KR20050063346A - 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학기계적 연마공정에서의 슬러리 세척장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플래튼과 커버사이에 대칭으로 설치된 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬를 이용하여 플래튼으로부터 묻은 슬러리를 제거하여 프로세스중에 발생되는 파티클(PARTICLE)과 스크레치(SCRATCH)를 예방할 수 있는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 내부로 탈이온수가 공급되어지는 T 자형 고정봉(20)의 일측에는 내부모터(21)에 의해 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하는 회전형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되고, 타측으로는 휜 모양으로 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔브러쉬부재(31)로 된 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되며, 이 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 플래튼(10)안쪽에 대칭으로 설치되어 컨디셔닝상태시 사이드커버(40)의 옆면 회전세척과 커버상단및 옆면세척을 행하게 된 것을 그 특징으로 한다.
Description
본 발명은 화학기계적 연마공정에서 슬러리 세척장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플래튼과 커버사이에 대칭으로 설치된 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬를 이용하여 플래튼으로부터 묻은 슬러리를 제거하여 프로세스중에 발생되는 파티클과 스크레치를 예방할 수 있는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치에 관한 것이다.
전자 및 컴퓨터 관련제품의 라디오, 텔레비젼및 컴퓨터등에 사용되어지는 다이오드, 트랜지스터및 사이리스터등의 반도체 소자는 실리콘등의 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 봉을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 웨이퍼로부터 만들어진다. 즉, 실리콘 웨이퍼가 사진공정, 식각공정및 박막 형성공정등 일련의 단위 공정들을 순차적으로 거쳐서 제조되는 것이다. 그런데, 최근 컴퓨터등과 같은 정보매체의 급속한 보급에 따라 반도체 분야도 비약적으로 발전하여, 최근의 반도체 소자를 사용한 장치들은 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장능력을 가질 것이 요구된다. 이와 같은 요건을 충족시키기 위해서는 필수적으로 고집적화가 필요하다.
따라서, 고집적화를 위해 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식을 접목시킨 화학기계적연마(Chemical Mechanical Polishing)공정이 개발되어 사용되고 있다. 이 화학기계적연마공정에서의 기계적인 연마는 실리콘 웨이퍼와 표면에 일정한 거칠기를 가지는 폴리싱패드를 접촉시키고 이를 서로 상대적으로 움직이게 함으로서 마찰을 일으키는 것에 의하여 이루어지고, 상기 화학적인 연마는 슬러리라는 화학물질을 폴리싱패드와 웨이퍼 사이에 투입하여 웨이퍼의 절연막과 슬러리가 반응하게 하는 것에 의해 이루어지도록 되어 있다.
종래의 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 알아보면, 폴리싱패드는 연마테이블의 상부면에 부착되고 절연막이 형성된 웨이퍼는 폴리싱헤드에 장착되고 있으며, 실리콘 웨이퍼가 폴리싱패드에 밀착된 상태로 웨이퍼와 연마테이블이 상호 반대방향으로 회전하면서 기계적인 연마가 이루어진다. 아울러 별도로 설치되는 슬러리공급부를 통하여 상기 웨이퍼와 폴리싱패드사이로 슬러리가 투입되어 웨이퍼 표면의 절연막과 반응하도록 하여 화학적인 연마가 이루어진다.
따라서, 화학기계적연마장치에 의한 평탄화가 정밀하게 이루어지기 위해서는, 웨이퍼에 접촉하는 폴리싱패드의 표면 거칠기와 전체적 탄력이 적절하게 유지되어야 하는데, 이를 위해 화학기계적연마공정 중에 폴리싱패드의 상태를 항상 일정하게 유지하는 작업을 폴리싱패드 컨디셔닝이라 하며, 이와 같은 작업을 수행하는 장치를 드레서라 한다. 상기 드레서는 회전축과, 이 회전축의 하부면에 장착되며 폴리싱패드와 직접 접촉하여 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어지는 다이아몬드디스크로 구성되며, 화학기계적연마 공정이 진행되는 동안에 웨이퍼가 회전하는 영역과 다른 영역에서 상기 드레서에 장착된 다이아몬드디스크를 구동하여 상기 다이아몬드디스크와 폴리싱패드가 밀착된 상태로 회전하면서 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어진다.
이상과 같이 작동되는 화학기계적 연마공정의 장비는 2개의 폴리싱부로 나누어지고 있는 바, 도 1 에 도시된 턴테이블인 플래튼(1)에는 패드(2)가 부착되어 있고 그 위에 슬러리 및 탈이온수(DI) 디스펜서(3)가 위치해 있고 해드(도시되지 않음)는 좌우로 움직이며 폴리싱하게 된다. 이렇게 폴리싱할 때에는 상기 플래튼(1)이 회전을 하며 해드도 고정된 상태로 회전을 한다. 이때 폴리싱의 연마재로 슬러리를 사용하게 되는 바, 이 슬러리는 슬러리 노즐로부터 패드(2)표면에 뿌려주게 된다.
