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KR20210045334A - Slurry supply device and wafer polishing system comprising the same, wafer ploishing method - Google Patents

Slurry supply device and wafer polishing system comprising the same, wafer ploishing method Download PDF

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KR20210045334A
KR20210045334A KR1020200133977A KR20200133977A KR20210045334A KR 20210045334 A KR20210045334 A KR 20210045334A KR 1020200133977 A KR1020200133977 A KR 1020200133977A KR 20200133977 A KR20200133977 A KR 20200133977A KR 20210045334 A KR20210045334 A KR 20210045334A
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KR
South Korea
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slurry
polishing pad
polishing
substrate
heating
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020200133977A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
신성호
윤근식
심형섭
정희철
Original Assignee
주식회사 케이씨텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨텍 filed Critical 주식회사 케이씨텍
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Abstract

Disclosed are a slurry supply unit and a substrate polishing device having the same. According to one embodiment, the slurry supply unit supplying slurry to a polishing pad comprises: a supply pipe where the slurry is moved; an injection nozzle connected to the supply pipe and injecting the slurry to the polishing pad; and a temperature control unit connected to the supply pipe and controlling temperature of the slurry injected through the injection nozzle.

Description

슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템, 기판 연마 방법{SLURRY SUPPLY DEVICE AND WAFER POLISHING SYSTEM COMPRISING THE SAME, WAFER PLOISHING METHOD}Slurry supply device and substrate polishing system including the same, substrate polishing method TECHNICAL FIELD [Slurry SUPPLY DEVICE AND WAFER POLISHING SYSTEM COMPRISING THE SAME, WAFER PLOISHING METHOD}

아래의 실시 예는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템에 관한 것이다.The following embodiments relate to a slurry supply apparatus and a substrate polishing system including the same.

기판의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 기판의 CMP 작업에는, 연마패드를 통해 기판의 피연마면을 연마하는 공정이 요구된다. CMP 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마, 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 기판을 지지하는 캐리어, 기판의 표면을 물리적으로 마모시키는 연마패드를 포함한다. 기판 연마 과정에서, 연마패드에 의해 연마되는 기판 부위에는 슬러리가 공급될 수 있다.The fabrication of the substrate requires a chemical mechanical polishing (CMP) operation including polishing, buffing, and cleaning. In the CMP operation of the substrate, a step of polishing the surface to be polished of the substrate through a polishing pad is required. The CMP apparatus is a component for polishing, buffing, and cleaning one or both sides of a substrate, and includes a carrier supporting the substrate and a polishing pad that physically wears the surface of the substrate. During the substrate polishing process, a slurry may be supplied to a portion of the substrate that is polished by the polishing pad.

슬러리는 기판 및 연마패드 사이에 공급되어, 슬러리 입자 및 연마패드 표면 돌기에 의한 기계적 마찰을 통해 기판의 연마를 수행하는 동시에, 슬러리를 구성하는 조성물에 의한 화학반응을 통해 기판의 표면을 연마할 수 있다. 이 경우, 슬러리를 통한 화학반응은 연마패드의 물성 변화를 유도할 수 있는데, 이러한 화학반응은 슬러리의 온도에 연관되어 있으며, 종국적으로는 기판의 연마율에 영향을 끼칠 수 있다.The slurry is supplied between the substrate and the polishing pad, so that the substrate is polished through mechanical friction caused by the slurry particles and the polishing pad surface protrusions, and the surface of the substrate is polished through a chemical reaction by the composition constituting the slurry. have. In this case, a chemical reaction through the slurry may induce a change in the physical properties of the polishing pad. This chemical reaction is related to the temperature of the slurry and may ultimately affect the polishing rate of the substrate.

종래에는, 탱크 내에 슬러리를 저장하고, 저장된 슬러리의 온도를 일괄적으로 조절하여 기판에 공급하였으나, 이는 슬러리의 유동과정에서 온도가 변화하거나 연마패드에 공급되는 슬러리의 온도를 세밀하게 조절하기 어려웠다.Conventionally, the slurry was stored in a tank, and the temperature of the stored slurry was collectively adjusted to be supplied to the substrate, but it was difficult to precisely control the temperature of the slurry supplied to the polishing pad or the temperature changed during the flow of the slurry.

따라서, 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도를 균일하고 세밀하게 조절하기 위한 기술이 요구되는 실정이다.Accordingly, there is a need for a technique for uniformly and finely controlling the temperature of the slurry supplied during the substrate polishing process.

일 실시 예에 따른 목적은, 기판 연마 과정에서 연마패드에 공급되는 슬러리를 통해 연마패드의 온도를 조절할 수 있는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a slurry supply device capable of controlling a temperature of a polishing pad through a slurry supplied to the polishing pad during a substrate polishing process, and a substrate polishing system including the same.

일 실시 예에 따른 목적은, 연마패드의 온도 컨트롤을 통해 기판의 연마율 상승과, 열화 방지 효과를 동시에 확보할 수 있는 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템을 제공하는 것이다. An object according to an embodiment is to provide a slurry supply device capable of simultaneously securing a polishing rate increase and deterioration prevention effect of a substrate through temperature control of a polishing pad, and a substrate polishing system including the same.

일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치는 기판을 연마하는 연마패드의 상부에 배치되고, 내부 수용공간을 형성하는 공급 암; 상기 수용공간 내부에 배치되고, 슬러리를 가열하여 상기 연마패드로 분사하기 위한 히팅 모듈; 및 상기 수용공간 내부에 배치되고, 슬러리를 냉각하여 상기 연마패드로 분사하기 위한 냉각 모듈을 포함하고, 상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈 각각의 독립적인 슬러리 분사를 통해 상기 연마패드의 온도를 조절할 수 있다.A slurry supplying apparatus according to an embodiment includes: a supply arm disposed on a polishing pad for polishing a substrate and forming an internal accommodation space; A heating module disposed inside the receiving space and configured to heat the slurry and spray it onto the polishing pad; And a cooling module disposed inside the accommodation space for cooling the slurry and spraying the slurry onto the polishing pad, and the temperature of the polishing pad may be adjusted through independent spraying of the slurry in each of the heating module and the cooling module.

상기 히팅 모듈은 복수개로 구비되고, 복수의 상기 히팅 모듈은 슬러리를 가열하여 공급하기 위한 슬러리 히팅 모듈; 및 순수를 가열하여 공급하기 위한 하나 이상의 예비 히팅 모듈을 포함할 수 있다.The heating module is provided in plural, and the plurality of heating modules includes: a slurry heating module for heating and supplying the slurry; And one or more preliminary heating modules for heating and supplying pure water.

상기 공급 암은 상기 수용공간의 바닥면을 구성하는 지지 플레이트; 및 상기 지지 플레이트로부터 일정 간격 이격되도록, 상기 수용공간 내에 배치되는 고정 플레이트를 포함하고, 상기 고정 플레이트의 하측에는 상기 냉각 모듈이 배치되고, 상기 고정 플레이트의 상면에는 상기 복수의 히팅 모듈이 배치될 수 있다.The supply arm includes a support plate constituting a bottom surface of the accommodation space; And a fixing plate disposed in the receiving space so as to be spaced apart from the support plate at a predetermined distance, wherein the cooling module is disposed under the fixing plate, and the plurality of heating modules may be disposed on an upper surface of the fixing plate. have.

