KR100744221B1 - Chemical mechanical polisher and process for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정에 관한 것으로서, 상측에 폴리싱패드가 마련되며, 폴리싱시 회전하는 플래튼과, 폴리싱패드 상측에 슬러리를 공급하도록 설치되는 슬러리공급노즐과, 폴리싱패드 상측에 초순수를 공급하도록 설치되는 초순수공급노즐과, 폴리싱패드 상측에 케미컬을 공급하도록 설치되는 케미컬공급노즐과, 폴리싱패드상에 설치되고, 슬러리공급노즐, 초순수공급노즐 및 케미컬공급노즐로부터 슬러리, 초순수 및 케미컬이 순차적으로 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드에 웨이퍼를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼를 각각 폴리싱하는 폴리싱헤드를 포함한다. 따라서, 본 발명은 화학적 기계적 연마공정에서 폴리싱을 마친 웨이퍼를 케미컬로 폴리싱하게 됨으로써 화학적 기계적 연마공정후 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질 제거를 위해 별도의 장치에서 케미컬로 세정하는 것을 생략함으로써 세정장비의 구입 및 유지에 따른 비용을 절감하고, 공정시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시키며, 웨이퍼의 세정에 적정한 케미컬의 사용 및 이를 이용한 폴리싱으로 인해 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질을 효율적으로 제거하도록 하는 효과를 가지고 있다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing process using the same, wherein a polishing pad is provided on an upper side thereof, a rotating platen upon polishing, a slurry supply nozzle installed to supply a slurry on an upper side of the polishing pad, and polishing An ultrapure water supply nozzle installed to supply ultrapure water to the upper side of the pad, a chemical supply nozzle installed to supply the chemical to the upper side of the polishing pad, a polishing pad installed on the polishing pad, and a slurry from a slurry supply nozzle, an ultrapure water supply nozzle and a chemical supply nozzle, Ultra pure water and chemicals are sequentially supplied, and a polishing head is used to polish each wafer by bringing the wafer into close contact with and rotating the polishing pad. Therefore, the present invention is to polish the wafer polished in the chemical mechanical polishing process by chemical, thereby eliminating the chemical cleaning in a separate device to remove foreign substances such as slurry attached to the wafer surface after the chemical mechanical polishing process cleaning equipment To reduce the cost of purchasing and maintaining the product, to improve productivity by shortening the process time, and to efficiently remove foreign substances such as slurry adhered to the wafer surface due to the use of chemicals suitable for cleaning the wafer and polishing using the same. Has an effect.
화학적 기계적 연마공정, 폴리싱패드, 슬러리, 초순수, 케미컬 Chemical mechanical polishing process, polishing pad, slurry, ultrapure water, chemical
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 사시도이고,1 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art,
도 2는 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마공정을 도시한 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating a chemical mechanical polishing process according to the related art,
도 3은 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정공정을 도시한 흐름도이고,3 is a flowchart illustrating a cleaning process after a chemical mechanical polishing process according to the related art.
