KR100825528B1 - 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘웨이퍼의 표면을 연마하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 실리콘웨이퍼의 표면 연마 후에 실리콘웨이퍼 표면의 오염을 방지하는 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 방법은 실리콘웨이퍼를 연마 장치의 연마 헤드(polishing head)에 설치된 웨이퍼 접착판에 마운팅 하는 제 1단계와, 상기 실리콘웨이퍼를 연마 패드에 접촉시킨 후, 연마 슬러리를 이용하여 상기 실리콘웨이퍼의 표면을 연마시키는 제 2단계와, 상기 실리콘웨이퍼의 연마면을 상기 연마 패드로부터 분리하여 이격시키고, 상기 실리콘웨이퍼의 연마면에 계면 활성제(Surfactant)를 분사하는 제 3단계를 포함하는 것이 특징이며, 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위이고, 초순수에 0.5 내지 3 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 장치는 실리콘웨이퍼를 연마하는 연마 장치에 있어서, 상기 연마 장치 내의 하부에서 회전이 가능하도록 설치된 연마 블록과, 상기 연마 블록의 상부면에 설치된 연마 패드와, 상기 연마 패드의 상부에서 회전ㆍ승강이 가능하도록 상기 연마 장치의 상부에 설치된 연마 헤드와, 상기 연마 헤드의 하부에 설치되어 실리콘웨이퍼를 마운팅 시키는 웨이퍼 접착판과, 상기 연마 헤드의 상승 시, 상기 웨이퍼 접착판에 마운팅 되어 있는 실리콘웨이퍼의 하부 연마면에 계면 활성제를 분사하도록 상기 연마 블록의 상부면과 동일 높이에서 상 기 연마 장치의 측부에 설치된 계면 활성제 분사 장치와, 상기 계면 활성제 분사 장치와 연결 설치된 계면 활성제 공급 장치를 포함하여 이루어진다. 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위인 것이고, 초순수에 0.5 내지 3 부피% 혼합되어 공급ㆍ분사되는 것이 바람직하다.
실리콘웨이퍼, 연마 방법, 연마 장치, 계면 활성제.
Description
도 1은 종래의 실리콘웨이퍼의 연마 장치.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 실리콘웨이퍼의 연마 방법에 의한 실리콘웨이퍼의 표면 특징 개념도.
도 3은 본 발명인 실리콘웨이퍼 연마 방법의 전체 공정 순서도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명인 실리콘웨이퍼 연마 장치.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명인 실리콘웨이퍼 연마 방법에 의한 실리콘웨이퍼의 표면 특징 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
10 : 연마 블록(block) 20 : 연마 패드(pad)
30 : 연마 헤드(head) 40 : 웨이퍼 접착판
110 : 계면 활성제 분사 장치 120 : 계면 활성제 공급 장치
W : 실리콘웨이퍼 Sf : 계면 활성제(Surfactant)
C : 세정 막
본 발명은 실리콘웨이퍼의 표면을 연마하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 실리콘웨이퍼의 표면 연마 후에 실리콘웨이퍼 표면의 오염을 방지하는 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.
일반적으로 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 공정에서 사용되는 연마 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연마 장치 내부의 하부에서 회전 가능하도록 설치된 연마 블록(10)과, 연마 블록(10)의 상부에 설치된 연마 패드(20)와, 연마 패드(20)의 상부에서 회전ㆍ하강ㆍ상승하는 연마 헤드(30)와, 연마 헤드(30)의 하부에 설치되어 실리콘웨이퍼(W)를 마운팅(mounting)시키는 웨이퍼 접착판(40)을 구비한다.
그리고, 실리콘웨이퍼(W)를 웨이퍼 접착판(40)에 마운팅 시킨 상태에서, 연마 헤드(30)를 하강시켜 실리콘웨이퍼(W)의 연마면을 연마 패드(20)에 접촉시킨 후, 연마 슬러리(미도시)를 주입하면서 실리콘웨이퍼(W)의 연마면을 연마하는 것이다.
실리콘웨이퍼(W)의 연마면을 연마 한 후에는, 일반적으로 실리콘웨이퍼(W)를 웨이퍼 접착판(40)으로부터 디마운팅 시켜, 세정(Cleaning) 공정으로 이동하여 실리콘웨이퍼(W)의 표면을 세정한다.
그러나, 일반적으로 실리콘웨이퍼(W)를 연마 슬러리를 이용하여 연마 할 경우에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)의 연마면 표면과 연마 슬러리의 잔류물은 활성화가 되어, 실리콘웨이퍼(W)의 표면은 (+)전하를 띠게 되고, 잔류 슬러리는 (-)전하를 띠게 된다. 그리고, 이러한 각각의 전하 특성에 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 잔류 슬러리 중의 파티클(P)이 실리콘웨이퍼(W)의 표면에 전기적 인 인력에 의하여 접착하게 되는 것이다.
따라서, 후속되는 세정 공정에서 세정 액을 이용하여 세정을 하더라도, 도 2c에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)의 표면에 전기적인 인력에 의하여 접착되어 있는 파티클(P)은 세정할 수 없게 된다. 그 결과 세정 후에도 실리콘웨이퍼(W)의 표면에는 파티클(P)에 오염된 상태가 되는 것이다.
그리고, 연마 후의 실리콘웨이퍼(W)의 표면에 형성된 (+)전하는, 실리콘웨이퍼(W)를 세정 공정으로 이동 중에 예상하지 못한 여러 가지 오염에 쉽게 노출되는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 실리콘웨이퍼의 연마 후에 실리콘웨이퍼 표면의 (+)전하를 제거함으로서, 잔류 슬러리에 의한 파티클 오염 및 세정 공정으로 이동시의 여러 가지 외부 오염을 방지하는 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치를 제공하려는 것이다.
이를 위한 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 방법은 실리콘웨이퍼를 연마 장치의 연마 헤드(polishing head)에 설치된 웨이퍼 접착판에 마운팅 하는 제 1단계와, 상기 실리콘웨이퍼를 연마 패드에 접촉시킨 후, 연마 슬러리를 이용하여 상기 실리콘웨이퍼의 표면을 연마시키는 제 2단계와, 상기 실리콘웨이퍼의 연마면을 상기 연마 패드로부터 분리하여 이격시키고, 상기 실리콘웨이퍼의 연마면에 계면 활성제(Surfactant)를 분사하는 제 3단계를 포함하는 것이 특징이며, 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위이고, 초순수에 0.5 내지 4 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 장치는 실리콘웨이퍼를 연마하는 연마 장치에 있어서, 상기 연마 장치 내의 하부에서 회전이 가능하도록 설치된 연마 블록과, 상기 연마 블록의 상부면에 설치된 연마 패드와, 상기 연마 패드의 상부에서 회전ㆍ승강이 가능하도록 상기 연마 장치의 상부에 설치된 연마 헤드와, 상기 연마 헤드의 하부에 설치되어 실리콘웨이퍼를 마운팅 시키는 웨이퍼 접착판과, 상기 연마 헤드의 상승 시, 상기 웨이퍼 접착판에 마운팅 되어 있는 실리콘웨이퍼의 하부 연마면에 계면 활성제를 분사하도록 상기 연마 블록의 상부면과 동일 높이에서 상기 연마 장치의 측부에 설치된 계면 활성제 분사 장치와, 상기 계면 활성제 분사 장치와 연결 설치된 계면 활성제 공급 장치를 포함하여 이루어진다. 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위인 것이고, 초순수에 0.5 내지 3 부피% 혼합되어 공급ㆍ분사되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 방법에 관하여 살펴보면 도 3에 도시된 순서도와 같다.
즉, 제 1단계(S1)로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)를 연마 장치의 연마 헤드(30)에 설치된 웨이퍼 접착판(40)에 마운팅 한다.
그 후, 제 2단계(S2)로서, 실리콘웨이퍼(W)를 연마 패드(20)에 접촉시킨 후, 연마 슬러리를 이용하여 실리콘웨이퍼(W)의 표면을 연마시킨다.
이 때, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 연마 패드(20)와의 마찰에 의하여 (+)전하를 띠게 되며, 이에 따라 그 표면은 소수성을 띠게 된다. 그리고, 연마 슬러리의 잔류물은 (-) 전하를 띠게 되어 실리콘웨이퍼(W)의 표면을 오염시킬 수 있는 파티클 제공의 원인이 되는 것이다.
