KR100633997B1

KR100633997B1 - Method for cleaning brush of CMP apparatus

Info

Publication number: KR100633997B1
Application number: KR1020040087918A
Authority: KR
Inventors: 박종욱
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-10-16
Also published as: KR20060038779A

Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 화학적 기계적 연마 장치가 연마 공정을 수행하지 않는 시간 또는 자체 세정 시간 동안에 브러쉬를 케미컬로 세정하여 브러쉬에 존재하는 오염물을 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a brush cleaning method of a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, to a method of removing contaminants present in a brush by chemically cleaning a brush during a time when the chemical mechanical polishing apparatus does not perform a polishing process or during a self-cleaning time. It is about.

본 발명의 상기 목적은 브러쉬 샤프트의 중간부에 존재하는 구멍에 케미컬을 흘려 브러쉬를 세정하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a brush cleaning method of a chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that the brush is cleaned by flowing a chemical into a hole present in the middle of the brush shaft.

따라서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정방법은 화학적 기계적 연마 장치의 휴지 시간 또는 자체 세정 시간에 브러쉬를 케미컬로 자체 세정함으로써 포스트 세정시의 세정 효율을 향상시켜 제품의 수율을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, the brush cleaning method of the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention has the effect of improving the cleaning efficiency at the time of post-cleaning by improving the cleaning efficiency at the time of post-cleaning by self-cleaning the brush with the chemical during the downtime or the self-cleaning time of the chemical mechanical polishing apparatus. have.

화학적 기계적 연마(CMP), 브러쉬 자체 세정, 케미컬, DHFChemical Mechanical Polishing (CMP), Brush Self Cleaning, Chemical, DHF

Description

Method for cleaning brush of CMP apparatus

도 1은 종래의 브러쉬 형상을 나타낸 도면.1 is a view showing a conventional brush shape.

도 2(가)는 본 발명의 브러쉬 및 샤프트의 형상을 나타낸 평면도.Figure 2 (a) is a plan view showing the shape of the brush and the shaft of the present invention.

도 2(나)는 도 2(가)의 A-A' 단면도.Figure 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of Figure 2 (a).

도 3은 본 발명의 브러쉬 및 샤프트의 길이 방향의 단면도.3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the brush and shaft of the present invention.

도 4는 산화막의 포스트 세정 후의 파티클 분포를 나타낸 웨이퍼 맵.4 is a wafer map showing particle distribution after post-cleaning of an oxide film.

최근 반도체 소자의 고속화 및 고집적화에 따라 다층 구조의 금속 배선이 일 반화되고 있으며 미세 패턴 형성을 실현하기 위한 노광 장치의 초점 심도(DOF: Depth of Focus)에 대한 공정 여유도(margin)가 줄어듬에 따라 초점 심도를 확보하기 위한 광대역 평탄화 기술이 요구된다.Recently, due to the high speed and high integration of semiconductor devices, metal wiring having a multi-layer structure has become common, and as the process margin for the depth of focus (DOF) of an exposure apparatus for realizing fine patterns is reduced, There is a need for a broadband planarization technique to secure a depth of focus.

이와 같은 평탄화를 실현하기 위한 방법으로 화학적 기계적 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 방법이 널리 사용되고 있으며 점차 그 적용 분야를 넓혀가고 있다.Chemical mechanical polishing (CMP) is widely used as a method for achieving such a planarization, and is gradually expanding its field of application.

화학적 기계적 연마 공정은 웨이퍼와 연마 패드(pad) 사이에 액상의 슬러리(slurry)를 투입하여 웨이퍼 표면을 연마하는 기술이다. 따라서 연마 후의 웨이퍼 표면에는 연마 부산물 및 슬러리 등이 잔류하기 때문에 화학적 기계적 연마 후 세정 공정(post cleaning, 이하 포스트 세정)을 반드시 수행해야 한다.The chemical mechanical polishing process is a technique of polishing a wafer surface by inserting a liquid slurry between the wafer and the polishing pad. Therefore, since polishing by-products, slurries, and the like remain on the polished wafer surface, a post-chemical cleaning process (hereinafter, referred to as post-cleaning) must be performed.

상기 포스트 세정은 희석 불화수소용액(Diluted HF, 이하 DHF)과 같은 케미컬(chemical)을 공급하면서 브러쉬로 스크러빙(scrubbing)하는 것이 일반적이다.The post-cleaning is generally scrubbing with a brush while supplying a chemical such as dilute hydrogen fluoride solution (DHF).

