KR100243296B1 - Recessed wafer carrier for chemical mechanical polishing aparatus - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 플랫 존 영역의 연마율을 다른 영역과 일정하게 유지하기 위하여 상기 플랫 존 영역에 대응하는 부위가 오목하게 함입된 리세스드 웨이퍼 캐리어를 제공한다.In order to keep the polishing rate of the flat zone area of the wafer constant with other areas, a recessed wafer carrier is provided in which a portion corresponding to the flat zone area is concavely recessed.

본 발명에 의하면, 캐리어 베이스와, 상기 캐리어 베이스의 상부 가장자리를 따라 구비된 지지링, 및 상기 지지링 안쪽에서 상기 캐리어 베이스의 상부에 부착되는 캐리어 필름을 포함하는 화학기계적연마장치용 웨이퍼 캐리어에 있어서, 상기 웨이퍼의 플랫 존에 대응하는 영역의 상기 캐리어 베이스 및/ 또는 캐리어 필름에 리세스(recess)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 웨이퍼 캐리어가 제공된다.According to the present invention, a wafer carrier for a chemical mechanical polishing device comprising a carrier base, a support ring provided along an upper edge of the carrier base, and a carrier film attached to an upper portion of the carrier base inside the support ring. And a recess is provided in the carrier base and / or the carrier film in the region corresponding to the flat zone of the wafer.

Description

화학기계적 연마장치용 리세스드 웨이퍼 캐리어{Recessed wafer carrier for chemical mechanical polishing aparatus}Recessed wafer carrier for chemical mechanical polishing aparatus

본 발명은 반도체 장치에 대한 것으로, 상세하게는 연마 균일성을 향상시킬 수 있는 화학기계적 연마장치에 대한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus capable of improving polishing uniformity.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 웨이퍼 표면 단차를 글로벌(global) 평탄화하거나 콘택홀을 금속으로 매립하는 기술로서 화학기계적연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 공정이 채용되고 있다. CMP는 연마 패드를 이용하는 기계적 요소와 슬러리 용액의 조성성분을 이용하는 화학적 요소에 의해서 웨이퍼의 표면을 기계적, 화학적으로 연마하는 기술이다. 최근에는 CMP 기술이 듀얼 다마쉰 기술과 결합하여 금속배선 공정에도 활용이 되면서 그 중요성이 더욱 높아지고 있다.As semiconductor devices have been highly integrated, a chemical mechanical polishing (CMP) process has been adopted as a technology for globally flattening wafer surface steps or filling contact holes with metal. CMP is a technique for mechanically and chemically polishing the surface of a wafer by a mechanical element using a polishing pad and a chemical element using a composition of a slurry solution. Recently, the importance of CMP technology is being combined with the dual damascene technology to be used in the metallization process.

CMP 공정에 있어서는 연마 압력이 증가할수록 연마율이 증가한다. 이때 웨이퍼의 플랫 존(flat zone) 영역은 다른 영역에 비해 큰 집중하중을 받게 되어 연마율(polishing rate)이 높아지게 된다. 그 결과 웨이퍼 전 영역에 걸친 연마 균일성이 떨어지면서 플랫 존 영역에 형성된 반도체 소자의 특성이 저하되어 신뢰성 및 수율을 감소시키는 문제가 발생한다.In the CMP process, the polishing rate increases as the polishing pressure increases. At this time, the flat zone area of the wafer is subjected to a large concentrated load compared to other areas, thereby increasing the polishing rate. As a result, while the polishing uniformity over the entire wafer area is reduced, the characteristics of the semiconductor device formed in the flat zone area are deteriorated, thereby reducing the reliability and yield.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼의 플랫 존 영역에 인가되는 과다한 연마 압력을 감소시켜 다른 영역과 같이 일정한 연마율을 갖도록 함으로써 반도체 소자의 신뢰성 및 수율을 향상시키는 데에 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the reliability and yield of the semiconductor device by reducing the excessive polishing pressure applied to the flat zone region of the wafer to have a constant polishing rate like other regions.

도 1은 본 발명에 따른 리세스드 웨이퍼 캐리어의 평면도이고,1 is a plan view of a recessed wafer carrier according to the present invention,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 리세스드 웨이퍼 캐리어의 예들을 보여주는 단면도들이다.2A-2C are cross-sectional views illustrating examples of recessed wafer carriers in accordance with the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼의 플랫 존 영역의 연마율을 다른 영역과 같이 일정하게 유지하기 위하여 상기 플랫 존 영역에 대응하는 부위가 오목하게 함입된 리세스드 웨이퍼 캐리어를 제공한다.The present invention for achieving the above technical problem provides a recessed wafer carrier in which a portion corresponding to the flat zone area is recessed in order to maintain the polishing rate of the flat zone area of the wafer as the other area.

