조절부(1200')는 연마패드(111)의 상면 일부 영역에 부분적으로 제공될 수 있다. 이와 같은 구조는 연마패드(111)의 상면에서 캐리어 헤드를 이용한 화학 기계적 연마 공정, 및 컨디셔너를 이용한 연마패드(111)의 개질 공정이 진행됨과 동시에, 온도조절부(1200')에 의한 표면 온도 조절 공정이 동시에 수행될 수 있게 한다.For example, the temperature controller 1200 'may individually adjust the temperature of a plurality of surface sections, and the temperature controller 1200' may be partially provided on the upper surface of the
상기 열전달부재(1400')는 접촉부재(1300')와 열전달이 이루어지도록 접촉부재(1300')의 상면에 제공되며, 열전달부재(1400')의 온도를 조절함으로써 열전달부재(1400')와 열전달되는 접촉부재(1300')의 온도를 조절할 수 있도록 구성된다. 일 예로, 상기 열전달부재(1400')는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다. 가령, 특정 표면구간의 온도가 높을 경우에는 열전달부재(1400')가 냉각됨으로써, 특정 표면구간의 존재하는 접촉부재(1300')의 온도를 낮춰, 접촉부재(1300')가 접촉되는 특정 표면구간의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 다른 특정 표면구간의 온도가 낮을 경우에는 열전달부재(1400')를 가열시켜 접촉부재(1300')를 매개로 다른 특정 표면구간의 온도를 높이는 것도 가능하다.The heat transfer member 1400 'is provided on the upper surface of the contact member 1300' so that heat is transferred to the contact member 1300 'and the temperature of the heat transfer member 1400' The temperature of the contact member 1300 'can be adjusted. As an example, the heat transfer member 1400 'may be selectively heatable or coolable depending on the temperature of the plurality of surface sections. For example, when the temperature of a specific surface section is high, the heat transfer member 1400 'is cooled so that the temperature of the existing contact member 1300' in a specific surface section is lowered, so that the contact member 1300 ' Can be lowered. Conversely, when the temperature of another specific surface section is low, it is also possible to heat the heat transfer member 1400 'to raise the temperature of another specific surface section via the contact member 1300'.
상기 열전달부재(1400')의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 도 14을 참조하면, 상기 열전달부재(1400')로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다.The type and characteristics of the heat transfer member 1400 'can be variously changed according to required conditions and design specifications. Referring to FIG. 14, a typical thermoelectric element using endothermic or heat generated by the Peltier effect may be used as the heat transfer member 1400 '.
또한, 도 14 내지 도 16을 참조하면, 상기 열전달부재(1400')의 상부에는 열전달부재(1400')를 냉각시키기 위한 냉각부(1500')가 제공될 수 있다.14 to 16, a cooling unit 1500 'for cooling the heat transfer member 1400' may be provided on the heat transfer member 1400 '.
상기 냉각부(1500')는 열전달부재(1400')의 열을 외부로 방출하기 위해 제공될 수 있다. 상기 냉각부(1500')로서는 열전달부재(1400')와 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 냉각부(1500')의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 냉각부(1500')는, 상기 열전달부재(1400')의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 냉각플레이트(1510')와, 상기 냉각플레이트(1510')의 내부를 따라 냉각 유체를 유동시키는 냉각유체유로(1520')를 포함하여 구성될 수 있다.The cooling unit 1500 'may be provided to discharge the heat of the heat transfer member 1400' to the outside. The cooling unit 1500 'may be provided with various structures capable of transmitting heat with the heat transfer member 1400', and the present invention is not limited or limited by the structure and characteristics of the cooling unit 1500 '. For example, the cooling unit 1500 'includes a cooling plate 1510' connected to the upper portion of the heat transfer member 1400 'in a heat transferable manner, and a cooling plate 1510' And a cooling fluid flow path 1520 '.
상기 각 냉각부(1500')에 제공되는 냉각유체유로(1520')에는 냉각유체가 각각 개별적으로 공급되거나 통합 공급될 수 있다. 일 예로, 도 16을 참조하면, 상기 각 냉각부(1500')의 냉각유체유로(1520')의 입구는 냉각 유체 주입라인에 공통적으로 연결될 수 있으며, 각 냉각부(1500')의 냉각유체유로(1520')의 출구는 냉각 유체 토출라인에 공통적으로 연결될 수 있다.The cooling fluid flow path 1520 'provided in each of the cooling units 1500' may be individually supplied or integrally supplied with the cooling fluid. 16, the inlet of the cooling fluid channel 1520 'of each cooling unit 1500' may be commonly connected to the cooling fluid injection line, and the cooling fluid channel 1520 'of each cooling unit 1500' The outlet of the cooling fluid discharge line 1520 'may be commonly connected to the cooling fluid discharge line.
아울러, 상기 냉각플레이트(1510')는 열전도도가 우수한 재질로 형성될 수 있으며, 냉각유체로서는 다양한 종류의 유체가 사용될 수 있다.In addition, the cooling plate 1510 'may be formed of a material having a high thermal conductivity, and various kinds of fluids may be used as the cooling fluid.
또한, 상기 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되는 접촉부재(1300') 및 열전달부재(1400')는 연마패드(111)의 상부에 제공되는 연결부재(1600')에 의해 일체로 연결될 수 있다.The contact member 1300 'and the heat transfer member 1400', which are separately provided on the plurality of surface sections, may be integrally connected by a connecting member 1600 'provided on the upper part of the
상기 연결부재(1600')는 서로 인접한 접촉부재(1300') 및 열전달부재(1400')를 일체로 연결 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 연결부재(1600')는 소정 길이를 갖는 바 형태로 형성될 수 있으며, 연결부재(1600')의 저면에는 각 표면구간에 대응하는 냉각부(1500'), 열전달부재(1400') 및 접촉부재(1300')가 순차적으로 부착될 수 있다.The connecting member 1600 'may be provided in various structures that can integrally connect the contact member 1300' and the heat transfer member 1400 ', which are adjacent to each other. For example, the connecting member 1600 'may be formed in a bar shape having a predetermined length, and a cooling unit 1500', a heat transfer member 1400 'corresponding to each surface section may be formed on the bottom surface of the connecting member 1600' And the contact member 1300 'may be sequentially attached.
또한, 상기 연결부재(1600')는 플렉시블(1flexible)한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 접촉부재(1300')는 연결부재(1600')에 연결된 상태에서 자중(self load)에 의해 연마패드(111)에 접촉하도록 구성될 수 있다. The connection member 1600 'may be formed of a flexible material. The contact member 1300' may be connected to the polishing pad 1600 'by a self-load in a state of being connected to the connection member 1600' 111).
여기서, 상기 접촉부재(1300')가 자중에 의해 연마패드(111)에 접촉된다 함은, 접촉부재(1300')의 자중에 의해 연결부재(1600')가 휘어지며 접촉부재(1300')가 연마패드(111)에 접촉되는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 상기 접촉부재(1300')가 자중에 의해 연마패드(111)에 접촉되는 상태는, 접촉부재(1300') 및 연결부재(1600')의 하중이 연마패드(111)의 표면에 전혀 작용하지 않거나, 접촉부재(1300') 및 연결부재(1600')의 전체 하중 중 극히 작은 일부의 하중만이 연마패드(111)의 표면에 작용하는 상태로 이해될 수 있다.Here, the contact member 1300 'is brought into contact with the
바람직하게 복수개의 표면구간 영역별로 상하 방향을 따른 연결부재(1600')의 유동성이 효과적으로 보장될 수 있도록, 상기 연결부재(1600')에는 유동가이드홈(1610')이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 유동가이드홈(1610')은 복수개의 표면구간 영역 사이에 대응하는 위치에 형성되도록 연결부재(1600')의 저면에 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 유동가이드홈을 연결부재의 상면에 형성하거나, 여타 다른 구조로 연결부재에 유동성을 제공할 수 있다.A flow guide groove 1610 'may be formed in the connecting member 1600' so that fluidity of the connecting member 1600 'along the vertical direction can be effectively ensured. For example, the flow guide grooves 1610 'may be formed on the bottom surface of the connecting member 1600' so as to be formed at corresponding positions between a plurality of surface section regions. In some cases, a flow guide groove may be formed on the upper surface of the connecting member, or fluidity may be provided to the connecting member by other structures.
또한, 도 17을 참조하면, 상기 접촉부재(1300')의 저면에는 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체가 유동되기 위한 유체 유동홈(1310')이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 17, a fluid flow groove 1310 'may be formed on the bottom surface of the contact member 1300' to allow the fluid present on the upper surface of the
여기서, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체라 함은, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 상면에 존재하는 유체가 연마패드의 상면에 강제적으로 유동되는 기체를 포함할 수도 있다.Here, the fluid present on the upper surface of the
상기 연마패드(111)가 회전함에 따라 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체는 유체 유동홈(1310')을 따라 유동될 수 있다. 바람직하게, 상기 유체 유동홈(1310')은 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 유체가 유동되도록 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 유체 유동홈(1310')은 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 곡선 형태로 형성될 수 있다.As the
이와 같은 구조는 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체, 다시 말해서, 화학 기계적 연마 공정에 사용된 유체 및 유체에 포함된 이물질이 유체 유동홈(1310')을 따라서 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 유동된 후 연마패드(111)의 외측으로 배출될 수 있게 한다.Such a structure is advantageous in that the fluid existing on the upper surface of the
다시 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111)의 온도를 측정하는 온도측정부(1700'), 및 상기 온도측정부(1700')에서 측정된 결과에 따라 온도조절부(1200')를 제어하는 제어부(1800')를 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 13, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a temperature measuring unit 1700 'for measuring the temperature of the
상기 온도측정부(1700')는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 온도를 측정하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 도 13을 참조하면, 온도측정부(1700')는 복수개의 표면구간 영역별로 배치되는 복수개의 온도센서(1710')를 포함할 수 있고, 상기 제어부(1800')는 복수개의 온도센서(1710')에서 측정된 결과에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.The temperature measuring unit 1700 'may be provided to measure the temperature of the
여기서, 제어부(1800')가 온도조절부(1200')를 제어한다 함은, 열전달부재(1400')(예를 들어, 열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 냉각부(1500')의 냉각 성능(1냉각유체 공급량)을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Herein, the control unit 1800 'controls the temperature control unit 1200'. The control unit 1800 'controls the power applied to the heat transfer member 1400' (for example, a thermoelectric element) And adjusting the cooling performance (one cooling fluid supply amount).
상기 온도센서(1710')로서는 요구되는 종류 및 설계 사양에 따라 다양한 온도센서(1710')가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 온도센서(1710')로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서(1710')가 사용될 수 있으며, 온도센서(1710')는 전술한 연결부재(1600') 상에 형성된 센서장착홀(미도시)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.As the temperature sensor 1710 ', various temperature sensors 1710' may be used according to the kind and design specification required. For example, a conventional infrared (IR) temperature sensor 1710 'may be used as the temperature sensor 1710', and the temperature sensor 1710 'may be a sensor mounting hole formed on the connecting member 1600' Not shown). In some cases, it is possible to use other non-contact sensors as temperature sensors. Alternatively, it is also possible to mount a contact-type temperature sensor on the top surface of the polishing pad on which the polishing pad is seated and measure the temperature of the polishing pad using a contact-type temperature sensor.
한편, 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 19는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 연마패드의 위치별 표면 온도를 도시한 그래프이다. 또한, 도 20은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 슬러리 공급부를 설명하기 위한 도면이고, 도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치로서, 분사높이 조절부의 구조 및 작동 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 18 is a view for explaining a chemical mechanical polishing apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a graph showing a surface temperature of a polishing pad according to the present invention, which is a chemical mechanical polishing apparatus . FIG. 20 is a view for explaining a slurry supply unit as a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. FIG. 21 and FIG. 22 show a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, Fig.
