KR100289015B1 - 화학기계연마방법및장치 - Google Patents

Abstract

집적 회로의 제조시 조정 용액을 사용하여 연마하는 화학 기계 연마 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 기술은, 예를 들면 수산화암모늄 등을 텅스텐 제조 공정에 있어서의 연마 패드 조정 용액으로 하여 연마 패드 표면에 부착된 불용성 잔류 부산물을 용해시켜 연마 패드를 조정함으로써 개선된다.

본 발명에 따른 집적 회로를 제조하는 화학 기계 연마 방법은, 텅스텐 재질을 함유하는 필름이 피복된 반도체 기재(substrate;기판)를 제공하는 단계와, 연마 패드 및 연마 슬러리를 이용하여 상기 필름을 연마하는 단계와, 상기 제공 및 연마 단계를 반복 수행하여 복수의 반도체 기재를 제작하고, 이에 따라 텅스텐 산화물을 함유하는 부산물을 형성하여 상기 연마 패드 상에 잔류시키는 단계와, 수산화암모늄 용액을 이용하여 상기 연마 패드를 조정하고, 그 연마 패드로부터 대부분의 텅스텐 산화물을 제거하는 단계와, 상기 단계를 만족시킬 수 있을 때까지 반복하여 수행하는 단계를 구비하여 이루어지며, 이에 따라 연마 패드의 수명이 연장된다.

Description

화학 기계 연마 방법 및 장치

본 발명은 화학 기계 연마 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 화학 기계 연마 기술을 이용하여 텅스텐 인터컨넥터 및/또는 삽입 플러그를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 방법 및 장치는 알루미늄이나 구리와 같은 기타 금속 또는 이산화규소, 질화규소 등을 포함하는 유전 재질을 이용하여 다른 집적 회로 장치에 응용되는 등 폭 넓은 응용성을 갖고 있다.

화학 기계 연마라는 것은, 반도체 기재 및 그 기재 상에 피복된 필름 등의 재료를 연마하여 고도의 균일성 및 평탄성을 부여하는 기술을 말한다. 이 기술은,기재 상에 마이크로일렉트로닉 회로 부품을 제조하는 과정에 있어서, 필름으로부터 돌출된 부분을 제거 또는 필름층을 제거하여 필름 하부의 회로 부품을 노출시키기 위해 사용되었다. 이 기술은 또한 마이크로일렉트로닉 회로 부분을 기재 상에 제조시키기 전에 반도체 부분의 평탄화에도 응용되었다.

이와 같은 종래의 화학 기계 연마는 롤러 상의 연마 패드를 사용하여 기재 위치에 대해 연마가 이루어졌는데, 연마 패드가 회전하면 기재에 위치하거나 경사진 부품을 연마하고, 그 연마 패드 상에 유지되는 화학 연마 슬러리의 연마 특성을 이용하여 연마 패드의 연마성을 변경함으로써 기재 또는 필름의 연마를 촉진시켰었다.

그러나, 이와 같은 종래의 화학 기계 연마는, 예를 들면 연마 과정에서 연마 패드에 부산물이 잔류하여 퇴적되어 연마 조작의 연마 효율을 저하시키게 되므로 연마 과정이 불안정하며, 필름 또는 기재 표면의 불균일화를 초래하게 된다는 문제가 있고, 효율면에서도 제한이 있었다. 이 때문에 연마 패드를 항상 정리 또는 조정하여 그와 같은 제한을 해제시켜야만 했다.