도 1은 브러쉬 스크러빙에 사용되는 브러쉬의 형상을 나타낸 것으로서, 도 1(가)는 롤형(roll type), 도 1(나)는 디스크형(disc type), 도 1(다)는 팬형(fan type)을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the shape of the brush used for brush scrubbing, Figure 1 (a) is a roll type (roll type), Figure 1 (b) is a disk type (disc type), Figure 1 (c) is a fan type (fan type) ).

도 1에 도시된 바와 같이, 포스트 세정시 브러쉬(10)를 회전시키며 웨이퍼(W) 상에 존재하는 오염물을 제거한다.As shown in FIG. 1, the brush 10 is rotated during post cleaning to remove contaminants present on the wafer W. FIG.

대한민국 등록특허 제10-0338813호, 대한민국 공개특허 제2003-0092529호, 대한민국 공개특허 제2004-0070591호 및 대한민국 공개특허 제2004-0070583호를 포함하여 포스트 세정 효율을 높이기 위한 방법 및 장치에 대한 많은 제안이 이루어 지고 있다.Many methods and apparatus for improving post cleaning efficiency, including Republic of Korea Patent Registration No. 10-0338813, Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0092529, Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0070591 and Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0070583 Proposals are being made.

그러나 포스트 세정시 웨이퍼를 스크러빙하는 브러쉬 자체의 세정(self cleaning)도 중요하며 세정이 제대로 이루어지지 않은 브러쉬로 웨이퍼를 스크러빙할 경우 브러쉬에 존재하는 파티클이 웨이퍼에 유입되는 등의 문제가 발생한다.However, self-cleaning of the brush itself scrubbing the wafer during post-cleaning is also important. When scrubbing the wafer with a brush that is not properly cleaned, particles such as particles are introduced into the wafer.

따라서 브러쉬 자체 세정은 포스트 세정의 효율에 커다란 영향을 미침에도 불구하고 브러쉬 자체 세정 효율을 높이기 위한 제안은 거의 이루어지지 않고 있다.Therefore, although brush self-cleaning has a great influence on the efficiency of post-cleaning, few proposals have been made to increase brush self-cleaning efficiency.

현재, 화학적 기계적 연마 장치가 연마 공정을 수행하지 않는 시간(idle time, 이하 휴지 시간) 또는 자체 세정 시간에 순수(DIW: Deionized Water)를 사용하여 브러쉬를 자체 세정하고 있다. 그러나 순수에 의한 브러쉬 자체 세정은 커다란 효과를 발휘하지 못하고 있다.At present, the brush is self-cleaning using deionized water (DIW) at a time during which the chemical mechanical polishing apparatus does not perform the polishing process (idle time, hereinafter rest time) or a self-cleaning time. However, brush self-cleaning by pure water does not have a great effect.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화학적 기계적 연마 장치의 휴지 시간 또는 자체 세정 시간에 브러쉬를 케미컬로 세정하여 브러쉬에 존재하는 오염물을 제거하는 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to provide a method for removing the contaminants present in the brush by chemically cleaning the brush at the down time or self-cleaning time of the chemical mechanical polishing apparatus. There is a purpose.

본 발명의 상기 목적은 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정 방법에 있어 서, 화학적 기계적 연마 장치가 연마 공정을 수행하지 않는 시간 또는 자체 세정 시간에 브러쉬 샤프트의 중간부에 존재하는 구멍에 케미컬을 흘려 브러쉬를 세정하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a brush cleaning method of a chemical mechanical polishing apparatus, in which a chemical is applied to a hole present in the middle of a brush shaft at a time when the chemical mechanical polishing apparatus does not perform a polishing process or at a self-cleaning time. It achieves by the brush cleaning method of the chemical mechanical polishing apparatus characterized by cleaning.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 2(가)는 본 발명의 브러쉬 및 샤프트의 형상을 나타낸 평면도이고 도 2(나)는 도 2(가)의 A-A' 단면도이다. 도 3은 본 발명의 브러쉬 및 샤프트의 길이 방향의 단면도이다.Figure 2 (a) is a plan view showing the shape of the brush and the shaft of the present invention and Figure 2 (b) is a cross-sectional view taken along line A-A 'of Figure 2 (a). 3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the brush and shaft of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 브러쉬 및 샤프트는 롤형(roll type)을 나타낸 것으로 브러쉬(102)를 지지하는 샤프트(100)의 중간부에는 구멍(104)이 뚫려 있으며 그 구멍은 샤프트의 표면을 감싸고 있는 브러쉬(102)를 향해 방사형으로 연결되어 있다. 도 3의 화살표는 케미컬이 상기 구멍(104)을 통해 유입되어 브러쉬(102)를 자체 세정하는 모양을 나타낸 것이다.The brushes and shafts shown in FIGS. 2 and 3 show a roll type, in which a hole 104 is drilled in the middle of the shaft 100 supporting the brush 102, and the hole surrounds the surface of the shaft. Radially connected towards the brush 102. The arrow in FIG. 3 shows the chemical flowing through the hole 104 to clean the brush 102 itself.

본 발명은 화학적 기계적 연마 장치의 휴지 시간 또는 자체 세정 시간에 상기 샤프트의 중간부에 존재하는 구멍(104)에 케미컬을 흘려주어 브러쉬를 세정하는 것으로서, 도 2 및 도 3에 도시되지 않았으나 디스크형 또는 팬형의 브러쉬 형상에도 동일하게 적용할 수 있다.The present invention cleans a brush by flowing a chemical into a hole 104 present in the middle of the shaft during a downtime or a self-cleaning time of a chemical mechanical polishing apparatus, which is not shown in FIGS. The same applies to the fan-shaped brush shape.

포스트 세정의 방법으로는 브러쉬 스크러빙 또는 초음파 메가소닉에 의해 웨 이퍼 표면에 존재하는 오염물을 물리적으로 박리하는 방법 및 웨이퍼 표면을 식각하거나 오염물을 직적 용해하는 세정액을 사용하여 오염물을 제거하는 방법 등이 존재하며 세정 효율을 높이기 위해 이러한 방법들을 병용하는 것이 일반적이다.Post cleaning methods include physical scrubbing of contaminants present on the wafer surface by brush scrubbing or ultrasonic megasonics, and methods of removing contaminants using a cleaning solution that etches the wafer surface or directly dissolves the contaminants. It is common to use these methods in combination to increase the cleaning efficiency.

또한, 화학적 기계적 연마의 대상 물질로는 실리콘 산화막이나 도핑된 실리콘 산화막과 같은 산화막, 실리콘(Si) 및 텅스텐(W)과 같은 금속물질 등이 존재하며 상기 대상 물질에 따라 포스트 세정시의 세정액을 달리 사용한다. In addition, the target material for chemical mechanical polishing includes an oxide film such as a silicon oxide film or a doped silicon oxide film, a metal material such as silicon (Si) and tungsten (W), and the like. use.

상기 세정액으로는 DHF, APM(수산화암모늄과 과산화수소 및 물의 혼합액), SPM(황산과 과산화수소의 혼합액) 및 HPM(염산과 과산화수소 및 물의 혼합액) 등이 존재한다.Examples of the cleaning solution include DHF, APM (mixture of ammonium hydroxide and hydrogen peroxide and water), SPM (mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide), HPM (mixture of hydrochloric acid, hydrogen peroxide and water), and the like.

예를 들어, 산화막의 화학적 기계적 연마는 주로 실리카(silica) 또는 세리아(ceria)와 같은 산화물 입자를 알칼리 용액에 분산시킨 슬러리를 사용하며 상기 산화막의 포스트 세정은 순수를 사용한 브러쉬 세정을 하거가 DHF에 의한 세정과 브러쉬 세정을 병행한다.For example, chemical mechanical polishing of an oxide film mainly uses a slurry in which oxide particles such as silica or ceria are dispersed in an alkaline solution, and post-cleaning of the oxide film is performed by brush cleaning using pure water or by DHF. Cleaning and brush cleaning at the same time.

따라서 산화막의 포스트 세정 전 화학적 기계적 연마 장치의 휴지 시간 또는 자체 세정 시간에 브러쉬를 DHF로 자체 세정함으로써 포트스 세정의 세정 효율을 극대화시킬 수 있다.Therefore, the cleaning efficiency of the pots cleaning can be maximized by self-cleaning the brush with DHF during the down time or the self cleaning time of the chemical mechanical polishing apparatus before the post cleaning of the oxide film.

다른 예를 들어, 실리콘의 포스트 세정에서는 브러쉬 스크러빙과 APM 세정을 병행하는 경우가 많다. 이런 경우에는 상기 브러쉬 세정을 위한 케미컬로 APM을 사용하는 것이 가능하다.In another example, in post-cleaning of silicon, brush scrubbing and APM cleaning are often performed in parallel. In this case it is possible to use APM as the chemical for the brush cleaning.

상술한 바와 같이, 본 발명은 브러쉬 스크러빙이 이루어지는 모든 포스트 세 정 공정에 적용이 가능하며 브러쉬의 자체 세정을 위한 케미컬은 포스트 세정에 사용되는 세정액이 바람직하다.As described above, the present invention is applicable to all post cleaning processes in which brush scrubbing is performed, and the chemical for self cleaning of the brush is preferably a cleaning liquid used for post cleaning.

표 1과 도 4는 각각 산화막의 포스트 세정 후의 입자 개수에 대한 측정 결과와 웨이퍼 맵(wafer map)을 나타낸 것이다. 상기 파티클 개수는 1㎛ 이상의 큰 파티클의 개수를 의미한다.Table 1 and FIG. 4 show a measurement result and a wafer map of the particle number after the post-cleaning of the oxide film, respectively. The number of particles refers to the number of large particles of 1 μm or more.

표 1의 브러쉬 자체 세정은 DHF를 사용하여 자체 세정한 경우이다. 표 1과 그림 2로부터 알 수 있듯이, 브러쉬 자체 세정을 실시했을 때는 실시하지 않았을 때에 비해 실제 반도체 소자의 수율에 커다란 영향을 미치는 큰 파티클 개수가 크게 감소했음을 알 수 있다.Brush self-cleaning of Table 1 is the case of self-cleaning using DHF. As can be seen from Table 1 and Figure 2, when the brush self-cleaning is performed, the number of large particles which greatly affects the yield of the actual semiconductor device is significantly reduced.

LOT NOLOT NO 브러쉬 자체 세정 실시 여부Whether the brush is self-cleaning 파티클 수Particle Count 1One 실시하지 않음Do not conduct 38603860 22 "" 27922792 33 "" 23342334 44 "" 41534153 55 "" 33763376 66 실시practice 423423 77 실시practice 261261

현재, 화학적 기계적 연마 공정의 슬러리에 의해 발생하는 큰 파티클은 필터를 사용하여 제거하고 있다. 상기 필터는 월 1-2회 정도 교체해주어야 본래의 성능을 유지하는데 본 발명을 사용하여 브러쉬의 자체 세정 효과를 극대화시키면 필터를 자주 교체해줄 필요가 없어져 자재의 소모를 줄일 수 있고 잦은 교체에 따른 업무 시간의 낭비도 피할 수 있다.Currently, large particles generated by slurries in chemical mechanical polishing processes are removed using filters. The filter should be replaced about once or twice a month to maintain the original performance. By maximizing the self-cleaning effect of the brush using the present invention, the filter does not need to be replaced frequently, which reduces the consumption of materials and the work of frequent replacement. Waste of time can also be avoided.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

따라서, 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치의 브러쉬 세정방법은 화학적 기계적 연마 장치의 휴지 시간 또는 자체 세정 시간에 브러쉬를 케미컬로 자체 세정함으로써 포스트 세정시의 세정 효율을 향상시켜 제품의 수율을 향상시키며 잦은 소모품 교체가 필요없게 되는 효과가 있다.Therefore, the brush cleaning method of the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention improves the cleaning efficiency at the time of post cleaning by chemically cleaning the brush with the chemical during the downtime or the self-cleaning time of the chemical mechanical polishing apparatus, thereby improving the yield of the product and frequently consumables. There is no need to replace.

Claims

In the brush cleaning method of the chemical mechanical polishing apparatus,

Polishing the wafer surface with a slurry by a polishing pad of the chemical mechanical polishing apparatus;

Cleaning the brush by flowing chemical into a hole present in the middle of the brush shaft at the polishing pause time of the chemical mechanical polishing device or the brush self cleaning time and the chemical flowing out of the hole into a plurality of holes connected to the brush; And

Cleaning the wafer surface with the cleaned brush;

Brush cleaning method of a chemical mechanical polishing apparatus comprising a.

The method of claim 1,

The brush is a brush cleaning method of the chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that any one of a roll type, a disk type and a fan type.

The method of claim 1,

The chemical cleaning method of the brush of the chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that any one of DHF, APM, SPM and HPM.