도 18 내지 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111) 및 슬러리 공급부를 포함하되, 상기 슬러리 공급부(2200)는 연마패드(111)의 상부에 이격되게 제공되며, 상기 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고, 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리(CMP slurry)를 공급하도록 구성된다.18-22, a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention includes a
여기서, 상기 슬러리 공급부(2200)가 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급한다 함은, 슬러리 공급부(2200)가 복수개의 표면구간 별로 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다.Here, the
일 예로, 상기 슬러리 공급부(2200)는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 참고로, 상기 슬러리 공급부(2200)에 의한 분사 면적 조건을 조절함에 따라, 슬러리 공급부(2200)에 의해 분사되는 분사 면적에 대응하여 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있는 바, 연마패드(111) 표면의 증발열을 조절함으로써, 연마패드(111)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.For example, the
전술한 바와 같이, 연마공정 중에는 기판의 막질 종류, 캐리어헤드(120)에 의한 가압력 변화와 같은 이유로 인해 연마패드(111)의 표면 중 특정 영역의 온도가 국부적으로 상승하게 되는 문제점이 있다. 특히, 도 19와 같이, 연마패드(111)의 표면 중 기판의 접촉 면적 및 시간이 높은 영역(Z2)의 표면 온도가 다른 영역에 비해 상대적으로 높아지는 문제점이 있다. 상기 슬러리 공급부(2200)는 연마공정시 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 분사 조건을 달리하여 연마패드(111)의 표면 온도가 전체적으로 균일하게 유지될 수 있게 한다.As described above, there is a problem in that the temperature of a specific region of the surface of the
상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간(Z1,Z2,Z3)으로 분할될 수 있다.The surface of the
이하에서는 상기 연마패드(111)의 표면이 링 형태를 갖는 3개의 표면구간(Z1,Z2,Z3)으로 분할된 예를 들어 설명하기로 한다. 구체적으로 상기 연마패드(111)의 표면은, 연마패드(111)의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간(Z1), 상기 연마패드(111)의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간(Z3), 및 상기 중앙부 표면구간(Z1)과 가장자리부 표면구간(Z3)의 사이에 배치되는 중간부 표면구간(Z2)으로 분할될 수 있다. 참고로, 연마공정시 상기 기판의 중심은 중간부 표면구간(Z2)의 중심 영역에 접촉될 수 있다.Hereinafter, an example in which the surface of the
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 복수개의 표면구간이 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 복수개의 링 형태로 분할된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 표면구간이 원형 또는 다각형 형상으로 분할되거나 불규칙적인 배열을 이루도록 분할되는 것도 가능하다.In the above-described embodiment of the present invention, a plurality of surface sections are divided into a plurality of ring shapes having diameters different from each other along the radial direction of the
상기 슬러리 공급부(2200)는 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 슬러리 공급부(2200)는 제1슬러리 분사부(2220,2230) 및 제2슬러리 분사부(2210)를 포함할 수 있으며, 상기 제1슬러리 분사부(2220,2230) 및 제2슬러리 분사부(2210)는 서로 다른 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 상기 제2슬러리 분사부(2210)가 제1슬러리 분사부(2220,2230)보다 상대적으로 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 경우에 따라서는 제1슬러리 공급부가 제2슬러리 공급부보다 넓은 분사 면적으로 슬러리를 공급하도록 구성되는 것도 가능하다.The
상기 제1슬러리 분사부(2220,2230) 및 제2슬러리 분사부(2210)에 의한 분사 조건(분사 면적)은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 제1슬러리 분사부(2220,2230)는 소정 간격(L2,L2')을 두고 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐(2222,2232)을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 제2슬러리 분사부(2210)는 제1분사노즐(2222,2232) 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격(L1)으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐(2212)을 포함할 수 있다. 참고로, 상기 제2분사노즐(2212)은 제1분사노즐(2222,2232)보다 좁은 이격 간격(L1〈 L2,L2')으로 배치되기 때문에, 동일한 길이를 갖는 구간에서는 제2분사노즐(2212)의 갯수가 제1분사노즐(2222,2232)의 갯수보다 많게 된다.The spraying conditions (injection area) by the first
전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는 각 분사노즐 간의 이격 간격 및 갯수 조절을 통해 각 분사부에 의한 분사 면적이 조절되도록 구성된 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 각 분사노즐의 노즐 직경 또는 여타 다른 조건을 조절함으로써 각 분사부에 의한 분사 면적을 조절하는 것도 가능하다.In the embodiments of the present invention described above and in the illustrated embodiment, the injection area by each jet part is adjusted by adjusting the separation distance and the number of jet nozzles. However, in some cases, the nozzle diameter of each jet nozzle It is also possible to control the spray area by each sprayer by adjusting other conditions.
전술한 바와 같이, 상기 슬러리 공급부(2200)에 의해 분사되는 분사 면적에 대응하여 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있는 바, 상기 제1슬러리 분사부(2220,2230)는 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서 슬러리를 분사하고, 상기 제2슬러리 분사부(2210)는 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서 슬러리를 분사하도록 구성되는 것이 바람직하다.As described above, the heat of evaporation on the surface of the
보다 구체적으로, 상기 제1슬러리 분사부(2220,2230)는 복수개의 표면구간 중 연마패드(111)의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간(Z1) 및 연마패드(111)의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간에 슬러리를 저밀도로 분사할 수 있고, 상기 제2슬러리 분사부(2210)는 복수개의 표면구간 중 중앙부 표면구간(Z1)과 가장자리부 표면구간(Z3)의 사이에 배치되는 중간부 표면구간(Z2)에 슬러리를 고밀도로 분사할 수 있다.More specifically, the first
본 발명의 실시예에서는 제1슬러리 분사부(2220,2230)의 제1분사노즐(2222,2232), 및 제2슬러리 분사부(2210)의 제2분사노즐(2212)이 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 일직선 상에 배치된 예를 들어 설명하고 있지만, 각 분사노즐의 배열 및 배치구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 가령, 각 분사노즐은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 선상에 배치되거나, 연마패드(111)의 원주 방향을 따라 배치되는 것도 가능하다.The
이와 같은 구조에 의해, 상기 제2슬러리 분사부(2210)로부터 슬러리가 분사되는 면적은 제1슬러리 분사부(2220,2230)로부터 슬러리가 분사되는 면적보다 크게 정의될 수 있다. 따라서, 상기 제2슬러리 분사부(2210)로부터 슬러리가 분사되는 중간부 표면영역의 증발열이 다른 표면영역(중앙부 표면영역 및 가장자리 표면영역)보다 커지게 되기 때문에, 중간부 표면영역의 온도를 다른 표면영역(중앙부 표면영역 및 가장자리 표면영역)의 온도보다 낮출 수 있다.With such a structure, the area of the slurry injected from the second
한편, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치는 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부(2200)에 의한 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부(2300)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention may include a spray
상기 분사높이 조절부(2300)는 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러리 공급부(2200)에 의한 슬러리의 분사높이를 조절 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 분사높이 조절부(2300)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 분사높이 조절부(2300)는, 상기 슬러리 공급부(2200)를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부(2310), 상기 연마패드(111)의 표면온도를 측정하는 온도측정부(2320), 상기 온도측정부(2320)에서 측정된 결과에 따라 이송부(2310)를 제어하는 제어부(2330)를 포함할 수 있다.The spray
상기 이송부(2310)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 슬러리 공급부(2200)를 상하 방향을 따라 이송시킬 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 이송부(2310)는 구동모터에 구동력에 의해 회전하는 리드스크류를 포함하여 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 이송부가 여타 다른 통상의 직선운동시스템(Linear Motion System)을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.The
상기 온도측정부(2320)는 연마패드(111)의 표면온도를 측정 가능한 통상의 온도센서를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 온도센서로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.The
바람직하게, 상기 온도측정부(2320)는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정부가 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다.The
상기 제어부(2330)는 온도측정부(2320)에서 측정된 결과에 따라 이송부(2310)를 제어하여 슬러리의 분사높이를 제어할 수 있는 바, 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 슬러리의 분사높이를 높이고, 이와 반대로, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 슬러리의 분사높이를 낮출 수 있다. 아울러, 상기 분사높이 조절부(2300)에 의해 슬러리의 분사높이가 높아지면 슬러리의 분사면적이 증가할 수 있고, 이와 반대로, 분사높이 조절부(2300)에 의해 슬러리의 분사높이가 낮아지면 슬러리의 분사면적이 축소될 수 있다.The
바람직하게, 상기 슬러리 공급부(2200)의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스(2340)가 제공될 수 있으며, 상기 제어부(2330)는 슬러리 공급부(2200)가 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 이송부(2310)를 제어할 수 있다. 이와 같은 구조는, 슬러리의 분사 안정성 보장되는 상한분사높이 및 하한분사높이의 사이 높이 조건으로 슬러리 공급부(2200)가 배치될 수 있게 함으로써, 슬러리 공급부(2200)가 의도하지 않지 않게 슬러리의 분사 안정성이 보장되기 어려운 높이에 배치되는 것을 미연에 방지할 수 있게 한다.A
한편, 도 23 내지 도 25를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 슬러리 공급부(140)는 연마패드(111)의 회전 중심(O)으로부터 반경 방향으로 서로 다른 거리(r)만큼 이격된 다수의 위치에 슬러리를 공급하되, 연마패드(111) 상에서 기판이 위치하고 있는 영역에 해당하는 연마패드(111)의 반경 방향으로의 위치에 슬러리를 공급하도록 구성될 수 있다.23 to 25, according to another embodiment of the present invention, the
상기 슬러리 공급구(142a)는 슬러리 공급부(145)로부터 슬러리(40a)를 공급받아 연마패드(111)상에 공급한다. 이를 위하여, 연마패드(111)의 중심(O)을 향하는 방향으로 뻗은 아암(141)과, 아암(141)을 따라 왕복 이동하는 슬라이더(142)가 구비된다. The
이때, 슬라이더(142)는 공지된 다양한 구동 수단(142m)에 의해 이루어질 수 있지만, 아암(141)에 N극과 S극의 영구 자석(미도시)이 교대로 배치되고, 슬라이더(142)에 코일이 형성되어 코일에 인가되는 전류를 제어하는 것에 의하여 슬라이더(142)가 아암을 따라 이동하는 리니어 모터의 원리로 왕복 이동(142d)되게 구동하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 슬라이더(142)의 위치를 정교하게 조절하면서도 아암(141)을 따라 슬라이더(142)를 이동시키는 데 필요한 체적을 최소화하여 콤팩트한 구성을 구현할 수 있다. At this time, although the
그리고 도면에는 아암(141)이 연마패드(111)의 중심(O)을 향하여 직선 형태로 배열된 구성이 예로 들어 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 아암(141)은 완만한 곡선 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 아암(141)은 슬라이더(142)가 이동하는 경로를 안내하되, 슬라이더(142)에 형성된 슬러리 공급구(142a)가 기판이 차지하고 있는 영역에 대응하는, 연마패드(111)의 반경 방향(r)으로의 다수의 위치(P1,..P7)에 슬러리(40a)를 공급할 수 있게 형성되면 충분하다. Although the
이와 같이, 웨이퍼 연마층의 화학적 연마를 위하여 연마패드(111) 상에 공급하는 슬러리(40a)를 연마패드(111)의 중심(O)으로부터 반경 방향으로 서로 다른 거리만큼 이격된 다수의 위치에 공급함으로써, 웨이퍼의 전체 연마면에 골고루 슬러리가 공급되어 웨이퍼의 영역별로 화학적 연마가 의도하지 않게 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있고 슬러리의 점도가 높아지더라도 웨이퍼의 연마층에 골고루 슬러리를 원하는 분량만큼씩 공급하는 것이 가능해져, 웨이퍼의 화학적 연마 효과를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The
즉, 도 25를 참조하면, 기판이 연마패드(111) 상에서 차지하는 영역(빗금)의 접선(즉, P1과 P7의 원주 방향을 따르는 이동 경로)의 사잇 영역(A) 내에 슬러리(40a)가 공급된다. 이에 의하여, 슬러리 공급구(40a)로부터 연마패드(111)의 각 지점(P1, P2,...,P7)에 공급되는 슬러리(40a)는 웨이퍼의 해당 영역에 도달하게 된다. 25, the
예를 들어, 기판의 회전 중심(Ow)으로부터 x만큼 이격된 위치에서 화학적 연마량을 늘리고자 할 경우에는, 기판의 회전 중심(Ow)으로부터 x만큼 이격된 위치에 대응하는 위치(P3, P5)에서의 슬러리의 공급량을 보다 더 늘리는 것에 의해 이루어진다. 이때, 기판이 화학 기계적 연마 공정 중에 자전하는 상태이어서, 기판의 회전 중심(Ow)으로부터 x만큼 떨어지지 않은 영역에도 P3, P5에서 공급된 슬러리가 묻어 화학적 연마량에 기여하지만, 연마패드(111)의 발포 미공들에 스며들어간 슬러리는 여전히 P3, P5를 통과하는 원 형태의 경로로 이동되므로, P3와 P5에서 증가된 슬러리의 공급량은 기판의 회전 중심(Ow)으로부터 x만큼 떨어진 위치에 보다 크게 화학적 연마량에 영향을 미치게 된다.For example, in order to increase the amount of chemical polishing at a position spaced apart from the rotation center Ow of the substrate by x, the positions P3 and P5 corresponding to the positions spaced apart from the rotation center Ow of the substrate by x, The amount of the slurry to be supplied is further increased. At this time, since the substrate rotates during the chemical mechanical polishing process, the slurry supplied at P3 and P5 is also buried in the region not falling by x from the rotational center Ow of the substrate to contribute to the amount of chemical polishing, The slurry permeated into the foam microspheres is still transferred to the circular path passing through P3 and P5 so that the amount of the slurry supplied at P3 and P5 is larger than that at the position x away from the rotation center Ow of the substrate, .
