KR100824996B1

KR100824996B1 - 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법

Info

Publication number: KR100824996B1
Application number: KR1020060134337A
Authority: KR
Inventors: 장철식
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-04-24

Abstract

본 발명은 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정의 후속 세정 공정에서 웨이퍼 중심부의 이물질(particle)이 원활히 제거되지 않는 문제를 해결하기 위한 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 화학적기계연마가 수행된 웨이퍼의 전, 후면에 브러쉬들을 접근시키는 단계와, 웨이퍼를 회전시키고 브러쉬들을 회전중인 웨이퍼 표면에서 회전시킴과 동시에 웨이퍼 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 웨이퍼 표면을 스크러빙하는 단계를 포함하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법을 제공한다.

CMP, 포스트 세정, 브러쉬, 이물질

Description

화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법{POST CLEANING METHOD IN CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}

도 1은 종래 기술에 따른 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법을 나타낸 도면.

도 2는 CMP 포스트 세정 공정 이후에 발생된 디펙트맵을 예시한 도면.

도 3은 개략적인 화학적기계연마 설비의 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 세정부의 블록도.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법을 설명하기 위한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

60 : 웨이퍼

70A, 70B : 브러쉬

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정의 후속 세정 공정에서 웨이퍼 중심부의 이물질(particle)이 원활히 제거되지 않는 문제를 해결하기 위한 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법에 관한 것이다.

화학적기계연마 공정은 연마 대상 웨이퍼를 슬러리(slurry)에 의한 화학반응과 연마 패드(polishing pad)에 의한 기계적 가공을 통해서 제거하는 기술이므로, 연마 후 웨이퍼 표면에 연마 부산물 및 슬러리 등의 이물질(particle)이 잔류하게 된다.

따라서, 웨이퍼 연마를 통해 소망하는 결과물을 얻은 후에는 반드시 웨이퍼 표면에 대한 세정(cleaning)을 수행하여야만 한다. 실제로, 웨이퍼 연마 이후의 웨이퍼 표면에 잔류된 이물질이 제조 수율에 미치는 영향은 매우 크다.

웨이퍼 연마후의 세정(이하, '포스트 세정(post cleaning)'이라 함) 방법으로 탈이온수(Deionized Water)로 웨이퍼의 전, 후면을 세정하고, NH₄OH 또는 HF와 같은 케미컬을 머금은 브러쉬(brush)로 웨이퍼 표면을 스크러빙(scrubbing)하여 이물질을 제거한 후, 웨이퍼 표면에 초순수를 뿌리고 스핀 건조(spin dry)시키는 방법을 이용하고 있다.

그러나, 종래 CMP 공정에서의 포스트 세정 방법은 웨이퍼 중심 부분의 이물질이 원활히 제거되지 못하는 문제점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 브러쉬 유닛에 의한 세정 방법을 나타낸 도면이다.

브러쉬 유닛(10)에서는 CMP가 수행된 웨이퍼(20)를 회전시키면서, NH₄OH 또는 HF와 같은 캐미컬을 공급함과 동시에 회전하는 브러쉬들(30)을 회전중인 웨이퍼(20) 중심선상의 전, 후면에 접근시킨 상태에서 스크러빙(scrubbing)하여 이물질(particle)을 제거하고 있다.

이때, 브러쉬들(30)이 웨이퍼(20)의 중심선상에 고정되어 있으므로, 회전 반경이 큰 웨이퍼(20)의 에지(edge) 부분에서는 이물질이 원활히 제거되게 되나, 회전 반경이 작은 웨이퍼(20)의 중심 부분에서는 이물질이 원활히 제거되지 못하게 된다.

그 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 스핀 건조 진행 중에 웨이퍼 중심 부분에서 제거되지 못한 파티클이 급속한 스핀 건조로 인하여 방사형 디펙트를 유발시키거나, 웨이퍼 중심 부분의 파티클이 웨이퍼 에지 부분으로 쏠리는 현상(에지 쏠림 디펙트)이 발생되기도 한다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 포스트 세정 공정시 웨이퍼 중심 부분의 이물질을 원활히 제거하기 위한 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 화학적기계연마가 수행된 웨이퍼의 전, 후면에 브러쉬들을 접근시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 회전시키고 상기 브러쉬들을 회전중인 상기 웨이퍼 표면에서 회전시킴과 동시에 상기 웨이퍼 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 상기 웨이퍼 표면을 스크러빙하는 단계를 포함하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법을 제공한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면번호(참조번호)로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 3은 화학적기계연마 설비의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 화학적기계연마 설비(100)는 웨이퍼를 카세트에 로딩/언로딩(loading/unloading)하는 이송부(101)와, 웨이퍼를 CMP하는 연마부(102), CMP를 마친 후 웨이퍼에 남아있는 오염물질을 제거하는 세정부(103)로 구성된다.

도 4는 도 3의 세정부(103)의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 세정부(103)는 크게 인풋 스테이션(input station)(103A), 제 1 브러쉬 유닛(103B), 제 2 브러쉬 유닛(103C), 스핀 스테이션(spin station)(103D)으로 이루어진다.

세정부(103)에서의 웨이퍼 세정 과정을 간단히 설명하면, 화학적기계연마 설 비(100)의 연마부(102)에서 CMP를 마친 웨이퍼는 세정부(103)로 이동되어, 인풋 스테이션(103A)에 위치된다.

