KR100283771B1 - 화학적 기계적 연마장치 및 화학적 기계적 연마방법 - Google Patents

화학적 기계적 연마장치 및 화학적 기계적 연마방법 Download PDF

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Abstract

(a)연마재료(6)가 연마패드(4)의 표면으로 공급되는 복수개의 관통홀이 형성된 상기 연마패드(4)와, (b)상기 연마패드(4)를 탑재하는 정반(3)과, 그리고 (c) 기판(1)을 지지하고, 상기 정반(3)과 당접하도록 위치된 회전캐리어(2)를 구비하고, 상기 정반(3)은 원호경로를 따라 이동하는 회전축(3A)을 중심으로 회전하여, 상기 기판(1)을 연마하기 위해, 상기 연마패드(4)가 상기 기판(1)과 접촉하도록 하고, 상기 연마패드(4)는 관통홀이 형성되지 않은 제 1 링형(4a) 또는 원형영역(4e)을 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치가 제공된다. 예를들면, 상기 제 1 링형 영역은 연마패드 반경의 10% 이상, 95%이하의 폭을 갖는다. 이 장치는 기판연마에서 균일성을 향상시킨다.

Description

화학적 기계적 연마장치 및 화학적 기계적 연마방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHOD OF MECHANICAL POLISHING APPARATUS}
본 발명은 평탄화를 위해 화학적 기계적 연마로 기판을 연마하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 화학적 기계적 연마방법에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 반도체장치에서 매립금속층을 형성하는 방법의 각각의 단계를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 활성소자가 제조된 반도체기판(1O1)의 전면에 절연막(102)이 증착된다.
다음에, 이 절연막(102)상에 소정의 패턴을 갖는 레지스트필름(105)이 형성되고, 이어서, 이 패터닝된 레지스트필름(105)을 마스크로 하여 절연막(102)을 에칭함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이, 절연막(102)을 관통하는 콘택홀(106)을 형성한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 레지스트필름(105)을 제거한 후, 절연막(102)상에 Ti 또는 Ta등으로 이루어진 배리어층(103)이 증착되어, 콘택홀(106)의 측벽 및 저면이 배리어층(l03)으로 덮여진다.
다음에, 도 1d에 도시된 바와 같이, 그 위에 도전막(104)을 증착하여, 콘택홀(106)을 도전막(104)으로 채운다.
다음에, 도 1e에 도시된 바와 같이, 화학적 기계적 연마장치(107)를 이용하여 이 도전막(104)을 평탄화한다. 그 결과, 매립금속층(108)이 형성된다.
상기 화학적 기계적 연마장치(107)은 연마될 웨이퍼가 고정되는 캐리어와 연마패드가 탑재되는 회전정반(rotatable level block)을 구비한다. 웨이퍼는 회전하는 연마패드로 가압되어 연마된다. 웨이퍼가 연마패드에 의해 연마되는 동안, 알루미나 또는 실리카등의 연마분말과 H2O2등의 식각액을 함유하는 연마슬러리가 연마패드와 웨이퍼사이로 공급된다.
도 2는 웨이퍼를 연마하는 종래 장치를 설명하는 도면이다. 도시된 장치는 회전축(24)과 연결된 정반(23)과, 정반(23)상에 고정된 연마패드(23)와, 회전축(27)에 연결되고 저면상으로 웨이퍼(25)를 지지하는 웨이퍼홀더(26)와, 그리고 슬러리공급구(21)를 통해 연마패드(29)로 연마슬러리를 공급하는 슬러리소스 (30)를 구비한다.
웨이퍼(25)는 연마패드(29)와 웨이퍼 홀더(213)사이에 샌드위치 된다. 웨이퍼(25)가 연마패드(29)에 의해 연마되는 동안, 연마패드(29)와 웨이퍼(25)사이의 웨이퍼(25)주변으로 연마슬러리(22)가 공급된다.