한편, 슬라이더(142)에 형성된 슬러리 공급구(142a)로부터 연마패드(111) 상에 슬러리(40a)가 공급되는 위치는 10개 이상으로 정해지는 것이 좋다. (설명의 편의를 위하여 도 25에서는 7개의 지점만을 예로 들은 것임) 이를 통해, 연마패드(111)에 맞닿아 있는 기판에 10개 이상의 지점에서 슬러리(40a)의 공급량을 차별하여 공급할 수 있게 되므로, 기판의 화학적 연마량을 보다 정교하게 제어할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다. On the other hand, the position where the
그리고, 슬라이더(142)를 이동 구동하는 구동 수단(142m)의 구동 정보가 제어부(160)로 전송되어, 제어부(160)는 슬라이더(142)의 위치 정보를 실시간으로 인지한다. 그리고, 연마층 두께감지부(미도시)로부터 기판의 실시간의 현재 두께 분포(ta)도 제어부(160)로 전송되어, 제어부(160)가 슬러리 공급부(145)로부터 슬라이더(142)로 연결되는 슬러리 공급관(145s)의 조절 밸브(145p)를 조절함으로써, 슬러리 공급구(142a)로부터 연마패드(111) 상의 각 위치에 공급되는 슬러리의 양이 제어된다.The driving information of the driving means 142m for moving the
상기 연마층 두께 감지부는 기판의 공정면에 형성된 연마층(금속층과 비금속층을 모두 포함한다)이 연마패드(111)와 접촉하면서 연마층이 화학 기계적 연마되고 있는 기판의 연마층 두께를 실시간으로 감지한다. 이를 위하여, 연마 정반(110)에 형성된 관통부(미도시)를 통해 와전류 신호를 인가하여 이에 대한 응답에 의하여 기판의 연마층 두께 분포를 감지할 수도 있고, 연마패드(111) 또는 관통부로 광을 조사하고 반사된 반사광으로부터 연마층 두께를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1387917호, 대한민국 공개특허공보 제10-2008-102936호, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0108763호 등에 개시된 구성을 적용할 수 있다. The polishing layer thickness sensing unit senses the polishing layer thickness of the substrate on which the polishing layer is chemically and mechanically polished in real time while the polishing layer (including both the metal layer and the nonmetal layer) formed on the process surface of the substrate contacts the
연마층 두께 감지부에서 감지된 두께 분포 데이터는 신호선을 통해 제어부(160)로 전송된다. The thickness distribution data detected by the polishing layer thickness sensing unit is transmitted to the
상기 제어부(160)는 연마층 두께감지부에서 기판의 연마층 두께 분포 데이터를 수신하여, 기판의 연마층이 최종적으로 연마된 상태에서 목표로 하는 두께 분포인 타겟 두께 분포와 수신된 데이터인 웨이퍼의 현재 두께 분포를 대비한다. 그리고, 타겟 두께 분포와 현재 두께 분포의 편차가 큰 위치에서는 편차가 작은 위치에 비하여 보다 많은 슬러리(40a)가 공급되도록 한다. 여기서, '위치'는 웨이퍼의 해당 영역에 대응하는 연마패드의 중심(O)으로부터 반경 방향(r)으로 이격된 지점을 말한다. The
즉, 제어부(160)는 화학 기계적 연마 장치(100)를 이루는 모든 구성 요소와 데이터 교환을 함으로써, 화학 기계적 연마 공정이 행해지고 있는 상태가 모두 감시된다. That is, the
이와 같이, 기판의 두께 분포를 타겟 두께 분포와 대비하여, 기판 연마층의 연마 상태가 부족한 위치(보다 정확하게는 이 위치에 대응하는 연마패드의 원주 방향으로 이격된 위치)에 보다 많은 슬러리를 공급함으로써, 웨이퍼의 화학적 연마량을 보다 정교하게 조절할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Thus, by comparing the thickness distribution of the substrate with the target thickness distribution, by supplying more slurry to the position where the polishing state of the substrate polishing layer is insufficient (more precisely, the position spaced apart in the circumferential direction of the polishing pad corresponding to this position) , An advantageous effect of more precisely controlling the chemical polishing amount of the wafer can be obtained.
한편, 기판의 연마층의 최종적인 두께 분포 형상은 연마층이 전체적으로 일정한 두께로 평탄한 면일 수도 있고, 연마층이 중앙부 두께가 가장자리 두께에 비하여 더 높은 볼록한 면일 수도 있고, 연마층의 중앙부 두께가 가장자리 두께에 비하여 더 낮은 오목한 면일 수도 있다.On the other hand, the final thickness distribution shape of the polishing layer of the substrate may be a flat surface with a uniform thickness of the polishing layer as a whole, or the convex surface of the polishing layer may have a higher central portion thickness than the edge thickness, It may be a lower concave surface.
이처럼 다양한 기판의 타겟 두께 분포를 화학 기계적 연마 공정에 의하여 도달하기 위하여, 연마 헤드에 의하여 기판의 영역별로 가압하는 기계적 연마에만 의지해서는 정확한 형상을 구현하기 어려우므로, 화학적 연마를 영역별로 제어함으로써, 웨이퍼 연마층의 화학적 연마량을 정교하게 조절하여 웨이퍼 연마층의 타겟 두께 분포(프로파일)에 정확하게 도달할 수 있다. In order to reach the target thickness distribution of the various substrates by the chemical mechanical polishing process, it is difficult to realize an accurate shape only by mechanically polishing the substrate by the polishing head by the polishing head. Therefore, by controlling the chemical polishing in each region, The chemical polishing amount of the abrasive layer can be finely adjusted to accurately reach the target thickness distribution (profile) of the wafer abrasive layer.
한편, 도 26 및 도 27은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.26 and 27 are block diagrams for explaining a chemical mechanical polishing method according to the present invention. In addition, the same or equivalent portions as those in the above-described configuration are denoted by the same or equivalent reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
도 26 및 도 27을 참조하면, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마방법은 상기 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 상기 연마층을 연마하는 연마단계(S10)와, 상기 기판이 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 연마패드의 상면에 공급하는 슬러리 공급단계(S20)를 포함한다.Referring to FIGS. 26 and 27, a chemical mechanical polishing method according to the present invention includes a polishing step (S10) of polishing the polishing layer by bringing the substrate into contact with a polishing pad, And a slurry supply step (S20) for supplying slurry at different temperatures to the upper surface of the polishing pad during the polishing process.
단계 1-1:Step 1-1:
먼저, 기판을 연마패드에 회전 접촉시켜 기판의 연마층을 연마한다.(S10)First, the substrate is rotated and brought into contact with the polishing pad to polish the polishing layer of the substrate. (S10)
상기 연마단계(S10)에서 연마패드(111) 및 기판(10)의 회전 속도는 요구되는 조건 및 기판의 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The rotational speed of the
또한, 상기 연마단계(S10)가 진행되기 전에는 연마패드(111)가 미리 소정 온도로 가열될 수 있다. 상기 연마공정이 진행되기 전에 연마패드(111)를 가열하는 예비 가열 단계는, 연마공정(초기연마 단계 및 주연마 단계)이 진행되기 전에 연마패드(111)가 미리 소정 온도로 가열될 수 있게 함으로써, 연마패드(111) 상에 공급된 슬러리가 기판까지 흘러들어가는 과정에서 주변 온도에 의한 냉각을 최소화할 수 있게 함으로써, 초기연마 단계 시간을 보다 단축할 수 있게 한다.Also, before the polishing step S10 proceeds, the
바람직하게, 상기 예비 가열 단계에서는 연마패드(111)의 표면 온도를 상온보다 높은 온도로 가열하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 예비 가열 단계에서는 연마공정이 진행되기 전에 연마패드(111)의 표면 온도를 35℃~100℃로 가열할 수 있다.Preferably, in the preliminary heating step, the surface temperature of the
상기 예비 가열 단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 표면을 가열하도록 구성될 수 있으며, 예비 가열 방식 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 예비 가열 단계에서는 연마패드(111)의 표면 온도보다 높은 온도의 세정액을 연마패드(111)의 표면에 세정액(예를 들어, 순수)을 분사할 수 있다. 일 예로, 상기 예비 가열 단계에서는 50℃~100℃의 온도로 세정액을 연마패드(111)의 표면에 분사할 수 있으며, 이에 의하여, 연마패드(111)의 온도는 주변 온도보다 높은 상태로 있게 된다. In the preheating step, the surface of the
단계 1-2:Step 1-2:
다음, 상기 기판이 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 연마패드의 상면에 공급한다.(S20)Next, slurry at different temperatures is supplied to the upper surface of the polishing pad during the polishing process in which the substrate is polished while being in contact with the polishing pad. (S20)
구체적으로, 상기 연마단계는, 상기 기판에 대한 연마가 시작되는 초기연마 단계, 및 상기 초기연마 단계의 이후에 진행되는 주연마 단계를 포함하고, 상기 슬러리 공급단계(S20)에서는 초기연마 단계 및 주연마 단계에서 서로 다른 온도로 슬러리를 공급한다.Specifically, the polishing step includes an initial polishing step in which polishing of the substrate is started, and a main polishing step after the initial polishing step. In the slurry supplying step (S20), an initial polishing step and a peripheral The slurry is fed at different temperatures in the step.
바람직하게, 상기 슬러리 공급단계(S20)에서는, 기판(10)이 캐리어헤드(120)의 하측에 위치한 상태에서 화학 기계적 연마 공정이 시작되면, 슬러리 온도조절부(110)에서 상온에 비하여 높은 온도로 조절된 슬러리를 슬러리 공급부(30)를 통해 연마패드(111)상에 공급(초기연마 단계)한다.Preferably, in the slurry supply step S20, when the chemical mechanical polishing process is started in a state where the
상기 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 온도는 기판이 위치한 곳까지 흘러들어가는 데 소요되는 경로와 시간을 고려하여, 최적의 적정 온도에 비하여 3℃~7℃ 정도 높은 온도로 공급되는 것이 바람직하다. The temperature of the slurry supplied to the
이에 따라, 화학 기계적 연마 공정이 행해지는 기판 주변의 온도는 상온에 비하여 높은 온도로 유지되고, 동시에 슬러리의 화학적 연마를 위한 반응 온도(즉, 적정 온도)에 이미 도달한 상태가 된다. 따라서, 기판 연마면이 주변보다 높은 고온 상태로 되므로 기판 연마면에서의 산화막이 쉽게 제거되어 기계적 연마 공정도 보다 쉽게 이뤄진다. 동시에, 슬러리의 반응이 원활히 이루어지면서 화학적 연마도 금방 안정되게 이루어진다. As a result, the temperature around the substrate where the chemical mechanical polishing process is performed is maintained at a higher temperature than the room temperature, and at the same time the reaction temperature for chemical polishing of the slurry (that is, the proper temperature) has already reached. Therefore, since the substrate polishing surface is in a high temperature state higher than the surrounding area, the oxide film on the polishing surface of the substrate can be easily removed and the mechanical polishing process can be more easily achieved. At the same time, since the reaction of the slurry is smoothly performed, the chemical polishing can be stabilized immediately.