그리고 화학기계적연마공정에서는 슬러리라는 연마재를 사용하게 되는 바, 이 연마재는 주성분이 SiO2로 이루어져 있다. 이 성분들은 액체였다가 시간이 지나면 고체로 변하여 그 자리에서 굳는 현상이 발생한다. 이렇게 굳은 슬러리들은 보통 예방보전(PREVENTIVE MAINTERANCE)때 제거가 되고 있는 데, 이 문제는 예방보전 전에 굳은 슬러리들이 패드(2)표면에 떨어지거나 날라와 앉으면 웨이퍼 표면에 심한 스크레치가 나고, 또한 파티클을 유발할 수 있다.
현재, 상기 플레튼(1)의 사이드 커버는 고정식으로 슬러리가 날아와 묻으면, 제거해주는 시스템이 없어 방치되었다가 굳어 패드(2)에 떨어질 위험성이 높다. 도 1 에 도시된 아이들(IDLE)상태로 웨팅(WETING)시스템이 작동중이고, 확대된 도면과 같이 프로세스 진행후 사이드 커버 사이에 묻어있는 슬러리들이 굳어져 있다. 도 1 에서 볼 수 있듯이 이 슬러리로 인한 파티클 및 스크레치가 발생한다.
본 발명은 상기와 같이 발생되는 파티클및 스크레치를 예방하기 위해 발명한 것으로, 플래튼안쪽으로 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬를 대칭으로 설치하여 컨디셔닝상태시 사이드커버의 옆면 회전세척과 커버상단및 옆면세척을 도모할 수 있어 플래튼으로부터 묻은 슬러리를 제거하여 프로세스중에 발생되는 파티클과 스크레치를 예방할 수 있는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부로 탈이온수가 공급되어지는 T 자형 고정봉(20)의 일측에는 내부모터(21)에 의해 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하는 회전형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되고, 타측으로는 휜 모양으로 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔 브러쉬부재(31)로 된 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되며, 이 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 플래튼(10)안쪽에 대칭으로 설치되어 컨디셔닝상태시 사이드커버(40)의 옆면 회전세척과 커버상단및 옆면세척을 행하게 된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 슬러리 세척장치를 도시해 놓은 도면이고, 도 3 은 본 발명의 슬러리 세척장치를 설명하기 위한 상태도이다. 따라서, 본 발명은 화학기계적 연마공정에서 플래튼(10)과 커버(40)사이에 대칭으로 설치된 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬를 이용하여 컨디셔닝상태시 플래튼(10)으로부터 묻은 슬러리를 제거하여 프로세스중에 발생되는 파티클과 스크레치를 예방할 수 있도록 되어 있다.
상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 플래튼(10)안쪽에 대칭으로 설치되고 있는 바, 내부로 탈이온수가 공급되어지는 T 자형 고정봉(20)의 일측에는 내부모터(21)에 의해 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하는 회전형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되고 있다. 상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬는 내부모터(21)에 의해 상기 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하고 중앙부로 탈이온수가 나오는 다수의 홀(24)과 그 주변으로 심어져 있는 솔브러쉬(23)로 이루어져 있다.
상기 고정봉(20)의 타측으로는 휜 모양으로 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔 브러쉬부재(31)로 된 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되고 있다. 상기 고정형 솔 탈이온수브러쉬는 상단과 중앙부로 탈이온수가 나오는 두줄의 홀(34)과 그 주변으로 심어져 있는 3 단의 솔브러쉬(32, 33, 35)로 이루어져 있다. 상기 플래튼(10)의 상단으로 패드(11)가 설치되어져 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은, 플레튼(10)안쪽에 구성된 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수 브러쉬로 구성되며 플레튼(10)의 원형을기준으로 4등분하여 설치되어 있다. 상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수 브러쉬가 설치된 T 자형 고정봉(20)으로 도 3 에 도시된 바와 같이 실린더(41)를 통해 탈이온수(DIW)가 공급되어 회전솔 브러쉬부재(22)의 홀(24)로, 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔 브러쉬부재(31)의 홀(34)로 각기 분출하도록 되어 있다.
즉, 상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬는 원형으로 이루어진 회전솔 브러쉬부재(22)가 있고, 중앙부에 탈이온수가 나오는 홀(24)와 나머지는 솔 브러쉬(23)가 설치되어 있음으로 내부 모터(21)에 의해 회전을 하면서 사이드커버(40)의 옆면을 세척한다.
