KR20080057404A

KR20080057404A - conditioner for hair

Info

Publication number: KR20080057404A
Application number: KR1020060130646A
Authority: KR
Inventors: 정제덕
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-06-25

Abstract

본 발명에서는 화학적 기계적 연마 장비의 연마 패드(Polishing Pad) 컨디셔너(Conditioner)에 관해 개시된다.The present invention relates to a polishing pad conditioner of a chemical mechanical polishing equipment.

본 발명에 따른 컨디셔너는 화학 기계적 연마 장치(CMP)에 구비된 연마 패드의 표면 상태를 유지시키는 컨디셔너에 있어서, 상기 연마 패드의 일부 표면에 접촉되는 디스크; 상기 디스크를 지지하기 위한 디스크 홀더; 상기 디스크 홀더 및 디스크가 이동 가능하도록 하는 컨디셔너 몸체부; 및 상기 디스크를 세정하기 위한 세정액을 상기 디스크로 공급하는 세정액 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A conditioner according to the present invention is a conditioner for maintaining a surface state of a polishing pad provided in a chemical mechanical polishing apparatus (CMP), the conditioner comprising: a disk in contact with a part surface of the polishing pad; A disc holder for supporting the disc; A conditioner body portion allowing the disk holder and the disk to be movable; And a cleaning liquid supply unit supplying the cleaning liquid for cleaning the disk to the disk.

Description

Conditioner {Conditioner}

도 1은 일반적인 CMP 장비의 대략적인 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing a schematic configuration of a general CMP equipment.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CMP장비를 설명하는 도면2 is a diagram illustrating a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention.

반도체 소자의 제조 공정에서 다층으로 형성되는 막들의 표면을 평탄화하기 위한 방법으로 화학 기계적 연마(CMP;Chemical Mechanical Polishing, 이하 'CMP'라 함) 공정이 널리 사용되고 있다. Chemical mechanical polishing (CMP) is widely used as a method for planarizing surfaces of layers formed in multiple layers in a semiconductor device manufacturing process.

상기 CMP 공정에서는 연마 패드가 부착되어 있는 원반을 회전시키면서, 연마 패드 상단에 슬러리를 공급하여 도포시키는 가운데, 연마 패드 상부의 웨이퍼 캐리어에 고정된 웨이퍼를 연마 패드 표면에 밀착시켜 회전시킴으로써, 그 마찰효과 및 슬러리의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼의 표면을 평탄화 한다.In the CMP process, while rotating the disk to which the polishing pad is attached, the slurry is supplied and applied to the upper end of the polishing pad, and the wafer fixed to the wafer carrier on the upper polishing pad is brought into close contact with the surface of the polishing pad, thereby providing a frictional effect. And the surface of the wafer by the chemical composition of the slurry.

이러한 CMP 장비를 도 1을 참조하여 구체적으로 살펴보면, CMP 장비는 크게 FAB(10), 헤드 컵 로딩 언로딩(Head Cup Loading Unloading; HCLU, 12), 복수개의 플래튼(Platen, 14a 내지 14c), 및 클리닝 시스템(16)으로 이루어진다. Looking specifically at such a CMP equipment with reference to Figure 1, CMP equipment is largely FAB 10, Head Cup Loading Unloading (HCLU, 12), a plurality of platens (Platen, 14a to 14c), And a cleaning system 16.

상기 FAB(10)은 연마될 웨이퍼가 LOT에 담긴 채로 위치되는 공간이고, 상기 HCLU(12)는 상하 구동 장치와 기계적으로 연결되어 있어 상기 FAB(10)으로부터 LOT에 담긴 채로 이송되어 온 웨이퍼를 잠시 안치시키는 동시에 연마 작업이 끝난 웨이퍼가 잠시 머무를 수 있는 공간이다.The FAB 10 is a space in which the wafer to be polished is located in the LOT, and the HCLU 12 is mechanically connected to the vertical driving device so that the wafer transferred from the FAB 10 in the LOT for a while. At the same time, it is a space where the wafer after polishing can stay for a while.

