KR100470137B1 - Polishing apparatus comprising frozen pad and method for polishing using the same - Google Patents

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Abstract

연마에 소요되는 연마 케미컬이 연마 패드로부터 자체 공급되는 화학 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법에 관해 개시되어 있다. 본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에서 웨이퍼 상에 형성되는 물질막을 연마하는데 사용되는 화학 연마 장치에 있어서, 상기 화학 연마 장치는 저면에 연마용 웨이퍼가 흡착되며 연마 공정 동안 웨이퍼의 온도 및 웨이퍼 뒷면에 인가되는 압력을 균일하게 유지할 수 있는 웨이퍼 헤드, 상기 웨이퍼 헤드와 대향하는 위치에 구비되어 있고 상기 연마에 필요한 케미컬이 연마 과정에서 자체 공급되는 냉각 패드, 상기 냉각 패드의 저면 및 측면을 감싸는 냉각 용기, 상기 냉각 용기 저면에 부착되어 상기 냉각 패드의 형성 및 유지에 사용하는 냉각 수단 및 상기 각 요소들을 포함하고 무수분 상태로 유지되는 챔버로 구비된 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치와 상기장치의 운용방법을 제공한다.Disclosed are a chemical polishing apparatus in which polishing chemicals required for polishing are supplied from a polishing pad and a polishing method using the same. The present invention relates to a chemical polishing apparatus used for polishing a material film formed on a wafer in a manufacturing process of a semiconductor device, wherein the chemical polishing apparatus is adsorbed on a bottom surface and applied to a wafer temperature and a wafer back side during the polishing process. A wafer head capable of maintaining a uniform pressure, a cooling pad provided at a position facing the wafer head and supplied with chemicals required for polishing in a polishing process, a cooling vessel surrounding the bottom and side surfaces of the cooling pad, and And a cooling means attached to a bottom surface of a cooling vessel and used for forming and maintaining the cooling pad, and a chamber including each of the above elements and maintained in an anhydrous state. do.

Description

냉각 패드를 구비하는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법{Polishing apparatus comprising frozen pad and method for polishing using the same}Polishing apparatus comprising frozen pad and method for polishing using the same

본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에 사용되는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것으로서, 자세하게는 연마 케미컬이 자체 공급되는 메카니즘을 갖는 냉각 연마 패드 및 관련된 웨이퍼 헤드가 구비된 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor device and a polishing method using the same. Specifically, a chemical mechanical polishing comprising a cooling polishing pad having a mechanism in which polishing chemicals are supplied by itself and an associated wafer head is provided. ) And a polishing method using the same.

반도체 공정에서 웨이퍼 사이즈가 대구경화 되면서, 화학적 기계적 연마를 이용한 연마 방법이 널리 이용되고 있다.As the wafer size becomes large in the semiconductor process, a polishing method using chemical mechanical polishing is widely used.

도 1을 참조하면, 종래의 화학적 기계적 연마 장치는 연마 테이블(10)과 그 위에 구비된 연마 패드(12)로 구성되는 하부 구조물과 연마 과정에서 웨이퍼(18)뒷면을 흡착한 뒤, 웨이퍼 앞면을 연마 패드(12)에 접촉시키는 웨이퍼 헤드(14) 및 연마 과정에서 웨이퍼(18)와 연마 패드(12) 사이에 슬러리(22)를 공급하는 슬러리 공급 수단(20)으로 구성된다. 연마 과정에서 웨이퍼(18)는 연마 패드(12)와 대향하는 웨이퍼 헤드(14)의 저면에 부착된 가이드 링(16)에 의해 이탈이 방지된다.Referring to FIG. 1, the conventional chemical mechanical polishing apparatus adsorbs the back structure of the wafer 18 during the polishing process and the lower structure including the polishing table 10 and the polishing pad 12 provided thereon. And a slurry supply means 20 for supplying a slurry 22 between the wafer 18 and the polishing pad 12 during the polishing process. In the polishing process, the wafer 18 is prevented from being separated by the guide ring 16 attached to the bottom surface of the wafer head 14 opposite the polishing pad 12.

연마는 웨이퍼(18)가 웨이퍼 헤드(14)에 흡착된 후, 웨이퍼(18)와 연마 패드(12) 사이로 슬러리(22)가 공급됨으로써 시작된다. 슬러리(22)에는 미세한 세라믹 입자들로 구성되는 기계적 연마 성분인 연마제와 연마 대상 물질에 따른 각종 화학용액이 포함되어 있어 기계적 요소와 화학적 요소의 결합에 의해 웨이퍼 표면 연마가 이루어진다.Polishing begins by feeding slurry 22 between wafer 18 and polishing pad 12 after wafer 18 is adsorbed onto wafer head 14. The slurry 22 includes a polishing agent, which is a mechanical polishing component composed of fine ceramic particles, and various chemical solutions depending on the material to be polished, so that the surface of the wafer is polished by a combination of the mechanical and chemical elements.

이러한 종래 기술에 의한 화학 연마 장치를 이용한 연마의 경우, 기계적 요소에 의한 연마가 주요한 요소가 되어 스크래치 등 후속 공정에 영향을 미치는 결함을 일으킬 뿐만 아니라 부식(erosion)이 나타나기도 하며 기계적 마찰에 의한 슬러리 온도 상승으로 화학작용이 커져서 디싱(dishing)이 나타난다.In the case of polishing using a chemical polishing apparatus according to the prior art, polishing by mechanical elements becomes a major factor, which not only causes defects affecting subsequent processes such as scratches, but also erosion appears and slurry by mechanical friction. The rise in temperature leads to greater chemical reactions resulting in dishing.

예를 들면, 도 2는 게이트 라인(26) 또는 비트라인 형성 후에 종래의 CMP를 사용하여 셀 영역(C) 및 주변회로 영역(P)에 폴리 실리콘 콘택 플러그(28)을 형성하는 과정을 나타낸 것으로서, 셀 영역(C)에 디싱(30)을 비롯해서 부식(32), 영역의 경계에 나타나는 라운딩(34) 및 셀 영역(C)에 비해 패턴간의 간격이 상대적으로 넓은 주변회로영역(P)의 특성으로 나타나는 과도한 산화막 손실(36)과 그에 따른 게이트 라인의 손상(38)이 나타나고, 층간 절연막(39) 상에 폴리 실리콘의 찌꺼기(40)가 남게 된다. 도 2에서 참조번호 24는 기판을 나타낸다.For example, FIG. 2 illustrates a process of forming the polysilicon contact plug 28 in the cell region C and the peripheral circuit region P using the conventional CMP after the gate line 26 or the bit line is formed. , The characteristics of the peripheral circuit region P having a relatively larger spacing between the patterns than the dishing 30 in the cell region C, the corrosion 32, the rounding 34 appearing at the boundary of the region, and the cell region C Excessive oxide loss (36) and resulting damage (38) of the gate lines appear, leaving the residue (40) of polysilicon on the interlayer insulating film (39). In FIG. 2, reference numeral 24 denotes a substrate.

도 3은 금속층간 절연막(41)의 평탄화 공정에 종래의 CMP를 이용한 경우로서, 마찬가지로 라운딩(42), 과도 식각 부분(44) 및 영역의 가장 자리에 형성된 금속 배선(45)의 손상(46)이 나타난다. 참조번호 48은 장벽층(barrier layer)이다.FIG. 3 shows a case where a conventional CMP is used for the planarization process of the interlayer insulating film 41, and similarly, the rounding 42, the excessive etching portion 44, and the damage 46 of the metal wiring 45 formed at the edge of the region. Appears. Reference numeral 48 is a barrier layer.

도 4는 금속 플러그(50)를 형성 과정에 종래의 CMP를 이용한 경우로서, 부식(52) 및 금속 플러그(50)에 디싱(54)이 나타나고 층간 절연막(56) 상에 금속 잔류물(58)이 형성됨을 알 수 있다.4 shows a case in which a conventional CMP is used to form the metal plug 50. The corrosion 52 and the dishing 54 appear on the metal plug 50 and the metal residue 58 on the interlayer insulating film 56. It can be seen that this is formed.

도 5는 듀얼 다마신 공정에 종래의 CMP를 이용한 경우로서, 1차 및 2차 다마신으로 형성된 콘택홀에 채워진 도전성 플러그(60)에 디싱(62)이 나타나고, 층간 절연막(64)의 부식(66)이 나타나며, 금속 잔류물(68)이 형성됨을 알 수 있다.5 shows a case in which a conventional CMP is used in a dual damascene process, a dishing 62 appears in a conductive plug 60 filled in contact holes formed of primary and secondary damascene, and corrosion of the interlayer insulating layer 64 66), it can be seen that a metal residue 68 is formed.

상기한 문제점외에 슬러리 보관 및 운반에 따른 문제점으로서, 슬러리내의 연마제가 비중의 차이로 인해 침전 및 응집(agglomeration)되는 것을 방지하고 효과적인 슬러리 분산을 위해 슬러리를 계속 순환(circulation)시키고 질소 등을 사용하여 유지 및 관리하고 있어 공정 및 장비 관리상의 문제점을 안고 있으며, 슬러리의 경시(aging) 변화에 따른 연마제의 응집으로 연마 과정에서 스크래치가 발생될 수 있는데, 이를 방지하기 위해 응집된 슬러리를 필터 등을 이용하여 제거한다. 이에 따라 전체적인 슬러리 양이 감소하고 부대 비용이 증가하는 등 종래의 CMP공정은 전체적인 공정의 비용이 증가되는 문제점을 갖고 있다.In addition to the above problems, as a result of slurry storage and transportation, the abrasive in the slurry is prevented from sedimentation and agglomeration due to the difference in specific gravity, and the slurry is continuously circulated and nitrogen is used for effective slurry dispersion. As it maintains and manages, there are problems in process and equipment management, and the agglomeration of abrasive due to the change of slurry aging may cause scratches in the polishing process. To remove it. Accordingly, the conventional CMP process has a problem in that the cost of the overall process is increased, such as the overall amount of slurry is reduced and the associated cost is increased.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 슬러리 사용을 배제하여 슬러리 사용에 따른 제반문제점을 해결함으로써, 저비용, 고효율 및 고생산성과 함께 웨이퍼 수율 확보가 가능한 화학적 기계적 연마 장치를 제공함에 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problems of the prior art described above, by eliminating the use of the slurry by eliminating the problems associated with the use of the slurry, ensuring wafer yield with low cost, high efficiency and high productivity It is possible to provide a chemical mechanical polishing apparatus.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 화학적 기계적 연마 장치를 이용한 연마 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a polishing method using the chemical mechanical polishing apparatus.

도 1은 종래 기술에 의한 화학 연마 장치의 개략적 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a chemical polishing apparatus according to the prior art.

도 2 내지 도 5는 각각 도 1의 종래 기술에 의한 화학 연마 장치를 이용한 연마 과정에서 발생되는 문제점을 예시한 단면도들이다.2 to 5 are cross-sectional views illustrating problems caused in the polishing process using the conventional chemical polishing apparatus of FIG. 1.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 냉각 패드를 구비하는 연마 장치의 단면도이다.6 is a sectional view of a polishing apparatus having a cooling pad according to a first embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 도시한 연마 장치에 구비된 냉각 수단의 상세 단면도이다.FIG. 7 is a detailed cross-sectional view of the cooling means provided in the polishing apparatus shown in FIG. 6.

도 8은 도 6에 도시한 연마 장치에 구비된 웨이퍼 헤드의 상세 단면도이다.FIG. 8 is a detailed cross-sectional view of the wafer head provided in the polishing apparatus shown in FIG. 6.

