KR100649007B1 - chemical machine polishing apparatus and method of making the same - Google Patents

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Abstract

화학 기계적 연마 장치를 및 이를 만드는 방법이 제안된 것으로, 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 웨이퍼 홀더의 플레이트 내부에 다수개의 타원형 홀들을 형성하는 방법에 있어서, 상기 다수개의 타원형 홀들의 길이는 상기 플레이트의 중심부로부터 상기 플레이트의 반지름 방향으로 길게 형성되며, 상기 타원형 홀들의 폭은 상기 플레이트의 중심부에서 멀어질수록 넓어지는 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다. A chemical mechanical polishing apparatus and a method of making the same have been proposed, and in the method of forming a plurality of elliptical holes in a plate of a wafer holder constituting the chemical mechanical polishing apparatus, the length of the plurality of elliptical holes is the center of the plate. It is formed to extend in the radial direction of the plate, characterized in that the width of the elliptical hole is formed in a shape that becomes wider away from the center of the plate.

화학 기계적 연마 장치, 플레이트, 타원형 홀Chemical mechanical polishing devices, plates, oval holes

Description

화학 기계적 연마 장치 및 이를 만드는 방법{chemical machine polishing apparatus and method of making the same} Chemical mechanical polishing apparatus and method of making the same

도 1 내지 도 6은 종래 기술에 따른 화학 기계적 연마 장치의 구성 및 동작을 보여주는 다이어그램1 to 6 are diagrams showing the construction and operation of a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 장치의 플레이트의 구조를 보여주는 다이어그램7 is a diagram showing the structure of a plate of the chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

13 : 플레이트 14 : 타원형 홀13: plate 14: oval hole

본 발명은 화학 기계적 연마 장치 및 이를 만드는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a method of making the same.

이하, 종래 기술을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the prior art will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.

먼저, 도 1은 기판(1) 즉 웨이퍼가 화학 기계적 연마법으로 산화막을 폴리싱 한(polishing) 다음의 모양을 사진으로 찍은 것이다. First, FIG. 1 is a photograph taken of the substrate 1, that is, the wafer after the oxide film is polished by chemical mechanical polishing.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(1)의 내부에는 3개의 원형띠(2)가 만들 어져 있다. As shown in FIG. 1, three circular bands 2 are formed inside the substrate 1.

도 2 내지 도 6은 상기 연마 장치의 헤드를 보여주는 다이어그램들이다. 2 to 6 are diagrams showing heads of the polishing apparatus.

먼저 도 6에 따르면, 연마 장치의 헤드(10)는 웨이퍼 홀더(11)를 구비하고, 상기 웨이퍼 홀더(11)는 상기 기판(1)을 흡착하여 패드(12) 표면에 접촉시킨다. 상기 웨이퍼 홀더(11)는 밑면에 보호대(5), 상기 보호대(5) 내에 형성된 플레이트(6), 및 상기 플레이트 밑면에 형성된 고무판(4)을 구비한다. 상기 플레이트(6)는 복수개의 홀들(3)을 갖는다. First, according to FIG. 6, the head 10 of the polishing apparatus includes a wafer holder 11, and the wafer holder 11 adsorbs the substrate 1 and contacts the surface of the pad 12. The wafer holder 11 has a guard 5 at the bottom, a plate 6 formed in the guard 5, and a rubber plate 4 formed at the bottom of the plate. The plate 6 has a plurality of holes 3.

도 2에 나타낸 바와 같이, 이러한 상기 원형 띠(2) 부분은 다른 지역보다도 산화막 두께가 얇은 경우가 보통인데 그 이유는 다음과 같다. As shown in Fig. 2, the portion of the circular band 2 is usually thinner than the other regions, and the reason is as follows.

