KR100826590B1 - Apparatus for chemical mechanical polishing - Google Patents

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Abstract

A chemical mechanical grinding apparatus is provided to grind a wafer efficiently and to improve productivity by forming an inclined part and a falling part in a slurry inflow hole and attaching a diamond conditioner to a bottom surface of the support ring. A chemical mechanical grinding apparatus comprises the followings: a turn table installed to be rotated; a grinding pad(20) installed on the turn table and contacted with a wafer(W), to grind a surface of the wafer; a grinding head(40) installed above the grinding pad to be rotated, to fix the wafer at a bottom, to move up and down in an approaching and a departing direction to and from the wafer, and to contact and press the wafer to the grinding pad; and a support ring(50) connected to a bottom of the grinding head and formed as a ring shape along a circumference of the grinding head, to prevent separation of the wafer attached inside from the grinding head. The support ring includes multiple slurry inflow holes(63) penetrating from an outer periphery to an inner periphery, to flow in slurry for accelerating grinding the wafer. The slurry inflow hole has an inclined part(61) located from an outer bottom periphery of the support ring inclined upward, and a falling part(62) extended from one end of the inclined part downward. A diamond conditioner can be attached to a bottom surface of the support ring, to regenerate the damaged surface of the grinding pad during grinding the wafer.

Description

화학적 기계적 연마장치{Apparatus for chemical mechanical polishing}Apparatus for chemical mechanical polishing

도 1은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마(CMP) 장치의 개략적인 구성도이다. 1 is a schematic diagram of a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 CMP 장치의 유지링의 배면도이다.FIG. 2 is a rear view of the retaining ring of the CMP apparatus shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 CMP 장치의 유지링의 측면도이다. 3 is a side view of the retaining ring of the CMP apparatus shown in FIG.

도 4는 도 1에 도시된 CMP 장치의 주요 부분을 확대한 도면이다. 4 is an enlarged view of a main part of the CMP apparatus shown in FIG. 1.

도 5는 본 발명에 따른 컨디셔너가 부착된 CMP 장치의 유지링의 배면도이다. 5 is a rear view of a retaining ring of a CMP apparatus with a conditioner according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 컨디셔너가 부착된 CMP 장치의 유지링의 측면도이다. 6 is a side view of a retaining ring of a CMP apparatus with a conditioner according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

10: 턴 테이블 52: 유지링의 외주면10: turntable 52: outer peripheral surface of the retaining ring

11: 턴 테이블의 구동축 53: 슬러리 유입홀11: drive shaft of turntable 53: slurry inlet hole

20: 연마 패드 60: 웨이퍼(W)의 에지(edge)20: polishing pad 60: edge of wafer W

40: 연마 헤드 61: 경사부 40: polishing head 61: inclined portion

41: 연마 헤드의 구동축 62: 낙하부41: drive shaft 62 of polishing head

50: 유지링 70: 다이아몬드 컨디셔너50: retaining ring 70: diamond conditioner

51: 유지링의 내주면 W: 웨이퍼 51: inner peripheral surface of retaining ring W: wafer

본 발명은 반도체 웨이퍼 연마 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하, CMP라 한다.) 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus and, more particularly, to a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus.

일반적으로 반도체 소자 제조용 베어(bare) 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서는 원통형 실리콘(잉곳)을 낱개의 웨이퍼로 절단하는 슬라이싱(slicing) 공정을 거치게 된다. 슬라이싱 작업에서는 다이아몬드 조각을 붙인 날을 이용하거나 와이어 소(wire saw)라 불리는 피아노선을 이용하기도 한다. 이때 절단된 웨이퍼의 표면에는 요철이 존재하여 평탄도가 좋지 않다는 문제가 있다.In general, in the process of manufacturing a bare silicon wafer for semiconductor device manufacturing, a slicing process of cutting cylindrical silicon (ingot) into individual wafers is performed. In slicing, diamond blades are used or piano wires called wire saws are used. At this time, there is a problem that the unevenness exists on the surface of the cut wafer and the flatness is not good.

또한, 반도체 소자 제조 공정은 웨이퍼 상에 박막층을 형성하는 증착공정과 그 박막층 상에 미세한 회로패턴을 형성하기 위한 식각공정을 포함한다. 웨이퍼 상에 요구되는 회로패턴이 형성될 때까지 이들 공정은 반복되고, 웨이퍼의 표면에는 매우 많은 굴곡이 생긴다. 또한, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 회로의 선폭은 감소되고, 하나의 칩에 더 많은 배선들이 적층되고 있어 칩 내부에서 위치에 따른 단차는 더욱 증가한다. 이들 식각공정에 의한 굴곡과 적층배선들에 의해 생긴 단차는 후속 공정에서 금속 배선층의 고른 도포를 어렵게 하는 등의 문제를 발생시킨다. In addition, the semiconductor device manufacturing process includes a deposition process for forming a thin film layer on the wafer and an etching process for forming a fine circuit pattern on the thin film layer. These processes are repeated until the required circuit pattern is formed on the wafer, and there are very many bends on the surface of the wafer. In addition, as the semiconductor devices are highly integrated, the line width of the circuit is reduced, and more wirings are stacked on one chip, thereby increasing the step height depending on the position inside the chip. Steps caused by bending and laminated wirings caused by these etching processes cause problems such as difficulty in evenly applying the metal wiring layer in subsequent processes.

