KR100652360B1 - Chemical mechanical polishing apparatus having pad - Google Patents

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Abstract

본 발명의 화학기계적연마장치의 패드는 중심점으로부터 직경이 다른 3부분으로 구성한다. 즉, 중심점으로부터 제1 직경의 크기로 제1 홈이 형성된 제1 부분, 제2 직경의 크기로 상기 제1 홈이 차지하는 면적보다 큰 면적을 갖는 제2 홈, 예컨대 제1 홈의 갯수보다 많은 갯수를 갖거나 상기 제1 홈보다 크기가 큰 제2 홈이 형성된 제2 부분, 제3의 직경으로 제3 홈이 형성된 제3 부분으로 구성된다. 상기 제1 홈은 패드의 외부에서 유입되는 슬러리가 웨이퍼 안쪽으로 잘 유입되도록 하며, 상기 제2 홈은 화학 기계적 연마시 웨이퍼의 중심 부분과 접하는 패드 표면에 슬러리의 체류시간을 증가시키도록 한다. 그리고, 본 발명의 패드는 상기 제1 홈에서 제3 홈이 연결되도록 오픈 패스로 되어 있어 화학 기계적 연마시 발생된 부산물의 원활한 배출을 할 수 있다. The pad of the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention comprises three parts different in diameter from the center point. That is, the number of the first portion having the first groove formed in the size of the first diameter from the center point and the number of the second grooves having the area larger than the area occupied by the first groove in the size of the second diameter, for example, the number of the first grooves. And a second portion having a second groove having a larger size than the first groove, or a third portion having a third groove having a third diameter. The first groove allows the slurry flowing from the outside of the pad to flow well into the wafer, and the second groove increases the residence time of the slurry on the pad surface in contact with the center portion of the wafer during chemical mechanical polishing. In addition, the pad of the present invention is an open pass so that the third groove is connected to the first groove, so that the by-product generated during chemical mechanical polishing can be smoothly discharged.

Description

패드를 구비하는 화학 기계적 연마 장치{Chemical mechanical polishing apparatus having pad}Chemical mechanical polishing apparatus having pads

도 1은 종래의 홈형 패드를 도시한 평면도이다. 1 is a plan view showing a conventional grooved pad.

도 2는 종래의 홈형 패드를 이용하여 화학 기계적 연마시 웨이퍼 내의 위치별로 식각량을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating etching amounts for respective positions in a wafer during chemical mechanical polishing using a conventional grooved pad.

도 3은 본 발명의 패드를 사용하여 화학 기계적 연마하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram for explaining the process of chemical mechanical polishing using the pad of the present invention.

도 4는 도 3에 적용된 본 발명의 패드의 일 예를 도시한 평면도이다. 4 is a plan view illustrating an example of a pad of the present invention applied to FIG. 3.

본 발명은 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 기계적 연마 장치의 패드에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly to a pad of a chemical mechanical polishing apparatus.

일반적으로, 반도체 소자의 제조시 웨이퍼의 표면에 형성된 물질막을 평탄화시키기 위하여 화학 기계적 연마 장치를 이용한다. 화학 기계적 연마 장치에는 웨이퍼의 표면을 연마하기 위하여 패드가 마련되어 있다. 상기 패드의 표면에는 화학 기계적 연마시 슬러리가 웨이퍼 표면에 고르게 작용하도록 홀(hole) 또는 홈(groove)이 형성되어 있다. 일정한 간격으로 홀이 형성된 패드를 홀형 패드(perforated type pad)라 하고, 일정한 홈이 형성된 패드를 홈형 패드(groove type pad)라고 한다. 상기 홀형 패드는 초기에는 많이 사용되었으나, 상기 홀형 패드는 슬러리가 고르게 분산되지 않고 웨이퍼로 원활하게 공급되지 않아 식각균일도가 낮기 때문에 홈형 패드가 많이 사용되고 있다. Generally, a chemical mechanical polishing apparatus is used to planarize a material film formed on the surface of a wafer in the manufacture of a semiconductor device. The chemical mechanical polishing apparatus is provided with a pad for polishing the surface of the wafer. Holes or grooves are formed on the surface of the pad so that the slurry evenly acts on the wafer surface during chemical mechanical polishing. Pads formed with holes at regular intervals are called perforated type pads, and pads with constant grooves are called grooved pads. The hole-type pads were initially used a lot, but the hole-type pads are often used because the slurry is not evenly distributed and smoothly supplied to the wafer because the etching uniformity is low.

도 1은 종래의 홈형 패드를 도시한 평면도이다. 구체적으로, 종래의 홈형 패드는 상술한 바와 같이 표면에 등간격으로 홈(3)이 형성되어 있다. 그런데, 상기 홈형 패드는 화학 기계적 연마시 웨이퍼 중심부로의 슬러리의 공급이 부족하고 화학 기계적 연마시 발생된 부산물을 엣지쪽으로 배출하기가 어려운 단점이 있다. 이러한 결과로 인하여 도 2의 참조부호 "a"로 표시한 바와 같이 웨이퍼의 중심부분의 식각속도가 웨이퍼 엣지보다 느리게 되어 식각균일도가 떨어지는 단점이 있다. 도 2에서, 가로축은 웨이퍼 내의 위치로써 0 및 32는 웨이퍼의 엣지쪽이며, 16은 웨이퍼의 중심부쪽이다. 그리고, 세로축은 식각량을 나타내며, 단위는 임의 단위(arbitrary unit, a.u.)이다.1 is a plan view showing a conventional grooved pad. Specifically, in the conventional grooved pad, as described above, the grooves 3 are formed on the surface at equal intervals. However, the grooved pad has a disadvantage in that supply of slurry to the center of the wafer is insufficient during chemical mechanical polishing, and it is difficult to discharge by-products generated during chemical mechanical polishing toward the edge. As a result, as indicated by reference numeral “a” of FIG. 2, the etching speed of the center portion of the wafer is slower than the wafer edge, resulting in inferior etching uniformity. In Fig. 2, the abscissa is the position in the wafer, with 0 and 32 on the edge of the wafer and 16 on the center of the wafer. The vertical axis represents an etching amount, and the unit is an arbitrary unit (a.u.).

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 단점들을 해결하여 화학 기계적 연마시 웨이퍼 중심부로의 슬러리 공급이 원활하고 발생된 부산물을 웨이퍼 엣지쪽으로 배출할 수 있는 패드를 구비한 화학 기계적 연마 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages to provide a chemical mechanical polishing apparatus having a pad for smooth slurry supply to the center of the wafer during chemical mechanical polishing and discharge the generated by-product toward the wafer edge. There is.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 회전할 수 있고 일측에 외부에서 슬러리가 공급되는 패드와, 상기 패드의 중심점으로부터 이격된 패드 상에서 위치하고 회전할 수 있는 웨이퍼와, 상기 회전하는 웨이퍼의 표면을 상기 회전하는 패드와 접촉시켜 상기 웨이퍼의 표면을 화학기계적으로 연마할 수 있는 화학 기계적 연마 장치를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a pad that can be rotated and slurry supplied from the outside to one side, a wafer that can be rotated on a pad spaced from a center point of the pad, and the surface of the rotating wafer Provided is a chemical mechanical polishing apparatus capable of chemically polishing the surface of the wafer in contact with the rotating pad.

특히, 본 발명의 화학 기계적 연마 장치의 패드는 중심점으로부터 직경이 다른 3부분으로 구성한다. 즉, 본 발명의 패드는 패드 중심점으로부터 제1 직경의 크기로 제1 홈이 형성된 제1 부분, 제2 직경의 크기로 상기 제1 홈이 차지하는 면적보다 큰 면적을 갖는 제2 홈, 예컨대 상기 제1 홈의 갯수보다 많은 갯수를 갖거나 상기 제1 홈보다 크기가 큰 제2 홈이 형성된 제2 부분, 제3의 직경으로 제3 홈이 형성된 제3 부분으로 구성된다. 상기 제1 홈은 패드의 외부에서 유입되는 슬러리가 웨이퍼 안쪽으로 잘 유입되도록 하며, 상기 제2 홈은 화학 기계적 연마시 웨이퍼의 중심 부분과 접하는 패드 표면에 슬러리의 체류시간을 증가시키도록 한다. 그리고, 본 발명의 패드는 상기 제1 홈에서 제3 홈이 연결되도록 오픈 패스로 되어 있어 화학 기계적 연마시 발생된 부산물의 원활한 배출을 할 수 있다. In particular, the pad of the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention comprises three parts different in diameter from the center point. That is, the pad of the present invention is a second portion having a larger area than the area occupied by the first groove, the first portion having a first groove in the size of the first diameter, the size of the second diameter from the pad center point, for example, the first portion. A second portion having a larger number than the number of one grooves or having a larger size than the first groove is formed, and a third portion having a third groove having a third diameter. The first groove allows the slurry flowing from the outside of the pad to flow well into the wafer, and the second groove increases the residence time of the slurry on the pad surface in contact with the center portion of the wafer during chemical mechanical polishing. In addition, the pad of the present invention is an open pass so that the third groove is connected to the first groove, so that the by-product generated during chemical mechanical polishing can be smoothly discharged.

상기 제2 홈은 나선형 또는 직선형으로 구성할 수 있다. The second groove may be configured in a spiral or straight shape.

상술한 바와 같은 본 발명의 패드를 이용하여 화학 기계적 연마시 웨이퍼 중심부로의 슬러리의 공급이 원활하고 화학 기계적 연마시 발생된 부산물을 엣지쪽으로 용이하게 배출할 수 있고, 웨이퍼의 중심부분의 식각속도를 향상시켜 식각균일도를 향상시킬 수 있다. By using the pad of the present invention as described above, the slurry can be smoothly supplied to the center of the wafer during chemical mechanical polishing, and the by-products generated during chemical mechanical polishing can be easily discharged toward the edge, and the etching rate of the central portion of the wafer can be reduced. By improving the etching uniformity can be improved.                     

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 패드를 사용하여 화학 기계적 연마하는 과정을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 도 3에 적용된 본 발명의 패드의 일 예를 도시한 평면도이다. 3 is a schematic view for explaining a process of chemical mechanical polishing using the pad of the present invention, Figure 4 is a plan view showing an example of the pad of the present invention applied to FIG.

구체적으로, 화학 기계적 연마 공정을 진행할 때 회전하고 표면에 홈들이 형성된 패드(13)와, 상기 패드(13)의 중심점으로부터 이격된 패드(13) 상에서 회전할 수 있는 웨이퍼(15)가 위치한다. 상기 패드(13)와 웨이퍼(15)는 동일 방향으로 회전하며, 상기 웨이퍼(15)의 엣지쪽으로 외부에서 슬러리(17)를 공급하면서 회전하는 웨이퍼(15)의 표면을 패드(13)와 접촉시켜 상기 웨이퍼(15)의 표면을 화학 기계적으로 연마한다. 도 3에서, 참조번호 19는 웨이퍼(15)의 중심부가 패드와 접하는 부분이다. 상기 외부에서 공급되는 슬러리(17)는 패드(13)의 회전으로 인한 원심력에 의하여 패드(13) 엣지쪽으로 흐르게 되며 일부의 슬러리(17)만이 패드(13)의 홈에 채워쳐 웨이퍼 전면의 연마에 이용된다. 상기 패드(13)에 형성된 홈들은 웨이퍼(15) 연마에 이용될 새로운 슬러리의 계속적인 공급이 가능하도록 하고 연마시 발생되는 부산물의 임시적 보관 및 배출하는 역할을 한다. Specifically, the pad 13 is rotated during the chemical mechanical polishing process and grooves are formed on the surface thereof, and the wafer 15 capable of rotating on the pad 13 spaced apart from the center point of the pad 13 is located. The pad 13 and the wafer 15 rotate in the same direction, and the surface of the rotating wafer 15 is brought into contact with the pad 13 while supplying the slurry 17 from the outside toward the edge of the wafer 15. The surface of the wafer 15 is chemically and mechanically polished. In FIG. 3, reference numeral 19 denotes a portion where the central portion of the wafer 15 is in contact with the pad. The slurry 17 supplied from the outside flows toward the edge of the pad 13 due to the centrifugal force due to the rotation of the pad 13, and only a portion of the slurry 17 fills the groove of the pad 13 to polish the front surface of the wafer. Is used. The grooves formed in the pad 13 enable the continuous supply of new slurry to be used for polishing the wafer 15 and serve to temporarily store and discharge the by-products generated during polishing.

특히, 본 발명의 패드(13)는 도 4에 도시한 바와 같이 패드 중심점(b)에서 제1 직경(c)의 원형으로 표면에 상기 외부에서 유입되는 슬러리(17)가 웨이퍼(15) 안쪽으로 잘 유입되도록 제1 홈(23)이 형성된 제1 부분(25)을 포함한다. 상기 제1 홈은 직선형 또는 나선형으로 구성할 수 있다. In particular, in the pad 13 of the present invention, as shown in FIG. 4, the slurry 17 flowing from the outside into the surface of the wafer 15 is formed on the surface of the pad center point b in a circular shape having a first diameter c. It includes a first portion 25 formed with a first groove 23 so as to flow well. The first groove may be configured in a straight or spiral shape.

그리고, 상기 패드 중심점(b)에서 상기 제1 직경(c)보다 큰 제2 직경(d)으로 상기 화학 기계적 연마시 웨이퍼(15)의 중심 부분(19)과 접하는 패드(13) 표면에 슬러리(17)의 체류시간을 증가시키도록 제1 홈(23)이 차지하는 면적보다 큰 면적을 가지는 제2 홈(27), 예컨대 상기 제1 홈(23)의 갯수보다 많은 갯수를 갖거나 상기 제1 홈(23)보다 크기가 큰 제2 홈(27)이 형성된 제2 부분(29)을 포함한다. 상기 제2 홈(27)도 제1 홈(23)과 마찬가지로 직선형 또는 나선형으로 구성할 수 있다. 이렇게 제2 부분을 구성하면, 웨이퍼(15)의 중심부분의 식각속도를 향상시켜 식각균일도를 향상시킬 수 있다.In addition, the slurry may be formed on the surface of the pad 13 which is in contact with the central portion 19 of the wafer 15 during the chemical mechanical polishing with the second diameter d larger than the first diameter c at the pad center point b. In order to increase the residence time of 17), the second groove 27 having an area larger than the area occupied by the first groove 23, for example, has a larger number than the number of the first grooves 23 or the first grooves. And a second portion 29 in which a second groove 27 having a size larger than 23 is formed. Like the first groove 23, the second groove 27 may be formed in a straight or spiral shape. When the second portion is configured as described above, the etching uniformity of the central portion of the wafer 15 may be improved.

그리고, 상기 패드 중심점(b)에서 제2 직경(d)보다 큰 제3 직경(e)으로 제3 홈(31)이 형성된 제3 부분(33)으로 이루어지고, 화학 기계적 연마시 발생된 부산물의 원활한 배출을 위하여 상기 제1 홈(23)에서 제3 홈(31)이 연결된 오픈 패스로 구성한다. 상기 제3 홈(31)은 제1 홈(23) 및 제2 홈(27)과 마찬가지로 직선형 또는 나선형으로 구성할 수 있다. And a third portion 33 having a third groove 31 formed at a third diameter e larger than the second diameter d at the pad center point b, and a by-product generated during chemical mechanical polishing. In order to facilitate the discharge, the first groove 23 is configured as an open path to which the third groove 31 is connected. The third groove 31 may have a straight or spiral shape similarly to the first groove 23 and the second groove 27.

도 4에서, 패드를 1사분면에서 4사분면으로 4부분으로 나누어 도시하였다. 즉, 제1 사분면에서는 제1 부분(25) 및 제3 부분(33)이 직선형의 홈으로 구성되어 있고, 제2 부분(29)이 나선형의 홈으로 구성되어 있다. 제2 사분면 및 제4 사분면에서는 제1 부분(25) 및 제3 부분(33)이 각각 나선형 및 직선형의 홈으로 구성되어 있다. 그리고, 제3 사분면에서는 제1 부분(25) 및 제2 부분(29)이 나선형의 홈으로 구성되어 있고, 제3 부분(33)이 직선형의 홈으로 구성되어 있다. 이상과 같이 본 발명의 패드의 표면을 편의상 4 사분면에 나누어 도시하였으나, 하나의 사분면에 도시된 형태를 이용하여 패드를 전체적으로 구성할 수도 있다. In FIG. 4, the pad is divided into four parts from one quadrant to four quadrants. That is, in the 1st quadrant, the 1st part 25 and the 3rd part 33 are comprised by the linear groove, and the 2nd part 29 is comprised by the spiral groove. In the second and fourth quadrants, the first portion 25 and the third portion 33 are each composed of spiral and straight grooves. And in the 3rd quadrant, the 1st part 25 and the 2nd part 29 are comprised by the spiral groove, and the 3rd part 33 is comprised by the linear groove. As described above, the surface of the pad of the present invention is divided into four quadrants for convenience. However, the pad may be entirely configured using the shape shown in one quadrant.                     

이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated concretely through the Example, this invention is not limited to this, A deformation | transformation and improvement are possible with the conventional knowledge in the art within the technical idea of this invention.

상술한 바와 같이 본 발명의 패드를 이용하여 화학 기계적 연마시 웨이퍼 중심부로의 슬러리의 공급이 원활하고 화학 기계적 연마시 발생된 부산물을 엣지쪽으로 용이하게 배출할 수 있고, 웨이퍼의 중심부분의 식각속도를 향상시켜 식각균일도를 향상시킬 수 있다.As described above, using the pad of the present invention, the slurry can be smoothly supplied to the center of the wafer during chemical mechanical polishing, and by-products generated during chemical mechanical polishing can be easily discharged toward the edge, and the etching rate of the center portion of the wafer can be increased. By improving the etching uniformity can be improved.

Claims (3)

회전할 수 있고 일측에 외부에서 슬러리가 공급되는 패드와, 상기 패드의 중심점으로부터 이격된 패드 상에서 위치하고 회전할 수 있는 웨이퍼와, 상기 회전하는 웨이퍼의 표면을 상기 회전하는 패드와 접촉시켜 상기 웨이퍼의 표면을 화학기계적으로 연마할 수 있는 화학 기계적 연마 장치에 있어서,A pad that is rotatable and supplied with slurry externally on one side, a wafer that can be positioned and rotated on a pad spaced from a center point of the pad, and the surface of the wafer being brought into contact with the rotating pad. In the chemical mechanical polishing apparatus capable of chemical mechanical polishing, 상기 패드는 상기 중심점에서 제1 직경으로 표면에 상기 슬러리가 웨이퍼 안쪽으로 잘 유입되도록 제1 홈이 형성된 제1 부분과, 상기 중심점에서 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경으로 상기 화학 기계적 연마시 웨이퍼의 중심부분이 접하는 표면에 슬러리의 체류시간을 증가시키기 위하여 상기 제1 홈이 차지하는 면적보다 큰 면적을 갖도록 상기 제1 홈의 갯수보다 많은 갯수를 갖거나 상기 제1 홈보다 크기가 큰 제2 홈이 형성된 제2 부분과, 및 상기 중심점에서 제2 직경보다 큰 제3 직경으로 표면에 제3 홈이 형성된 제3 부분으로 이루어지고, 화학 기계적 연마시 발생된 부산물의 원활한 배출을 위하여 제1 홈에서 제3 홈이 연결된 오픈 패스(open path)를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치. The pad may include a first portion in which a first groove is formed to allow the slurry to flow into the wafer at a first diameter at the center point, and a second diameter larger than the first diameter at the center point, during the chemical mechanical polishing. A second groove having a number greater than the number of the first grooves or larger than the first grooves so as to have an area larger than the area occupied by the first grooves to increase the residence time of the slurry on the surface where the central portion of the first surface contacts; And a third portion having a third groove formed on the surface with a third diameter larger than the second diameter at the center point, and the first groove for smooth discharge of by-products generated during chemical mechanical polishing. A chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that the third groove has an open path connected thereto. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 홈은 나선형 또는 직선형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein the second groove is formed in a spiral or straight shape.
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