KR100200727B1 - 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 연마될 웨이퍼의 앞면과 마찰하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 폴리싱 패드와, 상기 웨이퍼의 뒷면이 밀착되는 상태로 상기 웨이퍼를 고정시키는 하판과, 상기 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하기 위하여 저면에 형성된 복수의 홀을 통하여 상기 하판을 거쳐서 상기 웨이퍼에 자력을 공급하는 수단이 설치된 상판을 포함하고, 상기 하판에 자력을 공급하는 수단은 코일이고, 상기 상판에는 각각 전기적으로 분리되어 있는 적어도 2개의 코일이 설치된다. 상기 장치를 이용하여 웨이퍼를 연마할 때에는 상기 웨이퍼상에서 각 부분별로 원하는 식각량에 의거하여 상기 코일중 적어도 1개의 코일을 선택적으로 전기적으로 연결시킨다. 본 발명에 의하면, CMP 공정중에 웨이퍼상에서 연마에 의해 제거되는 막질의 양을 웨이퍼상의 각 부분에 따라 선택적으로 조절하는 것이 가능하다.
Description
본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정중 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 행하는 데 있어서 웨이퍼상의 특정 부분을 원하는 식각량으로 연마할 수 있는 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하는 데 있어서 웨이퍼 표면의 평탄화 등을 위하여 CMP 공정을 행한다. CMP 공정에서는 회전하고 있는 폴리싱 패드에 웨이퍼를 마찰시켜서 여러 가지 막질들을 연마한다. 이 때, 연마되는 양(즉, 식각량)은 폴리싱 패드와 웨이퍼간의 마찰력의 크기에 따라 변하며, 그 마찰력의 크기를 결정하는 중요한 요소중 하나가 웨이퍼의 뒷면에서 웨이퍼상에 작용하는 압력이다.
도 1은 반도체 제조에 있어서 CMP 공정을 행하는 데 사용되는 종래의 반도체 제조 장치의 일예를 도시한 것으로서, 반도체 제조 장치의 구성중 웨이퍼에 직접 마찰력을 제공하는 데 필요한 관련 부분만을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하여 상세히 설명하면, CMP 공정을 행하는 데 사용되는 종래의 반도체 제조 장치는 웨이퍼(10)의 연마될 표면, 즉 웨이퍼의 앞면(12)과 마찰하여 웨이퍼상의 특정한 막질을 연마하는 폴리싱 패드(20)와, 상기 웨이퍼(10)의 뒤쪽에서 공기 또는 N2 가스를 이용하여 웨이퍼(10)의 뒷면(14)에 압력을 가하는 캐리어 베이스(30)를 포함한다. 상기 웨이퍼(10)의 뒷면(14)에 가해지는 압력의 크기는 공기 또는 N2 가스의 압력을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
상기 캐리어 베이스(30)에는 복수개의 작은 홀(도시 생략)이 형성되어 있고, 상기 홀을 통해 공기 또는 N2 가스가 상기 웨이퍼(10)의 뒷면(14)으로 공급된다. 상기 캐리어 베이스(30)의 홀은 상기 캐리어 베이스(30)의 제작 과정에서 형성되는 것으로서, 상기 홀의 위치 또는 개수를 사용자가 임의로 변경하는 것이 불가능하다. 따라서, 웨이퍼(10)상의 센터 또는 에지에 각기 다른 크기의 압력을 선택적으로 인가하는 것은 불가능하다.
CMP 공정에서는 CMP 공정 전의 표면의 균일도(uniformity)에 상관없이 CMP 공정 후의 표면의 균일도를 일정하게 유지시켜야 한다. 그러나, 상기한 바와 같은 종래의 반도체 제조 장치에서는 캐리어 베이스에 형성된 작은 홀을 통해 공기 또는 N2 가스가 공급되어 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가한다. 이와 같은 방법으로는 CMP 공정에서 웨이퍼의 센터 및 에지에서 연마에 의해 제거되는 막질의 양을 변화시켜서 CMP 공정 완료 후에 남아 있는 막질에 대하여 센터와 에지에서의 두께를 조절하는 것이 불가능하다. 결국, 상기한 바와 같은 종래의 반도체 제조 장치를 사용하는 경우에는 CMP 공정 이전의 표면 균일도에 의해 CMP 공정 이후의 표면 균일도가 결정된다.
이에 따라, 상기한 바와 같은 종래의 반도체 제조 장치를 개선한 것으로서, 웨이퍼상에 가해지는 압력을 공기 또는 N2 가스에 의해 제공하지 않고 자력(magnetic force)를 이용하는 장치를 사용하고 있다. 그러나, 이와 같이 자력을 이용하여 웨이퍼에 압력을 가하는 반도체 제조 장치의 경우에는 자력을 발생시키는 코일을 1개만 사용하고 있다. 따라서, 상기 사용된 1개의 코일을 설치하는 상판(상기 도 1의 캐리어 베이스에 대응함)의 제작시에 웨이퍼의 센터 및 에지에 대응하는 위치에서 코일의 밀도가 이미 결정되어버린다.
이와 같이, 공기 또는 N2 가스 대신 코일로부터 발생하는 자력을 이용하여 웨이퍼에 압력을 가함으로써 CMP 공정을 행하는 반도체 제조 장치의 경우에도, CMP 공정중에 웨이퍼상의 센터와 에지에서 연마에 의해 제거되는 막질의 양을 선택적으로 조절하는 것이 불가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 CMP 공정중에 웨이퍼상에서 연마에 의해 제거되는 막질의 양을 웨이퍼상의 각 부분에 따라 선택적으로 조절하는 것이 가능한 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같은 반도체 제조 장치를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 반도체 제조에 있어서 CMP 공정을 행하는 데 사용되는 종래의 반도체 제조 장치의 일예를 도시한 것이다.
도 2는 반도체 제조에 있어서 CMP 공정을 행하는 데 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치에서 상판에 설치되는 코일의 예를 도시한 것이다.
도 3c는 상기 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 2개의 코일을 동시에 사용하여 상기 2개의 코일에서 동시에 자력이 발생하는 경우에, 자력을 발생시키는 상기 2개의 코일이 중첩된 상태를 도시한 상면도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 웨이퍼, 102 앞면
104 뒷면, 120 폴리싱 패드
130 상판, 132 저면
133 제1 코일, 134 제2 코일
140 하판
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연마될 웨이퍼의 앞면과 마찰하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 폴리싱 패드와, 상기 웨이퍼의 뒷면이 밀착되는 상태로 상기 웨이퍼를 고정시키는 하판과, 상기 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하기 위하여 저면에 형성된 복수의 홀을 통하여 상기 하판을 거쳐서 상기 웨이퍼에 자력을 공급하는 수단이 설치된 상판을 포함하는 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 하판에 자력을 공급하는 수단은 코일이고, 상기 상판에는 각각 전기적으로 분리되어 있는 적어도 2개의 코일이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 코일은 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일과, 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일을 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 하판은 가요성(可撓性)을 갖는 자석으로 이루어진다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연마될 웨이퍼의 앞면과 마찰하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 폴리싱 패드와, 상기 웨이퍼의 뒷면이 밀착되는 상태로 상기 웨이퍼를 고정시키는 하판과, 상기 하판을 통해 상기 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하기 위하여 상기 하판에 자력을 공급하는 수단이 설치된 상판을 포함하는 반도체 제조 장치를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법에 있어서, 상기 하판에 자력을 공급하는 수단로서 상기 상판에 각각 전기적으로 분리되도록 설치된 적어도 2개의 코일을 사용하고, 상기 웨이퍼상에서 각 부분별로 원하는 식각량에 의거하여 상기 코일중 적어도 1개의 코일을 선택적으로 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 하판에 자력을 공급하는 수단로서 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일과, 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일을 사용한다.
상기 코일을 전기적으로 연결시키는 단계에서는 상기 제1 코일만을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또는, 상기 제2 코일만을 전기적으로 연결시키는 것도 가능하다. 또한, 상기 코일을 전기적으로 연결시키는 단계에서는 상기 제1 코일과 제2 코일을 동시에 전기적으로 연결시키는 것이 가능하다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 반도체 제조에 있어서 CMP 공정을 행하는 데 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 구성중 웨이퍼에 직접 마찰력을 제공하는 데 필요한 관련 부분만을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2를 참조하여 상세히 설명하면, CMP 공정을 행하는 데 사용되는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는 웨이퍼(100)의 연마될 표면, 즉 웨이퍼의 앞면(102)과 마찰하여 웨이퍼상의 특정한 막질을 연마하는 폴리싱 패드(120)와, 상기 웨이퍼(100)의 뒤쪽에서 웨이퍼(100)의 뒷면(104)에 자력에 의한 압력을 공급하기 위하여 후술하는 바와 같은 복수개의 코일이 설치된 상판(130)과, 상기 웨이퍼(100)의 뒷면(104)이 밀착되어 있는 상태로 상기 웨이퍼(100)를 고정시키고, 상기 상판(130)에 설치된 코일로부터 발생되는 자력에 의해 형성된 자속(flux)을 받아서 상기 웨이퍼(100)에 전달하는 하판(140)을 포함하여 구성된다.
상기 하판(140)은 자석으로 이루어지며, 상기 상판(130)에 설치된 코일로부터 공급되는 자력에 의한 자속을 직접 받아서 웨이퍼(100)에 그대로 전달할 수 있도록 가요성(可撓性)을 갖는다.
상기 상판(130)은 그 저면(132)에 형성된 복수개의 홀(도시 생략)을 통해 그 내부에 설치된 복수개의 코일중 적어도 1개의 코일로부터 공급되는 자력에 의한 자속을 상기 하판(140)을 통해 웨이퍼(100)의 뒷면(104)으로 공급한다.
상기 웨이퍼(100)의 뒷면(104)에 가해지는 자장은 상기 상판(130)에 설치된 코일에 전류를 공급시킴으로써 발생시키는 것으로서, 같은 양의 전류가 공급되는 조건하에서 코일의 밀도가 높으면(즉, 단위 면적당 코일의 수가 많으면) 강한 자력을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 원리를 이용하여 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에서는 상기 상판(130)에 설치되는 코일로서 웨이퍼의 각 부분에 대응하는 위치에 따라 각각 밀도가 다르게 형성된 코일을 복수개 포함한다.
예를 들면, 상기 상판(130)에는 각각 전기적으로 분리되어 있는 2개의 코일이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 2개의 코일은 상기 웨이퍼(100)의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고, 상기 웨이퍼(100)의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일과, 상기 웨이퍼(100)의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고, 상기 웨이퍼(100)의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일을 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치에서 상판에 설치되는 코일의 예를 도시한 것이다.
상기 도 3a 및 도 3b에 있어서, 상기 도 3a는 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고, 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일(133)의 상면도를 나타내고, 도 3b는 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고, 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일(134)의 상면도를 나타낸다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 사용하여 웨이퍼를 CMP 공정에 의해 연마하고자 할 때에는, 웨이퍼상에서 연마에 의해 평탄화하고자 하는 막질의 초기 표면 균일도에 따라서 웨이퍼상에서 각 부분별로 원하는 식각량에 의거하여, 예를 들면 상기 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같은 제1 코일(133) 및 제2 코일(134)중 1개를 선택적으로 전기적으로 연결시켜서 상기 선택된 코일에서 공급되는 자력에 의해 웨이퍼의 뒷면에 압력을 공급함으로써 웨이퍼에 대하여 CMP 공정을 행할 수 있다.
즉, CMP 공정에서 웨이퍼상에서 CMP 공정에 의한 식각량을 웨이퍼의 에지 부분에서보다 센터 부분에서 더 많게 하는 것을 원하는 경우에는 상기 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같은 제1 코일(133)을 전기적으로 연결시키고, 웨이퍼상에서 CMP 공정에 의한 식각량을 웨이퍼의 센터 부분에서보다 에지 부분에서 더 많게 하는 것을 원하는 경우에는 상기 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같은 제2 코일(134)을 전기적으로 연결시킨다. 또는, 상기 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 제1 코일(133) 및 제2 코일(134)을 동시에 전기적으로 연결시킬 수도 있다.
도 3c는 상기 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같은 2개의 제1 코일(133) 및 제2 코일(134)을 동시에 사용하여 상기 2개의 코일(133, 134)에서 동시에 자력이 발생하는 경우에, 자력을 발생시키는 상기 2개의 코일(133, 134)이 중첩된 상태를 도시한 상면도이다.
상기 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 제1 코일(133) 및 제2 코일(134)을 동시에 사용하는 경우에는 코일의 밀도가 전체적으로 균일하게 분포되므로, 웨이퍼의 센터 부분 및 에지 부분에서의 CMP 공정에 의한 식각량을 일정하게 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 사용하여 표면을 평탄화시킬 웨이퍼에 대하여 CMP 공정을 행할 때, 밀도가 서로 다르게 형성된 복수개의 코일을 사용하여 그로부터 발생되는 자력에 의해 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하므로, CMP 공정중에 웨이퍼상에서 연마에 의해 제거되는 막질의 양을 CMP 공정을 행하는 반도체 제조 공정의 라인상에서 인-시튜(in situ)로 웨이퍼상의 각 부분에 따라 선택적으로 조절하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
Claims (8)
- 연마될 웨이퍼의 앞면과 마찰하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 폴리싱 패드와, 상기 웨이퍼의 뒷면이 밀착되는 상태로 상기 웨이퍼를 고정시키는 하판과, 상기 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하기 위하여 저면에 형성된 복수의 홀을 통하여 상기 하판을 거쳐서 상기 웨이퍼에 자력을 공급하는 수단이 설치된 상판을 포함하는 반도체 제조 장치에 있어서,상기 하판에 자력을 공급하는 수단은 코일이고, 상기 상판에는 각각 전기적으로 분리되어 있는 적어도 2개의 코일이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 코일은 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일과, 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 하판은 가요성(可撓性)을 갖는 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
- 연마될 웨이퍼의 앞면과 마찰하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 폴리싱 패드와, 상기 웨이퍼의 뒷면이 밀착되는 상태로 상기 웨이퍼를 고정시키는 하판과, 상기 하판을 통해 상기 웨이퍼의 뒷면에 압력을 가하기 위하여 상기 하판에 자력을 공급하는 수단이 설치된 상판을 포함하는 반도체 제조 장치를 사용하여 웨이퍼를 연마하는 방법에 있어서,상기 하판에 자력을 공급하는 수단로서 상기 상판에 각각 전기적으로 분리되도록 설치된 적어도 2개의 코일을 사용하고, 상기 웨이퍼상에서 각 부분별로 원하는 식각량에 의거하여 상기 코일중 적어도 1개의 코일을 선택적으로 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 하판에 자력을 공급하는 수단로서 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 높고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮게 형성된 제1 코일과, 상기 웨이퍼의 센터에 대응하는 부분에서는 밀도가 낮고 상기 웨이퍼의 에지에 대응하는 부분에서는 밀도가 높게 형성된 제2 코일을 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 코일을 전기적으로 연결시키는 단계에서는 상기 제1 코일만을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 코일을 전기적으로 연결시키는 단계에서는 상기 제2 코일만을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 코일을 전기적으로 연결시키는 단계에서는 상기 제1 코일과 제2 코일을 동시에 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 방법.
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Cited By (1)
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1996
- 1996-09-10 KR KR1019960039146A patent/KR100200727B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7488235B2 (en) | 2003-01-10 | 2009-02-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Polishing apparatus and related polishing methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19980020627A (ko) | 1998-06-25 |
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