따라서, 베어 실리콘 웨이퍼 및 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이 요구된다. 최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 좁은 영역뿐만 아니라 넓 은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도를 얻을 수 있는 CMP 장치를 이용한 방법이 주로 사용되고 있다. Therefore, a process of planarizing the surface of the bare silicon wafer and the wafer on which the pattern is formed is required. In recent years, as the wafer is largely sized, a method using a CMP apparatus that can obtain excellent flatness in not only a narrow region but also a wide region is mainly used.

일반적으로, CMP 장치는 연마 헤드, 회전 가능한 턴 테이블, 턴 테이블에 의해 지지되는 연마 패드 및 고리형의 유지링으로 구성된다. Generally, a CMP apparatus consists of a polishing head, a rotatable turn table, a polishing pad supported by the turn table, and an annular retaining ring.

연마 헤드는 웨이퍼의 연마면이 연마 패드를 향하도록 웨이퍼를 고정하고 연마패드상에 가압한다. 고리형의 유지링은 일반적으로 상기 연마 헤드에 결합되며, 공정 진행중 웨이퍼가 연마 헤드로부터 이탈(dislodgement)되는 것을 방지하기 위해 상기 웨이퍼의 둘레를 감싸도록 배치된다. The polishing head holds the wafer so that the polishing surface of the wafer faces the polishing pad and presses onto the polishing pad. An annular retaining ring is generally coupled to the polishing head and is disposed to wrap around the wafer to prevent the wafer from dislodging from the polishing head during processing.

연마를 하는 동안, 웨이퍼는 상기 연마 헤드에 고정된 상태로 연마 패드에 밀착된다. 이때, 상기 연마 헤드 및 연마 패드는 각자의 구동축을 중심으로 서로 회전함으로써 연마 헤드상에 부착된 웨이퍼의 연마면은 연마 패드와 마찰됨으로써 연마된다. During polishing, the wafer is brought into close contact with the polishing pad while being fixed to the polishing head. At this time, the polishing head and the polishing pad are rotated with respect to their respective drive shafts so that the polishing surface of the wafer attached on the polishing head is polished by friction with the polishing pad.

이때, 콜로이드 실리카 슬러리(colloidal silica slurry)와 같은 연마 슬러리(abrasive slurry)가 상기 연마 패드와 웨이퍼 사이에 제공되어 연마를 촉진하게 된다.At this time, an abrasive slurry, such as a colloidal silica slurry, is provided between the polishing pad and the wafer to promote polishing.

상기와 같은 방법으로 연마 공정이 진행되는 동안 연마 패드 상에 공급되는 슬러리가 연마 대상이 되는 웨이퍼 연마면 쪽으로 유입되어야 하는데 유지링이 웨이퍼의 둘레를 감싸고 있으므로 슬러리의 유입이 단절되는 문제점이 있다. During the polishing process as described above, the slurry supplied on the polishing pad should flow into the wafer polishing surface to be polished. However, since the retaining ring is wrapped around the wafer, the slurry flows off.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 종래에 상기 유지링은 하부(유지링과 연마 패드가 접촉되는 부분)에 유지링의 내측면과 외측면을 관통하는 다수의 직선 형 또는 나선형의 홈을 만들어 유지링의 내부로 슬러리 유입을 가능하게 하여 적정 수준의 연마 속도를 유지하게 하였다. 또한, 웨이퍼의 양단에서 균일한 압력을 줄 수 있도록 하여 웨이퍼의 평탄도를 유지시켜 주었다.In order to solve the above problems, the retaining ring conventionally has a plurality of straight or spiral grooves penetrating the inner and outer surfaces of the retaining ring at a lower portion (a portion where the retaining ring and the polishing pad contact each other). The slurry was allowed to flow into the to keep the polishing rate at an appropriate level. In addition, the flatness of the wafer was maintained by providing a uniform pressure at both ends of the wafer.

하지만 종래의 기술과 같이 유지링의 하부에 다수의 홈을 형성하여 슬러리가 웨이퍼의 측면으로 유입되어 연마가 진행되도록 하는 구조는 슬러리가 가장 먼저 접촉되는 연마하고자 하는 웨이퍼의 에지(edge) 부분이 일부 식각될 가능성이 있다.However, as in the prior art, a structure in which a plurality of grooves are formed in the lower portion of the retaining ring so that the slurry flows into the side of the wafer and the polishing proceeds has a portion of the edge of the wafer to be polished first. There is a possibility of etching.

한편 기존의 CMP 장치는 대형의 연마 패드 상에 복수의 연마 헤드가 배치된 상태로 연마 공정이 진행된다. 연마 공정이 계속되면 연마 패드 또한 손상되므로 이 손상된 연마 패드를 재생시킬 필요가 있다. 이에 따라 연마 패드 상에는 적어도 하나의 컨디셔너가 배치되어 공정이 진행되는 동시에 연마 패드를 재생시키게 된다.In the conventional CMP apparatus, a polishing process is performed with a plurality of polishing heads disposed on a large polishing pad. If the polishing process is continued, the polishing pad is also damaged, so it is necessary to regenerate the damaged polishing pad. As a result, at least one conditioner is disposed on the polishing pad to regenerate the polishing pad at the same time as the process proceeds.

그러나, 이렇게 연마 패드 상에 컨디셔너가 배치됨으로써 동일시간 내에 연마할 수 있는 웨이퍼의 양에는 한계가 있었다. However, there is a limit to the amount of wafers that can be polished within the same time by placing the conditioner on the polishing pad.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 효과적인 웨이퍼 연마가 진행되도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to allow more effective wafer polishing to proceed.

또한, 본 발명은 CMP 장치의 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. Moreover, an object of this invention is to improve the productivity of a CMP apparatus.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전 가능하게 설치되는 턴 테이블, 웨이퍼의 표면을 연마하기 위한 것으로서 상기 턴 테이블 상에 부착되며, 상기 웨이퍼와 접촉되는 연마 패드, 상기 연마 패드의 상방에 회전가능하게 배치되어 그 하부에 상기 웨이퍼를 고정시키며, 상기 연마 패드에 대하여 접근되는 방향 및 이격되는 방향을 따라 왕복이동 가능하여 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 접촉 및 가압시키는 연마 헤드 및 상기 연마 헤드의 하부에 결합되며, 상기 연마 헤드의 둘레 방향을 따라 고리형으로 형성되어 그 내측에 배치되는 상기 웨이퍼가 상기 연마 헤드로부터 이탈되는 것을 방지하는 유지링을 구비하며, 상기 웨이퍼의 연마를 촉진하기 위한 슬러리를 유입시킬 수 있도록, 상기 유지링에는 이 유지링의 외주면과 내주면 사이를 관통하는 복수의 슬러리 유입홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a rotatable turn table, which is to polish the surface of the wafer is attached on the turn table, the polishing pad in contact with the wafer, above the polishing pad The polishing head and the polishing head which are rotatably disposed to fix the wafer at a lower portion thereof, and which are reciprocated in a direction approaching and spaced apart from the polishing pad to contact and press the wafer to the polishing pad. A retaining ring coupled to a lower portion, and having a ring formed in an annular shape in a circumferential direction of the polishing head to prevent the wafer from being separated from the polishing head, and a slurry for promoting polishing of the wafer. The holding ring has an outer circumferential surface and an inner circumferential surface of the retaining ring so as to flow in. To provide a chemical mechanical polishing apparatus, it characterized in that a plurality of the slurry inflow hole through is formed.

또한, 상기 슬러리 유입홀의 배출구는 상기 연마 헤드에 고정된 웨이퍼의 연마면과 상기 연마 패드 사이에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the outlet of the slurry inlet hole is preferably disposed between the polishing surface of the wafer fixed to the polishing head and the polishing pad.

또한, 상기 슬러리 유입홀은 상기 유지링의 외주면으로부터 내주면 측으로 형성되며 상기 유지링의 하부로부터 상부로 경사지게 배치되는 경사부와, 상기 경사부의 일측 단부로부터 하측으로 연장형성되는 낙하부를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. In addition, the slurry inlet hole is formed from the outer circumferential surface of the retaining ring to the inner circumferential side and preferably comprises an inclined portion disposed inclined upwardly from the bottom of the retaining ring, and a falling portion extending downward from one end of the inclined portion. Do.

여기서, 상기 낙하부는 수직하게 형성된 것이 바람직하다. Here, the drop portion is preferably formed vertically.

