KR20000015419A - Cmp apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치에 관한 것으로, 연마하고자 하는 웨이퍼 표면을 연마선을 이용하여 연마하여 균일도 및 평탄도를 향상시킬 수 있는 CMP 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus, and more particularly, to a CMP apparatus capable of improving uniformity and flatness by polishing a wafer surface to be polished using a polishing line.
반도체 제조 기술의 발달로 인해 반도체 장치의 고집적화가 이루어지고 있다. 반도체 장치의 고집적화를 이루기 위해 사진 공정의 마진(Margin) 확보 내지 배선 길이를 최소화하기 위한 하부막 평탄화 기술이 요구된다. 이러한 요구에 의해 최근 하부막을 평탄화하기 위한 방법으로 CMP 공정이 도입되고 있다. CMP 공정은 반도체 장치 제조 과정 중 전공정에서 웨이퍼 표면에 형성된 막 즉, 하부막을 전면(Global) 평탄화를 시키는 공정이다. 하부막을 평탄화시키기 위한 CMP 공정은 미세입자를 포함한 화학 용액인 슬러리에 의해 웨이퍼 표면과 화학 반응하며, 슬러리와 화학 반응된 웨이퍼 표면을 연마포에 의해 물리적으로 연마한다.Due to the development of semiconductor manufacturing technology, high integration of semiconductor devices has been achieved. In order to achieve high integration of the semiconductor device, a lower layer planarization technique for securing a margin of the photolithography process or minimizing the wiring length is required. Due to such a demand, a CMP process has recently been introduced as a method for planarizing the lower layer. The CMP process is a process for globally planarizing a film formed on a wafer surface, that is, a lower film, in a previous step of a semiconductor device manufacturing process. The CMP process for planarizing the underlayer chemically reacts with the wafer surface by a slurry, which is a chemical solution containing fine particles, and physically polishes the wafer surface chemically reacted with the slurry by a polishing cloth.
슬러리와 연마포에 의한 웨이퍼 표면을 연마하는 CMP 공정에 사용되는 종래의 CMP 장치는 연마포가 회전되도록 구동하는 연마포 장치, 연마포 장치의 연마포 표면에 연마하고자 하는 웨이퍼 표면이 접하도록 지지하는 웨이퍼 홀더(Holder)및 웨이퍼 표면을 화학 반응시키기 위한 슬러리를 주입하는 장치로 구성하여 웨이퍼 표면을 연마한다.The conventional CMP apparatus used in the CMP process of polishing a wafer surface by slurry and polishing cloth is a polishing cloth device which drives the polishing cloth to rotate, and supports the wafer surface to be polished to contact the polishing cloth surface of the polishing cloth device. The wafer surface is polished by a wafer holder and a device for injecting a slurry for chemical reaction of the wafer surface.
웨이퍼 표면을 연마하기 위한 종래의 CMP 장치는 연마 작업시 웨이퍼 표면에 인가되는 압력이 국부적으로 다르고 웨이퍼의 가장자리와 중심의 연마속도가 달라 웨이퍼 가공면의 균일도가 저하되는 문제점이 있다.Conventional CMP apparatus for polishing the wafer surface has a problem that the pressure applied to the wafer surface during the polishing operation is locally different and the polishing speed of the edge and the center of the wafer is different, thereby reducing the uniformity of the wafer processing surface.
또한 웨이퍼 표면과 연마포 압력에 의한 연마포의 변형으로 평탄도가 저하되는 디싱(Dishing) 현상이 발생되며, 이를 제거하기 위해 연마포를 자주 교체해야 함으로 인해 설비 가동율이 떨어지며 새로운 연마포의 교체로 인해 CMP 공정 기준의 재현성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, a dishing phenomenon in which the flatness is lowered due to the deformation of the polishing cloth due to the wafer surface and the polishing cloth pressure is generated.In order to remove the polishing cloth, frequent operation of the polishing cloth is required. Therefore, there is a problem inferior in reproducibility of the CMP process standards.
