KR100359849B1 - Chemical mechanical polisher for manufacture of semiconductor - Google Patents

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    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 회전 가능하도록 설치된 패드(51)와, 상기 패드(51)의 상면에 웨이퍼(W')를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드(51)와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼(W')를 회전시키는 헤드(57)와, 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드(51) 위로 슬러리(S')를 공급하는 슬러리 분무기(61)와, 상기 패드(51) 위로 공급된 슬러리(S')가 패드(51) 밖으로 이탈되는 것이 방지되도록 상기 패드(51)의 가장자리를 따라 설치된 슬러리 가둠벽(63)과, 상기 웨이퍼(W')의 연마가 끝나면 패드로부터 슬러리(S')를 배출시키는 배출수단으로 구성됨으로써 웨이퍼(W')의 연마 작업 중 패드(51) 밖으로의 슬러리(S') 이탈이 방지되어 상기 슬러리(S')의 사용 효율이 극대화되고, 이에 따라 슬러리(S')의 소모가 최소화되어 반도체의 가격 경쟁력이 높아지도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor. The present invention relates to a pad 51 provided to be rotatable, and a wafer W 'clamped to an upper surface of the pad 51 to be in close contact with the pad 51. The head 57 which rotates the wafer W 'so that the polishing surface of the wafer W' is mechanically polished by the relative speed, and the pad 51 so that the polishing surface of the wafer W 'is chemically polished A slurry sprayer 61 for supplying the slurry S 'upwardly and installed along the edge of the pad 51 to prevent the slurry S' supplied above the pad 51 from escaping out of the pad 51; The slurry confinement wall 63 and the discharge means for discharging the slurry S 'from the pad after the polishing of the wafer W' is finished, so that the slurry out of the pad 51 during the polishing operation of the wafer W '( S ') is prevented from leaving so that the efficiency of use of the slurry (S') It is maximized, whereby the consumption of the slurry (S ') is minimized, according to a so increases the price competitiveness of the semiconductor.

Description

반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치{CHEMICAL MECHANICAL POLISHER FOR MANUFACTURE OF SEMICONDUCTOR}Chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing {CHEMICAL MECHANICAL POLISHER FOR MANUFACTURE OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것으로서, 특히 패드 밖으로의 슬러리 이탈을 방지할 수 있는 구조를 구비한 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing having a structure capable of preventing the separation of slurry out of a pad.

일반적인 반도체의 제조 공정에서는 노광 공정의 한계를 극복하기 위한 방편으로서 회전도포법 또는 화학적 기계적 연마법을 이용하여 웨이퍼의 평탄화를 도모하고 있다. 상기한 두 가지 방법 중 회전도포법은 웨이퍼의 평탄화에 대한 한계성과 사용되는 화학재료 등의 오염성 문제가 있으므로 점차 화학적 기계적 연마법을 사용하는 추세이다.In a general semiconductor manufacturing process, the wafer is planarized using a rotational coating method or a chemical mechanical polishing method as a means of overcoming the limitation of the exposure process. Among the two methods described above, the rotary coating method has a tendency to use a chemical mechanical polishing method because of limitations on the planarization of the wafer and contamination problems such as chemical materials used.

상기와 같은 화학적 기계적 연마법은 연마제를 사용하여 웨이퍼를 연마포에 연마하는 방법으로서, 연마제(슬러리)의 화학적 수화 반응과 연마포(패드)에 의한 기계적인 연마로 웨이퍼의 평탄화 작업을 진행하므로 웨이퍼 전체의 평탄화와 국부적인 평탄도가 동시에 이룩되게 된다.The chemical mechanical polishing method described above is a method of polishing a wafer on a polishing cloth using an abrasive, and the wafer is planarized by chemical hydration reaction of the abrasive (slurry) and mechanical polishing by the polishing cloth (pad). Global flatness and local flatness are achieved at the same time.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 의해 웨이퍼가 연마되는 원리가 도시된 단면도이다.1 is a cross-sectional front view of a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing according to the prior art, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a principle of polishing a wafer by a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing according to the prior art.

상기한 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래 기술에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.1 and 2, the chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing according to the prior art will be described.