상기 고정형 솔 탈이온수브러쉬는 사이드커버(40)의 모양처럼 약간 휜모양으로 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔 브러쉬부재(31)로 나누어진다. 상부솔 브러쉬부재(30)에는 4개의 탈이온수 홀(34)이 있으며 나머지 솔 브러쉬(32)로 구성되어 있고, 하부솔 부재(31)도 역시 4개의 탈이온수 홀(34)과 솔 브러쉬(33, 35)로 구성되어 있다. 상부솔 브러쉬부재(30)는 사이드커버(40)의 상단쪽에 묻어있는 슬러리를 제거하며 하부솔 브러쉬부재(31)는 꺽임부분부터 아래쪽을 솔 브러쉬(32, 33, 35)로 세척을 한다.
본 발명은 공정중엔 사용을 안하다가 컨디셔닝(Conditioning)상태때 사용하게 된다. 그때까지는 슬러리가 굳지 않으니까 걱정이 없다고 볼 수 있다. 진행은 다음과같다. 도 3 에 도시된 바와 같이 실린더(41)가 컨디션닝의 시그널을 받아 솔밸브가 탈이온수 밸브를 열어 각 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수 브러쉬로 보내어진다.
이와 같이 컨디션닝을 할때에는 패드(11)의 플레튼(10)이 회전을 한다. 이때, 회전형 솔 탈이온수브러쉬도 회전을 하여 사이드 커버(40)의 내벽을 회전을 통해 슬러리를 제거한다.
따라서, 플레튼내부에 장착된 외부 탈이온수 솔 브러쉬 시스템은 회전을 통한 외부 슬러리를 제거하는 방법과, 고정형 솔 탈이온수브러쉬로 꺽인부분과 브러쉬 사이로 탈이온수를 공급하는 방법, 회전형 솔 탈이온수브러쉬로 이물질을 떨어뜨리거나 접착성을 약화시킨 후 고정형 솔 탈이온수 브러쉬로 이물질을 완전제거하는 방법등을 수행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플레튼(Platen)으로부터 묻은 슬러리를 제거하여 프로세스중에 발생되는 파티클과 스크레치를 예방하여 장비 수율(Fab yeild) 향상 및 장비가동률증가의 효과를 줄 수 있다
본 발명의 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1 은 종래 화학기계적연마장비의 플래튼을 도시해 놓은 사시도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 슬러리 세척장치를 도시해 놓은 도면,
도 3 은 본 발명의 슬러리 세척장치를 설명하기 위한 상태도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 플래튼 11 : 패드
20 : T 자형 고정봉 21 : 모터
22 : 회전솔 브러쉬부재 23 : 솔브러쉬
24, 34 : 홀 30 : 상부솔 브러쉬부재
31 : 하부솔 브러쉬부재
32, 33, 35 : 솔브러쉬 40 : 사이드커버
Claims (5)
- 내부로 탈이온수가 공급되어지는 T 자형 고정봉(20)의 일측에는 내부모터(21)에 의해 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하는 회전형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되고, 타측으로는 휜 모양으로 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔브러쉬부재(31)로 된 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 설치되며, 이 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 플래튼(10)안쪽에 대칭으로 설치되어 컨디셔닝상태시 사이드커버(40)의 옆면 회전세척과 커버상단및 옆면세척을 행하게 된 것을 특징으로 하는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬는 내부모터(21)에 의해 상기 회전솔 브러쉬부재(22)가 회전하고 중앙부로 탈이온수가 나오는 다수의 홀(24)과 그 주변으로 심어져 있는 솔브러쉬(23)로 이루어 진 것을 특징으로 하는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치.
- 제 1 항에 있어서,고정형 솔 탈이온수브러쉬는 상단과 중앙부로 탈이온수가 나오는 두줄의 홀(34)과 그 주변으로 심어져 있는 3 단의 솔브러쉬(32, 33, 35)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치.
- 제 1 항내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬와 고정형 솔 탈이온수브러쉬가 설치된 T 자형 고정봉(20)으로 실린더(41)를 통해 탈이온수(DIW)가 공급되어 회전솔 브러쉬부재(22)의 홀(24)로, 상부솔 브러쉬부재(30)와 하부솔 브러쉬부재(31)의 홀(34)로 각기 분출된 것을 특징으로 하는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 회전형 솔 탈이온수브러쉬로 이물질을 떨어뜨리거나 접착성을 약화시킨 후 고정형 솔 탈이온수 브러쉬로 이물질을 완전제거한 것을 특징으로 하는 화학기계적연마공정의 슬러리 세척장치.
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