먼저, 인풋 스테이션(103A)에서는 탈이온수로 웨이퍼의 전, 후면이 세정된다. 그 다음, 제 1 브러쉬 유닛(103B)에서는 NH₄OH를 이용하여 웨이퍼 표면을 스크러빙하는 방식으로 세정이 실시되고, 제 2 브러쉬 유닛(103C)에서는 웨이퍼 표면의 메탈 오염을 효과적으로 제거하기 위해 HF를 이용하여 웨이퍼 표면을 스크러빙하는 방식으로 세정 실시된다. 그리고, 최종적으로 스핀 스테이션(103D)으로 이동되어 웨이퍼에 초순수를 린스(rinse)시킨 후에 원심력과 히터 램프를 이용하여 건조한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 포스트 세정 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 4의 제 1 브러쉬 유닛(103B) 및 제 2 브러쉬 유닛(103C)에서의 본 발명에 따른 세정방법을 나타낸다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(60)의 전, 후면에 브러쉬들(70A, 70B)을 접근시킨다. 이때, 브러쉬들(70A, 70B)은 웨이퍼(60)의 중심선상에 위치되도록 한다.

이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 롤러(50)를 이용하여 웨이퍼(60)를 회전시키시키고, 브러쉬들(70A, 70B)을 회전중인 웨이퍼(60) 표면에서 회전시킴과 동시에 웨이퍼(60) 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 웨이퍼(60) 표면을 스크러빙한다.

이처럼, 브러쉬들(70A, 70B)을 웨이퍼(60) 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 스크러빙을 하면, 회전 반경이 작아 이물질 제거가 원활하게 되지 않았던 웨이퍼(60)의 중심 부분의 이물질이 효과적으로 제거되게 된다.

브러쉬들(70A, 70B)을 좌, 우로 왕복 이동시킬 때, 웨이퍼(60) 전면의 브러쉬(70A)와 후면의 브러쉬(70B)는 웨이퍼(60)를 사이에 두고 서로 마주하는 상태가 되도록 한다.

그리고, 브러쉬들(70A, 70B)의 회전 방향과 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 한다. 즉, 브러쉬들(70A, 70B)이 좌측으로 이동될 때는 브러쉬(70A)는 반시계 방향으로 회전되도록 하고, 브러쉬(70B)는 시계 방향으로 회전되도록 한다. 그리고, 브러쉬들(70A, 70B)이 우측으로 이동될 때는 브러쉬(70A)는 시계 방향으로 회전되도록 하고, 브러쉬(70B)는 반시계 방향으로 회전되도록 한다.

브러쉬들(70A, 70B)의 이동 폭(W)은 40 내지 70mm이 되게 하고, 브러쉬들(70A, 70B)의 이동 속도는 20 내지 50mm/sec가 되게 한다.

이후, 스크러빙 완료시에는 브러쉬들(70A, 70B)을 웨이퍼(60)의 중심선상에 위치시킨 상태에서 브러쉬들(70A, 70B) 및 웨이퍼(60)의 회전을 종료시킨다.

본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 브러쉬를 웨이퍼 표면에서 회전시킴과 동시에 웨이퍼 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 웨이퍼 표면을 스크러빙하므로 회전 반경이 작아 이물질 제거가 원활하게 되지 않았던 웨이퍼의 중심 부분의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

Claims

화학적기계연마가 수행된 웨이퍼의 전, 후면에 브러쉬들을 접근시키는 단계; 및

상기 웨이퍼를 회전시키고 상기 브러쉬들을 회전중인 상기 웨이퍼 표면에서 회전시킴과 동시에 상기 웨이퍼의 중심선을 기준으로 좌, 우로 왕복 이동시키면서 상기 웨이퍼 표면을 스크러빙하는 단계를 포함하되,

상기 브러쉬들을 상기 웨이퍼에 접근시킬 때, 상기 브러쉬들이 상기 웨이퍼의 중심선상에 위치되도록 하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 스크러빙 단계 완료시에 상기 브러쉬들을 상기 웨이퍼의 중심선상에 위치시킨 상태에서 상기 브러쉬들과 상기 웨이퍼의 회전을 종료시키는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 브러쉬들을 좌, 우로 왕복 이동시킬 때, 상기 웨이퍼 전면에 위치된 브러쉬와 상기 웨이퍼의 후면에 위치된 브러쉬가 상기 웨이퍼를 사이에 두고 서로 마주하는 상태가 되도록 하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법.
제 1 항에 있어서,

상기 브러쉬들이 좌측으로 이동될 때 상기 웨이퍼 전면에 위치된 상기 브러쉬는 반시계 방향으로 회전되도록 하고, 상기 웨이퍼 후면에 위치된 상기 브러쉬는 시계 방향으로 회전되도록 하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법.
제 1 항에 있어서,

상기 브러쉬들이 우측으로 이동될 때 상기 웨이퍼 전면에 위치된 상기 브러쉬는 시계 방향으로 회전되도록 하고, 상기 웨이퍼 후면에 위치된 상기 브러쉬는 반시계 방향으로 회전되도록 하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정방법.
제 1 항에 있어서,

상기 브러쉬들의 이동 폭을 40 내지 70mm의 범위로 설정하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 브러쉬들의 이동 속도를 20 내지 50mm/sec의 범위로 설정하는 화학적기계연마 공정에서의 포스트 세정 방법.