도시된 장치는 하나의 웨이퍼홀더 (26)를 갖는 것으로 설계되었지만, 복수개의 웨이퍼홀더(26)를 갖도록 설계될 수 있다. 예를들면, 네개의 웨이퍼를 동시에 연마하기 위하여 네개의 웨이퍼홀더(26)가 정반(23)상에서 서로 동일한 간격으로 배치되도록 설계될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같은 종래의 웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼 연마속도가 비균일기 때문에 웨이퍼의 주변보다 중심에서의 연마정도가 높다는 문제점을 갖는다.
이 문제를 해결하기 위해서, 연마슬러리소스에서 연마패드의 표면으로 연마슬러리가 공급되는 복수개의 작은 관통홀이 정반상에 탑재된 연마패드에 형성된 제 1 연마장치가 제안되었다. 이 작은 관통홀은 연마패드(29)의 축에 집중되어 배치된다. 연마슬러리가 웨이퍼와 연마패드사이에 균일하게 공급되기 때문에, 연마속도를 일정하게 유지함으로써 웨이퍼의 연마균일성을 향상시킨다.
또한, 웨이퍼의 연마균일성을 향상시키기 위해서, 다공성물질로 형성된 연마패드를 갖는 제 2 연마장치가 제안되었다.
그러나, 큰 직경을 갖는 웨이퍼가 웨이퍼의 주변보다 중심부근에서 더 큰 압력으로 연마패드에 가압되기 때문에, 연마슬러리가 웨이퍼의 표면에 균일하게 공급되는 상술한 제 l 또는 제 2 연마장치를 사용하여 웨이퍼를 연마할 경우에는, 연마되는 웨이퍼는 오목렌즈의 단면과 같은 단면을 갖게되고, 반대로, 도 2에 도시된 장치를 사용하여 웨이퍼를 연마할 경우에는, 연마되는 웨이퍼는 볼록렌즈의 단면과 간은 단면을 갖게된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서, 일본 특개평 제 5-13389 호에서는, 상술한 제 1 및 제 2 연마장치와 동일한 구조를 갖는 연마장치이지만, 웨이퍼의 연마균일성을 향상시키기 위해서, 연마패드의 소정의 위치에서의 연마슬러리의 양을 제어할 수 있는 연마장치가 개시되어 있다.
구체적으로는, 상기 제안된 장치에서는, 연마슬러리가 연마패드의 표면으로 공급되는 복수개의 관통홀이, 연마패드의 중심과 가까운 영역에서의 단위면적당 관통홀의 수가 연마패드의 주변부와 가까운 영역에서의 단위면적당 관통홀의 수보다많도록 설계되거나, 또는 연마패드의 중심과 가깝게 위치한 관통홀이 연마패드의 주변부와 가깝게 위치한 관통홀의 직경보다 큰 직경을 갖도록 설계된다.
연마되는 웨이퍼의 직경은 점차 증가한다. 예컨대, 수년전에는 연마되는 웨이퍼의 직경이 6인치(약 15cm)이었으나, 최근의 연마되는 웨이퍼의 직경의 범위는 8 ∼ 12인치(약 20 ∼ 25cm)이다. 이러한 큰 직경을 갖는 웨이퍼는 도 2에 고시된 장치등에 의해서 연마될 수 없다. 그 이유는 정반(23)이 큰 면적을 갖을 필요가 있어서 장치의 부하가 너무 커지기 때문이다.
그러므로, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 도 3a에 도시된 바와 같은 연마장치등이 제안되었다. 도시된 장치는 저면에서 웨이퍼를 지지하는 회전캐리어(2)와, 정반(3), 정반(3)상에 탑재되고 캐리어(2)와 접하는 관계를 갖는 연마패드(4),그리고 정반을 회전축을 중심으로 회전시키는 모터(5)를 구비한다. 이 연마패드(4)는 서로 동일한 간격을 갗는 복수개의 관통홀을 갖도록 형성된다.
웨이퍼(1)는 회전되고, 이어서 회전하는 연마패드(4)상으로 가압된다. 따라서, 웨이퍼(1)는 연마된다. 웨이퍼(1)가 연마되는 동안, 슬러리(6)가 관통홀을 통해서 연마패드(4)의 표면으로 공급된다.