도 4는 종래의 일실시예에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정장치를 도시한 사시도이고,4 is a perspective view illustrating a cleaning apparatus after a chemical mechanical polishing process according to a conventional embodiment;
도 5는 종래의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정장치를 도시한 도면이고,5 is a view showing a cleaning apparatus after a chemical mechanical polishing process according to another embodiment of the prior art,
도 6은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 사시도이고,6 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마공정을 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a chemical mechanical polishing process according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110 : 플래튼 111 : 폴리싱패드110: platen 111: polishing pad
120 : 슬러리공급노즐 130 : 초순수공급노즐120: slurry supply nozzle 130: ultrapure water supply nozzle
140 : 케미컬공급노즐 150 : 폴리싱 헤드140: chemical supply nozzle 150: polishing head
151 : 폴리싱하우징 151a : 회전축151:
151b : 백킹필름 152 : 리테이너링151b: backing film 152: retaining ring
본 발명은 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학적 기계적 연마공정에서 폴리싱을 마친 웨이퍼를 케미컬로 폴리싱하게 됨으로써 화학적 기계적 연마공정후 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질 제거를 위해 별도의 장치에서 케미컬로 세정하는 것을 생략할 수 있도록 하는 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing process using the same, and more particularly, by polishing a wafer polished in a chemical mechanical polishing process with a chemical, such as a slurry attached to the wafer surface after the chemical mechanical polishing process. The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing process using the same, which can omit chemical cleaning in a separate apparatus to remove foreign substances.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 공정에서 웨이퍼상에 단차를 갖는 구조물이 형성되며, 층간의 절연과 이러한 구조물이 형성된 결과면의 전면을 평탄화하기 위한 목적으로 층간절연막(ILD; Interlayer Dielectric)을 형성하는데, 층간절연막을 형성한 직후에는 층간절연막 아래의 구조물이 갖는 표면형태 즉, 단차가 그대로 층간절연막에도 나타난다. 따라서 층간절연막 또는 평탄화 목적의 물질층을 형성한 후에는 평탄화 공정을 실시한다.In general, in the process of manufacturing a semiconductor device, a structure having a step is formed on a wafer, and an interlayer dielectric (ILD) is formed for the purpose of insulating the interlayer and planarizing the entire surface of the resultant surface on which the structure is formed. Immediately after the interlayer insulating film is formed, the surface shape of the structure under the interlayer insulating film, i.e., the step, appears in the interlayer insulating film as it is. Therefore, the planarization process is performed after the interlayer insulating film or the material layer for planarization is formed.
최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 웨이퍼의 넓어진 면을 평탄화하기 위한 방법으로 화학적인 기계가공과 기계적인 제거가공을 하나의 가공방법으로 혼합한 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing; "CMP"라고도 함) 공정이 널리 이용되고 있다. In recent years, as the wafer has been large-sized, chemical-mechanical polishing (also referred to as "CMP") is a method for flattening the widened surface of the wafer by combining chemical machining and mechanical removal into one processing method. The process is widely used.
화학적 기계적 연마공정이란 단차를 가진 웨이퍼 표면을 폴리싱패드 위에 밀착시킨 후 연마제와 화학물질이 포함된 슬러리(slurry)를 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 주입시켜서 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 방식이다.In the chemical mechanical polishing process, a wafer surface having a step is brought into close contact with a polishing pad, and a slurry containing abrasive and chemical is injected between the wafer and the polishing pad to planarize the surface of the wafer.