근래, 이와 같이 연마 패드 상에 퇴적된 잔여 부산물을 정리 또는 조정하는 기술이 많이 제안되고 있다. 그와 같은 기술의 하나로서 단순히 연마 패드를 교환하는 방법이 있는데, 이를 위해서는 기계를 정지시키는 시간이 많아지게 되어 정격 외의 시간을 들여 연마 패드를 교환하지 않으면 안된다. 또한, 교환 빈도가 높아 제작비용도 많이 소요되므로 집적 회로의 가격은 더 비싸진다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 현재 이에 대한 대처로서 연마 패드의 표면을 조정하는 기술이 많이 제안되고 있다. 그와 같은 기술의 하나로서 회전 휠을 사용하여 연마 패드의 표면을 정리하거나 연마 패드 상의 필름을 제거하여 연마 패드의 특성을 회복시키는 조정 기술이 제안되고 있다. 그와 같은 기술의 예로서 회전 다이아몬드 휠을 이용하여 연마 패드의 표면에 잔류되어 있는 부산물을 제거하는 기술을 들 수 있는데, 그 제거 과정에서 탈이온수를 매체로서 사용함으로써 부산물이 제거된다. 그러나, 이와 같은 기술은 부산물의 제거를 위한 생산 시간이 무의미하게 소모되므로 집적 회로의 제조가를 더욱 높이는 결과를 초래한다. 또한, 이와 같은 기술은 연마 패드를 교환하기 전에 한정된 회수만큼만 이용할 수밖에 없으므로, 상기 제한의 과도적인 보수 방법이라 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 화학 기계 연마 과정에 있어서의 연마 패드 조정의 개선 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 집적 회로의 제조시 조정 용액을 사용하여 연마하는 화학 기계 연마 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 조정 자원을 갖는 화학 기계 연마 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 화학 기계 평탄화 장치에 있어서 불용성 금속 산화물이 피복된 연마 패드를 조정하기 위한 집적 회로의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화학 기계 연마 장치의 상면도이며,

도 2 및 3은 본 발명에 따른 조정 패드의 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 텅스텐 화학 기계 연마 공정의 간략한 흐름도.

도 5은 본 발명에 의해 제작된 반도체 장치의 측면도.

도 6는 텅스텐 화학 기계 연마 공정에 있어서의 이론 상황을 설명한 그래프.

본 발명에 따른 개선 기술은, 예를 들면 수산화암모늄 등을 텅스텐 제조 공정에 있어서의 연마 패드 조정 용액으로 하여 연마 패드의 표면에 부착된 불용성 잔류 부산물을 용해시켜 연마 패드를 조정함으로써 개선된다.

본 발명의 집적 회로를 제조하는 화학 기계 연마 방법은, 텅스텐 재질을 함유하는 필름이 피복된 반도체 기재를 제공하는 단계와, 연마 패드 및 연마 슬러리를 이용하여 상기 필름을 연마하는 단계와, 상기 제공 및 연마 단계를 반복 수행하여 복수의 반도체 기재를 제작하고, 이에 따라 텅스텐 산화물을 함유하는 부산물을 형성하여 상기 연마 패드 상에 잔류시키는 단계와, 수산화암모늄 등의 화학 용액을 이용하여 상기 연마 패드를 조정하고, 그 연마 패드로부터 대부분의 텅스텐 산화물을 제거하는 단계와, 상기 단계를 만족시킬 수 있을 때까지 반복하여 수행하는 단계를 구비하여 이루어지며, 이에 따라 연마 패드의 수명이 연장된다.

또한, 본 발명의 집적 회로를 제조하는 화학 기계 연마 장치는, 연마 패드를 구비하며 그 연마 패드의 연마 표면이 회전축을 따라 회전하는 회전 롤러와, 텅스텐 필름을 포함하는 면이 상기 연마 표면과 대향하는 웨이퍼를 파지하는 캐리어 헤드와, 연마 슬러리를 상기 텅스텐 필름에 작용시켜 불용성 텅스텐 산화물을 형성시키고, 이것을 상기 연마 패드 상에 부착시키는 산 용액을 함유한 슬러리원과, 상기 연마 패드 근방에 위치하며 수산화암모늄 용액인 조정 용액원에 커플링되어 불용성 텅스텐 산화물을 용해하는 조정 소자를 구비하여 이루어지며, 이에 따라 연마 패드의 수명이 연장되며 소자의 품질도 향상된다.

또한, 화학 기계 평탄화 장치에서 불용성 금속 산화물이 피복된 연마 패드를 조정하는 방법을 이용하여 집적 회로를 제조하는 방법에 있어서, 그 조정은 상부에 함수 산화암모늄 화합물의 수용액인 조정 용액을 함유하는 회전 조정 패드를 상기 연마 패드 표면으로 제공하는 단계와, 상기 조정 용액 및 상기 회전 조정 패드를 사용하여 상기 불용성 텅스텐 산화물의 대부분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지며, 이에 따라 연마 패드의 수명이 연장되고 제조 공정의 변수를 제어할 수 있다.

상기 연마 패드에는 폴리우레탄 재질이 함유되어 있고, 상기 조정 용액의 pH는 4보다 크며 상기 회전 조정 패드는 브러시 형태의 패드 또는 다이아몬드 패드이다.