먼저, 헤드(1)에 의해 웨이퍼(W)가 클램핑되면 상기 헤드(1)가 패드(5)의 상측으로 이동되어 상기 패드(5)의 상면에 웨이퍼(W)의 연마면을 밀착시킨다. 이때, 상기 패드(5)는 지지대(7)의 상측에 설치되어 상기 지지대(7)에 의해 지지, 고정된 상태이다.First, when the wafer W is clamped by the head 1, the head 1 is moved upward of the pad 5 to closely adhere the polishing surface of the wafer W to the top surface of the pad 5. In this case, the pad 5 is installed above the support 7 and is supported and fixed by the support 7.

이후, 상기 헤드(1)와 지지대(7)가 각각의 회전축(3)(9)에 의해 같은 방향, 다른 속도로 회전되면 상기 웨이퍼(W)의 연마면과 패드(5)의 접촉면 사이에 상기 헤드(1)와 패드(5) 사이의 상대 속도로 인한 마찰력이 발생되어 웨이퍼(W)의 연마면이 기계적으로 연마되게 된다.Subsequently, when the head 1 and the support 7 are rotated by the respective rotation shafts 3 and 9 at the same direction and at different speeds, the head 1 and the support 7 are rotated between the polishing surface of the wafer W and the contact surface of the pad 5. The frictional force due to the relative speed between the head 1 and the pad 5 is generated so that the polishing surface of the wafer W is mechanically polished.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 연마면에 패턴(P)이 형성된 경우에는 패턴(P)의 요철 부위에 위치된 감광막(F)에 더 많은 압력이 가해져 그 부분의 연마가 더 많이 진행되고, 이로써 웨이퍼(W) 전체의 평탄화와 함께 국부적인 평탄화가 이루어지게 된다.At this time, as shown in FIG. 3, when the pattern P is formed on the polishing surface of the wafer W, more pressure is applied to the photosensitive film F positioned at the uneven portion of the pattern P, thereby polishing the portion. Is further advanced, which results in local planarization with planarization of the entire wafer (W).

상기와 같이 웨이퍼(W)의 연마면이 패드(5)에 의해 기계적으로 연마되는 동시에 상기 패드(5) 위에는 슬러리 분무기(11)에 의해 슬러리(S)가 공급되는데, 이렇게 공급된 슬러리(S)가 패드(5)와 헤드(1) 사이로 스며들어 웨이퍼(W)의 표면에 수화 반응을 일으킴으로써 상기 웨이퍼(W)의 연마면이 화학적으로 연마되게 된다.As described above, the polishing surface of the wafer W is mechanically polished by the pad 5, and the slurry S is supplied to the pad 5 by the slurry sprayer 11. The slurry S thus supplied is provided. Is penetrated between the pad 5 and the head 1 to cause a hydration reaction on the surface of the wafer W so that the polishing surface of the wafer W is chemically polished.

따라서, 상기 웨이퍼(W)의 연마면은 기계적, 화학적으로 동시에 연마되어 웨이퍼(W) 전체 평탄화와 국부적인 평탄화가 함께 이루어지므로 반도체의 고집적화 추세에 따라 발생되는 노광 공정의 한계를 극복할 수 있게 된다.Therefore, the polishing surface of the wafer W is polished mechanically and chemically at the same time, so that the entire surface of the wafer W is planarized and locally planarized together, thereby overcoming the limitation of the exposure process caused by the high integration trend of the semiconductor. .

이때, 상기한 웨이퍼(W)의 평탄화 작업은 컨디셔너(Conditioner)의 개발을 통해 더욱더 균일하게 제어할 수 있게 되며, 상기한 슬러리(S)는 웨이퍼(W)의 증착막과 화학 반응을 일으키는 화학 재료로서 연마제의 기능과 함께 윤활제로서의 기능도 동시에 수행한다.In this case, the planarization of the wafer W can be controlled evenly through the development of a conditioner, and the slurry S is a chemical material that causes a chemical reaction with the deposition film of the wafer W. Along with the function of the abrasive, the function as a lubricant is also performed at the same time.

그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치는, 소모성 재료를 많이 사용하므로 재료비가 많이 들어 전체 반도체의 원가에 큰 비중을 차지하게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing as described above has a problem in that a large proportion of the cost of the entire semiconductor is due to the high cost of materials because it uses a lot of consumable materials.

