KR101022028B1 - Electrochemical mechanical planarization using conductive or nonconducting polishing pad - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 웨이퍼를 전기화학적 기계적으로 연마하는 장치에 있어서, 구동력에 의해 회전하는 정반; 상기 정반 상에 부착되고 음극이 인가되는 전극; 상기 전극 상에 탈부착 가능하게 결합되고 비전도성 재질의 비전도성 연마패드; 상기 비전도성 연마패드 상측에 배치되고 하부에 웨이퍼를 고정하는 고정구가 구비되어 웨이퍼를 상기 비전도성 연마패드에 가압하면서 회전시키는 연마헤드;웨이퍼의 하부 표면에 접촉하여 웨이퍼에 양극을 인가하는 접속구와, 상기 접속구가 웨이퍼의 표면에 접촉하도록 지지하면서 상기 연마헤드의 수평이동에 따라 함께 이동하는 지지대와, 상기 접속구가 웨이퍼의 표면에서 분리 가능하도록 상기 지지대를 구동하는 분리수단으로 이루어지는 프루브; 상기 전극 상면에 전해액을 공급하는 전해액 공급수단; 및 상기 연마헤드를 수평으로 왕복하게 하되, 웨이퍼에 접촉하는 상기 프루브가 상기 정반의 측면에 충돌하는 것을 방지하도록 상기 연마헤드의 왕복이동 폭을 제어하는 제어부;로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 전도성 연마패드만 사용가능한 종래의 ECMP에 웨이퍼에 프루브를 통해 직접 양극을 인가할 수 있으므로 비전도성 연마패드도 사용이 가능하고 웨이퍼가 오버행 상태에서 연마되므로 균일한 연마가 이루어져 연마효율이 우수한 효과가 있다.The present invention relates to an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus capable of using a non-conductive polishing pad, and more particularly, to an electrochemical mechanical polishing apparatus for a semiconductor wafer, comprising: a surface plate rotating by a driving force; An electrode attached to the surface plate and having a cathode applied thereto; A non-conductive polishing pad detachably coupled to the electrode and made of a non-conductive material; A polishing head disposed above the non-conductive polishing pad and fixed to a lower portion of the non-conductive polishing pad, the polishing head for rotating the wafer while pressing the non-conductive polishing pad; a connector for contacting a lower surface of the wafer to apply an anode to the wafer; A probe comprising a support that moves together along the horizontal movement of the polishing head while supporting the connector to be in contact with the surface of the wafer, and separation means for driving the support such that the connector is detachable from the surface of the wafer; Electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution to the upper surface of the electrode; And a control unit which horizontally reciprocates the polishing head, and controls a reciprocating width of the polishing head to prevent the probe contacting the wafer from colliding with the side surface of the surface plate. Since the anode can be directly applied to the wafer through a probe to a conventional ECMP which can use only a polishing pad, a non-conductive polishing pad can also be used, and since the wafer is polished in an overhang state, uniform polishing is performed and thus the polishing efficiency is excellent.
반도체, 웨이퍼, 연마, 패드, 평탄화, 전극, 전해액, 프루브 Semiconductor, Wafer, Polishing, Pad, Planarization, Electrode, Electrolyte, Probe
Description
본 발명은 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 제조공정 중 웨이퍼를 전기화학적 및 기계적으로 연마하여 평탄화하는 장치에 관한 것으로 전도성 연마패드 뿐 아니라 비전도성 연마패드도 함께 사용할 수 있는 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus capable of using a non-conductive polishing pad. More particularly, the present invention relates to an electrochemical and mechanical polishing apparatus for planarizing a wafer during a semiconductor wafer manufacturing process. The present invention relates to an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus capable of using a non-conductive polishing pad that can also be used with a conductive polishing pad.