본 발명은 연마되는 가공면의 균일도 평탄도를 향상시킬 수 있도록 연마하고자 하는 부위에 복수의 선을 구성하도록 배치된 연마선을 구비한 CMP 장치를 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a CMP apparatus having a polishing line arranged to form a plurality of lines in a portion to be polished so as to improve the uniformity flatness of the machined surface to be polished.
본 발명의 다른 목적은 연마선을 이용하여 연마함으로써 연마선의 교체 주기를 연장시켜 CMP 공정의 재현성을 향상시켜 반도체 장치의 신뢰성을 향상시키도록함에 있다.Another object of the present invention is to improve the reproducibility of the CMP process by improving the reproducibility of the CMP process by extending the replacement cycle of the polishing line by polishing using the polishing line.
본 발명의 또 다른 목적은 연마선을 이용하여 CMP 공정의 재현성을 향상시킴으로써 반도체 장치의 신뢰성 향상 및 제조 원가를 절감함에 있다.Another object of the present invention is to improve the reproducibility of the CMP process by using the abrasive wire to improve the reliability of the semiconductor device and to reduce the manufacturing cost.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 CMP 장치는 웨이퍼를 장착한 상태에서 소정 방향으로 회전운동을 하는 웨이퍼 홀더와, 웨이퍼 홀더에 장착된 상기웨이퍼와 밀착되어 연마하고자 하는 부위에 복수의 선이 형성되도록 설치되 직선운동하여 연마하는 연마선과, 연마선이 직선 왕복 운동하도록 구동하는 복수의 로울러와 복수의 로울러에 의해 직선운동하는 연마선에 소정의 장력이 가해지도록 안내하는 복수의 가이드 로울러로 구성됨을 특징으로 한다.The CMP apparatus of the present invention for achieving the above object is a wafer holder that rotates in a predetermined direction while the wafer is mounted, and a plurality of lines are formed in the portion to be in close contact with the wafer mounted on the wafer holder to be polished And a plurality of guide rollers for guiding a predetermined tension to be applied to the polishing line linearly moved by the plurality of rollers and a plurality of rollers for driving the line to reciprocate linearly. It is done.
도 1은 본 발명에 의한 CMP 장치의 사시도,1 is a perspective view of a CMP apparatus according to the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 CMP 장치의 정면도,2 is a front view of the CMP apparatus shown in FIG.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 CMP 장치의 사시도,3 is a perspective view of a CMP apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도 4a는 도 3에 도시된 CMP 장치의 정면도,4A is a front view of the CMP apparatus shown in FIG. 3,
도 4b는 도 3에 도시된 CMP 장치 평면도,4b is a plan view of the CMP apparatus shown in FIG.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 CMP 장치의 정면도이다.5 is a front view of a CMP apparatus according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *
10 : 회전판 20 : 웨이퍼홀더10: rotating plate 20: wafer holder
21 : 웨이퍼 30 : 연마선21: wafer 30: abrasive wire
41,42 : 복수의 로울러 43,44 : 복수의 가이드 로울러41,42: Multiple Rollers 43,44: Multiple Rollers
51,52 : 복수의 높이 조절부51,52: plurality of height adjustment
본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 CMP 장치의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(21)를 장착한 상태에서 소정 방향으로 회전운동을 하는 웨이퍼 홀더(20)와, 웨이퍼홀더(20)에 장착된 웨이퍼(21)와 밀착되어 연마하고자 하는 부위에 복수의 선이 형성되도록 설치되 직선운동하여 연마하는 연마선(30)과, 연마선(30)이 직선 왕복 운동하도록 구동하는 복수의 로울러(41, 42)와, 복수의 로울러(41, 42)에 의해 직선운동하는 연마선(30)에 소정의 장력이 가해지도록 안내하는 복수의 가이드 로울러(41, 42)로 구성된다.1 is a perspective view of a CMP apparatus according to the present invention. As shown, a plurality of wafer holders 20 which rotate in a predetermined direction with the wafer 21 mounted thereon, and a portion to be in close contact with the wafer 21 mounted on the wafer holder 20 to be polished The polishing line 30 is installed to form a line and polished by linear movement, a plurality of rollers 41 and 42 which drive the polishing line 30 to reciprocate linearly, and a plurality of rollers 41 and 42. It consists of a plurality of guide rollers (41, 42) for guiding a predetermined tension to be applied to the grinding line 30 in a linear motion.
본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in more detail as follows.
복수의 가이드 로울러(41, 42)는 도 2에서와 같이 제1가이드 로울러(41) 및 제2가이드 로울러(42)로 구성된다. 제1가이드 로울러(41)에 유한한 하나의 연마선(30)을 고정한 후 복수의 로울러(41, 42)에 여러회 감아 복수의 선이 구성되도록 연마선(30)을 감은 후 연마선(30)에 소정의 장력이 가해지도록 제2가이드 로울러(44)에 고정 설치한다.The plurality of guide rollers 41 and 42 may include a first guide roller 41 and a second guide roller 42 as shown in FIG. 2. After fixing one finite abrasive wire 30 to the first guide roller 41 and winding it several times on a plurality of rollers 41 and 42, the abrasive wire 30 is wound to form a plurality of wires, and then the abrasive wire 30 ) Is fixed to the second guide roller (44) so that a predetermined tension is applied.
연마선(30)의 수와 굵기는 웨이퍼(21)의 구경에 비례하여 설정될 수 있다. 연마선(30)은 웨이퍼 홀더(20)와 밀접하게 접촉되어 웨이퍼 홀더(20)에 장착된 웨이퍼(21)를 연마하기 위해 직선 왕복 운동을 실시한다. 웨이퍼 홀더(20)는 소정 방향으로 회전 운동할 수 있도록 설치된다. 이 회전력을 모터(도시 않음)을 이용 구동할 수 있다.The number and thickness of the polishing lines 30 may be set in proportion to the diameter of the wafer 21. The polishing line 30 is in intimate contact with the wafer holder 20 to perform a linear reciprocating motion to polish the wafer 21 mounted on the wafer holder 20. The wafer holder 20 is installed to rotate in a predetermined direction. This rotational force can be driven using a motor (not shown).
복수의 로울러(41, 42)는 제1로울러(41)와 제2로울러(42)가 마주대하도록 평행하게 구성된다. 평행하게 구성된 제1로울러(41)와 제2로울러(42) 사이에는 연마선(30)이 복수로 설치된다. 제1로울러(41)와 제2로울러(42) 사이의 연마선(30)은 제1가이드 로울러(43)에 고정된 후 제1로울러(41)의 상면을 거쳐 제2로울러(42) 상면을 통과한 후 다시 제2로울러(42)의 하면을 거쳐 제1로울러(41)의 하면을 반복적으로 감아 소정 간격으로 형성한다.The plurality of rollers 41 and 42 are configured in parallel so that the first roller 41 and the second roller 42 face each other. A plurality of abrasive wires 30 are provided between the first roller 41 and the second roller 42 configured in parallel. The abrasive wire 30 between the first roller 41 and the second roller 42 is fixed to the first guide roller 43 and then passes through the top surface of the first roller 41 to cover the top surface of the second roller 42. After passing through the lower surface of the second roller 42 again, the lower surface of the first roller 41 is repeatedly wound to form a predetermined interval.
제1로울러(41)와 제2로울러(42) 사이에 설치된 연마선(30)은 직선 운동 왕복운동한다. 연마선(30)의 직선 왕복운동은 제1로울러(41) 또는 제2로울러(42)의 회전에 실시된다. 연마선(30)의 직선 왕복운동에 의해 웨이퍼 홀더(20)에 장착된 웨이퍼(21) 표면이 연마된다.The abrasive wire 30 provided between the first roller 41 and the second roller 42 reciprocates linearly. The linear reciprocation of the polishing line 30 is carried out in the rotation of the first roller 41 or the second roller 42. The surface of the wafer 21 mounted on the wafer holder 20 is polished by the linear reciprocating motion of the polishing line 30.
웨이퍼(21) 연마시 웨이퍼(21) 표면과 화학 반응을 시키기 위해 슬러리를 공급한다. 슬러리가 공급된 상태에서 연마선(30)의 직선 왕복운동에 의해 웨이퍼(21)표면이 연마된다. 웨이퍼(21) 표면 연마는 연마선(30)의 직선 운동 속도 및 연마선(30)에 가해지는 장력에 의해 연마 정도가 결정된다. 연마선(30)의 직선 운동 속도 및 장력이 높은 경우 연마 속도가 높고 그 반대로 낮은 경우 연마속도가 낮게 된다.When polishing the wafer 21, a slurry is supplied to chemically react with the surface of the wafer 21. The surface of the wafer 21 is polished by the linear reciprocating motion of the polishing line 30 in the state where the slurry is supplied. In the polishing of the surface of the wafer 21, the degree of polishing is determined by the linear movement speed of the polishing line 30 and the tension applied to the polishing line 30. If the linear movement speed and tension of the polishing line 30 are high, the polishing rate is high, and vice versa, the polishing rate is low.
웨이퍼 표면을 연마하는 연마선(30)은 단면이 원형, 띠형 또는 기타줄 형상으로 형성될 수 있으며, 금속선, 피아노선, 테프론, 폴리 우레탄 또는 금속선에 폴리우레탄이 코팅된 재질이 사용된다. 견고하고 내성이 강한 재질로 연마선(30)을 형성함으로써 연마되는 웨이퍼(21) 표면에 디싱(Dishing)되는 현상을 제거할 수 있으며 장기간 연마선(30)의 교체 없이 사용할 수 있다.The polishing wire 30 for polishing the wafer surface may be formed in a circular, band-shaped, or other string shape, and a metal wire, a piano wire, a teflon, polyurethane, or a polyurethane-coated material is used for the metal wire. By forming the abrasive wire 30 with a strong and resistant material, the phenomenon of dishing on the surface of the wafer 21 to be polished can be eliminated and can be used without replacing the abrasive wire 30 for a long time.
연마선(30)을 이용하여 웨이퍼(21) 연마시 보다 균일도 및 평탄도를 향상시킬수 있도록 높이 및 간격을 조절하게 된다. 연마선(30)의 높이를 조절하기 위해 제1 및 제2로울러(41, 42) 내측에 복수의 높이 조절부(51, 52)가 설치된다. 복수의 높이조절부(51, 52)는 제1 높이 조절부(51) 및 제2 높이 조절부(52)로 구성되며 각각 탄성 재질로 형성하여 양측면에 압력을 가해 활처럼 휘게 함으로써 연마선(30)의 높이를 조절할 수 있으며, 제1 및 제2 높이 조절부(51, 52)는 모듈화하여 각 선을 별도로 조절할 수 있도록 설치될 수 있다.The polishing line 30 is used to adjust the height and spacing so as to improve the uniformity and flatness when the wafer 21 is polished. In order to adjust the height of the polishing line 30, a plurality of height adjusting parts 51 and 52 are installed inside the first and second rollers 41 and 42. The plurality of height adjusting units 51 and 52 include a first height adjusting unit 51 and a second height adjusting unit 52, each of which is formed of an elastic material to apply pressure to both sides to bend like a bow to polish the wire 30. Height), and the first and second height adjusting units 51 and 52 may be modularized so that each line can be adjusted separately.
연마선(30)의 간격 조절은 제1 및 제2 가이드 로울러(43, 44)에 고정된 연마선(30)을 일정 간격으로 이동하여 실시한다. 즉, 제1 및 제2 가이드 로울러(43, 44)에 홈을 형성하여 연마선(30)의 위치를 이동시켜 간격을 조절하게 된다. 연마선(30)의 높이와 간격을 조절가능하게 설치함으로써 연마선 높이 조절에 의해 웨이퍼(21) 연마 균일도를 향상시킬 수 있으며, 간격을 조절하여 웨이퍼(21) 연마시 부분적으로 연마 밀도를 높일 수 있다.The interval of the polishing line 30 is adjusted by moving the polishing line 30 fixed to the first and second guide rollers 43 and 44 at regular intervals. That is, grooves are formed in the first and second guide rollers 43 and 44 to adjust the gap by moving the position of the polishing line 30. By adjusting the height and spacing of the polishing line 30 to be adjustable, the polishing uniformity of the wafer 21 can be improved by adjusting the height of the polishing line, and the polishing density can be partially increased when polishing the wafer 21 by adjusting the spacing. have.
본 발명의 실시예인 제1실시예를 설명하면 다음과 같다.The first embodiment, which is an embodiment of the present invention, is described below.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 CMP 장치의 사시도이다. 도시된 바와같이 웨이퍼 홀더(20)에 장착된 웨이퍼(21)와 밀착되어 웨이퍼(21)의 연마하고자 하는 부위에 복수의 선이 형성되도록 설치되 직선운동하여 웨이퍼(21)를 연마하는 연마선(30)에 소정의 방향으로 회전하도록 회전판(10)이 설치되도록 구성된다.3 is a perspective view of a CMP apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the polishing line closely adheres to the wafer 21 mounted on the wafer holder 20 and is installed to form a plurality of lines on the portion to be polished of the wafer 21 to polish the wafer 21 by linear movement. The rotating plate 10 is configured to be installed in the 30 to rotate in a predetermined direction.
회전판(10)이 도4a에서와 같이 웨이퍼 홀더(20)에 마주대하도록 설치되면 회전판(10)은 도4a에 도시된 바와 같이 회전한다. 예를 들어 회전판(10)이 화살표 "A"방향으로 회전하면 이 회전에 의해 웨이퍼 홀더(20)가 화살표 "B" 방향 또는 그 반대 방향으로 회전함과 동시에 화살표 "C" 방향으로 직선 왕복운동되도록 설치한다.When the rotating plate 10 is installed to face the wafer holder 20 as shown in Fig. 4A, the rotating plate 10 rotates as shown in Fig. 4A. For example, when the rotating plate 10 rotates in the direction of arrow "A", this rotation causes the wafer holder 20 to rotate in the direction of arrow "B" or vice versa and to linearly reciprocate in the direction of arrow "C". Install.
회전판(10)이 연마선(30)의 저면에 설치되면 웨이퍼(21) 연마사 보다 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.If the rotary plate 10 is installed on the bottom surface of the abrasive wire 30, it is possible to improve the uniformity than the wafer 21 abrasive sand.
본 발명의 또 다른 실시예인 제2실시예를 도5를 이용하여 설명하면 다음과 같다.The second embodiment, which is another embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG.
도 5은 본 발명의 제2실시예에 따른 CMP 장치의 정면도이다. 도시된 바와같이 무한 궤도 형상을 한 연마선(60)을 복수의 로울러(71, 72, 73, 74)로 구동함으로써 단일한 방향으로 무한 궤도 형상을 한 연마선(60)을 회전시켜 웨이퍼(21)를 연마할 수 있다.5 is a front view of a CMP apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the abrasive wire 60 having the infinitely orbital shape is driven by the plurality of rollers 71, 72, 73, and 74 to rotate the abrasive wire 60 having the orbital shape in a single direction, thereby rotating the wafer 21. ) Can be polished.
이러한 본 발명의 연마선을 이용한 CMP 장치를 모듈화하여 복수개로 구성하면 연마 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.When the CMP apparatus using the abrasive wire of the present invention is modularized and constituted in plural, the productivity of the polishing process can be improved.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 견고하고 내성이 강한 연마선을 이용하여 웨이퍼 표면을 연마함으로써 전면 균일도 및 평탄도를 향상시킬 수 있고, 연마선을 장기간 사용함으로써 반도체 장치의 신뢰성 및 재현성을 향상시킬 수 있으며 또한 반도체 장치의 신뢰성 및 재현성을 향상시킬 수 있음으로 인해서 제조 원가를 절감할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.As described above, the present invention can improve the uniformity and flatness of the front surface by polishing the wafer surface using a strong and resistant abrasive wire, and improve the reliability and reproducibility of the semiconductor device by using the abrasive wire for a long time. In addition, since the reliability and reproducibility of the semiconductor device can be improved, manufacturing cost can be reduced and productivity can be improved.
Claims (7)
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| KR10-1998-0035307A KR100356755B1 (en) | 1998-08-29 | 1998-08-29 | CMP device |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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1998
- 1998-08-29 KR KR10-1998-0035307A patent/KR100356755B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR100356755B1 (en) | 2003-01-24 |
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