이와 같이 본 발명에 따른 상기 수단에 의하면, 연마 패드의 수명이 연장되고 화학 기계 연마 공구를 사용함으로써 사전에 패드의 보수 교환을 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 종래 부산물의 잔류로 인해 생기는 미세한 흠이 줄어들어 그 흠을 제거하기 위한 정격 외의 공정을 생략할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 화학 기계 연마 장치의 상면도이다. 도면에 있어서, 화학 기계 연마 장치(10)는 케이싱(11)을 포함하며, 적어도 연마 구역(25)과, 인덱스 테이블 구역(27)과, 웨이퍼 로딩 및 언로딩 구역(35)으로 이루어진다. 연마 구역(25)에는 디스크 형태의 회전 연마 패드(19)를 지지하는 평판 테이블이 구비되어 있으며, 고정 평면 및 축에 따라 회전하는 연마 표면(26)을 갖는다. 이와 같은 연마 표면(26)은 바람직하게는 폴리우레탄 재질로 제작되는데, 예를 들면 Rodel에 의해 판매되고 있는 제품 "IC-1000"은 폴리우레탄을 이용하여 연마 표면을 제작하고 있다.

이와 같은 연마 표면(26) 상부에는 축(17)을 중심으로 회전하고 각도 방향(ψ)으로 연마 표면 상부의 조정기 헤드(15)를 이동시키는 조정기 핸들(13)이 설치되어 있다. 이 조정기 핸들(13)은 연마 패드의 외주를 따라 서서히 각도 방향(ψ)을 향해 이동하고, 외면 부분에 대응하여 비교적 큰 연마 구역을 조정한다. 또한, 조정기 핸들이 비교적 작은 연마 구역에 대해 연마 패드 중심으로 이동하는 경우에는, 비교적 빠른 속도로 연마 패드 중심을 향해 이동하게 된다.

조정기 핸들(13)은 1개소에 고정될 수 있는데, 이 경우 연마 표면의 외주에서 연마 표면의 중심으로 횡방향으로 이동하는 조정기 패드를 구비하고 있으며, 각도 방향으로 이동하는 대신에 방사상으로 연마 표면의 외주에서 연마 표면의 중심으로 이동한다. 이와 같은 타입의 조정기 핸들은 다른 응용에 따라 사용될 수 있다.

조정기 헤드(15)는, 예를 들면 링 모양의 다이아몬드 휠 또는 브러시 등의 회전 표면을 파지하며 연마 패드의 표면에 대해 회전을 조정한다. 회전시 조정기 헤드(15)의 회전 표면은 소정 압력으로 연마 패드(15)의 표면을 누르고, 소정 속도로 그 연마 패드의 표면을 조정한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 조정 패드의 개략도이다. 도 2에 있어서, 다이아몬드가 매설된 조정 패드(48)는 내부(55)와 그 내부(55)의 외부로 신장된외부(53)로 이루어져 있다. 외부(53)는 다이아몬드, 알루미나와 같은 연마성 재료가 피복된 표면을 가진다. 상기 연마성 재료는 조정 과정에서 연마 패드 재질을 제거하는 역할을 한다.

도 3은 도 2의 변형예로서, 브러시 형태의 조정 패드(46)의 개략도이다. 도면에 있어서, 브러시 형태의 조정 패드(46)는 내부(56)와 그 내부(56)의 외부로 신장된 금속모를 갖는 외부(54)로 이루어지며, 조정 과정중 연마 패드와 접촉된다.

이와 같은 실시예에 있어서, 회전 표면에는 내공(inner orifice: 미도시)이 존재하며, 조정 과정중 그 내공을 통해 조정 용매가 조정 패드의 표면으로 제공된다. 특히, 상기 내공은 상기 조정 용매액원과 커플링될 수 있으며, 상기 조정 용매를 선택적으로 펌프 등과 같은 액체 제어 공구를 이용하여 조정 패드로 주입할 수도 있다. 상기 조정 용매는 제조 공정후 연마 패드 상에 잔류된 부산물의 용해를 촉진시키기 위해 사용되었던 것이다. 또한, 다른 방법을 이용하여 상기 조정 용매를 조정 패드 상에 주입할 수도 있다.