따라서, 화학 기계적 연마 공정은 시작 단계에서부터 단위 시간당 연마량이 금방 커지기 시작하여, 원활한 화학 기계적 연마 공정이 이루어지게 된다. 즉, 종래의 초기연마 단계는 전체 연마 공정 시간의 1/3 내지 1/2을 차지하였지만, 상기와 같이 초기연마 단계에서 온도 조절된 슬러리를 공급하여 기판의 연마 온도 환경을 적정 온도에 맞춰줌으로써, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기연마 단계에 소요되는 시간(T1)을 전체 연마 시간(Te)의 1/10 이하까지 낮출 수 있게 된다.Therefore, the amount of polishing per unit time from the start of the chemical mechanical polishing process begins to increase immediately, and a smooth chemical mechanical polishing process is achieved. That is, the conventional initial polishing step occupies 1/3 to 1/2 of the entire polishing time. However, by supplying the temperature-controlled slurry in the initial polishing step and adjusting the polishing temperature environment of the substrate to the proper temperature, The time T1 required for the initial polishing step in which the polishing amount per unit time is kept low can be lowered to 1/10 or less of the total polishing time Te.
상기 화학 기계적 연마 공정 중에 연마패드(111)의 온도는 지속적으로 온도측정부(500에 의해 측정되어 감시되며, 측정된 온도값은 제어부(400)로 전송된다.(S130). During the chemical mechanical polishing process, the temperature of the
한편, 화학 기계적 연마 공정 중에 시작 단계에서는 기판과 연마패드(111)의 마찰에 의한 발열량이 미미하지만, 단위 시간당 연마량이 낮은 상태로 유지되는 초기연마 단계를 넘어서면서 발열량은 크게 증가하게 된다. 이에 따라, 슬러리의 온도를 시작 단계에서 공급하던 슬러리의 온도로 유지할 경우에는, 기판 주변의 온도가 적정 온도 이상으로 과도하게 높아진다. On the other hand, during the chemical mechanical polishing process, the amount of heat generated by friction between the substrate and the
따라서, 전체 연마 시간(Te)의 1/10 내지 1/3정도(즉, 1/3이하)의 시간이 경과하면, 경험적으로 슬러리 공급부(30)로부터 공급되는 슬러리의 온도를 시작 단계에서의 온도에 비하여 낮게 조절되어 공급(주연마 단계)된다. 바람직하게 상기 주연마 단계는, 제1주연마 단계, 및 상기 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를 포함하고, 상기 슬러리 공급단계에서는 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도로 슬러리를 공급하고, 상기 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도(0℃~5℃의 온도)로 슬러리를 공급한다.Therefore, when the time from about 1/10 to 1/3 (i.e., 1/3 or less) of the total polishing time Te has elapsed, the temperature of the slurry supplied from the
이에 따라, 화학 기계적 연마 공정이 이루어지는 기판의 주변 온도는 슬러리로부터 전달되는 열전달량의 감소분과 연마패드(111)와의 마찰에 의해 발생되는 발열량의 증가분이 평형을 이루면서, 화학 기계적 연마 단계의 시작 단계에서 연마 종료 시점까지 적정 온도 범위 내에서 안정되게 유지할 수 있다.Accordingly, the ambient temperature of the substrate on which the chemical mechanical polishing process is carried out is performed at the initial stage of the chemical mechanical polishing step while the increase of the heat generation amount generated by the friction between the
경우에 따라서는 제어부(400)로 전송된 측정 온도값을 기초로 정할 수도 있다. 즉, 제어부(400)로 전송되는 연마패드(111)의 측정 온도값이 정해진 적정 온도 범위를 초과하면, 제어부(400)는 슬러리 온도조절부(300)에 지령을 전송하여, 슬러리 온도조절부(300)의 열선에 인가하는 전류를 낮추거나 OFF시키는 시간을 늘릴 수도 있고, 적극적으로는 냉동 사이클에 의하여 공급되는 슬러리를 냉각시켜, 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 온도를 낮추도록 조절할 수 있다. 이와 유사하게, 제어부(400)로 전송되는 연마패드(111)의 측정 온도값이 정해진 범위를 미달하면, 제어부(400)는 슬러리 온도조절부(110)에 지령을 전송하여, 슬러리 온도조절부(300)의 열선에 인가하는 전류를 높이거나 OFF시키는 시간을 줄일 수도 있고, 적극적으로는 냉동 사이클에 의하여 공급되는 슬러리를 추가로 가열하여, 연마패드(111)에 공급되는 슬러리의 온도를 높이도록 조절할 수도 있다.And may be determined on the basis of the measured temperature value transmitted to the
이에 의하여, 보다 정확한 시점에서 슬러리의 온도를 조절함으로써, 기판의 연마 공정이 시작부터 종료될 때까지 일정하고 신뢰성있게 정해진 적정 온도 범위 내에서 화학 기계적 연마 공정이 행해질 수 있다. Thereby, by controlling the temperature of the slurry at a more accurate point in time, the chemical mechanical polishing process can be performed within a predetermined temperature range which is constantly and reliably maintained from the start to the end of the polishing process of the substrate.
참고로, 연마패드의 온도를 측정하고 연마패드의 온도에 따라 슬러리의 온도를 조절하는 공정은 화학 기계적 연마 공정이 종료될 때까지 지속되어, 화학 기계적 연마 공정이 단위 시간에 대하여 일정하고 균일하게 행해질 수 있게 된다.For reference, the process of measuring the temperature of the polishing pad and controlling the temperature of the slurry according to the temperature of the polishing pad is continued until the chemical mechanical polishing process is finished, and the chemical mechanical polishing process is performed constantly and uniformly with respect to the unit time .
상기와 같이 화학 기계적 연마 공정의 기판에 슬러리를 상온보다 높은 온도, 바람직하게는 40℃~90℃ 사이의 온도로 가열된 상태로 공급됨에 따라, 기판 연마층이 고온 환경하에서 기계적 연마에 의해서도 보다 빨리 제거되고 슬러리의 화학 반응에 의한 화학적 연마 시간을 보다 단축할 수 있게 되어, 화학 기계적 연마 공정에서 단위 시간당 연마량이 낮게 유지되는 초기연마 단계에 소요되는 시간(T1)을 크게 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 또한 주(主)연마 단계에 소요되는 시간을 보다 길게 연장할 수 있는 여유가 생기므로, 주 연마 단계에서 기판의 연마면 위치에 따라 연마량 편차가 발생되는 크기를 줄일 수 있는 제어가 보다 정확하게 행해지는 효과를 얻을 수 있다.As described above, as the slurry is supplied to the substrate of the chemical mechanical polishing process in a heated state at a temperature higher than normal temperature, preferably between 40 ° C and 90 ° C, the polishing rate of the substrate can be made faster by mechanical polishing under a high- And the chemical polishing time due to the chemical reaction of the slurry can be further shortened, so that the time (T1) required for the initial polishing step in which the polishing amount per unit time is kept low in the chemical mechanical polishing process can be greatly shortened, And the time required for the main polishing step can be extended for a longer time. Therefore, it is possible to reduce the size of the deviation of the polishing amount depending on the position of the polishing surface of the substrate in the main polishing step The effect that the control that can be performed is performed more accurately can be obtained.
또한, 도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화학 기계적 연마방법은, 연마패드(111)의 상부에 이격되게 제공되며 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체를 매체로 연마패드(111)의 표면 온도를 조절하는 온도조절부(1200)를 포함하되, 상기 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하는 온도측정단계와, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 유체의 온도를 조절하여 유체를 매개로 연마패드(111)의 온도를 조절하는 온도조절단계를 포함할 수 있다.7 to 12, according to another embodiment of the present invention, a chemical mechanical polishing method is provided that is provided at a distance from the upper portion of the
단계 2-1:Step 2-1:
먼저, 상기 연마패드(111)의 표면 온도를 측정한다.First, the surface temperature of the
참고로, 상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.For reference, the surface of the
상기 온도측정단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 상기 온도측정단계에서는 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 측정할 수 있다.In the temperature measurement step, the temperature of the
바람직하게, 상기 온도측정단계는, 상기 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 입구에서 복수개의 표면구간의 표면 온도를 측정하는 입구온도 측정단계와, 상기 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 출구에서 복수개의 표면구간의 표면 온도를 측정하는 출구온도 측정단계를 포함할 수 있다.The temperature measuring step may include an inlet temperature measuring step of measuring a surface temperature of a plurality of surface sections at an inlet of the
참고로, 상기 입구온도는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 입구에 각각 배치되는 복수개의 제1온도센서(1712)를 포함하는 제1온도측정부(1710)에 의해 측정될 수 있고, 상기 출구온도는 복수개의 표면구간에 대응되게 연마패드(111)의 회전 방향을 따른 온도조절부(1200)의 출구에 각각 배치되는 복수개의 제2온도센서(1722)를 포함하는 제2온도측정부(1720)에 의해 측정될 수 있다.For reference, the inlet temperature includes a plurality of
상기 제1온도센서(1712) 및 상기 제2온도센서(1722)로서는 요구되는 종류 및 설계 사양에 따라 다양한 온도센서가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 제1온도센서(1712) 및 제2온도센서(1722)로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서가 사용될 수 있으며, 제1온도센서(1712) 및 제2온도센서(1722)는 전술한 하우징부재(1310)에 형성된 센서장착홀(미도시)에 장착될 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.As the
단계 2-2:Step 2-2:
다음, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 유체의 온도를 조절하여 유체를 매개로 연마패드(111)의 온도를 조절한다.Next, the temperature of the
바람직하게, 상기 온도조절단계에서는 온도측정단계에서 개별적으로 측정된 복수개의 표면구간의 온도에 따라, 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 온도조절단계에서는 입구온도 측정단계와 출구온도 측정단계에서 측정된 온도 편차가 기설정된 범위(예를 들어, 1℃~5℃)에 있도록 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다.Preferably, in the temperature control step, the temperatures of the plurality of surface sections may be individually adjusted according to the temperatures of the plurality of surface sections individually measured in the temperature measuring step. More preferably, in the temperature control step, the temperature of the plurality of surface sections may be individually adjusted so that the temperature deviation measured in the inlet temperature measuring step and the outlet temperature measuring step is within a predetermined range (for example, 1 to 5 ° C) have.
