KR100583210B1 - 화학적 기계적 연마 장치 및 방법 - Google Patents

화학적 기계적 연마 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 화학적 기계적 연마 장치 및 방법은 캐리어 헤드에 지지된 반도체 기판을 회전하는 회전 정반의 연마 패드에 밀착시킨 상태에서 상기 캐리어 헤드를 회전시키면서 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시키고, 그 다음에 상기 캐리어 헤드를 회전 및 직선 왕복 이동시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시킨다. 이때, 상기 연마 패드에는 연마액 분사구로부터의 연마액이 분사된다.
따라서, 본 발명은 상기 반도체 기판의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 하지층의 패턴 높이 또는 패턴 밀도와 같은 하지층 특성으로 인하여 상기 반도체 기판의 가장자리부에서의 연마량 증가가 요구되는 경우, 상기 가장자리부의 특정 부분의 연마량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 반도체 기판의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 화학적 기계적 연마의 신뢰성을 확보할 수 있고 나아가 화학적 기계적 연마를 적용한 반도체 제조 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이는 반도체 소자의 수율을 향상시킨다.
화학적 기계적 연마, 캐리어 헤더, 회전 정반, 연마 패드, 직선 왕복 이동

Description

화학적 기계적 연마 장치 및 방법{Chemical Mechanical Polishing Apparatus and Method}
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 샐로우 트렌치 아이솔레이션(Shallow Trench Isolation) 공정을 설명하기 위한 단면 공정도.
도 2는 종래의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치를 나타낸 개략 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 예시도.
4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 방법을 적용한 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정을 진행한 최종 결과의 단면도.
본 발명은 반도체 기판의 평탄화 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도 체 기판의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 높여줌으로써 반도체 기판의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 신뢰성을 확보하도록 한 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정 중의 하나인 아이솔레이션(Isolation) 공정에는 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 기술이 사용되어 왔다. 이후, LOCOS 기술의 단점을 보완하기 위한 새로운 아이솔레이션 기술들이 활발하게 개발되어 왔고 그 중에서 PBL(Polysilicon Buffered LOCOS), R-LOCOS(Recessed LOCOS) 등의 기술이 널리 사용되어 왔다. 이들 기술들은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 실리콘 산화막에 의한 채널 영역의 잠식을 가져오는 새 부리(Bird's Beak) 현상을 근본적으로 방지할 수 없으므로 반도체 소자의 고집적화에 한계가 있다. 더욱이, 실리콘 기판의 액티브 영역과 필드 영역 사이의 표면 단차가 심하게 발생하므로 상기 표면 단차를 줄여주기 위해 후속으로 평탄화 공정이 진행되어야 한다.
최근에 들어, 이러한 점을 개선한 샐로우 트렌치 아이솔레이션(Shallow Trench Isolation: STI) 공정이 도입되었다. 상기 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정은 종래의 아이솔레이션 기술에 비하여 소자 분리 특성이 우수하고 점유 면적도 작기 때문에 반도체 소자의 고집적화에 매우 유리하다.
상기 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정은 반도체 기판의 액티브 영역에 하드마스크층을 형성시키고, 상기 반도체 기판의 아이솔레이션 영역에 홈 형상의 트렌치를 형성시키고, 상기 트렌치 내에 산화막을 채우고, 상기 산화막을 화학적 기계적 연마(CMP) 공정으로 평탄화시키고, 상기 하드마스크층을 제거시키는 단계들을 포함한다. 상기 화학적 기계적 연마 공정은 반도체 제조 공정의 다른 단위 공정에 비하여 공정 균일도가 낮고 재현성이 낮을 뿐만 아니라 특히 하지층의 구조, 즉 하지층의 패턴 밀도 또는 패턴 단차(step height)에 크게 영향을 받는다. 이를 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)의 트렌치 형성 영역 외측에 하드마스크층(15)이 형성되고, 상기 반도체 기판(10)의 중앙부(11)의 트렌치 형성 영역에 트렌치(21)가 형성되며 상기 가장자리부(13)의 트렌치 형성 영역에 트렌치(23)가 형성되고, 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13) 상에 산화막(31)이 상기 트렌치(21),(23)를 채울 수 있는 두께로 증착된다.
이러한 상태에서 상기 산화막(31)을 화학적 기계적 연마 공정에 의해 평탄화시킨다. 여기서, 상기 중앙부(11)의 트렌치(21) 내에만 상기 산화막(31)이 잔존하고 상기 중앙부(11)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 잔존하지 않을 때 상기 가장자리부(13)의 하드마스크층(15) 상에는 상기 산화막(31)이 여전히 두껍게 잔존한다. 이러한 현상은 상기 가장자리부(13)의 트렌치(23)가 상기 중앙부(11)의 트렌치(21)보다 얕게 형성되거나, 상기 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13) 상에 상기 산화막(31)이 두껍게 증착되거나 상기 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13)에서 상기 산화막(31)의 연마량이 적은 경우에 다발한다.