종래에 반도체 웨이퍼를 연마하는 공정에 사용되는 CMP(Chemical Mechanical Planarization)공정은 화학적 기계적 평탄화 공정이라고도 하는데, 정반(Platen) 위에 부착된 연마패드(Polishing Pad)에 웨이퍼(Wafer)가 부착된 연마헤드(Polishing Head)가 일정압력으로 가압되면서 상호 회전운동에 의해 기계적으로 연마하는 동시에 연마입자(Abrasive) 및 금속의 표면을 반응시키는 화학액을 포함하는 연마액(Slurry)를 주입하여 화학적으로 연마하는 장치를 이용한다.Conventionally, the chemical mechanical planarization (CMP) process, which is used for polishing a semiconductor wafer, is also referred to as a chemical mechanical planarization process, and a polishing head having a wafer attached to a polishing pad attached to a platen ( A device for chemically polishing by injecting a polishing liquid (Slurry) containing a chemical liquid that reacts with the abrasive particles (Abrasive) and the surface of the metal at the same time while the polishing head is pressurized to a constant pressure mechanically polished by mutual rotational movement I use it.
이러한 화학기계적 연마장치는 가공효율을 높이기 위해 높은 연마압력 및 빠 른 상대속도를 요구하지만 이러한 기계적 인자들로 인하여 높은 가공 효율만큼 다양한 결함들의 발생을 동반한다.These chemical mechanical polishing devices require high polishing pressures and fast relative speeds in order to increase processing efficiency, but these mechanical factors are accompanied by the occurrence of various defects as high as the processing efficiency.
즉, 높은 압력과 상대속도에 의해 웨이퍼 표면의 금속배선이 접시 모양처럼 움푹패이는 디싱(Dishing) 현상과 절연물질(Dielectric Material)에서 발생하는 부식(Erosion) 현상 및 금속이 높은 압력에 의해 껍질처럼 벗겨지는 벗겨짐(Delamination) 현상 등이 발생하게 된다. 이러한 현상들은 낮은 연마균일도, 수율의 감소 및 연마효율을 저하시키는 결과를 초래한다.In other words, the metal wires on the wafer surface are dish-shaped due to high pressures and relative speeds, the erosions occurring in dielectric materials, and the metals are peeled off by high pressure. Delamination may occur, such as peeling. These phenomena lead to low polishing uniformity, reduced yield and lowered polishing efficiency.
이와 같은 CMP 공정에 대한 문제점으로 인해 최근 ECMP(Electrochemical Mechanical Planarization) 공정이 등장하였는데, 기본적인 장치의 구성은 CMP와 동일하지만 정반에 음극(Cathode), 웨이퍼에 양극(Anode)을 걸어주고 연마패드로 전도성 연마패드를 사용하며 웨이퍼와 전도성 연마패드 사이에 전해액을 주입한 상태에서 전극과 전해액에 의해 전기화학 반응이 발생하여 웨이퍼의 금속 표면을 전기화학적으로 연마하기 쉬운 상태의 표면으로 변화시키는 동시에 연마헤드가 가하는 가압력과 회전에 의해 전기화학적으로 변화되어진 금속 표면을 기계적으로 연마하는 장치로서, 연마압력을 낮게 하여도 연마효율이 우수한 특징이 있다.Due to the problems with the CMP process, an electrochemical mechanical planarization (ECMP) process has recently emerged. The basic device is the same as that of the CMP, but the cathode is placed on the surface plate, the anode is placed on the wafer, and the conductive pad is conductive. A polishing pad is used, and an electrochemical reaction occurs between the electrode and the electrolyte while an electrolyte is injected between the wafer and the conductive polishing pad, thereby changing the metal surface of the wafer into a surface that is easily electrochemically polished. Apparatus for mechanically polishing a metal surface that has been electrochemically changed by pressing force and rotation, and has excellent characteristics of polishing efficiency even at a low polishing pressure.
이러한 ECMP는 가공효율을 높이기 위해 빠른 연마속도와 웨이퍼 전면에 대한 연마균일도 등이 요구된다. ECMP 공정에 영향을 주는 인자는 전기공급방식, 웨이퍼와 연마패드의 홀에 의한 궤적, 전해액 내의 전해제, 산화제, pH조절제, 착화제, 부식방지제, 웨이퍼에 공급되는 전류밀도 등이 있다.Such ECMP requires fast polishing speed and polishing uniformity on the entire surface of the wafer to increase processing efficiency. Factors affecting the ECMP process include electricity supply, traces of holes in the wafer and the polishing pad, electrolytes in the electrolyte, oxidizing agents, pH regulators, complexing agents, corrosion inhibitors, and current density supplied to the wafer.
도 1은 종래 ECMP를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a conventional ECMP.
도시된 바를 참조하면, 회전하는 정반(1) 위에 음극이 인가된 전극(2)과, 상기 전극(2) 상부에 배치되는 전도성 연마패드(3)와, 상기 전극(2)과 전도성 연마패드(3) 사이에 삽입되는 절연체(4)와, 상기 전도성 연마패드(3) 상측에 설치되어 회전하는 연마헤드(5)와, 상기 연마헤드(5)에 가공물인 웨이퍼(w)를 장착할 수 있게 하는 고정구(6) 및 상기 전도성 연마패드(3)에 전해액을 공급하는 전해액 공급수단(7)로 구성된다.As shown in the drawing, an
이때 상기 전극(2)에 음극(-)의 전원을 인가하고, 상기 전도성 연마패드(3)에 양극(+)을 인가한 후 상기 정반(1)와 연마헤드(5)를 회전시키면서 상기 전해액 공급수단(7)를 통해 전해액을 상기 전도성 연마패드(3) 상에 공급해주면 상기 전도성 연마패드(3)와 접촉되는 웨이퍼(w)는 양극으로 인가되어 음극인 전극(2)과 공급된 전해액에 의해 금속 표면의 전기화학적인 변화가 수행되며 회전운동에 의해 기계적인 연마가 수행된다.At this time, the negative electrode (−) is applied to the
여기서, 상기 전도성 연마패드는 도전성 금속 또는 도전성 폴리머와 같이 경도가 큰 재료로 이루어진다. 그래서 연마 공정시 전도성 연마패드로 인해 웨이퍼 표면에 미세한 스크래치(Scratch)가 발생하는 문제가 발생한다. Here, the conductive polishing pad is made of a material having a high hardness, such as a conductive metal or a conductive polymer. Therefore, a problem occurs that a fine scratch (Scratch) occurs on the wafer surface due to the conductive polishing pad during the polishing process.
따라서, 상기 전도성 연마패드 보다 경도가 낮은 비전도성 연마패드(폴리우레탄 등의 재질)를 사용하는 것이 좋은데 이러한 경우 비전도성 연마패드는 전기가 통하지 않으므로 웨이퍼를 양극으로 대전할 수 없는 문제가 있다.Therefore, it is preferable to use a non-conductive polishing pad (material such as polyurethane) having a lower hardness than the conductive polishing pad. In this case, since the non-conductive polishing pad does not conduct electricity, there is a problem in that the wafer cannot be charged with the anode.
이러한 경우 웨이퍼에 전원을 공급하기 위해서는 별도의 전원공급수단이 필요한데, 웨이퍼는 반도체인 실리콘(Si) 표면에 티타늄(Ti), 티타늄 나이트라이 드(TiN), 탄탈륨(Ta), 탄탈륨 나이트라이드(TaN) 등과 같은 확산방지막 위에 구리(Cu)와 같은 도체막이 씌워진 구조로 이루어져 있으므로 도체막에 전원을 공급하기 위해서는 도체막에 직접 전원공급수단이 연결되어야 한다. 왜냐하면 실리콘은 전기가 통하기 않기 때문에 실리콘을 통해서 전류를 공급하는 것은 불가능하기 때문이다.In this case, a separate power supply means is required to supply power to the wafer, and the wafer is a semiconductor (Si) surface of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN). Since a conductive film such as copper is coated on the diffusion barrier such as), a power supply means must be directly connected to the conductive film in order to supply power to the conductive film. Because silicon is not conductive, it is impossible to supply current through it.