또한, 화학 기계 연마 장치(10)는 제조 공정중 연마 패드에 부착된 잔여 부산물을 조정하는 조정 소자(21)를 구비하고 있다. 상기 잔여 부산물의 종류는 제조 공정에 따라 결정되며, 예를 들면 화학 기계 연마 이산화규소 재질(또는 유전층) 및 화학 기계 연마 금속(예를 들면 텅스텐, 알루미늄, 구리) 등이 있다. 그리고, 텅스텐 제조 공정에 있어서, 텅스텐 제조 공정을 저해하는 잔여 부산물은 텅스텐 산화물이다.

용매를 사용하여 조정 소자에 있어서의 조정 패드 상의 잔여 부산물을 제거하는 예로는, 텅스텐 제조 공정의 실시예에서 pH가 7보다 큰 용매를 사용하여 제조 공정중 형성된 텅스텐 산화물을 제거하는 방법을 생각할 수 있다. 또한, 텅스텐 제조 공정의 다른 실시예에서는 붕산 용액이 용매로서 사용된다. 그리고, 수산화암모늄 용액이 텅스텐 제조 공정의 바람직한 실시예에서 용매로서 사용된다.

또한, 조정 소자(21)는 조정 패드의 배치 장소, 즉 조정 패드를 사용하지 않는 경우, 제작 구역으로부터 주요 연마 패드 구역 외부로 전이되어 배치되는 배치 장소의 역할을 하며, 조정 패드가 그 장소에 배치되면 조정 용액이 조정 패드로 주입되어 그 내부의 잔여 부산물을 용해시킨다.

또한, 화학 기계 연마 장치(10)는 로딩 장소(31)를 구비하고 있으며, 그 장소에서 웨이퍼가 클램프 홀더(45)에 재치되어 처리된다. 로봇 암(29)에 의해 웨이퍼는 클램프 홀더(45)로부터 암(47)으로 전이된다. 그리고, 암(47)은 웨이퍼를 인덱스 테이블로 이송하여 처리한 후, 캐리어를 사용하여 웨이퍼를 회전중인 연마 패드로 반송하여 연마한다. 그 후, 인덱스 테이블의 내부(24)에서 상기 웨이퍼를 세정한다. 이어서, 언로딩 장소(33)에서의 암(41)은 인덱스 테이블로부터 웨이퍼를 브러싱 탱크(37)로 이송하여 세정한다. 마지막으로, 언로딩 운반 장치(미도시)는 브러싱 탱크(37)로부터 웨이퍼를 언로딩 장소(33)의 두 개의 클램프 홀더(43) 중에서 하나의 클램프 홀더로 이송한다.

이하, 본 발명에 따른 집적 회로의 제조시 화학 기계 연마 공정을 설명한다.

(1) 반도체 기재를 제공한다.

(2) 구역 산화법 기술을 이용하여 전계 산화층을 형성한다.

(3) P형 웰 및 N형의 웰을 형성한다.

(4) 게이트 산화층을 성장시킨다.

(5) 채널 구역을 임플랜트 매설하여 밸브 전압을 조정한다.

(6) 게이트 폴리실리콘층을 침적하여 도핑한다.

(7) 제1포토마스크에 의해 게이트 폴리실리콘층을 한정하여 폴리실리콘 게이트 구역을 형성한다.

(8) 제2포토마스크에 의해 N형 LDD 구역을 한정하여 임플랜트한다.

(9) 제3포트마스크에 의해 P형 LDD 구역을 한정하여 임플랜트한다.

(10) 폴리실리콘 게이트 구역의 측벽에 간극벽을 형성시킨다.

(11) 제4포토마스크에 의해 N+형 소오스/드레인 구역을 한정하여 임플랜트한다.

(12) 제5포토마스크에 의해 P+형 소오스/드레인 구역을 한정하여 임플랜트한다.

(13) 어닐링을 행한다.

(14) 반도체 기재 상에 BPSG(borophosphosilicate glass)층을 형성하여 소오스/드레인 영역 및 게이트 폴리실리콘층을 도포 한다.

(15) 화학 기계 연마 및 조정 방법에 의해 BPSG층을 연마한다.

(16) 제6포토마스크에 의해 소오스/드레인 구역과 접촉하는 개구를 한정한다.

(17) 접촉 구역에서 금속화를 행한다.

(18) 제7포토마스크에 의해 금속층을 한정한다.

(19) 유전층을 금속층 위에 형성시킨다.