상기 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13)에서 상기 산화막(31)의 연마량이 적은 이유는 종래의 화학적 기계적 연마 장치(100)가 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10)을 지지한 캐리어 헤드(110)를 캐리어 헤드용 모터(111)와 같은 회전 부에 의해 수평 회전운동만을 진행시킴으로써 상기 반도체 기판(10)의 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13)에서 상기 산화막(35)의 연마량이 적은 연마 특성을 갖고 있기 때문이다. 즉, 상기 화학적 기계적 연마 장치(100)는 상기 반도체 기판(10)을 지지한 캐리어 헤드(110)를 수직 이동부(미도시)에 의해 수직 하향 이동시킴으로써 회전 중인 회전 정반(120)의 연마 패드(121)에 밀착시키고, 연마액(131)을 연마액 공급라인(미도시)에 연결된 연마액 분사구(130)를 거쳐 상기 연마 패드(121)에 하향 분사시키고, 상기 캐리어 헤드(110)를 캐리어 헤더용 모터(111)에 의해 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시키고, 상기 회전 정반(120)을 회전 정반용 모터(123)와 같은 회전부에 의해 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시키고, 상기 연마 패드(121)를 패드 컨디셔너(140)에 의해 최적의 연마를 위한 상태로 조절해주도록 구성된다.
이후, 상기 중앙부(11)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 잔존하지 않으나 상기 가장자리부(13)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 두껍게 잔존하는 상태에서 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 중앙부(11)의 하드마스크층(15)의 캡핑용 산화막(15c)을 식각시킴으로써 상기 중앙부(11)의 질화막(15b)을 노출시킨다. 이때, 상기 가장자리부(13)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 여전히 잔존하므로 상기 가장자리부(13)의 질화막(15b)이 노출되지 않는다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 중앙부(11)의 노출된 질화막(15b)을 식각시키더라도 상기 가장자리부(13)의 질화막(15b)은 그 위의 산화막(15c)에 의해 마스 킹되므로 식각되지 않고 그대로 잔존한다. 더욱이, 상기 중앙부(11)의 패드 산화막(15a)을 식각시킨 후에도 상기 가장자리부(13)의 산화막(15c) 및 질화막(15b)이 계속 잔존한다. 따라서, 상기 중앙부(11)의 액티브 영역의 표면이 노출되지만, 상기 가장자리부(13)의 액티브 영역이 노출되지 않는다. 이는 상기 가장자리부(13)에 형성할 반도체 소자에 치명적인 결함을 유발시키고 나아가 반도체 소자의 수율을 저하시킨다.
이를 해결하기 위해 화학적 기계적 연마 시간을 연장시키면, 디싱(dishing) 현상이 발생하고 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13) 상의 질화막(15b)의 두께가 상이해지는데, 이는 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13)에 형성할 반도체 소자의 신뢰성을 저하시키고 나아가 반도체 소자의 수율을 저하시킨다.
따라서, 종래의 화학적 기계적 연마 장치를 이용한 화학적 기계적 연마 방식으로는 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성을 확보하기가 어렵고 나아가 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정의 신뢰성을 확보하기가 어렵다. 그 결과, 종래의 화학적 기계적 연마 공정을 적용한 반도체 기판의 수율이 저하될 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 기판의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 높여줌으로써 반도체 기판의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 화학적 기계적 연마의 신뢰성을 확보하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 화학적 기계적 연마를 적용한 반도체 제조 공정의 신 뢰성을 확보하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 소자의 수율을 높이는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 장치는
연마 패드가 상부면에 배치된 회전 정반; 상기 회전 정반의 상측에 배치되어, 반도체 기판을 지지하는 캐리어 헤드; 상기 캐리어 헤드에 기계적으로 연결되어, 상기 캐리어 헤드를 회전시키는 캐리어 헤드용 회전부; 상기 회전 정반의 상측에 배치되어, 상기 연마 패드에 연마액을 분사하는 연마액 분사구; 상기 연마 패드의 상태를 조절하는 패드 컨디셔너; 및 상기 캐리어 헤드에 기계적으로 연결되어 상기 캐리어 헤드를 직선 왕복 이동시키는 직선 왕복 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 캐리어 헤드가 상기 회전부에 의해 회전함과 아울러 상기 직선 왕복 이동부에 의해 직선 왕복 이동할 수 있다.
바람직하게는, 상기 직선 왕복 이동부가 상기 캐리어 헤드를 상기 회전 정반의 반경방향으로 직선 왕복 이동시킬 수가 있다.
또한, 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 방법은
캐리어 헤드에 지지된 반도체 기판을 회전하는 회전 정반의 연마 패드에 밀착시키고 상기 캐리어 헤드를 회전부에 의해 회전시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시키는 단계; 및 상기 반도체 기판의 중앙부보다 가장자리부에 서의 연마량을 증가시키기 위해 상기 캐리어 헤드를 상기 회전부에 의해 회전시킴과 아울러 직선 왕복 이동부에 의해 직선 왕복 이동시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 직선 왕복 이동부가 상기 캐리어 헤드를 상기 회전 정반의 반경방향으로 직선 왕복 이동시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 반도체 기판의 산화막, 질화막, 폴리이미드막, 텅스텐막, 구리막, 다결정 실리콘막 중 어느 하나를 연마시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 3은 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 장치를 나타낸 개략 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(200)에서는 캐리어 헤드(210)가 반도체 기판(10)을 지지하며 회전 정반(220)으로부터 상측으로 이격하여 배치되고, 캐리어 헤드용 모터(211)와 같은 회전부가 수직 축(213)을 거쳐 상기 캐리어 헤더(210)의 상측부에 기계적으로 체결되고, 캐리어 헤드용 직선 왕복 이동부(215)가 수직 축(217)을 거쳐 상기 캐리어 헤더(210)의 상측부에 기계적으로 체결된다.
상기 모터(211)는 상기 캐리어 헤더(210)를 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시킨다. 상기 직선 왕복 이동부(215)는 상기 캐리어 헤더(210)를 상기 회전 정 반(220)의 반경방향(R)을 따라 직선으로 수평 왕복 이동시킨다. 연마 패드(221)가 상기 회전 정반(220)의 상부면에 배치, 고정된다. 회전 정반용 모터(223)와 같은 회전부가 수직 축(225)을 거쳐 상기 회전 정반(220)의 하측부에 체결된다. 상기 모터(223)는 상기 회전 정반(220)을 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시킨다. 연마액 공급라인(미도시)에 연결된 연마액 분사구(240)가 연마액(231)을 상기 연마 패드(221)에 하향 분사하도록 상기 연마 패드(221)로부터 상측으로 이격하여 배치된다. 패드 컨디셔너(240)가 상기 연마 패드(221)를 최적의 상태로 조절하기 위해 상기 연마 패드(221)로부터 상측으로 이격하여 배치된다. 상기 패드 컨디셔너(240)는 고정식 또는 이동식 회전 원판으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 패드 컨디셔너(240)의 드레서(미도시)는 상기 반도체 기판(10)보다 넓은 면적을 드레싱할 수 있고, 다이아몬드(diamond), 보론나이트라이드(boron nitride) 브러시(brush) 등을 이용한 접촉식 드레서로 구성되거나 초음파 등을 이용한 비접촉식 드레서로 구성될 수 있다.
상기 연마 패드(221)는 하드 패드 또는 소프트 패드를 갖는 단일 구조의 연마 패드로 구성되거나 상기 하드 패드와 소프트 패드를 모두 갖는 2 이상의 다중 구조의 연마 패드로 구성될 수 있다. 산화막의 평탄화 공정에는 상기 하드 패드와 소프트 패드를 갖는 2중 구조의 연마 패드를 사용하는 것이 일반적이다. 상기 연마 패드는 드레싱(dressing) 상태와 글래이징(glazing) 상태로 구분되는데, 상기 드레싱 상태는 상기 연마 패드의 평탄도가 양호한 상태이고, 상기 글래이징 상태는 상기 연마 패드가 상기 반도체 기판을 밀착하여 연마시킴으로써 상기 연마 패드의 평 탄도가 불량한 상태이다. 상기 드레싱 상태에서 연마량이 많고 상기 글래이징 상태에서 연마량이 적다.
한편, 설명의 편의상, 화학적 기계적 연마 장치(200)를 상기 회전 정반(220) 상에 한 개의 캐리어 헤드(210)와 한 개의 직선 왕복 이동부(215)가 배치된 것으로 도시하였으나, 실제로는 상기 회전 정반(220) 상에 2개 이상 복수개의 캐리어 헤드(210)가 배치되고, 각각의 캐리어 헤드(210)에 직선 왕복 이동부(215)가 배치될 수 있음은 자명한 사실이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(200)를 이용한 화학적 기계적 연마 방법을 살펴보면, 먼저, 패드 컨디셔너(240)를 이용하여 상기 회전 정반(220)의 연마 패드(221)를 드레싱 상태로 조절하여 놓는다. 이때, 상기 연마 패드(221)의 드레싱 면적을 반도체 기판(10)의 면적 보다 넓게 해주는 것이 좋다. 이후, 상기 회전 정반(220)을 회전 정반용 모터(223)에 의해 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시키고 수직 이동부(미도시)를 이용하여 반도체 기판(10)을 지지하는 캐리어 헤드(210)를 수직 하향 이동시킴으로써 상기 반도체 기판(10)을 상기 회전 정반(220)의 연마 패드(221)에 임의의 압력으로 밀착시키고 상기 캐리어 헤더(210)를 캐리어 헤드용 모터(211)에 의해 예를 들어 반시계방향으로 수평 회전시킨다. 이때, 연마액 공급라인(미도시)에 연결된 연마액 분사구(230)가 연마액(231)을 상기 연마 패드(221)에 하향 분사한다. 따라서, 상기 반도체 기판(10)의 표면이 화학적 기계적 연마됨으로써 평탄화된다.
한편, 상기 모터(211)가 상기 캐리어 헤드(210)의 수평 회전만을 진행하기 때문에 상기 연마 패드(221)의 제 1 부분(221a)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 수평 회전만이 진행되는 반도체 기판(10)에 계속하여 밀착됨으로써 처음의 드레싱 상태에서 글레이징 상태로 변경된다. 반면에 상기 연마 패드(221)의 제 2 부분(221b)은 상기 반도체 기판(10)에 계속 밀착되지 않음으로써 처음의 드레싱 상태를 그대로 유지한다. 따라서, 상기 반도체 기판(10)의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량이 감소한다.
상기 반도체 기판(10)의 연마 시간이 임의의 시간을 경과하고 나면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 헤드(210)를 상기 모터(211)에 의해 회전시킴과 아울러 상기 캐리어 헤드(210)를 직선 왕복 이동부(215)에 의해 상기 회전 정반(220)의 반경방향(R)을 따라 1회 이상 복수회 수평으로 직선 왕복 이동시켜준다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(10)이 회전함과 아울러 직선 왕복 이동하므로 상기 반도체 기판(10)의 가장자리부가 상기 연마 패드(221)의 제 2 부분(221b)에 밀착한다. 이는 상기 반도체 기판(10)의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 증가시킨다.
따라서, 본 발명은 화학적 기계적 연마할 하지층의 패턴 높이 또는 패턴 밀도와 같은 하지층의 특성으로 인하여 상기 반도체 기판(10)의 가장자리부에서의 연마량 증가가 요구되는 경우, 상기 가장자리부의 특정 부분의 연마량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 반도체 기판(10)의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성을 확보할 수가 있다.
이와 같은 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치 및 방법을 적용한 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정을 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5a를 참조하면, 먼저, 반도체 기판(10)의 트렌치 형성 영역 외측에 하드마스크층(15)이 형성되고, 상기 반도체 기판(10)의 중앙부(11)의 트렌치 형성 영역에 트렌치(21)가 형성되며 상기 가장자리부(13)의 트렌치 형성 영역에 트렌치(23)가 형성되고, 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13) 상에 산화막(31)이 상기 트렌치(21),(23)를 채울 수 있는 두께로 증착된다.
이러한 상태에서 상기 산화막(31)을 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(200)를 이용한 화학적 기계적 연마 방법에 의해 평탄화시킨다. 이때, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 중앙부(11)의 트렌치(21) 내에만 상기 산화막(31)이 잔존하고 상기 중앙부(11)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 잔존하지 않으면, 상기 가장자리부(13)의 트렌치(23) 내에만 상기 산화막(31)이 잔존하고 상기 가장자리부(13)의 하드마스크층(15) 상에 상기 산화막(31)이 잔존하지 않는다. 이는 상기 가장자리부(13)의 트렌치(23)가 상기 중앙부(11)의 트렌치(21)보다 얕게 형성되거나, 상기 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13) 상에 상기 산화막(31)이 두껍게 증착되더라도 상기 중앙부(11)보다 상기 가장자리부(13)에서 상기 산화막(31)의 연마량이 많기 때문이다.
따라서, 본 발명은 화학적 기계적 연마할 하지층의 패턴 높이 또는 패턴 밀도와 같은 하지층의 특성으로 인하여 상기 반도체 기판(10)의 가장자리부에서의 연마량 증가가 요구되는 경우, 상기 가장자리부의 특정 부분의 연마량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 반도체 기판(10)의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 화학적 기계적 연마 공정의 신뢰성을 확보할 수가 있다.
도 5b를 참조하면, 이후, 상기 중앙부(11)의 산화막(15c)을 식각시킴으로써 상기 중앙부(11)의 질화막(15b)을 노출시킨다. 이때, 상기 가장자리부(13)의 산화막(15c)도 식각되므로 상기 가장자리부(13)의 질화막(15b)이 노출된다.
도 5c를 참조하면, 그런 다음, 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13)의 노출된 질화막(15b)을 함께 식각시킴으로써 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13)의 패드 산화막(15a)을 노출시킨다. 이어서, 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13)의 노출된 패드 산화막(15a)을 함께 식각시킴으로써 상기 중앙부(11)와 상기 가장자리부(13)의 액티브 영역의 표면을 노출시킨다.
따라서, 본 발명은 상기 중앙부(11) 및 상기 가장자리부(13)의 액티브 영역을 모두 노출시킬 수 있으므로 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다. 그 결과, 반도체 소자의 수율 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 샐로우 트렌치 아이솔레이션 공정에서 산화막을 화학적 기계적 연마에 의해 평탄화하는 경우를 기준으로 설명하였으나, 질화막, 다결정 실리콘막, 텅스텐막, 구리막, 폴리이미드막 등을 화학적 기계적 연마에 의해 평탄화하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 자명한 사실이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화학적 기계적 연마 장치 및 방법은 캐리어 헤드에 지지된 반도체 기판을 회전하는 회전 정반의 연마 패드에 밀착시킨 상태에서 상기 캐리어 헤드를 회전시키면서 상기 반도체 기판을 화 학적 기계적 연마시키고, 그 다음에 상기 캐리어 헤드를 회전 및 직선 왕복 이동시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시킨다. 이때, 상기 연마 패드에는 연마액 분사구로부터의 연마액이 분사된다.
따라서, 본 발명은 상기 반도체 기판의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 하지층의 패턴 높이 또는 패턴 밀도와 같은 하지층 특성으로 인하여 반도체 기판의 가장자리부에서의 연마량 증가가 요구되는 경우, 상기 가장자리부의 특정 부분의 연마량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 반도체 기판의 표면 전체에서의 평탄화에 대한 화학적 기계적 연마의 신뢰성을 확보할 수 있고 나아가 화학적 기계적 연마를 적용한 반도체 제조 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이는 반도체 소자의 수율을 향상시킨다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (6)

  1. 수평 회전이 진행되는 반도체 기판에 밀착되어 드레싱 상태에서 글레이징 상태로 변경되는 제 1부분과 상기 반도체 기판에 밀착되지 않아 드레싱 상태가 유지되는 제 2부분을 포함하는 연마 패드;
    상기 연마 패드가 상부면에 배치된 회전 정반;
    상기 회전 정반의 상측에 배치되어, 반도체 기판을 지지하는 캐리어 헤드;
    상기 캐리어 헤드에 기계적으로 연결되어, 상기 캐리어 헤드를 회전시키는 캐리어 헤드용 회전부;
    상기 회전 정반의 상측에 배치되어, 상기 연마 패드에 연마액을 분사하는 연마액 분사구;
    상기 연마 패드의 상태를 조절하는 패드 컨디셔너; 및
    상기 캐리어 헤드에 기계적으로 연결되어 상기 캐리어 헤드를 직선 왕복 이동시키는 직선 왕복 이동부를 포함하는 화학적 기계적 연마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 캐리어 헤드가 상기 회전부에 의해 회전함과 아울러 상기 직선 왕복 이동부에 의해 직선 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 직선 왕복 이동부가 상기 캐리어 헤드를 상기 회전 정반의 반경방향으로 직선 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
  4. 캐리어 헤드에 지지된 반도체 기판을 회전하는 회전 정반의 연마 패드에 밀착시키고 상기 캐리어 헤드를 회전부에 의해 회전시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시키는 단계; 및
    상기 반도체 기판의 중앙부보다 가장자리부에서의 연마량을 증가시키기 위해 상기 캐리어 헤드를 상기 회전부에 의해 회전시킴과 아울러 직선 왕복 이동부에 의해 직선 왕복 이동시킴으로써 상기 반도체 기판을 화학적 기계적 연마시키는 단계를 포함하는 화학적 기계적 연마 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 직선 왕복 이동부가 상기 캐리어 헤드를 상기 회전 정반의 반경방향으로 직선 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 반도체 기판의 산화막, 질화막, 폴리이미드막, 텅스텐막, 구리막, 다결정 실리콘막 중 어느 하나를 연마시키는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 방법.
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