특히, 상기한 종래의 화학적 기계적 연마 장치는, 웨이퍼(W) 연마면의 화학적 연마를 위해 패드(5) 위로 공급된 슬러리(S) 중 일부만이 패드(5)와 헤드(1) 사이로 스며들어 웨이퍼(W)의 연마를 위해 사용되고, 나머지 대부분은 원심력에 의해 패드(5) 밖으로 흘러나가기 때문에 슬러리(S)의 사용 효율이 떨어져 고가의 슬러리(S)를 많이 사용해야 하는 문제점이 있었다.In particular, in the conventional chemical mechanical polishing apparatus, only a part of the slurry S supplied onto the pad 5 for chemical polishing of the wafer W polishing surface penetrates between the pad 5 and the head 1, and thus the wafer. It is used for the polishing of (W), and since most of the remaining flows out of the pad 5 by centrifugal force, there is a problem in that the use efficiency of the slurry S is lowered and a lot of expensive slurry S is used.

뿐만 아니라, 상기한 종래의 화학적 기계적 연마 장치는, 패드(5) 밖으로 흘러내린 슬러리(S)가 주변 장비에 묻어 고체화되는 등 슬러리(S)로 인한 장비의 오염 문제가 심각한 문제점이 있었다.In addition, the conventional chemical mechanical polishing apparatus has a serious problem of contamination of the equipment due to the slurry (S), such as the slurry (S) flowing out of the pad (5) is buried in the peripheral equipment and solidified.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 패드 밖으로의 슬러리 이탈을 방지하여 상기 슬러리의 사용 효율을 극대화함으로써 슬러리의 소모를 최소화하여 반도체의 가격 경쟁력이 높아지도록 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치를 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the problems described above, the chemical mechanical for semiconductor manufacturing to increase the price competitiveness of the semiconductor by minimizing the consumption of the slurry by preventing the separation of the slurry out of the pad to maximize the use efficiency of the slurry In providing a polishing apparatus.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도,1 is a front sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to the prior art,

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 의해 웨이퍼가 연마되는 원리가 도시된 단면도,2 is a cross-sectional view showing the principle that the wafer is polished by a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing according to the prior art,

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도,3 is a front sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 사시도,4 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치의 요부가 도시된 분해 사시도,5 is an exploded perspective view illustrating main parts of a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present disclosure;

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 패드의 구조가 도시된 평면도,6 is a plan view showing the structure of a pad according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도이다.7 is a front sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

51, 151 : 패드 53 : 지지대51, 151: pad 53: support

57, 157 : 헤드 61, 161 : 슬러리 분무기57, 157: head 61, 161: slurry sprayer

63, 163 : 슬러리 가둠벽 65a, 65b : 연결부재63, 163: slurry confinement walls 65a, 65b: connection member

67 : 배출용 홈 69 : 배출관67: discharge groove 69: discharge pipe

71 : 그루브 71a : 환형홈71: groove 71a: annular groove

71b : 나선홈 71c : 역나선홈71b: Spiral groove 71c: Reverse spiral groove

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 회전 가능하도록 설치된 패드와, 상기 패드의 상면에 웨이퍼를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼를 회전시키는 헤드와, 상기 웨이퍼의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드 위로 슬러리를 공급하는 슬러리 분무기와, 상기 패드 위로 공급된 슬러리가 패드 밖으로 이탈되지 않게 가둬두기 위해 상기 패드의 가장자리를 따라 설치된 슬러리 가둠벽과, 상기 패드의 상면에 가장자리를 따라 형성된 배출용 홈과 상기 배출용 홈과 연결되는 배출관을 가지는 슬러리 배출수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the wafer so that the pad is rotatably coupled to the upper surface of the pad by clamping the wafer and the polishing surface of the wafer is mechanically polished by the relative speed with the pad. A slurry sprayer for supplying a slurry onto the pad so that the polishing surface of the wafer is chemically polished, and a slurry trapped along the edge of the pad to keep the slurry supplied over the pad from leaving the pad. Provided is a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor, comprising: a slurry discharging means having a wall, a discharge groove formed along an edge on an upper surface of the pad, and a discharge pipe connected to the discharge groove.