도 9 및 도 10은 각각 도 8에 도시한 웨이퍼 헤드에서 웨이퍼 가이드 링을 확대 도시한 단면도로써, 가이드 링의 서로 다른 실시예를 나타낸다.9 and 10 are enlarged cross-sectional views of the wafer guide ring in the wafer head shown in FIG. 8, respectively, illustrating different embodiments of the guide ring.

도 11은 도 6에 도시한 연마 장치에 구비될 수 있는 진동기를 구비하는 웨이퍼 헤드의 단면도이다.FIG. 11 is a cross-sectional view of a wafer head having a vibrator that may be included in the polishing apparatus shown in FIG. 6.

도 12는 도 6에 도시한 연마 장치에 구비된 웨이퍼 헤드의 회전 유발 수단을 예시한 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating rotation inducing means of a wafer head provided in the polishing apparatus shown in FIG. 6.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 연마 장치의 단면도로서 연마 패드 부분만을 도시한 것이다.Fig. 13 is a sectional view of the polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention, showing only the polishing pad portion.

도 14는 도 13의 평면도이다.14 is a plan view of FIG. 13.

도 15는 본 발명의 제3 실시예에 의한 연마 장치의 단면도로써 제2 실시예와 상이한 부분만을 간략하게 도시한 것이다.FIG. 15 is a cross-sectional view of the polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention, showing briefly only portions different from the second embodiment.

도 16은 본 발명의 제4 실시예에 의한 연마 장치의 단면도로써 제1 실시예와 상이한 연마 패드 부분만을 도시한 것이다.Fig. 16 is a sectional view of the polishing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, showing only portions of the polishing pad different from the first embodiment.

도 17은 본 발명의 제5 실시예에 의한 연마 장치의 단면도로써 제2 및 제4 실시예를 결합한 경우를 나타낸 것이다.Fig. 17 is a sectional view of the polishing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, showing the case where the second and fourth embodiments are combined.

도 18 및 도 19는 본 발명의 제1 실시예에 의한 연마 장치를 이용한 연마 방법을 단계별로 나타낸 단면도이다.18 and 19 are cross-sectional views showing step by step the polishing method using a polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 20 내지 도 22는 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 의한 연마 방법을 나타낸 단면도이다.20 to 22 are cross-sectional views showing a polishing method according to the second to fourth embodiments of the present invention.

도 23은 서로 다른 물질막을 순차적으로 연마하는데 필요한 냉각 패드의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 23 is a view illustrating a configuration of cooling pads required for sequentially polishing different material films.

도 24는 본 발명의 제5 실시예에 의한 연마 방법을 단계별로 나타낸 블록도이다.24 is a block diagram showing step by step a polishing method according to a fifth embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 제5 실시예에 의한 연마 방법으로 표면이 연마된 베어 웨이퍼의 단면도이다.25 is a cross-sectional view of a bare wafer whose surface is polished by the polishing method according to the fifth embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *

100:냉각 패드 102:냉각 패드 용기100: cooling pad 102: cooling pad container

104:냉각 수단 104a, 104c:제1 및 제2 열전 소자104: cooling means 104a, 104c: first and second thermoelectric elements

104b, 160:냉각부 110:웨이퍼 헤드104b, 160: Cooling part 110: Wafer head

112:헤드 본체 114:헤드 냉각 수단112: head body 114: head cooling means

116:웨이퍼 흡착판(backing plate)116: wafer backing plate

118:웨이퍼 가이드 링 120:웨이퍼118: Wafer guide ring 120: Wafer

122:헤드 열전 소자 124:진공 라인122: head thermoelectric element 124: vacuum line

128:모터 130:타이밍 벨트128: motor 130: timing belt

150:핀 152:진동기150: pin 152: vibrator

160a, 160b:냉각 가스 유입구 및 배기구160a, 160b: cooling gas inlet and exhaust

162:냉각판 162a:핀162: cooling plate 162a: fin

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 저온 화학 연마 공정을 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 물질막을 연마하는데 사용하는 화학적 기계적 연마(CMP) 장치에 있어서, 상기 화학적 기계적 연마 장치는 저면에 연마용 웨이퍼가 흡착되며 연마 공정 동안 웨이퍼의 온도 및 웨이퍼 뒷면에 인가되는 압력을 균일하게 유지할 수 있는 웨이퍼 헤드; 상기 웨이퍼 헤드와 대향하는 위치에 구비되어 있고, 상기 웨이퍼 연마에 적합하게 표면이 평탄화 되어 있으며, 상기 연마에 필요한 케미컬이 연마 과정에서 자체 공급되는 냉각 패드; 상기 냉각 패드의 저면 및 측면을 감싸는 냉각 용기; 상기 냉각 용기 저면에 부착되어 상기 냉각 패드의 형성 및 유지에 사용하는 냉각 수단; 및 상기 각 요소들을 포함하고 무수분 상태로 유지되는 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus for use in polishing a material film formed on a wafer using a low temperature chemical polishing process, wherein the chemical mechanical polishing apparatus has a polishing wafer on its bottom surface. A wafer head which is adsorbed and capable of maintaining a uniform temperature of the wafer and a pressure applied to the back surface of the wafer during the polishing process; A cooling pad provided at a position opposite to the wafer head, the surface being flattened to be suitable for polishing the wafer, and having a chemical required for the polishing supplied by itself during the polishing process; A cooling vessel surrounding the bottom and side surfaces of the cooling pad; Cooling means attached to a bottom surface of the cooling container and used to form and maintain the cooling pad; And a chamber including each of the above elements and maintained in anhydrous state.

여기서, 상기 웨이퍼 헤드는 상부로 가압가스가 유입되는 본체; 상기 웨이퍼를 냉각하는데 사용되는 헤드 냉각부; 상기 헤드 냉각부 저면에 부착되어 있되, 상기 냉각 패드에 대향하는 면과 상기 헤드 냉각부에 부착되는 면 사이에 온도차를 발생시키는 웨이퍼 흡착판; 상기 웨이퍼 흡착판 둘레에 상기 웨이퍼 둘레를 감싸도록 구비된 웨이퍼 가이드 링; 및 상기 헤드 냉각부 및 상기 웨이퍼 흡착판을 관통하여 형성된 상기 웨이퍼 흡착에 사용되는 진공라인으로 구성되어 있다.The wafer head may include a main body into which pressurized gas flows upward; A head cooling unit used to cool the wafer; A wafer suction plate attached to a bottom surface of the head cooling unit and generating a temperature difference between a surface facing the cooling pad and a surface attached to the head cooling unit; A wafer guide ring disposed around the wafer suction plate to surround the wafer; And a vacuum line used for adsorption of the wafer formed through the head cooling unit and the wafer adsorption plate.

상기 냉각 패드는 원형 계열 또는 사각형 계열이다.The cooling pad is a circular series or a square series.

상기 냉각 패드의 표면 평탄화를 위해 상기 챔버에 플래터가 더 구비되어 있다.A platter is further provided in the chamber for planarizing the surface of the cooling pad.

상기 냉각 용기의 재질은 알루미늄 계열의 합금, 구리계열의 합금, 티타늄 계열의 합금, 또는 스테인리스 스틸 계열의 합금이다.The material of the cooling vessel is an aluminum-based alloy, a copper-based alloy, a titanium-based alloy, or a stainless steel-based alloy.

상기 냉각 용기의 상기 냉각 패드와 직접 접촉되는 부분은 주기율표 상의 8족등의 금속물질과 금(Au)등으로 도금되어 있다.The portion of the cooling vessel that is in direct contact with the cooling pad is plated with a metal material such as Group 8 on the periodic table and gold (Au).

상기 냉각 수단은 상기 냉각 용기 저면에 접촉된 제1 및 제2 열전소자 및 상기 제1 및 제2 열전소자의 저면 전체와 접촉되어 제1 및 제2 열전 소자로부터 발생되는 열을 제거하기 위한 냉각부로 구성되어 있되, 상기 제1 및 제2 열전 소자는 상기 냉각 용기 측에 저온을, 상기 냉각부 측에 고온을 발생시킨다.The cooling means is a cooling unit for removing heat generated from the first and second thermoelectric elements in contact with the first and second thermoelectric elements and the entire bottom of the first and second thermoelectric elements in contact with the bottom surface of the cooling vessel. The first and second thermoelectric elements are configured to generate a low temperature on the cooling container side and a high temperature on the cooling unit side.

상기 제1 및 제2 열전소자의 주 재질은 주기율표 상의 6A족 및 5B족을 일정한 몰 비율로 혼합하여 형상한 것이다.The main materials of the first and second thermoelectric elements are formed by mixing Group 6A and Group 5B on the periodic table at a constant molar ratio.

상기 웨이퍼 흡착판내에도 상기 온도차를 발생시키는 열전소자가 구비되어 있다.A thermoelectric element for generating the temperature difference is also provided in the wafer suction plate.

상기 웨이퍼 흡착판의 상기 웨이퍼와 직접 접촉되는 부분을 제외한 다른 부분은 알루니늄, 구리, 티타늄, 티타늄 합금 또는 스테인리스 스틸로 구성되어 있다.The other part of the wafer suction plate except for the part directly contacting the wafer is made of aluminum, copper, titanium, titanium alloy or stainless steel.

상기 냉각 용기 바닥에 복수개의 냉각 핀이 형성되어 있다.A plurality of cooling fins are formed at the bottom of the cooling vessel.

상기 바닥에 복수개의 냉각 핀이 형성되어 있는 냉각 용기의 측면에 10∼100㎒의 진동 주파수를 이용하는 진동기(vibrator)가 부착되어 있다.A vibrator using a vibration frequency of 10 to 100 MHz is attached to a side surface of the cooling vessel in which a plurality of cooling fins are formed at the bottom.

상기 냉각부 천장에 복수개의 핀이 형성된 발열판이 구비되어 있다.The heating plate is provided with a plurality of fins formed on the ceiling of the cooling unit.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 물질층을 형성하는 단계; 및 상기 물질층을 연마하되, 제 1 항의 연마 장치를 이용하여 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법을 제공한다.In order to achieve the above another technical problem, the present invention comprises the steps of forming a material layer on the substrate; And polishing the material layer, wherein the polishing is performed using the polishing apparatus of claim 1.

상기 물질층은 기판과 직접 접촉되도록 형성하거나 하부 물질막을 통해 간접적으로 접촉되도록 형성한다.The material layer is formed to be in direct contact with the substrate or indirectly through the lower material film.

상기 물질층은 도전층, 절연층 및 상기 도전층과 상기 절연층으로 구성된 혼합층 중 선택된 적어도 어느 하나로 형성한다.The material layer is formed of at least one selected from a conductive layer, an insulating layer, and a mixed layer composed of the conductive layer and the insulating layer.

이 과정에서, 상기 절연층은 금속 층간 절연막으로써, 고밀도 플라즈마 방식으로 형성된 물질막이거나 BPSG(Boro-Phospo Silicate Glass)막인 경우, 상기 냉각 패드는 불산, NH4F, CH3COOH를 혼합하되, 각 화학물질을 10∼1,000:1∼10:1∼20의 비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.In this process, the insulating layer is a metal interlayer insulating film, when the material film formed in a high-density plasma method or a BPSG (Boro-Phospo Silicate Glass) film, the cooling pad is mixed with hydrofluoric acid, NH4F, CH3COOH, each chemical Mixing at a ratio of ˜1,000: 1 to 10: 1 to 20; Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And it is formed through the step of uniformly cooling the mixed chemical solution below the freezing point using a thermoelectric element.