이에, 제 3단계(S3)로서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면을 연마 패드(20)로부터 분리하여 이격시키고, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 계면 활성제 공급 장치(120)로부터 공급된 계면 활성제(Sf)를 계면 활성제 분사 장치(110)를 이용하여 분사한다. 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위인 것이 바람직하며, 특히, 초순수에 0.5 내지 3 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이에 따라, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 형성된 (+)전하는 제거되어, 그 표면이 친수성을 띠게 되는 것이다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼의 표면에 계면 활성제(Sf)로 막을 형성시킴으로서, 실리콘웨이퍼의 연마면에 발생된 (+)전하를 제거하는 것이다. 그 결과 (-) 전하로 활성화된 잔류 연마 슬러리에 의한 파티클(P)이, 도 5b에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼의 표면에 접촉하더라도 계면 활성제(Sf)에 의하여 실리콘웨이퍼의 표면에 접착을 할 수 없게 되므로, 잔류 연마 슬러리에 의한 파티클 오염을 방지할 수 있다.
또, 도 5c에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)를 후속 공정으로서 세정 공정을 행할 경우, 실리콘웨이퍼(W)의 표면이 파티클(P)에 오염이 되지 않은 상태에서 세정 가능한 것이다.
다음으로, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 장치에 대해서 살펴보면 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼 연마 장치 내의 하부에서 회전이 가능하도록 설치된 연마 블록(10)과, 연마 블록(10)의 상부면에 설치된 연마 패드(20)와, 연마 패드(20)의 상부에서 회전ㆍ승강이 가능하도록 연마 장치의 상부에 설치된 연마 헤드(30)와, 연마 헤드(30)의 하부에 설치되어 실리콘웨이퍼(W)를 마운팅(mounting)시키는 웨이퍼 접착판(40)을 포함한다.
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(30)의 상승 시, 웨이퍼 접착판(40)에 마운팅 되어 있는 실리콘웨이퍼(W)의 연마면에 계면 활성제를 분사하도록 연마 블록(10)의 상부면과 동일 높이에서 상기 연마 장치의 측부에 설치된 계면 활성제 분사 장치(110)와, 계면 활성제 분사 장치(120)와 연결 설치된 계면 활성제 공급 장치(120)를 포함한다.
따라서, 실리콘웨이퍼(W)의 연마 후, 연마 헤드(30)를 상승시켰을 때, 계면 활성제 분사 장치(110)를 이용하여 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면으로 계면 활성제(Sf)를 분사 할 수 있는 것이며, 이 때, 연마 헤드(30)를 회전시키면서 분사함으로서 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 균일하게 계면 활성제(Sf)를 분사할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
먼저, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 방법에 관하여 살펴보면 도 3에 도시된 순서도와 같다.
즉, 제 1단계(S1)로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)를 연마 장치의 연마 헤드(30)에 설치된 웨이퍼 접착판(40)에 마운팅 한다.
그 후, 제 2단계(S2)로서, 실리콘웨이퍼(W)를 연마 패드(20)에 접촉시킨 후, 연마 슬러리를 이용하여 실리콘웨이퍼(W)의 표면을 연마시킨다.
이 때, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 연마 패드(20)와의 마찰에 의하여 (+)전하를 띠게 되며, 이에 따라 그 표면은 소수성을 띠게 된다. 그리고, 연마 슬러리의 잔류물은 (-) 전하를 띠게 되어 실리콘웨이퍼(W)의 표면을 오염시킬 수 있는 파티클 제공의 원인이 되는 것이다.
이에, 제 3단계(S3)로서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면을 연마 패드(20)로부터 분리하여 이격시키고, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 계면 활성제 공급 장치(120)로부터 공급된 계면 활성제(Sf)를 계면 활성제 분사 장치(110)를 이용하여 분사한다. 여기에서, 상기 계면 활성제는 pH 3 내지 5의 범위인 것이 바람직하며, 특히, 초순수에 0.5 내지 3 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이에 따라, 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 형성된 (+)전하는 제거되어, 그 표면이 친수성을 띠게 되는 것이다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼의 표면에 계면 활성제(Sf)로 막을 형성시킴으로서, 실리콘웨이퍼의 연마면에 발생된 (+)전하를 제거하는 것이다. 그 결과 (-) 전하로 활성화된 잔류 연마 슬러리에 의한 파티클(P)이, 도 5b에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼의 표면에 접촉하더라도 계면 활성제(Sf)에 의하여 실리콘웨이퍼의 표면에 접착을 할 수 없게 되므로, 잔류 연마 슬러리에 의한 파티클 오염을 방지할 수 있다.
또, 도 5c에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(W)를 후속 공정으로서 세정 공정을 행할 경우, 실리콘웨이퍼(W)의 표면이 파티클(P)에 오염이 되지 않은 상태에서 세정 가능한 것이다.
다음으로, 본 발명인 실리콘웨이퍼의 연마 장치에 대해서 살펴보면 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼 연마 장치 내의 하부에서 회전이 가능하도록 설치된 연마 블록(10)과, 연마 블록(10)의 상부면에 설치된 연마 패드(20)와, 연마 패드(20)의 상부에서 회전ㆍ승강이 가능하도록 연마 장치의 상부에 설치된 연마 헤드(30)와, 연마 헤드(30)의 하부에 설치되어 실리콘웨이퍼(W)를 마운팅(mounting)시키는 웨이퍼 접착판(40)을 포함한다.
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(30)의 상승 시, 웨이퍼 접착판(40)에 마운팅 되어 있는 실리콘웨이퍼(W)의 연마면에 계면 활성제를 분사하도록 연마 블록(10)의 상부면과 동일 높이에서 상기 연마 장치의 측부에 설치된 계면 활성제 분사 장치(110)와, 계면 활성제 분사 장치(120)와 연결 설치된 계면 활성제 공급 장치(120)를 포함한다.
따라서, 실리콘웨이퍼(W)의 연마 후, 연마 헤드(30)를 상승시켰을 때, 계면 활성제 분사 장치(110)를 이용하여 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면으로 계면 활성제(Sf)를 분사 할 수 있는 것이며, 이 때, 연마 헤드(30)를 회전시키면서 분사함으로서 실리콘웨이퍼(W)의 하부 연마면에 균일하게 계면 활성제(Sf)를 분사할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
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본 발명은 실리콘웨이퍼의 연마 후에 실리콘웨이퍼 표면의 (+)전하를 제거함으로서, 잔류 연마 슬러리에 의한 파티클 오염 및 세정 공정으로 이동시의 여러 가지 외부 오염을 방지한 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치를 제공하였다.
Claims (6)
- 실리콘웨이퍼의 연마(polishing) 방법에 있어서,상기 실리콘웨이퍼를 연마 장치의 연마 헤드(polishing head)에 설치된 웨이퍼 접착판에 마운팅 하는 제 1단계와;상기 실리콘웨이퍼를 연마 패드에 접촉시킨 후, 연마 슬러리를 이용하여 상기 실리콘웨이퍼의 표면을 연마시키는 제 2단계와;상기 실리콘웨이퍼가 상기 웨이퍼 접착판에 마운팅 된 상태로 실리콘웨이퍼의 연마면을 상기 연마 패드로부터 분리하여 이격시킨 상태에서, 연마에 의해 발생되어 음의 전하를 갖는 파티클이 잔류하는 상기 연마면에 pH 3 내지 5의 범위인 계면 활성제(Surfactant)를 상기 실리콘 웨이퍼의 연마면 하방에서 연마면을 향해 분사하여 연마에 의해 상기 연마면에 형성되는 양의 전하를 제거하는 제 3단계와;상기 실리콘웨이퍼를 세정하여 상기 연마면에 잔류하는 파티클을 제거하는 제 4단계를 포함하는 것이 특징인 실리콘웨이퍼의 연마 방법.
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- 제 1항에 있어서,상기 계면 활성제는 초순수에 0.5 내지 3 부피%로 혼합하여 사용하는 것이 특징인 실리콘웨이퍼의 연마 방법.
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