또한, 본 발명에 의하면, 회전 가능하도록 설치된 패드와, 상기 패드의 상면에 웨이퍼를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼를 회전시키는 헤드와, 상기 웨이퍼의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드 위로 슬러리를 공급하는 슬러리 분무기를 포함한 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 있어서, 상기 패드는 중심부가 하측으로 볼록한 형태의 원뿔형으로 형성되어 패드 위로 공급된 슬러리가 상기 패드 밖으로 이탈되는 것이 방지되도록 구성된 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 제공된다.In addition, according to the present invention, there is provided a pad provided to be rotatable, a head for clamping the wafer to the upper surface of the pad to be in close contact with the pad, and rotating the wafer such that the polishing surface of the wafer is mechanically polished by a relative speed with the pad, In the chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacturing including a slurry sprayer for supplying a slurry over the pad so that the polishing surface of the wafer is chemically polished, the pad is formed in a conical shape of the convex shape of the lower side of the center so that the slurry supplied over the pad There is provided a chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor fabrication configured to be prevented from escaping out of the pad.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치의 요부가 도시된 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 패드의 구조가 도시된 평면도이다.3 is a front sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is An exploded perspective view illustrating main parts of a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view illustrating a structure of a pad according to an embodiment of the present invention.

상기한 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치는, 회전 가능하도록 설치된 패드(51)와, 상기 패드(51)의 상면에 웨이퍼(W')를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드(51)와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼(W')를 회전시키는 헤드(57)와, 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드(51) 위로 슬러리(S')를 공급하는 슬러리 분무기(61)와, 상기 패드(51) 위로 공급된 슬러리(S')가 패드(51) 밖으로 이탈되지 않게 가둬두기 위해 상기 패드(51)의 가장자리를 따라 설치된 슬러리 가둠벽(63)과, 상기 웨이퍼(W')의 연마가 끝나면 패드(51)로부터 슬러리(S')를 배출시키는 배출수단으로 구성된다.3 to 5, the chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to the present invention includes a pad 51 provided to be rotatable, and a wafer W 'clamped to an upper surface of the pad 51 to closely contact the pad 51. And the head 57 for rotating the wafer W 'so that the polishing surface of the wafer W' is mechanically polished by the relative speed with the pad 51, and the polishing surface of the wafer W ' A slurry sprayer 61 for supplying the slurry S 'onto the pads 51 so as to be polished with the pads, and the pads to keep the slurry S' supplied over the pads 51 from leaving the pads 51. The slurry confinement wall 63 provided along the edge of the 51 and discharge means for discharging the slurry S 'from the pad 51 after polishing of the wafer W' is completed.

상기에서, 패드(51)는 회전축(55)에 의해 회전 가능하도록 설치된 지지대(53)의 상측에 지지, 고정되어 있다.In the above, the pad 51 is supported and fixed to the upper side of the support 53 provided to be rotatable by the rotation shaft 55.

또한, 상기 배출수단은 슬러리 가둠벽(63)과 일단이 연결된 적어도 하나 이상의 연결부재(65a)(65b)와, 상기 연결부재(65a)(65b)를 동작시켜 상기 패드(51)에 대한 슬러리 가둠벽(63)의 착탈을 가능하게 하는 구동수단과, 상기 패드(51) 중 슬러리 가둠벽(63)의 하면과 대응되는 위치에 형성되어 상기 슬러리 가둠벽(63)이 패드(51)로부터 분리되면 개방되는 배출용 홈(67)과, 상기 배출용 홈(67)에 연결되어 슬러리(S')를 배출시키는 배출관(69)으로 구성되어 있다.In addition, the discharge means is a slurry confinement to the pad 51 by operating at least one connection member (65a) (65b) and one end connected to the slurry confinement wall (63) and the connection member (65a) (65b) A driving means for attaching and detaching the wall 63 and a position corresponding to the lower surface of the slurry confinement wall 63 in the pad 51, and the slurry confinement wall 63 is separated from the pad 51. The discharge groove 67 is opened, and the discharge pipe 69 is connected to the discharge groove 67 to discharge the slurry (S ').

여기서, 상기 배출용 홈(67)은 패드(51)의 상면에 형성된 링 형태의 홈으로서, 그 일측이 상기 배출관(69)과 연결되도록 패드(51)의 측면으로 개방되어 있다.Here, the discharge groove 67 is a ring-shaped groove formed on the upper surface of the pad 51, and is open to the side of the pad 51 so that one side thereof is connected to the discharge pipe (69).

또한, 상기 패드(51)의 상면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 패드(51) 위에 공급된 슬러리(S')가 원심력에 의해 바깥쪽으로 이동되는 것을 방해하도록 상기한 원심력에 저항하는 형태로 그루브(71)가 형성되어 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the upper surface of the pad 51 is grooved in a shape that resists the centrifugal force so as to prevent the slurry S ′ supplied on the pad 51 from moving outward by the centrifugal force. 71 is formed.