상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈 각각에는, 배출된 슬러리의 유동을 위한 배출관이 연결되고, 상기 지지 플레이트는 상기 배출관의 단부가 끼움 고정되는 배출관 고정부를 포함할 수 있다.Each of the heating module and the cooling module is connected to a discharge pipe for flow of the discharged slurry, and the support plate may include a discharge pipe fixing part to which an end of the discharge pipe is fitted and fixed.

상기 히팅 모듈은, 내부에 유로가 형성되고, 상기 유로로 유체를 공급하기 위한 유입구와, 상기 유로 외부로 유체를 배출하기 위한 배출구가 형성된 하우징; 상기 유로를 유동하는 유체를 가열하기 위한 히터; 상기 배출구를 통해 배출되는 유체의 온도를 검출하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서가 검출된 온도에 기초하여, 상기 히터의 작동을 제어하는 온도 제어부를 포함할 수 있다.The heating module includes: a housing having a flow path formed therein, an inlet port for supplying a fluid to the flow channel, and an outlet port for discharging the fluid to the outside of the flow channel; A heater for heating the fluid flowing through the flow path; A temperature sensor that detects the temperature of the fluid discharged through the discharge port; And a temperature controller controlling the operation of the heater based on the temperature detected by the temperature sensor.

상기 히터는 유체가 유동하도록 내부에 형성된 히팅 유로를 포함하고, 상기 하우징 내부에 형성된 유로는, 일측은 상기 유입구와 연결되고 타측은 히팅 유로의 입구와 연결되는 제1히팅유로와, 일측은 상기 히팅 유로의 출구와 연결되고 타측은 상기 배출구와 연결되는 제2히팅유로를 포함할 수 있다.The heater includes a heating flow path formed therein to allow fluid to flow, and a flow path formed in the housing includes a first heating flow path connected to the inlet at one side and the inlet of the heating flow path on the other side, and the heating flow path at the other side. The second heating passage connected to the outlet of the passage and the other side may be connected to the outlet.

상기 배출구와 인접한 유로 부위에는, 상기 하우징의 외부와 연통되는 온도 측정구가 형성되고, 상기 온도 센서는 상기 온도 측정구가 형성된 하우징 외면에 설치되는 바이메탈 센서를 포함할 수 있다.A temperature measurement port communicating with the outside of the housing is formed in a flow path portion adjacent to the discharge port, and the temperature sensor may include a bimetal sensor installed on an outer surface of the housing in which the temperature measurement port is formed.

상기 히팅 모듈은, 상기 히터에 연결되어 상기 히터의 과열여부를 검출하기 위한 히터 센서를 더 포함할 수 있다.The heating module may further include a heater sensor connected to the heater to detect whether the heater is overheated.

상기 냉각 모듈은, 냉각 하우징; 상기 냉각 하우징 내부에 형성되고 슬러리가 유동하는 제1유로; 상기 제1유로와 분리되도록 상기 하우징 내부에 형성되고, 상기 하우징 내부에 형성되고, 냉각수가 유동하는 제2유로; 및 상기 제1유로 및 제2유로 사이에서 열교환을 수행하는 열교환부를 포함할 수 있다.The cooling module may include a cooling housing; A first flow path formed in the cooling housing and through which the slurry flows; A second flow passage formed inside the housing so as to be separated from the first flow passage, formed in the housing, and flowing coolant; And a heat exchanger configured to perform heat exchange between the first flow passage and the second flow passage.

상기 슬러리 공급 장치는 상기 연마패드 외측에 배치되고, 상기 공급 암과 연결되는 회전부를 더 포함하고, 상기 공급 암은 상기 회전부에 회전 가능하게 연결됨으로써, 상기 연마패드의 상부에서 스윙 할 수 있다.The slurry supplying device further includes a rotating part disposed outside the polishing pad and connected to the supply arm, and the supply arm is rotatably connected to the rotating part, so that it can swing from the upper part of the polishing pad.

일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템은 상부에 연마패드가 구비되는 연마정반; 기판을 파지한 상태로 상기 연마패드에 가압하여 상기 기판을 연마하는 캐리어 헤드; 및 상기 기판의 연마 과정에서 상기 연마패드로 슬러리를 분사하고, 상기 분사되는 슬러리의 온도 제어를 통해 상기 연마패드의 온도를 조절하는 슬러리 공급 장치를 포함할 수 있다. A substrate polishing system according to an embodiment includes a polishing plate having a polishing pad disposed thereon; A carrier head for polishing the substrate by pressing the polishing pad while holding the substrate; And a slurry supplying device that sprays the slurry onto the polishing pad during the polishing process of the substrate and controls the temperature of the polishing pad through temperature control of the sprayed slurry.

상기 슬러리 공급 장치는, 슬러리를 가열하여 상기 연마패드로 분사하는 히팅 모듈; 및 슬러리를 냉각하여 상기 연마패드로 분사하는 냉각 모듈을 포함하고, 상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈은 상기 연마패드로 슬러리를 각각 분사할 수 있다.The slurry supplying device includes: a heating module for heating the slurry and spraying it onto the polishing pad; And a cooling module for cooling the slurry and spraying the slurry onto the polishing pad, wherein the heating module and the cooling module may respectively spray the slurry onto the polishing pad.

상기 슬러리 공급 장치는 상기 순수를 가열하여 상기 연마패드로 분사하는 히팅 모듈을 더 포함할 수 있다.The slurry supplying device may further include a heating module for heating the pure water and spraying it onto the polishing pad.

상기 슬러리 공급 장치는, 상기 기판의 연마가 수행되기 전에, 상기 히팅 모듈을 통해 가열된 순수를 상기 연마패드에 분사할 수 있다.The slurry supplying device may spray pure water heated through the heating module onto the polishing pad before polishing the substrate.

일 실시 예에 따른 연마패드를 통해 기판을 연마하는 기판 연마 방법은, 상기 기판을 연마하기 이전에, 상기 연마패드로 가열된 순수를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 상승시키는 프리 히팅 단계; 상기 기판의 연마 과정에서, 상기 연마패드로 가열된 슬러리를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 설정된 온도로 조절하는 히팅 단계; 및 상기 히팅 단계 이후에, 상기 연마패드로 냉각된 슬러리를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 감소시키는 냉각 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, a substrate polishing method of polishing a substrate through a polishing pad includes a preheating step of increasing a temperature of the polishing pad by supplying heated pure water to the polishing pad before polishing the substrate; A heating step of adjusting a temperature of the polishing pad to a set temperature by supplying a heated slurry to the polishing pad during the polishing process of the substrate; And after the heating step, a cooling step of reducing a temperature of the polishing pad by supplying the cooled slurry to the polishing pad.

일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템은, 기판 연마 과정에서 연마패드에 공급되는 슬러리를 통해 연마패드의 온도를 조절할 수 있다.The slurry supplying apparatus and the substrate polishing system including the same according to an exemplary embodiment may control the temperature of the polishing pad through the slurry supplied to the polishing pad during the substrate polishing process.