상기 온도조절단계(S20)에서 연마패드(111)의 온도 조절은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일 예로, 상기 온도조절단계(S20)에서는 연마패드(111)의 상부에 이격되게 제공되는 온도조절부(1200)를 제어하여 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체를 매체로 연마패드(111)의 표면 온도를 조절할 수 있다.In the temperature control step S20, temperature control of the
참고로, 본 발명에서 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체라 함은, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 온도조절부가 기체를 매체로 연마패드의 표면 온도를 조절하도록 구성되는 것도 가능하다.For reference, the fluid present on the upper surface of the
상기 온도조절부(1200)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체를 열전달 매체로 이용하여 연마패드(111)의 표면 온도를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. The
일 예로, 상기 온도조절부(1200)는, 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공하는 구간분할부재(1300)와, 복수개의 온도조절구간(C1~C6) 상에 각각 제공되며 연마패드(111)의 표면에 존재하는 유체와 열전달이 이루어지는 열전달부재(1400)를 포함할 수 있다.For example, the
상기 구간분할부재(1300)는 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간(C1~C6)을 제공한다. 여기서, 복수개의 온도조절구간(C1~C6)이라 함은, 복수개의 표면구간에 대응되게 독립적으로 분할된(1구획된) 공간으로 이해될 수 있으며, 특정 온도조절구간에서는 대응하는 특정 표면구간의 온도만을 조절할 수 있다. 일 예로, 상기 온도조절부(1200)는 대략 부채꼴(sector) 형상으로 제공될 수 있으며, 구간분할부재(1300)에 의해 제공되는 각각의 온도조절구간(C1~C6)은 서로 다른 반경을 갖는 호(1arc) 형태로 제공될 수 있다.The sectioning
상기 열전달부재(1400)로서는 연마패드(111) 표면에 존재하는 유체와 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다. 상기 열전달부재(1400)는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다. 가령, 특정 표면구간의 온도가 높을 경우에는 열전달부재(1400)가 냉각됨으로써, 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 특정 표면구간의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 다른 특정 표면구간의 온도가 낮을 경우에는 열전달부재(1400)가 가열됨으로써, 다른 특정 표면구간의 존재하는 유체를 매체로 다른 특정 표면구간의 온도를 높이는 것도 가능하다.The
상기 열전달부재(1400)의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 열전달부재(1400)로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다. The type and characteristics of the
또한, 상기 열전달부재(1400)의 상부에는 열전달부재(1400)와 열전달 가능하게 방열부재(1500)가 제공될 수 있고, 상기 방열부재(1500)의 상부에는 방열부재(1500)와 열전달 가능한 열전달 유체를 공급하는 열전달 유체 공급부(1600)가 제공될 수 있다.A
참고로, 상기 온도조절단계(S20)에서 온도조절부(1200)를 제어한다 함은, 열전달부재(1400)(1열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 열전달 유체 공급부(1600)를 따라 공급되는 열전달 유체의 공급량을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 기본적으로는 온도조절단계(S20)에서 열전소자의 온도를 조절하여 유체의 온도 조절을 통해 연마패드(111)의 온도를 조절할 수 있다.The control of the
또한, 도 13 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마방법은, 연마패드(111)의 상부에 제공되되 연마패드(111)의 표면을 복수개의 표면구간으로 분할하고 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하는 온도조절부(1200')를 포함하되, 상기 연마패드(111)의 표면 온도를 측정하는 온도측정단계(S10)와, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 조절하는 온도조절단계(S20)를 포함할 수 있다.13 to 17, a chemical mechanical polishing method according to another embodiment of the present invention includes a step of polishing a surface of a
단계 3-1:Step 3-1:
먼저, 상기 연마패드(111)의 표면 온도를 측정한다.First, the surface temperature of the
참고로, 상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.For reference, the surface of the
상기 온도측정단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 각 표면구간의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 상기 각 표면구간의 온도는 복수개의 표면구간 영역별로 배치되는 복수개의 온도센서(1710')를 포함하는 온도측정부(1700')에 의해 측정될 수 있다.In the temperature measurement step, the temperature of each surface section can be measured in various ways according to required conditions and design specifications. For example, the temperature of each surface section may be measured by a temperature measuring section 1700 'including a plurality of temperature sensors 1710' arranged in a plurality of surface section regions.
상기 온도센서(1710')로서는 요구되는 종류 및 설계 사양에 따라 다양한 온도센서(1710')가 사용될 수 있다. 일 예로, 상기 온도센서(1710')로서는 통상의 적외선(IR) 온도센서(1710')가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.As the temperature sensor 1710 ', various temperature sensors 1710' may be used according to the kind and design specification required. As an example, a conventional infrared (IR) temperature sensor 1710 'may be used as the temperature sensor 1710'. In some cases, it is also possible to mount a contact type temperature sensor on the upper surface of the polishing table on which the polishing pad is seated, and measure the temperature of the polishing pad using a contact type temperature sensor.
단계 3-2:Step 3-2:
다음, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 복수개의 표면구간의 온도를 조절한다.Next, the temperature of the plurality of surface sections is adjusted according to the result measured in the temperature measuring step.
즉, 상기 온도조절단계에서는 온도측정단계에서 개별적으로 측정된 복수개의 표면구간의 온도에 따라, 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절할 수 있다.That is, in the temperature control step, the temperatures of the plurality of surface sections can be individually adjusted according to the temperatures of the plurality of surface sections individually measured in the temperature measuring step.
참고로, 상기 온도조절단계에서 연마패드(111)의 온도 조절은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 수행될 수 있다.For reference, temperature control of the
일 예로, 상기 온도조절단계(S20)에서는 연마패드(111)의 상부에 제공되는 온도조절부(1200')를 제어하여 연마패드(111)의 표면 온도를 조절할 수 있다.For example, in the temperature control step S20, the temperature of the
상기 온도조절부(1200')는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 연마패드(111)의 표면 온도를 조절할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 온도조절부(1200')는, 상기 연마패드(111)와 열전달 가능하게 연마패드(111)의 표면에 접촉되는 접촉부재(1300')와, 상기 접촉부재(1300')와 열전달이 이루어지는 열전소자와, 상기 열전소자를 냉각시키기 위한 냉각부(1500')를 포함하여 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공될 수 있다.The temperature controller 1200 'may be provided with various structures capable of adjusting the surface temperature of the
상기 접촉부재(1300')는 연마패드(111)에 접촉되며 열전달 가능한 다양한 구조 및 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 접촉부재(1300')는 연마패드(111)의 손상은 최소로 하면서 열전달 효율은 극대화할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.The contact member 1300 'may be formed of various structures and materials that are in contact with the
상기 열전달부재(1400')는 접촉부재(1300')와 열전달이 이루어지도록 접촉부재(1300')의 상면에 제공되며, 열전달부재(1400')의 온도를 조절함으로써 열전달부재(1400')와 열전달되는 접촉부재(1300')의 온도를 조절할 수 있도록 구성된다. 일 예로, 상기 열전달부재(1400')는 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공될 수 있다.The heat transfer member 1400 'is provided on the upper surface of the contact member 1300' so that heat is transferred to the contact member 1300 'and the temperature of the heat transfer member 1400' The temperature of the contact member 1300 'can be adjusted. As an example, the heat transfer member 1400 'may be selectively heatable or coolable depending on the temperature of the plurality of surface sections.
상기 열전달부재(1400')의 종류 및 특성은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 열전달부재(1400')로서는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 통상의 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다.The type and characteristics of the heat transfer member 1400 'can be variously changed according to required conditions and design specifications. For example, as the heat transfer member 1400 ', a conventional thermoelectric element using endothermic or heat generated by the Peltier effect may be used.
또한, 상기 열전달부재(1400')의 상부에는 열전달부재(1400')를 냉각시키기 위한 냉각부(1500')가 제공될 수 있다. 상기 냉각부(1500')는 열전달부재(1400')의 열을 외부로 방출할 수 있는 다양한 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 냉각부(1500')는, 상기 열전달부재(1400')의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 냉각플레이트(1510')와, 상기 냉각플레이트(1510')의 내부를 따라 냉각 유체를 유동시키는 냉각유체유로(1520')를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, a cooling unit 1500 'for cooling the heat transfer member 1400' may be provided on the heat transfer member 1400 '. The cooling unit 1500 'may be provided in various structures capable of discharging the heat of the heat transfer member 1400' to the outside. For example, the cooling unit 1500 'includes a cooling plate 1510' connected to the upper portion of the heat transfer member 1400 'in a heat transferable manner, and a cooling plate 1510' And a cooling fluid flow path 1520 '.
또한, 상기 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되는 접촉부재(1300') 및 열전달부재(1400')는 연마패드(111)의 상부에 제공되는 연결부재(1600')에 의해 일체로 연결될 수 있다. 바람직하게 상기 연결부재(1600')는 플렉시블(1flexible)한 재질로 형성될 수 있으며, 상기 접촉부재(1300')는 연결부재(1600')에 연결된 상태에서 자중(self load)에 의해 연마패드(111)에 접촉하도록 구성될 수 있다.The contact member 1300 'and the heat transfer member 1400', which are separately provided on the plurality of surface sections, may be integrally connected by a connecting member 1600 'provided on the upper part of the
참고로, 상기 온도조절단계(S20)에서 온도조절부(1200')를 제어한다 함은, 열전달부재(1400')(예를 들어, 열전소자)에 인가되는 전원을 조절하거나, 냉각부(1500')의 냉각 성능(1냉각유체 공급량)을 조절하는 것을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 기본적으로는 온도조절단계(S20)에서 열전소자의 온도를 조절하여 접촉부재(1300')의 온도 조절을 통해 연마패드(111)의 온도를 조절할 수 있다.Controlling the temperature control unit 1200 'in the temperature control step S20 may be performed by controlling the power applied to the heat transfer member 1400' (for example, a thermoelectric element) (The amount of one cooling fluid supplied) of the cooling fluid (hereinafter referred to as " cooling fluid "). Basically, the temperature of the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마방법은, 상기 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체를 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 유동시키는 유체유동단계를 포함할 수 있다.In addition, the chemical mechanical polishing method according to another embodiment of the present invention includes a fluid flow step of flowing the fluid existing on the upper surface of the
이를 위해, 상기 접촉부재(1300')의 저면에는 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체가 유동되기 위한 유체 유동홈(도 17의 1310' 참조)이 형성될 수 있으며, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체, 다시 말해서, 화학 기계적 연마 공정에 사용된 유체 및 유체에 포함된 이물질은 유체 유동홈(1310')을 따라서 연마패드(111)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 유동된 후 연마패드(111)의 외측으로 배출될 수 있다.For this, a fluid flow groove (see 1310 'in FIG. 17) for flowing a fluid present on the upper surface of the
여기서, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 유체라 함은, 연마패드(111)의 상면에 존재하는 슬러리(CMP slurry) 및 세정수(예를 들어, DIW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 상면에 존재하는 유체가 연마패드의 상면에 강제적으로 유동되는 기체를 포함할 수도 있다.Here, the fluid present on the upper surface of the
한편, 도 18 내지 도 22를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마방법은, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉되는 연마패드(111)의 표면온도를 측정하는 온도측정단계와, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리(slurry)를 공급하는 슬러리 공급단계를 포함할 수 있다.18 to 22, a chemical mechanical polishing method according to another embodiment of the present invention includes a temperature measurement step of measuring a surface temperature of a
단계 4-1:Step 4-1:
먼저, 화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉되는 연마패드(111)의 표면온도를 측정한다.First, the surface temperature of the
참고로, 상기 연마패드(111)의 표면은 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다. 일 예로, 상기 연마패드(111)의 표면은 연마패드(111)의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태의 복수개의 표면구간으로 분할될 수 있다.For reference, the surface of the
상기 온도측정단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 일 예로, 상기 온도측정단계(S10)에서는 통상의 적외선(IR) 온도센서를 이용하여 연마패드(111)의 온도를 측정할 수 있다. 경우에 따라서는 연마패드의 온도를 측정하기 위한 온도센서로서 여타 다른 비접촉 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다르게는 연마패드가 안착되는 연마정반의 상면에 접촉식 온도센서를 장착하고 접촉식 온도센서를 이용하여 연마패드의 온도를 측정하는 것도 가능하다.In the temperature measurement step, the temperature of the
바람직하게 상기 온도측정단계에서는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)(실질적으로 가장 온도가 높은 구간)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 온도측정단계에서 복수개의 표면구간의 온도를 전체적으로 측정하는 것도 가능하다.Preferably, in the temperature measurement step, the temperature of the middle portion surface zone Z2 (substantially the highest temperature zone) in which the center of the substrate is contacted is measured in a plurality of surface sections along the radial direction of the
단계 4-2:Step 4-2:
다음, 상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리(slurry)를 공급한다.Next, slurry is supplied to the