웨이퍼(1)의 연마균일성을 향상시키기 위해서, 정반(3)은 모터(5)에 의해 정반(3)의 회전축이 원호형의 경로를 따라 이동하도록 회전된다. 즉, 정반(3)은 소위 궤도회전을 한다.
도 4는 회전축A를 따라 회전하는 웨이퍼(1)와 회전축B를 따라 회전하는 연마패드(4) 사이의 궤도회전에서의 위치관계를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이,회전축A에서 보면, 회전축B는 회전축A를 중심으로 회전한다.
상술한 바와 같이, 연마패드에 형성된 관통홀을 통해 연마슬러리가 연마패드의 표면으로 공급되면서 웨이퍼가 연마될 경우에, 웨이퍼의 주변영역에서보다 중심영역에서 웨이퍼가 더 많이 연마되는 문제점을 야기하기 때문에, 웨이퍼의 중심부가 오목하게된다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼가 비균일하게 연마될 경우에, 도 1d에 도시된 도전막(104)등의 도전막이 절연막(102)등의 절연막상에 제거되지 않고 부분적으로 남겨져, 배선간의 전류누설을 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼를 충분이 연마할 필요가 있다,
그러나, 절연막상에 형성되는 배선이 웨이퍼의 중심영역과 주변영역상에서 서로 다른 높이를 가질 가능성이 있다. 따라서, 웨이퍼의 중심영역상의 배선저항이 웨이퍼의 주변영역상의 배선저항과 상이하기 때문에, 일렉트로마이그레이션(EM)이 악화된다.
도 1a 내지 도 1e는 기계적 화학적 연마에 의해 매립금속층을 형성하는 방법의 각각의 단계를 설명하는 반도체장치의 단면도이다.
도 2는 웨이퍼를 연마하는 종래 장치를 설명하는 도면이다.
도 3a는 본 발명이 적용될 수 있는 웨이퍼를 연마하는 장치를 설명하는 도면이다.
도 3b는 도 3a에서 설명된 장치에 설치된 연마패드의 평면도이다.
도 3c는 도 3a에서 설명된 장치에 설치된 또 다른 연마패드의 평면도이다.
도 4는 궤도회전에서 두개의 회전축사이의 위치관계를 설명하는 도면이다.
도 5는 관통홀이 닫혀진 순환영역의 반경과 연마율의 균일성사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 관통홀이 열려진 순환영역의 반경과 연마율의 균일성사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 웨이퍼 연마방법의 순서도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼(기판) 2 : 회전캐리어
3 : 정반(level block) 4 : 연마패드
5 : 모터 6 : 연마슬러리
본 발명의 목적은 연마균일성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 연마장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 그 방법을 제공하는 데 있다.
본원의 발명자는 상술한 목적을 달성하기 위해서 많은 실험을 수행하였고, 연마패드의 표면으로 연마슬러리가 공급되는 관통홀이 형성되지 않은 영역을 갖도록 연마패드를 설계하면 웨이퍼의 연마균일성을 향상시킬 수 있다는 것을 알게 되었다.
구체적으로, 본 발명의 일예에 따르면, (a)연마재료가 연마패드의 표면으로 공급되는 복수개의 관통홀이 형성된 상기 연마패드와, (b)상기 연마패드를 탑재하는 정반과, 그리고 (c)기판을 지지하고, 상기 정반과 당접하도록 위치된 회전캐리어를 구비하고, 상기 정반은 원호경로를 따라 이동하는 회전축을 증심으로 회전하여, 상기 기판을 연마하기 위해, 상기 연마패드가 상기 기판과 접촉하도록 하고, 상기 연마패드는 관통홀이 형성되지 않은 제 1 링형 또는 원형 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일예에 따르면, (a)연마패드를 탑재한 정반을, 기판을 탑재한 캐리어에 대하여, 원호경로를 따라 이동하는 회전축을 중심으로 회전시키는 단계와, 그리고 (b)상기 연마패드에 의해 상기 기판이 연마되는 동안 상기 연마패드의 표면상으로, 상기 연마패드를 중심으로 하는 제 1 링형영역 또는 원형영역을 제외한 영역에, 연마재료를 공급하는 단계를 구비하는 화학적 기계적 연마방법이 제공된다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 기판을 연마하는 장치를 설명한다.