상기 복수개의 플래튼(14a 내지 14c)은 웨이퍼의 평탄화를 위한 작업이 수행되는 공간으로, 그 자체가 회전하면서 상부에 연마 패트가 안착되도록 하여 웨이퍼가 실질적으로 연마되게 한다. 이러한 연마 과정 중에는 연마를 위해 연마제인 슬러리가 공급된다. The plurality of platens 14a to 14c are spaces in which work for planarization of the wafer is performed. The plurality of platens 14a to 14c are rotated themselves to allow the polishing pad to be seated thereon, thereby substantially polishing the wafer. During this polishing process, an abrasive slurry is supplied for polishing.

여기서 CMP 장비는 3개의 플래튼(14a, 14b, 14c)을 포함하고 있는데, 제1 플래튼 1(14a)과 제2 플래튼 2(14b)는 연마 작업이 수행되는 메인 플래튼으로서, 슬러리와 DIW(De Ionized Water)가 연마 패드 표면으로 공급되면 웨이퍼가 연마 되는 공간이다. Here, the CMP apparatus includes three platens 14a, 14b, and 14c. The first platen 1 (14a) and the second platen 2 (14b) are main platens on which polishing is performed. When DIW (De Ionized Water) is supplied to the polishing pad surface, the wafer is polished.

한편, 제3 플래튼(14c)는 DIW 만이 공급되면서 웨이퍼가 연마되는 공간으로서, 제3 플래튼(14c)는 제1 플래튼(14a)과 제2 플래튼(14b)와 달리 버퍼 폴리싱을 행하기 때문에 버핑(buffing) 플래튼이라고 부른다. 각각의 플래튼(14a 내지 14c)에서 수행되는 연마작업을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the third platen 14c is a space where the wafer is polished while only DIW is supplied, and the third platen 14c performs buffer polishing unlike the first platen 14a and the second platen 14b. This is called the buffing platen. A polishing operation performed on each of the platens 14a to 14c will be described in more detail as follows.

먼저, HCLU(12)와 복수개의 플래튼(14a 내지 14c) 상부에 구비된 웨이퍼 캐리어(미도시)가 하강하여 진공압에 의해 웨이퍼를 흡착한 후 소정의 높이로 상승시켜 다시 전체가 회전하도록 한 후 다음의 스테이지로 웨이퍼가 위치되게 하고, 각 플래튼(14a 내지 14c)의 연마 패드에 안착된 웨이퍼를 상부로부터 가압하여 연마 패드와 밀착되게 한다. First, the wafer carrier (not shown) provided on the HCLU 12 and the plurality of platens 14a to 14c is lowered to adsorb the wafer by vacuum pressure and then raised to a predetermined height so that the whole rotates again. The wafer is then placed in the next stage, and the wafer seated on the polishing pad of each platen 14a to 14c is pressed from the top to be in close contact with the polishing pad.

이와 같은 상태에서 슬러리 또는 DIW를 공급하면서 플래튼(14a 내지 14c)을 회전시킴과 동시에 웨이퍼를 회전시켜 연마 패드와의 마찰에 의해서 평탄화 작업이 수행되도록 하는 것이다. In this state, while rotating the platens 14a to 14c while supplying the slurry or DIW, the wafer is rotated and the planarization operation is performed by friction with the polishing pad.

이때 플래튼(14a 내지 14c)과 웨이퍼를 가압하는 웨이퍼 캐리어의 회전 방향은 동일하며, 플래튼(14a 내지 14c)이 웨이퍼 캐리어보다는 초당 회전속도가 높게 설정되도록 하여 보다 빨리 회전하도록 한다.At this time, the rotation directions of the platen 14a to 14c and the wafer carrier pressurizing the wafer are the same, and the platen 14a to 14c is set to have a higher rotational speed per second than the wafer carrier to rotate faster.