본 발명에 의하면, 캐리어 베이스와, 상기 캐리어 베이스의 상부 가장자리를 따라 구비된 지지링, 및 상기 지지링 안쪽에서 상기 캐리어 베이스의 상부에 부착되는 캐리어 필름을 포함하는 화학기계적연마장치용 웨이퍼 캐리어에 있어서, 웨이퍼의 플랫 존에 대응하는 영역에 상기 캐리어 베이스 및/ 또는 캐리어 필름에 리세스(recess)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 웨이퍼 캐리어가 제공된다.According to the present invention, a wafer carrier for a chemical mechanical polishing device comprising a carrier base, a support ring provided along an upper edge of the carrier base, and a carrier film attached to an upper portion of the carrier base inside the support ring. A recess carrier is provided in the carrier base and / or the carrier film in a region corresponding to the flat zone of the wafer.

상기 리세스는 상기 웨이퍼 플랫 존과 밀착하는 영역에 대응하여 상기 캐리어 베이스에 형성된 요홈으로 이루어지거나, 상기 캐리어 필름에 형성된 관통공으로 이루어지거나, 또는 상기 캐리어 필름에 형성된 관통공 및 상기 관통공의 하부에서 상기 캐리어 베이스에 형성된 요홈으로 이루어진다.The recess may include a recess formed in the carrier base corresponding to an area in close contact with the wafer flat zone, a through hole formed in the carrier film, or a through hole formed in the carrier film and a lower portion of the through hole. It is made of a groove formed in the carrier base.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 연마 중 웨이퍼가 빠져 나가는 것을 방지하기 위한 원형의 지지링(10) 안쪽에 캐리어 베이스(11)가 구비된다. 상기 캐리어 베이스(11)에는 백 프레셔(back pressure)를 가하여 연마 균일성을 향상시키는 에어 홀(air hole)(12)이 구비된다. 도면 부호 14로 표시된 부분은 웨이퍼의 플랫 존이 상존하는 영역을 웨이퍼의 정지 상태에서 나타낸 것이다.Referring to FIG. 1, a carrier base 11 is provided inside a circular support ring 10 to prevent wafers from escaping during polishing. The carrier base 11 is provided with an air hole 12 that applies back pressure to improve polishing uniformity. The portion indicated by 14 denotes a region where the flat zone of the wafer remains in the stationary state of the wafer.

연마 공정 중에 웨이퍼 캐리어와 연마 정반이 회전하며, 웨이퍼는 웨이퍼 캐리어 내에서 회전한다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼의 플랫 존이 웨이퍼의 회전위치에 관계없이 웨이퍼 캐리어의 리세스 영역의 반경범위에 존재하도록 리세스를 형성한다. 일 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 플랫 존이 웨이퍼의 회전위치에 관계없이 웨이퍼 캐리어의 리세스 영역의 반경범위에 상존하도록 동심원상으로 리세스를 형성한다. 따라서, 웨이퍼의 회전시 플랫 존은 리세스 영역과 접촉하게 되므로 낮은 연마 압력을 받게 된다. 웨이퍼의 플랫 존 영역의 과도한 연마량을 줄일 수 있어 웨이퍼 내에 일정한 연마율을 유지할 수 있다.The wafer carrier and the polishing platen rotate during the polishing process, and the wafer rotates in the wafer carrier. According to the present invention, the recess is formed so that the flat zone of the wafer is in the radial range of the recess region of the wafer carrier regardless of the rotational position of the wafer. As an example, as shown in FIG. 1, the recesses are formed concentrically such that the flat zone of the wafer remains in the radial range of the recess region of the wafer carrier regardless of the rotational position of the wafer. Thus, during rotation of the wafer, the flat zone is brought into contact with the recessed area and thus receives a low polishing pressure. Excessive polishing amount of the flat zone area of the wafer can be reduced to maintain a constant polishing rate in the wafer.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 리세스드 웨이퍼 캐리어들을 도시한 단면도로서 캐리어 베이스와 캐리어 필름의 물리적 구조를 변화시킴으로써 웨이퍼의 플랫 존이 밀착되는 영역에 리세스(recess)를 형성하는 방법들을 보여준다.2A to 2C are cross-sectional views of the recessed wafer carriers of the present invention and show methods of forming recesses in areas where the flat zone of the wafer is in contact by changing the physical structure of the carrier base and the carrier film.

도 2a를 참조하면, 웨이퍼 플랫 존이 밀착하는 영역의 캐리어 베이스(11)에만 요홈(13a)을 형성하고 그 상부에 캐리어 필름(15a)을 부착한다.Referring to FIG. 2A, the recess 13a is formed only in the carrier base 11 in the region where the wafer flat zone is in close contact with the carrier film 15a.

도 2b를 참조하면, 웨이퍼 플랫 존이 밀착하는 영역의 캐리어 베이스(11)에 요홈을 형성하는 동시에 그 상부의 캐리어 필름(15b) 부분도 제거하여 리세스(13b)를 형성한다.Referring to FIG. 2B, recesses are formed in the carrier base 11 in the region where the wafer flat zone is in close contact with each other, and at the same time, a portion of the carrier film 15b thereon is removed to form a recess 13b.