도시된 장치는 연마패드(4)의 표면으로 연마슬러리(6)를 공급하는 복수개의 관통홀이 형성된 연마패드(4)와, 연마패드(4)를 탑재하는 정반(3)과, 회전축을 중심으로 정반(3)을 회전시키는 모터(5)와, 그리고 저면에서 웨이퍼(1)를 지지하고 연마패드(4)와 당접하는 회전캐리어(2)로 구성된다.
웨이퍼(1)는 고정회전축1A을 중심으로 회전하지만, 연마패드(4)는 웨이퍼(1)의 회전축1A를 중심으로 궤도회전한다. 구체적으로는, 정반(3)과 연마패드(4)는 회전축3A를 중심으로 동시에 회전하고, 회전축3A는 원호경로를 따라 이동한다.도 4에 도시된 바와 같이, 회전축1A에서 보면, 회전축3A는 회전축1A를 중심으로 회전한다.
웨이퍼(1)는 연마패드(4)로 가압되어 연마된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 연마패드(4)는 연마패드(4)의 중심(4b)을 중심으로 하는 제 1 링형영역(4a)을 갖는다. 연마패드(4)의 표면으로 연마슬러리(6)를공급하는 복수개의 관통홀은 이 제 1 링형영역(4a)이외의 부분, 즉 제 1링형영역(4a)의 안쪽에 위치한 원형영역(4c)와 제 1 링형영역(4a)의 바깥쪽에 위치한 링형영역(4d)에 형성되는 반면, 제 1 링형영역(4a)에는 관통홀이 형성되지 않는다.
제 1 실시예에 따른 장치는 연마패드(4)의 표면으로 연마슬러리(6)를 공급하는 복수개의 관통홀이 형성되지 않은 제 1 링형영역(4a)을 갖도록 설계된 연마패드(4)를 구비한다. 웨이퍼(1)는 제 1 링형영역(4a)내에서 일정하게 연마되어, 연마율의 균일성이 높은 연마조건이 이루어진다.
연마율에서 충분한 균일성을 달성하기 위해서는 제 1 링형영역(4a)은 연마패드(4)의 반경의 10%이상의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 제 1 링형영역(4a)은 연마패드(4)의 반경의 20%이상의 폭을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 관통홀은 연마패드(4)의 주변영역에 형성되는 것이 바람직하다. 연마패드(4)의 축3A이 웨이퍼(1)의 축lA으로 배치될 경우에, 관통홀은 연마패드(4)내에서 웨이퍼(1)의 주변영역으로 배열되는 것이 배열되는 것이 더욱 바람직하다.
연마패드(4)는 그의 중심영역에 관통홀이 형성되도록 설계될 수 있고, 또한그의 중심영역에 관통홀이 형성되지 않도록 설계될 수 있다. 연마패드(4)의 중심영역에 관통홀이 형성되지 않을 경우, 연마패드(4)의 중심으로부터 바깥쪽으로, 연마패드(4)의 반경의 30%이상의 반경을 갖는 중심영역에는 관통홀을 형성하지 않는것이 바람직하다.
딱딱한 재료를 연마하는 경우에는, 관통홀이 연마패드(4)의 중심에 형성되는것이 바람직하다. 이는 연마율에서 더욱 균일성을 향상시킨다.
후술하는 실시예는 관통홀이 폐쇄되었을 때의 실험을 행한것이다. 그러나,실제사용에 있어서는, 관통홀이 연마패드의 소정위치에 형성된다.