상기 슬러리 공급단계에서 측정된 결과(연마패드의 온도 조건)에 따라 다른 분사 조건으로 연마패드(111)에 슬러리를 공급한다 함은, 연마패드(111)의 온도 조건에 따라 연마패드(111)에 분사되는 슬러리의 분사 면적, 분사 속도, 분사 유량 등과 같은 조건을 달리하여 슬러리를 공급하는 것으로 이해될 수 있다. 바람직하게 상기 슬러리 공급단계에서는 복수개의 표면구간 별로 다른 분사 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다.The slurry is supplied to the
이하에서는 상기 슬러리 공급단계에서 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하도록 구성된 예를 들어 설명하기로 한다. 참고로, 상기 슬러리의 분사 면적 조건을 조절함에 따라, 연마패드(111) 표면의 증발열이 증가 또는 감소할 수 있으며, 연마패드(111) 표면의 증발열을 조절함으로써, 연마패드(111)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.Hereinafter, an example will be described in which the slurry is supplied at different spray area conditions for a plurality of surface sections in the slurry supply step. The temperature of the
일 예로, 상기 슬러리 공급단계에서는, 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 높은 표면구간에서는 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급하고, 상기 복수개의 표면구간 중 상대적으로 온도가 낮은 표면구간에서는 상대적으로 좁은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다. 바람직하게 상기 슬러리 공급단계에서는 연마패드(111)의 반경 방향을 따른 복수개의 표면구간 중 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간(Z2)에 상대적으로 넓은 분사 면적 조건으로 슬러리를 공급할 수 있다.For example, in the slurry supply step, the slurry is supplied in a relatively wide spray area condition in a surface section having a relatively high temperature among the plurality of surface sections, The slurry can be supplied with a narrow spray area condition. In the slurry supply step, the slurry may be supplied at a spray area condition relatively large to the intermediate section Z2 where the center of the substrate is in contact with the center of the plurality of surface sections along the radial direction of the
또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마방법은 연마패드(111)의 표면온도에 대응하여 슬러의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절단계를 포함할 수 있다.In addition, the chemical mechanical polishing method according to the present invention may include a spray height adjusting step of adjusting the spray height of the slurry corresponding to the surface temperature of the
상기 분사높이 조절단계에서는, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 슬러리의 분사높이를 높이고, 상기 연마패드(111)의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 슬러리의 분사높이를 낮출 수 있다. 참고로, 상기 분사높이 조절단계에서 슬러리의 분사높이가 높아지면 연마패드(111)에 대한 슬러리의 분사면적이 증가할 수 있고, 이와 반대로, 분사높이 조절부(2300)에 의해 슬러리의 분사높이가 낮아지면 연마패드(111)에 대한 슬러리의 분사면적이 축소될 수 있다. 바람직하게, 상기 분사높이 조절단계에서는 슬러리의 분사 높이가 데이터베이스(2340)에 미리 저장된 상한분사높이 및 하한분사높이 사이의 높이에 배치될 수 있다.If the surface temperature of the
또한, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마방법은 기판의 연마층의 두께 분포를 측정하는 연마층 두께감지단계와, 상기 연마층 두께감지단계에서 얻어진 상기 기판의 현재 두께 분포를 상기 기판의 타겟 두께 분포와 대비하여, 상기 기판의 현재 두께 분포와 상기 기판의 타겟 두께 분포의 편차가 큰 위치에서는 상기 편차가 작은 위치에 비하여 보다 많은 슬러리를 상기 연마패드에 공급하는 슬러리 조절단계를 포함할 수 있다.(도 23 내지 도 25 참조)The present invention also provides a chemical mechanical polishing method comprising the steps of: sensing a thickness distribution of a polishing layer of a substrate; sensing a current thickness distribution of the substrate obtained in the polishing layer thickness sensing step, A slurry adjusting step of supplying more slurry to the polishing pad than a position where the deviation is small at a position where a deviation between a current thickness distribution of the substrate and a target thickness distribution of the substrate is large. 23 to 25)
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be understood that the present invention can be changed.
111 : 연마패드 200 : 슬러리 공급부
300 : 슬러리 온도조절부 400 : 제어부
500 : 온도측정부 1200 : 온도조절부
1300 : 구간분할부재 1310 : 하우징부재
1320 : 격벽부재 1330 : 슬러리 공급홀
1340 : 슬러리 도포슬롯 1400 : 열전달부재
1500 : 방열부재 1600 : 열전달 유체 공급부
1610 : 분사노즐 1710 : 제1온도측정부
1720 : 제2온도측정부 1800 : 제어부
2200 : 슬러리 공급부 2210 : 제2슬러리 분사부
2212 : 제2분사노즐 2220,2230 : 제1슬러리 분사부
2222,2232 : 제1분사노즐 2300 : 분사높이 조절부
2310 : 이송부 2320 : 온도측정부
2330 : 제어부 2340 : 데이터베이스111: polishing pad 200: slurry supply part
300: slurry temperature adjusting unit 400:
500: temperature measuring unit 1200: temperature controlling unit
1300: sectioning member 1310: housing member
1320: partition member 1330: slurry supply hole
1340: slurry dispensing slot 1400: heat transfer member
1500: heat dissipation member 1600: heat transfer fluid supply unit
1610: jet nozzle 1710: first temperature measuring unit
1720: second temperature measuring unit 1800:
2200: Slurry supply part 2210: Second slurry delivery part
2212:
2222, 2232: First injection nozzle 2300:
2310: Feeding part 2320: Temperature measuring part
2330: control unit 2340:
Claims (81)
화학 기계적 연마 공정 중에 기판이 접촉하며, 복수개로 분할된 표면구간을 갖는 연마패드와;
상기 기판이 상기 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 상기 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 공급하되, 상기 복수개의 표면구간 중 제1표면구간보다 온도가 낮은 제2표면구간에는 제1분사 면적으로 상기 슬러리를 공급하고, 상기 복수개의 표면구간 중 상기 제2표면구간보다 온도가 높은 상기 제1표면구간에는 상기 제1분사 면적보다 넓은 제2분사 면적으로 상기 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
A chemical mechanical polishing apparatus for polishing an abrasive layer of a substrate,
A polishing pad in contact with the substrate during the chemical mechanical polishing process, the polishing pad having a plurality of divided surface sections;
Wherein a slurry at different temperatures is supplied to the plurality of surface sections in different spraying conditions during a polishing process in which the substrate is polished while being in contact with the polishing pad, The slurry is supplied to the second low surface area at a first spray area and the second spray area of the plurality of surface areas is wider than the first spray area by a second spray area larger than the first spray area A slurry supply unit for supplying the slurry;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 연마공정은,
상기 기판에 대한 연마가 시작되는 초기연마 단계와;
상기 초기연마 단계의 이후에 진행되는 주연마 단계를; 포함하고,
상기 슬러리 공급부는 상기 초기연마 단계 및 상기 주연마 단계에서 서로 다른 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
In the polishing step,
An initial polishing step in which polishing of the substrate is started;
A main polishing step after the initial polishing step; Including,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at different temperatures in the initial polishing step and the main polishing step.
상기 슬러리 공급부는 상기 주연마 단계에서 상기 초기연마 단계에서보다 더 낮은 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at a lower temperature than in the initial polishing step in the main polishing step.
상기 슬러리 공급부는 상기 초기연마 단계에서 상온보다 높은 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at a temperature higher than room temperature in the initial polishing step.
상기 슬러리 공급부는 상기 초기연마 단계에서 40℃~80℃의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at a temperature of 40 DEG C to 80 DEG C in the initial polishing step.
상기 초기연마 단계는 상기 연마공정이 진행되는 전체 시간의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the initial polishing step is one third or less of the total time during which the polishing step is performed.
상기 슬러리 공급부는 상기 주연마 단계에서 상온 이하의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at a temperature not higher than room temperature in the peripheral step.
상기 주연마 단계는,
제1주연마 단계와;
상기 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를; 포함하고,
상기 슬러리 공급부는 상기 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도로 상기 슬러리를 공급하고, 상기 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
8. The method of claim 7,
In the main step,
A first starring step;
A second main step that proceeds after the first main step; Including,
Wherein the slurry supply unit supplies the slurry at a temperature corresponding to room temperature in the first peripheral stage and supplies the slurry at a temperature lower than room temperature in the second peripheral stage.
상기 슬러리 공급부는 상기 제2주연마 단계에서 0℃~5℃의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
9. The method of claim 8,
And the slurry supply unit supplies the slurry at a temperature of 0 ° C to 5 ° C in the second peripheral stage.
상기 슬러리 공급부는,
슬러리 공급유로를 통해 공급되는 상기 슬러리의 온도를 조절하는 슬러리 온도조절부와;
상기 연마패드의 표면 온도를 측정하는 온도측정부와;
상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 슬러리 온도조절부를 제어하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
The slurry supply unit includes:
A slurry temperature regulator for regulating the temperature of the slurry supplied through the slurry feed passage;
A temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the polishing pad;
A controller for controlling the slurry temperature controller according to a result of the temperature measurement;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Further comprising a temperature adjusting unit for adjusting a surface temperature of the polishing pad.
상기 온도조절부는 상기 연마공정이 진행되는 도중에 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the temperature controller adjusts the surface temperature of the polishing pad during the polishing process.
상기 온도조절부는 상기 연마공정이 진행되기 전에 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the temperature controller adjusts a surface temperature of the polishing pad before the polishing process is performed.
상기 온도조절부는 상기 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하는 것을 특징으로 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the temperature controller adjusts the temperature of the plurality of surface sections independently.
상기 복수개의 표면구간은 상기 연마패드의 반경 방향을 따라 서로 다른 직경을 갖는 링 형태로 분할된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the plurality of surface sections are divided into ring shapes having different diameters along the radial direction of the polishing pad.
상기 온도조절부는,
상기 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공하는 구간분할부재와;
상기 복수개의 온도조절구간 상에 각각 제공되며, 상기 연마패드의 표면에 존재하는 유체와 열전달이 이루어지는 열전달부재를; 포함하며,
상기 온도조절부는 상기 유체를 매체로 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
15. The method of claim 14,
The temperature controller may include:
An interval dividing member for providing a plurality of temperature control intervals divided corresponding to the plurality of surface intervals;
A heat transfer member provided on each of the plurality of temperature control sections and through which heat is transferred to a fluid existing on the surface of the polishing pad; ≪ / RTI &
Wherein the temperature controller adjusts the surface temperature of the polishing pad using the fluid as a medium.
상기 열전달부재는 상기 복수개의 표면구간의 온도에 따라 선택적으로 가열 또는 냉각 가능하게 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
17. The method of claim 16,
Wherein the heat transfer member is provided to be selectively heated or cooled according to the temperature of the plurality of surface sections.
상기 열전달부재는 열전소자(thermoelectric element)인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
18. The method of claim 17,
Wherein the heat transfer member is a thermoelectric element.
상기 열전달부재의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 방열부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
17. The method of claim 16,
Further comprising a heat dissipating member connected to the upper portion of the heat transfer member in a heat transferable manner.
상기 열전달부재의 상부에 제공되며, 상기 방열부재와 열전달 가능한 열전달 유체를 공급하는 열전달 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
20. The method of claim 19,
Further comprising a heat transfer fluid supply unit provided on the heat transfer member and supplying a heat transfer fluid to the heat dissipation member.
상기 열전달 유체 공급부의 출구에 연결되며, 상기 열전달 유체 공급부를 따라 공급되는 상기 열전달 유체를 상기 연마패드의 표면에 분사하는 분사노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
21. The method of claim 20,
Further comprising an injection nozzle connected to an outlet of the heat transfer fluid supply unit and spraying the heat transfer fluid supplied along the heat transfer fluid supply unit onto the surface of the polishing pad.
상기 분사노즐은 상기 연마패드의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 상기 열전달 유체를 분사하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
22. The method of claim 21,
Wherein the spray nozzle is provided to spray the heat transfer fluid in a direction outwardly from the inside of the polishing pad.