도 2c를 참조하면, 웨이퍼 플랫 존이 밀착하는 영역의 캐리어 필름(15c)만을 제거하여 리세스(13c)를 형성한다.Referring to FIG. 2C, only the carrier film 15c in the region where the wafer flat zone is in close contact is removed to form the recess 13c.

이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 리세스드 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼의 플랫존에 대응하는 부분에 리세스를 형성한다. 이 때, 상기 리세스는 동심원상으로 또는 국부적으로 형성되어질 수 있다. 즉, 도 2a, 2b, 및 2c에 도시된 바와 같이, 상기 리세스는 플랫 존이 위치한 반경의 범위에 대응하는 위치에 형성되면 된다. 예를 들면, 상기 리세스는 플랫 존의 반경과 동일한 반경 위치에 동심원상으로 형성할 수도 있고, 플랫 존의 반경과 동일한 반경 위치에 국부적으로 형성할 수도 있다. 웨이퍼의 플랫존에 대응하는 위치에 동심원상으로 또는 국부적으로 형성된 리세스로 인하여, 웨이퍼 캐리어가 회전되면서 플랫존 부분에 CMP 압력이 덜 인가되게 된다. 따라서 웨이퍼 캐리어에 형성된 요홈은 연마공정시 웨이퍼 상의 돌출된 플랫존 부분에 대하여 과다한 연마가 수행되는 것을 방지하는 역할을 한다.As can be seen from the above description, the recessed wafer carrier of the present invention forms a recess in a portion corresponding to the flat zone of the wafer. At this time, the recess may be formed concentrically or locally. That is, as shown in Figs. 2A, 2B and 2C, the recess may be formed at a position corresponding to the range of the radius in which the flat zone is located. For example, the recess may be formed concentrically at the same radial position as the radius of the flat zone, or may be locally formed at the same radial position as the radius of the flat zone. The recesses formed concentrically or locally at a position corresponding to the flat zone of the wafer result in less CMP pressure being applied to the flat zone portion as the wafer carrier is rotated. Therefore, the grooves formed in the wafer carrier serve to prevent excessive polishing of the protruding flat zone portion on the wafer during the polishing process.

본 발명의 리세스드 웨이퍼 캐리어에 의하면 웨이퍼 플랫 존에 인가되는 연마 압력을 웨이퍼 상의 다른 영역과 같이 일정하게 유지함으로써 플랫 존이 다른 영역과 함께 일정한 연마율을 갖도록 하여 연마 균일성을 향상시킴으로써 반도체 소자의 신뢰성 및 수율을 향상시키는 장점이 있다.According to the recessed wafer carrier of the present invention, the polishing pressure applied to the wafer flat zone is kept constant like other regions on the wafer so that the flat zone has a constant polishing rate together with other regions, thereby improving polishing uniformity. There is an advantage of improving reliability and yield.

Claims (4)

캐리어 베이스와, 상기 캐리어 베이스의 상부 가장자리를 따라 구비된 지지링, 및 상기 지지링 안쪽에서 상기 캐리어 베이스의 상부에 부착되며 그 상부에 연마되어질 웨이퍼가 장착되는 캐리어 필름을 포함하는 화학기계적연마장치용 웨이퍼 캐리어에 있어서, 상기 웨이퍼의 플랫 존 영역에 인가되는 연마 압력이 상기 웨이퍼의 타 영역에 인가되는 연마압력과 동일하도록 하기 위하여 상기 웨이퍼의 플랫 존에 대응하는 영역에 리세스가 구비되어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리세스드 웨이퍼 캐리어.For a chemical mechanical polishing device including a carrier base, a support ring provided along an upper edge of the carrier base, and a carrier film mounted inside the support ring to a top of the carrier base and to be polished thereon. In the wafer carrier, a recess is provided in an area corresponding to the flat zone of the wafer so that the polishing pressure applied to the flat zone area of the wafer is equal to the polishing pressure applied to the other area of the wafer. Recessed wafer carrier for chemical mechanical polishing apparatus. 제1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 웨이퍼 플랫 존과 밀착하는 영역에 대응하여 상기 캐리어 베이스에 형성된 요홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리세스드 웨이퍼 캐리어.The recessed wafer carrier for a chemical mechanical polishing apparatus according to claim 1, wherein the recess is formed with a recess formed in the carrier base corresponding to an area in close contact with the wafer flat zone. 제1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 웨이퍼 플랫 존과 밀착하는 영역에 대응하여 상기 캐리어 필름에 형성된 관통공으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리세스드 웨이퍼 캐리어.The recessed wafer carrier of claim 1, wherein the recess is formed of a through hole formed in the carrier film corresponding to an area in close contact with the wafer flat zone. 제1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 웨이퍼 플랫 존과 밀착하는 영역에 대응하여 상기 캐리어 필름에 형성된 관통공 및 상기 관통공의 하부에서 상기 캐리어 베이스에 형성된 요홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치용 리세스드 웨이퍼 캐리어.The chemical mechanical polishing of claim 1, wherein the recess comprises a through hole formed in the carrier film and a recess formed in the carrier base under the through hole corresponding to an area in close contact with the wafer flat zone. Recessed wafer carrier for the device.
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