관통홀이 연마패드(4)내에서 항상 균일한 위치를 가질 필요는 없다. 관통홀의 전체면적은 연마패드(4)의 직경방향으로 다양하게 설계될 수 있다. 예컨대, 단위면적당 관통홀의 수는 연마패드(4)의 외주에서 중심방향으로 감소되도록 설계될 수 있다. 반대로, 관통홀은 연마패드(4)의 외주에서 중심방향으로 직경이 감소되도록 설계될 수 있다.
이하, 상술한 실시예에 따른 장치에 의해 웨이퍼가 연마되는 실험을 설명한다.
제 1 실시예
연마되는 웨이퍼로서, 8인치(약 20cm)의 직경을 갖고, 그 위에 Cu,Ta,TiN로 구성된 금속막이 형성된 웨이퍼가 사용되었다. 도 3a에 도시된 장치를 이용하여 웨이퍼를 연마하였다. 연마패드에는 관통홀이 균일하게 형성되어있고, 10인치 (약25cm)의 직경을 갖는다.
웨이퍼는 연마패드의 중심에 가까운 관통홀이 하나씩 폐쇄되면서 연마된다.
도 5는 본 실시예에서의 연마율에서의 균일성을 나타낸다. 이 균일성은 3σ(%)로 평가된다. 연마조건은 아래와 같다.
압력 : 3psi
r.p.m. : 260/16
연마슬러리공급량 : 10Occ/분
이 실시예에서 사용된 연마슬러리는 상업적으로 사용가능한 것을 사용하였다.
도 5에서 분명한 바와 같이, 웨이퍼가 1.5인치에서 4.7인치 범위의 직경을 갖는 경우에는, 3σ로 대표되는 균일성은 15% 이하이다. 더욱이, 웨이퍼가 2인치에서 4.5인치 범위의 직경을 갖는 경우에는, 10% 이하의 높은 균일성을 얻을 수 있다.
따라서, 이 결과로부터, 도 3c에 도시된 바와 같이, 관통홀이 형성되지 않은영역(4e)이 연마패드의 중심에 연마패드반경의 95%이하의 반경을 갖는 원형영역으로 형성될 경우에, 연마율의 고균일성을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 영역(4e)은 연마패드반경의 30% 이상인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
요약하면, 관통홀이 형성되지 않는 영역(4e)은 0.95R 이하이고 O.3R이상의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, R은 연마패드(4)의 반경을 나타낸다.
보다 상세하게는, 연마패드의 중심을 중심으로하고 4인치의 반경을 갖는 연마패드의 원형영역내에 관통홀을 형성하지 않는다면, 본 실시예에서 사용되는 8인치 웨이퍼에서는 고균일성의 연마율을 얻을 수 있고, 이는, 연마패드의 회전축이 웨이퍼의 회전축으로 배치되어 있는 경우에, 8인치 웨이퍼의 반경과 동일하다.
다음에, 일반적으로 배리어층을 구성하는 물질로서 사용되는 Ta 및 TiN의 연마율이 또한 평가된다. 연마율을 평가하기 위한 실험에 있어서, 연마패드의 중심을 중심으로 4인치의 반경을 갖는 원형영역내의 모든 연마패드의 관통홀을 폐쇄되었고, 다음에, 연마패드의 중심가까이 위치한 관통홀을 하나씩 오픈하였다. 3σ로 표시되는 연마율의 균일성은 상술한 평가과 동일한 방식으로 평가되었다.
도 6은 본 실시예의 실험결과를 나타낸다. 도 6에서 이해할 수 있는 바와 같이, 연마패드의 중심을 중심으로 3.5인치의 반경을 갖는 원형영역내의 관통홀이 오픈된 경우에도, 15%이하의 균일성을 얻을 수 있다. 즉, 연마패드가 관통홀이 형성되지 않은 0.5인치 이상의 폭을 갖는 영역을 갖도록 설계된 경우에도, 층분히 균일한 연마율을 얻을 수 있다. 여기에서, 0.5인치는 연마패드 반경의 10%에 대응한다.
연마패드를 구성하는 재료에 따라서 연마율의 균일성에 다소의 차이가 있다.
예컨대, TiN보다 딱딱한 Ta로 구성된 막이 연마되는 경우에는, 연마패드의 중심을중심으로 1.0에서 1.5인치의 반경을 갖는 원형영역내에 관통홀이 형성되는 것이 최적이다.
제2 실시예
반도체장치는 도 la 내지 도 1e에 도시된 단계에 따라 제조되었다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 활성소자가 제조된 반도체기판(1O1)의 전면에 절연막(102)이 증착된다.
다음에, 이 절연막(102)상에 소정의 패턴을 갖는 레지스트필름(105)이 형성되고, 이어서, 이 패터닝된 레지스트필름(105)을 마스크로 하여 절연막(102)을 에칭함으로써, 도 1b에 도시된 바와 같이, 절연막(102)을 관통하는 콘택홀(106)을 형성한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 레지스트필름(105)을 제거한 후, 절연막(102)상에 Ti 또는 Ta등으로 이루어진 배리어층(103)이 증착되어, 콘택홀(106)의 측벽 및 저면이 배리어층(103)으로 덮여진다.
다음에, 도 1d에 도시된 바와 같이, 배리어층(103)상에 구리로 구성된 도전막(104)을 증착하여, 콘택홀(106)을 도전막(104)으로 채운다.
다음에, 도 1e에 도시된 바와 같이, 화학적 기계적 연마장치(107)를 이용하여 이 도전막(104)을 평탄화한다. 그 결과, 매립금속층(108)이 형성된다.
제 2 실시예에서, 화학적 기계적 연마장치(107)로서 도 3a에 도시된 연마장치가 사용되었다. 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 이미 설명한 단계가 수행된 웨이퍼는 연마장치에 의해 아래의 조건으로 연마된다.
압력 : 3psi
r.p.m. : 260/16
연마슬러리공급량 : 10Occ/분
이 실시예에서 사용된 연마슬러리는 상업적으로 사용가능한 것을 사용하였다. 본 실험에서 사용된 연마패드는 연마패드를 중심으로 4인치의 반경을 갖는 관통홀이 형성되지 않은 원형영역을 갖도록 설계된다.
이렇게 제조된 반도체장는 일렉트로마이그레이션(EM)의 내성에 대하여 평가된다. 매우 높은 EM내성을 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 순서도이다.
도 3a에 도시된 연마장치를 사용하여 본 발명이 수행된 것을 가정하여 그 방법을 설명한다.
먼저, 제 1 단계에서, 정반(3)과 연마패드(4)가 캐리어(2)의 저면에서 지지되는 웨이퍼(1)에 상대적으로 궤도회전을 수행한다. 구체적으로는, 연마패드(4)는회전축3A르 중심으로 회전하고, 동시에, 회전축3A는 도 4에 도시된 방식으로 웨이퍼(1)의 회전축(1A)을 중심으로 회전한다,
다음에, 제 2 단계에서, 웨이퍼(1)이 연마패드(4)에 의해 연마되는 동안 연마슬러리(6)가 연마패드(4)의 표면상으로 연마패드(4)를 중심으로한 링형영역(4a)이외의 부분에만 공급된다.
따라서, 제 3 단계에서, 웨이퍼(1)이 군일한 연마율을 갖도록 연마된다.
상술한 방법은 상술한 실시예에 따른 연마장치에 의해 얻어지는 것과 동일한 장점을 제공한다.
상술한 방법에 있어서, 연마패드(4)는 링형영역(4a)대신에, 도 3c에 도시된 원형영역(4e)등의 관통홀이 형성되지 않는 원형영역이 형성되도록 설계될 수 있다
본 발명에 따른 연마장치에 있어서, 연마재료가 연마패드의 표면으로 공급되는 관통홀이 형성되지 않은 영역을 갖도록 설계된다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 연마재료가 연마패드의 표면에서 연마패드의 소정영역 이의의 영역으로 공급된다. 그 결과, 본 발명은 연마율의 고균일성을 얻는 것이 가능하다. 따라서, 화학적 기계적 연마에 의한 매립금속층을 형성할 경우에, 일렉트로마이그레이션(EM)내성이 우수한 반도체장치가 제공될 수 있다.

Claims (21)

  1. 기판연마장치에 있어서;
    (a)연마재료가 연마패드의 표면으로 공급되는 복수개의 관통홀이 형성된 상기 연마패드와;
    (b)상기 연마패드를 탑재하는 정반과; 그리고
    (c)기판을 지지하고, 상기 정반과 당접하도록 위치된 회전캐리어를 구비하고,
    상기 정반은 원호경로를 따라 이동하는 회전축을 중심으로 회전하여, 상기기판을 연마하기 위해, 상기 연마패드가 상기 기판과 접촉하도록 하고,
    상기 연마패드는 관통홀이 형성되지 않은 제 1 링형 또는 원형 영역을 갖는것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 링형영역은 상기 연마패드 반경의 10% 이상의폭을 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 원형영역은 상기 연마패드 반경의 95% 이하의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 원형영역은 상기 연마패드 반경의 30% 이상의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 정반의 축이 상기 캐리어의 축으로 배치되었을 때, 상기 관통홀은 상기 기판의 주변영역으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통홀은 상기 연마패드의 외주변부와 공통인 외주변부를 갖고 상기 연마패드 반경의 5% 이하의 폭을 갖는제 2 링형영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마패드는 상기 연마패드를 중심으로 상기 제 1 링형영역의 안쪽에 위치하는 원형영역과, 상기 제 1 링형영역의 바깥쪽에 위치하는 제 3 링형영역을 구비하고, 상기 원형영역과 상기 제 3링형영역은 내부에 상기 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 3 링형영역은 상기 연마패드의 외주변부와 공통인 외주변부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 정반의 축이 상기 캐리어의 축으로 배치되었을 때,상기 제 3 링형영역내에 형성된 관통홀은 상기 기판의 주변영역으로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통홀의 전체면적은 상기 연마패드의 반경방향으로 서로 다른 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 단위면적당 상기 관통홀의 수는 상기 연마패드의 외주변부에서 중심방향으로 감소되는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 관통홀의 직경은 상기 연마패드의 외주변부에서 중심방향으로 감소되는 것을 특징으로 하는 기판연마장치.
  13. 기판의 화학적 기계적 연마방법에 있어서:
    (a)연마패드를 탑재한 정반을, 기판을 탑재한 캐리어에 대하여, 원호경로를 따라 이동하는 회전축을 중심으로 회전시키는 단계와; 그리고
    (b)상기 연마패드에 의해 상기 기판이 연마되는 동안 상기 연마패드의 표면상으로, 상기 연마패드를 중심으로 하는 제 1 링형영역 또는 원형영역을 제외한 영역에, 연마재료를 공급하는 단계를 구비하는 화학적 기계적 연마방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 연마물질은 상기 연마패드에 형성된 관통홀을 통해상기 연마패드의 표면으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 링형영역은 상기 연마패드 반경의 1O% 이상의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 원형영역은 상기 연마패드 반경의 95% 이하의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 원형영역은 상기 연마패드 반경의 30% 이상의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
  18. 제 13 항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 상기 연마물질은 상기연마패드의 표면상에서 상기 연마패드의 외주변부와 공통인 외주변부를 갖고 상기연마패드 반경의 5% 이하의 폭을 갖는 제 2 링형영역내에 공급되는 것을 특징으로하는 화학적 기계적 연마방법.
  19. 제 13 항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마패드는 상기 연마패드를 중심으로 상기 제 1 링형영역의 안쪽에 위치하는 원형영역과, 상기 제 1 링형영역의 바깥쪽에 위치하는 제 3 링형영역을 구비하고, 상기 연마재료가 상기 원형영역과 상기 제 3 링형영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마망법.
  20. 제 13 항 내지 제 17항중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마재료는 상기 연마패드의 표면상으로 상기 연마패드의 반경방향으로 서로 상이한 양으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 연마재료는 상기 연마패드의 중심에 가까운 영역에서 더 많은 양으로 공급되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마방법.
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