또, 상기 도전층이 상기 폴리 실리콘층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 불산, 질산, 과산화 수소수 및 TMAH 또는 NH4OH등을 혼합하되, 상기 불산 대 질산은 1∼10:50∼1,000의 혼합비로 혼합하고, 상기 과산화 수소수 대 TMAH(또는 NH4OH)는 100∼300:100∼500의 혼합비로 물과 혼합하는 단계; 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 상분리 및 농도변화 없이 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.In addition, when the conductive layer is the polysilicon layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is mixed with hydrofluoric acid, nitric acid, hydrogen peroxide and TMAH or NH4OH, but the mixing ratio of hydrofluoric acid to nitric acid is 1 to 10:50 to 1,000. Mixing with hydrogen peroxide and TMAH (or NH 4 OH) with water at a mixing ratio of 100-300: 100-500; The mixed chemical solution is formed through a step of uniformly cooling below freezing point without phase separation and concentration change using a thermoelectric element.

상기 도전층이 상기 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는When the conductive layer is the tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is

KH2PO4, KOH(또는 NH4OH), K3[Fe(CN)6]을 1∼100:1∼10:1∼100의 혼합비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.Mixing KH 2 PO 4, KOH (or NH 4 OH), and K 3 [Fe (CN) 6] in a mixing ratio of 1 to 100: 1 to 10: 1 to 100; Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And it is formed through the step of uniformly cooling the mixed chemical solution below the freezing point using a thermoelectric element.

상기 도전층이 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 HNO3:HF를 각각 1∼100:1∼20의 비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.When the conductive layer is a tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer may include mixing HNO 3: HF at a ratio of 1 to 100: 1 to 20, respectively; Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And it is formed through the step of uniformly cooling the mixed chemical solution below the freezing point using a thermoelectric element.

상기 도전층이 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 H2O2를 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 H202를 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.When the conductive layer is a tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is filled with H 2 O 2 in the cooling vessel; And uniformly cooling the H202 below the freezing point using a thermoelectric element.

상기 도전층이 알루미늄층인 경우, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 HNO3, CH3COOH, H3PO4를 1∼20:1∼100:1∼100의 혼합비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 상분리 및 농도변화 없이 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.When the conductive layer is an aluminum layer, the cooling pad for polishing the conductive layer may include mixing HNO 3, CH 3 COOH, and H 3 PO 4 in a mixing ratio of 1 to 20: 1 to 100: 1 to 100; Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And cooling the mixed chemical solution uniformly below freezing point without phase separation and concentration change using a thermoelectric element.

상기 도전층이 구리층인 경우에 상기 냉각 패드는 CuCl2, H202, 또는 FeCl2를 순수와 1∼100:1∼500의 혼합비율로 혼합하는 단계; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 상분리 및 농도변화 없이 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성한다.When the conductive layer is a copper layer, the cooling pad comprises mixing CuCl 2, H202, or FeCl 2 with pure water at a mixing ratio of 1 to 100: 1 to 500; Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And cooling the mixed chemical solution uniformly below freezing point without phase separation and concentration change using a thermoelectric element.

본 발명을 이용하면, 반도체 장치의 제조 공정에서 수행하는 각종 연마 공정에 종래의 슬러리를 사용하지 않기 때문에 슬러리 사용으로 나타나는 제반 문제점, 곧 디싱, 부식, 과도 식각, 라운딩이나 스크래치 등을 해소할 수 있고, 슬러리 관리 및 유지가 불필요하게 되어 그 과정에서 발생되는 부대 비용을 줄일 수 있으므로, 종래의 CMP 공정에 비해 전체적인 공정의 비용을 대폭 줄일 수 있다.By using the present invention, since the conventional slurry is not used in various polishing processes performed in the manufacturing process of the semiconductor device, all the problems caused by the use of the slurry, such as dishing, corrosion, excessive etching, rounding or scratching, etc. can be solved. In addition, since the slurry management and maintenance are unnecessary and the associated costs incurred in the process can be reduced, the overall process cost can be greatly reduced as compared to the conventional CMP process.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 화학적 기계적 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a chemical mechanical polishing apparatus and a polishing method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.

먼저, 본 발명의 실시예에 의한 화학적 기계적 연마 장치에 관해 설명한다.First, a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 6을 참조하면, 참조번호 98은 수분을 제거한 무수분 챔버로서, 이를 위해 건조용 질소가스(N2)가 유입되는 유입구(99a)가 위쪽에 구비되어 있고, 아래쪽에 유출구(99b)가 각각 구비되어 있다. 유입구(99a) 및 유출구(99b)의 위치는 선택적이다. 참조번호 100은 연마에 사용되는 화학 용액을 빙점 이하로 냉각하여 동결시킨 냉각 연마 패드(이하, '냉각 패드'라 한다)이다. 냉각 패드(100)는 연마 대상 물질에 따라 다양한 화학물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 냉각 패드(100)는질산(HNO3), 불산(HF), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 암모니아(NH4OH), NH4F, 과수(H202), TMAH, KH2P04, KOH, K3[Fe(CN)6], 순수, CH3COOH, CuCl2 및 FeCl2 등으로 이루어진 군중 적어도 선택된 소정의 화학물질을 연마대상물질에 따라 적절한 혼합비율로 혼합하여 구성한 것이다.Referring to FIG. 6, reference numeral 98 denotes an anhydrous chamber from which water is removed. For this purpose, an inlet 99a through which drying nitrogen gas N2 is introduced is provided at an upper portion thereof, and an outlet 99b is provided at a lower portion thereof. It is. The location of the inlet 99a and the outlet 99b is optional. Reference numeral 100 denotes a cooling polishing pad (hereinafter referred to as a 'cooling pad') that is cooled by freezing the chemical solution used for polishing below the freezing point. The cooling pad 100 may be made of various chemicals depending on the material to be polished. For example, the cooling pad 100 may include nitric acid (HNO 3), hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4), ammonia (NH 4 OH), NH 4 F, fruit tree (H 202), TMAH, KH 2 P04, KOH , K3 [Fe (CN) 6], pure water, CH3COOH, CuCl2, FeCl2, etc. At least a predetermined chemical substance composed of at least a predetermined mixing ratio according to the polishing target material.

일예로써, 냉각 패드(100)가 금속 층간 절연막을 평탄화하는 공정에 사용하기 위한 것이고, 상기 금속 층간 절연막이 고밀도 플라즈마 방식으로 형성된 물질막이거나 BPSG(Boro-Phospo Silicate Glass)막인 경우, 냉각 패드(100)는 불산, NH4F, CH3COOH로 구성된 것이되, 각각의 화학물질이 10∼1,000:1∼10:1∼20의 비율로 혼합된 것이다. 또한, 금속 패드(100)가 금속 플러그, 특히 텅스텐(W) 플러그를 형성하는 과정에 사용하기 위한 것이라면, KH2PO4, KOH(또는 NH4OH), K3[Fe(CN)6]으로 구성된 것이되, 각각의 화학 물질이 1∼100:1∼10:1∼100의 비율로 혼합된 것이다.For example, the cooling pad 100 is for use in a process of planarizing the metal interlayer insulating film, and when the metal interlayer insulating film is a material film formed by a high density plasma method or a BPSG (Boro-Phospo Silicate Glass) film, the cooling pad 100 is used. ) Is composed of hydrofluoric acid, NH4F, CH3COOH, each of the chemicals are mixed in a ratio of 10 to 1,000: 1 to 10: 1 to 20. In addition, if the metal pad 100 is to be used in the process of forming a metal plug, in particular tungsten (W) plug, it is composed of KH 2 PO 4, KOH (or NH 4 OH), K 3 [Fe (CN) 6], Chemical substances are mixed in the ratio of 1-100: 1-10: 1-100.

이와 같이, 냉각 패드(100)는 연마 대상 물질에 따라 다양한 화학물질을 소정의 비율로 혼합하여 구성할 수 있다.As such, the cooling pad 100 may be configured by mixing various chemical substances in a predetermined ratio according to the material to be polished.

냉각 패드(100)는 냉각 용기(102)에 채워져 있고, 그 표면은 웨이퍼 연마에 적합한 평탄도를 갖고 있다. 챔버(98)에는 연마 공정 전에 냉각 패드(100)의 표면을 웨이퍼 연마에 적합하게 평탄화하기 위한 수단으로써, 플래트 룰러(flat ruler) 또는 플래트 패널(flat panel)과 같은 냉각 패드 플래터(flater, 이하, '플래터'라 한다)가 구비되어 있다. 상기 플래터 재질은 티타늄 합금이나 백금(Pt), 텅스텐(W), 철(Fe) 계열의 합금이다. 냉각 용기(102)에 채워진 화학 용액을 냉각하여 냉각 패드(100)를 형성하는 경우, 그 표면은 어느 정도 평평하게 되지만, 웨이퍼 연마에 적합할 정도로 평평한 상태는 되지 않는다. 따라서, 냉각 패드(100)를 형성한 직후, 냉각 패드(100)의 표면을 웨이퍼 연마에 적합할 정도로 평평하게 할 필요가 있고 이를 위해 상기 플래터가 사용된다. 플래터는 한 장의 웨이퍼를 연마한 후, 다음 연마를 위해 냉각 패드(100)를 재 냉각한 다음의 표면 평탄화에도 사용된다.The cooling pad 100 is filled in the cooling container 102, and its surface has a flatness suitable for wafer polishing. The chamber 98 has a cooling pad platter, such as a flat ruler or a flat panel, as a means for smoothing the surface of the cooling pad 100 for wafer polishing prior to the polishing process. 'Platter'). The platter material is a titanium alloy, platinum (Pt), tungsten (W), iron (Fe) -based alloys. When the chemical solution filled in the cooling vessel 102 is cooled to form the cooling pad 100, the surface thereof becomes flat to some extent, but not flat enough to be suitable for wafer polishing. Therefore, immediately after the cooling pad 100 is formed, the surface of the cooling pad 100 needs to be flat enough to be suitable for wafer polishing, and the platter is used for this purpose. The platter is also used to polish the surface of one wafer and then to re-cool the cooling pad 100 for the next polishing.

냉각 용기(102)는 평면 형태가 원형 계열이 바람직하나 사각형 계열이라도 무방하다. 또, 냉각 용기(102) 재질은 열전도가 우수한 것으로써 알루미늄 계열의 합금, 구리계열의 합금, 티타늄 계열의 합금, 또는 스테인리스 스틸 계열의 합금이다. 또한, 냉각 패드(100)와 직접 접촉되는 부분은 주기율표 상의 8족 물질, 예컨대 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 오스뮴(0s), 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)과 금(Au) 등으로 도금되어 있다.The cooling vessel 102 preferably has a circular shape in a planar shape, but may be a rectangular type. In addition, the material of the cooling container 102 is excellent in thermal conductivity, and is an aluminum alloy, a copper alloy, a titanium alloy, or a stainless steel alloy. In addition, the portion in direct contact with the cooling pad 100 is a Group 8 material on the periodic table, such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), ruthenium (Ru), palladium (Pd), osmium (0s), It is plated with iridium (Ir) or platinum (Pt) and gold (Au).

냉각 용기(102) 저면에 냉각 수단(104)이 부착되어 있다. 냉각 수단(104)은 냉각 패드(100)를 구성하는 화학물질의 동결 및 동결 상태 유지를 위한 것이다.Cooling means 104 is attached to the bottom surface of the cooling vessel 102. The cooling means 104 is for freezing and maintaining the frozen state of the chemicals constituting the cooling pad 100.