또한, 상기 웨이퍼의 연마에 의하여 손상된 연마 패드의 표면을 재생하기 위한 컨디셔닝을 수행하도록, 상기 유지링의 하부에 다이아몬드 컨디셔너가 부착되어 있는 것이 바람직하다.In addition, a diamond conditioner is preferably attached to the lower portion of the retaining ring so as to perform conditioning for regenerating the surface of the polishing pad damaged by the polishing of the wafer.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMP 장치를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining a CMP apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 CMP 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 CMP 장치의 유지링의 배면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 CMP 장치의 유지링의 측면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 CMP 장치의 주요 부분을 확대한 도면이다. 1 is a schematic configuration diagram of a CMP apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a rear view of the retaining ring of the CMP apparatus shown in FIG. 1. 3 is a side view of the retaining ring of the CMP apparatus shown in FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the CMP apparatus shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 CMP 장치는 턴 테이블(10), 연마 패드(20), 연마 헤드(40) 및 유지링(50)을 구비한다. 본 명세서에서 연마라는 용어는 광학 시스템, 플랫 패널 디스플레이, 솔라 셀(solar cell) 등을 포함하는 광의의 반도체 소자 제조용 베어 실리콘 웨이퍼 및 이러한 웨이퍼에 소자 패턴이 형성된 웨이퍼에 대한 연마 또는 평탄화를 의미한다. 1 to 4, the CMP apparatus according to the present invention includes a turn table 10, a polishing pad 20, a polishing head 40, and a retaining ring 50. The term polishing herein refers to polishing or planarization of a wide range of bare silicon wafers for the manufacture of semiconductor devices, including optical systems, flat panel displays, solar cells, and the like, and wafers with device patterns formed thereon.

상기 턴 테이블(10)은 회전 가능하게 설치되며 하부에는 자신의 구동축(11)을 구비하며, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 구동축(11)의 하부에는 구동축(11)을 회전시키는 회전수단, 예컨대 모터가 장착된다. The turn table 10 is rotatably installed and has its own drive shaft 11 at the bottom, and although not shown in the drawing, a rotating means for rotating the drive shaft 11 at the bottom of the drive shaft 11, for example, a motor Is mounted.

상기 연마 패드(20)는 원형의 형상을 가지며, 접착제에 의하여 상기 턴 테이블(10) 상에 부착된다. 상기 연마 패드(20)의 연마면인 상부면은 웨이퍼(W)와 직접 접촉에 의해 웨이퍼(W)를 기계적으로 연마한다. 연마 패드(20)는 폴리 우레탄 매트릭스 내에 산재된 다수의 파이버들(fibers) 혹은 다수의 폐기공을 형성하고 있으며, 파이버는 폴리에스테르 또는 셀루로우스를 포함한다. 예를 들면, 델라웨어 월밍턴의 로델사(Rodel, Inc.)가 판매하며, 폴리에스테르 파이버를 갖는 Suba 500 패 드가 있다. The polishing pad 20 has a circular shape and is attached onto the turn table 10 by an adhesive. The upper surface, which is the polishing surface of the polishing pad 20, mechanically polishes the wafer W by direct contact with the wafer W. The polishing pad 20 forms a plurality of fibers or a plurality of discarded holes interspersed in a polyurethane matrix, the fibers comprising polyester or cellulose. For example, Rodel, Inc. of Walmington, Delaware, has a Suba 500 pad with polyester fiber.

상기 연마 헤드(40)는 상기 연마 패드(20) 상에 배치되어 상기 웨이퍼(W)를 고정하여 상기 연마 패드(20) 상에 상기 웨이퍼(W)를 가압한다. 보다 구체적으로 연마 헤드(40)에 웨이퍼(W)가 고정되는 방법은 일반적으로 접착제의 일종인 왁스(wax)를 이용하거나, 연마 헤드(40)에 부착되어 있는 배킹 필름(backing film)과 웨이퍼(W) 사이에 물에 의한 표면 장력을 이용하여 고정한다. 상기 연마 헤드(40)의 상부에는 구동축(41)이 결합하여 이 구동축은 모터(미도시)와 연결되어 있어 연마 헤드(40)를 회전시킨다. 또한 이 구동축(41)은 왕복이동수단, 예컨대 리니어 모터(미도시)와도 연결되어 있어 연마 헤드(40)를 연마 패드(20)에 대하여 접근되는 방향과 이격하는 방향을 따라 왕복이동시킨다.The polishing head 40 is disposed on the polishing pad 20 to fix the wafer W to press the wafer W on the polishing pad 20. More specifically, the method of fixing the wafer W to the polishing head 40 generally uses a wax, which is a kind of adhesive, or a backing film and a wafer attached to the polishing head 40. W) is fixed using surface tension by water. The driving shaft 41 is coupled to the upper portion of the polishing head 40 so that the driving shaft is connected to a motor (not shown) to rotate the polishing head 40. The drive shaft 41 is also connected to a reciprocating means, for example, a linear motor (not shown) to reciprocate the polishing head 40 along a direction away from the direction approaching the polishing pad 20.

상기 유지링(50)은 상기 연마 헤드(40)의 하부 외측면에 결합되며, 상기 연마 헤드(40)에 고정된 웨이퍼(W)를 감싸도록 상기 연마 헤드(40)의 둘레 방향을 따라 고리형으로 배치된다. 상기 웨이퍼(W)의 연마를 촉진하기 위한 슬러리를 유입시킬 수 있도록, 상기 유지링(50)에는 이 유지링(50)의 외주면(52)과 내주면(51) 사이를 관통하는 복수의 슬러리 유입홀(53)이 형성되어 있다. 상기 슬러리 유입홀(53)의 배출구(63)는 상기 연마 헤드(40)에 고정된 웨이퍼(W)의 연마면과 상기 연마 패드(20) 사이에 배치된다. 상기 슬러리 유입홀(53)은 상기 유지링(50)의 외주면(52)으로부터 내주면(51) 측으로 형성되며, 상기 유지링(50)의 하부(유지링(50)과 연마 패드(20)가 접촉되는 부분)로부터 상부로 경사지게 배치되는 경사부(61)와, 상기 경사부(61)의 일측 단부로부터 하측으로 연장형성되는 낙하부(62) 로 이루어진다. 상기 낙하부(62)는 수직하게 형성될 수 있다. The retaining ring 50 is coupled to the lower outer surface of the polishing head 40 and is annular along the circumferential direction of the polishing head 40 to surround the wafer W fixed to the polishing head 40. Is placed. The holding ring 50 has a plurality of slurry inlet holes penetrating between the outer circumferential surface 52 and the inner circumferential surface 51 of the retaining ring 50 so as to introduce a slurry for promoting polishing of the wafer W. 53 is formed. The outlet 63 of the slurry inlet hole 53 is disposed between the polishing surface of the wafer W fixed to the polishing head 40 and the polishing pad 20. The slurry inlet hole 53 is formed toward the inner circumferential surface 51 from the outer circumferential surface 52 of the retaining ring 50, and the lower portion of the retaining ring 50 (the retaining ring 50 and the polishing pad 20 are in contact with each other). And an inclined portion 61 disposed to be inclined upwardly, and a dropping portion 62 extending downward from one end of the inclined portion 61. The drop part 62 may be formed vertically.

이하, 상술한 구성을 구비한 CMP 장치의 동작을 설명하겠다. The operation of the CMP apparatus having the above-described configuration will be described below.

웨이퍼(W)는 상기 연마 헤드(40)에 고정되어 상기 연마 패드(20) 상으로 이송됨으로써 연마 공정이 시작된다. 슬러리 아암(arm, 미도시)은 연마 패드(20) 위로 액상의 슬러리를 공급한다. 연마 패드(20) 위로 공급된 슬러리는 상기 턴 테이블(10)의 회전에 의해 상기 연마 패드(20)를 따라 확산되어 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(20) 사이로 공급된다. The wafer W is fixed to the polishing head 40 and transferred onto the polishing pad 20 to start the polishing process. A slurry arm (not shown) supplies a liquid slurry over the polishing pad 20. The slurry supplied over the polishing pad 20 is diffused along the polishing pad 20 by the rotation of the turn table 10 and is supplied between the wafer W and the polishing pad 20.

이러한 상태에서 상기 연마 헤드(40)는 상기 연마 패드(20)의 중심으로부터 일측에 배치되어 웨이퍼(W)를 고정시킨 상태로 자신의 구동축(41)을 중심으로 회전한다. 또한, 상기 연마 패드(20)는 상기 턴 테이블(10)의 회전에 의하여 턴 테이블(10)의 구동축(11)을 중심으로 함께 회전된다. 따라서, 웨이퍼(W)와 연마 패드(20)가 접촉된 상태에서, 상기 연마 패드(20)가 자전됨으로써 상대적으로 상기 연마 헤드(40)는 상기 연마 패드(20)의 구동축(11)을 중심으로 공전하게 되고 상기 연마 헤드(40)는 스스로 자전운동을 한다. 이렇듯 상기 연마 헤드(40)와 상기 연마 패드(20)의 상대적인 운동으로 마찰됨으로써 웨이퍼(W)의 평탄화는 진행된다.In this state, the polishing head 40 is disposed on one side from the center of the polishing pad 20 and rotates about its drive shaft 41 in a state where the wafer W is fixed. In addition, the polishing pad 20 is rotated together with respect to the drive shaft 11 of the turn table 10 by the rotation of the turn table 10. Therefore, in the state where the wafer W and the polishing pad 20 are in contact with each other, the polishing pad 20 is rotated so that the polishing head 40 is relatively driven about the driving shaft 11 of the polishing pad 20. The grinding head 40 rotates by itself and rotates. As such, the planarization of the wafer W proceeds by rubbing in the relative motion of the polishing head 40 and the polishing pad 20.