제3 플래튼(14c)에서의 연마 작업 완료 후 연마 작업이 완료된 웨이퍼는 클리닝 시스템(16)으로 이송되는데, 클리닝 시스템(16)은 이송된 웨이퍼를 세정한다.After completion of the polishing operation on the third platen 14c, the wafer on which the polishing operation is completed is transferred to the cleaning system 16, which cleans the transferred wafer.

이러한 CMP 장비에서, 연마 작업이 지속되면 연마 패드의 표면이 오래된 슬러리와 웨이퍼에서 연마된 입자들로 인하여 연마 패드의 표면이 매끄럽게 되고, 그 결과 연마 속도 및 연마 효율이 감소된다. In such CMP equipment, the polishing operation is continued and the surface of the polishing pad is smoothed due to the old slurry and particles polished from the wafer, resulting in a decrease in polishing rate and polishing efficiency.

이렇게 연마 속도 및 연마 효율이 감소되는 문제를 해결하기 위해 메인 플래튼인 제1 플래튼 및 제2 플래튼(14a, 14b)의 일측에 연마 패드 상태를 조절하는 컨디셔너(미도시)가 설치된다. In order to solve the problem in which the polishing speed and the polishing efficiency are reduced, a conditioner (not shown) for adjusting a polishing pad state is installed at one side of the first and second platens 14a and 14b which are main plates.

이러한 종래의 컨디셔너의 경우 연마 패드의 표면을 컨디셔닝하기 위해 컨디셔너에 구비된 디스크가 대기 위치에서 정지하는 동안 디스크의 표면에 잔존하는 슬러리가 굳게 되고, 이러한 상태로 컨디셔닝공정을 진행하는 경우 디스크에 잔존하여 굳은 슬러리가 디스크 표면으로부터 분리되어 연마 패드 상에 존재하게 됨으 로써 연마 공정 진행시 웨이퍼의 표면에 스크래치(Scratch)를 발생시킬 수 있다는 문제점이 있다.In the conventional conditioner, the slurry remaining on the surface of the disk is hardened while the disk provided in the conditioner stops at the standby position to condition the surface of the polishing pad, and remains in the disk when the conditioning process is performed in this state. Since the hardened slurry is separated from the disk surface and is present on the polishing pad, scratches may be generated on the surface of the wafer during the polishing process.

본 발명은 컨디셔너가 대기 위치에서 위치하는 경우 컨디셔너에 구비되는 세정액 공급부에 의해 세정액이 컨디셔너에 뿌려지게 함으로써 컨디셔너 바디 또는 디스크에 잔존하는 슬러리를 제거하여 웨이퍼 표면에 발생하는 스크래치를 감소시킬 수 있는 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a conditioner capable of reducing scratches on the wafer surface by removing the slurry remaining on the conditioner body or the disk by spraying the cleaning liquid to the conditioner by the cleaning liquid supply provided in the conditioner when the conditioner is located in the standby position. It aims to provide.

또한, 본 발명은 컨디셔너가 대기 상태에 있는 경우에만 컨디셔너에 구비된 디스크에 세정액이 공급할 수 있는 컨디셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a conditioner capable of supplying a cleaning liquid to a disk provided in the conditioner only when the conditioner is in the standby state.

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CMP 장비의 정면도이다. 2 is a front view of the CMP equipment according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, CMP장비는 크게 상부면에 연마 패드(102)가 위치하는 플래튼(101), 하면에 웨이퍼(103)를 흡착하여 고정할 수 있는 웨이퍼 캐리어(110), 연마 패드(102)의 상태를 조절하는 컨디셔너(120) 및 슬러리 공급부(130)를 포함한 다.As shown in the drawing, the CMP apparatus has a platen 101 having a polishing pad 102 positioned on an upper surface thereof, a wafer carrier 110 capable of absorbing and fixing a wafer 103 on a lower surface thereof, and a polishing pad 102. Conditioner 120 and the slurry supply unit 130 to adjust the state of the.