뿐만 아니라 웨이퍼는 가공 중에 고속으로 회전하므로 일반적인 연결방식으로는 전원을 공급할 수 없는 문제가 있는 것이다.In addition, since the wafer rotates at a high speed during processing, there is a problem that power cannot be supplied by a general connection method.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 전도성 연마패드를 이용하는 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치에 비전도성 연마패드도 사용할 수 있도록 하는 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to use an electrochemical mechanical wafer capable of using a non-conductive polishing pad to use a non-conductive polishing pad in an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus using a conductive polishing pad. It is to provide a polishing apparatus.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 웨이퍼를 전기화학적 기계적으로 연마하는 장치에 있어서, 구동력에 의해 회전하는 정반; 상기 정반 상에 부착되고 음극이 인가되는 전극; 상기 전극 상에 탈부착 가능하게 결합되고 비전도성 재질의 비전도성 연마패드; 상기 비전도성 연마패드 상측에 배치되고 하부에 웨이퍼를 고정하는 고정구가 구비되어 웨이퍼를 상기 비전도성 연마패드에 가압하면서 회전시키는 연마헤드;웨이퍼의 하부 표면에 접촉하여 웨이퍼에 양극을 인가하는 접속구와, 상기 접속구가 웨이퍼의 표면에 접촉하도록 지지하면서 상기 연마헤드의 수평이동에 따라 함께 이동하는 지지대와, 상기 접속구가 웨이퍼의 표면에서 분리 가능하도록 상기 지지대를 구동하는 분리수단으로 이루어지는 프루브; 상기 전극 상면에 전해액을 공급하는 전해액 공급수단; 및 상기 연마헤드를 수평으로 왕복하게 하되, 웨이퍼에 접촉하는 상기 프루브가 상기 정반의 측면에 충돌하는 것을 방지하도록 상기 연마헤드의 왕복이동 폭을 제어하는 제어부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for electrochemically and mechanically polishing a semiconductor wafer, comprising: a surface plate rotating by a driving force; An electrode attached to the surface plate and having a cathode applied thereto; A non-conductive polishing pad detachably coupled to the electrode and made of a non-conductive material; A polishing head disposed above the non-conductive polishing pad and fixed to a lower portion of the non-conductive polishing pad, the polishing head for rotating the wafer while pressing the non-conductive polishing pad; a connector for contacting a lower surface of the wafer to apply an anode to the wafer; A probe comprising a support that moves together along the horizontal movement of the polishing head while supporting the connector to be in contact with the surface of the wafer, and separation means for driving the support such that the connector is detachable from the surface of the wafer; Electrolyte supply means for supplying an electrolyte solution to the upper surface of the electrode; And a control unit for horizontally reciprocating the polishing head, and controlling a reciprocating width of the polishing head to prevent the probe contacting the wafer from colliding with the side surface of the surface plate.
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바람직하게는, 상기 지지대는 단부에 상기 접속구가 결합되고 도전성 재질로 이루어지는 수평지지대와, 상기 수평지지대 타단에 수직으로 결합되는 수직지지대로 구성되어 'L'자 형상을 이루며, 상기 분리수단이 상기 수직지지대를 회전시켜 상기 접속구가 웨이퍼의 표면에서 분리 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the support is composed of a horizontal support and a vertical support coupled to the end and the connection port is made of a conductive material and vertically coupled to the other end of the horizontal support to form a 'L' shape, the separation means is the vertical means Rotating the support is characterized in that the connector is detachable from the surface of the wafer.
바람직하게는, 상기 전극 표면에는 전해액이 원활하게 배출되도록 방사형의 배출홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electrode surface is characterized in that the radial discharge groove is formed so that the electrolyte is smoothly discharged.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 효과는 전도성 연마패드만 사용가능한 종래의 ECMP에 웨이퍼에 프루브를 통해 직접 양극을 인가할 수 있으므로 비전도성 연마패드도 사용이 가능하다.The effect of the present invention by the configuration as described above can be applied to the anode directly through the probe to the conventional ECMP can be used only the conductive polishing pad, non-conductive polishing pad can also be used.
또한, 웨이퍼가 오버행 상태에서 연마되므로 균일한 연마가 이루어져 연마효율이 우수한 효과가 있다.In addition, since the wafer is polished in an overhang state, uniform polishing is performed, and thus the polishing efficiency is excellent.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치를 나타내는 구성도, 도 3은 도 2의 도시된 본 발명의 일실시 예의 평면도이다.Figure 2 is a block diagram showing an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus capable of using a non-conductive polishing pad according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of one embodiment of the present invention shown in FIG.