한편, 일반적으로 회전운동을 통해 연마를 진행하면 연마 대상물은 그 중심부보다 주변부가 더 많이 연마되는 경향이 나타난다. 웨이퍼(W)를 감싸는 유지링(50)이 존재하지 않는다면, 웨이퍼(W)의 주변부가 중심부보다 많이 연마되어 일정한 평탄도를 유지할 수 없다. 이를 방지하기 위하여 상기 유지링(50)을 설치하여 웨이퍼(W)의 주변부에 걸리는 하중을 유지링(50) 쪽에 전달하여 전체적으로 웨이 퍼(W)를 평탄화하게 된다.On the other hand, generally, when the polishing is performed through a rotational movement, the polishing object tends to be polished more than its center portion. If there is no retaining ring 50 surrounding the wafer W, the periphery of the wafer W may be polished more than the center portion to maintain a constant flatness. In order to prevent this, the holding ring 50 is installed to transfer the load on the peripheral portion of the wafer W to the holding ring 50 to flatten the wafer W as a whole.

그러나, 일반적으로 유지링(50)은 웨이퍼(W)와 거의 수평이거나 약간 낮게 위치하게 된다. 이렇게 유지링(50)이 웨이퍼(W)를 감싸며 설치되면, 유지링(50) 내부에 연마하고자 하는 웨이퍼(W) 쪽으로 슬러리의 공급이 원활하게 이루어지지 않음으로써 연마가 잘 되지 않는다는 문제가 발생한다.In general, however, the retaining ring 50 is positioned almost horizontally or slightly below the wafer W. When the retaining ring 50 is installed to surround the wafer W, the slurry may not be smoothly supplied to the wafer W to be polished inside the retaining ring 50, thereby causing a problem of poor polishing. .

이렇게 슬러리의 공급이 원활하지 않은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면 상기 유지링(50)에 다수개의 슬러리 유입홀(53)이 형성된다. 상기 슬러리 유입홀(53)은 연마하고자 하는 상기 웨이퍼(W)의 에지(60) 즉, 유지링(50)의 내부 주변 에지의 하부로 직접 상기 슬러리가 유입되도록 하기 위한 것이다. In order to solve the problem that the supply of the slurry is not smooth, according to the present invention, a plurality of slurry inlet holes 53 are formed in the retaining ring 50. The slurry inlet hole 53 is to allow the slurry to flow directly into the edge 60 of the wafer W to be polished, that is, the lower portion of the inner peripheral edge of the retaining ring 50.

상술한 바와 같이 상기 연마 헤드(40)의 하부 주변에 부착된 유지링(50)이 공정 진행 중 자전운동 및 공전운동을 하면서, 상기 연마 패드(20) 상에 있는 슬러리는 상기 슬러리 유입홀(53)의 경사부(61)로 유입된다. 이렇게 유입된 슬러리는 경사부(61)를 따라 진행하며 낙하부(62)를 통하여 유지링(50)의 내부로 유입된다. 유입된 슬러리는 연마 헤드(40)와 연마 패드(20)의 자전에 의하여 웨이퍼(W)의 전체로 확산되어 웨이퍼(W) 전체의 평탄화를 촉진하게 된다. As described above, while the retaining ring 50 attached to the lower periphery of the polishing head 40 performs rotating and revolving motions during the process, the slurry on the polishing pad 20 is transferred to the slurry inlet hole 53. Flows into the inclined portion 61. The slurry thus introduced proceeds along the inclined portion 61 and is introduced into the retaining ring 50 through the drop portion 62. The introduced slurry diffuses into the entirety of the wafer W by the rotation of the polishing head 40 and the polishing pad 20, thereby promoting planarization of the entirety of the wafer W.

이때, 상기 낙하부(62)는 도 4에 도시한 바와 같이 수직으로 낙하할 수도 있으나 반드시 이에 한정하지 아니하고 상기 웨이퍼(W)의 에지(60)로만 슬러리가 공급되도록 한다면 다향한 각도로 형성될 수 있음은 명백하다. In this case, the drop part 62 may fall vertically as shown in FIG. 4, but the drop part 62 may be formed at various angles so that the slurry is supplied only to the edge 60 of the wafer W. It is obvious.

종래의 유지링은 슬러리의 원활한 공급을 위해서 직선형 혹은 나선형의 홈을 유지링의 하부에 형성하였다. 이렇게 형성된 홈은 연마 공정시 연마하고자 하는 웨 이퍼의 에지 부분이 식각될 염려가 있다. 이러한 문제는 상술한 바와 같이 상기 웨이퍼(W)의 에지(60)의 하부로만 슬러리가 용이하게 공급되도록 함으로써 해결 가능하며 보다 효과적인 웨이퍼(W)의 평탄화를 기대할 수 있는 것이다.Conventional retaining ring has a straight or helical groove formed in the lower portion of the retaining ring for smooth supply of slurry. Thus formed grooves may be etched edge portion of the wafer to be polished during the polishing process. This problem can be solved by allowing the slurry to be easily supplied only to the lower portion of the edge 60 of the wafer W as described above, and more effective planarization of the wafer W can be expected.

도 5는 본 발명에 따른 컨디셔너가 부착된 CMP 장치의 유지링의 배면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 컨디셔너가 부착된 CMP 장치의 유지링 측면도이다.5 is a rear view of a retaining ring of a CMP apparatus with a conditioner according to the present invention. 6 is a side view of a retaining ring of a CMP apparatus with a conditioner according to the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 유지링(50)의 하부에 다이아몬드 컨디셔너(70)가 부착되어 있다. 일반적으로 CMP 장치에 있어, 컨디셔너는 연마 패드(20)의 표면에서 균일하지 못한 패드면을 균일하게 해주며 연마 패드(20) 상에 침착된 연마된 슬러리 및 연마된 웨이퍼 찌꺼기를 제거해줌으로써 CMP 공정 중에 연마 패드(20)를 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 또한, 컨디셔너는 연마 패드(20)의 표면에 오픈되어 슬러리를 담아두는 역할을 하는 수많은 다공질 폐기공 표면들이 막히지 않도록 연마 패드(20)를 미소절삭하여 연마 패드(20)의 다공질 폐기공 표면을 설정, 유지하도록 복원시키는 역할을 한다. 이것은 웨이퍼(W)의 평탄도를 유지시키기 위한 매우 중요한 공정이다.5 and 6, a diamond conditioner 70 is attached to the lower portion of the retaining ring 50. In general, in a CMP apparatus, the conditioner evens out the uneven pad surface on the surface of the polishing pad 20 and removes the polished slurry and polished wafer residue deposited on the polishing pad 20 during the CMP process. It serves to keep the polishing pad 20 constant. In addition, the conditioner sets the porous waste hole surface of the polishing pad 20 by micro-cutting the polishing pad 20 so that many porous waste hole surfaces that open on the surface of the polishing pad 20 to store slurry are not blocked. In other words, it restores to maintain. This is a very important process for maintaining the flatness of the wafer W.

종래의 CMP 장치는 대형의 연마 패드 상에 복수의 연마 헤드가 배치된 상태로 연마 공정이 진행된다. 그리고, 연마 패드상에는 적어도 하나의 컨디셔너가 배치되어 공정이 진행되는 동시에 패드를 재생시키게 된다.In a conventional CMP apparatus, a polishing process is performed with a plurality of polishing heads arranged on a large polishing pad. At least one conditioner is disposed on the polishing pad to regenerate the pad at the same time as the process proceeds.

본 발명에 따른 CMP 장치에 따르면, 상기 유지링(50)의 하부에 다이아몬드 컨디셔너(70)가 부착되어 있다. 유지링(50)의 하부는 상기 연마 패드(20)와 접촉되므로 상기 다이아몬드 컨디셔너(70)는 상기 연마 패드(20)와 밀착되게 된다. 그리 고 상기 연마 헤드(40)가 회전될 때 상기 유지링(50)에 부착된 다이아몬드 컨디셔너(70)가 함께 회전됨으로써 상기 연마 패드(20)의 표면을 컨디셔닝하게 된다.According to the CMP apparatus according to the present invention, a diamond conditioner 70 is attached to the lower portion of the retaining ring 50. Since the lower portion of the retaining ring 50 is in contact with the polishing pad 20, the diamond conditioner 70 is in close contact with the polishing pad 20. Then, when the polishing head 40 is rotated, the diamond conditioner 70 attached to the retaining ring 50 rotates together to condition the surface of the polishing pad 20.

또한, 컨디셔너(70)가 부착된 유지링(50)의 반지름(즉, 상기 유지링(50)의 외부 둘레 반지름)이 연마하고자 하는 웨이퍼(W)의 반지름보다 크기 때문에 상기 웨이퍼(W)의 연마공정 과정에서 손상된 상기 연마 패드(20)에 대하여 충분한 컨디셔닝을 진행할 수 있게 된다.In addition, since the radius of the retaining ring 50 to which the conditioner 70 is attached (that is, the outer circumferential radius of the retaining ring 50) is larger than the radius of the wafer W to be polished, the polishing of the wafer W is performed. Sufficient conditioning may be performed on the polishing pad 20 damaged in the process.

따라서, 상기 유지링(50)의 하부에 상기 연마 패드(20)의 표면을 재생시키는 다이아몬드 컨디셔너(70)가 장착됨으로써 상기 웨이퍼(W)의 평탄화와 동시에 상기 연마 패드(20)를 컨디셔닝할 수 있다.Therefore, a diamond conditioner 70 for regenerating the surface of the polishing pad 20 is mounted to the lower portion of the retaining ring 50 so that the polishing pad 20 can be conditioned at the same time as the wafer W is planarized. .