상기 기판(즉, 웨이퍼)(1)을 상기 헤드(10) 내의 상기 웨이퍼 홀더(11)가 잡고서 상기 패드(pad)(12) 표면에 접촉시킬 때, 상기 기판(1)은 상기 고무판(4) 뒤의 금속 재질의 상기 플레이트(또는 판)(6)에 뚫린 상기 홀들(3)을 통하여 흡착된다. When the substrate (ie, wafer) 1 is held by the wafer holder 11 in the head 10 and brought into contact with the surface of the pad 12, the substrate 1 is attached to the rubber plate 4. It is adsorbed through the holes 3 drilled in the plate (or plate) 6 of the back metal material.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 홀(3)이 진공 상태를 유지하게 됨으로써 상기 플레이트(6)와 밀착된 상기 고무판(4)이 상기 홀(3) 사이로 흡입되고 이 힘에 의하여 상기 고무판(4)과 밀착된 상기 기판(웨이퍼)(1)이 상기 웨이퍼 홀더에 딱 달라붙는 것이다. As shown in FIG. 3, the hole 3 maintains a vacuum state, whereby the rubber plate 4 in close contact with the plate 6 is sucked between the holes 3, and the rubber plate 4 is driven by this force. The substrate (wafer) 1 closely adhered to the wafer holder.

상기 기판(웨이퍼)(1)이 상기 헤드에 달라붙은 다음에 상기 기판(1)(웨이퍼)의 이송이 가능하다. 한편, 폴리싱 할 때는 반대로 상기 홀(3)을 통하여 공기가 주입되어 상기 고무판(4)이 약간 부풀어오르면서 상기 웨이퍼(기판)(1)에 압력을 가 하고, 압력을 가한 상태에서 상기 웨이퍼(1)가 회전하게 되는 것이다. 전술한 바와 같이, 압력을 가하지 않으면 연마제 만으로 산화막이나 금속막등을 폴리싱 하려면 연마 속도가 너무 낮아서 문제가 된다. After the substrate (wafer) 1 sticks to the head, it is possible to transfer the substrate 1 (wafer). On the other hand, when polishing, on the contrary, air is injected through the hole 3 so that the rubber plate 4 swells slightly, pressurizes the wafer (substrate) 1, and in the state where the pressure is applied, the wafer 1 ) Will rotate. As described above, if the pressure is not applied to polish the oxide film or the metal film with only the abrasive, the polishing rate is too low, which is a problem.

도 5는 상기 플레이트(6)의 평면도를 도시한 다이어그램이다. 도 5에 따르면, 상기 플레이트(6) 내에 일정 등 간격으로 여러 개의 내부 홀(7), 중간 홀(8) 및 외부 홀(9)들이 뚫려있고 이 홀들(7,8,9)을 통하여 진공을 유지하거나 공기를 불어넣어서 상기 웨이퍼(1)에 압력을 가하게 된다.5 is a diagram showing a plan view of the plate 6. According to FIG. 5, a plurality of inner holes 7, intermediate holes 8 and outer holes 9 are drilled in the plate 6 at equally spaced intervals and vacuum is supplied through these holes 7, 8, 9. Pressure is applied to the wafer 1 by holding or blowing air.

이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 홀들(7,8,9)을 통과한 공기는 상기 고무판(4)을 부풀리므로 공기의 압력이 상기 고무판(4) 전체에 골고루 미칠 것으로 판단되나 사실은 그렇지 않고 공기가 주입되는 상기 홀들(7,8,9)의 부분으로 공기가 먼저 통과하고 그 다음에 옆으로 퍼져서 압력을 유지하므로 엄밀하게는 상기 홀들(7,8,9) 부분에 위치한 상기 고무판(4)의 압력이 그 이외의 부분 압력보다 더 세며, 이러한 미세하게 나마 높은 압력은 상기 플레이트(6)의 회전에 따라서 상기 웨이퍼(1)도 회전하므로 상기 웨이퍼(1)의 일정 영역에 도 1에 나타낸 바와 같이, 원형띠들(2)을 만들게 된다.In this case, as shown in FIG. 3, since the air passing through the holes 7, 8, and 9 inflates the rubber plate 4, it is determined that the pressure of air will be evenly applied to the entire rubber plate 4, but in fact it is not. Air is first passed through the portion of the holes 7, 8, and 9 into which air is injected, and then spreads laterally to maintain pressure so that the rubber plate located at the portions of the holes 7, 8, and 9 The pressure of 4) is higher than the other partial pressures, and this minutely high pressure is also rotated in accordance with the rotation of the plate 6 so that the wafer 1 also rotates. As shown, circular bands 2 are made.

상기 원형띠(2) 부분은 산화막 내지는 금속막등의 두께가 타 지역보다 일반적으로 얇아지게 되어서 두께의 균일도를 저하시키므로 궁극적으로는 소자의 정상적인 작동을 불가능하게 하는 문제점이 있다. The circular strip 2 has a problem that the thickness of the oxide film or the metal film is generally thinner than other regions, thereby lowering the uniformity of the thickness, thereby ultimately preventing the normal operation of the device.

그러나, 만약 압력을 낮추면 상기 기판(1) 상에 상기 원형띠(2)가 발생되지 않을 수도 있으나 이러한 경우는 상기 폴리싱 비(polishing rate)가 저하되어 상기 웨이퍼(1)의 연마 처리 속도가 저하시키게 되는 문제점이 있다. However, if the pressure is lowered, the circular band 2 may not be generated on the substrate 1, but in this case, the polishing rate is lowered, thereby lowering the polishing rate of the wafer 1. There is a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 웨이퍼 상에 원형 띠를 발생시키지 않을 수 있는 화학 기계적 연마 장치 및 그를 만드는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and a method for making the same, which may not generate circular bands on a wafer.

또한, 본 발명의 다른 목적은 폴리싱 비를 빠르게 할 수 있는 화학 기계적 연마 장치 및 그를 만드는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus and a method for making the same, which can speed up the polishing ratio.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 반도체 제조 공정에 있어서 산화막의 평탄화를 위하여 화학 기계적 연마법이 보편적으로 사용되는데 이때 두께가 두꺼워지거나 얇아지는 경우를 해결한다. 이 문제점들을 해결하기 위하여 이 화학 기계적 연마 장치의 플레이트를 기존과는 다른 구조로 형성한다. 본 발명에서는 상기 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 웨이퍼 홀더의 한 부분인 플레이트내에 모양이 동일한 다수 개의 타원형 홀들을 형성한다.In order to achieve the above objects, according to the present invention, chemical mechanical polishing is commonly used to planarize an oxide film in a semiconductor manufacturing process, and this solves the case where the thickness becomes thick or thin. In order to solve these problems, the plate of the chemical mechanical polishing apparatus is formed into a structure different from the conventional one. In the present invention, a plurality of elliptical holes having the same shape are formed in a plate, which is part of a wafer holder constituting the chemical mechanical polishing apparatus.

본 발명의 일 형태에 의하면, 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 웨이퍼 홀더의 플레이트 내부에 다수개의 타원형 홀들을 형성하는 방법에 있어서, 상기 다수개의 타원형 홀들의 길이는 상기 플레이트의 중심부로부터 상기 플레이트의 반지름 방향으로 길게 형성되며, 상기 타원형 홀들의 폭은 상기 플레이트의 중심부에서 멀어질수록 넓어지는 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다. According to one aspect of the invention, in the method of forming a plurality of elliptical holes in the plate of the wafer holder constituting the chemical mechanical polishing apparatus, the length of the plurality of elliptical holes is radial direction of the plate from the center of the plate It is formed to be long, the width of the oval hole is characterized in that it is formed in a form that is wider away from the center of the plate.

바람직하게, 상기 타원형 홀들은 서로 다른 타원형들의 모양으로 형성 될 수 있다.Preferably, the elliptical holes may be formed in the shape of different ellipses.

이하에서, 첨부된 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 상세히 설명하기 로 한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIG. 7.

전술한 바와 같이, 본 발명은 패드(12) 위에 상기 웨이퍼(1)의 표면이 접촉되도록 한 상태에서 상기 연마 장치의 상기 패드(12)의 회전과 상기 웨이퍼(1)의 회전에 의하여 연마제의 공급으로 상기 웨이퍼(1)의 표면의 산화막이나 금속막이 그라인드(grind)되어 제거되는 방식이다. 상기 웨이퍼(1)가 회전을 하고 상기 패드(12)도 전함으로써 폴리싱 비(polishing rate)를 빠르게 할 수 있는데 한 방향으로 회전하므로 특정한 영역 등에서 특징적으로 두께가 두껍게 되거나 얇게 되는 경우가 자주 발생한다. As described above, the present invention supplies the abrasive by the rotation of the pad 12 and the rotation of the wafer 1 of the polishing apparatus in a state in which the surface of the wafer 1 is brought into contact with the pad 12. Thus, the oxide film or the metal film on the surface of the wafer 1 is ground and removed. As the wafer 1 rotates and the pad 12 also transmits, the polishing rate can be increased, and since the wafer 1 rotates in one direction, the thickness 1 is often thicker or thinner in a specific region.

본 발명의 실시 예에서는 이러한 두께가 두껍게 되거나 얇게 되는 경우를 해결하기 위하여 상기 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 상기 플레이트(6)의 구성을 기존과는 다른 구조로 형성한다.In the embodiment of the present invention, in order to solve such a case where the thickness becomes thick or thin, the structure of the plate 6 constituting the chemical mechanical polishing apparatus is formed in a structure different from the conventional one.

더욱 자세한 내용은 이하에서 상세히 설명하기로 한다. More details will be described in detail below.

도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 상기 웨이퍼 홀더(11)의 한 부분인 상기 플레이트(13)를 구성 할 시, 모양이 동일한 다수 개의 타원형 홀들(14)을 그 내부에 형성한다. 이 타원형 홀들(14)의 개수는 적어도 두 개 이상이다. 도 7에서, 모든 타원형 홀들(14)은 동일한 형상 및 크기를 갖고 있으나, 상기 타원형 홀들(14)의 크기 및 형상을 각각 다르게 할 수 도 있다.
여기서, 도 7에 도시된 상기 타원형의 홀들(14)의 길이는 상기 플레이트(13)의 중심부로부터 상기 플레이트(13)의 반지름 방향으로 길게 형성되며, 상기 타원형 홀(14)들의 폭은 상기 플레이트(13)의 중심부에서 멀어질수록 넓어지는 형상으로 형성된다. 이때, 상기 타원형 홀(14)들의 길이는 상기 플레이트(13)의 반지름 보다는 짧게 형성된다. As shown in FIG. 7, when constituting the plate 13 which is a part of the wafer holder 11 constituting the chemical mechanical polishing apparatus, a plurality of elliptical holes 14 having the same shape are formed therein. do. The number of these elliptical holes 14 is at least two or more. In FIG. 7, all elliptical holes 14 have the same shape and size, but may have different sizes and shapes of the elliptical holes 14.
Here, the length of the elliptical holes 14 shown in Figure 7 is formed long in the radial direction of the plate 13 from the center of the plate 13, the width of the elliptical holes 14 is the plate ( 13) is formed in a shape that widens further away from the center. At this time, the length of the elliptical holes 14 is formed shorter than the radius of the plate (13).

한편, 도 7에서, 상기 홀들(14)은 등간격으로 배치되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 실시 예에서는 상기 화학 기계적 연마 장치를 구성하는 상기 웨이퍼 홀 더(11)의 한 구성 요소인 부분인 상기 플레이트(13)를 형성 할 시, 모양이 동일하거나 또는 다른 다수개의 타원형 홀들(14)을 내부에 형성한다. Meanwhile, in FIG. 7, the holes 14 are arranged at equal intervals. As described above, in the present embodiment, when forming the plate 13, which is a part of the wafer holder 11 constituting the chemical mechanical polishing apparatus, a plurality of ellipses having the same shape or different shapes Holes 14 are formed therein.

이러한 타원형 형태의 홀들을(14) 형성할 경우에, 상기 플레이트(14)가 회전하더라도 종래 기술과 같은 원형 띠 모양이 발생하지 않으며, 결국 상기 기판(1)은 전체적으로 균일한 두께를 갖게된다. In the case of forming the elliptical holes 14, even when the plate 14 rotates, the circular band shape as in the prior art does not occur, and thus, the substrate 1 has a uniform thickness as a whole.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 화학 기계적 연마 장치 및 이를 만드는 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the chemical mechanical polishing apparatus and the method of making the same according to the present invention have the following effects.

즉, 연마 장치를 이용하여 폴리싱 공정을 수행한 후 기판의 두께 균일하게 된다. 또한, 상기 연마 장치를 이용한 폴리싱 처리 속도가 빨라진다. 따라서, 기판을 사용하여 제작된 반도체 소자의 품질을 향상시킬 수 있다.That is, after performing the polishing process using the polishing apparatus, the thickness of the substrate is uniform. In addition, the polishing processing speed using the polishing apparatus is increased. Therefore, the quality of the semiconductor element manufactured using the board | substrate can be improved.

Claims (10)

화학 기계적 연마 장치를 구성하는 웨이퍼 홀더의 플레이트 내부에 다수개의 타원형 홀들을 형성하는 방법에 있어서, A method of forming a plurality of elliptical holes inside a plate of a wafer holder constituting a chemical mechanical polishing apparatus, 상기 다수개의 타원형 홀들의 길이는 상기 플레이트의 중심부로부터 상기 플레이트의 반지름 방향으로 길게 형성되며, 상기 타원형 홀들의 폭은 상기 플레이트의 중심부에서 멀어질수록 넓어지는 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 만드는 방법. The length of the plurality of elliptical holes is formed long in the radial direction of the plate from the center of the plate, the width of the elliptical holes is formed in a form that becomes wider away from the center of the plate How to make a device. 제 1 항에 있어서, 상기 타원형 홀들의 길이는 상기 플레이트의 반지름 보다는 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 만드는 방법. The method of claim 1, wherein the length of the elliptical holes is shorter than the radius of the plate. 제 1 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 각각 다른 크기들을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 만드는 방법.The method of claim 1, wherein the elliptical holes have different sizes. 제 1 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 등간격으로 배치됨을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 만드는 방법.The method of claim 1, wherein the elliptical holes are spaced at equal intervals. 제 1 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 서로 다른 타원형들의 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치를 만드는 방법.The method of claim 1, wherein the elliptical holes are formed in the shape of different ellipses. 헤드, 상기 헤드 내에 구비된 웨이퍼 홀더, 그리고 상기 웨이퍼 홀더 밑면에 형성된 플레이트를 구비하고, 상기 플레이트 내부에는 상기 플레이트의 중심부로부터 상기 플레이트의 반지름 방향으로 길게 타원형 홀들이 형성되며 상기 타원형 홀들의 폭은 상기 플레이트의 중심부에서 멀어질수록 넓어지는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.A head, a wafer holder provided in the head, and a plate formed on a bottom surface of the wafer holder, wherein the elliptical holes are formed in the plate in the radial direction of the plate from the center of the plate and the width of the elliptical holes is equal to the width of the elliptical holes. A chemical mechanical polishing apparatus, characterized in that formed in a shape that widens away from the center of the plate. 제 6 항에 있어서, 상기 타원형 홀들의 길이는 상기 플레이트의 반지름 보다는 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.7. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 6, wherein the length of the elliptical holes is shorter than the radius of the plate. 제 6 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 각각 다른 크기들을 갖는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.7. A chemical mechanical polishing apparatus according to claim 6, wherein said elliptical holes have different sizes. 제 6 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 등간격으로 배치됨을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치.7. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 6, wherein the elliptical holes are arranged at equal intervals. 제 6 항에 있어서, 상기 타원형 홀들은 서로 다른 타원형들의 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 장치. 7. The chemical mechanical polishing apparatus according to claim 6, wherein the elliptical holes are formed in different elliptical shapes.
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