여기서, 상기 그루브(71)는 패드(51)의 중심과 그 중심이 일치되는 동심원들이 소정 간격을 사이에 두고 배열된 형태로 형성된 다수의 환형홈(71a)과, 상기 패드(51)의 중심에서 바깥쪽으로 뻗어나가면서 상기 환형홈(71a)과 교차되는 다수의 나선홈(71b)으로 이루어져 있다.Here, the groove 71 has a plurality of annular grooves 71a formed in a shape in which concentric circles coinciding with the center of the pad 51 are arranged at predetermined intervals, and at the center of the pad 51. It extends outward and consists of a plurality of spiral grooves 71b intersecting with the annular groove 71a.

또한, 상기 환형홈(71a)과 나선홈(71b)이 교차된 부분에는 상기 나선홈(71b)과 반대 방향으로 뻗어나가는 형태의 역나선홈(71c)이 형성되어 상기 나선홈(71b)과 역나선홈(71c)이 이중 나선 구조를 형성하고 있다.In addition, an inverse spiral groove 71c having a shape extending in a direction opposite to the spiral groove 71b is formed at a portion where the annular groove 71a and the spiral groove 71b cross each other, thereby being inverse to the spiral groove 71b. The spiral groove 71c forms a double spiral structure.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치는 다음과 같이 작동된다.The chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor manufacture according to the present invention configured as described above operates as follows.

먼저, 헤드(57)에 의해 웨이퍼(W')가 클램핑되면 상기 헤드(57)가 패드(51)의 상측으로 이동되어 상기 패드(51)의 상면에 웨이퍼(W')의 연마면을 밀착시킨다. 이때, 상기 패드(51)는 지지대(53)의 상측에 설치되어 상기 지지대(53)에 의해 지지, 고정된 상태이다.First, when the wafer W 'is clamped by the head 57, the head 57 is moved upward of the pad 51 to closely adhere the polishing surface of the wafer W' to the top surface of the pad 51. . In this case, the pad 51 is installed above the support 53 and is supported and fixed by the support 53.

이후, 상기 헤드(57)와 지지대(53)가 각각의 회전축(59)(55)에 의해 같은 방향, 다른 속도로 회전되면 상기 웨이퍼(W')의 연마면과 패드(51)의 접촉면 사이에 상기 헤드(57)와 패드(51) 사이의 상대 속도로 인한 마찰력이 발생되어 웨이퍼(W')의 연마면이 기계적으로 연마되게 된다.Subsequently, when the head 57 and the support 53 are rotated by the respective rotation shafts 59 and 55 at the same direction and at different speeds, between the polishing surface of the wafer W 'and the contact surface of the pad 51. A frictional force due to the relative speed between the head 57 and the pad 51 is generated to mechanically polish the polishing surface of the wafer W '.

이때, 상기한 웨이퍼(W')의 연마면에 패턴이 형성된 경우에는 패턴의 요철 부위에 위치된 감광막에 더 많은 압력이 가해져 그 부분의 연마가 더 많이 진행되고, 이로써 웨이퍼(W') 전체의 평탄화와 함께 국부적인 평탄화가 이루어지게 된다.At this time, when the pattern is formed on the polishing surface of the wafer W ', more pressure is applied to the photosensitive film positioned at the uneven portion of the pattern, so that the polishing of the portion is further progressed, whereby the whole of the wafer W' Local planarization is achieved with planarization.

상기와 같이 웨이퍼(W')의 연마면이 패드(51)에 의해 기계적으로 연마되는 동시에 상기 패드(51) 위에는 슬러리 분무기(61)에 의해 슬러리(S')가 공급되는데, 이렇게 공급된 슬러리(S')가 패드(51)와 헤드(57) 사이로 스며들어 웨이퍼(W')의 표면에 수화 반응을 일으킴으로써 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 화학적으로 연마되게 된다.As described above, the polishing surface of the wafer W 'is mechanically polished by the pad 51, and the slurry S' is supplied to the pad 51 by the slurry sprayer 61. S 'penetrates between the pad 51 and the head 57 to cause a hydration reaction on the surface of the wafer W', thereby chemically polishing the polishing surface of the wafer W '.

