KR20060124501A - Cmp 설비의 패드 컨디셔너 - Google Patents
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Abstract
CMP 설비의 패드 컨디셔너를 제공한다. 개시된 CMP 설비의 패드 컨디셔너는 연마패드에 대한 컨디셔닝을 수행하는 다이아몬드 디스크를 갖는 컨디셔닝 헤드를 구비한다. 상기 컨디셔닝 헤드는 서포트 암의 일단에 연결되고, 상기 서포트 암의 타단에는 상기 서포트 암의 스윙 동작을 위한 스윙 모터와 상기 컨디셔닝 헤드의 회전 동작을 위한 로테이션 모터를 구비한 구동부가 연결된다. 상기 서포트 암의 상면에는 채널을 형성하는 두 개의 로드를 갖는 채널 바가 장착된다. 또한, 상기 서포트 암에는 상기 서포트 암의 상부를 커버하는 덮개가 장착된다. 이때, 상기 덮개는 상기 로드의 상면에 장착된 복수개의 자석과 상기 덮개의 내면에 장착된 복수개의 금속부재 사이에 작용하는 자력에 의해 상기 서포트 암에 장착된다.
CMP, 패드 컨디셔너, 커버, 슬러리
Description
도 1은 종래의 패드 컨디셔너가 구비된 CMP 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 CMP 설비의 작동상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 패드 컨디셔너의 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패드 컨디셔너의 사시도이다.
**도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명**
20 : 연마패드 210 : 컨디셔닝 헤드
212 : 다이아몬드 디스크 214 : 종동풀리
220 : 서포트 암 222 : 패킹부재
230 : 구동부 232 : 구동풀리
240 : 타이밍 벨트 250 : 공기압 제어장치
260 : 채널 바 264 : 로드
266 : 자석 270 : 덮개
272 : 금속부재
본 발명은 패드 컨디셔너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 덮개의 장착구조를 개선하여 덮개의 장착 및 탈착을 보다 용이하게 하고, 덮개 상부에 파티클의 소스로 작용하는 슬러리가 고착화될 만한 위험요소를 미연에 제거한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 설비의 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼 상에 저항층, 반도체층, 절연층 등이 증착되어 직접회로를 형성한 것으로서, 반도체 제조공정 중 이와 같은 층들이 형성된 후 웨이퍼 기판을 평탄화시키는 평탄화 공정이 주기적으로 수행된다.
이러한 평탄화 공정에 적용되는 방법 중의 하나로 화학적 기계적 연마공정(Chemical mechanical polishing: 이하 "CMP"라고 함)이 있다. 상기 CMP 공정은 웨이퍼 캐리어에 의해 이송된 웨이퍼가 연마패드 상에서 회전함으로써 웨이퍼 표면이 기계적으로 평탄화되도록 하고, 동시에 연마패드 위로 화학적 반응을 수행하는 슬러리를 공급하여 화학적으로 평탄화가 이루어지도록 한다.
한편, 이러한 CMP 공정의 보다 효과적인 연마율의 달성을 위해서는 연마패드의 표면 거칠기가 항상 일정하게 유지되어야 한다. 즉 CMP 공정의 지속적인 수행으로 연마패드는 그 표면 거칠기가 낮아지게 되어 폴리싱 기능이 점진적으로 상실되게 되는데, 이를 방지하기 위하여 패드 컨디셔너라는 장치가 사용된다.
이러한 패드 컨디셔너는 웨이퍼의 폴리싱이 정상적으로 수행되도록 연마패드의 상태를 최적화하기 위한 장치로서, 연마패드를 평탄화할 뿐만 아니라 슬러리 용액이나 웨이퍼의 연마에 의하여 발생한 파티클 등이 연마패드에 적층되어 연마패드 를 무디게 만드는 것을 방지하고, 연마패드의 표면 거칠기를 일정하게 유지시키며, 슬러리 용액을 고르게 분산시키는 역할을 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 패드 컨디셔너 및 이를 구비한 종래의 CMP 설비에 대해 간략히 설명한다. 도 1은 종래의 패드 컨디셔너가 구비된 CMP 설비의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 CMP 설비의 작동상태를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 패드 컨디셔너의 확대 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 CMP 설비는 베이스 몸체(10)와, 상기 베이스 몸체(10)의 상면에 함몰되어 설치된 연마패드(20)를 구비한다. 그리고 상기 베이스 몸체(100)의 상측에는 좌우 스윙 동작 가능하도록 설치된 웨이퍼 캐리어(30)와 패드 컨디셔너(100)가 각각 설치되며, 또한 상기 연마패드(20)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급기(40)가 설치된다.