상기 구간분할부재는,
상기 연마패드의 상면 일부를 덮도록 제공되는 하우징부재와;
상기 하우징부재의 내부 공간을 상기 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 상기 복수개의 온도조절구간으로 분할하는 격벽부재를; 포함하고,
상기 복수개의 표면구간은 상기 격벽부재에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
17. The method of claim 16,
The sectioning member
A housing member provided to cover a part of the upper surface of the polishing pad;
A partition member dividing the internal space of the housing member into the plurality of temperature control sections divided corresponding to the plurality of surface sections; Including,
Wherein the plurality of surface sections are defined by the partition member.
상기 온도조절부 상에는 슬러리 공급홀이 형성되고,
상기 슬러리는 상기 슬러리 공급홀을 통해 상기 연마패드의 상면에 공급되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
12. The method of claim 11,
A slurry supply hole is formed on the temperature adjusting portion,
Wherein the slurry is supplied to the upper surface of the polishing pad through the slurry supply hole.
상기 연마패드를 마주하는 상기 온도조절부의 저면에는 상기 슬러리 공급홀과 연통되는 슬러리 도포슬롯이 형성되고,
상기 슬러리 공급홀에 공급된 상기 슬러리는 상기 슬러리 도포슬롯을 따라 상기 연마패드의 상면에 도포되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
25. The method of claim 24,
A slurry application slot communicating with the slurry supply hole is formed on a bottom surface of the temperature control unit facing the polishing pad,
Wherein the slurry supplied to the slurry supply hole is applied to the upper surface of the polishing pad along the slurry application slot.
상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 입구에서 상기 연마패드의 표면 온도를 측정하는 제1온도측정부와;
상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 출구에서 상기 연마패드의 표면 온도를 측정하는 제2온도측정부와;
상기 제1온도측정부와 상기 제2온도측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 온도조절부를 제어하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
16. The method of claim 15,
A first temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the polishing pad at an inlet of the temperature adjusting unit along a rotating direction of the polishing pad;
A second temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the polishing pad at an outlet of the temperature adjusting unit along a rotating direction of the polishing pad;
A controller for controlling the temperature controller according to the results measured by the first temperature measuring unit and the second temperature measuring unit;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 제어부는 상기 제1온도측정부에서 측정된 온도와 상기 제2온도측정부에서 측정된 온도 편차가 기설정된 범위내에 있도록 상기 온도조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
27. The method of claim 26,
Wherein the controller controls the temperature controller so that the temperature measured by the first temperature measuring unit and the temperature deviation measured by the second temperature measuring unit are within a predetermined range.
상기 제1온도측정부는 상기 복수개의 표면구간에 대응되게 상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 입구에 각각 배치되는 복수개의 제1온도센서를 포함하고,
상기 제2온도측정부는 상기 복수개의 표면구간에 대응되게 상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 출구에 각각 배치되는 복수개의 제2온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
27. The method of claim 26,
Wherein the first temperature measuring unit includes a plurality of first temperature sensors respectively disposed at the entrance of the temperature adjusting unit along the rotation direction of the polishing pad corresponding to the plurality of surface sections,
Wherein the second temperature measuring unit includes a plurality of second temperature sensors respectively disposed at the outlet of the temperature adjusting unit along the rotational direction of the polishing pad corresponding to the plurality of surface sections.
상기 온도조절부는,
상기 연마패드와 열전달 가능하게 상기 연마패드의 표면에 접촉되는 접촉부재와;
상기 접촉부재와 열전달이 이루어지는 열전달부재를; 포함하되,
상기 접촉부재 및 상기 열전달부재는 상기 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
15. The method of claim 14,
The temperature controller may include:
A contact member contacting the surface of the polishing pad so as to be heat-transferable with the polishing pad;
A heat transfer member for transferring heat with the contact member; Including,
Wherein the contact member and the heat transfer member are provided individually in the plurality of surface sections.
상기 열전달부재는 열전소자(thermoelectric element)인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
30. The method of claim 29,
Wherein the heat transfer member is a thermoelectric element.
상기 열전달부재를 냉각시키기 위한 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
30. The method of claim 29,
Further comprising a cooling portion for cooling the heat transfer member.
상기 냉각부는,
상기 열전달부재의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 냉각플레이트와;
상기 냉각플레이트의 내부를 따라 냉각 유체를 유동시키는 냉각유체유로를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
32. The method of claim 31,
The cooling unit includes:
A cooling plate connected to the upper portion of the heat transfer member in a heat transferable manner;
A cooling fluid flow path through which the cooling fluid flows along the interior of the cooling plate;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 연마패드의 상부에 제공되며, 상기 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되는 상기 접촉부재 및 상기 열전달부재를 일체로 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
30. The method of claim 29,
And a connecting member provided on the polishing pad and integrally connecting the contact member and the heat transfer member which are individually provided on the plurality of surface sections.
상기 연결부재는 플렉시블(flexible)한 재질로 형성되며, 상기 접촉부재는 상기 연결부재에 연결된 상태에서 자중(self load)에 의해 상기 연마패드에 접촉하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
34. The method of claim 33,
Wherein the connecting member is formed of a flexible material and the contact member is in contact with the polishing pad by a self load in a state of being connected to the connecting member.
상기 연결부재에는 상기 복수개의 표면구간 영역 별로 상하 방향을 따른 유동성을 제공하기 위한 유동가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
35. The method of claim 34,
Wherein the connecting member is formed with a flow guide groove for providing fluidity along the vertical direction for each of the plurality of surface section regions.
상기 연마패드의 온도를 측정하는 온도측정부와;
상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 온도조절부를 제어하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
30. The method of claim 29,
A temperature measuring unit for measuring a temperature of the polishing pad;
A controller for controlling the temperature controller according to a result measured by the temperature measuring unit;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 온도측정부는 상기 복수개의 표면구간 영역별로 배치되는 복수개의 온도센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 복수개의 온도센서에서 측정된 결과에 따라 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.
37. The method of claim 36,
Wherein the temperature measuring unit includes a plurality of temperature sensors disposed in the plurality of surface section regions,
Wherein the controller controls the temperatures of the plurality of surface sections individually according to a result measured by the plurality of temperature sensors.
상기 접촉부재의 저면에는 상기 연마패드의 상면에 존재하는 유체가 유동되기 위한 유체 유동홈이 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
30. The method of claim 29,
Wherein a fluid flow groove is formed on a bottom surface of the contact member to allow a fluid present on an upper surface of the polishing pad to flow.
상기 유체 유동홈은 상기 연마패드의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 상기 유체가 유동되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
39. The method of claim 38,
Wherein the fluid flow grooves are provided to allow the fluid to flow in a direction from the inside to the outside of the polishing pad.
상기 연마공정이 진행되기 전에 상기 연마패드를 가열하는 예비 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Further comprising a preliminary heating section for heating the polishing pad before the polishing process is performed.
상기 예비 가열부는 상기 연마패드의 표면 온도를 상온보다 높은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
41. The method of claim 40,
Wherein the preheating part heats the surface temperature of the polishing pad to a temperature higher than room temperature.
상기 예비 가열부는 상기 연마패드의 표면 온도보다 높은 온도의 세정액을 연마패드의 표면에 분사하는 세정액 분사부인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
41. The method of claim 40,
Wherein the preliminary heating unit is a cleaning liquid jetting unit for jetting a cleaning liquid having a temperature higher than the surface temperature of the polishing pad onto the surface of the polishing pad.
상기 세정액은 순수(DIW)인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
43. The method of claim 42,
Wherein the cleaning liquid is pure water (DIW).
상기 세정액 분사부는 50℃~100℃의 온도로 상기 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
43. The method of claim 42,
Wherein the cleaning liquid injecting unit injects the cleaning liquid at a temperature of 50 ° C to 100 ° C.
상기 예비 가열부는 분사모듈을 통해 상기 세정액을 분사하도록 제공되며,
상기 슬러리 공급부는 상기 분사모듈 상에 일체로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
43. The method of claim 42,
Wherein the preheating portion is provided to jet the cleaning liquid through the jetting module,
Wherein the slurry supply part is integrally provided on the injection module.
상기 슬러리 공급부는,
상기 슬러리를 상기 제1분사 면적으로 분사하는 제1슬러리 분사부와;
상기 슬러리를 상기 제2분사 면적으로 분사하는 제2슬러리 분사부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
The slurry supply unit includes:
A first slurry spraying unit spraying the slurry to the first spray area;
A second slurry spraying unit spraying the slurry to the second spray area;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 제1슬러리 분사부는 이격되게 배치되는 복수개의 제1분사노즐을 포함하고,
상기 제2슬러리 분사부는 상기 제1분사노즐 간의 이격 간격보다 상대적으로 좁은 이격 간격으로 이격되게 배치되는 복수개의 제2분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
47. The method of claim 46,
Wherein the first slurry spraying unit includes a plurality of first spraying nozzles spaced apart from each other,
Wherein the second slurry ejecting part includes a plurality of second ejection nozzles spaced apart from each other by a relatively smaller spacing than a spacing distance between the first ejecting nozzles.
상기 제1슬러리 분사부는 상기 복수개의 표면구간 중 상기 연마패드의 중앙에 인접한 중앙부 표면구간 및 상기 연마패드의 가장자리에 인접한 가장자리부 표면구간에 상기 슬러리를 분사하고,
상기 제2슬러리 분사부는 상기 복수개의 표면구간 중 상기 중앙부 표면구간과 상기 가장자리부 표면구간의 사이에 배치되는 중간부 표면구간에 상기 슬러리를 분사하되,
상기 기판의 중심은 상기 중간부 표면구간에 인접하게 상기 연마패드에 접촉하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
47. The method of claim 46,
Wherein the first slurry spraying unit is configured to spray the slurry onto a central portion surface interval adjacent to the center of the polishing pad among the plurality of surface intervals and an edge portion surface interval adjacent to the edge of the polishing pad,
Wherein the second slurry ejection unit ejects the slurry to a middle surface section of the plurality of surface sections disposed between the center surface section and the edge section,
Wherein the center of the substrate is in contact with the polishing pad adjacent to the intermediate portion of the surface.
상기 연마패드의 표면온도에 대응하여 상기 슬러리 공급부에 의한 상기 슬러리의 분사높이를 조절하는 분사높이 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a spray height adjusting unit for adjusting a spray height of the slurry by the slurry supply unit corresponding to a surface temperature of the polishing pad.
상기 분사높이 조절부는,
상기 슬러리 공급부를 상하 방향을 따라 이송하는 이송부와;
상기 연마패드의 표면온도를 측정하는 온도측정부와;
상기 온도측정부에서 측정된 결과에 따라 상기 이송부를 제어하는 제어부를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
50. The method of claim 49,
The injection height regulating unit includes:
A transfer unit for transferring the slurry supply unit along the vertical direction;
A temperature measuring unit for measuring a surface temperature of the polishing pad;
A control unit for controlling the conveyance unit according to a result measured by the temperature measurement unit;
Wherein the chemical mechanical polishing apparatus comprises a chemical mechanical polishing apparatus.
상기 슬러리 공급부의 상한분사높이 및 하한분사높이에 대한 정보가 저장되는 데이터베이스를 포함하고,
상기 제어부는 상기 슬러리 공급부가 상기 상한분사높이 및 상기 하한분사높이 사이의 높이에 배치되도록 상기 이송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
51. The method of claim 50,
And a database storing information on an upper limit injection height and a lower limit injection height of the slurry supply unit,
Wherein the control unit controls the transfer unit such that the slurry supply unit is disposed at a height between the upper limit injection height and the lower limit injection height.
상기 온도측정부는 상기 연마패드의 반경 방향을 따른 상기 복수개의 표면구간 중 상기 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치.
51. The method of claim 50,
Wherein the temperature measuring unit measures a temperature of an intermediate portion of a surface portion of the plurality of surface portions along the radial direction of the polishing pad where the center of the substrate is in contact.