이때, 상기 패드(51)의 가장자리에는 슬러리 가둠벽(63)이 설치되어 있으므로 패드(51) 위로 공급된 슬러리(S')가 원심력에 의해 상기 패드(51) 밖으로 흘러내리는 현상이 방지된다.At this time, since the slurry confinement wall 63 is provided at the edge of the pad 51, the slurry S ′ supplied onto the pad 51 is prevented from flowing out of the pad 51 by centrifugal force.

따라서, 상기 패드(51) 위로 적정량의 슬러리(S')를 일단 공급하면 계속해서 상기한 슬러리(S')가 그대도 패드(51) 위에 저장되게 되어 수십 내지 수백 장의 웨이퍼(W')를 소량의 슬러리(S')만으로 연마시킬 수 있게 된다.Therefore, once the appropriate amount of slurry S 'is supplied onto the pad 51, the slurry S' is continuously stored on the pad 51, so that a small amount of tens to hundreds of wafers W 'are supplied. It is possible to grind with only the slurry (S ').

또한, 상기 패드(51)의 상면에는 원심력에 저항하는 형태로 그루브(71)가 형성되어 있으므로 상기 그루브(71)에 의해 슬러리(S')가 패드(51)의 바깥쪽으로 이동되지 않고 최대한 웨이퍼(W') 쪽으로 이동되어 상기 슬러리(S')의 사용 효율이 극대화되게 된다.In addition, since the grooves 71 are formed on the upper surface of the pads 51 to resist centrifugal force, the slurry S 'is not moved to the outside of the pads 51 by the grooves 71. W ') is moved to maximize the use efficiency of the slurry (S').

상기한 바와 같이 웨이퍼(W')의 연마면은 기계적, 화학적으로 동시에 연마되어 웨이퍼(W') 전체 평탄화와 국부적인 평탄화가 함께 이루어지므로 반도체의 고집적화 추세에 따라 발생되는 노광 공정의 한계를 극복할 수 있게 된다.As described above, the polishing surface of the wafer W 'is polished mechanically and chemically at the same time, so that the entire surface of the wafer W' is planarized and locally planarized together, thereby overcoming the limitation of the exposure process caused by the high integration trend of the semiconductor. It becomes possible.

이후, 상기한 슬러리(S')가 수십 내지 수백 장의 웨이퍼(W')에 대해 연마 작용을 수행하여 그 기능이 다하면 구동수단을 통해 연결부재(65a)(65b)를 동작시켜 패드(51)로부터 슬러리 가둠벽(63)을 분리시킨다. 즉, 연결부재(65a)(65b)를 이용하여 슬러리 가둠벽(63)을 패드(51)로부터 들어올린다.Subsequently, when the slurry S 'is polished on the tens or hundreds of wafers W', and the function is completed, the slurry S 'is operated from the pad 51 by operating the connecting members 65a and 65b through the driving means. The slurry confinement wall 63 is separated. That is, the slurry confinement wall 63 is lifted from the pad 51 using the connecting members 65a and 65b.

상기와 같이 패드(51)에서 슬러리 가둠벽(63)이 분리되면 상기 패드(51)의 가장자리에 형성된 배출용 홈(67)이 개방되면서 상기 슬러리 가둠벽(63)에 의해 패드(51) 위에 저장되어 있던 슬러리(S')가 상기 배출용 홈(67)으로 흘러든다.When the slurry confinement wall 63 is separated from the pad 51 as described above, the discharge groove 67 formed at the edge of the pad 51 is opened and stored on the pad 51 by the slurry confinement wall 63. The slurry S 'which has been made flows into the discharge groove 67.

이후, 상기 배출용 홈(67)으로 흘러든 슬러리(S')는 배출용 홈(67)을 따라 이동되다가 배출관(69)을 통해 외부로 배출된다. 이와 같이 슬러리(S')의 배출이 끝나면 다시 구동수단을 통해 연결부재(65a)(65b)를 동작시켜 상기 패드(51) 위에 슬러리 가둠벽(63)을 결합시킨다.Thereafter, the slurry S ′ flowing into the discharge groove 67 is moved along the discharge groove 67 and discharged to the outside through the discharge pipe 69. As such, when the discharge of the slurry S 'is completed, the connection members 65a and 65b are operated again through the driving means to couple the slurry confinement wall 63 onto the pad 51.

상기와 같이 패드(51)에 슬러리 가둠벽(63)이 결합되어 상기 슬러리 가둠벽(63)의 하면에 의해 배출용 홈(67)이 막히면 다시 슬러리 분무기(61)를 통해 상기 패드(51) 위로 새로운 슬러리(S')를 공급하여 저장한다. 이후, 상기의 과정을 되풀이한다.As described above, when the slurry confinement wall 63 is coupled to the pad 51, and the discharge groove 67 is blocked by the lower surface of the slurry confinement wall 63, the slurry confinement wall 63 is again placed on the pad 51 through the slurry sprayer 61. Fresh slurry (S ') is fed and stored. Thereafter, the above process is repeated.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치가 도시된 정단면도로서, 이를 참조하면 상기한 본 발명의 다른 실시 예는, 회전 가능하도록 설치되고 중심부가 하측으로 볼록한 형태의 원뿔형으로 형성된 패드(151)와, 상기 패드(151)의 상면에 웨이퍼(W')를 클램핑하여 밀착시키고 상기패드(151)와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼(W')를 회전시키는 헤드(157)와, 상기 웨이퍼(W')의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드(151) 위로 슬러리(S')를 공급하는 슬러리 분무기(161)와, 상기 웨이퍼(W')의 연마가 끝나면 패드(151)로부터 슬러리(S')를 배출시키는 배출수단으로 구성된다.On the other hand, Figure 7 is a front sectional view showing a chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to another embodiment of the present invention, with reference to this another embodiment of the present invention is installed to be rotatable and the center is convex downwards The pad 151 formed in a conical shape of the pad and the upper surface of the pad 151 by clamping the wafer (W ') in close contact with each other, and the polishing surface of the wafer (W') by the relative speed with the pad 151 is mechanically A head 157 for rotating the wafer W 'to be polished, a slurry sprayer 161 for supplying the slurry S' over the pad 151 so that the polishing surface of the wafer W 'is chemically polished, When the polishing of the wafer (W ') is finished, the discharge means for discharging the slurry (S') from the pad 151.

상기와 같이 패드(151)를 원뿔형으로 형성시키면 패드(151)의 회전으로 인해 생기는 원심력을 제어할 수 있게 되어 상기 원심력에 의한 패드(151) 밖으로의 슬러리(S') 이탈이 방지되고, 이로써 슬러리(S')의 사용 활용을 높일 수 있게 된다.When the pad 151 is formed in a conical shape as described above, it is possible to control the centrifugal force generated by the rotation of the pad 151, thereby preventing the slurry (S ') out of the pad 151 due to the centrifugal force, thereby preventing the slurry. The use of (S ') can be enhanced.

또한, 상기 패드(151)의 가장자리에는 슬러리(S')의 이탈이 더욱 효과적으로 방지되도록 슬러리 가둠벽(163)이 설치될 수도 있다. 이외의 구성 및 작동은 전술한 일 실시 예와 유사하다.In addition, the slurry confinement wall 163 may be installed at the edge of the pad 151 to more effectively prevent the separation of the slurry (S '). Other configurations and operations are similar to the above-described embodiment.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치는, 패드(51) 밖으로의 슬러리(S') 이탈을 방지하여 상기 슬러리(S')의 사용 효율을 극대화할 수 있으므로 슬러리(S')의 소모가 최소화되어 반도체의 가격 경쟁력이 높아지는 이점이 있다.As described above, in the chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor according to the present invention, the slurry S 'may be maximized by preventing separation of the slurry S' out of the pad 51 and thus the slurry S 'may be maximized. ) Consumption is minimized, which increases the price competitiveness of semiconductors.

또한, 본 발명은 소량의 슬러리(S')를 한번 공급하면 상기한 슬러리(S')를 재사용하여 수십 내지 수백 장의 웨이퍼(W')를 연마시킬 수 있으므로 재료비가 절감되고 웨이퍼(W') 연마의 균일도가 향상되는 이점이 있다.In addition, in the present invention, when a small amount of the slurry (S ') is supplied once, the above-mentioned slurry (S') can be reused to polish tens or hundreds of wafers (W '), thereby reducing material costs and polishing the wafer (W'). There is an advantage that the uniformity of is improved.

뿐만 아니라, 본 발명은 패드(51) 밖으로의 슬러리(S') 이탈이 방지되므로 상기 슬러리(S')에 의한 주변 장비의 오염이 제거되어 장비의 청결도가 향상되고 그 유지/관리가 수월해지는 이점이 있다.In addition, the present invention prevents the slurry (S ') out of the pad 51 is removed, the contamination of the peripheral equipment by the slurry (S') is removed to improve the cleanliness of the equipment and its maintenance / management advantages There is this.

Claims (7)

회전 가능하도록 설치된 패드와, 상기 패드의 상면에 웨이퍼를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼를 회전시키는 헤드와, 상기 웨이퍼의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드 위로 슬러리를 공급하는 슬러리 분무기와, 상기 패드 위로 공급된 슬러리가 패드 밖으로 이탈되지 않게 가둬두기 위해 상기 패드의 가장자리를 따라 설치된 슬러리 가둠벽과, 상기 패드의 상면에 가장자리를 따라 형성된 배출용 홈과 상기 배출용 홈과 연결되는 배출관을 가지는 슬러리 배출수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.A pad provided to be rotatable, a head for clamping the wafer to an upper surface of the pad to be in close contact with the pad, and a head for rotating the wafer so that the polishing surface of the wafer is mechanically polished by a relative speed with the pad; A slurry atomizer for supplying slurry over the pad to be polished with a slurry, a slurry confinement wall installed along the edge of the pad to trap the slurry supplied over the pad from leaving the pad, and a discharge formed along the edge on the upper surface of the pad Chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor, characterized in that consisting of a slurry discharge means having a discharge pipe connected to the groove and the discharge groove. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패드의 상면에는 패드 위에 공급된 슬러리가 원심력에 의해 바깥쪽으로 이동되는 것을 방해하도록 상기한 원심력에 저항하는 형태로 그루브가 형성된 것을특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.And a groove formed on the upper surface of the pad so as to resist the centrifugal force so that the slurry supplied on the pad is prevented from moving outward by the centrifugal force. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 그루브는 패드의 중심과 그 중심이 일치되는 동심원들이 소정 간격을 사이에 두고 배열된 형태로 형성된 다수의 환형홈과, 상기 패드의 중심에서 바깥쪽으로 뻗어나가면서 상기 환형홈과 교차되는 다수의 나선홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.The groove includes a plurality of annular grooves formed in a shape in which the centers of the pads and concentric circles coinciding with the centers are arranged with a predetermined distance therebetween, and a plurality of spiral grooves extending outward from the center of the pads and intersecting with the annular grooves. Chemical mechanical polishing apparatus for semiconductor production, characterized in that consisting of. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 환형홈과 나선홈이 교차된 부분에는 상기 나선홈과 반대 방향으로 뻗어나가는 형태의 역나선홈이 형성되어 상기 나선홈과 역나선홈이 이중 나선 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.The reverse spiral groove extending in the opposite direction to the spiral groove is formed at the portion where the annular groove and the spiral groove cross, so that the spiral groove and the reverse spiral groove form a double spiral structure. Polishing device. 회전 가능하도록 설치된 패드와, 상기 패드의 상면에 웨이퍼를 클램핑하여 밀착시키고 상기 패드와의 상대 속도에 의해 상기 웨이퍼의 연마면이 기계적으로 연마되도록 웨이퍼를 회전시키는 헤드와, 상기 웨이퍼의 연마면이 화학적으로 연마되도록 패드 위로 슬러리를 공급하는 슬러리 분무기를 포함한 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치에 있어서,A pad provided to be rotatable, a head for clamping the wafer to an upper surface of the pad to be in close contact with the pad, and a head for rotating the wafer so that the polishing surface of the wafer is mechanically polished by a relative speed with the pad; A chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor comprising a slurry sprayer for supplying a slurry over a pad to be polished with 상기 패드는 중심부가 하측으로 볼록한 형태의 원뿔형으로 형성되어 패드 위로 공급된 슬러리가 상기 패드 밖으로 이탈되는 것이 방지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.And the pad is formed in a conical shape having a central convex shape to prevent the slurry supplied over the pad from escaping out of the pad. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 패드의 가장자리에는 슬러리 이탈을 더욱 효과적으로 방지하기 위한 슬러리 가둠벽이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 화학적 기계적 연마 장치.Chemical mechanical polishing apparatus for manufacturing a semiconductor, characterized in that the slurry confinement wall is installed at the edge of the pad to more effectively prevent the separation of the slurry.
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