이러한 구성을 갖는 상기 CMP 설비의 작동은, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(미도시)가 홀딩된 상기 웨이퍼 캐리어(30)가 연마패드(20)의 상측으로 이동한 후 하강하여 상기 웨이퍼를 연마패드(20)에 접촉시킨다. 그 다음 상기 슬러리 공급기(40)를 통해 연마패드(20) 상으로 슬러리가 공급되는 상태하에서 웨이퍼 캐리어(30)는 상기 웨이퍼를 홀딩한 상태로 회전시켜 웨이퍼에 대한 폴리싱을 수행한다. 한편, 패드 컨디셔너(100) 또한 연마패드(20)의 상측으로 이동하여 연마패드(20)에 대한 컨디셔닝을 수행한다.
그런데, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 패드 컨디셔너(100)의 경우, 서포 트 암(220)의 상부에 체결되는 커버(110)가 다수의 볼트(112)에 의해 나사체결되는 구조를 갖기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째로는 패드 컨디셔너(100)의 PM(Preventive Maintenance; 예방 유지 보수)이나 내부 부품의 교체를 위해 빈번히 수행되는 커버(110)의 분리 및 체결을 위해 다수의 볼트(112)를 풀었다 조이는 과정을 반복해야 하므로 매우 번거로운 문제점이 있다.
둘째로는 웨이퍼에 대한 폴리싱과 연마패드에 대한 컨디셔닝이 수행되는 과정에서 슬러리가 상기 커버(110)의 상면으로부터 돌출된 볼트(112)의 드라이버 홈에 고착됨으로써, 상기 커버(110)의 분리시 드라이버 홈에 고착되었던 슬러리가 떨어져 나가면서 오염원의 소스, 즉 파티클의 제공원으로 작용하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 덮개의 장착 및 탈착을 보다 용이하게 하고, 덮개 상부에 파티클의 소스로 작용하는 슬러리가 고착화될 만한 위험요소를 가지지 않도록 덮개의 장착구조를 개선한 CMP 설비의 패드 컨디셔너를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 설비의 패드 컨디셔너는 연마패드에 대한 컨디셔닝을 수행하는 다이아몬드 디스크를 갖는 컨디셔닝 헤드를 구비한다. 상기 컨디셔닝 헤드는 서포트 암의 일단에 연 결되고, 상기 서포트 암의 타단에는 상기 서포트 암의 스윙 동작을 위한 스윙 모터와 상기 컨디셔닝 헤드의 회전 동작을 위한 로테이션 모터를 구비한 구동부가 연결된다. 상기 서포트 암의 상면에는 채널을 형성하는 두 개의 로드를 갖는 채널 바가 장착된다. 또한, 상기 서포트 암에는 상기 서포트 암의 상부를 커버하는 덮개가 장착된다. 이때, 상기 덮개는 상기 로드의 상면에 장착된 복수개의 자석과 상기 덮개의 내면에 장착된 복수개의 금속부재 사이에 작용하는 자력(magnetic force)에 의해 상기 서포트 암에 장착된다.
이때, 상기 복수개의 자석은 그 상면이 상기 로드의 상면과 동일한 높이를 형성하도록 상기 로드의 상면에 삽입장착될 수 있다.
다른 실시예에서 상기 덮개는 투명소재로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서 상기 덮개와 상기 서포트 암의 접촉면 사이에 패킹부재가 추가로 개재될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 설비의 패드 컨디셔너에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 설비의 패드 컨디셔너(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마패드(20, 도 1 참조)에 대한 컨디셔닝을 수행하는 다이아몬드 디스크(212)를 갖는 컨디셔닝 헤드(210)를 구비한다. 상기 컨디셔닝 헤드(210)는 이를 지지하기 위한 서포트 암(220)의 일단 하부에 연결된다.
상기 서포트 암(220)의 타단 하부에는 구동부(230)가 연결된다. 상기 구동부(230)는 그 내부에 상기 서포트 암(220)의 스윙 동작을 위한 스윙 모터(미도시)와 상기 컨디셔닝 헤드(210)의 회전 동작을 위한 로테이션 모터(미도시)를 구비한다.
상기 구동부(230)가 연결된 측의 상기 서포트 암(220)의 일단에는 상기 구동부(230)에 구비된 로테이션 모터에 의해 회전하는 구동풀리(232)가 마련된다. 상기 구동풀리(232)는 타이밍 벨트(240)에 의해 종동풀리(214)와 연결되어, 상기 종동풀리(214)와 연결된 상기 컨디셔닝 헤드(210)에 상기 로테이션 모터가 제공하는 회전력을 전달한다.