복수개로 분할된 표면구간을 갖는 연마패드에 상기 기판을 회전 접촉시켜 상기 연마층을 연마하는 연마단계와;
상기 기판이 상기 연마패드와 접촉하면서 연마되는 연마공정 중에 서로 다른 온도의 슬러리(slurry)를 상기 복수개의 표면구간 별로 서로 다른 분사 조건으로 상기 연마패드의 상면에 공급하되, 상기 복수개의 표면구간 중 제1표면구간보다 온도가 낮은 제2표면구간에서는 제1 분사 면적 조건으로 상기 슬러리를 공급하고, 상기 복수개의 표면구간 중 상기 제2표면구간보다 온도가 높은 상기 제1표면구간에서는 상기 제1 분사 면적 조건보다 넓은 제2 분사 면적 조건으로 상기 슬러리를 공급하는 슬러리 공급단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
A chemical mechanical polishing method for polishing an abrasive layer of a substrate,
A polishing step of polishing the polishing layer by bringing the substrate into contact with a polishing pad having a plurality of divided surface sections;
Wherein a slurry at different temperatures is supplied to the upper surface of the polishing pad under different spray conditions for each of the plurality of surface sections during a polishing process in which the substrate is polished while being in contact with the polishing pad, Wherein the slurry is supplied at a first spray area condition in a second surface section having a temperature lower than a surface area of the first surface section, and in the first surface section having a temperature higher than the second surface section, A slurry supply step of supplying the slurry at a second spray area condition wider than the condition;
Wherein the chemical mechanical polishing method comprises the steps of:
상기 연마단계는,
상기 기판에 대한 연마가 시작되는 초기연마 단계와;
상기 초기연마 단계의 이후에 진행되는 주연마 단계를; 포함하고,
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 초기연마 단계 및 상기 주연마 단계에서 서로 다른 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
The polishing step comprises:
An initial polishing step in which polishing of the substrate is started;
A main polishing step after the initial polishing step; Including,
Wherein the slurry is supplied at different temperatures in the initial polishing step and the main polishing step in the slurry supplying step.
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 초기연마 단계에서 상온보다 높은 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
55. The method of claim 54,
Wherein the slurry is supplied at a temperature higher than room temperature in the initial polishing step in the slurry supplying step.
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 초기연마 단계에서 40℃~80℃의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
56. The method of claim 55,
Wherein the slurry is supplied at a temperature of 40 ° C to 80 ° C in the initial polishing step in the slurry supplying step.
상기 초기연마 단계는 상기 연마공정이 진행되는 전체 시간의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
55. The method of claim 54,
Wherein the initial polishing step is one third or less of the total time during which the polishing step is performed.
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 주연마 단계에서 상온 이하의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
55. The method of claim 54,
Wherein the slurry is supplied to the slurry supplying step at a temperature equal to or lower than room temperature at the main stage.
상기 주연마 단계는,
제1주연마 단계와;
상기 제1주연마 단계 이후에 진행되는 제2주연마 단계를; 포함하고,
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 제1주연마 단계에서 상온에 대응하는 온도로 상기 슬러리를 공급하고, 상기 제2주연마 단계에서 상온보다 낮은 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
59. The method of claim 58,
In the main step,
A first starring step;
A second main step that proceeds after the first main step; Including,
Wherein the slurry supply step supplies the slurry at a temperature corresponding to room temperature in the first peripheral step and the slurry is supplied at a temperature lower than room temperature in the second peripheral step.
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 제2주연마 단계에서 0℃~5℃의 온도로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
60. The method of claim 59,
And the slurry is supplied at a temperature of 0 ° C to 5 ° C in the second peripheral step in the slurry supplying step.
상기 슬러리 공급단계는,
상기 연마패드의 표면 온도를 측정하는 온도측정단계와;
상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 슬러리 공급유로를 통해 공급되는 상기 슬러리의 온도를 조절하는 슬러리 온도조절단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
Wherein the slurry supply step comprises:
A temperature measuring step of measuring a surface temperature of the polishing pad;
A slurry temperature adjusting step of adjusting a temperature of the slurry supplied through the slurry supply path according to a result of the temperature measurement step;
Wherein the chemical mechanical polishing method comprises the steps of:
상기 연마패드의 상부에 이격되게 제공되며 상기 연마패드의 상면에 존재하는 유체를 매체로 상기 연마패드의 표면 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하되,
상기 연마패드의 표면 온도를 측정하는 온도측정단계와;
상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 상기 유체의 온도를 조절하여 상기 유체를 매체로 상기 연마패드의 온도를 조절하는 온도조절단계를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
And a temperature controller for controlling the surface temperature of the polishing pad, the medium being provided on an upper surface of the polishing pad and being fluidized on the upper surface of the polishing pad,
A temperature measuring step of measuring a surface temperature of the polishing pad;
Adjusting a temperature of the fluid according to a result of the temperature measurement to adjust the temperature of the polishing pad with the fluid;
Further comprising the steps of:
상기 온도측정단계에서는 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 측정하고,
상기 온도조절단계에서는 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
63. The method of claim 62,
Wherein the temperature measuring step separately measures the temperatures of the plurality of surface sections,
And the temperature of the plurality of surface sections is individually adjusted in the temperature control step.
상기 온도측정단계는.
상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 입구에서 상기 복수개의 표면구간의 표면 온도를 측정하는 입구온도 측정단계와;
상기 연마패드의 회전 방향을 따른 상기 온도조절부의 출구에서 상기 복수개의 표면구간의 표면 온도를 측정하는 출구온도 측정단계를; 포함하고,
상기 온도조절단계에서는 상기 입구온도 측정단계와 상기 출구온도 측정단계에서 측정된 온도 편차가 기설정된 범위에 있도록 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
64. The method of claim 63,
Wherein the temperature measurement step comprises:
An inlet temperature measuring step of measuring a surface temperature of the plurality of surface sections at an inlet of the temperature regulating section along the rotating direction of the polishing pad;
Measuring the surface temperature of the plurality of surface sections at an outlet of the temperature regulating section along the rotating direction of the polishing pad; Including,
Wherein the temperature of the plurality of surface sections is individually adjusted so that the temperature deviation measured in the inlet temperature measurement step and the outlet temperature measurement step is within a predetermined range in the temperature adjustment step.
상기 온도조절부는, 상기 복수개의 표면구간에 대응되게 분할된 복수개의 온도조절구간을 제공하는 구간분할부재와; 상기 복수개의 온도조절구간 상에 각각 제공되며, 상기 연마패드의 표면에 존재하는 유체와 열전달이 이루어지는 열전소자와; 상기 열전소자의 상부에 열전달 가능하게 연결되는 방열부재를; 포함하여 제공되고,
상기 온도조절단계에서는 상기 열전소자의 온도를 조절하여 상기 유체의 온도 조절을 통해 상기 연마패드의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
64. The method of claim 63,
Wherein the temperature regulating unit includes: a section dividing member for providing a plurality of temperature regulating periods divided corresponding to the plurality of surface sections; A thermoelectric element which is provided on the plurality of temperature control sections and through which heat is transferred to a fluid existing on the surface of the polishing pad; A heat dissipating member connected to the upper portion of the thermoelectric element so as to be heat-transferred; ≪ / RTI >
Wherein the temperature of the polishing pad is controlled by controlling the temperature of the thermoelectric element and controlling the temperature of the fluid in the temperature control step.
상기 연마패드의 상부에 제공되되, 상기 복수개의 표면구간의 온도를 독립적으로 조절하는 온도조절부를 포함하되,
상기 복수개의 표면구간의 온도를 측정하는 온도측정단계와;
상기 온도측정단계에서 측정된 결과에 따라 상기 복수개의 표면구간의 온도를 조절하는 온도조절단계를;
포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
And a temperature controller provided on the polishing pad and independently controlling the temperature of the plurality of surface sections,
Measuring a temperature of the plurality of surface sections;
Adjusting a temperature of the plurality of surface sections according to a result of the temperature measurement;
Wherein the chemical mechanical polishing method comprises the steps of:
상기 온도조절부는, 상기 연마패드와 열전달 가능하게 상기 연마패드의 표면에 접촉되는 접촉부재와; 상기 접촉부재와 열전달이 이루어지는 열전소자와; 상기 열전소자를 냉각시키기 위한 냉각부를 포함하여 상기 복수개의 표면구간에 각각 개별적으로 제공되고,
상기 온도조절단계에서는 상기 열전소자의 온도를 각각 조절하여 상기 복수개의 표면구간의 온도를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
67. The method of claim 66,
Wherein the temperature regulating unit comprises: a contact member contacting the surface of the polishing pad in a heat transferable manner with the polishing pad; A thermoelectric element for transferring heat to the contact member; And a cooling part for cooling the thermoelectric element, wherein the cooling part is provided individually in the plurality of surface sections,
Wherein the temperature of each of the plurality of surface sections is individually adjusted by controlling the temperature of the thermoelectric element in the temperature control step.
상기 연마공정이 진행되기 전에 상기 연마패드를 가열하는 예비 가열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
68. A method according to any one of claims 53 to 67,
Further comprising a preheating step of heating the polishing pad before the polishing step is performed.
상기 예비 가열 단계에서는 상기 연마패드의 표면 온도를 상온보다 높은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
69. The method of claim 68,
And the surface temperature of the polishing pad is heated to a temperature higher than room temperature in the preliminary heating step.
상기 예비 가열 단계에서는 상기 연마패드의 표면 온도보다 높은 온도의 세정액을 상기 연마패드의 표면에 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
69. The method of claim 68,
Wherein a cleaning liquid having a temperature higher than the surface temperature of the polishing pad is sprayed onto the surface of the polishing pad in the preliminary heating step.
상기 예비 가열 단계에서는 50℃~100℃의 온도로 상기 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
71. The method of claim 70,
Wherein the cleaning liquid is sprayed at a temperature of 50 ° C to 100 ° C in the preliminary heating step.
상기 슬러리 공급단계에서는,
상기 연마패드의 반경 방향을 따른 상기 복수개의 표면구간 중 상기 기판의 중심이 접촉되는 중간부 표면구간에 상기 제2 분사 면적 조건으로 상기 슬러리를 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
In the slurry supply step,
Wherein the slurry is supplied to the intermediate surface section of the plurality of surface sections along the radial direction of the polishing pad at the center of the substrate in the second spray area condition.
상기 슬러리 공급단계에서는 상기 연마패드의 표면온도에 대응하여 상기 슬러의 분사높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
Wherein the spray height of the slurry is adjusted in response to the surface temperature of the polishing pad in the slurry supply step.
상기 분사높이 조절단계에서는,
상기 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 상기 슬러리의 분사높이를 높이고,
상기 연마패드의 표면온도가 미리 설정된 온도보다 낮으면 상기 슬러리의 분사높이를 낮추는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
77. The method of claim 73,
In the spray height adjustment step,
If the surface temperature of the polishing pad is higher than a preset temperature, the spray height of the slurry is increased,
Wherein the spray height of the slurry is lowered when the surface temperature of the polishing pad is lower than a preset temperature.
상기 기판의 연마층의 두께 분포를 측정하는 연마층 두께감지단계와;
상기 연마층 두께감지단계에서 얻어진 상기 기판의 현재 두께 분포를 상기 기판의 타겟 두께 분포와 대비하여, 상기 기판의 현재 두께 분포와 상기 기판의 타겟 두께 분포의 편차가 큰 위치에서는 상기 편차가 작은 위치에 비하여 보다 많은 슬러리를 상기 연마패드에 공급하는 슬러리 조절단계를;
더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마방법.
54. The method of claim 53,
A polishing layer thickness sensing step of measuring a thickness distribution of the polishing layer of the substrate;
Comparing the current thickness distribution of the substrate obtained in the step of sensing the abrasive layer thickness with the target thickness distribution of the substrate so that the deviation of the current thickness distribution of the substrate and the target thickness distribution of the substrate is large, A slurry adjusting step of supplying a larger amount of slurry to the polishing pad;
Further comprising the steps of:
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