(20) 제8포토마스크에 의해 유전층의 개구를 한정함으로써 폴리실리콘 게이트층과의 접촉 구역을 한정한다.

(21) 장벽 금속층을 폴리실리콘층 위에 형성시킨다.

(22) 텅스텐 금속층을 금속층 위에 형성시킨다.

(23) 텅스텐 금속층을 연마 조정한다.

(24) 기타 제조 공정을 실행한다.

상기 제조 공정은 반도체 집적 회로를 형성하는 경우 사용되는 제조 공정으로, 적어도 두 개의 화학 기계 연마 공정(즉, 공정 (14) 및 (22))이 사용되고 있다. 이와 같은 조정 기술을 이용한 화학 기계 연마 공정은 용액을 사용하여 연마에 의해 생긴 잔여 부산물을 용해하는데 필요한 요건으로서, 상기 용액의 하나로 수산화암모늄이 연마 패드 내의 텅스텐 산화물을 용해시키는데 사용된다. 이에 따라 연마 패드의 수명이 큰 폭으로 연장됨과 동시에 화학 기계 연마 장치가 크게 개선된다.

도 4는 본 발명에 따른 화학 기계 연마 공정의 흐름도이다.

우선, 연마할 필름을 구비한 반도체 기재를 제공한다(201단계). 연마 전에 연마 슬러리 혼합물을 직접 연마 표면에 주입하여(203단계), 연마 장치 및 기술에 의해 텅스텐 필름을 연마한다(205단계). 이와 같은 연마에 의해 잔여 부산물을 형성하며(207단계), 대부분의 텅스텐 산화물이 연마 표면에 부착되기 전에 본 발명의기술에 따라 연마 표면을 조정하고(209단계), 201단계로 진행한다(211단계).

이와 같은 단계에 있어서, 상기 필름은 유전층, 예를 들면 이산화규소, 질화규소, BPSG, 불화인 규산 글래스 및 기타 재료이다. 또한, 상기 필름은 금속, 예를 들면 텅스텐, 알루미늄, 구리 등일 수도 있으며, 필름의 종류는 그 응용성에 의해 결정된다.

텅스텐 금속층은 도 5의 개략 단면도(30)에 도시된 바와 같은 방식으로 인터커넥트되어 있다. 상기 단면도(30)는 전계 효과 트랜지스터(32)를 포함하고 있는 반도체 기재(31)를 구비하고 있다. 상기 반도체 기재는 활성 구역, 패턴화된 금속층(33) 및 기타 소자로 이루어져 있다. 여기서 텅스텐은 통상의 스퍼터링 또는 화학 증착 기술에 의해 침적된다.

금속층(33)은 유전층(37) 사이에 개재되며, 상기 금속층 및 유전층은 현재의 연마 기술을 통해 연마된다. 이와 같은 방법을 이용하여 제작된 집적 회로에는, 특수하게 응용되는 집적 회로(ASIC), 마이크로프로세서(MPUs), 메모리 회로 및 기타 장치에 있어서의 집적 회로가 있다. 또한, 서브마이크로 사이즈 설계 규칙을 사용한 각종 기타 형식의 구조에도 화학 기계 연마와 같은 일부 연마 공정이 응용되고 있다.

205단계에 사용된 연마 기술에서는 회전이 가능하며 텅스텐 필름의 표면에 응용되는 연마 패드가 사용된다. 연마 표면을 구비한 연마 패드는, 예를 들면 폴리우레탄, 폴리에스테르, 프로필렌, 프로필렌-에스테르 공중합체, 폴리불화에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리4-메틸프렌, 셀룰로오스, 셀룰로오스에스테르, 폴리아미드(예를 들면 나일론), 아라마이드, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리실록산 공중합체, 폴리카보네이트, 옥실란 화합물, 에테르형 수지 등으로 조성되는데, 응용에 따라 재료가 결정된다.

203단계에 있어서는, 연마하기 전에 연마 슬러리 혼합물을 직접 연마 표면으로 주입한다. 상기 슬러리 혼합물은 연마 슬러리원에 커플링된 구멍(orifice)을 통해 연마 패드로 전송된다. 연마 슬러리에는 통상 연마 입자 및 산화제가 포함되어 있다. 이 산화제로서는 과산화수소, 요오드산나트륨, 초산철 용액 등이 사용된다. 연마 입자로는 통상 붕규산 글래스, 이산화티타늄, 질화티타늄, 산화알루미늄, 삼산화알루미늄, 초산철, 산화셀륨, 이산화규소, 질화규소, 흑연, 다이아몬드 또는 그 혼합물이 사용되며, 바람직하게는 산 용액이 사용된다.