상기 서포트 암(220)의 상면 중 상기 구동풀리(232)와 상기 종동풀리(214) 사이에는 채널 바(260)가 장착된다. 상기 채널 바(260)는 후술할 에어공급라인(252) 및 에어회수라인(254)을 보호하기 위한 채널(262)을 형성하는 두 개의 로드(264)를 구비한다.
상기 구동풀리(232)와 인접한 측의 상기 채널 바(260) 일단에는 에어 공급부(미도시)와 연결된 공기압 제어장치(250)가 설치된다. 이때, 상기 에어공급라인(252) 및 에어회수라인(254)은 상기 채널 바(260)에 형성된 채널(262) 상에 위치하면서 그 일단이 각각 상기 공기압 제어장치(250)와 연결되고, 그 타단은 각각 상기 컨디셔닝 헤드(210)에 연결된다. 상기 공기압 제어장치(250)는 상기 에어 공급부를 통해 공급되는 에어의 압력 등을 조절하여 상기 에어공급라인(252) 및 에어회수라인(254)을 통해 상기 컨디셔닝 헤드(210)로의 에어의 공급 또는 회수를 조절함으로써 상기 컨디셔닝 헤드(210)의 다운/업 동작을 제어한다.
상기 서포트 암(220)에는 상기 서포트 암(220)의 상부를 커버하는 덮개(270)가 장착된다. 상기 덮개(270)는 상기 서포트 암(220)의 상부에 장착된 여러 부품들 을 보호하기 위한 것이다.
이때, 상기 덮개(270)는 상기 채널 바(260)에 형성된 상기 로드(264)의 상면에 장착된 복수개의 자석(266)과 상기 덮개(270)의 내면에 장착된 복수개의 금속부재(272) 사이에 작용하는 자력(magnetic force)에 의해 상기 서포트 암(220)에 장착된다. 또한, 상기 복수개의 자석(266)은 그 상면이 상기 로드(264)의 상면과 동일한 높이를 형성하도록 상기 로드(264)의 상면에 삽입 장착되는 것이 바람직하다. 이는 상기 복수개의 자석(266)이 상기 로드(264)의 상면으로부터 돌출되도록 장착되는 경우 상기 서포트 암(220)에 대한 상기 덮개(270)의 잦은 장착 및 탈착으로 상기 복수개의 자석(266)에 생길 수 있는 손상을 방지하기 위함이다.
그러나 상기 복수개의 자석(266) 또는 상기 복수개의 금속부재(272)의 장착 위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 복수개의 자석(266)을 상기 덮개(270)의 내면에 장착하고, 이와 대응되는 복수개의 금속부재(272)를 상기 로드(264)의 상면에 장착할 수도 있다. 다만, 이 경우에도 상기 복수개의 자석(266)은 상기 덮개(270)의 내면으로부터 돌출되지 않도록 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 덮개(270)는 투명소재, 예를 들어 투명 아크릴, 투명 플라스틱, 투명 렉산(강화아크릴) 등의 소재로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 덮개(270)를 투명소재로 제작함으로써 상기 서포트 암(220)에 상기 덮개(270)를 장착할 때, 상기 복수개의 금속부재(272) 및 이와 대응되는 상기 복수개의 자석(266)의 위치를 확인할 수 있어, 그 장착을 보다 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 덮개(270)를 투명소재로 형성함으로써 상기 서포트 암(220) 상에 설치된 여러 부품들의 상태, 예 를 들어 타이밍 벨트(240)의 노후상태 등을 확인함으로써 각 부품들의 원활한 동작 수행 여부나 각 부품들의 교체시기를 보다 용이하게 판단할 수 있다.
한편, 상기 덮개(270)와 상기 서포트 암(220)의 접촉면 사이에 패킹부재(222)가 추가로 개재되도록 할 수 있다. 상기 패킹부재(222)는 고무, 합성수지, 우레탄, 테프론 등의 소재로 형성될 수 있다. 이러한 패킹부재(222)는 상기 덮개(270)와 상기 서포트 암(220) 사이의 보다 완벽한 실링(sealing)을 위한 것으로서, 웨이퍼에 대한 폴리싱과 연마패드에 대한 컨디셔닝이 수행되는 과정에서 공급되는 슬러리나 초순수(de-ionized water) 또는 기타 이물질 등이 상기 덮개(270)가 커버하여 보호하는 상기 서포트 암(220) 상부로 유입되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 CMP 설비의 패드 컨디셔너(200)의 경우, 덮개(270)의 장착구조를 개선하여 상기 서포트 암(220)에 대한 상기 덮개(270)의 장착 및 탈착이 매우 용이할 뿐만 아니라 덮개(270) 상부에 파티클의 소스로 작용하는 슬러리가 고착화될 만한 위험요소가 없다.