일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템은, 연마패드의 온도 컨트롤을 통해 기판의 연마율 상승과, 열화 방지 효과를 동시에 확보할 수 있다.The slurry supplying apparatus and the substrate polishing system including the same according to an exemplary embodiment may simultaneously secure a polishing rate increase and a deterioration prevention effect of a substrate through temperature control of the polishing pad.

일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 연마 시스템은 의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In the slurry supply apparatus and the substrate polishing system including the same according to an embodiment, the effects of are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도와 기판 연마율의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도와 기판 표면의 평탄도 사이의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 평면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치의 투시 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 히팅 모듈의 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 히팅 모듈의 평면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 냉각 모듈의 사시도이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention. It is limited and should not be interpreted.
1 is a graph showing a correlation between a temperature of a slurry supplied during a substrate polishing process and a substrate polishing rate.
2 is a graph showing a correlation between a temperature of a slurry supplied during a substrate polishing process and a flatness of a substrate surface.
3 is a perspective view of a substrate polishing system according to an exemplary embodiment.
4 is a plan view of a substrate polishing system according to an exemplary embodiment.
5 is a perspective perspective view of a slurry supply device according to an embodiment.
6 is a perspective view of a heating module according to an embodiment.
7 is a plan view of a heating module according to an exemplary embodiment.
8 is a perspective view of a cooling module according to an embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the constituent elements of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that may be “connected”, “coupled” or “connected”.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same name in other embodiments. Unless otherwise stated, the description in one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description will be omitted in the overlapping range.

이하에서는 슬러리 공급 장치를 포함하는 기판 연마 시스템에 대해서 설명하도록 한다. 기판 연마 시스템은 기판의 화학적 기계적 평탄화 공정(CMP, Chemical Mechanical Planarization)을 수행할 수 있다. CMP 공정은 연마패드를 통해 기판을 물리적으로 마모시키는 물리적 연마와, 슬러리의 화학적 반응을 이용한 화학적 연마 과정을 포함할 수 있다.Hereinafter, a substrate polishing system including a slurry supply device will be described. The substrate polishing system may perform a chemical mechanical planarization (CMP) process of a substrate. The CMP process may include physical polishing in which a substrate is physically abraded through a polishing pad, and a chemical polishing process using a chemical reaction of a slurry.

기판 연마 시스템이 사용되는 기판은 반도체 장치(Semiconductor) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 기판은 메탈(metal) 또는 절연체 층이 적층되어 형성되는 다층 구조(multilayer)로 형성될 수 있는데, 목표 프로파일(target profile)을 확보하기 위해서는 연마 공정을 통해 표면의 평탄화가 수행되어야 한다.The substrate on which the substrate polishing system is used may be a silicon wafer for manufacturing a semiconductor device (Semiconductor). The substrate may be formed in a multilayer structure formed by stacking metal or insulator layers. In order to secure a target profile, the surface must be planarized through a polishing process.

기판의 연마 과정에서는 슬러리(Slurry)가 공급될 수 있다. 슬러리는 기판 및 연마패드 사이에 공급되어 기판의 표면을 물리적으로 연마하는 동시에, 기판 표면의 재료와 화학적으로 반응하여 화합물을 형성하게 된다. 한편, 기판 연마 과정에서 슬러리는 기판 표면의 연마상태에 밀접한 영향을 끼칠 수 있다. Slurry may be supplied during the polishing process of the substrate. The slurry is supplied between the substrate and the polishing pad to physically polish the surface of the substrate, while chemically reacting with the material of the substrate surface to form a compound. Meanwhile, in the process of polishing the substrate, the slurry may have a close influence on the polishing state of the substrate surface.

도 1은 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도와 기판 연마율의 상관관계를 나타내는 그래프이고, 도 2는 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도와 기판 표면의 평탄도 사이의 상관관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the correlation between the temperature of the slurry supplied during the substrate polishing process and the substrate polishing rate, and FIG. 2 is a graph showing the correlation between the temperature of the slurry supplied during the substrate polishing process and the flatness of the substrate surface. .

도 1을 참조하면, 슬러리의 온도는 기판의 연마율(RR, Remove Rate)과 연관되는 것을 확인할 수 있다. 슬러리의 종류에 따라 연마율 수치는 차이가 있으나, 일정 온도까지는 슬러리의 온도가 증가함에 따라 기판의 연마율이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 일정 온도가 넘어서게 되면, 기판의 연마율이 일정한 범위 내로 유지되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 기판의 연마과정에서 일정 온도 이상의 슬러리를 공급하게 되면, 기판의 연마율이 향상되는 것으로 이해할 수 있다. 기판의 연마율의 증가는 목표하는 두께까지의 기판 마모 시간을 단축함으로써, 종국적으로는 기판 연마에 소요되는 시간을 저감할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the temperature of the slurry is related to the removal rate (RR) of the substrate. Although the polishing rate value differs according to the type of slurry, it can be seen that the polishing rate of the substrate increases as the temperature of the slurry increases up to a certain temperature. In addition, when a certain temperature is exceeded, it can be confirmed that the polishing rate of the substrate is maintained within a certain range. Therefore, it can be understood that if the slurry is supplied at a predetermined temperature or higher during the polishing process of the substrate, the polishing rate of the substrate is improved. The increase in the polishing rate of the substrate shortens the abrasion time of the substrate to the target thickness, and ultimately, the time required for polishing the substrate can be reduced.

도 2를 참조하면, 기판 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도는 기판 표면의 평탄도와 연관되는 것을 확인할 수 있다. 슬러리의 종류에 따라 온도 범위에 대한 불균일 수치에 차이가 있기는 하나, 특정한 슬러리 온도 범위에서 기판 표면의 불균일도가 낮은 것을 확인할 수 있다. 일반적으로, 다층 레이어를 연마하는 과정에서는 레이어를 구성하는 물질의 차이로 인해 특정 부분이 움푹하게 패이는 디싱(dishing) 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 기판의 연마 과정에서 공급되는 슬러리의 온도를 조절하는 경우, 기판 표면의 디싱 발생을 최소화함으로써, 기판의 표면 불균일도를 크게 감소시켜, 기판의 품질을 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be seen that the temperature of the slurry supplied during the substrate polishing process is related to the flatness of the substrate surface. Although there is a difference in the nonuniformity value for the temperature range depending on the type of slurry, it can be seen that the nonuniformity of the substrate surface is low in a specific slurry temperature range. In general, in the process of polishing a multi-layered layer, a dishing phenomenon in which a specific portion is recessed may occur due to differences in materials constituting the layer. Accordingly, when the temperature of the slurry supplied during the polishing process of the substrate is controlled, the occurrence of dishing on the substrate surface is minimized, thereby greatly reducing the surface non-uniformity of the substrate, thereby improving the quality of the substrate.

도 3은 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템의 평면도이다.3 is a perspective view of a substrate polishing system according to an exemplary embodiment, and FIG. 4 is a plan view of a substrate polishing system according to an exemplary embodiment.