종래의 화학적 기계적 연마공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The conventional chemical mechanical polishing process will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마장치(10)는 웨이퍼(W)가 폴리싱되는 폴리싱패드(21)가 상측면에 마련됨과 아울러 폴리싱시 회전하는 플래튼(20)과, 플래튼(20)의 상측에 설치되어 슬러리 및 초순수를 폴리싱패드(21)로 각각 공급하는 슬러리공급노즐(30) 및 초순수공급노즐(40)과, 플래튼(20)의 상측에 설치되어 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 폴리싱패드(21)로 로딩/언로딩함과 아울러 폴리싱시 웨이퍼(W)를 일정한 압력으로 폴리싱패드(21)에 밀착시켜서 회전시키는 폴리싱헤드(50)를 포함한다.1 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the prior art. As shown in the drawing, the chemical
폴리싱헤드(50)는 회전을 위해 상측에 회전축(51a)이 결합됨과 아울러 하측면에 웨이퍼(W)를 흡착 또는 가압하는 폴리싱하우징(51)과, 폴리싱하우징(51)의 하측에 설치되는 리테이너링(52)을 포함한다.The polishing
폴리싱하우징(51)은 외부의 진공공급부(미도시)와 에어공급부(미도시)로부터 공급되는 진공이나 에어를 하측에 형성되는 다수의 백사이드홀(미도시)로 공급되도록 내측에 유로(미도시)가 형성되며, 백사이드홀(미도시) 하측에 웨이퍼(W)를 흡착하거나 가압하도록 다수의 홀을 가지는 백킹필름(51b)이 부착된다.The polishing
리테이너링(52)은 폴리싱하우징(51)의 하측에 설치되어 웨이퍼(W)의 둘레에 위치한다.The
도 2는 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마공정을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 화학적 기계적 연마공정은 폴리싱하고자 하는 웨이퍼(W)를 폴리싱패드(21)로 이송시키는 단계(S1)와, 슬러리공급노즐(30)을 통해 슬러리가 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(21)에 폴리싱헤드(50)가 하측에 위치하는 웨이퍼(W)를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 슬러리 폴리싱하는 단계(S2)와, 슬러리 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 초순수공급노즐(40)을 통해 초순수가 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(21)에 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 초순수 폴리싱하는 단계(S3)와, 초순수 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 후속공정을 위하여 배출시키는 단계(S4)를 포함한다.2 is a flowchart illustrating a chemical mechanical polishing process according to the related art. As shown, the conventional chemical mechanical polishing process is a step (S1) for transferring the wafer (W) to be polished to the
이러한 종래의 화학적 기계적 연마공정은 장비뿐만 아니라 폴리싱패드(21) 및 슬러리와 같은 소모재가 공정 특성을 결정짓는데 중요한 역할을 한다. 이 중에서 연마율을 결정하는 슬러리는 특정의 화학액에 연마입자가 분산되어 있는 상태이다. 화학액이 웨이퍼(W) 표면 물질은 화학적으로 반응시키고, 분산되어 있는 연마입자가 웨이퍼(W) 표면의 반응물질을 결함없이 제거함으로써 평탄화를 이룰 수 있으며, 일반적으로 30 내지 150nm 정도의 크기로 구성되었다. 연마입자의 종류에는 실리카(SiO2), 세리아(CEO2), 알루미나(Al2O3)가 대표적인 연마입자로 분류된다. In this conventional chemical mechanical polishing process, not only the equipment but also the consumable materials such as the
그러나, 화학적 기계적 연마공정의 연마율을 결정짓는 슬러리의 경우 폴리싱 중에는 가장 중요한 요소이지만, 폴리싱 후에는 웨이퍼(W) 표면에 잔존해서는 안된다. 즉, 폴리싱후에는 슬러리는 세정공정 등을 통해서 웨이퍼(W) 표면으로부터 완전히 제거되어야만 후속공정시 반도체 소자의 신뢰성을 확보할 수 있다.However, the slurry that determines the polishing rate of the chemical mechanical polishing process is the most important factor during polishing, but should not remain on the surface of the wafer W after polishing. That is, after polishing, the slurry must be completely removed from the surface of the wafer W through a cleaning process to ensure the reliability of the semiconductor device in a subsequent process.
도 3은 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정공정을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 화학적 기계적 연마공정을 마친 웨이퍼의 세정공정은 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 세정장치로 이송시키는 단계(S5)와, 웨이퍼(W)를 케미컬과 브러쉬를 사용하여 세정하는 단계(S6)와, 웨이퍼(W)를 케미컬과 메가소닉을 사용하여 세정하는 단계(S7)와 웨이퍼(W)를 린스 및 드라이하는 단계(S8)를 포함한다. 3 is a flowchart illustrating a cleaning process after a chemical mechanical polishing process according to the related art. As shown in the drawing, the cleaning process of the wafer after the chemical mechanical polishing process is performed by transferring the polished wafer W to the cleaning apparatus (S5), and cleaning the wafer W using a chemical and a brush ( S6), cleaning the wafer W using chemicals and megasonics (S7) and rinsing and drying the wafer W (S8).
도 4는 종래의 일실시예에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정장치를 도시한 사시도이며, 웨이퍼(W)를 케미컬과 브러쉬를 사용하여 세정하는 단계(S6)에 사용되는 장치(60)로서, 웨이퍼(W)의 에지부분을 지지함과 아울러 회전시키는 다수의 회전지지핀(61)과, 회전지지핀(61)에 지지되어 회전하는 웨이퍼(W)에 케미컬 또는 초순수를 분사하는 분사노즐(62)과, 회전지지핀(61)에 지지되어 회전하는 웨이퍼(W)의 상.하면에 접촉하여 회전함으로써 웨이퍼(W) 표면에 부착된 이물질을 제거하는 PVA 재질의 브러쉬(63,64)를 포함한다.4 is a perspective view illustrating a cleaning apparatus after a chemical mechanical polishing process according to an exemplary embodiment, and is an
도 5는 종래의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마공정후의 세정장치를 도시한 도면이며, 웨이퍼(W)를 케미컬과 메가소닉을 사용하여 세정하는 단계(S7)에 사용되는 장치(70)로서, 웨이퍼(W)의 상면과 하면에 각각 케미컬 또는 초순수를 분사하는 상부 및 하부스프레이(71,72)와, 웨이퍼(W)의 상측면에 설치되어 웨이퍼(W) 에 분사되는 케미컬이나 초순수에 초음파를 전달하여 웨이퍼(W) 표면에 부착된 이물질을 제거하는 메가소닉(73)을 포함한다.FIG. 5 is a view showing a cleaning apparatus after a chemical mechanical polishing process according to another conventional embodiment, and is an
그러나, 이와 같이 화학적 기계적 연마공정후의 세정공정을 위해서 상기한 별도의 세정장치(60,70)들을 필요로 하게 되며, 이로 인해 장치 구입 및 유지에 따른 비용 증가를 발생시키며, 별도의 세정공정으로 인한 공정시간의 증가로 인해 생산성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.However, such a separate cleaning device (60, 70) is required for the cleaning process after the chemical mechanical polishing process, and this causes an increase in cost due to the purchase and maintenance of the device. An increase in process time causes a problem of lowering productivity.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 화학적 기계적 연마공정에서 폴리싱을 마친 웨이퍼를 케미컬로 폴리싱하게 됨으로써 화학적 기계적 연마공정후 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질 제거를 위해 별도의 장치에서 케미컬로 세정하는 것을 생략함으로써 세정장비의 구입 및 유지에 따른 비용을 절감하고, 공정시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시키며, 웨이퍼의 세정에 적정한 케미컬의 사용 및 이를 이용한 폴리싱으로 인해 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질을 효율적으로 제거하도록 하는 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정을 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to polish the wafer polished in the chemical mechanical polishing process with a chemical to remove foreign substances such as slurry adhered to the wafer surface after the chemical mechanical polishing process In order to reduce the cost of purchasing and maintaining the cleaning equipment, improve the productivity by shortening the process time by omitting the chemical cleaning in a separate device, and using the chemical suitable for cleaning the wafer and polishing using the wafer The present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing process using the same to efficiently remove foreign substances such as slurry attached to a surface.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 화학적 기계적 연마장치에 있어서, 상측에 폴리싱패드가 마련되며, 폴리싱시 회전하는 플래튼과, 폴리싱패드 상측에 슬러리를 공급하도록 설치되는 슬러리공급노즐과, 폴리싱패드 상측에 초순수를 공급하도록 설치되는 초순수공급노즐과, 폴리싱패드 상측에 케미컬을 공급하도록 설치되는 케미컬공급노즐과, 폴리싱패드상에 설치되고, 슬러리공급노즐, 초순수공 급노즐 및 케미컬공급노즐로부터 슬러리, 초순수 및 케미컬이 순차적으로 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드에 웨이퍼를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼를 각각 폴리싱하는 폴리싱헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the chemical mechanical polishing apparatus, the present invention provides a polishing pad provided on an upper side thereof, a platen that rotates during polishing, a slurry supply nozzle installed to supply a slurry on an upper side of the polishing pad, and polishing. Ultrapure water supply nozzles installed to supply ultrapure water to the upper side of the pad, Chemical supply nozzles installed to supply chemicals to the upper side of the polishing pad, Slurry from slurry supply nozzles, ultrapure water supply nozzles and chemical supply nozzles installed on the polishing pad And a polishing head for supplying ultrapure water and chemicals sequentially and polishing the wafers by closely attaching and rotating the wafers to the rotating polishing pads.
또한, 본 발명은 화학적 기계적 연마공정에 있어서, 슬러리가 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드에 웨이퍼를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼의 슬러리 폴리싱을 실시하는 단계와, 웨이퍼의 슬러리 폴리싱을 마치면 폴리싱패드에 초순수를 공급하여 웨이퍼의 초순수 폴리싱을 실시하는 단계와, 웨이퍼의 초순수 폴리싱을 마치면 폴리싱패드에 케미컬을 공급하여 웨이퍼의 케미컬 폴리싱을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the chemical mechanical polishing process, the slurry is supplied, and the slurry polishing of the wafer is performed by bringing the wafer into close contact with and rotating the polishing pad, and when the slurry polishing of the wafer is finished, ultrapure water is supplied to the polishing pad. And performing ultra-pure polishing of the wafer, and supplying chemicals to the polishing pad after the ultra-pure polishing of the wafer is finished, performing chemical polishing of the wafer.
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치(100)는 웨이퍼(W)가 폴리싱되는 폴리싱패드(111)가 상측면에 마련되는 플래튼(110)과, 폴리싱패드(111) 상측에 슬러리, 초순수, 케미컬을 각각 공급하도록 설치되는 슬러리공급노즐(120), 초순수공급노즐(130) 및 케미컬공급노즐(140)과, 폴리싱패드(111)에 웨이퍼(W)를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 폴리싱하는 폴리싱헤드(150)를 포함한다.6 is a perspective view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention. As shown, the chemical
플래튼(110)은 상측면에 웨이퍼(W)의 폴리싱이 실시되는 폴리싱패드(111)가 마련되며, 하측에 회전을 위한 회전축(112)이 마련된다.The
슬러리공급노즐(120)은 외부의 슬러리공급부(미도시)로부터 공급되는 슬러리를 폴리싱패드(111)상으로 공급하여 웨이퍼(W)의 슬러리 폴리싱이 실시되도록 한다.The
초순수공급노즐(130)은 외부의 초순수공급부(미도시)로부터 공급되는 슬러리를 폴리싱패드(111)상으로 공급하여 웨이퍼(W)의 초순수 폴리싱에 의해 슬러리 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)에 부착되는 슬러리 등의 이물질을 일차적으로 제거하도록 한다.The ultrapure
케미컬공급노즐(140)은 외부의 케미컬공급부(미도시)로부터 공급되는 케미컬을 폴리싱패드(111)상으로 공급하여 웨이퍼(W)의 케미컬 폴리싱에 의해 초순수 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)에 부착되는 슬러리 등의 이물질을 이차적으로 제거하도록 한다.The
케미컬공급노즐(140)은 케미컬 폴리싱시 웨이퍼(W) 표면에 부착되는 이물질의 효과적인 제거를 위하여 초순수, 황산(H2SO4), 과산화수소(H2O2)를 포함하되, 황산(H2SO4)의 중량비가 10∼15 wt%임과 아울러 과산화수소(H2O2)의 중량비가 4∼7 wt% 인 케미컬(Diluted Sulfuric acid, "DSP"라고도 함)을 폴리싱패드(111)로 공급하거나, 이러한 성분을 가진 케미컬에 불산(HF)이 100∼500ppm의 농도를 유지하도록 혼합된 케미컬(Diluted Sulfuric acid, Peroxide with ppm unit of HF, "DSP+"라고도 함)을 공급하게 된다.The
폴리싱헤드(150)는 폴리싱패드(111) 상측에 설치되고, 슬러리공급노즐(120), 초순수공급노즐(130) 및 케미컬공급노즐(140)로부터 슬러리, 초순수 및 케미컬이 순차적으로 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(111)에 웨이퍼(W)를 밀착 및 회전시킴으로써 웨이퍼(W)를 각각 폴리싱한다.The polishing
폴리싱헤드(150)는 웨이퍼(W)의 회전을 위하여 회전축(151a)이 상측에 결합됨과 아울러 하측면에 웨이퍼(W)를 흡착 또는 가압하는 폴리싱하우징(151)과, 폴리싱하우징(151)의 하측에 설치되어 웨이퍼(W)의 둘레에 위치하는 리테이너링(152)을 포함한다.The polishing
폴리싱하우징(151)은 외부의 진공공급부(미도시)와 에어공급부(미도시)로부터 공급되는 진공이나 에어를 하측에 형성되는 다수의 백사이드홀(미도시)로 공급되도록 내측에 유로(미도시)가 형성되며, 백사이드홀(미도시) 하측에 웨이퍼(W)를 흡착하거나 가압하도록 다수의 홀을 가지는 백킹필름(151b)이 부착된다.The polishing
이와 같은 본 발명의 화학적 기계적 연마장치(100)의 작동을 본 발명의 화학적 기계적 연마공정과 함께 설명하면 다음과 같다.Such operation of the chemical
도 7은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마공정을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마공정은 웨이퍼(W)를 폴리싱패드(111)로 이송시키는 단계(S10)와, 웨이퍼(W)를 슬러리로 폴리싱하는 단계(S20)와, 웨이퍼(W)를 초순수로 폴리싱하는 단계(S30)와, 웨이퍼(W)를 케미컬로 폴리싱하는 단계(S40)와, 웨이퍼(W)를 후속공정을 위하여 배출시키는 단계(S50)를 포함한다.7 is a flowchart illustrating a chemical mechanical polishing process according to the present invention. As shown, the chemical mechanical polishing process according to the present invention includes transferring the wafer W to the polishing pad 111 (S10), polishing the wafer W into a slurry (S20), and the wafer ( Polishing S) with ultrapure water (S30), polishing the wafer W chemically (S40), and discharging the wafer W for subsequent processing (S50).
웨이퍼(W)를 폴리싱패드(111)로 이송시키는 단계(S10)는 폴리싱헤드(150) 하 측면에 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 폴리싱패드(111)상에 로딩시키는 단계이다.Transferring the wafer W to the polishing pad 111 (S10) is a step in which the wafer W is vacuum-adsorbed on the lower side of the polishing
웨이퍼(W)를 슬러리로 폴리싱하는 단계(S20)는 슬러리공급노즐(120)로부터 슬러리가 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(111)에 폴리싱헤드(150)가 웨이퍼(W)를 에어의 압력에 의해 밀착시켜서 회전시킴으로써 웨이퍼(W)의 폴리싱면에 대한 평탄화를 위한 슬러리 폴리싱을 실시한다.In the step S20 of polishing the wafer W with the slurry, the slurry is supplied from the
웨이퍼(W)를 초순수로 폴리싱하는 단계(S30)는 폴리싱헤드(150)가 슬러리 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 초순수공급노즐(130)로부터 초순수가 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(111)에 에어의 압력으로 밀착시켜서 웨이퍼(W)의 초순수 폴리싱을 실시함으로써 웨이퍼(W) 표면에 부착되는 슬러리 등의 이물질을 일차적으로 제거한다. In the step S30 of polishing the wafer W with ultrapure water, air is supplied to the
웨이퍼(W)를 케미컬로 폴리싱하는 단계(S40)는 폴리싱헤드(150)가 초순수 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 케미컬공급노즐(140)로부터 케미컬이 공급됨과 아울러 회전하는 폴리싱패드(111)에 에어의 압력으로 밀착시켜서 웨이퍼(W)의 케미컬 폴리싱을 실시함으로써 웨이퍼(W) 표면에 부착되는 슬러리 등의 이물질을 이차적으로 제거한다.Polishing the wafer (W) with a chemical (S40) is air to the polishing pad (111), which is supplied with chemicals from the chemical supply nozzle (140) to the wafer (W) in which the polishing head (150) has finished ultrapure water polishing. By chemically polishing the wafer W by bringing it into close contact at a pressure of, the foreign matter such as a slurry adhering to the surface of the wafer W is secondarily removed.
웨이퍼(W)를 케미컬로 폴리싱을 하는 경우 웨이퍼(W) 표면에 부착되는 이물질의 효과적인 제거를 위하여 초순수, 황산(H2SO4), 과산화수소(H2O2)를 포함하되, 황산(H2SO4)의 중량비가 10∼15 wt%임과 아울러 과산화수소(H2O2)의 중량비가 4∼7 wt%인 케미컬(Diluted Sulfuric acid, "DSP"라고도 함)을 폴리싱패드(111)로 공급 하거나, 이러한 성분을 가진 케미컬에 불산(HF)이 100∼500ppm의 농도를 유지하도록 혼합된 케미컬(Diluted Sulfuric acid, Peroxide with ppm unit of HF, "DSP+"라고도 함)을 폴리싱패드(111)로 공급한다.Chemical polishing of the wafer W includes ultrapure water, sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and sulfuric acid (H 2 ) for effective removal of foreign substances adhering to the wafer W surface. SO 4 ) of 10 to 15 wt% weight ratio of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) to the chemicals (Diluted Sulfuric acid, also referred to as "DSP") of 4 to 7 wt% supplied to the
웨이퍼(W)를 후속공정을 위하여 배출시키는 단계(S50)는 폴리싱헤드(150)가 웨이퍼(W)를 진공으로 흡착하여 린스 및 드라이 공정 등의 후속 공정 수행을 위하여 폴리싱패드(111)로부터 언로딩시킨다.In operation S50, the wafer W is discharged for the subsequent process, and the polishing
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학적 기계적 연마공정에서 슬러리 및 초순수 폴리싱을 마친 웨이퍼(W)를 케미컬로 폴리싱하게 됨으로써 화학적 기계적 연마공정후 웨이퍼(W) 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질 제거를 위해 브러쉬, 메가소닉 등을 이용하여 케미컬 세정을 실시하는 공정을 생략함으로써 이러한 세정장비의 구입 및 유지에 따른 비용을 절감하고, 공정시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시키며, 웨이퍼(W)의 세정에 적정한 케미컬의 사용 및 이를 이용한 폴리싱으로 인해 웨이퍼(W) 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질을 효율적으로 제거하게 된다. According to a preferred embodiment of the present invention as described above, by polishing the wafer (W) after the slurry and ultrapure water polishing in the chemical mechanical polishing process by chemical, foreign matters such as slurry attached to the surface of the wafer (W) after the chemical mechanical polishing process By eliminating the process of chemical cleaning using a brush, megasonic, etc. for removal, it reduces the cost of purchasing and maintaining such cleaning equipment, improves productivity by shortening the process time, and cleans the wafer W. Due to the use of a chemical suitable for the polishing and polishing using the same, foreign matters such as a slurry adhered to the surface of the wafer W can be efficiently removed.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정은 화학적 기계적 연마공정에서 폴리싱을 마친 웨이퍼를 케미컬로 폴리싱하게 됨으로써 화학적 기계적 연마공정후 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질 제거를 위해 별도의 장치에서 케미컬로 세정하는 것을 생략함으로써 세정장비의 구입 및 유지에 따른 비용을 절감하고, 공정시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시키며, 웨이퍼의 세정에 적정한 케미컬의 사용 및 이를 이용한 폴리싱으로 인해 웨이퍼 표면에 부착된 슬러리 등의 이물질을 효율적으로 제거하도록 하는 효과를 가지고 있다. As described above, in the chemical mechanical polishing apparatus and the chemical mechanical polishing process using the same, foreign substances such as slurry adhered to the surface of the wafer after chemical mechanical polishing process by polishing the wafer polished with chemical in the chemical mechanical polishing process. By eliminating chemical cleaning in a separate device for removal, it reduces the cost of purchasing and maintaining cleaning equipment, improves productivity by shortening the process time, and uses chemicals suitable for cleaning wafers and polishing using the same. Therefore, it has an effect of efficiently removing foreign matters such as a slurry adhered to the wafer surface.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치와 이를 이용한 화학적 기계적 연마공정을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for performing a chemical mechanical polishing apparatus and a chemical mechanical polishing process using the same, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, but is claimed in the following claims. As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention will be described to the extent that various modifications can be made.
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