본 발명은 크게 정반(10), 전극(20), 비전도성 연마패드(30), 연마헤드(40), 프루브(50), 전해액 공급수단(60), 제어부로 구성된다.The present invention is largely composed of the
먼저 정반(10) 및 전극(20)에 대해 함께 설명한다.First, the
도 2에 도시된 바와 같이 상기 정반(10)은 상기 전극(20), 비전도성 연마패드(30)를 회전시킬 수 있는 구성으로서 원형 단면을 가지며 모터와 같은 구동수단에 의해 회전한다. 물론, 상기 정반(10)의 회전속도는 적절하게 제어될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
또한, 상기 정반(10)의 재질은 일정한 강도와 중량이 있는 금속이 적합한데, 가벼운 재질을 사용하면 고속으로 회전하는 동안 진동이 발생하여 연마패드를 안정하게 지지하면서 회전시킬 수 없기 때문이며 더불어 웨이퍼(w)에 충격이 가해질 수 있기 때문이다.In addition, the material of the
그리고 상기 정반(10) 상면에는 전도성 재질로 이루어진 전극(20)이 결합되는데, 상기 전극(20)에는 전원에 의해 음극이 인가된다. 일반적으로 사용되는 구리가 적절하다.An
여기서, 상기 정반(10)과 전극(20)은 정확하게 수평을 유지하도록 정밀하게 설치되어야 한다. 왜냐하면, 웨이퍼(w)와 상호 수평이 어긋나면 불균일하게 연마되기 때문이다.Here, the
다음으로 상기 비전도성 연마패드(30)에 대해 설명하자면, 상기 비전도성 연마패드(30)는 웨이퍼(w) 표면을 연마하여 평탄화하는 연마패드로서 전기가 통하지 않는 비전도성 재질로 이루어지며 상기 전극(20) 상면에 부착되되, 탈부착 가능하게 부착된다. 탈부착 방법은 다양할 수 있는데, 일반적으로 제거가 용이한 접착제로 부착할 수 있으며, 전도성 연마패드와 교체할 때는 부착된 비전도성 연마패 드(30)를 떼어 내고 전도성 연마패드를 부착할 수 있다.Next, the
바람직하게는, 후술하는 전해액 공급수단에 의해 전해액이 상기 전극(20)에 공급되며 사용되어진 전해액의 배출이 용이해야 하므로 상기 비전도성 연마패드(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 중앙이 관통된 도넛모양이 적절하다.Preferably, since the electrolyte is supplied to the
상기 비전도성 연마패드(30)의 재질은 일반적으로 폴리우레탄이 가장 많이 사용될 수 있으며 기타 비전도성을 가지는 연마패드의 종류는 어느 것이나 가능하다.In general, the material of the
다음은 연마헤드(40)에 대해 설명한다.Next, the
상기 연마헤드(40)는 상기 비전도성 연마패드(30) 상측에 배치되어 회전하는 것으로서 하부에 고정구(42)가 구비되어 상기 고정구(42)로 웨이퍼(w)를 고정한다.The polishing
상기 연마헤드(40)는 속도제어가 가능한 서보모터와 같은 구동수단에 의해 회전하며 또한 유압이나 공압에 의해 상하로 이동하고 더불어 하부에 부착된 웨이퍼(w)가 상기 비전도성 연마패드(30) 표면에 밀착되도록 가압할 수 있다. The polishing
여기서, 상기 고정구(42)는 다양한 형상을 가질 수 있는데, 보통 리테이너 링(Retainer Ring)을 사용하며 또 다른 형태로 다수개의 클립과 같은 것을 사용할 수 있음은 당연하다.Here, the
참고로, 상기 연마헤드(40)의 회전속도는 약 10rpm 내지 500rpm 일 수 있고 통상 10rpm 내지 100rpm을 사용한다.For reference, the rotation speed of the
다음으로 상기 프루브(50)에 대해 설명하자면, 상기 프루브(50)는 상기 연마헤드(40)에 고정된 웨이퍼(w)의 하부 표면에 양극을 인가하는 구성으로서 접속 구(52)와 지지대(54)와 분리수단(56)으로 이루어진다.Next, the
상기 접속구(52)는 웨이퍼(w) 표면에 접촉하는 전도성 재질의 구성으로 볼(ball) 형상 또는 직육면체 형상 등 다양하게 이루어질 수 있으며, 재질은 경도가 낮은 납 등이 적절하다. The
그리고 상기 지지대(54)는 상기 접속구(52)가 웨이퍼(w) 하부 표면에 접촉한 상태를 유지하도록 지지해주는 것으로 수평지지대(54a)와 수직지지대(54b)로 이루어지는데, 상기 수평지지대(54a)는 전도성 재질로 이루어지는 바(bar) 형상을 가지며 수평으로 배치되어 단부에 상기 접속구(52)가 결합되며 타단을 통해 전선이 연결되어 전원이 공급될 수 있다.The support 54 supports the
또한 상기 수평지지대(54a)의 타단에 상기 수직지지대(54b)가 수직으로 결합되어 상기 지지대(54)는 전체적으로 'L'자 형상을 이루고 상기 수직지지대(54b)는 봉 형상을 가지는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 수직지지대(54b) 상단에 상기 분리수단(56)이 연동되어 상기 분리수단(56)에 의해 상기 수직지지대(54b)가 축과 같이 회전하게 구성된다.In addition, it is preferable that the