상기 플래튼(101)은 웨이퍼(103)를 연마시킬 수 있는 연마 패드(102)가 그 상부면에 위치되는 것으로서, 이때 플래튼(101)의 상부면에 위치하는 연마 패드(102)는 폴리우레탄(Poly-Urethane) 재질로 제작된다. The platen 101 is a polishing pad 102 that can polish the wafer 103 is located on the upper surface, wherein the polishing pad 102 located on the upper surface of the platen 101 is polyurethane It is made of (Poly-Urethane) material.

상기 웨이퍼 캐리어(110)는 상술한 연마 패드(102)의 일 측에 설치되는 것으로서, 웨이퍼(103)와 웨이퍼를 흡착하여 고정하는 캐리어 헤드(100)와, 접착성을 띠며 캐리어 헤드(100)의 하면 중앙에 부착되는 캐리어 필름(도시하지 않음)과, 캐리어 필름 하면에 접착되어 고정되는 웨이퍼(103)와, 캐리어 필름 및 웨이퍼(103) 주변으로 설치되도록 캐리어 헤드(100) 하면에 접착되는 고리형의 리테이닝 링(Retaining ring, 111)으로 이루어지며 웨이퍼 캐리어(110)를 구동시키는 구동수단(미도시)에 연결되어 있다.The wafer carrier 110 is installed on one side of the above-described polishing pad 102, the carrier head 100 for adsorbing and fixing the wafer 103 and the wafer, and has an adhesive property of the carrier head 100. A carrier film (not shown) attached to the center of the lower surface, a wafer 103 adhered to and fixed to the lower surface of the carrier film, and an annular shape adhered to the lower surface of the carrier head 100 so as to be installed around the carrier film and the wafer 103. The retaining ring 111 is connected to driving means (not shown) for driving the wafer carrier 110.

그리고, 상기 리테이닝 링(111)은 캐리어 필름에 흡착 고정된 웨이퍼(103)가 연마도중 캐리어 헤드(100)로부터 이탈되는 것을 방지한다. The retaining ring 111 prevents the wafer 103 adsorbed and fixed to the carrier film from being separated from the carrier head 100 during polishing.

또한, 상기 리테이닝 링(111)은 캐리어 헤드(100) 중앙부분으로 크게 작용하는 수직 가압력을 캐리어 헤드(100)의 주변부분으로 분산시키는 역할도 한다.In addition, the retaining ring 111 also serves to disperse the vertical pressing force that acts as a central portion of the carrier head 100 to the peripheral portion of the carrier head 100.

상기 컨디셔너(120)는 상술한 연마 패드(102)상의 타측에 위치하게 되는데, 이러한 컨디셔너(120)는 연마 패드(102)의 표면 중 일부와 접촉함으로써 연마 패드(102)의 표면 상태를 조절하는 디스크(122)와, 디스크(122)를 지지하는 디스크 홀더(124), 상술한 디스크(122) 및 디스크 홀더(124)를 이동시키는 컨디셔너 몸체(126) 및 디스크(122)를 세정하기 위한 세정액 공급부(128)를 포함한다.The conditioner 120 is located on the other side of the polishing pad 102 described above, which conditioner 120 is in contact with a portion of the surface of the polishing pad 102 to adjust the surface condition of the polishing pad 102 (122), the disk holder 124 supporting the disk 122, the conditioner body 126 for moving the disk 122 and the disk holder 124 described above, and a cleaning liquid supply part for cleaning the disk 122 ( 128).