도 7을 참조하면, 냉각 수단(104)은 냉각 용기(102) 저면에 접촉되어 있는 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)와 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)의 저면 전체와 접촉되어 있는 냉각부(104b)로 구성되어 있다. 제1 및 제2 열전소자(104a, 104b)는 전원이 인가됨에 따라 냉각 용기(102)측과 냉각부(104b)측에 온도차가 발생시키는 것으로써, 냉각 용기(102)측에 저온을 발생시키고, 냉각부(104b)측에 고온을 발생시킨다. 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)를 사용하여 냉각 용기(102)측온도를 -250℃∼100℃까지 낮출 수 있다. 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)의 주 재질은 주기율표 상의 6A족(예컨대, Se, Po, Te) 및 5A족(예컨대, P, As, Sb, Bi)등을 일정한 몰 비율로 혼합한 것이다. 또, 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)의 형태는 냉각 용기(102)에 대응하여 원형계열인 것이 바람직하나 사각형, 삼각형, 또는 도넛형 계열이라도 무방하다.Referring to FIG. 7, the cooling means 104 includes an entire bottom surface of the first and second thermoelectric elements 104a and 104c and the first and second thermoelectric elements 104a and 104c in contact with the bottom surface of the cooling vessel 102. It consists of the cooling part 104b which contact | connects. The first and second thermoelectric elements 104a and 104b generate a temperature difference between the cooling vessel 102 side and the cooling unit 104b side as power is applied, thereby generating a low temperature on the cooling vessel 102 side. The high temperature is generated on the cooling unit 104b side. By using the first and second thermoelectric elements 104a and 104c, the temperature of the cooling vessel 102 can be lowered to -250 ° C to 100 ° C. The main material of the first and second thermoelectric elements 104a and 104c is a mixture of Group 6A (eg, Se, Po, Te) and Group 5A (eg, P, As, Sb, Bi) on the periodic table at a constant molar ratio. It is. The first and second thermoelectric elements 104a and 104c preferably have a circular series corresponding to the cooling vessel 102, but may be rectangular, triangular, or donut-based.

냉각부(104b)는 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)의 고온측에 접촉되어 있다. 따라서, 제1 및 제2 열전소자(104a, 104b)에서 발생되는 열을 신속하게 제거할 필요가 있고, 그 정도에 따라 냉각 용기(102)측을 원하는 온도로 유지할 수 있다. 이를 위해, 냉각부(104b)에 냉각 가스를 유입시킨다. 상기 냉각 가스는 드라이 아이스(LCO2), 액체 질소(LN2), 액체 수소(LH2), 액체 산소(LO2), 액체 헬륨(LHe), 액체 네온(LNe), 액체 알곤(LAr), 액체 제논(LXe) 또는 액체 크립톤(LKr) 등이다.The cooling part 104b is in contact with the high temperature side of the 1st and 2nd thermoelectric elements 104a and 104c. Therefore, it is necessary to quickly remove heat generated in the first and second thermoelectric elements 104a and 104b, and accordingly, the cooling container 102 side can be maintained at a desired temperature. To this end, a cooling gas is introduced into the cooling unit 104b. The cooling gas is dry ice (LCO2), liquid nitrogen (LN2), liquid hydrogen (LH2), liquid oxygen (LO2), liquid helium (LHe), liquid neon (LNe), liquid argon (LAr), liquid xenon (LXe) ) Or liquid krypton (LKr).

다시 도 6을 참조하면, 냉각 패드(100) 위에 웨이퍼 헤드(110)가 구비되어 있다. 웨이퍼 헤드(110)는 본체(112)와 본체(112) 저면에 부착된 헤드 냉각부(114), 헤드 냉각부(114) 저면에 부착된 웨이퍼 흡착판(116) 및 그 둘레에 구비된 웨이퍼 가이드 링(118)으로 구성되어 있다. 참조번호 120은 웨이퍼 흡착판(116)에 진공 흡착된 웨이퍼이다. 본체(112) 상부로 가압 가스가 유입되어 웨이퍼 전면에 고른 압력이 가해진다. 예를 들면, 상기 가압 가스를 사용하여 웨이퍼(120)와 냉각 패드(100) 접촉시에 0.01psi∼100psi 정도의 압력을 발생시킬 수 있다.Referring back to FIG. 6, the wafer head 110 is provided on the cooling pad 100. The wafer head 110 includes a main body 112 and a head cooling unit 114 attached to the bottom of the main body 112, a wafer suction plate 116 attached to the lower surface of the head cooling unit 114, and a wafer guide ring provided around the wafer head 110. It consists of 118. Reference numeral 120 denotes a wafer vacuum-adsorbed to the wafer suction plate 116. Pressurized gas flows into the upper part of the main body 112, and an even pressure is applied to the entire surface of the wafer. For example, the pressurized gas may be used to generate a pressure of about 0.01 psi to about 100 psi when the wafer 120 contacts the cooling pad 100.

한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 웨이퍼 흡착판(116)과 웨이퍼(120) 사이에는 상기 가압 가스에 의한 압력을 웨이퍼 전면에 고르게 전달시키는데 사용되는 수단의 하나로써 캐리어 필름이 구비되어 있을 수 있다.Although not shown in the drawings, a carrier film may be provided between the wafer adsorption plate 116 and the wafer 120 as one of means used to evenly transfer the pressure by the pressurized gas to the entire surface of the wafer.

또, 연마 중에 웨이퍼(120)와 냉각 패드(110)의 수평 및 간격 유지를 위해, 웨이퍼 헤더(120) 및 냉각 패드(100) 중의 어느 하나의 수평 및 간격 변화를 감지할 수 있는 감지 수단이 웨이퍼 헤드(110) 및 냉각 용기(102)의 구동 중에서 적어도 웨이퍼 헤드(110)에 구비되어 있다. 바람직하게는 웨이퍼 헤드(110) 둘레, 특히 헤드 본체(112)의 둘레에 구비되어 있다. 상기 감지 수단을 웨이퍼 헤드(110)에 구비하는 것만으로, 웨이퍼(120)와 냉각 패드(100) 사이의 수평 및 간격 변화를 충분히 감지할 수 있으나, 냉각 용기(102)에 제2의 감지 수단을 더 구비하여 감지율 및 정밀도를 높일 수도 있다.In addition, in order to maintain the horizontal and spacing of the wafer 120 and the cooling pad 110 during polishing, a sensing means capable of detecting the horizontal and spacing change of any one of the wafer header 120 and the cooling pad 100 may be a wafer. At least the wafer head 110 is provided during the driving of the head 110 and the cooling container 102. It is preferably provided around the wafer head 110, in particular around the head body 112. By simply providing the sensing means in the wafer head 110, it is possible to sufficiently detect the horizontal and the interval change between the wafer 120 and the cooling pad 100, but the second sensing means is provided in the cooling container 102. In addition, the detection rate and precision may be increased.

상기 감지 수단으로 웨이퍼 헤드(110) 및 냉각 용기(102)의 움직임을 직접적으로 제어하는 것은 어려우므로, 상기 감지 수단은 웨이퍼 헤드(110) 및 냉각 용기(102)에 동력을 전달하여 양자의 움직임을 유발하는 동력계, 예컨대 웨이퍼 헤드(110)의 회전 및 상하 운동을 이동을 담당하는 회전 동력계와 얼라이너(aligner)에 연결시켜 두는 것이 바람직하다.Since it is difficult to directly control the movement of the wafer head 110 and the cooling vessel 102 with the sensing means, the sensing means transmits power to the wafer head 110 and the cooling vessel 102 so that both movements can be controlled. It is preferable to connect the causing dynamometer, for example, the rotational and vertical movement of the wafer head 110 to the rotating dynamometer and aligner responsible for the movement.

상기 감지 수단은 두 물체의 상대적인 수평 및 간격 변화를 감지할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 무방하나, 간섭계(interferometer), 자이로스코프(gyroscope), 반사계(reflectometry), 음향 진동(acoustic vibration), 적외선 센서(RI sensor) 및 토크 전동기 전류(torque motor current) 중에서 어느 하나인 것이 바람직하다.The sensing means may be any one capable of detecting relative horizontal and spacing changes of two objects, but may be an interferometer, gyroscope, reflectometry, acoustic vibration, or infrared sensor. (RI sensor) and torque motor current (preferably any one).

도 8을 참조하면, 웨이퍼 흡착판(116) 내에 헤드 열전소자(122)가 구비되어 있다. 헤드 열전소자(122)는 냉각부(104)의 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)와 재질 및 구성을 동일하게 할 수 있다. 헤드 열전소자(122)의 웨이퍼(120)와 대향하는 면이 저온 영역이고, 헤드 냉각부(114)와 대향하는 면이 고온 영역이다. 헤드 열전소자(122)로 인해 웨이퍼(120)의 전면은 균일한 온도로 유지된다. 헤드 열전소자(122) 사이에 웨이퍼(120)에 연결되는 진공 라인(124)이 구비되어 있다. 헤드 냉각부(114)는 냉각부(104)와 동일한 기능을 한다. 즉, 웨이퍼(120) 온도를 낮추고 일정한 온도로 유지시키는 역할을 한다. 이때, 웨이퍼(120)의 저온면은 -10℃∼200℃정도로 유지할 수 있다. 웨이퍼 흡착판(116)의 웨이퍼(120)와 직접 접촉되는 부분은 열전달율이 높은 금속, 예컨대 알루니늄, 백금, 금, 구리, 니켈 등으로 구성되어 있고, 그 전면에 주기율표 상의 8A족(Fe, Co, Mo, Pt, Ru, Ir) 물질이 도금되어 있다. 웨이퍼 흡착판(116)의 다른 부분은 알루미늄, 구리, 티타늄, 티타늄 합금 또는 스테인리스 스틸로 구성되어 있다.Referring to FIG. 8, a head thermoelectric element 122 is provided in the wafer suction plate 116. The head thermoelectric element 122 may have the same material and configuration as the first and second thermoelectric elements 104a and 104c of the cooling unit 104. The surface facing the wafer 120 of the head thermoelectric element 122 is a low temperature region, and the surface facing the head cooling unit 114 is a high temperature region. The front surface of the wafer 120 is maintained at a uniform temperature due to the head thermoelectric element 122. A vacuum line 124 connected to the wafer 120 is provided between the head thermoelectric elements 122. The head cooling unit 114 functions the same as the cooling unit 104. In other words, it serves to lower the temperature of the wafer 120 and maintain it at a constant temperature. At this time, the low temperature surface of the wafer 120 can be maintained at about -10 ° C to about 200 ° C. The portion of the wafer adsorption plate 116 that is in direct contact with the wafer 120 is composed of a metal having high heat transfer rate, such as aluminum, platinum, gold, copper, nickel, and the like, and the front of the group 8A (Fe, Co) on the periodic table , Mo, Pt, Ru, Ir) material is plated. The other part of the wafer suction plate 116 is made of aluminum, copper, titanium, titanium alloy or stainless steel.

도 9를 참조하면, 웨이퍼 가이드 링(118)은 실린더(118a)와 웨이퍼(120)와 접촉되는 가이더(118b) 및 실린더(118a)내에서 가이더(118b)에 뒷면에 탄성력을 가하는 스프링(118c)으로 구성되어 있다. 또한 웨이퍼 가이드 링(118)의 재질은 내 화학성이 있는 테플론계 폴리머 수지이다.Referring to FIG. 9, the wafer guide ring 118 includes a guider 118b in contact with the cylinder 118a and the wafer 120, and a spring 118c for applying an elastic force to the backside of the guider 118b in the cylinder 118a. It consists of. In addition, the material of the wafer guide ring 118 is a Teflon-based polymer resin having chemical resistance.

한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 가이더 뒷면에 탄성력을 인가하는 수단으로 도 9의 스프링(118c)대신에 액체(118d)가 사용될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 10, the liquid 118d may be used instead of the spring 118c of FIG. 9 as a means for applying an elastic force to the back of the guider.

도 11은 변형된 웨이퍼 헤드를 나타낸 것으로서, 도 6에 도시한 웨이퍼헤드(110)의 본체 둘레에 진동기(126)가 구비되어 있다. 진동기(126)는 연마 과정에서 냉각 패드(100)의 액화된 용액이 웨이퍼 연마 면의 패턴 사이로 쉽게 유입 및 유출되게 하기 위한 것이다. 진동기(126)는 10㎒∼100㎒의 진동 주파수를 이용한다.FIG. 11 illustrates a modified wafer head, and a vibrator 126 is provided around the main body of the wafer head 110 shown in FIG. 6. The vibrator 126 is for allowing the liquefied solution of the cooling pad 100 to easily flow in and out between the patterns of the wafer polishing surface during the polishing process. The vibrator 126 uses a vibration frequency of 10 MHz to 100 MHz.

도 12를 참조하면, 웨이퍼 헤드(110)의 회전축(110a)은 고속 및 저속에서도 일정한 회전율을 유지할 수 있는 모터(128)의 회전축(128a)과 타이밍 벨트(130)를 통해 연결되어 있다. 모터(128)를 이용하여 웨이퍼 헤드(110)를 0.01rpm∼500rpm으로 회전시킬 수 있다.Referring to FIG. 12, the rotation shaft 110a of the wafer head 110 is connected to the rotation shaft 128a of the motor 128 and the timing belt 130, which may maintain a constant rotation rate even at a high speed and a low speed. The wafer head 110 may be rotated at 0.01 rpm to 500 rpm using the motor 128.

<제2 실시예>Second Embodiment

제1 실시예와 상이한 부분만 설명한다.Only parts different from the first embodiment will be described.

도 13을 참조하면, 냉각 용기(102)의 바닥에 냉각핀(150)이 복수개 구비되어 있다. 냉각핀(150)은 도 14에 도시한 바와 같이 냉각 용기(102) 바닥에 고르게 형성되어 있다. 냉각핀(150)은 냉각용기(102)에 채워지는 냉각 패드(100)로 사용할 화학용액과 냉각용기(102)의 접촉면적을 확장한 결과가 되므로 상기 화학용액을 보다 짧은 시간에 빙점 이하로 균일하게 동결시킬 수 있다. 이와 같이, 냉각 용기(102)에 채워진 화학용액을 순간적으로 균일하게 급속 동결하는 것이 가능하므로, 여러 가지 성분으로 구성된 화학 용액이 동결과정에서 성분별로 분리되어 용액의 조성이 변하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 13, a plurality of cooling fins 150 are provided at the bottom of the cooling vessel 102. Cooling fin 150 is formed evenly on the bottom of the cooling vessel 102, as shown in FIG. Cooling fin 150 is the result of the expansion of the contact area between the chemical solution and the cooling container 102 to be used as the cooling pad 100 is filled in the cooling container 102 uniformly below the freezing point in a shorter time Can be frozen. As such, since the chemical solution filled in the cooling container 102 can be instantly and rapidly frozen in a uniform manner, the chemical solution composed of various components can be separated from each component during the freezing process to prevent the composition of the solution from changing.

도 14를 참조하면, 원형의 제2 열전소자(104c)를 중심으로 그 둘레에 도넛형 제1 열전소자(104c)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 또, 제1 열전소자(104c)의 직경이 냉각 패드(100)의 직경보다 큰 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 14, it can be seen that a donut-type first thermoelectric element 104c is provided around the circular second thermoelectric element 104c. In addition, it can be seen that the diameter of the first thermoelectric element 104c is larger than the diameter of the cooling pad 100.

<제3 실시예>Third Embodiment

제1 및 제2 실시예와 상이한 부분만 설명한다.Only parts different from the first and second embodiments will be described.

도 15를 참조하면, 다른 부분은 제2 실시예와 동일하되, 냉각 용기(102)의 측면에 진동기(152)가 더 구비되어 있다. 진동기(152)에 대한 설명한 상기한 바와 같다.Referring to FIG. 15, the other parts are the same as in the second embodiment, but the vibrator 152 is further provided on the side surface of the cooling container 102. As described above for the vibrator 152 is as described above.

<제4 실시예>Fourth Example

제1 내지 제3 실시예와 상이한 부분만 설명한다.Only parts different from the first to third embodiments will be described.

도 16을 참조하면, 참조번호 160은 냉각부를 나타낸다. 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)와 접촉되는 냉각부(160)의 천장에 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)로부터 발생되는 열을 냉각부(160)에 유입되는 냉각가스에 전달시키는 발열판(162)이 구비되어 있다. 발열판(162)에 발열 표면적을 넓게 하기 위한 수단으로써 복수개의 핀(162a)이 구비되어 있다. 따라서, 냉각가스 유입구(160a)를 통해서 냉각부(160)에 유입된 냉각 가스가 유출구(160b)를 통해 냉각부(160)을 벗어날 때까지 접촉되는 발열 면적이 발열판(162)이 없을 때에 비해 훨씬 넓으므로, 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)로부터 발생되는 열을 신속히 제거할 수 있고, 그에 따라 냉각 용기(102)에 채워진 연마용 화학물질을 짧은 시간에 빙점 이하로 동결시킬 수 있다.Referring to FIG. 16, reference numeral 160 denotes a cooling unit. Cooling gas that flows heat generated from the first and second thermoelectric elements 104a and 104c into the cooling unit 160 to the ceiling of the cooling unit 160 in contact with the first and second thermoelectric elements 104a and 104c. Is provided with a heating plate 162 to transmit to. A plurality of fins 162a are provided on the heat generating plate 162 as a means for widening the heat generating surface area. Therefore, the heat generating area that is contacted until the cooling gas introduced into the cooling unit 160 through the cooling gas inlet 160a leaves the cooling unit 160 through the outlet 160b is much higher than when there is no heating plate 162. As a result, it is possible to quickly remove heat generated from the first and second thermoelectric elements 104a and 104c, thereby freezing the polishing chemicals filled in the cooling vessel 102 below the freezing point in a short time. .

<제5 실시예>Fifth Embodiment

제2 및 제4 실시예를 결합한 경우이다.In the case of combining the second and fourth embodiments.

즉, 도 17을 참조하면, 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)를 사이에 두고 위에 제2 실시예에서 제시한, 바닥에 복수개의 냉각핀(150)이 구비된 냉각 용기(102)가 구비되어 있고, 아래에 제4 실시예에서 제시한, 천장에 발열판(162)이 구비된 냉각부(160)가 구비되어 있다.That is, referring to FIG. 17, a cooling vessel 102 having a plurality of cooling fins 150 at the bottom, as shown in the second embodiment, having the first and second thermoelectric elements 104a and 104c therebetween. The cooling unit 160 is provided with a heating plate 162 on the ceiling, as shown in the fourth embodiment below.

다음에는 본 발명의 실시예에 의한 상기한 화학 연마 장치를 이용한 연마 방법에 관해 설명한다.Next, a polishing method using the above-described chemical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 18을 참조하면, 기판(200)을 셀 영역(C)과 주변회로 영역(P)으로 구분한 다음, 기판(200)의 각 영역 상에 게이트 적층물(210)을 형성한다. 게이트 적층물(210)은 게이트 산화막, 게이트 도전층, 게이트 절연막을 순차적으로 형성하여 형성한다. 게이트 적층물(210)의 측면에 스페이서(212)를 형성한 후, 기판(200) 상에 게이트 적층물(210) 및 스페이서(212)를 덮는 층간 절연막(213)을 형성한다. 셀프 얼라인(self-aligned)을 이용한 층간 절연막(213) 패터닝으로, 층간 절연막(213)에 셀 영역(C)의 게이트 적층물(212) 사이의 기판이 노출되는 콘택홀(214)과 주변회로 영역(P)에 형성된 게이트 적층물(210)의 게이트 도전층(미도시)이 노출되는 비어홀(via hole)(216)을 형성한다. 층간 절연막(213) 상에 콘택홀(214) 및 비어홀(216)을 채우는 폴리 실리콘층(218)을 형성한다. 이때, 폴리 실리콘층(218)은 1,000Å∼10,000Å정도의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 18, the substrate 200 is divided into a cell region C and a peripheral circuit region P, and then a gate stack 210 is formed on each region of the substrate 200. The gate stack 210 is formed by sequentially forming a gate oxide film, a gate conductive layer, and a gate insulating film. After forming the spacer 212 on the side of the gate stack 210, an interlayer insulating layer 213 is formed on the substrate 200 to cover the gate stack 210 and the spacer 212. By patterning the interlayer insulating film 213 using self-aligned, the contact hole 214 and the peripheral circuit in which the substrate between the gate stack 212 of the cell region C is exposed to the interlayer insulating film 213. A via hole 216 is formed through which the gate conductive layer (not shown) of the gate stack 210 formed in the region P is exposed. A polysilicon layer 218 is formed on the interlayer insulating layer 213 to fill the contact hole 214 and the via hole 216. At this time, the polysilicon layer 218 is formed to a thickness of about 1,000 kPa to 10,000 kPa.

이후, 상기한 제1 내지 제5 실시예에 의한 화학 연마 장치 중에서 선택한 어느 한 화학 연마 장치, 예컨대 제1 실시예에 의한 연마 장치를 이용하여 폴리 실리콘층(218)의 전면을 연마한다. 이때, 상기 연마는 층간 절연막(213)이 노출될 때까지 실시한다.Thereafter, the entire surface of the polysilicon layer 218 is polished using any one of the above-described chemical polishing apparatuses according to the first to fifth embodiments, for example, the polishing apparatus according to the first embodiment. In this case, the polishing is performed until the interlayer insulating film 213 is exposed.

상기 연마에 앞서, 폴리 실리콘층(218)이 형성된 기판(200)을 도 6에 도시한 챔버(98)에 로딩하여 웨이퍼 헤드(110)에 진공 흡착하고, 챔버(98)내에 건조 질소 가스(dry N2)를 플로우시켜 챔버(98)내부를 무수분 상태로 유지한다. 이어서, 냉각 패드(100)를 형성하기 위해, 폴리 실리콘층(218) 연마에 적합한 케미컬 에쳔트를 제조하여 냉각용기(102)에 채운다. 상기 케미컬 에쳔트는 불산, 질산, 과산화 수소수 및 TMAH 또는 NH4OH등을 사용하여 제조한다. 이때, 불산 대 질산은 1∼10:50∼1,000의 혼합비로 혼합하고, 과산화 수소수 대 TMAH(또는 NH4OH)는 100∼300:100∼500의 혼합비로 혼합한다. 이후, 제1 및 제2 열전소자(104a, 104c)에 전원을 인가하여 상기 케미컬 에천트를 빙점이하로 균일하게 동결한다. 바람직하게는, 상기 케미컬 에쳔트를 10℃ ∼-150℃로 냉각한다. 이와 같이 냉각한 냉각 패드(100) 표면을 챔버(98)에 구비된 플래터를 사용하여 웨이퍼 연마에 적합하게 평탄화 하는데, 구체적으로는 플래터를 냉각 패드(100) 표면에 접촉시킨 후, 플래터를 통해 냉각 패드(100)에 소정의 압력(0.1psi∼30psi)을 가하면서 0.01m/분∼10m/분 정도의 이동속도로 움직이면서 냉각 패드(100)의 표면을 평탄화한다. 상기 플래터는 티타늄 합금이나 백금(Pt), 텅스텐(W), 철(Fe) 계열의 합금을 사용하여 형성한다.Prior to the polishing, the substrate 200 on which the polysilicon layer 218 is formed is loaded into the chamber 98 shown in FIG. 6 and vacuum-adsorbed to the wafer head 110, and the dry nitrogen gas is dried in the chamber 98. N2) is flowed to keep the inside of the chamber 98 dry. Subsequently, in order to form the cooling pad 100, a chemical etchant suitable for polishing the polysilicon layer 218 is prepared and filled in the cooling vessel 102. The chemical agent is prepared using hydrofluoric acid, nitric acid, hydrogen peroxide and TMAH or NH 4 OH. At this time, hydrofluoric acid to nitric acid is mixed at a mixing ratio of 1 to 10:50 to 1,000, and hydrogen peroxide to TMAH (or NH4OH) is mixed at a mixing ratio of 100 to 300: 100 to 500. Thereafter, power is applied to the first and second thermoelectric elements 104a and 104c to uniformly freeze the chemical etchant below the freezing point. Preferably, the chemical agent is cooled to 10 ° C to -150 ° C. The surface of the cooling pad 100 thus cooled is flattened to be suitable for wafer polishing by using a platter provided in the chamber 98. Specifically, the platter is brought into contact with the surface of the cooling pad 100 and then cooled through the platter. While applying a predetermined pressure (0.1 psi to 30 psi) to the pad 100, the surface of the cooling pad 100 is planarized while moving at a moving speed of about 0.01 m / min to 10 m / min. The platter is formed using a titanium alloy or platinum (Pt), tungsten (W), iron (Fe) -based alloys.