이러한 구성으로 인해 상기 수직지지대(54b)가 일정각 회전하면 상기 수평지지대(54a)가 회전하게 되고 결국, 상기 접속구(52)는 웨이퍼(w) 표면에서 분리되어 전원의 공급을 차단할 수 있다.Due to this configuration, when the
따라서, 상기 분리수단(56)은 상기 수직지지대(54b)를 회전시킬 수 있는 모터와 같은 것이 적절하며 상기 수직지지대(54b)를 회전시킬 수 있는 손잡이가 구비되어 수동으로 구성할 수도 있음은 자명하다.Therefore, it is apparent that the separating means 56 is appropriately the same as a motor capable of rotating the
여기서, 상기 연마헤드(40)는 좌우로 이동가능하므로 상기 프루브(50)가 지속적으로 전원을 공급하도록 상기 프루브(50)도 함께 이동해야 한다. 따라서, 상기 프루브(50)가 상기 연마헤드(40)에 일정간격을 두고 결합되어야 할 것이다.In this case, since the polishing
부가적으로 상기 프루브(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수개가 구비되는 것이 바람직한데, 이것은 웨이퍼(w)에 균일하고 안정적으로 전원을 공급해줄 수 있기 때문이다.In addition, it is preferable that a plurality of
다음으로 상기 비전도성 연마패드(30)의 상측에 배치되어 상기 전극(20) 상에 전해액을 공급하는 전해액 공급수단(60)에 대해 설명한다.Next, the electrolyte supply means 60 disposed above the
전해액은 일반적으로 황산계 전해액, 인산계 전해액 혹은 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 전해액 공급수단(60)은 별도의 탱크에 전해액을 저장하고 호스로 연결하여 노즐을 통해 분사할 수 있도록 구성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The electrolyte may generally include a sulfuric acid electrolyte, a phosphoric acid electrolyte or a combination thereof. The electrolyte supply means 60 may be configured to store the electrolyte in a separate tank and to be connected through a hose and sprayed through a nozzle, but is not limited thereto.
참고적으로, 상기 전극(20)의 표면에는 전해액이 흘러 외부로 원활하게 배출되도록 배출홈(22)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 배출홈(22)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 동심원을 중심으로 다수개가 방사상으로 형성될 수 있지만, 이러한 배출홈(22)의 형태는 다양할 수 있다.For reference, the
다음으로 상기 제어부(미도시)는 일반적인 제어 구성으로서 상기 연마헤드(40)를 일정간격을 가지고 좌우로 왕복이동(oscillation)하게 하고 더불어 상기 정반(10) 및 연마헤드(40)의 회전속도를 제어한다.Next, the control unit (not shown) controls the rotation speed of the
웨이퍼(w) 연마 중에 상기 연마헤드(40)가 왕복이동함으로써 웨이퍼(w) 표면 에 균일한 연마효과를 얻을 수 있으며 연마패드의 균일한 소모를 도모할 수 있다.As the polishing
이때 상기 연마헤드(40)의 왕복이동 폭은 제한되도록 제어되는데, 이것은 웨이퍼(w)에 접촉한 상태로 있는 상기 프루브(50)의 접속구가 상기 비전도성 연마패드(30), 전극(20) 또는 정반(10)에 충돌하지 않도록 한다.At this time, the reciprocating width of the polishing
이러한 상태에서 연마공정이 진행되면 웨이퍼(w)는 상기 비전도성 연마패드(30)에 걸쳐진 상태(overhang)에서 연마되어 웨이퍼(w)의 테두리 부분은 연마거리가 상대적으로 짧아 연마 균일도가 향상된다.In this state, when the polishing process is performed, the wafer w is polished in the overhang of the
상기 연마헤드(40)가 왕복이동하게 하는 기계적인 메커니즘은 공지된 것이므로 상세한 설명을 생략한다.Since the mechanical mechanism for causing the polishing
이하에서 본 발명을 이용한 웨이퍼 연마공정에 대해 설명한다.Hereinafter, a wafer polishing process using the present invention will be described.