상술한 세정액 공급부(128)는 도 2에 도시된 바와 같이, 컨디셔너 몸체(126)의 내부에 관 형태로 설치된다. 이때 세정액 공급부(128)는 컨디셔너 몸체(126) 및 디스크 홀더(124)를 관통하도록 설치하여, 세정액 공급부(128)를 통해 공급되는 세정액이 디스크에 뿌려지도록 하는 것이다. 이러한 과정을 통해 연마 공정중에 디스크(122) 표면에 잔존하는 슬러리들을 제거하게 된다.The cleaning liquid supply unit 128 described above is installed in a tubular shape inside the conditioner body 126, as shown in FIG. In this case, the cleaning liquid supply unit 128 is installed to penetrate the conditioner body 126 and the disk holder 124 so that the cleaning liquid supplied through the cleaning liquid supply unit 128 is sprayed onto the disk. Through this process, the remaining slurry on the surface of the disk 122 is removed during the polishing process.

이때 상기 세정액 공급부(128)를 통해 공급되는 세정액은 DIW(De Ionized Water)가 사용되는데 실시예에 있어서, 세정액 공급부(128)를 통해 공급되는 DIW는 고온의 스팀형식으로 분사되도록 할 수 있다. 이러한 DIW는 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 세정액 공급부(128)를 따라 이동하여 디스크(122)로 뿌려지게 되는 것이다.At this time, the cleaning liquid supplied through the cleaning liquid supply unit 128 is DIW (De Ionized Water) is used in the embodiment, DIW supplied through the cleaning liquid supply unit 128 may be sprayed in a high temperature steam type. This DIW moves along the cleaning liquid supply 128 and is sprayed onto the disk 122, as indicated by the arrows in the figure.

다른 실시예에 있어서, 세정액 공급부(128)는 연마 공정 중 컨디셔너(120)가 대기상태에 있는 경우에만 세정액을 디스크로 공급하도록 한다. 이를 위해 컨디셔너(120)는 컨디셔너(120)가 대기상태에 있는지를 판단하기 위해 컨디셔너(120)의 동작여부를 감지하는 센서(미도시) 및 센서로부터 감지된 신호를 이용하여 세정액을 공급할지 여부를 결정하는 제어부(미도시)를 더 포함한다. In another embodiment, the cleaning liquid supply unit 128 supplies the cleaning liquid to the disk only when the conditioner 120 is in the standby state during the polishing process. To this end, the conditioner 120 uses a sensor (not shown) that detects the operation of the conditioner 120 to determine whether the conditioner 120 is in a standby state and whether to supply the cleaning liquid using a signal detected from the sensor. The control unit may further include a determining unit.

이러한 센서에 의해 컨디셔너가 대기상태로 판단되는 경우 제어부가 세정액을 세정액 공급부(128)를 통하여 공급되도록 하는 것이다.When the conditioner is judged to be in the standby state by such a sensor, the control unit causes the cleaning liquid to be supplied through the cleaning liquid supply unit 128.

상기 슬러리 공급부(130)는 플래튼(10)의 상부로 이격된 위치에서 연마 중 연마 패드(102) 상으로서 슬러리를 공급한다.The slurry supply unit 130 supplies the slurry onto the polishing pad 102 during polishing at a position spaced above the platen 10.

상술한 CMP 장비는 다음과 같이 동작한다.The above-described CMP equipment operates as follows.

먼저, 웨이퍼(103) 연마작업이 시작되면 상면에 연마패드(102)가 부착된 상태에서 플래튼(101)이 회전하게 되고, 웨이퍼 캐리어(110)는 웨이퍼(103)와 연마패드(102)가 접촉할 때까지 하향하여 웨이퍼(103)를 연마패드(102)에 접촉시킨 후 구동수단(미도시)을 이용하여 자체 회전운동 및 수평 요동운동을 동시에 수행하게 된다.First, when the polishing operation of the wafer 103 is started, the platen 101 rotates while the polishing pad 102 is attached to the upper surface, and the wafer carrier 110 has a wafer 103 and the polishing pad 102. The wafer 103 is brought into contact with the polishing pad 102 downward until it comes into contact with the wafer, and then the self-rotation motion and the horizontal swing motion are simultaneously performed using a driving means (not shown).