한편, 상기 연마 과정에서 웨이퍼 헤드(110)에 진공 흡착된 기판(200)은 헤드 열전 소자(122)를 이용하여 원하는 연마속도에 따라 -50℃∼200℃ 정도로 유지한다. 또한, 기판(200)의 회전속도, 압력 및 진동 주파수는 각각 1rpm∼300rpm, 0psi∼100psi 및 10㎒∼300㎒의 범위내에서 적정 값으로 유지하는 것이 바람직하다. 이때 웨이퍼헤드(110) 및 기판(200)과 냉각패드는(100)는 정확히 수평을 유지하도록 한다.Meanwhile, the substrate 200 vacuum-adsorbed to the wafer head 110 during the polishing process is maintained at about -50 ° C to 200 ° C according to a desired polishing rate using the head thermoelectric element 122. In addition, the rotational speed, pressure, and vibration frequency of the substrate 200 are preferably maintained at appropriate values within the ranges of 1 rpm to 300 rpm, 0 psi to 100 psi, and 10 MHz to 300 MHz, respectively. At this time, the wafer head 110 and the substrate 200 and the cooling pad 100 are to be kept exactly horizontal.

상기 연마에서 종래의 연마제를 사용하는 기계적 요소는 배제되었고, 열전소자를 사용함으로써 기판(200) 및 냉각 패드(100)의 온도가 연마 공정 내내 전 영역에 걸쳐 균일하게 유지될 수 있으므로, 기판(200)의 전 영역에 걸쳐 폴리 실리콘층(218)의 전면은 균일하게 연마된다. 이 결과, 도 19에 도시한 바와 같이, 종래의 문제점인 디싱이나, 영역 경계에서 나타나는 라운딩, 패턴의 부식, 스크래치 등이나타나지 않고 주변회로영역에 형성된 게이트 적층물(210)의 손상이나 층간 절연막(218) 상에 폴리 실리콘 찌꺼기도 형성되지 않는 등, 콘택홀(214) 및 비어홀(216)을 채우는 완전한 폴리 실리콘 플러그(218a, 218b)가 형성된다.In the polishing, the mechanical element using the conventional abrasive is excluded, and by using the thermoelectric element, the temperature of the substrate 200 and the cooling pad 100 can be maintained uniformly over the entire region throughout the polishing process, thus the substrate 200 The entire surface of the polysilicon layer 218 is uniformly polished over the entire region. As a result, as shown in FIG. 19, the damage of the gate stack 210 formed in the peripheral circuit region or the interlayer insulating film without the dishing, the rounding that occurs at the region boundary, the corrosion of the pattern, the scratches, and the like, as shown in FIG. Complete polysilicon plugs 218a and 218b are formed to fill contact holes 214 and via holes 216, such as no polysilicon debris is formed on 218.

<제2 실시예>Second Embodiment

제2 실시예는 도 20에 도시한 바와 같이, 기판(200) 상의 셀 및 주변 회로 영역(C, P)에 금속 배선(230, 232)을 형성한 후, 그 전면을 덮는 금속층간 절연막(234)의 평탄화와 관련된 것으로서, 금속 배선(230, 232) 전면에 갭필 향상을 위한 절연막(233)을 형성하는 것과 금속 층간 절연막(234)의 형성 두께(100Å∼20,000Å)와 이를 연마하기 위한 냉각 패드 형성에 사용되는 케미컬 에쳔트만 다를 뿐 나머지 조건은 제1 실시예와 동일하게 한다.In the second embodiment, as shown in FIG. 20, after the metal wires 230 and 232 are formed in the cells and peripheral circuit regions C and P on the substrate 200, the metal interlayer insulating film 234 covering the entire surface thereof is formed. ), Forming an insulating film 233 for improving the gap fill on the entire surface of the metal wirings 230 and 232, forming a thickness of the metal interlayer insulating film 234 (100 kPa to 20,000 kPa), and a cooling pad for polishing the same. Only the chemical agent used for forming is different, and the remaining conditions are the same as in the first embodiment.

금속 층간 절연막(234)은 고밀도 플라즈마 방식으로 형성된 물질막이거나BPSG막으로 형성한다. 이때, 냉각 패드(100) 형성을 위한 케미컬 에쳔트로는 불산, NH4F, CH3COOH를 사용하되, 각각을 10∼1,000:1∼10:1∼20의 혼합비로 혼합하여 사용한다.The metal interlayer insulating film 234 is formed of a material film formed by a high density plasma method or a BPSG film. In this case, as the chemical etchant for forming the cooling pad 100, hydrofluoric acid, NH 4 F, and CH 3 COOH are used, but each is mixed and used in a mixing ratio of 10 to 1,000: 1 to 10: 1 to 20.

<제3 실시예>Third Embodiment

상, 하부에 형성된 금속층 또는 도전층을 연결하기 위한 도전성 플러그 형성 방법에 관한 것으로써, 도 21에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(250)에 도전층(252)이 노출되는 비어홀(254)을 형성한 후, 비어홀(254) 전면에 장벽층(256)을 형성하되, 탄탈륨 나이트라이드막, 티타늄막, 티타늄 나이트라이드막으로 구성된 물질막으로 형성하고, 각각은 0∼1,000Å:50∼1,000Å:50∼1,000Å의 두께로 형성한다. 장벽층(256) 상에 비어홀(254)을 채우는 도전층(미도시)을 형성한다. 상기 도전층은 100Å∼50,000Å두께로 형성한다. 이어서, 본 발명에서 제시한 화학 연마 장치를 이용하여 상기 도전층의 전면을 층간 절연막(250)이 노출될 때까지 연마한다. 이렇게 해서, 비어홀(254)을 채우는 도전성 플러그(258)가 형성된다. 상기 도전층은 텅스텐층, 알루미늄층 또는 구리층으로 형성한다. 따라서, 도전성 플러그(258)는 텅스텐 플러그, 알루니늄 플러그 또는 구리 플러그가 된다.The method relates to a method of forming a conductive plug for connecting a metal layer or a conductive layer formed on upper and lower portions thereof. As illustrated in FIG. 21, a via hole 254 is formed in the interlayer insulating layer 250 to expose the conductive layer 252. Then, the barrier layer 256 is formed on the entire via hole 254, and is formed of a material film composed of a tantalum nitride film, a titanium film, and a titanium nitride film, each of 0 to 1,000 mV: 50 to 1,000 mV: It is formed to a thickness of 50 ~ 1,000Å. A conductive layer (not shown) filling the via hole 254 is formed on the barrier layer 256. The conductive layer is formed to a thickness of 100 kPa to 50,000 kPa. Subsequently, the entire surface of the conductive layer is polished using the chemical polishing apparatus of the present invention until the interlayer insulating film 250 is exposed. In this way, the conductive plug 258 filling the via hole 254 is formed. The conductive layer is formed of a tungsten layer, an aluminum layer or a copper layer. Thus, the conductive plug 258 is a tungsten plug, an aluminum plug or a copper plug.

상기 연마 과정에서 상기 도전층이 텅스텐층인 경우, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드를 형성하기 위해, KH2PO4, KOH(또는 NH4OH), K3[Fe(CN)6]을 케미컬 에쳔트로 사용하되, 각각을 1∼100:1∼10:1∼100의 혼합비율로 혼합하여 사용한다.In the polishing process, when the conductive layer is a tungsten layer, in order to form a cooling pad for polishing the conductive layer, KH 2 PO 4, KOH (or NH 4 OH), and K 3 [Fe (CN) 6] are used as chemical etchant, respectively. Is used in a mixing ratio of 1 to 100: 1 to 10: 1 to 100.

상기 도전층이 텅스텐인 경우, 상기 케미컬 에쳔트 외에 HNO3:HF를 각각 1∼100:1∼20의 비율로 혼합하여 사용할 수도 있고, H202만을 사용할 수도 있다.When the conductive layer is tungsten, in addition to the chemical agent, HNO 3: HF may be mixed and used in a ratio of 1 to 100: 1 to 20, respectively, or only H202 may be used.

또, 상기 도전층으로써 알루미늄층을 사용하는 경우, 그 냉각 패드 형성을 위해 사용하는 케미컬 에쳔트로서 HNO3, CH3COOH, H3PO4를 1∼20:1∼100:1∼100의 혼합비율로 혼합하여 사용한다.When the aluminum layer is used as the conductive layer, HNO 3, CH 3 COOH, H 3 PO 4 are mixed and used in a mixing ratio of 1 to 20: 1 to 100: 1 to 100 as the chemical etchant used to form the cooling pad. .

또한, 상기 도전층으로써 구리층을 사용하는 경우는 상기 케미컬 에쳔트로써 CuCl2, H202, 또는 FeCl2를 순수와 혼합하여 사용하되, 1∼100:1∼500의 혼합비율로 혼합하여 사용한다.When the copper layer is used as the conductive layer, CuCl 2, H202, or FeCl 2 may be mixed with pure water as the chemical agent, but may be mixed with a mixing ratio of 1 to 100: 1 to 500.

상기 각 도전층의 연마 과정에서 기판(200)에 직접적으로 가해지는 온도는 원하는 연마속도에 따라 -30℃∼300℃로 유지하는 것이 바람직하다.The temperature directly applied to the substrate 200 during the polishing of each conductive layer is preferably maintained at -30 ° C to 300 ° C depending on the desired polishing rate.

이외의 기타 연마 조건은 제1 실시예와 동일하게 유지한다.Other polishing conditions other than that are maintained in the same manner as in the first embodiment.

<제4 실시예>Fourth Example

듀얼 다마신(dual damascene) 제조 공정에 본 발명의 화학 연마 장치를 이용하는 경우로서, 도 22에 도시한 바와 같이, 1차 및 2차 다마신 공정으로 기판(200) 상에 하부막(270)이 노출되는 콘택홀(272, 274, 276)이 형성된 층간 절연막(278) 및 스톱퍼층(280)을 순차적으로 형성한다. 층간 절연막(278)은 5,000∼30,000Å의 두께로 형성한다. 또, 스톱퍼층(280)은 나이트라이드막으로 형성한다. 이어서, 스톱퍼층(280) 상에 콘택홀(272, 274, 276)을 채우는 도전층(미도시)을 형성한다. 상기 도전층의 전면을 상기한 본 발명의 화학 연마 장치, 예컨대 제1 실시예에 의한 연마 장치를 사용하여 연마하되, 스톱퍼층(280)이 노출될 때까지 연마한다.In the case of using the chemical polishing apparatus of the present invention in a dual damascene manufacturing process, as shown in FIG. 22, the lower layer 270 is deposited on the substrate 200 in the first and second damascene processes. The interlayer insulating layer 278 and the stopper layer 280 having the contact holes 272, 274, and 276 exposed are sequentially formed. The interlayer insulating film 278 is formed to a thickness of 5,000 to 30,000 kPa. The stopper layer 280 is formed of a nitride film. Next, a conductive layer (not shown) filling the contact holes 272, 274, and 276 is formed on the stopper layer 280. The entire surface of the conductive layer is polished using the chemical polishing apparatus of the present invention, for example, the polishing apparatus according to the first embodiment, but polished until the stopper layer 280 is exposed.