먼저, 상기 전극(20) 상면에 상기 비전도성 연마패드(30)를 접착제로 부착하고 상기 연마헤드(40)에는 가공할 웨이퍼(w)를 상기 고정구(42)에 물려 고정한다.First, the
상기 수직지지대(54b)를 회전시켜 상기 접속구(52)가 웨이퍼(w)의 표면에 접촉하도록 하고 상기 전극(20)에는 음극, 상기 접속구(52)에는 양극의 전원을 공급한다.The
그리고 상기 연마헤드(40)를 하강시켜 상기 비전도성 연마패드(30)에 밀착되게 한 후 상기 정반(10) 및 연마헤드(40)를 적절하게 설정된 회전속도로 회전시키는 동시에 상기 전해액 공급수단(60)을 통해 전해액을 상기 전극(20)에 공급하여 웨이퍼(w) 연마가공을 실시한다.Then, the polishing
이때, 상기 제어부를 통해 상기 연마헤드(40)가 일정한 폭으로 좌우 왕복이동하게 하여 연마효율을 향상시킨다. 또한, 상기 접속구(52)가 상기 비전도성 연마패드(30)나 전극(20) 측면에 충돌하지 않도록 웨이퍼(w)의 일부가 상기 비전도성 연마패드(30)의 일측으로 이탈된 상태 즉, 오버행 상태에서 연마공정이 이루어진다.At this time, the polishing
만일, 전도성 연마패드(70)를 사용하고자 한다면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 비전도성 연마패드(30)를 상기 전극(20)으로부터 제거하고 양극이 인가되는 전도성 플레이트(72)과 상기 플레이트(72) 하부에 부착되는 절연체(74)로 구성된 전도성 연마패드(70)를 상기 전극(20)에 부착한 후 상기 프루브(50)를 웨이퍼(w)로부터 분리한 다음 상기 전도성 연마패드(70)에 양극을 인가하여 연마공정을 실시한다.If the
도 1은 종래 전도성 연마패드를 사용하는 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치를 나타내는 구성도.1 is a block diagram showing an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus using a conventional conductive polishing pad.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예에 따른 비전도성 연마패드 사용이 가능한 전기화학적 기계적 웨이퍼 연마장치를 나타내는 구성도.Figure 2 is a block diagram showing an electrochemical mechanical wafer polishing apparatus capable of using a non-conductive polishing pad according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 도시된 본 발명의 일실시 예의 평면도.3 is a plan view of one embodiment of the illustrated invention of FIG.
도 4는 본 발명에 전도성 연마패드를 사용하는 상태를 나타내는 구성도.Figure 4 is a block diagram showing a state using a conductive polishing pad in the present invention.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >><< Explanation of main parts of drawing >>
10 : 정반 20 : 전극10: plate 20: electrode
22 : 배출홈 30 : 비전도성 연마패드22: discharge groove 30: non-conductive polishing pad
40 : 연마헤드 42 : 고정구40: polishing head 42: fixture
50 : 프루브 52 : 접속구50: probe 52: connection port
54 : 지지대 54a : 수평지지대54:
54b : 수직지지대 56 : 분리수단54b: vertical support 56: separation means
60 : 전해액 공급수단 70 : 전도성 연마패드60: electrolyte supply means 70: conductive polishing pad
72 : 플레이트 74 : 절연체72: plate 74: insulator
w : 웨이퍼w: wafer
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