이와 동시에 슬러리 공급부(130)에서는 슬러리가 분사되어 연마 패드(102) 상으로 공급되며 웨이퍼(103)의 기계적 연마와 더불어 슬러리와 웨이퍼 막 간의 화학반응에 의한 화학적 연마가 함께 진행된다.At the same time, the slurry is supplied from the slurry supply unit 130 to the polishing pad 102, and the mechanical polishing of the wafer 103 is performed along with chemical polishing by chemical reaction between the slurry and the wafer film.

이러한 웨이퍼(103)의 연마 작업 도중 또는 웨이퍼(103)의 연마 작업 완료 후 연마도가 떨어지는 경우, 연마 패드(102)의 연마도를 높여 주기 위해 컨디셔너(120)가 컨디셔닝 작업을 수행하게 된다.When the degree of polishing decreases during the polishing operation of the wafer 103 or after completion of the polishing operation of the wafer 103, the conditioner 120 performs conditioning to increase the polishing degree of the polishing pad 102.

구체적으로 컨디셔너(120)에 구비된 디스크(122)가 연마 패드(102)의 상부면과 접촉함으로써 연마 패드(102) 표면의 상태를 조절하게 되는 것이다. 이러한 연마 작업 중에 컨디셔너(120)가 대기상태에 있는 경우 또는 연마 작업이 완료된 경우, 세정액 공급부(128)를 통하여 세정액이 공급되어 디스크(122)의 표면을 세정하게 된다.Specifically, the disk 122 provided in the conditioner 120 is in contact with the top surface of the polishing pad 102 to adjust the state of the surface of the polishing pad 102. When the conditioner 120 is in the standby state during the polishing operation or when the polishing operation is completed, the cleaning liquid is supplied through the cleaning liquid supply unit 128 to clean the surface of the disk 122.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적 인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and are not intended to be limiting. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 컨디셔너에 구비된 세정액 공급부를 통해 컨디셔너 바디 또는 디스크에 세정액을 뿌려줌으로써 컨디셔너 바디 또는 디스크에 잔존하는 슬러리를 제거하여 웨이퍼 표면에 발생하는 스크래치를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by spraying the cleaning liquid on the conditioner body or disk through the cleaning liquid supply unit provided in the conditioner to remove the residual slurry on the conditioner body or disk to reduce the scratches generated on the wafer surface have.

또한, 본 발명에 따르면, 컨디셔너의 디스크를 세정하기 위한 세정액을 컨디셔너가 대기상태에 있는 동안에만 공급되도록 함으로써 CMP장비의 사용 효율을 극대화할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to maximize the use efficiency of the CMP equipment by supplying the cleaning liquid for cleaning the disk of the conditioner only while the conditioner is in the standby state.

Claims

In the conditioner for maintaining the surface state of the polishing pad provided in the chemical mechanical polishing device (CMP),

A disk in contact with a portion of the surface of the polishing pad;

A disc holder for supporting the disc;

A conditioner body portion allowing the disk holder and the disk to be movable; And

And a cleaning liquid supply unit for supplying a cleaning liquid for cleaning the disk to the disk.

The method of claim 1,

And the cleaning liquid supply part is inserted into the conditioner body part in a tubular shape.

The method of claim 1,

And the cleaning liquid supplying unit supplies the cleaning liquid only when the conditioner is in the standby state.

The method of claim 3, wherein

The conditioner includes: a sensor for sensing whether the conditioner is in operation to determine whether the conditioner is in a standby state; And

And a controller configured to determine whether to supply the cleaning liquid through the cleaning liquid supply unit by using the signal sensed by the sensor.

The method according to any one of claims 1 to 4,

Conditioner characterized in that the DIW sprayed in the form of hot steam as the cleaning liquid is used.