상기 연마 과정에서, 상기 도전층은 텅스텐층, 알루미늄층 또는 구리층으로 형성한다. 이때, 각 도전층을 연마하기 위한 냉각 패드(100)를 형성하는데 사용되는 케미컬 에쳔트 및 기타 조건은 제3 실시예와 동일하다.In the polishing process, the conductive layer is formed of a tungsten layer, an aluminum layer, or a copper layer. At this time, the chemical agent and other conditions used to form the cooling pad 100 for polishing each conductive layer are the same as in the third embodiment.

상기 제1 내지 제4 실시예에 의한 화학 연마 방법에서, 기판 상에 서로 다른 성질의 물질막이 순차적으로 형성되어 있는 경우, 예컨대, 기판 상에 폴리 실리콘층, BPSG막 및 텅스텐층이 순차적으로 형성되어 있고, 상기 물질층을 역순으로 연마하는 경우에는 하나의 냉각 패드로는 그 실시가 어려우므로, 도 23에 도시한 바와 같이, 상기 각 물질층 연마에 적합한 화학 용액을 균일하게 냉각한 제1 내지 제3 냉각패드(300, 310, 320)를 준비하여 상기 텅스텐층은 제1 냉각 패드(300)를 사용해서 연마하고, 상기 BPSG막은 제2 냉각 패드(310)을 사용해서, 상기 폴리 실리콘층은 제3 냉각 패드(320)를 사용해서 연마한다. 제1 내지 제3 냉각 패드(300, 310, 320)는 회전축(330)에 고정된 위치에서 회전된다. 따라서, 텅스텐층이 연마되는 경우, 제1 냉각 패드(300)를 회전시켜 기판(340) 아래에 위치시킨 다음, 기판(340)을 제1 냉각 패드(300)에 접촉시켜서 연마한다. 제2 및 제3 냉각 패드(310, 320)가 사용되는 경우에도 동일한 과정을 거친다.In the chemical polishing method according to the first to fourth embodiments, when material films having different properties are sequentially formed on a substrate, for example, a polysilicon layer, a BPSG film, and a tungsten layer are sequentially formed on the substrate. In the case where the material layer is polished in reverse order, it is difficult to carry out with one cooling pad. Thus, as shown in FIG. 23, the first to the first to uniformly cool the chemical solution suitable for polishing each of the material layers. 3, preparing the cooling pads 300, 310, and 320 and polishing the tungsten layer using the first cooling pad 300, and the BPSG film using the second cooling pad 310, and the polysilicon layer being made of 3 Polish using the cooling pad 320. The first to third cooling pads 300, 310, and 320 are rotated at positions fixed to the rotation shaft 330. Therefore, when the tungsten layer is polished, the first cooling pad 300 is rotated and positioned under the substrate 340, and then the substrate 340 is contacted with the first cooling pad 300 to be polished. The same process is performed when the second and third cooling pads 310 and 320 are used.

<제5 실시예>Fifth Embodiment

반도체 장치의 제조에 사용되는 웨이퍼는 반도체 재질의 잉곳(ingot)을 얇은 두께로 슬라이싱하여 표면을 연마하여 형성된다. 잉곳으로부터 분리된 초기의 배어 웨이퍼(bare wafer)의 표면은 평탄하지 않을 뿐만 아니라 여러 종류의 오염물질도 존재한다.Wafers used in the manufacture of semiconductor devices are formed by slicing ingots of semiconductor material to a thin thickness and polishing the surface. The surface of the initial bare wafer separated from the ingot is not only flat, but there are also many kinds of contaminants.

제5 실시예는 잉곳으로부터 분리된 초기 베어 웨이퍼 표면의 연마에 관한 것이다.A fifth embodiment relates to the polishing of an initial bare wafer surface separated from an ingot.

도 24를 참조하면, 제1 단계(400)는 잉곳을 얇은 두께로 잘라서 반도체 장치의 제조에 사용하기 위한 초기 베어 웨이퍼를 형성하는 단계이다.Referring to FIG. 24, the first step 400 is to cut an ingot into a thin thickness to form an initial bare wafer for use in manufacturing a semiconductor device.

제2 단계(402)는 상기 초기 베어 웨이퍼의 표면을 연마에 필요한 케미컬이 연마 과정에서 자체 공급되는 화학 연마 장치에서 연마하는 단계이다.The second step 402 is to grind the surface of the initial bare wafer in a chemical polishing apparatus in which chemicals required for polishing are self-supplied in the polishing process.

구체적으로, 본 발명의 제1 내지 제5 실시예에 의한 화학연마장치 중 선택된 어느 하나를 선택하고, 선택한 화학연막장치에 상기 초기 베어 웨이퍼를 로딩하여 웨이퍼 헤드의 저면에 부착하고, 상기 웨이퍼 헤드를 내려서 냉각 패드와 상기 초기 베어 웨이퍼를 상호 회전시키면서 압착시켜 상기 초기 베어 웨이퍼의 표면을 연마한다. 이렇게 해서 도 25에 도시한 바와 같이 표면이 매끄럽게 평탄화된 반도체 장치의 제조 공정에 적합한 베어 웨이퍼(410)가 형성된다.Specifically, any one selected from the chemical polishing apparatuses according to the first to fifth embodiments of the present invention is selected, and the initial bare wafer is loaded on the selected chemical polishing apparatus and attached to the bottom surface of the wafer head, and the wafer head is attached. The lower surface of the initial bare wafer is polished by compressing the cooling pad and the initial bare wafer while rotating. In this way, as shown in FIG. 25, the bare wafer 410 suitable for the manufacturing process of the semiconductor device whose surface was smoothly planarized is formed.

한편, 웨이퍼의 매끄러운 표면상에 레시피(recipe)에 따라 트랜지스터와 커패시터와 같은 반도체 장치와 이를 연결하기 위한 배선들을 형성한 웨이퍼의 뒷면을 연마할 때도 본 발명의 실시예에 의한 화학 연마 장치를 이용할 수 있다.Meanwhile, the chemical polishing apparatus according to the embodiment of the present invention can also be used to polish the back side of the wafer on which the semiconductor devices such as transistors and capacitors and wirings for connecting the semiconductor devices are prepared according to the recipe on the smooth surface of the wafer. have.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 냉각 용기의 구조를 변형할 수 있고, 특히 냉각핀(150)의 형태를 보다 다양한 형태로 변형할 수 있을 것이다. 그리고, 냉각 패드 형성을 위해 열전소자 외에 압축기 등을 이용하여 소기의 목적을 달성할 수도 있을 것이며, 본 발명의 기술적 사상을 멀티 챔버에도 적용할 수 있을 것이다. 또, 슬러리 공급 장치를 배제한 종래의 웨이퍼 헤드와 본발명의 냉각 패드를 결합한 연마 장치가 있을 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may modify the structure of the cooling vessel, and in particular, the shape of the cooling fin 150 may be modified in various forms. In addition, a desired purpose may be achieved by using a compressor or the like in addition to a thermoelectric element to form a cooling pad, and the technical spirit of the present invention may be applied to a multi-chamber. Further, there may be a polishing apparatus in which a conventional wafer head excluding the slurry supply device and the cooling pad of the present invention are combined. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명은 슬러리가 불필요하고 기계적 성질이 강한 연마제를 배제한, 자체적으로 연마용 케미컬 공급이 가능한 냉각 패드와 이에 대응할 수 있는 웨이퍼 헤드를 구비한 화학 연마 장치를 제공한다. 이와 같이, 본 발명의 연마 장치를 이용하는 경우, 종래의 슬러리를 사용하지 않기 때문에 슬러리 사용으로 나타나는 제반 문제점, 곧 디싱, 부식, 과도 식각, 라운딩이나 스크래치 등을 해소할 수 있고, 슬러리 관리 및 유지가 불필요하게 되어 그 과정에서 발생되는 부대 비용을 줄일 수 있으므로, 종래의 CMP 공정에 비해 전체적인 공정의 비용을 대폭 줄일 수 있다.As described above, the present invention provides a chemical polishing apparatus having a cooling pad capable of supplying a chemical for polishing itself and a wafer head corresponding thereto, which does not require a slurry and eliminates a strong mechanical property. As described above, when the polishing apparatus of the present invention is used, all problems caused by the use of the slurry, that is, dishing, corrosion, excessive etching, rounding or scratching, etc. can be eliminated because the conventional slurry is not used. Since it is unnecessary and can reduce the associated costs incurred in the process, the overall process cost can be significantly reduced compared to the conventional CMP process.

Claims (30)

저온 화학 연마 공정을 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 물질막을 연마하는데 사용하는 화학적 기계적 연마(CMP) 장치에 있어서,In a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus used for polishing a material film formed on a wafer using a low temperature chemical polishing process, 상기 화학적 기계적 연마 장치는 저면에 연마용 웨이퍼가 흡착되며 연마 공정 동안 웨이퍼의 온도 및 웨이퍼 뒷면에 인가되는 압력을 균일하게 유지할 수 있는 웨이퍼 헤드;The chemical mechanical polishing apparatus includes: a wafer head adsorbed on a bottom surface of the chemical mechanical polishing apparatus and capable of uniformly maintaining a temperature of the wafer and a pressure applied to the back surface of the wafer during the polishing process; 상기 웨이퍼 헤드와 대향하는 위치에 구비되어 있고, 상기 웨이퍼 연마에 적합하게 표면이 평탄화 되어 있으며, 상기 연마에 필요한 케미컬이 연마 과정에서 자체 공급되는 냉각 패드;A cooling pad provided at a position opposite to the wafer head, the surface being flattened to be suitable for polishing the wafer, and having a chemical required for the polishing supplied by itself during the polishing process; 상기 냉각 패드의 저면 및 측면을 감싸는 냉각 용기;A cooling vessel surrounding the bottom and side surfaces of the cooling pad; 상기 냉각 용기 저면에 부착되어 상기 냉각 패드의 형성 및 유지에 사용하는 냉각 수단; 및Cooling means attached to a bottom surface of the cooling container and used to form and maintain the cooling pad; And 상기 각 요소들을 포함하고 무수분 상태로 유지되는 챔버로 구비된 것을 특징으로 하는 연마 장치.Polishing apparatus, characterized in that provided with a chamber containing each of the elements and maintained in anhydrous state. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 헤드는The method of claim 1, wherein the wafer head 상부로 가압가스가 유입되는 본체;A main body into which the pressurized gas is introduced; 상기 웨이퍼를 냉각하는데 사용되는 헤드 냉각부;A head cooling unit used to cool the wafer; 상기 헤드 냉각부 저면에 부착되어 있되, 상기 냉각 패드에 대향하는 면과 상기 헤드 냉각부에 부착되는 면 사이에 온도차를 발생시키는 웨이퍼 흡착판;A wafer suction plate attached to a bottom surface of the head cooling unit and generating a temperature difference between a surface facing the cooling pad and a surface attached to the head cooling unit; 상기 웨이퍼 흡착판 둘레에 상기 웨이퍼 둘레를 감싸도록 구비된 웨이퍼 가이드 링; 및A wafer guide ring disposed around the wafer suction plate to surround the wafer; And 상기 헤드 냉각부 및 상기 웨이퍼 흡착판을 관통하여 형성된 상기 웨이퍼 흡착에 사용되는 진공라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.And a vacuum line used for adsorption of the wafer formed through the head cooling unit and the wafer adsorption plate. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버에 상기 냉각 패드의 표면 평탄화를 위한 플래터(flater)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 1, wherein the chamber is further provided with a flatter for flattening the surface of the cooling pad. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 패드를 구성하는 케미컬은 질산(HNO3), 불산(HF), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 암모니아(NH4OH), NH4F, 과산화 수소수(H202), TMAH, KH2P04, KOH, K3[Fe(CN)6] , 순수, CH3COOH, CuCl2 및 FeCl2 등으로 이루어진 군중 적어도 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.According to claim 1, wherein the chemicals constituting the cooling pad is nitric acid (HNO3), hydrofluoric acid (HF), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H2SO4), phosphoric acid (H3PO4), ammonia (NH4OH), NH4F, hydrogen peroxide ( H202), TMAH, KH2P04, KOH, K3 [Fe (CN) 6], pure water, CH3COOH, CuCl2, FeCl2 and the like, at least one selected from the group consisting of a chemical polishing apparatus. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 헤드 및 냉각 용기 중 선택된 적어도 어느 한 곳에 상기 웨이퍼 및 냉각 패드의 수평 및 간격 변화를 감지하기 위한 감지 수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.2. The chemical polishing apparatus according to claim 1, wherein sensing means for detecting horizontal and interval change of the wafer and the cooling pad is provided in at least one selected from the wafer head and the cooling vessel. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 용기의 재질은 알루미늄 계열의 합금, 구리계열의 합금, 티타늄 계열의 합금, 또는 스테인리스 스틸 계열의 합금인 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus of claim 1, wherein the cooling container is made of an aluminum alloy, a copper alloy, a titanium alloy, or a stainless steel alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 용기의 상기 냉각 패드와 직접 접촉되는 부분은 주기율표 상의 8족 물질과 금(Au)등으로 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 1, wherein the portion of the cooling vessel that is in direct contact with the cooling pad is plated with a Group VIII material on the periodic table and gold (Au). 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 수단은,The method of claim 1, wherein the cooling means, 상기 냉각 용기 저면에 접촉된 제1 및 제2 열전소자; 및First and second thermoelectric elements in contact with a bottom surface of the cooling vessel; And 상기 제1 및 제2 열전소자의 저면 전체와 접촉되어 제1 및 제2 열전 소자로부터 발생되는 열을 제거하기 위한 냉각부로 구성되어 있되, 상기 제1 및 제2 열전 소자는 상기 냉각 용기 측에 저온을, 상기 냉각부 측에 고온을 발생시키는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.And a cooling unit for removing heat generated from the first and second thermoelectric elements in contact with the entire bottom surface of the first and second thermoelectric elements, wherein the first and second thermoelectric elements have a low temperature on the cooling container side. The chemical polishing apparatus characterized by generating a high temperature on the cooling unit side. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 열전소자의 주 재질은 주기율표 상의 6A족인 Se, Po 및 Te중 어느 하나와 5A족인 P, As, Sb 및 Bi중 어느 하나를 일정한 몰 비율로 혼합하여 형성한 것임을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The method of claim 8, wherein the main material of the first and second thermoelectric element is mixed with any one of Group 6A Se, Po and Te on the periodic table and any one of Group 5A P, As, Sb and Bi in a constant molar ratio Chemical polishing apparatus, characterized in that formed. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼 흡착판내에 상기 온도차를 발생시키는 열전소자가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 2, wherein a thermoelectric element for generating the temperature difference is provided in the wafer adsorption plate. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼 흡착판의 상기 웨이퍼와 직접 접촉되는 부분은 알루니늄, 백금, 금, 구리 또는 니켈 등으로 구성되어 있고, 그 전면에 주기율표 상의 8족 물질이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.3. The portion of the wafer adsorption plate in direct contact with the wafer is made of aluminium, platinum, gold, copper or nickel, and the Group 8 material on the periodic table is plated on the entire surface. Chemical polishing device. 제 11 항에 있어서, 상기 웨이퍼 흡착판의 상기 웨이퍼와 직접 접촉되는 부분을 제외한 다른 부분은 알루니늄, 구리, 티타늄, 티타늄 합금 또는 스테인리스 스틸로 구성된 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.12. The chemical polishing apparatus according to claim 11, wherein other portions of the wafer adsorption plate except for the portion in direct contact with the wafer are made of aluminum, copper, titanium, titanium alloy or stainless steel. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼 헤드는 타이밍 벨트를 통해 고속 및 저속에서 일정한 회전율을 유지하는 모터와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.3. The chemical polishing apparatus according to claim 2, wherein the wafer head is connected to a motor which maintains a constant rotation rate at high speed and low speed through a timing belt. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 용기 바닥에 복수개의 냉각 핀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of cooling fins are formed at the bottom of the cooling vessel. 제 14 항에 있어서, 상기 바닥에 복수개의 냉각 핀이 형성되어 있는 냉각 용기의 측면에 10∼100㎒의 진동 주파수를 이용하는 진동기(vibrator)가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.15. The chemical polishing apparatus according to claim 14, wherein a vibrator using a vibration frequency of 10 to 100 MHz is attached to a side surface of the cooling vessel in which a plurality of cooling fins are formed at the bottom. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼 헤드 측면에 진동기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 2, wherein a vibrator is provided on the side of the wafer head. 제 8 항에 있어서, 상기 냉각부 천장에 복수개의 핀이 형성된 발열판이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 연마 장치.The chemical polishing apparatus according to claim 8, wherein a heating plate having a plurality of fins is provided on the ceiling of the cooling unit. 기판 상에 물질층을 형성하는 단계;Forming a material layer on the substrate; 상기 물질층이 형성된 기판을 제1항의 연마장치로 이동시켜 상기 물질층이 상기 연마장치의 냉각패드를 향하도록 상기 연마장치의 웨이퍼 헤드에 장착하는 단계; 및Moving the substrate on which the material layer is formed to the polishing apparatus of claim 1 and mounting the material layer on a wafer head of the polishing apparatus to face the cooling pad of the polishing apparatus; And 상기 연마장치를 동작시켜 상기 물질층의 전면을 상기 냉각패드에 회전 접촉시키는 단계를 통해서 상기 물질층의 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Operating the polishing apparatus to polish the surface of the material layer by rotating contacting the entire surface of the material layer to the cooling pad. 제 18 항에 있어서, 상기 물질층은 기판과 직접 접촉되도록 형성하거나 하부 물질막을 통해 간접적으로 접촉되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.19. The method of claim 18, wherein the material layer is formed in direct contact with the substrate or indirectly through the underlying material film. 제 18 항에 있어서, 상기 물질층은 도전층, 절연층 및 상기 도전층과 상기 절연층으로 구성된 혼합층 중 선택된 적어도 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.The polishing method according to claim 18, wherein the material layer is formed of at least one selected from a conductive layer, an insulating layer, and a mixed layer composed of the conductive layer and the insulating layer. 제 20 항에 있어서, 상기 도전층은 폴리 실리콘층, 텅스텐층, 알루미늄층 또는 구리층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.The polishing method according to claim 20, wherein the conductive layer is formed of a polysilicon layer, a tungsten layer, an aluminum layer, or a copper layer. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 상기 폴리 실리콘층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 불산, 질산, 과산화 수소수 및 TMAH 또는 NH4OH등을 혼합하되, 상기 불산 대 질산은 1∼10:50∼1,000의 혼합비로 혼합하고, 상기 과산화 수소수 대 TMAH(또는 NH4OH)는 100∼300:100∼500의 혼합비로 혼합하는 단계;The method of claim 21, wherein when the conductive layer is the polysilicon layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is mixed with hydrofluoric acid, nitric acid, hydrogen peroxide and TMAH or NH4OH, wherein the hydrofluoric acid to nitric acid is 1 to 10:50 Mixing at a mixing ratio of ˜1,000 and mixing the hydrogen peroxide solution with TMAH (or NH 4 OH) at a mixing ratio of 100 to 300: 100 to 500; 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing the mixed chemical solution is formed through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 상기 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 KH2PO4, KOH(또는 NH4OH), K3[Fe(CN)6]을 1∼100:1∼10:1∼100의 혼합비율로 혼합하는 단계;22. The method of claim 21, wherein when the conductive layer is the tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer includes KH 2 PO 4, KOH (or NH 4 OH), and K 3 [Fe (CN) 6] 1 to 100: 1 to 10: 1. Mixing at a mixing ratio of ˜100; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing the mixed chemical solution is formed through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는The method of claim 21, wherein when the conductive layer is a tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is HNO3:HF를 각각 1∼100:1∼20의 비율로 혼합하는 단계;Mixing HNO 3: HF in a ratio of 1 to 100: 1 to 20, respectively; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing the mixed chemical solution is formed through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 텅스텐층일 때, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는 H2O2를 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및22. The method of claim 21, wherein when the conductive layer is a tungsten layer, the cooling pad for polishing the conductive layer comprises: filling H2O2 with the cooling vessel; And 상기 H202를 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing method for forming the H202 through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 알루미늄층인 경우, 상기 도전층 연마를 위한 냉각 패드는The method of claim 21, wherein when the conductive layer is an aluminum layer, the cooling pad for polishing the conductive layer is HNO3, CH3COOH, H3PO4를 1∼20:1∼100:1∼100의 혼합비율로 혼합하는 단계;Mixing HNO 3, CH 3 COOH, and H 3 PO 4 in a mixing ratio of 1 to 20: 1 to 100: 1 to 100; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing the mixed chemical solution is formed through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 제 21 항에 있어서, 상기 도전층이 구리층인 경우에 상기 냉각 패드는The cooling pad of claim 21, wherein the cooling pad is in the case where the conductive layer is a copper layer. CuCl2, H202, 또는 FeCl2를 순수와 1∼100:1∼500의 혼합비율로 혼합하는 단계;Mixing CuCl 2, H202, or FeCl 2 with pure water at a mixing ratio of 1 to 100: 1 to 500; 상기 혼합한 화학용액을 상기 냉각 용기에 채우는 단계; 및Filling the cooling vessel with the mixed chemical solution; And 상기 혼합된 화학용액을 열전소자를 사용하여 빙점이하로 균일하게 냉각하는 단계를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Polishing the mixed chemical solution is formed through the step of uniformly cooling below the freezing point using a thermoelectric element. 잉곳(ingot)을 잘라서 초기 베어 웨이퍼를 형성하는 단계;Cutting the ingot to form an initial bare wafer; 상기 초기 베어 웨이퍼를 제1항의 연마장치의 냉각패드 상에 로딩하는 단계; 및Loading the initial bare wafer onto a cooling pad of the polishing apparatus of claim 1; And 상기 연마장치를 동작시켜 상기 냉각패드 상에 로딩된 초기 베어 웨이퍼를 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.Operating the polishing apparatus to polish the initial bare wafer loaded on the cooling pad. 제 28 항에 있어서, 상기 초기 베어 웨이퍼는 실리콘(Si) 웨이퍼 또는 비소 갈륨(GaAs) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 연마 방법.29. The method of claim 28, wherein the initial bare wafer is a silicon (Si) wafer or a arsenic gallium (GaAs) wafer. 제 23 항 내지 제 25 항에 있어서, 상기 냉각 패드를 형성한 후, 그 표면을웨이퍼 연마에 적합하게 평탄화하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.The polishing method according to any one of claims 23 to 25, wherein after the cooling pad is formed, its surface is planarized to be suitable for wafer polishing.
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