산 용액은 연마 과정 중에 제거해야 할 텅스텐 필름의 텅스텐 금속과 상호 작용하여 불용성 텅스텐 산화물 입자를 형성한다. 상기 텅스텐 산화물 입자는 연마 표면에 부착되어 서서히 연마 공정의 효율을 저하시킨다. 또한, 상기 텅스텐 산화물은 텅스텐 필름의 제거에 영향을 준다고 하는 문제가 있다.

따라서, 텅스텐 산화물이 연마 표면에 부착되기 전에 209단계에 따라서 연마 표면을 조정한다. 즉, 수산화암모늄 조정 용액을 사용하여 조정 패드에 부착된 텅스텐 산화물 입자를 용해시켜 제거한다.

일반적으로 수산화암모늄은 다음과 같이 표시되는 암모늄 이온 및 수산 이온으로 해리된다.

NH₄OH → NH₄ ⁺+ OH^-

또한, 수산 이온은 다음과 같이 표시된 불용성 삼산화텅스텐을 용해시킨다.

WO₃+ 2OH^-→ WO₄ ^-2+ H₂O

즉, 가용성 텅스텐 산화물 이온(WO₄ ^2-)과 물로 해리되어 제거됨과 동시에, 연마 표면상의 불용성 삼산화텅스텐을 제거할 수 있다. 또한, 다음의 제조 공정에 의해서도 불용성 삼산화텅스텐을 제거할 수 있다.

즉, 텅스텐 연마 공정에서는 폴리우레탄 연마 패드, 예를 들면 Rodel에 의해 제조된 IC-1000(상표명) 연마 패드가 사용된다. 상기 연마 패드는 30 rpm 내지 100rpm의 속도로 회전한다. 캐리어 헤드는 반도체 기재의 배면에 2 psi 내지 8 psi, 바람직하게는 4 psi 내지 8psi의 압력을 인가한다. 또한, 반복 단계는 6000Å 두께의 텅스텐 필름을 형성하기 위해 실행된다.

본 실시예에서는 2 내지 5 %의 농도를 갖는 수산화암모늄 용액을 조정 패드 상으로 주입하여 조정을 행함과 동시에, 조정 패드 내의 구멍을 통해서 그 용액을 상기 조정 패드 안으로 주입한다. 즉, 조정 용액은 용액원으로부터 조정 패드 내의 구멍을 통해 조정 패드 안으로 주입된다. 다시 말하면, 상기 용액을 조정 장치에 의해 조정 패드로 주입할 수 있다.

조정 패드로서 바람직하게는 PVA 재질로 만들어진 브러시 형태의 유니트가 사용되며, 브러시는 텅스텐 산화물을 제거하기에 충분한 경도를 갖고 있다. 또한,회전 휠은 40 내지 50 rpm의 속도로 회전하며, 0 내지 2 psi 범위의 압력을 연마 패드 상에 인가한다. 조정 공정은 조정 용액의 제거 능력을 향상시키기 위해 20 내지 50℃ 범위의 온도에서 이루어지는데, 30 내지 50℃보다 높은 온도에서 연마 패드로부터 텅스텐 산화물을 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 연마성 재질이 침윤되어 있는 회전 휠이 연마 표면에 작용하여 조정 용액으로 연마 표면에 존재하는 불용성 삼산화텅스텐 및 기타 물질을 제거한다. 이와 같이 연마 재질이 침윤되어 있는 회전 휠은 브러시 형태의 유니트보다 연마 패드를 더 파괴시키기 때문에, 브러시 형태의 유니트가 바람직하다.

가장 바람직한 실시예에서는 텅스텐 필름을 갖는 웨이퍼는 모두 화학 기계 연마 장치에 의해 처리된다. 본 발명의 조정 기술에 의하면 연마 패드를 교환하기 전에 적어도 1000개의 웨이퍼를 처리할 수 있는데 반해, 다른 조정 기술에 의하면 처리 시간의 장단이 명확하지 않기 때문에 연마 표면 재질은 교환하기 전에 이미 완전히 연마된다. 종래에는 제조 공정이 시간, 제거 효율 등과 같은 제한을 해결할 수 없는 경우 연마 표면을 교환하였다.

조정 용액의 산도 또는 pH값은 불용성 텅스텐 산화물의 형성에 크게 영향을 준다. 예를 들면, pH값이 4보다 큰 경우에는 가용성 텅스텐 산화물을 형성하고, 반대로 pH값이 4보다 작은 경우에는 불용성 텅스텐 산화물을 형성한다. 도 6은 pH값의 불용성 텅스텐 산화물의 형성에 대한 영향을 나타내는 것으로, 불용성 텅스텐 산화물은 pH값이 4보다 작은 경우 형성된다. 그러나, pH값이 높으면 텅스텐은 부식성을 띠게 되어 가용성 텅스텐 산화물을 형성한다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 비교적 균일한 연마 표면을 얻을 수 있음과 동시에, 연마 패드의 수명을 연장할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 화학 기계 연마 공구를 사용하여 사전에 패드를 보수 교환하는 시간을 단축시킨다. 또한, 종래의 부산물 잔류에 의해 생기는 미세한 흠이 줄어들기 때문에, 이와 같은 흠을 제거하는 공정 단계를 생략할 수 있다.

Claims (8)

1. 텅스텐 재질을 함유하는 필름이 피복된 반도체 기재를 제공하는 단계와,

   연마 패드 및 연마 슬러리를 이용하여 상기 필름을 연마하는 단계와,

   상기 제공 및 연마 단계를 반복 수행하여 복수의 반도체 기재를 제작하고, 이에 따라 텅스텐 산화물을 함유하는 부산물을 형성하여 상기 연마 패드 상에 잔류시키는 단계와,

   수산화암모늄 용액을 이용하여 상기 연마 패드를 조정하고, 그 연마 패드로부터 대부분의 텅스텐 산화물을 제거하는 단계와,

   상기 단계를 만족시킬 수 있을 때까지 반복하여 수행하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 연마 패드에는 폴리우레탄 재질이 함유되어 있고,

   상기 텅스텐 산화물은 텅스텐 함유 재질과 연마 슬러리와의 작용에 의해 형성된 것으로, 상기 텅스텐 함유 재질은 화학 증착 텅스텐 또는 스퍼터링 텅스텐인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 반복 단계는 6000Å 두께의 텅스텐 필름을 형성하기 위해 실행되고,

   상기 텅스텐 산화물은 삼산화텅스텐이며,

   상기 수산화암모늄 용액의 pH는 7에서 14임을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 수산화암모늄 용액의 PH값은 4에서 14이고,

   상기 연마 슬러리는 산화제 또는 산성 산화물인 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
5. 상기 조정 단계는 회전 다이아몬드 휠 또는 브러시 형태의 조정기에 의해 실행되며,

   그 조정 단계에서 탈이온수를 상기 연마 패드 상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 화학 기계 연마 방법.
6. 화학 기계 평탄화 장치에서 불용성 금속 산화물이 피복된 연마 패드를 조정하는 방법을 이용하여 집적 회로를 제조하는 방법에 있어서, 그 조정은

   상부에 함수 산화 암모늄 화합물의 수용액인 조정 용액을 함유하는 회전 조정 패드를 상기 연마 패드 표면으로 제공하는 단계와,

   상기 조정 용액 및 상기 회전 조정 패드를 사용하여 상기 불용성 텅스텐 산화물의 대부분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 연마 패드에는 폴리우레탄 재질이 함유되어 있고, 상기 조정 용액의 pH값은 7에서 14이며, 상기 회전 조정 패드는 브러시 형태의 패드 또는 다이아몬드 패드인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 연마 패드를 구비하며 그 연마 패드의 연마 표면이 회전축을 따라 회전하는 회전 롤러와,

   텅스텐 필름이 포함되어 있는 면이 상기 연마 표면과 대향하는 웨이퍼를 파지하는 캐리어 헤드와,

   연마 슬러리를 상기 텅스텐 필름에 작용시켜 불용성 텅스텐 산화물을 형성시키고, 이것을 상기 연마 패드 상에 부착시키는 산 용액을 함유한 슬러리원과,

   상기 연마 패드 근방에 위치하며 수산화암모늄 용액인 조정 용액원에 커플링되어 불용성 텅스텐 산화물을 용해하는 조정 소자를 구비하여 이루어진 화학 기계 연마 장치.

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