도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판 연마 시스템(1)은 기판(W)을 연마할 수 있다. 기판 연마 시스템(1)은 기판(W)의 연마 과정에서 공급되는 슬러리를 통해 기판(W)의 연마 공정 온도를 조절하여, 기판(W)의 연마율 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있다. 기판 연마 시스템(1)은 캐리어 헤드(12), 연마정반(11), 컨디셔너(13) 및 슬러리 공급 장치(10)를 포함할 수 있다.3 and 4, the substrate polishing system 1 according to an exemplary embodiment may polish a substrate W. The substrate polishing system 1 may improve the polishing rate and polishing uniformity of the substrate W by adjusting the polishing process temperature of the substrate W through the slurry supplied during the polishing process of the substrate W. The substrate polishing system 1 may include a carrier head 12, a polishing plate 11, a conditioner 13 and a slurry supply device 10.

캐리어 헤드(12)는 기판(W)을 파지할 수 있다. 캐리어 헤드(12)는 기판(W)을 파지한 상태로 후술하는 연마패드(111)에 가압함으로써, 기판(W)를 연마할 수 있다. 캐리어 헤드(12)는 기판(W)을 파지한 상태로 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(12)는 도 3에 도시된 것과 같이, 기판(W) 면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 캐리어 헤드(12)는 기판(W) 면에 평행한 평면상에서 제1방향 및 제1방향에 수직한 제2방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 기판(W)은 캐리어 헤드(12)의 이동에 따라 연마패드(111)의 상부에서 위치가 조절될 수 있다.The carrier head 12 may hold the substrate W. The carrier head 12 can polish the substrate W by pressing it against a polishing pad 111 to be described later while holding the substrate W. The carrier head 12 may rotate while holding the substrate W. The carrier head 12 may rotate about an axis perpendicular to the surface of the substrate W, as shown in FIG. 3. The carrier head 12 may move in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction on a plane parallel to the surface of the substrate W. Accordingly, the position of the substrate W may be adjusted above the polishing pad 111 according to the movement of the carrier head 12.

연마정반(11)은 캐리어 헤드(12)에 파지된 기판(W)과 접촉하여 기판(W)을 연마할 수 있다. 연마정반(11)은 회전테이블(112) 및 연마패드(111)를 포함할 수 있다.The polishing plate 11 may polish the substrate W by contacting the substrate W held by the carrier head 12. The polishing table 11 may include a rotary table 112 and a polishing pad 111.

회전테이블(112)은 지면에 수직한 축을 중심으로 회전할 수 있다. 회전테이블(112)의 상부에는 연마패드(111)가 구비될 수 있다. 연마패드(111)는 표면에는 그루브(groove)가 형성될 수 있다. 연마패드(111)는 기판(W)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 기판(W)이 연마되는 과정에서, 기판(W)은 연마패드(111)의 국부 지점과 접촉될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기판(W)과 접촉되는 연마패드(111) 부위를 연마부위라고 지칭하도록 한다.The rotary table 112 may rotate about an axis perpendicular to the ground. A polishing pad 111 may be provided on the rotary table 112. The polishing pad 111 may have a groove formed on its surface. The polishing pad 111 may have a larger area than the substrate W. During the process of polishing the substrate W, the substrate W may contact a local point of the polishing pad 111. Hereinafter, for convenience of description, a portion of the polishing pad 111 in contact with the substrate W will be referred to as a polishing portion.

컨디셔너(13)는 연마패드(111)의 표면을 컨디셔닝할 수 있다. 연마가 수행됨에 따라 연마패드(111)의 표면이 마모될 수 있는데, 예를 들어, 연마패드(111) 표면에 형성된 그루브가 평평해질 수 있다. 그루브의 마모는 기판(W)의 연마 효율을 감소시키기 때문에, 컨디셔너(13)는 연마패드(111)의 표면을 깎아내는 재생화 작업을 통해 연마패드(111)의 표면이 충분한 거칠기를 가지도록 복구시킬 수 있다. 컨디셔너(13)는 연마패드(111)에 접촉되는 컨디셔닝 패드와, 컨디셔닝 패드를 연마패드(111)에 대해 회전시키는 컨디셔닝 헤드를 포함할 수 있다.The conditioner 13 may condition the surface of the polishing pad 111. As the polishing is performed, the surface of the polishing pad 111 may be worn. For example, a groove formed on the surface of the polishing pad 111 may be flat. Since the wear of the groove reduces the polishing efficiency of the substrate W, the conditioner 13 recovers the surface of the polishing pad 111 to have sufficient roughness through a regeneration operation that sharpens the surface of the polishing pad 111 I can make it. The conditioner 13 may include a conditioning pad in contact with the polishing pad 111 and a conditioning head that rotates the conditioning pad with respect to the polishing pad 111.

슬러리 공급 장치(10)는 연마패드(111)로 슬러리를 분사할 수 있다. 슬러리 공급 장치(10)는 기판(W)의 연마 과정에서 연마패드(111)로 분사되는 슬러리의 온도 제어를 통해 연마패드(111)의 온도를 조절할 수 있다. 다시 말해, 슬러리 공급 장치(10)는 슬러리를 통해 기판(W)의 연마 공정 온도를 조절할 수 있다.The slurry supply device 10 may spray the slurry onto the polishing pad 111. The slurry supplying device 10 may control the temperature of the polishing pad 111 by controlling the temperature of the slurry sprayed onto the polishing pad 111 during the polishing process of the substrate W. In other words, the slurry supplying device 10 may control the polishing process temperature of the substrate W through the slurry.

도 5는 일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치(10)의 투시 사시도이고,, 도 6은 일 실시 예에 따른 히팅 모듈(102)의 사시도이며, 도 7은 일 실시 예에 따른 히팅 모듈(102)의 평면도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 냉각 모듈(103)의 사시도이다.5 is a perspective perspective view of a slurry supplying device 10 according to an embodiment, FIG. 6 is a perspective view of a heating module 102 according to an embodiment, and FIG. 7 is a heating module 102 according to an embodiment Is a plan view of, and FIG. 8 is a perspective view of the cooling module 103 according to an exemplary embodiment.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 슬러리 공급 장치(10)는 회전부(104), 공급 암(101), 히팅 모듈(102) 및 냉각 모듈(103)을 포함할 수 있다. 5 to 8, the slurry supplying apparatus 10 according to an embodiment may include a rotating part 104, a supply arm 101, a heating module 102, and a cooling module 103.

회전부(104)는 연마패드(111) 외측에 배치될 수 있다. 회전부(104)는 연마패드(111) 면에 수직한 길이 방향을 가질 수 있다. 공급 암(101)은 연마패드(111)의 상부에 배치되어, 연마패드(111)로 슬러리를 공급할 수 있다. 공급 암(101)은 일측이 회전부(104)에 연결되고, 회전부(104)에 회전 가능하게 연결됨으로써 연마패드(111)의 상부에서 스윙 동작할 수 있다. 공급 암(101)은 내부 수용공간을 포함할 수 있다. 수용공간 내부에는 후술하는 히팅 모듈(102) 및 냉각 모듈(103)이 배치될 수 있다.The rotating part 104 may be disposed outside the polishing pad 111. The rotating part 104 may have a longitudinal direction perpendicular to the surface of the polishing pad 111. The supply arm 101 is disposed above the polishing pad 111 to supply the slurry to the polishing pad 111. One side of the supply arm 101 is connected to the rotating part 104 and rotatably connected to the rotating part 104 so that it can swing from the top of the polishing pad 111. The supply arm 101 may include an internal accommodation space. A heating module 102 and a cooling module 103 to be described later may be disposed inside the accommodation space.

공급 암(101)은 수용공간의 바닥면을 구성하는 지지 플레이트와, 수용공간 내에 배치되고 지지 플레이트로부터 일정 간격 이격되는 고정 플레이트를 포함할 수 있다. 이 경우, 고정 플레이트의 하측에는 냉각 모듈이 배치되고, 고정 플레이트의 상면에는 복수의 히팅 모듈이 각각 배치될 수 있다.The supply arm 101 may include a support plate constituting a bottom surface of the receiving space, and a fixing plate disposed in the receiving space and spaced apart from the support plate at a predetermined interval. In this case, a cooling module may be disposed under the fixed plate, and a plurality of heating modules may be disposed on an upper surface of the fixed plate, respectively.

한편, 후술하는 바와 같이 복수의 히팅 모듈 및 냉각 모듈은 독립적으로 슬러리의 온도를 조절하여 배출하는데, 각 히팅 모듈 및 냉각 모듈에는 배출된 슬러리의 유동을 위한 배출관이 연결될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트에는 배출관이 공급 암(101) 외부로 빠져나갈 수 있도록 개방 형성되는 개방구가 형성되고, 개방구의 하측에는 외부로 돌출된 배출관의 단부가 끼움 고정되는 배출관 고정부가 형성될 수 있다. 배출관 고정부에는 배출관이 끼워지는 삽입홀이 형성될 수 있따.Meanwhile, as will be described later, the plurality of heating modules and cooling modules independently control and discharge the temperature of the slurry, and a discharge pipe for flowing the discharged slurry may be connected to each heating module and cooling module. In this case, the support plate may have an opening formed to be opened so that the discharge pipe can be discharged to the outside of the supply arm 101, and an end of the discharge pipe protruding to the outside may be fitted and fixed to the lower side of the opening. . An insertion hole into which the discharge pipe is inserted may be formed in the discharge pipe fixing part.

히팅 모듈(102)은 공급 암(101) 내부에 배치될 수 있다. 히팅 모듈(102)은 내부로 공급되는 슬러리를 가열하고, 가열된 슬러리를 공급 암(101)을 통해 연마패드(111)로 분사할 수 있다. 공급 암(101) 내부에는 복수의 히팅 모듈(102)이 구비될 수 있다. 이 경우, 복수의 히팅 모듈(102)을 통해 연마패드(111)로 슬러리 또는 순수가 가열되어 공급될 수 있다. 예를 들어, 복수의 히팅 모듈(102) 중 적어도 하나는 슬러리를 가열하여 배출하는 슬러리 히팅 모듈과, 순수(Deionized Water)를 가열하여 연마패드(111)로 공급하는 예비 히팅 모듈로 구분될 수 있다. 복수의 히팅 모듈(102)은 동일한 구조로 형성되는데, 각각의 히팅 모듈(102)은 개별적으로 유체를 공급받아 가열하고, 가열된 유체를 각각 공급 암(101)의 외부로 배출할 수 있다. 각각의 히팅 모듈(102)을 통과한 유체의 온도는 개별적으로 설정될 수 있다.The heating module 102 may be disposed inside the supply arm 101. The heating module 102 may heat the slurry supplied to the inside, and spray the heated slurry to the polishing pad 111 through the supply arm 101. A plurality of heating modules 102 may be provided inside the supply arm 101. In this case, the slurry or pure water may be heated and supplied to the polishing pad 111 through the plurality of heating modules 102. For example, at least one of the plurality of heating modules 102 may be divided into a slurry heating module that heats and discharges the slurry, and a preliminary heating module that heats deionized water and supplies it to the polishing pad 111. . The plurality of heating modules 102 are formed in the same structure, and each heating module 102 may individually receive and heat a fluid, and discharge the heated fluid to the outside of the supply arm 101, respectively. The temperature of the fluid passing through each heating module 102 may be set individually.

히팅 모듈(102)은 하우징(1021), 히터(1026), 히터 센서, 온도 센서(1024) 및 온도 제어부를 포함할 수 있다.The heating module 102 may include a housing 1021, a heater 1026, a heater sensor, a temperature sensor 1024, and a temperature controller.

하우징(1021)은 내부에 유로가 형성될 수 있다. 하우징(1021)의 외면에는 내부에 형성된 유로와 연통되는 유입구(1022) 및 배출구(1023)가 각각 형성될 수 있다. 유입구(1022)를 통해 하우징(1021) 내부로 공급된 유체는 하우징(1021) 내부의 유로를 유동한 후 배출구(1023)를 통해 하우징(1021) 외부로 배출될 수 있다. 유입구(1022) 및 배출구(1023)에는 각각 공급관 및 배출관이 연결되는데, 공급관을 통해 히팅 모듈(102) 내부로 가열 대상 유체가 공급되고, 배출관을 통해 히팅 모듈(102)을 통과한 유체가 배출될 수 있다.The housing 1021 may have a flow path formed therein. An inlet 1022 and an outlet 1023 communicating with a flow path formed therein may be formed on an outer surface of the housing 1021, respectively. The fluid supplied into the housing 1021 through the inlet 1022 may flow through a flow path inside the housing 1021 and then be discharged to the outside of the housing 1021 through the outlet 1023. A supply pipe and a discharge pipe are connected to the inlet 1022 and the discharge port 1023, respectively, and the fluid to be heated is supplied into the heating module 102 through the supply pipe, and the fluid passing through the heating module 102 is discharged through the discharge pipe. I can.

히터(1026)는 유로를 유동하는 유체를 가열할 수 있다. 히터는 하우징(1021) 내부에 설치되어 유로에 직접 열을 가하는 발열 소자를 포함할 수 있다. 반면, 히터(1026)는 도 7과 같이 하우징(1021)의 유로와 연통되는 히팅 유로를 포함할 수 있는데, 이 경우 하우징(1021)의 유로를 통과하는 유체는 히팅 유로를 통과하면서 가열될 수 있다. 예를 들어, 하우징 내부에 형성된 유로는 일측은 상기 유입구와 연결되고 타측은 히팅 유로의 입구와 연결되는 제1히팅유로와, 일측은 상기 히팅 유로의 출구와 연결되고 타측은 상기 배출구와 연결되는 제2히팅유로를 포함할 수 있다.The heater 1026 may heat a fluid flowing through a flow path. The heater may include a heating element installed inside the housing 1021 to directly apply heat to the flow path. On the other hand, the heater 1026 may include a heating flow path that communicates with the flow path of the housing 1021 as shown in FIG. 7. In this case, the fluid passing through the flow path of the housing 1021 may be heated while passing through the heating flow path. . For example, a flow path formed inside the housing has a first heating flow path connected to the inlet of one side and the inlet of the heating flow path on the other side, and a first heating flow path connected to the outlet of the heating flow path, and the other side connected to the outlet. 2 Heating flow path may be included.

히터 센서는 히터(1026)의 온도를 검출할 수 있다. 히터 센서는 히터가 과열되어 히팅 모듈(102)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.The heater sensor may detect the temperature of the heater 1026. The heater sensor may prevent the heating module 102 from being damaged due to overheating of the heater.

온도 센서(1024)는 배출구 주변에 설치되고, 배출구(1023)를 통해 배출되는 유체의 온도를 검출할 수 있다. 배출구(1023)를 통해 하우징(1021) 외부로 배출되는 유체는 연마패드(111)에 직접 분사되기 때문에, 온도 센서를 통해 연마패드(111)로 분사되는 유체의 온도를 실시간으로 검출할 수 있다. 한편, 배출구와 인접한 유로 부위에는, 상기 하우징의 외부와 연통되는 온도 측정구가 형성 될 수 있는데, 이 경우, 온도 센서는 온도 측정구가 형성된 하우징 외면에 설치되는 바이메탈(bi-metal) 온도 센서일 수 있다. The temperature sensor 1024 is installed around the discharge port and may detect the temperature of the fluid discharged through the discharge port 1023. Since the fluid discharged to the outside of the housing 1021 through the outlet 1023 is sprayed directly to the polishing pad 111, the temperature of the fluid sprayed to the polishing pad 111 through a temperature sensor can be detected in real time. On the other hand, in the portion of the flow path adjacent to the outlet, a temperature measuring port communicating with the outside of the housing may be formed. In this case, the temperature sensor is a bi-metal temperature sensor installed on the outer surface of the housing in which the temperature measuring port is formed. I can.

온도 제어부는 온도 센서가 검출한 유체의 온도에 기초하여, 히터의 작동을 제어할 수 있다. 따라서, 배출구를 통해 연마패드(111)로 배출되는 유체의 온도가 조절될 수 있다.The temperature controller may control the operation of the heater based on the temperature of the fluid detected by the temperature sensor. Accordingly, the temperature of the fluid discharged to the polishing pad 111 through the discharge port can be controlled.

냉각 모듈(103)은 공급 암(101)의 수용공간 내부에 배치될 수 있다. 냉각 모듈(103)은 슬러리를 공급받아 냉각하고, 냉각된 슬러리를 공급 암(101)을 통해 연마패드(111)로 분사할 수 있다.The cooling module 103 may be disposed inside the receiving space of the supply arm 101. The cooling module 103 may receive and cool the slurry, and spray the cooled slurry to the polishing pad 111 through the supply arm 101.

냉각 모듈(103)은 히팅 모듈(102)과 독립적으로 슬러리를 공급받아 공급 암(101) 외부로 배출할 수 있다. 냉각 모듈(103)은 냉각 하우징(1031), 제1유로(미도시), 제2유로(미도시) 및 열교환부(미도시)를 포함할 수 있다.The cooling module 103 may receive the slurry independently from the heating module 102 and discharge it to the outside of the supply arm 101. The cooling module 103 may include a cooling housing 1031, a first flow path (not shown), a second flow path (not shown), and a heat exchange unit (not shown).

냉각 하우징(1031)은 냉각 모듈(103)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(1021)에는 서로 분리되는 제1유로 및 제2유로가 형성될 수 있다. 제1유로 및 제2유로를 통해 슬러리 및 냉각수가 각각 유동할 수 있다. 하우징(1021) 외부에는 제1유로와 연결되는 제1유입구(1032) 및 제1배출구(1033)가 형성되고, 제2유로와 연결되는 제2유입구(1034) 및 제2배출구(1035)가 각각 형성될 수 있다. The cooling housing 1031 may form the exterior of the cooling module 103. A first flow passage and a second flow passage separated from each other may be formed in the housing 1021. The slurry and cooling water may each flow through the first flow passage and the second flow passage. Outside the housing 1021, a first inlet 1032 and a first outlet 1033 connected to the first passage are formed, and a second inlet 1034 and a second outlet 1035 connected to the second passage are formed, respectively. Can be formed.

슬러리는 제1유입구(1032)를 통해 냉각 하우징 내부로 공급되어 제1유로를 유동한 후 제1배출구(1033)를 통해 하우징(1021) 외부로 배출될 수 있다. 제1배출구(1033)에는 연마패드(111)로 냉각된 슬러리를 유동시키기 위한 배출관이 연결될 수 있다. 마찬가지로, 냉각수는 제2유입구(1034)를 통해 냉각 하우징 내부로 공급되어 제2유로를 유동한 후 제2배출구(1035)를 통해 하우징(1021) 외부로 배출될 수 있다.The slurry may be supplied into the cooling housing through the first inlet 1032 to flow through the first flow path and then discharged to the outside of the housing 1021 through the first outlet 1033. A discharge pipe for flowing the slurry cooled by the polishing pad 111 may be connected to the first discharge port 1033. Likewise, the coolant may be supplied into the cooling housing through the second inlet 1034, flow through the second flow path, and then discharged to the outside of the housing 1021 through the second outlet 1035.

하우징(1021) 내부에는 열교환부가 설치될 수 있다. 열교환부는 예를 들어, 펠티어 소자를 포함할 수 있다. 열교환부는 제1유로를 유동하는 슬러리와 제2유로를 유동하는 냉각수 사이에서 열교환을 수행할 수 있다. 열교환부는 제1유로를 유동하는 슬러리로부터 제2유로를 유동하는 냉각수 방향으로 열을 이동시킬 수 있다. 따라서, 제1유로를 통과한 슬러리는 온도가 감소된 상태로 연마패드(111)로 배출될 수 있다.A heat exchange unit may be installed inside the housing 1021. The heat exchanger may include, for example, a Peltier element. The heat exchanger may perform heat exchange between the slurry flowing through the first passage and the cooling water flowing through the second passage. The heat exchanger may transfer heat from the slurry flowing through the first passage to the cooling water flowing through the second passage. Accordingly, the slurry passing through the first flow path may be discharged to the polishing pad 111 in a state in which the temperature is reduced.

한편, 각각의 히팅 모듈(102) 및 냉각 모듈(103)에는 슬러리를 배출하기 위한 배출관이 각각 연결될 수 있는데, 공급 암(101)에는 복수의 배출관의 단부를 연마패드(111) 방향으로 고정하는 배출관 고정부가 형성될 수 있다.Meanwhile, a discharge pipe for discharging the slurry may be connected to each of the heating module 102 and the cooling module 103, respectively, and a discharge pipe fixing the ends of the plurality of discharge pipes in the direction of the polishing pad 111 to the supply arm 101 A fixing part may be formed.

이와 같은 구조에 의하면, 슬러리 공급 장치(10)는 히팅 모듈(102) 및 냉각 모듈(103)의 작동을 통해 서로 다른 온도의 슬러리를 연마패드(111)로 공급함으로써, 연마패드(111)의 온도를 선택적으로 조절할 수 있다. 따라서, 슬러리 공급 장치(10)는 연마패드(111)의 온도 조절을 통해, 기판(W)의 연마 과정에서 기판(W)에 작용하는 공정 온도를 최적으로 조절할 수 있다.According to this structure, the slurry supply device 10 supplies slurries having different temperatures to the polishing pad 111 through the operation of the heating module 102 and the cooling module 103, thereby reducing the temperature of the polishing pad 111 Can be adjusted selectively. Accordingly, the slurry supplying device 10 can optimally control a process temperature acting on the substrate W during the polishing process of the substrate W by adjusting the temperature of the polishing pad 111.

특히, 슬러리 공급 장치(10)는 기판(W)의 연마가 수행되기 이전에, 히팅 모듈(102)을 통해 가열된 순수를 연마패드(111)로 분사함으로써, 기판(W)의 연마가 시작되는 시점에서 연마패드(111)의 온도를 최적 범위로 조절하여, 기판(W)의 연마율 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있다. 특히, 슬러리 공급 장치(10)를 통해 온도가 조절된 슬러리는 연마패드(111)로 직접 공급되기 때문에, 슬러리의 유동 과정에서 슬러리의 온도가 변화하는 것을 최소화할 수 있다. In particular, the slurry supply device 10 sprays pure water heated through the heating module 102 to the polishing pad 111 before polishing of the substrate W is performed, so that polishing of the substrate W starts. At this point, by adjusting the temperature of the polishing pad 111 to an optimum range, the polishing rate and polishing uniformity of the substrate W may be improved. In particular, since the slurry whose temperature is controlled through the slurry supplying device 10 is directly supplied to the polishing pad 111, it is possible to minimize a change in the temperature of the slurry during the flow process of the slurry.

이하에서는, 일 실시 예에 따른 기판 연마 방법에 대해 설명하도록 한다. 기판 연마 방법을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 기재와 중복되는 기재는 생략하도록 한다.Hereinafter, a method of polishing a substrate according to an exemplary embodiment will be described. In describing the substrate polishing method, descriptions overlapping with those described above will be omitted.

기판 연마 방법은 연마패드에 기판을 가압하여 기판을 연마할 수 있다. 기판 연마 방법은 연마패드에 공급되는 슬러리의 온도를 통해 기판의 연마 공정 온도를 효과적으로 조절할 수 있다.The substrate polishing method may polish the substrate by pressing the substrate against a polishing pad. The substrate polishing method can effectively control the polishing process temperature of the substrate through the temperature of the slurry supplied to the polishing pad.

기판 연마 방법은 프리 히팅 단계, 히팅 단계 및 냉각 단계를 포함할 수 있다.The substrate polishing method may include a pre-heating step, a heating step, and a cooling step.

프리 히팅 단계에서는, 가열된 순수를 연마패드로 공급하여 연마패드의 온도를 상승시킬 수 있다. 프리 히팅 단계는, 기판이 연마되기 이전에 수행됨으로써, 연마패드를 예열할 수 있다. 따라서, 이후 기판 연마 과정에서 연마패드의 온도가 최적범위로 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다.In the pre-heating step, heated pure water may be supplied to the polishing pad to increase the temperature of the polishing pad. The preheating step is performed before the substrate is polished, so that the polishing pad may be preheated. Therefore, it is possible to shorten the time for the temperature of the polishing pad to reach the optimum range in the subsequent substrate polishing process.

히팅 단계에서는, 가열된 슬러리를 연마패드로 공급하여 연마패드의 온도를 설정된 온도 범위에 위치시킬 수 있다. 히팅 단계는 기판의 연마 과정에서 수행될 수 있다. 히팅 단계에서 공급되는 슬러리를 통해 기판 연마에 요구되는 최적 공정 온도를 달성할 수 있다. 히팅 단계는 기판의 연마 공정 간의 연마율을 상승시킴으로써, 타겟 프로파일까지의 도달하는 기판 연마 시간을 단축시키고, 종국적으로는 기판 연마 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.In the heating step, the heated slurry may be supplied to the polishing pad and the temperature of the polishing pad may be positioned within a set temperature range. The heating step may be performed during the polishing process of the substrate. Through the slurry supplied in the heating step, the optimum process temperature required for polishing the substrate can be achieved. The heating step increases the polishing rate between polishing processes of the substrate, thereby shortening the polishing time of the substrate to reach the target profile, and ultimately improving the productivity of the polishing process of the substrate.

냉각 단계는, 히팅 단계 이후에 연마패드로 냉각된 슬러리를 공급함으로써, 연마패드의 온도를 설정된 범위 온도로 감소시킬 수 있다. 기판 연마 공정의 후반 단계에서는, 다중 레이어의 물질 차이로 인해 기판 표면에 디싱 현상이 발생할 수 있는데, 연마 공정의 온도를 감소시키는 경우 디싱 현상의 발생을 최소화함으로써, 기판 표면의 연마 균일도를 높이고, 결과적으로 기판의 수율을 향상시킬 수 있다.The cooling step may reduce the temperature of the polishing pad to a set range temperature by supplying the cooled slurry to the polishing pad after the heating step. In the latter stage of the substrate polishing process, dishing may occur on the substrate surface due to material differences between multiple layers. When the temperature of the polishing process is reduced, the occurrence of dishing is minimized, thereby increasing the polishing uniformity of the substrate surface. As a result, the yield of the substrate can be improved.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as the described structure, device, etc. are combined or combined in a form different from the described method, or in other components or equivalents. Even if substituted or substituted by, appropriate results can be achieved.

1: 기판 연마 시스템
10: 슬러리 공급 장치
W: 기판
1: substrate polishing system
10: slurry feeding device
W: substrate

Claims (15)