본 발명에 따르면, 상기 유지링(50)에 상기 컨디셔너(70)가 부착됨으로써 종래기술과 같이 연마 헤드와는 별도로 구성 및 배치되는 컨디셔너는 불필요하게 되었으며, 종래의 유지링에 상기 컨디셔너(70)를 부착하여 유지링의 기능외에 컨디셔닝의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 종래 기술에서 연마 패드 상에 별도로 배치되었던 컨디셔너를 제거하고 연마 헤드(40)를 추가적으로 배치함으로써 종래에 비해서 생산성이 증대된다.According to the present invention, the conditioner 70 is attached to the retaining ring 50 so that a conditioner configured and disposed separately from the polishing head as in the prior art becomes unnecessary, and the conditioner 70 is attached to the conventional retaining ring. In addition to the function of the retaining ring can be attached to perform the function of conditioning at the same time. In addition, in the present invention, productivity is increased as compared with the prior art by removing the conditioner that was separately disposed on the polishing pad in the prior art and additionally arranging the polishing head 40.

이상에서 설명된 상기 슬러리는 웨이퍼(W) 표면의 연마를 강화하기 위해 사용된 연마재가 내부에 현탁되어 있는 화학적 활성의 액체를 모두 포함한다.The slurry described above includes all of the chemically active liquid in which the abrasive used to enhance the polishing of the wafer W surface is suspended therein.

또한, 지금까지 상기 연마 헤드(40)는 회전운동 및 상하운동 되는 것으로만 설명 및 도시되었으나 반드시 이에 한정되지 않으며 전후좌우 운동 또는 오실레이션(oscillation)하는 움직임도 포함한다.In addition, the polishing head 40 has been described and illustrated as being only a rotary motion and a vertical motion so far, but is not necessarily limited thereto, and includes a forward and backward motion or an oscillation movement.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention. Is obvious.

본 발명에 따르면, 유지링을 통해 웨이퍼의 평탄화를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 다이아몬드 컨디셔너를 통해 컨디셔닝을 동시에 진행할 수 있는 특징을 가지고 있고, 이를 통해 CMP 공정의 작업처리량(throughput)을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, not only can the planarization of the wafer be facilitated through the retaining ring, but also the condition can be simultaneously processed through the diamond conditioner, thereby improving the throughput of the CMP process. .

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 회전 가능하게 설치되는 턴 테이블;A turn table rotatably installed; 웨이퍼의 표면을 연마하기 위한 것으로서 상기 턴 테이블 상에 부착되며, 상기 웨이퍼와 접촉되는 연마 패드;A polishing pad attached to the turn table for polishing the surface of the wafer and in contact with the wafer; 상기 연마 패드의 상방에 회전가능하게 배치되어 그 하부에 상기 웨이퍼를 고정시키며, 상기 연마 패드에 대하여 접근되는 방향 및 이격되는 방향을 따라 왕복이동 가능하여, 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에 접촉 및 가압시키는 연마 헤드; 및Rotatably disposed above the polishing pad to fix the wafer at a lower portion thereof, and to reciprocate in a direction approaching and spaced apart from the polishing pad to contact and press the wafer to the polishing pad. Polishing head; And 상기 연마 헤드의 하부에 결합되며, 상기 연마 헤드의 둘레 방향을 따라 고리형으로 형성되어 그 내측에 배치되는 상기 웨이퍼가 상기 연마 헤드로부터 이탈되는 것을 방지하는 유지링;을 구비하며,And a retaining ring coupled to a lower portion of the polishing head and formed in an annular shape along a circumferential direction of the polishing head to prevent the wafer from being separated from the wafer. 상기 웨이퍼의 연마를 촉진하기 위한 슬러리를 유입시킬 수 있도록, 상기 유지링에는 이 유지링의 외주면과 내주면 사이를 관통하는 복수의 슬러리 유입홀이 형성되며,The holding ring has a plurality of slurry inlet holes penetrating between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the retaining ring so as to introduce a slurry for promoting polishing of the wafer. 상기 슬러리 유입홀은, 상기 유지링의 외주면으로부터 내주면 측으로 형성되며 상기 유지링의 하부로부터 상부로 경사지게 배치되는 경사부와, 상기 경사부의 일측 단부로부터 하측으로 연장형성되는 낙하부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.The slurry inlet hole is formed from the outer circumferential surface of the retaining ring to the inner circumferential side, and comprises an inclined portion disposed inclined upwardly from the bottom of the retaining ring, and a falling portion extending downward from one end of the inclined portion. Chemical mechanical polishing apparatus. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 낙하부는 수직하게 형성된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.Chemical dropping apparatus, characterized in that the falling portion is formed vertically. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 웨이퍼의 연마에 의하여 손상된 상기 연마 패드의 표면을 재생하기 위한 컨디셔닝을 수행하도록, 상기 유지링의 하부에 다이아몬드 컨디셔너가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.And a diamond conditioner is attached to the lower portion of the retaining ring to perform conditioning for regenerating the surface of the polishing pad damaged by the polishing of the wafer.
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