한편, 이러한 구성을 갖는 상기 패드 컨디셔너(200)는 웨이퍼에 대한 폴리싱이 수행될 때, 웨이퍼 캐리어(30, 도 1 참조)의 작동과 상호 연동하여 작동함으로써 연마패드(20, 도 1 참조)에 대한 컨디셔닝을 수행한다.
상기 패드 컨디셔너(200)의 작동에 대해 보다 상세히 살펴본다.
먼저, 구동부(230)에 구비된 스윙 모터가 구동하여 서포트 암(220)을 스윙동작시킴으로써 컨디셔닝 헤드(210)를 연마패드(20) 상부로 이동시킨다. 이와 동시에 또는 순차적으로 상기 구동부(230)에 구비된 로테이션 모터가 구동하여 구동풀리(232)를 회전시키면, 상기 구동풀리(232)에 권취된 타이밍 벨트(240)가 회전하면서 종동풀리(214)를 회전시키고, 이에 따라 상기 컨디셔닝 헤드(210)가 연동하여 회전하게 된다.
그 다음, 공기압 제어장치(250)가 에어 공급부를 통해 공급되는 에어의 압력 등을 조절하여 에어공급라인(252)을 통해 상기 컨디셔닝 헤드(210)에 에어를 공급함으로써 상기 컨디셔닝 헤드(210)를 하향동작시켜 상기 연마패드(20)와 상기 컨디셔닝 헤드(210)에 장착된 다이아몬드 디스크(212)가 밀착되게 함으로써 컨디셔닝이 이루어지도록 한다.
연마패드(20)의 컨디셔닝이 완료되면, 컨디셔닝 헤드(210)에 가해진 에어가 에어회수라인(254)을 통해 회수됨으로써 스프링(미도시)과 같은 복원부재에 의해 상기 컨디셔닝 헤드(210)를 상향 복원시킨 후, 로테이션 모터가 그 구동을 정지함으로써 컨디셔닝 헤드(210)의 회전동작을 정지시킨다. 그 다음, 스윙 모터가 구동하여 서포트 암(220)을 스윙동작시킴으로써 컨디셔닝 헤드(210)를 연마패드(20) 상부에서 이탈시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 덮개의 장착구조 개선을 통해 서포트 암에 대한 덮개의 장착 및 탈착이 매우 용이할 뿐만 아니라, 덮개 상부에 파티클의 소스로 작용하는 슬러리가 고착화될 만한 위험요소를 배제함으로써 CMP 설비의 내부 오염도를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
Claims (4)
- 연마패드에 대한 컨디셔닝을 수행하는 다이아몬드 디스크를 갖는 컨디셔닝 헤드;일단에 상기 컨디셔닝 헤드가 연결되는 서포트 암;상기 서포트 암의 타단에 연결되되, 상기 서포트 암의 스윙 동작을 위한 스윙 모터와 상기 컨디셔닝 헤드의 회전 동작을 위한 로테이션 모터를 구비한 구동부;상기 서포트 암의 상면에 장착되되, 채널을 형성하는 두 개의 로드를 갖는 채널 바; 및상기 서포트 암의 상부를 커버하는 덮개를 포함하며,상기 덮개는 상기 로드의 상면에 장착된 복수개의 자석과 상기 덮개의 내면에 장착된 복수개의 금속부재 사이에 작용하는 자력에 의해 상기 서포트 암에 장착되는 것을 특징으로 하는 CMP 설비의 패드 컨디셔너.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수개의 자석은 그 상면이 상기 로드의 상면과 동일한 높이를 형성하도록 상기 로드의 상면에 삽입장착되는 것을 특징으로 하는 CMP 설비의 패드 컨디셔너.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개는 투명소재로 형성된 것을 특징으로 하는 CMP 설비의 패드 컨디셔너.
- 제 1 항에 있어서,상기 덮개와 상기 서포트 암의 접촉면 사이에 패킹부재가 추가로 개재되는 것을 특징으로 하는 CMP 설비의 패드 컨디셔너.
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KR1020050046463A KR20060124501A (ko) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Cmp 설비의 패드 컨디셔너 |
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KR1020050046463A KR20060124501A (ko) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Cmp 설비의 패드 컨디셔너 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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KR (1) | KR20060124501A (ko) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2005
- 2005-05-31 KR KR1020050046463A patent/KR20060124501A/ko not_active Application Discontinuation
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |