KR100224726B1 - Chemical mechanical polishing equipment - Google Patents

Chemical mechanical polishing equipment Download PDF

Info

Publication number
KR100224726B1
KR100224726B1 KR1019960060517A KR19960060517A KR100224726B1 KR 100224726 B1 KR100224726 B1 KR 100224726B1 KR 1019960060517 A KR1019960060517 A KR 1019960060517A KR 19960060517 A KR19960060517 A KR 19960060517A KR 100224726 B1 KR100224726 B1 KR 100224726B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
polishing pad
cmp
chemical mechanical
diamond particles
Prior art date
Application number
KR1019960060517A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19980041238A (en
Inventor
하상록
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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 윤종용, 삼성전자주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019960060517A priority Critical patent/KR100224726B1/en
Publication of KR19980041238A publication Critical patent/KR19980041238A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100224726B1 publication Critical patent/KR100224726B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

화학 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing, 이하 'CMP'라 칭함)를 통하여 평탄화를 달성하는 CMP 장비에 관하여 개시되어 있다. 이를 위하여 본 발명은, 평탄화를 달성하기 위한 대상을 연마하는 연마패드와, 상기 연마패드와 밀착되는 평판의 일면에 일정한 크기를 갖는 사각뿔, 육각뿔 및, 원추뿔 형태의 다이아몬드 입자가 부착되어 있는 연마패드 콘디션너(conditioner)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CMP 장비를 제공한다. 따라서, 연마패드와 연마패드 콘디션너을 포함하는 화학기계적 연마장비를 통하여 평탄화를 진행할 때, 연마패드의 홈에 슬러리 용액의 연마분이나 연마 침적물을 효과적으로 제거할 수 있는 CMP 장비를 구현할 수 있다.Disclosed is a CMP apparatus that achieves planarization through Chemical Mechanical Polishing (CMP). To this end, the present invention, the polishing pad for polishing the object to achieve the flattening, and a square pyramidal, hexagonal pyramid, and cone-shaped diamond particles having a certain size attached to one surface of the plate in close contact with the polishing pad attached It provides a CMP equipment characterized in that it comprises a pad conditioner (conditioner). Accordingly, when planarization is performed through a chemical mechanical polishing apparatus including a polishing pad and a polishing pad conditioner, a CMP device capable of effectively removing the polishing powder or polishing deposits of the slurry solution into the groove of the polishing pad may be implemented.

Description

화학 기계적 연마장비{Chemical mechanical polishing equipment}Chemical mechanical polishing equipment

본 발명은 화학기계적 연마(CMP) 장비에 관한 것으로, 특히 화학 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing, 이하 'CMP'라 칭함) 장비에서 연마패드의 상태를 개선할 수 있는 CMP 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) equipment, and more particularly to a CMP equipment that can improve the state of the polishing pad in the chemical mechanical polishing (CMP) equipment.

반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 다층배선 공정이 실용화되고, 이에 따라 층간막의 글로벌(Global) 평탄화의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이러한 가운데 새로운 기술로 주목을 받기 시작한 것이 CMP 장비를 이용한 평탄화 방법이다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, the multi-layered wiring process is put to practical use, and accordingly, the importance of global planarization of the interlayer film is further emphasized. Among these, a new technology has attracted attention as a planarization method using CMP equipment.

CMP 장비는 연마패드와 연마제를 이용하는 기계적인 방법과, 슬러리(Slurry)용액 내의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼를 연마하는 화학적인 방법을 동시에 이용하는 화학 기계적 평탄화 방법을 이용한 장비이다.CMP equipment is a chemical mechanical planarization method using a mechanical method using a polishing pad and an abrasive and a chemical method of polishing a wafer by a chemical component in a slurry solution.

통상, 이러한 CMP 장비는 하부에 회전하는 원형의 평판테이블에 연마패드를 부착하고 연마패드 상단의 소정영역에 연마제, 즉 액체 상태의 슬러리를 공급하여 회전하는 원심력에 의하여 도포시키는 가운데, 슬러리가 도포되어 있는 연마패드의 상부에서 회전하는 웨이퍼캐리어에 의하여 고정된 웨이퍼가 표면에 밀착되어 회전함으로써, 그 마멸효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 작동원리를 가지고 있다. 또한, 동시에 연마패드의 표면상태를 양호하게 유지하기 위하여 연마패드 콘디션너(Polishing pad conditioner)가 연마패드의 상부에서 회전하면서 연마패드의 표면을 복원시킨다.In general, such a CMP apparatus attaches a polishing pad to a circular flat plate table rotating at the lower part thereof, and supplies an abrasive, that is, a slurry in a liquid state to a predetermined area of the upper surface of the polishing pad, and applies the slurry by rotating centrifugal force. The wafer fixed by the rotating wafer carrier on the upper part of the polishing pad is brought into close contact with the surface and rotates, so that the surface of the wafer is flattened by its abrasion effect. In addition, at the same time, in order to maintain a good surface state of the polishing pad, a polishing pad conditioner rotates on the top of the polishing pad to restore the surface of the polishing pad.

이러한 CMP 장치를 이용하는 평탄화 공정에 있어서, CMP 장치 연마패드의 표면 상태는 연마시키고자 하는 웨이퍼 표면의 균일도(Uniformity), 평탄도(Planarization rate), 및 표면 입자의 고른 정도(Roughness) 등의 특성에 많은 영향을 미치는 중요한 변수이다. 최근에는 이러한 연마패드의 연마 특성을 높이고, 수명을 연장하기 위하여 다양한 형태의 연마패드가 소개되고 있다. 이러한 다양한 형태의 연마패드는 구멍이 뚫린형(Perforated type), 홈이 파진형(grooved type), 구멍이 뚫리지 않은형(non-perforated type), 체스판넬형(chess pannel), 날카로운형(sharp type) 및, 작은기공을 갖는형(nano-pore sharp type)등이 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 홈이 파진형(grooved type)의 연마패드와, 다이아몬드형 연마패드 콘디션너를 일예로 설명한다.In the planarization process using such a CMP device, the surface state of the CMP device polishing pad depends on characteristics such as uniformity, planarization rate, and evenness of surface particles to be polished. It is an important variable that affects a lot. Recently, various types of polishing pads have been introduced in order to increase the polishing characteristics of the polishing pad and to prolong its life. These various types of polishing pads are perforated type, grooved type, non-perforated type, chess pannel, sharp type ), And nano-pore sharp type. In a preferred embodiment of the present invention, a grooved grooved polishing pad and a diamond polishing pad conditioner are described as an example.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마장비에 사용되는 연마패드를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a polishing pad used in a conventional chemical mechanical polishing equipment.

도 1을 참조하면, 상술한 바와 같이 홈이 파진형의 연마패드를 도시한 단면도이다. 여기서, 평탄화를 달성하기 위한 대상이 연마되는 연마패드(1)는 그 본체가 폴리우레탄(polyurethane), 플라스틱(Plastic), 고무(rubber) 등을 재질로 하며 산화막 또는 금속막질과 충분한 마찰력을 제공할 수 있다. 이러한 연마패드(1)의 상부에는, 연마패드를 장착하는 평판(도면에 도시되지 않음)의 회전하는 원심력에 의하여 도포되는 슬러리 용액을 원활하게 공급시키고, 연마대상인 웨이퍼와의 접촉되는 면적을 증대시켜서 연마특성을 향상하기 위한 홈(Groove, 3)이 형성되어 있다.Referring to Figure 1, it is a cross-sectional view showing a grooved grooved polishing pad as described above. Here, the polishing pad 1 to be polished to achieve the planarization is made of polyurethane, plastic, rubber, etc., and the body may provide sufficient friction with an oxide film or a metal film. Can be. On top of this polishing pad 1, the slurry solution applied by the rotating centrifugal force of the flat plate (not shown) to which the polishing pad is mounted is smoothly supplied, and the area in contact with the wafer to be polished is increased by Grooves 3 are formed to improve polishing characteristics.

도 2는 종래의 화학 기계적 연마 장비에 사용되는 연마패드 콘디션너(Conditioner)을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a polishing pad conditioner used in a conventional chemical mechanical polishing equipment.

도 2를 참조하면, 상술한 연마패드의 표면 상태를 양호하게 복원하기 위한 연마패드 콘디션너의 도시한 사시도이다. 상세히 설명하면, 강철과 니켈을 합금한 평판(5)의 일면을 격자구조(Grid)를 갖는 요철(凹凸) 모양을 형성하고 격자구조의 철(凸)부(6)에 분쇄된 무정형(無定型)의 다이아몬드 입자(7)가 부착되어 있다. 즉, 여기서 연마패드의 표면상태를 복원하는 원리는 연마패드 콘디션너의 철(凸)부(6)에 부착된 다이아몬드 입자가 연마패드의 철(凸)부를 문질러줌으로써 연마패드 표면의 상태를 복원하는 것이다.2 is a perspective view showing a polishing pad conditioner for satisfactorily restoring the surface state of the polishing pad described above. In detail, one surface of the plate 5 alloyed with steel and nickel forms a concave-convex shape having a lattice structure, and is in amorphous form crushed by the iron portion 6 of the lattice structure. ) Diamond particles 7 are attached. That is, the principle of restoring the surface state of the polishing pad is to restore the state of the surface of the polishing pad by diamond particles attached to the iron portion 6 of the polishing pad conditioner by rubbing the iron portion of the polishing pad. .

하지만, 종래의 연마패드를 복원하는데 있어서의 문제점은 연마패드의 홈(3, groove)에 슬러리 용액의 연마분과 기타 연마 침적물이 퇴적되더라도 연마패드 콘디션너가 이를 적절히 제거하지 못하는 문제점과, ?? 연마패드 콘디션너의 철(凸)부에 부착된 무정형의 다이아몬드 입자가 이탈되어서 연마패드의 표면에 잔류하는 문제점이 있다.However, the problem in restoring the conventional polishing pad is that the polishing pad conditioner does not properly remove the polishing powder and other polishing deposits of the slurry solution in the groove (3, groove) of the polishing pad. There is a problem in that amorphous diamond particles attached to the iron portion of the polishing pad conditioner are separated and remain on the surface of the polishing pad.

이와 같은 문제점으로 인하여, 연마 특성이 열적 또는 기계적으로 열화되거나, 연마되는 대상, 예컨대, 웨이퍼의 표면에 긁힌 흔적을 남기는 스크래치(scratch) 결함이 유발되고, 전체적인 연마율이 저하되거나 웨이퍼의 표면에서 이상 마모 현상으로 인하여 국부적으로 연마율이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.These problems can lead to thermal or mechanical degradation of the polishing properties or to scratch defects that leave scratches on the surface of the object being polished, for example, the wafer, resulting in lower overall polishing rates or abnormalities on the surface of the wafer. Due to the wear phenomenon, there is a problem that the polishing rate is locally lowered.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화학 기계적 연마공정에서 연마패드의 표면에 잔류하는 연마분 또는 연마 침적물을 효과적으로 제거하고, 연마패드 콘디션너의 다이아몬드 입자의 이탈을 방지할 수 있는 CMP 장비를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a CMP device that can effectively remove the abrasive powder or abrasive deposits remaining on the surface of the polishing pad in the chemical mechanical polishing process, and prevent the separation of diamond particles of the polishing pad conditioner.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마장비에 사용되는 연마패드를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a polishing pad used in a conventional chemical mechanical polishing equipment.

도 2는 종래의 화학 기계적 연마 장비에 사용되는 연마패드 콘디션너(Conditioner)을 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a polishing pad conditioner used in a conventional chemical mechanical polishing equipment.

도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장비에 사용되는 연마패드 콘디션너을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the polishing pad conditioner used in the chemical mechanical polishing equipment according to the present invention.

도 4는 상기 도3에 도시한 연마패드 콘디션너에 부착되는 다이아몬드 입자의 크기와 형태를 설명하기 위하여 도시한 투영도이다.FIG. 4 is a projection view illustrating the size and shape of diamond particles attached to the polishing pad conditioner shown in FIG.

〈도면의 주요 부호에 대한 설명〉<Description of Major Symbols in Drawing>

100: 연마패드 콘디션너의 평판, 102: 다이아몬드 입자,100: flat plate of polishing pad conditioner, 102: diamond grain,

104: 다이아몬드 입자가 콘디션너의 평판에 부착되는 부분의 면적,104: the area where the diamond particles adhere to the conditioner's plate,

106: 다이아몬드 입자의 팁(tip) 부분의 면적,106: area of the tip portion of the diamond grains,

108: 사각뿔 다이아몬드 입자, 110: 육각뿔 다이아몬드 입자,108: square pyramid diamond particles, 110: hexagon pyramid diamond particles,

112: 원추뿔 다이아몬드 입자, 114: 다이아몬드 입자의 길이.112: conical diamond particles, 114: length of diamond particles.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 평탄화를 달성하기 위한 대상을 연마하는 연마패드와, 상기 연마패드와 밀착되는 평판의 일면에 일정한 크기를 갖는 사각뿔, 육각뿔 및, 원추뿔 형태의 다이아몬드 입자가 부착되어 있는 연마패드 콘디션너을 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP 장비를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a polishing pad for polishing an object for achieving planarization, a square pyramid, a hexagon pyramid, and a cone cone shaped diamond having a predetermined size on one surface of the flat plate in close contact with the polishing pad. It provides a CMP apparatus characterized by having a polishing pad conditioner to which particles are attached.

바람직하게는, 상기 일정한 크기를 갖는 다이아몬드 입자는 끝부분의 팁(Tip)의 가장 큰 변의 길이(diameter)가 0.05∼500㎛이고, 길이가 125∼1250㎛이고, 평판과 부착되는 부분의 가장 큰 변의 길이(diameter)가 125∼250㎛인 것이 적합하다.Preferably, the diamond particles having a constant size have a diameter of 0.05 to 500 µm, a length of 125 to 1250 µm, and a largest portion of the portion to be attached to the flat plate. It is suitable that the side diameter is 125-250 micrometers.

상기 연마패드에 밀착되는 부분에 부착되는 다이아몬드 입자는 기계적, 화학적 및 열적 방법을 이용하거나 또는 이를 조합한 방법인 고온압착식, 열접합식, 기계적압착식 및, 고온열접합식(High temperature sintering)인 것이 바람직하다.Diamond particles adhered to the part that is in close contact with the polishing pad may be mechanically, chemically, or thermally combined or combined with each other by using high temperature compression, thermal bonding, mechanical compression, and high temperature sintering. Is preferably.

상기 평판은 연마 공정에서 사용되는 액체와 화학적 반응을 일으키지 않는 세라믹계의 재질인 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy), 텅스텐카보나이드(WC), 질화텅스텐(WNx), 산화텅스텐(WOx), DLC(Diamond Like Coating), 질화붕소(BN), 산화세륨(CeO2), 산화크롬(Cr2O3) 및, 산화지르코늄(ZrOx) 중에 선택된 하나를 사용하는 것이 바람직하다.The plate is a ceramic material that does not chemically react with the liquid used in the polishing process, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), Silicon oxynitride (SiOxNy), tungsten carbonide (WC), tungsten nitride (WNx), tungsten oxide (WOx), DLC (Diamond Like Coating), boron nitride (BN), cerium oxide (CeO 2 ), chromium oxide ( It is preferable to use one selected from Cr 2 O 3 ) and zirconium oxide (ZrOx).

상기 연마패드는 슬러리 용액내의 연마분(abrasive)이 침적될수 있는 구조를 갖는 연마패드인 것이 적합하다.The polishing pad is suitably a polishing pad having a structure in which abrasive in the slurry solution can be deposited.

상기 슬러리 용액내의 연마분이 침적될수 있는 연마패드는 홈이 파인형(Groove type)인 것이 적합하다.The polishing pad to which the abrasive powder in the slurry solution can be deposited is suitably grooved.

상기 평탄화를 달성하기 위한 대상을 연마하는 연마패드는 반도체 기판상의 금속, 절연막, 폴리머 및, 실리콘중에 선택된 하나이거나 이를 조합한 형태를 연마하기 위한 연마패드인 것이 바람직하다.Preferably, the polishing pad for polishing the object for achieving the planarization is a polishing pad for polishing one or a combination of metals, insulating films, polymers, and silicon on a semiconductor substrate.

상기 평탄화를 달성하기 위한 대상은 금속이나 세라믹계의 재질을 연마하기 위한 연마패드인 것도 가능하다.The object for achieving the planarization may be a polishing pad for polishing a metal or ceramic material.

본 발명에 따르면, 기계화학적 연마공정에서 연마패드의 표면에 잔류하는 연마분 또는 연마 침적물을 효과적으로 제거하고, 연마패드 콘디션너에 부착되는 다이아몬드 입자의 이탈을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to effectively remove the abrasive powder or abrasive deposits remaining on the surface of the polishing pad in the mechanochemical polishing process, and to prevent the separation of diamond particles attached to the polishing pad conditioner.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 장비에 사용되는 연마패드 콘디션너을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating the polishing pad conditioner used in the chemical mechanical polishing equipment according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 연마패드 콘디션너을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 상세히 설명하면, 연마패드 콘디션너의 평판(100)상에 일정한 크기 및 형태를 갖는 다이아몬드 입자(102)가 부착되어 있다.3 is a cross-sectional view illustrating a polishing pad conditioner according to a preferred embodiment of the present invention. In detail, diamond particles 102 having a predetermined size and shape are attached to the flat plate 100 of the polishing pad conditioner.

여기서, 연마패드 콘디션너의 평판은 강철에 니켈을 합금한 종래의 것과는 다른 것이다. 즉, 연마공정이 진행되는 동안에 사용되는 액체와 화학적 반응을 일으키지 않는 세라믹계의 재질을 이용하여 제작한다. 이러한 세라막계의 재질은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy), 텅스텐카보나이드(WC), 질화텅스텐(WNx), 산화텅스텐(WOx), DLC(Diamond Like Coating), 질화붕소(BN), 산화세륨(CeO2), 산화크롬(Cr2O3) 및, 산화지르코늄(ZrOx) 중에서 선택된 하나를 사용하는 것이 적합하다.Here, the plate of the polishing pad conditioner is different from the conventional one in which nickel is alloyed with steel. That is, it is manufactured using a ceramic material that does not cause a chemical reaction with the liquid used during the polishing process. The material of such a ceramic layer is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiOxNy), tungsten carbonide (WC) Selected from tungsten nitride (WNx), tungsten oxide (WOx), DLC (Diamond Like Coating), boron nitride (BN), cerium oxide (CeO 2 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and zirconium oxide (ZrOx) It is appropriate to use one.

또한 여기서, 연마패드 콘디션너의 평판(100)상에 일정한 크기 및 형태를 갖는 다이아몬드 입자(102)는 기계적, 화학적 및 열적 방법을 이용하거나 또는 이를 조합한 방법인 고온압착식, 열접합식, 기계적압착식 및, 고온열접합식(High temperature sintering)을 이용하여 부착된다.In addition, the diamond particles 102 having a predetermined size and shape on the flat plate 100 of the polishing pad conditioner is a hot pressing, thermal bonding, mechanical pressing using a combination of mechanical, chemical and thermal methods or a combination thereof. And using high temperature sintering.

이렇게 부착된 다이아몬드 입자(102)의 높이, 즉 평판(100)과 다이아몬드 입자(102)의 팁(tip)의 높이는(H) 125∼1250㎛의 범위에서 조절함으로써 다이아몬드 입자(102)의 팁이 연마패드 표면뿐만 아니라, 연마패드내의 홈(groove)안까지 깊숙히 침투하여 슬러리의 연마분, CMP의 반응부산물, 기타 침적물 및 연마패드 자체로부터 떨어져 나온 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있다. 이에 반하여 기존의 연마패드 콘디션너는 연마패드의 표면거칠기만 원래의 상태로 복원시킬 수 있으며, 홈에 쌓여 있는 슬러리의 연마분, CMP의 반응부산물, 기타 침적물 및 연마패드 자체로부터 떨어져 나온 찌꺼기를 제거할 수 없기 때문에 CMP의 특성을 열화시키고, 연마패드의 수면(life time)을 단축시키는 문제가 있었다. 참고로 기존의 연마패드 콘디셔너에 부착되는 다이아몬드 입자의 크기는 수㎛으로 본 발명에 의한 다아이몬드 입자(102)보다 적어도 10배 이상 작았다.The height of the diamond particles 102 thus attached, that is, the height of the flat plate 100 and the tips of the diamond particles 102 (H) is adjusted in the range of 125 to 1250 μm, thereby polishing the tips of the diamond particles 102. In addition to the pad surface, it can penetrate deep into the grooves in the polishing pad to effectively remove abrasive particles of slurry, reaction by-products of CMP, other deposits and debris from the polishing pad itself. On the other hand, the conventional polishing pad conditioner can restore only the surface roughness of the polishing pad to its original state, and can remove the polishing powder of the slurry accumulated in the grooves, the reaction by-products of CMP, other deposits, and the debris from the polishing pad itself. There was a problem of deteriorating the characteristics of CMP and shortening the life time of the polishing pad. For reference, the size of the diamond particles attached to the conventional polishing pad conditioner is several micrometers, which is at least 10 times smaller than the diamond particles 102 according to the present invention.

상술한 수단을 이용하여 부착된 다이아몬드 입자(102)는, 연마패드에서 일반적으로 나타나는 글레이징(glazing: 연마패드의 표면에서 연마되는 대상이 연마가 되지 않고 미끄러지는 현상) 문제를 극복함과 동시에 콘디션너의 평판(100)에서 다이아몬드 입자가 이탈되는 문제를 해결하여서 연마되는 대상에 열적 또는 기계적인 결함이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 그 수명이 반영구적이라는 장점도 가지고 있다. 이러한 장점으로 인하여 반도체 기판상에 형성된 금속층, 절연층, 실리콘층 및 폴리머 등을 평탄화하기 위하여 연마공정을 진행할 때, 연마패드의 표면에 잔류하는 슬러리 용액의 연마분(abrasive)이나, 기타 침적물(sludge)을 효과적으로 제거할 수 있다.The diamond particles 102 attached using the above-described means overcome the problem of glazing (a phenomenon in which the object to be polished on the surface of the polishing pad is not polished and slips), which is commonly observed in the polishing pad. It is possible to prevent the occurrence of thermal or mechanical defects in the object to be polished by solving the problem that the diamond particles are separated from the flat plate 100. Moreover, it has the advantage that its life is semi-permanent. Due to these advantages, when the polishing process is performed to planarize a metal layer, an insulating layer, a silicon layer, and a polymer formed on a semiconductor substrate, an abrasive of slurry solution or other sludge remaining on the surface of the polishing pad is used. Can be effectively removed.

이러한 본 발명에 의한 연마패드 콘디션너의 사용 용도는 비단 반도체 제조 공정에만 제한되는 것은 아니다. 상술한 연마패드가 금속물질, 세라믹계의 물질을 연마하여 평탄화를 달성하기 위한 용도일지라도 본 발명에 따른 연마패드 콘디션너는 발명의 정신 및 필수 특징 사항으로부터 이탈하지 않고 유사한 방식으로 적용할 수 있다.The use of the polishing pad conditioner according to the present invention is not limited only to the semiconductor manufacturing process. Even if the above-described polishing pad is used to achieve flattening by polishing a metal material or ceramic material, the polishing pad conditioner according to the present invention can be applied in a similar manner without departing from the spirit and essential features of the invention.

도 4는 상기 도3에 도시한 연마패드 콘디션너에 부착되는 다이아몬드 입자의 크기와 형태를 설명하기 위하여 도시한 투영도이다.FIG. 4 is a projection view illustrating the size and shape of diamond particles attached to the polishing pad conditioner shown in FIG.

도 4를 참조하면, 다이아몬드 입자는 평판에 부착되는 부분의 면적(104)이 그 반대편의 면적, 즉 다이아몬드의 팁(tip, 106)의 면적보다 큰, 사각뿔(108), 육각뿔(110), 원추뿔(112)의 형태를 갖는다. 또한 상술한 일정한 크기를 갖는 다이아몬드 입자는 끝부분(106)의 팁(Tip)의 직경(diameter)이 0.05∼500㎛이고, 길이(114)가 125∼1250㎛이고, 평판과 부착되는 부분(104)의 직경(diameter)이 125∼250㎛의 범위인 치수를 갖는다.Referring to FIG. 4, the diamond particles have a square pyramid 108, a hexagon pyramid 110, in which the area 104 of the portion attached to the plate is larger than the area on the opposite side, that is, the area of the tip 104 of the diamond. It is in the form of a cone (112). In addition, the diamond particles having the above-described constant size have a diameter of 0.05 to 500 µm, a length 114 of 125 to 1250 µm, and a portion 104 attached to the flat plate 104 of the tip 106. ) Has a dimension in the range of 125-250 μm.

상술한 다이아몬드 입자의 형태 및 크기는 본 발명의 핵심을 이루는 사상으로, 종래에 있어서는 이러한 다이아몬드 입자가 무정형의 형태를 띠면서 크기가 미세함으로 연마패드의 홈에 잔류하는 슬러리 용액 내의 연마분이나, 연마 침적물을 제거하는 효과가 미진하였고 단지 홈이 파진형(groove type) 연마패드의 요철(凹凸)부에서 철(凸)만을 고르게 해주는 기능밖에는 수행하지 못하였으나, 본 발명에 따른 다이아몬드 입자는 그 치수가 연마패드의 홈(groove)에 잔류하는 슬러리 용액 내의 연마분이나, 연마 침적물을 제거하기에 알맞은 구조를 가지고 있다.The shape and size of the above-described diamond particles are the core idea of the present invention. In the related art, such diamond particles have an amorphous shape and are fine in size, so that the abrasive powder or abrasive deposit in the slurry solution remaining in the groove of the polishing pad is fine. Although the effect of removing the sintered groove was only a function of leveling only the iron in the uneven portion of the grooved polishing pad, the diamond particles according to the present invention had a polished dimension thereof. It has a structure suitable for removing abrasive powder or abrasive deposits in the slurry solution remaining in the grooves of the pad.

따라서, 본 발명에 따른 연마패드 콘디션너는 연마패드내에 슬러리 용액내의 연마분이나, 연마 침적물이 잔류할 수 있는 구조의 연마패드을 갖는 CMP 장비에 효과적으로 적용할 수 있다. 이러한 대표적인 연마패드는 홈이 파인형(groove type) 연마패드이지만, 그외에도 구멍이 파진형(perforated type)형을 포함한 어떤 형태이든지 슬러리 용액내의 연마분이나, 연마 침적물이 침적되어 잔류할 수 있는 구조를 가지면 본 발명의 사상을 특별한 변형없이 적용하는 것이 가능하다.Therefore, the polishing pad conditioner according to the present invention can be effectively applied to a CMP apparatus having a polishing pad having a structure in which polishing powder or slurry in the slurry solution can remain in the polishing pad. Such a typical polishing pad is a grooved polishing pad, but any type including a perforated type may have a structure in which abrasive powder or abrasive deposit in the slurry solution may be deposited and remain. With this, it is possible to apply the spirit of the present invention without special modification.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째, 연마패드와 연마패드 콘디션너을 포함하여 CMP를 진행할 때, 연마패드의 홈(groove)에 슬러리 용액의 연마분이나 연마 침적물을 효과적으로 제거하여 웨이퍼의 평탄도를 향상시키고 CMP시에 웨이퍼에 나타나는 마이크로 스크래치(micro scratch)의 영향을 억제할 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, first, when the CMP including the polishing pad and the polishing pad conditioner, the polishing powder of the slurry solution or polishing deposits are effectively removed from the groove of the polishing pad to improve the flatness of the wafer. And the influence of micro scratches appearing on the wafer during CMP can be suppressed.

둘째, 기존의 연마패드 콘디셔너와 비교하여 연마패드의 수명을 더 연장할 수 있다.Second, the life of the polishing pad can be further extended compared to the conventional polishing pad conditioner.

셋째, 연마패드 콘디션너의 다이아몬드 입자의 이탈을 방지할 수 있는 CMP 장비를 구현할 수 있다.Third, it is possible to implement a CMP equipment that can prevent the separation of the diamond particles of the polishing pad conditioner.

Claims (8)

평탄화를 달성하기 위한 대상을 연마하는 연마패드와,A polishing pad for polishing the object to achieve planarization, 상기 연마패드와 밀착되는 평판의 일면에 일정한 크기를 갖는 사각뿔, 육각뿔 및, 원추뿔 형태의 다이아몬드 입자가 부착되어 구성되는 연마패드 콘디션너을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.Chemical mechanical polishing (CMP) equipment, characterized in that it comprises a polishing pad conditioner consisting of diamond particles in the shape of a square pyramid, hexagonal pyramids, and conical cones on one surface of the plate in close contact with the polishing pad . 제1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자는 끝부분의 팁(Tip)의 직경(diameter)이 0.05∼500㎛인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.The method of claim 1, wherein the diamond particles are chemical mechanical polishing (CMP) equipment, characterized in that the diameter (tip) of the tip (Tip) of the tip (0.05 ~ 500㎛). 제1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자는 길이가 125∼1250㎛인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.2. The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus of claim 1, wherein the diamond particles are 125 to 1250 mu m in length. 제1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자는 평판과 부착되는 부분의 직경(diameter)이 125∼250㎛인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.2. The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus of claim 1, wherein the diamond particles have a diameter of 125 to 250 mu m between the flat plate and the attached portion. 제1 항에 있어서, 상기 연마패드 콘디셔너의 평판은 연마 공정에서 사용되는 액체와 화학적 반응을 일으키지 않는 세라믹계의 재질인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.The chemical mechanical polishing (CMP) device of claim 1, wherein the polishing pad conditioner is made of a ceramic material that does not cause a chemical reaction with the liquid used in the polishing process. 제1 항에 있어서, 상기 연마패드는 슬러리 용액 내의 연마분(abrasive)이 침적될수 있는 구조를 갖는 연마패드인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.2. The chemical mechanical polishing (CMP) apparatus of claim 1, wherein the polishing pad is a polishing pad having a structure in which abrasive particles in a slurry solution can be deposited. 제6 항에 있어서, 상기 슬러리 용액 내의 연마분이 침적될수 있는 연마패드는 홈이 파인형(Groove type)인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.7. The chemical mechanical polishing (CMP) device according to claim 6, wherein the polishing pad on which the polishing powder in the slurry solution can be deposited is grooved. 제1 항에 있어서, 상기 평탄화를 달성하기 위한 대상은 반도체 기판상의 금속, 절연막, 폴리머, 실리콘, 금속, 세라믹계의 재질 및 이를 조합한 형태중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마(CMP) 장비.The chemical mechanical polishing (CMP) of claim 1, wherein the planarization target is at least one selected from a metal, an insulating film, a polymer, a silicon, a metal, a ceramic material, and a combination thereof. equipment.
KR1019960060517A 1996-11-30 1996-11-30 Chemical mechanical polishing equipment KR100224726B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960060517A KR100224726B1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Chemical mechanical polishing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960060517A KR100224726B1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Chemical mechanical polishing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980041238A KR19980041238A (en) 1998-08-17
KR100224726B1 true KR100224726B1 (en) 1999-10-15

Family

ID=19485128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960060517A KR100224726B1 (en) 1996-11-30 1996-11-30 Chemical mechanical polishing equipment

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100224726B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980041238A (en) 1998-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5725417A (en) Method and apparatus for conditioning polishing pads used in mechanical and chemical-mechanical planarization of substrates
US6872127B2 (en) Polishing pad conditioning disks for chemical mechanical polisher
EP2266757B1 (en) Polishing pads useful in chemical mechanical polishing of substrates in the presence of a slurry containing abrasive particles
US5910043A (en) Polishing pad for chemical-mechanical planarization of a semiconductor wafer
US7189333B2 (en) End effectors and methods for manufacturing end effectors with contact elements to condition polishing pads used in polishing micro-device workpieces
US6402883B1 (en) Polishing pad conditioning surface having integral conditioning points
TWI356449B (en) Cmp pad conditioners and associated methods
US6517425B2 (en) Fixed abrasive polishing pad
US20190091832A1 (en) Composite conditioner and associated methods
US20090047877A1 (en) Layered-filament lattice for chemical mechanical polishing
US6419553B2 (en) Methods for break-in and conditioning a fixed abrasive polishing pad
US7134944B2 (en) Apparatus and method for conditioning a contact surface of a processing pad used in processing microelectronic workpieces
JP2000511355A (en) Chemical and mechanical planarization of SOF semiconductor wafer
US20090075567A1 (en) Polishing pad conditioner and method for conditioning polishing pad
US7399516B2 (en) Long-life workpiece surface influencing device structure and manufacturing method
US20030109204A1 (en) Fixed abrasive CMP pad dresser and associated methods
JPH10277930A (en) Detection method for completion point of chemical and mechanical polishing
KR100224726B1 (en) Chemical mechanical polishing equipment
US8979613B2 (en) Nano-fabricated structured diamond abrasive article
KR20050107760A (en) Wafer polishing and pad conditioning methods
JP4960395B2 (en) Polishing apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same
US20020194790A1 (en) Method for fabricating diamond conditioning disc and disc fabricated
JP3823308B2 (en) Semiconductor device polishing apparatus and polishing pad
US7176135B2 (en) EBR shape of spin-on low-k material providing good film stacking
JP2002299289A (en) Chemical mechanical polishing method and manufacturing method for semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070612

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee