KR100790913B1 - 연마 장치 및 연마 방법 - Google Patents

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    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect

Abstract

구리로 이루어진 피연마 표면을 갖는 웨이퍼가 연마 부재로서 역할을 하는 패드와 접촉하게 하고, 그 구리를 기계적 및 화학적 연마 입자를 함유하는 슬러리를 공급하면서 연마한다. 그 후, 많은 수의 미세한 돌출부를 갖는 다이아몬드로 된 피니싱 부재가 패드의 표면과 접촉하면서 스캐닝할 때에, 수산 등의 킬레이트화제를 드레싱 용액으로서 패드의 표면에 공급한다. 따라서, 슬러리와 구리의 반응에 의해 생성되고, 또 패드에 들러붙어 물에 용해되기 어려운 반응 생성물이 용해됨으로써, 그 반응 생성물을 단시간내에 제거할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 연마 후 연마 부재에 들러붙은 반응 생성물을 단시간내에 제거할 수 있으므로, CMP 프로세스를 행하는데 요구되는 시간이 단축될 수 있다.

Description

연마 장치 및 연마 방법{POLISHING SYSTEM AND POLISHING METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 연마 장치의 양호한 실시예를 도시하는 사시도이며,
도 2는 본 발명에 따른 연마 장치의 양호한 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3은 연마 장치의 회전 테이블(31)의 작동을 예시하는 도면이며,
도 4는 연마 장치의 패드(32) 표면을 도시한 평면도이고,
도 5a 내지 도 5d는 웨이퍼(W)의 연마 작업과 연마 장치의 패드(32)의 드레싱 작업을 예시하는 도면이며,
도 6은 웨이퍼(W)상에 형성된 다층 금속화 구조를 도시한 단면도이고,
도 7은 연마 장치에 사용하기 위한 세척수 공급 수단의 또 다른 양호한 실시예를 개략적으로 도시한 사시도이며,
도 8은 연마 장치에 사용하기 위한 세척수 공급 수단의 또 다른 양호한 실시예의 단면도이며,
도 9는 종래의 연마 장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 10은 종래의 연마 장치에 의해 연마된 후 연마포(硏磨布)의 상태를 도시한 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
2 : 웨이퍼 유지부
5 : 드레싱 기구
21 : 리프팅 기구
22 : 지지부
31 : 회전 테이블
32 : 패드
33 : 돌출부
34 : 오목부
35 : 홈부
37 : 액체 급송 통로
51 : 아암
52 : 피니싱 부재
본 발명은 반도체 소자에 형성된 금속 표면을 연마하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하에서는 간단히 "웨이퍼"라 함)를 생성하기 위한 프로세스는 소위 CMP(Chemical Mechanical Polishing: 화학-기계적 연마) 프로세스를 포함한다. 이 CMP 프로세스는 주로 반도체 소자에서 다층 금속화에 의해 형성된 텅스텐 산화물의 층을 연마하기 위해 주로 사용된다. 이는 기계적 및 화학적 연마 입자를 포함하는 연마 용액을 연마 부재인 연마포(硏磨布) 위로 떨어뜨리고, 또 웨이퍼의 피(被)연마 표면을 연마포에 대고 가압하여, 그 피연마 표면의 일부를 제거하는 방법이다.
종래의 CMP 프로세스에 있어서, 예를 들면 도 9에 도시된 장치에서는 연마제층으로서의 역할을 하는 연마포(11)가 형성된 회전 테이블(12)에 대해 웨이퍼 유지 기구(13)에 의해 유지된 웨이퍼(W)를 소정 압력으로 가압한다. 연마 용액이 노즐(14)로부터 연마포(11)의 표면으로 공급되는 동안에, 회전 테이블(12)이 회전하고 또 웨이퍼 유지 기구(13)가 모터(15)에 의해 회전한다. 따라서, 웨이퍼(W)는 그 웨이퍼(W)의 표면이 연마되도록 회전 테이블(12)상에서 자전하면서 또 상대적으로 공전하게 된다. 연마포(11)로는 예를 들면 약 1.2 mm 두께의 우레탄 포옴 등의 포옴 수지가 사용되며, 연마 용액으로는 기계적 연마 입자와 화학적 연마 입자로 기능을 하는 실리카(SiO2)가 용액에 분산되어 있는 슬러리가 사용된다.
예컨대, 연마포(11)의 표면은, 웨이퍼(W)를 연마할 때마다 미세한 돌출부가 형성되어 있는 다이아몬드로 된 피니싱(finishing) 부재에 의해 드레싱 처리된다. 이에 의해, 연마포(11)의 표면은 그 연마 능력을 회복하게 된다. 한편, 연마에 의해 생성되는 텅스텐 산화물과 슬러리(연마 용액)의 혼합물 및 반응 생성물이 연마포(11)의 표면에 들러붙게 된다. 이 혼합물 및 반응 생성물은 물에서 용해되기 때문에 드레싱 처리를 수행할 때에, 예를 들어 순수(純水)를 공급함으로써 제거된다.
그런데, 최근에는 다마신(damascene) 프로세스에 의해 구리 배선(copper wiring)을 형성하는 기술이 널리 주목받고 있다. 이러한 프로세스에는 CMP 프로세스가 요구된다.
통상적으로, 연마에 의해 생성되는 텅스텐 산화물과 슬러리(연마 용액)의 혼합물 및 반응 생성물이 연마포(11)의 표면에 들러붙게 되더라도, 혼합물 및 반응 생성물은 물에 용해되기 때문에 다이아몬드 피니싱 부재에 의해 드레싱 처리를 수행할 때에 단지 순수를 공급함으로써 제거할 수 있다.
그러나, 다마신 프로세스에 의해 구리 배선을 형성하는 경우에 있어서의 CMP 프로세스에서는, 적절히 사용된 슬러리와 구리의 반응에 의해 생성된 반응 생성물은 그 슬러리의 특성 때문에 순수에 용해되기 어렵다. 이러한 이유로, 반응 생성물은 텅스텐 산화물의 경우와 동일하게 드레싱 처리에 의해 제거할 수 없다.
이러한 상태를 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 요철부(16)가 드레싱에 의해 연마포(11)의 표면상에 형성되며, 전술한 반응 생성물의 입자(17)는 상기 요철부(16)의 공간으로 들어간다. 또한, 포옴 부분(18)에도 입자(17)가 들어가게 된다. 이러한 입자(17)는 세척되지 않고 잔존한다.
따라서 연마 단계에서 생성된 반응 생성물이 연마포의 표면에 들러붙게 될 경우, 연마 능력이 저하되고, 또한 피연마 표면의 균일성도 저하된다. 이러한 이유로, 다이아몬드에 의한 연마포의 표면상에 행해지는 스캐닝 반복 회수는 반응 생성물을 제거하기 위해 증가하게 된다. 그러나, 만약 스캐닝 반복 회수가 증가할 경우, 하나의 웨이퍼(W)를 연마하는 공정 중에 연마포의 긁힌 부분이 증가하여 그 연마포의 수명을 단축시키고, 피니싱 작업을 행하는데 요구되는 시간이 증가하기 때문에 작업 처리량이 감소한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하고, 기판을 연마한 후 연마 부재에 들러붙은 반응 생성물을 단시간내에 제거하는데에 있다.
이러한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 태양에 따른 연마 장치는, 기판의 피연마 표면과 연마 부재를 상대적으로 활주시키면서 화학적 연마제 역할을 하는 연마 용액을 연마 부재의 연마면에 공급함으로써 기판의 피연마 표면을 구성하는 금속을 연마하는 연마 유닛과; 금속과 연마 용액의 반응에 의해 생성된 반응 생성물을 용해시키는 화학 물질을 연마 부재의 연마면에 공급하는 화학 물질 공급 유닛과; 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 활주하는 동안에 연마면에 피니싱 유체를 공급함으로써, 연마면을 긁어내어 연마 부재의 연마 능력을 회복시키는 연마면 피니싱 유닛과; 연마면에 크리닝 용액을 공급하여 화학 물질을 연마면으로부터 제거하는 세정 유닛을 포함한다.
이러한 구성에 있어서, 피연마 표면을 구성하는 금속과 연마 용액의 반응에 의해 생성된 반응 생성물은 화학 물질에 용해될 수 있기 때문에, 연마 부재를 연마면 피니싱 부재에 의해 긁어낼 수 있다. 따라서, 연마 부재의 연마 능력은 단시간내에 회복될 수 있고 패드의 수명은 증가할 수 있다.
상기 구성은 구리가 금속으로서 사용되어 연마 용액과의 반응에 의해 생성된 반응 생성물이 물에 용해되기 곤란하더라도 효율적으로 사용될 수 있다.
피니싱 유체는 화학 물질일 수 있고, 연마면 피니싱 유닛은 화학 물질 공급 유닛이 화학 물질을 연마 부재의 연마면에 공급하는 동안에 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 활주할 수 있다.
피니싱 유체로서 상기 화학 물질을 사용함으로써, 연마면 피니싱 유닛은 화학 물질 공급 유닛이 화학 물질을 연마 부재의 연마면에 공급하는 동안에 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 활주할 수 있으므로, 화학 물질 내에 반응 생성물의 용해와 연마 부재의 연마 능력의 회복 모두를 효율적으로 실현할 수 있다.
변형례로서, 피니싱 유체는 크리닝 용액일 수 있고, 연마면 피니싱 유닛은 세정 유닛이 연마 부재의 연마면에 크리닝 용액을 공급하는 동안에 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 활주할 수 있다.
피니싱 유체로서 상기 크리닝 용액을 사용함으로써, 연마면 피니싱 유닛은 세정 유닛이 크리닝 용액을 연마 부재의 연마면에 공급하는 동안에 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 활주할 수 있으므로, 화학 물질 내에 반응 생성물이 용해될 수 있고, 또 연마면으로부터 화학 물질의 제거와 연마 부재의 연마 능력의 회복 모두를 효율적으로 실현할 수 있다.
세정 유닛은 가압된 크리닝 용액을 연마 부재의 연마면에 배출하기 위한 배출 노즐을 구비할 수 있다.
따라서, 기판의 표면에 공급된 화학 물질은 단시간내에 확실히 제거될 수 있다.
상기 화학 물질은 수산, 구연산 및 암모니아 중 하나를 함유할 수 있다.
연마 용액은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 과산화수소(H2O2) 및 프탈산 중 하나를 함유할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 연마 장치는, 기판의 피연마 표면과 연마 부재를 상대적으로 활주시키면서, 화학적 연마 기능을 갖는 연마 용액을 연마 부재의 연마면에 공급하여, 상기 기판의 피연마 표면을 구성하는 금속을 연마시키는 단계와; 상기 금속과 상기 연마 용액의 반응 생성물을 용해시키는 화학 물질을 상기 연마 부재의 연마면에 공급하면서, 상기 연마 부재의 연마면과 연마면 피니싱 수단을 상대적으로 활주시켜, 상기 연마 부재의 연마면을 긁어냄으로써 상기 연마 부재의 연마면의 연마 능력을 회복시키는 단계와; 상기 연마 부재의 연마면 상에 공급되는 상기 화학 물질을 크리닝 용액에 의해 제거하는 단계를 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 본 발명의 양호한 실시예의 첨부 도면으로부터 보다 구체적으로 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 도면은 본 발명을 특정 실시예에 한정하고자하는 것이 아니라 단지 설명 및 이해를 위한 것이다.
본 발명의 양호한 실시예는 연마 공정인 CMP 프로세스에 의해 웨이퍼(W)의 표면상에 형성된 예컨대 구리(Cu) 층의 일부를 긁어내는(scraping) 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음의 장치에 의해 실행된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 연마 용액과 웨이퍼의 금속의 반응에 의해 생성된 반응 생성물을 용해시키기 위한 화학 물질이, 연마 부재의 연마면의 연마 능력을 회복시키기 위해 연마면을 긁어낼 때에 공급되는 피니싱 유체로서 사용되며, 그리고 그것이 화학 물질을 화학 물질 공급 수단으로부터 연마 부재의 연마면으로 공급하는 동안에 연마 부재의 연마면에 대해 상대적으로 미끄럼 이동하게 된다. 그러나, 본 발명은 이것에만 한정되는 것은 아니지만, 화학 물질을 연마면으로부터 제거하기 위해 공급되는 크리닝 용액이 사용될 수 있고, 그것이 연마 부재의 연마면상에서 상대적으로 미끄럼 이동할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 양호한 실시예를 각각 도시한 사시도 및 측면도이다. 참조 부호 2는 웨이퍼(W)의 피연마 표면이 아래쪽을 향하도록 상부에서 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 웨이퍼 유지부이다. 웨이퍼 유지부(2)는 리프팅 기구(21)와 지지부(22)에 의해 수직으로 이동할 수 있다. 이 웨이퍼 유지부(2)의 아래에는 웨이퍼 유지부(2)를 마주보는 연마부(3)가 마련되어 있다. 연마부(3)는 구동 기구(30)에 의해 회전하는 회전 테이블(31)과, 이 회전 테이블(31)의 상부면상에 고착된 연마 부재로서의 역할을 하는 패드(32)를 포함한다. 패드(32)는 예를 들면 1.2 mm 두께의 폴리우레탄 포옴 수지로 이루어진다. 패드(32)의 표면(연마면)에는, 미세한 돌출부(33) 및 발포(foaming)에 의해 형성된 오목부(34)의 그룹이 형성되어 있고(도 5a 참조), 또 슬러리 및 크리닝 용액이 쉽게 유동할 있도록 홈부(35)가 도 3에 도시된 바와 같이 직각으로 서로 교차하여 형성되어 있다(이하에 상세히 설명).
패드(32)[회전 테이블(31)]의 크기는 웨이퍼 유지부(2)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼(W)의 직경보다 더 큰 직경을 갖도록 설정된다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 직경이 20cm 일 경우 직경이 25cm 인 패드(32)를 사용하는 것이 좋다. 웨이퍼 유지부(2)의 중심은 패드(32)의 중심으로부터 예컨대 약 3cm 정도 편심되어 있기 때문에 도 4에 도시된 바와 같이, 구동 기구(30)는 패드(32)를 웨이퍼 유지부(2)의 중심축을 중심으로 공전시키게 된다.
홈부(35)의 미리 정해진 상호 교차 부분에는, 도 3에 도시된 점으로 표시된 바와 같이 복수개의 구멍(36)이 패드(32)를 관통하도록 형성되어 있다. 이러한 구멍(36)은 도 2에 도시된 바와 같이 회전 테이블(31)에 형성된 액체 급송 통로(37)와 연통하고 있다.
액체 급송 통로(37)는 외부의 가요성 파이프(38)와 밸브(V1 내지 V3)를 통해 슬러리(연마 용액) 공급원(도시 생략), 드레싱 용액(화학 물질) 공급원(도시 생략), 및 크리닝 용액 공급원(도시 생략)에 연결되어 있다. 드레싱 용액의 용해 능력을 향상시키기 위해, 예컨대 40℃로 드레싱 용액을 가열하기 위한 가열 수단(39)이 드레싱 용액 공급원과 밸브(V2) 사이에 마련되어 있다.
이하에서는 액체 급송 통로(37)로부터 패드(32)의 표면으로 공급되는 각각의 용액에 대해 설명할 것이다.
슬러리(연마 용액)는 웨이퍼(W)의 피연마 표면을 패드(32)에 의해 연마할 때 공급되는 연마 용액으로서, 실리카(SiO2) 혹은 알루미나(Al2O3)와 같은 기계적 연마 입자, 화학적 연마 입자, 그리고 구리를 산화시키기 위한 과산화수소(H2O2) 혹은 프탈산(phthalic acid) 등의 산화제를 함유한다.
드레싱 용액(화학 물질)은 연마에 의해 패드(32)의 표면에 들러붙은 구리의 반응 생성물[예컨대, Cu(OH)2 CuO]을 용해시키기 위한 화학 물질이다. 이하에 설명하는 바와 같이, 본 양호한 실시예에 있어서, 상기 드레싱 용액은 패드(32)의 표면을 드레싱 기구(5)에 의해 드레싱 처리할 때 공급되는 피니싱 유체이다. 이 경우, 예컨대, 수산 혹은 구연산 등의 킬레이트 효과를 갖는 유기 물질 혹은 암모니아가 드레싱 용액으로 사용될 수 있다.
크리닝 용액은 드레싱 처리 이후에 드레싱 용액을 세척하기 위해 사용된다. 예컨대, 순수(純水)를 크리닝 용액으로 사용할 수 있다.
이러한 양호한 실시예에 있어서, 연마 장치는 이 연마 장치와 웨이퍼 유지부(2) 간에 웨이퍼(W)를 반송하기 위한 웨이퍼 반송 기구(4)와, 패드(32)의 연마 능력을 회복시키기 위한 드레싱 기구(5)를 포함한다. 상기 웨이퍼 반송 기구(4)는 진공식 유지 기능을 갖는 아암(41)을 포함한다. 웨이퍼 반송 기구(4)는 X, Y, Z 방향으로 이동 가능하며, 아암(41)은 웨이퍼(W)를 반전시킬 수 있도록 회전 가능하다.
상기 드레싱 기구(5)는 예정된 회수, 예컨대 1회의 CMP 프로세스 후에 새로운 연마면을 형성하여 연마 능력을 회복시키기 위해 패드(32)의 표면을 긁어내기 위한 아암(51)과, 이 아암(51)을 웨이퍼의 주변부와 중앙부 사이에서 수평으로 선회시키기 위한 스캐닝 기구(50)를 포함한다. 패드(32)와 접촉하는 아암(51)의 선단 부분의 바닥에는 다이아몬드 결정으로 된 피니싱 부재(52)가 설치되어 있으며, 이 부재에는 약 160 미크론 높이의 돌출부 그룹이 형성되어 있다.
양호한 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이 드레싱 용액(화학 물질)도 패드(32)의 표면을 드레싱 기구(5)에 의해 드레싱 처리할 때 공급되는 피니싱 유체이며, 연마면 피니싱 수단은 드레싱 용액(화학 물질) 공급원으로부터 패드(32)로 드레싱 용액(화학 물질)을 공급하는 동안에 드레싱 기구(5)에 의해 패드(32)의 표면을 긁어냄으로써 연마면을 회복시킨다.
이러한 양호한 실시예의 작동에 대해 이하에서 설명할 것이다.
우선, 웨이퍼(W)의 피연마 표면을 유지하고 있는 웨이퍼 반송 기구(4)를 웨이퍼 유지부(2)에 인접하게 이동시킨다. 여기서, 아암(41)을 반전시켜, 위쪽을 향하는 웨이퍼(W)의 피연마 표면이 아래쪽을 향하게 하여, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 유지부(2)에 의해 진공 흡착 유지시킨다. 이어서, 회전 테이블(31)이 구동 기구(도시 생략)에 의해 전술한 바와 같은 공전 운동을 시작하게 하고, 웨이퍼 유지부(2)를 상부에서 아래쪽으로 이동시켜 웨이퍼(W)가 소정 압력으로 패드(32)와 접촉하도록(도 5a 참조) 한다.
이 때, 밸브(V1)를 개방하여 슬러리를 구멍(36)으로부터 패드(32)의 표면으로 공급한다. 이 슬러리는 원심력에 의해 패드(32)의 주변부로 퍼져, 홈부(35)를 통과하여 패드(32)가 웨이퍼(W)의 접촉면에 접촉하는 부분의 전체 틈으로 공급된다.
따라서, 웨이퍼의 피연마 표면은 웨이퍼(W)가 패드(32)에 대해 공전하는 동안에 연마된다. 연마 대상 물체로서 역할을 하는 웨이퍼(W)에 있어서, 구리 배선을 형성하기 위해 다마신 프로세스로 불리는 공정이 실행된다. 예컨대, 웨이퍼(W)는 도 6에 도시된 바와 같이, 오목부(61)를 갖는 실리콘 산화물(SiO2) 층(62)에 구리(63)가 적층되어 있는 웨이퍼이다. 구리 배선은 SiO2 층(62)이 노출될 때까지 구리(63)를 연마함으로써 형성된다. 본 명세서의 첨부 도면에서, 참조 번호 64는 구리가 확산되는 것을 방지하기 위해 Ta(텅스텐) 혹은 TaN(질화 텅스텐) 금속 박막으로 형성된 배리어 메탈(barrier metal)을 나타낸다.
이러한 연마는 다음과 같이 실행되는 것으로 간주된다. 먼저, 슬러리와 혼합된 산화제가 구리의 표면을 산화시켜 기계적으로 무른 구리 산화물의 층을 형성한다. 이 부분은 슬러리에 함유된 기계적 연마 입자와 패드(32)의 표면에 있는 요철부에 의해 기계적으로 긁히게 된다. 이와 같이 생성된 연마 찌꺼기나 연마된 표면은 슬러리에 포함된 화학적 연마제 물질에 의해 엣칭된다. 따라서, 연마된 부드러운 표면을 얻게 된다. 그 웨이퍼(W)의 연마를 완료한 후, 웨이퍼 유지부(2)를 위쪽으로 이동시켜, 그 웨이퍼(W)를 다음의 웨이퍼(W)로 교환한다.
한편, 웨이퍼(W)가 연마될 때, 패드(32)의 표면상의 돌출부(33)의 선단 부분이 둥글게 되며, 전술한 바와 같이 슬러리와 구리의 반응에 의해 생성되고 물에 용해되기는 어려운 반응 생성물(P)이 돌출부(33)와 오목부(34)의 간극으로 들어가 소위 말하는 눈막힘(loading)을 유발시킨다(도 5b 참조).
따라서, 예정된 개수, 예컨대, 1개의 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정이 완료될 때마다, 드레싱 기구(5)를 가동하여 아암(51)을 스캐닝(scanning)하고, 피니싱 부재(52)로서의 기능을 하는 다이아몬드로 된 돌출부에 의해 패드(33)의 표면[돌출부(33)]을 긁는 동안에 드레싱 용액을 패드(32)의 표면에 공급된다(도 5c 참조).
패드(32)의 표면은 예컨대 약 2 미크론만큼 절단되어, 새로운 돌출부(33)가 형성된다. 이와 동시에, 오목부(34) 등으로 유입된 전술한 반응 생성물(P)은 드레싱 용액에서 용해되고, 새로운 돌출부(33)와 함께 패드(32)의 표면의 요철이 회복되어 패드(32)의 연마 능력이 회복된다.
그 후, 밸브(V2)를 폐쇄하고, 아암(51)을 연마부(3)의 외측의 준비 위치(도시 생략)로 이동시킨다. 또, 밸브(V3)을 개방하여 세척수를 패드(32)의 표면에 공급함으로써 잔여 드레싱 용액을 패드(32)의 표면으로부터 세척하여 제거한다(도 5d 참조).
전술한 바와 같이, 양호한 실시예에 따르면, 구리를 연마하기 위한 CMP 프로세스에서 구리와 슬러리의 반응에 의해 생성된 반응 생성물에 대해 용해 능력을 갖는 예컨대 수산에 첨가된 첨가제를 함유하는 드레싱 용액이 웨이퍼를 연마한 후 드레싱 처리를 실행하기 위해 패드(32)에 공급된다(피니싱 프로세스). 따라서, 구리와 슬러리의 반응에 의해 생성된 반응 생성물은 패드의 표면으로부터 용이하게 제거할 수 있고, 패드(32)의 연마 능력은 아암(51)을 예컨대 단지 한 번 스캐닝함으로써 회복될 수 있기 때문에, 전체의 CMP 프로세서를 행하기 위해 요구되는 시간을 단축시킬 수 있고 또 패드의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 구리의 산화물에 대한 용해 속도를 증가시키기 위해 드레싱 용액을 예컨대 40℃ 까지 가열하여 패드(32)의 표면에 공급함으로써, 반응 생성물을 보다 확실히 제거할 수 있다. 이러한 가열을 항시 실행할 필요는 없다.
더욱이, 패드(32)의 표면에 크리닝 용액의 공급은 도 7에 도시된 공급 수단에 의해 행해질 수 있다. 이 공급 수단은 패드(32) 위에서 예컨대 반경 방향으로 이동 가능한 공급 노즐(7)을 포함한다. 공급 노즐(7)의 바닥은 복수 개의 배출구(71)를 구비하며, 이 배출구는 패드(32)의 직경의 길이와 상응하도록 정렬되어 있어, 크리닝 용액이 패드(32)에 공급될 수 있다. 공급 노즐(7)은, 부스터 펌프(8)에 의해 가압되어 압력 조절 수단(81)에 의해 압력 조정된 크리닝 용액, 예컨대 순수를 배출구(71)로부터 패드(32)의 표면에 공급하면서, 패드(32)의 일단부에서 타단부로 이동함으로써 잔여 드레싱 용액을 세척한다.
이러한 공급 수단에 따르면, 패드(32)의 표면상에 잔존하는 화학 물질 예컨대, 드레싱 용액을 단시간내에 확실하게 제거될 수 있다.
전술한 양호한 실시예에 있어서, 예정된 개수의 웨이퍼, 예컨대 1개의 웨이퍼(W)를 위한 연마 공정이 완료될 때마다, 드레싱 기구(5)가 아암(51)을 스캐닝하도록 작동하므로 피니싱 부재(52)로서 작용하는 다이아몬드 돌출부가 패드(32)의 표면[돌출부(33)]을 긁는 동안 드레싱 용액이 패드(32)의 표면으로 공급된다. 드레싱 용액은 반응 생성물을 용해시키기 위한 화학 물질에 해당하며, 또 다이아몬드 돌출부에 의해 패드(32)의 표면을 긁기 위해 공급되는 피니싱 유체에 해당한다.
그러나, 본 발명은 이것에만 한정되는 것은 아니다. 반응 생성물을 용해시키기 위한 화학 물질이 반응 생성물을 용해시키도록 패드(32)의 표면에 공급된 후, 패드(32)의 표면으로부터 화학 물질을 제거하기 위해 공급되는 크리닝 용액이 피니싱 유체로서 사용할 수 있고, 패드(32)의 연마 능력은 패드(32)의 표면에 크리닝 용액을 공급하는 동안 회복될 수 있다. 이 경우, 화학 물질에 반응 생성물을 용해시킬 수 있고, 또 패드(32)의 표면으로부터 화학 물질의 제거와 패드(32)의 연마 능력의 회복 모두를 효율적으로 행할 수 있다.
전술한 실시예에 따르면, 화학 물질 등은 도 2에 도시된 바와 같이 패드(32)의 바닥으로부터 공급되었지만, 그렇지 않고 패드(32)의 상부로부터 공급되어도 좋다.
따라서, 본 발명에 따르면, 기판을 연마한 후 연마 부재에 들러붙은 반응 생성물을 단시간내에 제거하는 것이 가능하기 때문에 CMP 프로세스를 행하는 데 요구되는 시간을 단축할 수 있다.
이상 본 발명이 이해를 용이하게 하기 위해 양호한 실시예에 관하여 개시되어 있지만, 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고 여러 형태로 본 발명을 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 제시된 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고 실시될 수 있는, 도시된 실시예에 대한 수정예 및 가능한 모든 예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
웨이퍼의 연마 후 연마 부재에 들러붙은 반응 생성물을 단시간내에 제거할 수 있기 때문에 CMP 프로세스를 행하는데 요구되는 시간이 단축된다는 효과를 얻게 된다.

Claims (14)

  1. 연마면을 가지는 연마 부재를 포함하고, 기판의 피(被)연마 표면이 상기 연마 부재 상에서 상대적으로 활주하는 동안에 화학적 연마 기능을 갖는 연마 용액을 상기 연마 부재의 연마면에 공급하여 상기 기판의 피연마 표면을 구성하는 금속을 연마하는 연마 유닛과,
    상기 금속과 상기 연마 용액과의 반응에 의해 생성된 반응 생성물을 용해시키는 화학 물질을 상기 연마 부재의 연마면에 공급하는 화학 물질 공급 유닛과,
    그 자신이 상기 연마 부재의 연마면 상에서 상대적으로 활주하는 동안에, 상기 연마 부재의 연마면에 피니싱 유체를 공급함으로써, 상기 연마 부재의 연마면을 긁어내어 상기 연마 부재의 연마 능력을 회복시키는 연마면 피니싱 유닛과,
    상기 연마 부재의 연마면에 크리닝 용액을 공급하여, 상기 화학 물질 및 상기 화학 물질에 의해 용해된 상기 반응 생성물을 상기 연마면으로부터 제거하는 세정 유닛
    을 포함하는 것인 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피니싱 유체는 상기 화학 물질을 포함하고, 상기 연마면 피니싱 유닛은, 상기 화학 물질 공급 유닛이 상기 화학 물질을 상기 연마 부재의 연마면에 공급하는 동안에, 상기 연마 부재의 연마면 상에서 상대적으로 활주하는 것인 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피니싱 유체는 상기 크리닝 용액을 포함하고, 상기 연마면 피니싱 유닛은, 상기 세정 유닛이 상기 크리닝 용액을 상기 연마 부재의 연마면에 공급하는 동안에, 상기 연마 부재의 연마면 상에서 상대적으로 활주하는 것인 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세정 유닛은 가압된 크리닝 용액을 상기 연마 부재의 연마면으로 배출하는 배출 노즐을 포함하는 것인 연마 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판의 피연마 표면을 구성하는 금속은 구리를 포함하는 것인 연마 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학 물질은 수산, 구연산 및 암모니아 중 하나 이상을 포함하는 것인 연마 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연마 용액은 실리카, 알루미나, 과산화수소 및 프탈산 중 하나 이상을 포함하는 것인 연마 장치.
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