KR100941198B1 - 화학 기계적 연마 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 패드에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 연마 패드의 사용 주기를 늘려 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용을 절감하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 데 있다.
이를 위해 일 면에 복수 개인 그루브가 형성되고, 복수 개인 그루브가 형성된 일 면의 하부에 복수 개인 터널이 형성되며, 복수 개인 그루브와 복수 개인 터널은 서로 간에 엇갈리게 형성되는 화학 기계적 연마 패드를 개시한다.
따라서, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드는 사용 주기가 늘어나므로, 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용을 절감하는 효과가 있다.
CMP, 그루브, 사용 주기, 연마 패드, 플래튼

Description

화학 기계적 연마 패드{PAD FOR CHAMICAL MACHANICAL POLISHING}
본 발명은 화학 기계적 연마 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용 주기가 늘어나 유지 비용이 절감되는 화학 기계적 연마 패드에 관한 것이다.
반도체 공정 중에 웨이퍼에 물리적 기상 증착 또는 화학적 기상 증착을 한 후, 화학 기계적 연마(Chamical Machanical Polishing;CMP) 공정을 시행하여 웨이퍼의 표면을 연마하는 공정이 있다.
상기한 화학 기계적 연마를 위한 화학 기계적 연마 장비는 주로 회전하는 연마 패드에 웨이퍼를 밀착시킨 상태에서 연마 패드를 회전시키고, 연마 패드 주위에 화학적 연마작용을 위한 슬러리를 도포하여 반도체 기판의 표면을 연마한다.
연마 패드는 대개 우레탄과 같은 섬유재질층에 돌기를 형성하여 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다. 또한, 연마 패드는 홈이 형성되어 슬러리를 모을 수 있는 구조로 되어 있다.
상기 연마 패드는 표면에 형성된 홈에 의해 슬러리를 모아서 웨이퍼를 효율적으로 연마하게 된다. 이러한 연마 패드는 표면이 마모될 경우, 웨이퍼를 연마하는 시간이 늘어나 웨이퍼의 제조 효율이 하락하고, 웨이퍼가 균일하게 연마되지 않 게 된다. 따라서, 연마 패드는 표면이 마모될 경우 교체가 이루어 지게 된다.
그러나, 마모에 의한 연마 패드의 교체는 빈번히 일어나게 되고, 연마 패드를 교체하는 비용은 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용 중 대부분을 차지하게 되어 웨이퍼의 생산 비용이 증가하게 된다.
상기한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 기술적 과제는 연마 패드의 사용 주기를 늘려 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용을 절감하는 화학 기계적 연마 패드를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 화학 기계적 연마 패드는 일 면에 복수 개인 그루브가 형성되고, 상기 복수 개인 그루브가 형성된 일 면의 하부에 복수 개인 터널이 형성되며, 상기 복수 개인 그루브와 상기 복수 개인 터널은 서로 간에 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터널의 상면은 상기 그루브의 저면보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브는 복수 개의 동심원들을 이루는 형상으로 형성되고, 상기 터널은 상기 그루브와 동심을 이루는 동심원들로 형성되며, 상기 동심원들로 형성된 그루브와 상기 동심원으로 형성된 터널은 서로 간에 순차적으로 배열되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 터널보다 낮은 위치에 복수 개의 제 2 터널이 더 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 터널의 상면은 상기 터널의 저면보다 높은 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 화학 기계적 연마 패드는 사용 주기가 늘어나므로, 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용을 절감하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 하명, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 패드의 평면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 화학 기계적 연마 패드의 I-I선을 절개하여 본 부분 단면도이다. 도 1c는 도 1a에 도시된 화학 기계적 연마 패드의 응용예이다. 도 1d는 1b에 도시된 화학 기계적 연마 패드가 일정 기간 동안 사용된 상태의 부분 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 패드(100)는 일 면에 복수 개인 그루브(110)가 형성된다. 또한, 상기 복수 개인 그루브(110)가 형성된 화학 기계적 연마 패드(100)의 일 면의 하부에는 복수 개인 터널(120)이 형성된다. 여기서, 복수 개인 그루브(110)와 복수 개인 터널(120)는 서로 간에 엇갈리게 형성된다.
도 1c를 참조하면, 상기 화학 기계적 연마 패드(100)가 플래튼(30)에 장착된 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 화학 기계적 연마 패드(100)는 플래튼(30)과 연결된 회전축(40)이 모터(50)에 의해 연결되고, 모터(50)의 회전에 의해 회전하게 된 다. 여기서, 웨이퍼(10)는 디스크 헤드(20)와 맞물려 있는 상태에서 화학 기계적 연마 패드(100)와 밀착될 수 있으며, 디스크 헤드(20)의 회전에 의해 회전할 수 있다. 따라서, 화학 기계적 연마 패드(100)는 디스크 헤드(20)와 결합한 웨이퍼(10)를 연마시킬 수 있다. 또한, 화학 기계적 연마 패드(100)가 회전에 의해 웨이퍼(10)의 연마를 진행하는 중에는 웨이퍼(10)와 화학 기계적 연마 패드(100) 사이에 화학 처리재인 슬러리가 공급되어 웨이퍼(10)를 화학적 및 기계적으로 연마할 수 있다. 또한, 화학 기계적 연마 패드(100)의 상부면에는 컨디션 헤드(60)가 밀착되어 화학 기계적 연마 패드(100)의 상면을 컨디셔닝 할 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같은 일 예로 응용되는 화학 기계적 연마 패드(100)는 화학 처리재인 슬러리가 보다 잘 함유될 수 있도록 그 표면에 그루브(110)가 형성된다. 여기서, 그루브(110)는 웨이퍼(10)의 표면을 연마시에 슬러리가 함유할 수 있도록 하여 웨이퍼(10)의 표면을 고르게 연마하는 역할을 한다. 이 경우, 그루브(110)는 웨이퍼(10)의 표면을 균일하게 연마하기 위해서 서로 간에 직경이 다른 복수 개의 동심원을 이루는 형상으로 형성된다.