기판을 연마하는 연마패드의 상부에 배치되고, 내부 수용공간을 형성하는 공급 암;
상기 수용공간 내부에 배치되고, 슬러리를 가열하여 상기 연마패드로 분사하기 위한 히팅 모듈; 및
상기 수용공간 내부에 배치되고, 슬러리를 냉각하여 상기 연마패드로 분사하기 위한 냉각 모듈을 포함하고,
상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈 각각의 독립적인 슬러리 분사를 통해 상기 연마패드의 온도를 조절하기 위한, 슬러리 공급 장치.
A supply arm disposed on a polishing pad for polishing a substrate and forming an internal accommodation space;
A heating module disposed inside the receiving space and configured to heat the slurry and spray it onto the polishing pad; And
It is disposed inside the receiving space and includes a cooling module for cooling the slurry and spraying it to the polishing pad,
A slurry supplying device for controlling the temperature of the polishing pad through independent spraying of slurry for each of the heating module and the cooling module.
제1항에 있어서,
상기 히팅 모듈은 복수개로 구비되고,
복수의 상기 히팅 모듈은,
슬러리를 가열하여 공급하기 위한 슬러리 히팅 모듈; 및
순수를 가열하여 공급하기 위한 하나 이상의 예비 히팅 모듈을 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 1,
The heating module is provided in plurality,
The plurality of heating modules,
A slurry heating module for heating and supplying the slurry; And
A slurry supplying device comprising one or more preliminary heating modules for heating and supplying pure water.
제2항에 있어서,
상기 공급 암은,
상기 수용공간의 바닥면을 구성하는 지지 플레이트; 및
상기 지지 플레이트로부터 일정 간격 이격되도록, 상기 수용공간 내에 배치되는 고정 플레이트를 포함하고,
상기 고정 플레이트의 하측에는 상기 냉각 모듈이 배치되고,
상기 고정 플레이트의 상면에는 상기 복수의 히팅 모듈이 배치되는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 2,
The supply arm,
A support plate constituting a bottom surface of the accommodation space; And
It includes a fixed plate disposed in the receiving space so as to be spaced apart from the support plate at a predetermined interval,
The cooling module is disposed under the fixed plate,
The slurry supplying device, wherein the plurality of heating modules are disposed on the upper surface of the fixed plate.
제3항에 있어서,
상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈 각각에는, 배출된 슬러리의 유동을 위한 배출관이 연결되고,
상기 지지 플레이트는 상기 배출관의 단부가 끼움 고정되는 배출관 고정부를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 3,
Each of the heating module and the cooling module is connected to a discharge pipe for flow of the discharged slurry,
The support plate includes a discharge pipe fixing portion to which the end of the discharge pipe is fitted and fixed.
제1항에 있어서,
상기 히팅 모듈은,
내부에 유로가 형성되고, 상기 유로로 유체를 공급하기 위한 유입구와, 상기 유로 외부로 유체를 배출하기 위한 배출구가 형성된 하우징;
상기 유로를 유동하는 유체를 가열하기 위한 히터;
상기 배출구를 통해 배출되는 유체의 온도를 검출하는 온도 센서; 및
상기 온도 센서가 검출된 온도에 기초하여, 상기 히터의 작동을 제어하는 온도 제어부를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 1,
The heating module,
A housing having a flow path formed therein, an inlet port for supplying a fluid to the flow channel, and an outlet port for discharging the fluid to the outside of the flow channel;
A heater for heating the fluid flowing through the flow path;
A temperature sensor that detects the temperature of the fluid discharged through the discharge port; And
And a temperature control unit for controlling the operation of the heater based on the temperature detected by the temperature sensor.
제5항에 있어서,
상기 히터는 유체가 유동하도록 내부에 형성된 히팅 유로를 포함하고,
상기 하우징 내부에 형성된 유로는,
일측은 상기 유입구와 연결되고 타측은 히팅 유로의 입구와 연결되는 제1히팅유로와, 일측은 상기 히팅 유로의 출구와 연결되고 타측은 상기 배출구와 연결되는 제2히팅유로를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 5,
The heater includes a heating flow path formed therein so that the fluid flows,
The flow path formed inside the housing,
Slurry supply device comprising a first heating flow path connected to the inlet at one side and connected to the inlet of the heating flow path at the other end, and a second heating channel at the other end connected to the outlet of the heating flow path .
제5항에 있어서,
상기 배출구와 인접한 유로 부위에는, 상기 하우징의 외부와 연통되는 온도 측정구가 형성되고,
상기 온도 센서는 상기 온도 측정구가 형성된 하우징 외면에 설치되는 바이메탈 센서를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 5,
In a portion of the flow path adjacent to the discharge port, a temperature measuring port communicating with the outside of the housing is formed,
The temperature sensor includes a bimetal sensor installed on the outer surface of the housing on which the temperature measuring device is formed.
제5항에 있어서,
상기 히팅 모듈은,
상기 히터에 연결되어 상기 히터의 과열여부를 검출하기 위한 히터 센서를 더 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 5,
The heating module,
The slurry supplying device further comprising a heater sensor connected to the heater to detect whether the heater is overheated.
제1항에 있어서,
상기 냉각 모듈은,
냉각 하우징;
상기 냉각 하우징 내부에 형성되고 슬러리가 유동하는 제1유로;
상기 제1유로와 분리되도록 상기 하우징 내부에 형성되고, 상기 하우징 내부에 형성되고, 냉각수가 유동하는 제2유로; 및
상기 제1유로 및 제2유로 사이에서 열교환을 수행하는 열교환부를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 1,
The cooling module,
Cooling housing;
A first flow path formed in the cooling housing and through which the slurry flows;
A second flow passage formed inside the housing so as to be separated from the first flow passage, formed in the housing, and flowing coolant; And
A slurry supplying device comprising a heat exchange unit for performing heat exchange between the first flow passage and the second flow passage.
제9항에 있어서,
상기 연마패드 외측에 배치되고, 상기 공급 암과 연결되는 회전부를 더 포함하고,
상기 공급 암은 상기 회전부에 회전 가능하게 연결됨으로써, 상기 연마패드의 상부에서 스윙 가능한, 슬러리 공급 장치.
The method of claim 9,
Further comprising a rotating portion disposed outside the polishing pad and connected to the supply arm,
The supply arm is rotatably connected to the rotating part, thereby being able to swing from an upper portion of the polishing pad.
상부에 연마패드가 구비되는 연마정반;
기판을 파지한 상태로 상기 연마패드에 가압하여 상기 기판을 연마하는 캐리어 헤드; 및
상기 기판의 연마 과정에서 상기 연마패드로 슬러리를 분사하고, 상기 분사되는 슬러리의 온도 제어를 통해 상기 연마패드의 온도를 조절하는 슬러리 공급 장치를 포함하는, 기판 연마 시스템.
A polishing table having a polishing pad thereon;
A carrier head for polishing the substrate by pressing the polishing pad while holding the substrate; And
And a slurry supplying device for spraying a slurry onto the polishing pad during the polishing process of the substrate and controlling a temperature of the polishing pad through temperature control of the sprayed slurry.
제11항에 있어서,
상기 슬러리 공급 장치는,
슬러리를 가열하여 상기 연마패드로 분사하는 히팅 모듈; 및
슬러리를 냉각하여 상기 연마패드로 분사하는 냉각 모듈을 포함하고,
상기 히팅 모듈 및 냉각 모듈은 상기 연마패드로 슬러리를 각각 분사하는, 기판 연마 시스템.
The method of claim 11,
The slurry supply device,
A heating module for heating the slurry and spraying it onto the polishing pad; And
It includes a cooling module for cooling the slurry and spraying it to the polishing pad,
The heating module and the cooling module respectively spray the slurry to the polishing pad.
제12항에 있어서,
상기 슬러리 공급 장치는,
상기 순수를 가열하여 상기 연마패드로 분사하는 히팅 모듈을 더 포함하는, 기판 연마 시스템.
The method of claim 12,
The slurry supply device,
The substrate polishing system further comprising a heating module for heating the pure water and spraying the pure water onto the polishing pad.
제13항에 있어서,
상기 슬러리 공급 장치는,
상기 기판의 연마가 수행되기 전에, 상기 히팅 모듈을 통해 가열된 순수를 상기 연마패드에 분사하는, 기판 연마 시스템.
The method of claim 13,
The slurry supply device,
Before the polishing of the substrate is performed, pure water heated through the heating module is sprayed onto the polishing pad.
연마패드를 통해 기판을 연마하는 기판 연마 방법에 있어서,
상기 기판을 연마하기 이전에, 상기 연마패드로 가열된 순수를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 상승시키는 프리 히팅 단계;
상기 기판의 연마 과정에서, 상기 연마패드로 가열된 슬러리를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 설정된 온도로 조절하는 히팅 단계; 및
상기 히팅 단계 이후에, 상기 연마패드로 냉각된 슬러리를 공급하여 상기 연마패드의 온도를 감소시키는 냉각 단계를 포함하는, 기판 연마 방법.
In the substrate polishing method of polishing a substrate through a polishing pad,
A preheating step of increasing a temperature of the polishing pad by supplying pure water heated to the polishing pad before polishing the substrate;
A heating step of adjusting a temperature of the polishing pad to a set temperature by supplying a heated slurry to the polishing pad during the polishing process of the substrate; And
After the heating step, a cooling step of reducing a temperature of the polishing pad by supplying the cooled slurry to the polishing pad.
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