또한, 화학 기계적 연마 패드(100)는 상부면의 하부층에 터널(120)이 형성된다. 여기서, 터널(120)은 그루브(110)와 동심을 이루는 복수 개의 동심원으로 형성된다. 또한, 복수 개인 터널(120)과 제 1 그루브(110)는 서로 간에 엇갈리게 순차적으로 배열되어 형성된다. 이 경우, 터널(120)이 형성된 부위 가운데 상면(120a)은 그루브(110)의 저면(110a) 보다 높은 위치에 통로 형태로 형성될 수 있다. 터널(120)이 마련된 화학 기계적 연마 패드(100)는 통상적인 화학 기계적 연마 패드 제조 방식에 의해 제조될 수 있다.
상기한 화학 기계적 연마 패드(100)는 웨이퍼(10)와 밀착되어 웨이퍼(10)를 장시간 동안 연마하였을 때, 화학 기계적 연마 패드(100)의 표면은 닳게 된다. 여기서, 표면이 닳게 된 경우의 화학 기계적 연마 패드(100)의 단면도인 도 1d를 참조하여 보면, 터널(120)이 형성된 부위 가운데 상면(미도시)는 그루브(110)의 저면(110a)보다 높은 위치에 형성되기 때문에, 화학 기계적 연마 패드(100)의 표면이 닳게 될 경우, 그루브(110)의 깊이가 매우 얕아 지며, 계속적인 화학 기계적 연마 패드(100)가 연마됨으로 인해 터널(120)이 홈 형태로 드러나게 된다. 이 상태의 화학 기계적 연마 패드(100)는 웨이퍼(10)와 밀착되어 웨이퍼(10)의 연마를 진행할 때, 홈 형태로 드러난 터널(120)로 슬러리가 유입되어 웨이퍼(10)의 화학적 연마를 활성화시킨다. 즉, 본 발명의 따른 화학 기계적 연마 패드(100)는 그루브(110)가 닳게 되었을 때, 터널(120)이 홈 형태로 드러나게 되어 슬러리를 유입할 수 있으므로, 사용 주기가 늘어나게 된다. 따라서, 본 발명의 따른 화학 기계적 연마 패드(100)는 사용 주기가 늘어나게 되고, 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용이 절감되도록 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 패드의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학 기계적 연마패드(200)는 일 면에 복수 개의 그루브(110)가 형성되고, 상기 일 면의 하부층에 복수 개의 통로인 터널(120)이 형성되며, 상기 터널(120)보다 낮은 위치에 통로 형태인 제 2 터널(230)이 형성된다. 여기서, 제 2 터널(230)의 상면(230a)은 터 널(120)의 저면(120b)보다 높은 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 제 2 터널(230)은 복수 개인 터널(120)과 서로 간에 엇갈리게 순차적으로 배열되어 형성된다.
본 실시예에 따른 화학 기계적 연마패드(200)는 제 2 터널(230)이 형성됨에 따라 화학 기계적 연마 패드(200)의 사용주기는 더 늘어날 수 있다. 즉, 화학 기계적 연마패드(200)는 웨이퍼(10)와 밀착되어 웨이퍼(10)를 장시간동안 연마할 경우, 화학 기계적 연마 패드(200)의 상면은 닳게 되어 터널(120)이 드러나게 되고, 터널(120)이 드러난 상태에서 계속적으로 웨이퍼(10)를 연마하게 되면, 터널(120)보다 낮은 위치에 존재하였던 제 2 터널(230)이 홈 형태로 드러나게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 패드(200)는 제 2 터널(230)이 닳아 없어질 때까지 사용될 수 있으므로 사용 주기가 늘어나며, 사용 주기가 늘어남으로 인해서, 화학 기계적 연마 공정의 유지 비용이 절감된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기계적 연마 패드의 평면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 화학 기계적 연마 패드의 I-I선을 절개하여 본 부분 단면도이다.
도 1c는 도 1a에 도시된 화학 기계적 연마 패드의 응용예이다.
도 1d는 1b에 도시된 화학 기계적 연마 패드가 일정 기간 동안 사용된 상태의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 패드의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 웨이퍼 20 ; 디스크 헤드
30 ; 플래튼 40 ; 회전축
50 ; 모터 60 ; 컨디션 헤드
100, 200 ; 화학 기계적 연마 패드 110 ; 제 1 그루브
120 ; 제 2 그루브 230 ; 제 3 그루브

Claims (5)

  1. 일 면에 구비되며, 복수 개인 그루브; 및
    상기 일 면의 하부에 구비되며, 복수 개인 터널;을 포함하며,
    상기 복수 개인 그루브과 상기 복수 개인 터널은 서로 간에 엇갈리게 구비되어 있되, 상기 일 면이 닳게 되면, 상기 복수 개인 터널은 상기 복수 개인 그루브의 형태인 홈 형태로 드러나게 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널의 상면은 상기 그루브의 저면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 패드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그루브는 복수 개의 동심원들을 이루는 형상으로 형성되고, 상기 터널은 상기 그루브와 동심을 이루는 동심원들로 형성되며, 상기 동심원들로 형성된 그루브와 상기 동심원으로 형성된 터널은 서로 간에 엇갈리게 순차적으로 배열되어 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 패드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 터널보다 낮은 위치에 복수 개의 제 2 터널이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 패드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 터널의 상면은 상기 터널의 저면보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마 패드.
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