KR19980040061A - Polishing pad conditioner for chemical mechanical polishing equipment and its use method - Google Patents
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Abstract
화학기계적 연마 공정에서 연마패드의 표면 상태를 콘디션닝(conditioning)할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너(conditioner) 및 콘디션닝 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 니켈과 강철의 합금으로 구성되고 길이가 연마패드의 반지름과 비교하여 ±1 inch의 범위를 갖는 평판과, 상기 평판의 부위에 따라 부착되는 밀도를 달리함으로써 연마패드의 중앙부와 가장자리부에서 콘디션닝 효과를 향상시킬 수 있는 다이아몬드 입자를 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 제공한다. 또한 이를 이용한 콘디션닝 방법을 제공한다. 따라서, 연마패드의 표면상태를 일자형으로 유지함으로써, 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 문제를 해결할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너 및 콘디션닝 방법을 구현할 수 있다.The present invention relates to a polishing pad conditioner and a conditioning method of a CMP apparatus capable of conditioning a surface state of a polishing pad in a chemical mechanical polishing process. To this end, the present invention comprises a flat plate composed of an alloy of nickel and steel and having a length in the range of ± 1 inch compared to the radius of the polishing pad, and by varying the density of adhesion according to the portion of the flat plate, It provides a polishing pad conditioner of the CMP equipment, characterized in that it comprises a diamond particles that can improve the conditioning effect at the edge portion. It also provides a conditioning method using the same. Therefore, by maintaining the surface state of the polishing pad in a straight line, it is possible to implement a polishing pad conditioner and conditioning method of the CMP equipment that can solve the problem of the polishing rate drop in the center of the wafer.
Description
본 발명은 반도체 제조공정의 화학기계적연마(chemical-mechanical polishing: 이하, CMP라 칭함) 장치에 관한 것으로서, 특히 CMP 공정에서 연마패드의 표면상태를 콘디션닝(conditioning)할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너(conditioner) 및 콘디션닝 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical-mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) apparatus of a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a polishing pad of a CMP apparatus capable of conditioning the surface state of the polishing pad in a CMP process. A conditioner and a conditioning method.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 다층배선 공정이 실용화되고, 이에 따라 층간막의 글로벌(Global) 평탄화의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이러한 가운데 새로운 기술로 주목을 받기 시작한 것이 CMP 장비를 이용한 평탄화 방법이다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, the multi-layered wiring process is put to practical use, and accordingly, the importance of global planarization of the interlayer film is further emphasized. Among these, a new technology has attracted attention as a planarization method using CMP equipment.
CMP 장비는 연마패드와 연마제를 이용하는 기계적인 방법과, 슬러리(Slurry)용액내의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼를 연마하는 화학적인 방법을 동시에 이용하는 화학기계적 평탄화 방법이다. 통상, 이러한 CMP 장비는 하부에 회전하는 원형의 평판테이블에 연마패드를 부착하고 연마패드 상단의 소정영역에 연마제, 즉 액체 상태의 슬러리를 공급하여 회전하는 원심력에 의하여 도포시키는 가운데, 슬러리가 도포되어 있는 연마패드의 상부에서 회전하는 웨이퍼 캐리어에 의하여 고정된 웨이퍼가 표면에 밀착되어 회전함으로써, 그 마찰효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 작동 원리를 가지고 있다.CMP equipment is a chemical mechanical planarization method using both a mechanical method using a polishing pad and an abrasive and a chemical method of polishing a wafer by a chemical component in a slurry solution. In general, such a CMP apparatus attaches a polishing pad to a circular flat plate table rotating at the lower part thereof, and supplies an abrasive, that is, a slurry in a liquid state to a predetermined area of the upper surface of the polishing pad, and applies the slurry by rotating centrifugal force. The wafer fixed by the rotating wafer carrier on the upper part of the polishing pad has a working principle in which the surface of the wafer is flattened by its frictional effect.
이러한 CMP 장비를 이용하는 평탄화 공정에 있어서, CMP 장비 연마패드의 표면상태는 연마시키고자 하는 웨이퍼 표면의 균일도(Uniformity), 평탄도(Planarization rate), 및 표면 입자의 고른 정도(Roughness) 등의 특성에 많은 영향을 미치는 중요한 변수이다. 즉, 연마패드는 웨이퍼의 연마가 연속적으로 진행됨에 따라 연마패드 표면에 연마제나 기타 다른 종류의 이물질이 끼거나 손상되어서 초기의 표면 상태와는 다른 상태로 변질됨에 따라 CMP 장비를 이용한 평탄화 공정의 안정도를 저하하는 원인으로 작용하게 된다.In the planarization process using such a CMP device, the surface state of the CMP device polishing pad depends on characteristics such as uniformity, planarization rate, and evenness of surface particles to be polished. It is an important variable that affects a lot. That is, the polishing pad has a stable stability of the planarization process using the CMP equipment as the polishing pad is continuously polished and the abrasive pad or other kinds of foreign substances are caught or damaged on the surface of the polishing pad, thereby changing to a different state from the initial surface state. It acts as a cause of deterioration.
따라서, 연속적으로 CMP 장비를 사용하여 웨이퍼의 평탄화 공정을 진행할 때, 연마패드의 표면상태를 안정되게 유지할 수 있는 여러 가지 종류의 연마패드 콘디션너 및 이를 이용한 콘디션닝 방법이 제안되어 왔다.Accordingly, various types of polishing pad conditioners and conditioning methods using the same have been proposed to continuously maintain the surface state of the polishing pad when the wafer is continuously planarized using the CMP equipment.
최근에 사용되는 대표적인 연마패드 콘디션닝 방법은 니켈과 강철의 합금으로 구성된 원형의 평판에 다이아몬드 입자를 부착하여 연마패드의 표면을 문질러 줌으로써, 연마패드의 표면상태를 콘디션닝 하는 방법이다.A typical polishing pad conditioning method used recently is a method of conditioning the surface state of a polishing pad by attaching diamond particles to a circular flat plate made of an alloy of nickel and steel and rubbing the surface of the polishing pad.
첨부된 도면을 참조하면서 종래 기술에 있어서의 연마패드 콘디션닝 장치 및 방법을 설명하기로 한다.The polishing pad conditioning apparatus and method in the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도1 내지 도6은 종래의 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.1 to 6 are diagrams for explaining a polishing pad conditioner of the conventional CMP equipment.
도1을 참조하면, 시계방향(5)으로 회전하고 있는 연마패드(1)의 상단에 밀착된 웨이퍼(3)가 시계방향으로 회전하면서 마찰효과에 의해 웨이퍼(3)의 표면이 연마되는 공정을 보여준다. 여기서, 회전하는 연마패드(1)에서 웨이퍼가 밀착되는 부분을 A, B, C영역으로 구분하였다. 여기서, A영역 및 C영역은 웨이퍼의 가장자리 부분을 나타내며 B영역은 웨이퍼의 중심부분을 나타낸다.Referring to FIG. 1, a process in which the surface of the wafer 3 is polished by the frictional effect while the wafer 3 closely attached to the upper end of the polishing pad 1 rotating clockwise 5 is rotated clockwise. Shows. Here, the portion in which the wafer is in close contact with the rotating polishing pad 1 was divided into A, B, and C regions. Here, region A and region C represent an edge portion of the wafer, and region B represents a central portion of the wafer.
도2를 참조하면, 도1에서 표시된 A, B, C영역의 연마패드의 표면상태를 설명하기 위한 그래프이다. 상세히 설명하면, Y축은 연마패드의 두께를 나타내며, X축은 연마패드의 중앙에서부터 가장자리까지의 거리를 의미한다. A영역에서는 웨이퍼가 연마패드에 부착되는 면적이 작음으로 인하여 마모가 적게 발생하지만, B영역에서는 웨이퍼가 연마패드에 부착되는 면적이 많음으로 인하여 A영역과 비교하여 마모가 심하게 발생하여 두께가 얇아지게 된다. 또한 C영역도 A영역과 유사한 두께로 마모가 진행되어, 결국, 연마패드 중앙에서부터 가장자리까지는 'V'자형의 표면상태를 나타내게 된다.Referring to FIG. 2, it is a graph for explaining the surface state of the polishing pads in areas A, B, and C shown in FIG. In detail, the Y axis represents the thickness of the polishing pad, and the X axis represents the distance from the center to the edge of the polishing pad. In the area A, the wear occurs less because the area of the wafer is attached to the polishing pad, but in the area B, the wear occurs more severely than the area A because the wafer is attached to the polishing pad. do. In addition, the area C wears to a thickness similar to that of the area A. As a result, the surface state of the 'V' shape is exhibited from the center to the edge of the polishing pad.
도3은, 원형의 연마패드 콘디션너(7)가 연마패드(1)상에서 콘디션닝 작용을 하고 있는 것을 나타낸 평면도이다. 상세히 설명하면, 원형의 연마패드 콘디션너(7)는 연마패드(1)의 상부에 밀착되어 연마패드(1)의 중앙에서부터 가장자리까지 왕복운동을 하면서 연마패드(1)의 표면상태를 콘디션닝 한다. 참조부호 11은 연마패드 콘디션너가 왕복운동을하고 있는 방향을 가리킨다. 이때, 연마패드 콘디션너는 연마패드 콘디션너 암(9, Arm)에 의하여 지지된다.3 is a plan view showing that the circular polishing pad conditioner 7 is performing conditioning on the polishing pad 1. In detail, the circular polishing pad conditioner 7 is in close contact with the top of the polishing pad 1 to condition the surface state of the polishing pad 1 while reciprocating from the center to the edge of the polishing pad 1. . Reference numeral 11 denotes the direction in which the polishing pad conditioner is reciprocating. At this time, the polishing pad conditioner is supported by the polishing pad conditioner arm 9.
도4는, 상술한 원형의 연마패드 콘디션너(7)를 확대하였을 때의 평면도이다. 연마패드 콘디션너의 구조를 설명하기 위하여 연마패드 콘디션너(7)의 소정영역(13)을 확대하여 그 평면도와 단면도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.4 is a plan view when the circular polishing pad conditioner 7 described above is enlarged. In order to explain the structure of the polishing pad conditioner, a predetermined area 13 of the polishing pad conditioner 7 will be enlarged and described in detail with reference to a plan view and a cross-sectional view thereof.
도5는 도4의 연마패드 콘디션너의 소정영역을 확대하였을 때의 평면도이다. 상세히 설명하면, 니켈과 강철의 합금으로 구성된 재질을 갖는 연마패드 콘디션너 평판(15)에 다이아몬드를 분쇄하여 만든 무정형의 다이아몬드 입자(17)가 전기도금법(electro plating)에 의하여 부착되어 있다.FIG. 5 is a plan view when the predetermined area of the polishing pad conditioner of FIG. 4 is enlarged. FIG. In detail, amorphous diamond particles 17 made by crushing diamond are attached to the polishing pad conditioner plate 15 having a material composed of an alloy of nickel and steel, by electroplating.
도6은 도4의 연마패드 콘디션너의 소정영역을 확대하였을 때의 단면도를 나타낸다. 니켈과 강철의 합금으로 구성된 평판(15)상에 다이아몬드 입자(17)가 전기 도금된 형태로 부착되어서 소정의 높이로 평판(15)으로부터 돌출되어 있는데, 이러한 돌출된 높이를 갖는 다이아몬드 입자(17)가 연마패드의 표면을 콘디션닝 하는 수단이 된다.FIG. 6 is a sectional view when the predetermined area of the polishing pad conditioner of FIG. 4 is enlarged. The diamond particles 17 are attached to the flat plate 15 made of an alloy of nickel and steel in an electroplated form to protrude from the flat plate 15 to a predetermined height, and the diamond particles 17 having these raised heights are provided. Is a means for conditioning the surface of the polishing pad.
상술한 종래기술에 있어서의 문제점은, 연마패드 콘디션너가 연마패드의 상태를 고려하지 않고 콘디션닝을 하기 때문에 웨이퍼의 연마로 인한 연마패드의 마모가 연마패드의 중앙에서부터 가장자리까지 'V'자형의 형태를 이루기 때문에, 'V'자형의 움푹하게 들어간 영역과 밀착되어 연마가 진행되는 웨이퍼의 중심부에 연마속도가 떨어져서 공정의 안정도가 저하되는 문제점이 발생된다.The problem in the above-mentioned prior art is that the polishing pad conditioner performs conditioning without considering the state of the polishing pad, so that the wear of the polishing pad due to the polishing of the wafer is 'V' shaped from the center to the edge of the polishing pad. Because of this, the polishing rate is dropped in the center of the wafer in close contact with the recessed region of the 'V' shape, the process stability is reduced.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연마패드 콘디션너의 형태를 개선하여 연마패드 상부에서 연마되는 웨이퍼의 중심부에서 연마속도가 떨어지는 문제점을 개선할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a polishing pad conditioner of the CMP equipment that can improve the shape of the polishing pad conditioner to improve the problem that the polishing rate is reduced in the center of the wafer to be polished on the polishing pad.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 본 발명에 따른 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 이용한 CMP 장비의 연마패드 콘디션닝 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a polishing pad conditioning method of a CMP apparatus using a polishing pad conditioner of the CMP apparatus according to the present invention.
도1 내지 도6은 종래의 CMP 장비의 연마패드 콘디션너 및 콘디션닝 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.1 to 6 are diagrams for explaining a polishing pad conditioner and conditioning method of a conventional CMP equipment.
도7 내지 도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.7 to 9 are diagrams for explaining a polishing pad conditioner of the CMP apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션닝 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.10 is a view illustrating a polishing pad conditioning method of a CMP apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도11 및 도12는 본 발명의 변형예에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.11 and 12 are views for explaining a polishing pad conditioner of the CMP apparatus according to a modification of the present invention.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명* Description of the main symbols in the drawing
100: 연마패드,102: 연마패드 콘디션너,100: polishing pad, 102: polishing pad conditioner,
104: 웨이퍼,106: 연마패드 콘디션너 평판,104: wafer, 106: polishing pad conditioner plate,
106: 다이아몬드 입자,108: 다이아몬드 입자의 크기,106: diamond particles, 108: the size of the diamond particles,
110: 연마패드 콘디션너 평판의 폭, 112: 연마패드 콘디션너 평판의 길이,110: width of the polishing pad conditioner plate, 112: length of the polishing pad conditioner plate,
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 제1 실시예에서, 니켈과 강철의 합금으로 구성되고 길이가 연마패드의 반지름과 비교하여 ±1 inch의 범위를 갖는 평판과, 상기 평판의 부위에 따라 부착되는 밀도를 달리하여 연마패드의 중앙부와 가장자리부에서 콘디션닝 효과를 향상시킬 수 있는 다이아몬드 입자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the first embodiment, the present invention is made of an alloy of nickel and steel and has a length of ± 1 inch compared to the radius of the polishing pad, and according to the part of the plate. It provides a polishing pad conditioner of CMP equipment, characterized in that it comprises a diamond particles that can improve the conditioning effect in the center and the edge of the polishing pad by varying the density to be attached.
바람직하게는, 상기 평판의 부위에 따라 부착되는 밀도를 달리하는 것은 연마패드 콘디션너의 중앙부가 양단부의 밀도보다 낮게 구성하는 것이 적합하다.Preferably, varying the density to be adhered to according to the portion of the plate is preferably configured such that the central portion of the polishing pad conditioner is lower than the density of both ends.
상기 중앙부가 양단부의 밀도보다 낮게 구성하는 것은 1∼80%의 범위에서 구성하는 것이 바람직하다.It is preferable to comprise the said center part lower than the density of both ends in 1 to 80% of range.
상기 연마패드 콘디션너는 직사각형 형태인 것이 바람직하다.The polishing pad conditioner is preferably in the form of a rectangle.
상기 직사각형 형태는 짧은 변(폭)의 길이가 1∼99㎜인 것이 바람직하다.It is preferable that the said rectangular shape is 1-99 mm in length of a short side (width).
상기 다이아몬드 입자는 1∼999㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다.The diamond particles preferably have a size of 1 to 999 µm.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 변형예에서, 니켈과 강철의 합금으로 구성되고 길이가 연마패드의 반지름과 비교하여 ±1 inch의 크기이면서 양단부의 폭은 넓으며 중앙부의 폭이 좁은 평판과, 상기 평판에 일정한 밀도로 부착되어 구성된 다이아몬드 입자를 이용하여 연마패드의 중앙부와 가장자리부에서 콘디션닝 효과를 향상시킬 수 있는 다이아몬드 입자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a modification, a flat plate composed of an alloy of nickel and steel, the length is ± 1 inch compared to the radius of the polishing pad, the width of both ends is wide and the width of the center is narrow And diamond particles which can improve the conditioning effect at the center and the edge of the polishing pad by using diamond particles which are attached to the flat plate at a constant density. to provide.
상기 양단부의 폭은 넓으며 중앙부의 폭이 좁은데 그 폭의 비율은 1∼80% 범위의 사이에서 폭을 변화시키는 것이 바람직하다.The width of both ends is wide and the width of the center is narrow, but the ratio of the width is preferably changed in the range of 1 to 80%.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 제2 실시예에서, 회전하는 연마 패드 상부에서, 웨이퍼가 밀착되어 연마되고, 연마패드 콘디션너가 연마패드의 상부에서 중앙에서 가장자리까지 왕복운동을 하면서 연마패드를 콘디션닝(conditioning)하는 단계를 포함하는 CMP 장비의 연마패드 콘디션닝 방법에 있어서, 상기 연마패드 콘디션너는 길이가 연마패드 반지름의 ±1 inch의 범위인 원형이 아닌 형태의 연마패드 콘디션너를 사용하고, 상기 연마패드 콘디션너는 고정된 상태에서 연마패드와 밀착되는 콘디션너의 부위별로 다이아몬드 입자의 밀도를 달리하여 연마패드의 중앙부와 가장자리부에서의 콘디션닝(conditioning) 특성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 연마패드 콘디션닝 방법을 제공한다.In accordance with another aspect of the present invention, a wafer is adhered and polished on a rotating polishing pad in a second embodiment, and the polishing pad conditioner is polished while reciprocating from the top to the edge of the polishing pad. A polishing pad conditioning method of a CMP apparatus comprising conditioning a pad, wherein the polishing pad conditioner uses a non-circular polishing pad conditioner having a length in a range of ± 1 inch of the polishing pad radius. In addition, the polishing pad conditioner is a polishing characterized in that to improve the conditioning (conditioning) characteristics in the center portion and the edge portion of the polishing pad by varying the density of diamond particles for each part of the conditioner in close contact with the polishing pad in a fixed state A pad conditioning method is provided.
상기 연마패드와 밀착되는 콘디션너의 부위별로 다이아몬드 입자의 밀도를 달리하는 것은 연마패드 콘디션너의 중앙부에 부착하는 다이아몬드 입자의 밀도를 양단부 밀도보다 낮게 형성하여 사용하는 것이 바람직하다.To vary the density of the diamond particles for each part of the conditioner in close contact with the polishing pad, the density of the diamond particles adhering to the center portion of the polishing pad conditioner is preferably lower than the density of both ends.
상기 연마패드 콘디션너의 중앙부에 부착하는 다이아몬드 입자의 밀도를 양단부 밀도보다 낮게 형성된 것은 밀도의 범위가 1∼80%의 차이를 두고 형성하여 사용하는 것이 바람직하다The density of the diamond particles adhering to the center portion of the polishing pad conditioner is lower than the density of both ends, and it is preferable to use the formed particles with a difference in the range of 1 to 80%.
본 발명에 따르면, 연마패드 콘디션너의 형태를 개선하여 연마패드 상부에서 연마되는 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 문제점을 개선할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너 및 그를 이용한 연마패드 콘디션닝 방법을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to implement a polishing pad conditioner of the CMP equipment and a polishing pad conditioning method using the same, which can improve the shape of the polishing pad conditioner to improve the problem of the polishing rate falling at the center of the wafer polished on the polishing pad. Can be.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예 1Example 1
도7 내지 도9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.7 to 9 are diagrams for explaining a polishing pad conditioner of the CMP apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도7은 연마패드(100)의 상부에 본 발명에 의한 연마패드 콘디션너(102)가 위치할 때의 단면도이다. 여기서 연마가 진행될 때는 연마패드 콘디션너가 연마패드(100)위에 밀착되도록 되어 있지만 이해를 돕기 위하여 약간의 이격을 두고 도시하여 설명한다.7 is a cross-sectional view when the polishing pad conditioner 102 according to the present invention is positioned on the polishing pad 100. Here, when polishing is performed, the polishing pad conditioner is in close contact with the polishing pad 100, but is illustrated with a slight distance for better understanding.
상기 연마패드(100)는 초기에는 가운데가 들어가지 않은 평평한 형태의 일자형이지만, 종래의 기술에서 설명한 바와 같이 웨이퍼가 연속적으로 연마되면서 'V'자형으로 가운데 부분이 움푹하게 들어간 표면 형태를 하고 있다.The polishing pad 100 initially has a flat shape having no center, but has a surface shape in which the center portion is recessed in a 'V' shape as the wafer is continuously polished as described in the related art.
상기 연마패드 콘디션너(102)는 종래의 기술에 있어서는 연마패드(100)의 반지름보다 작은 원형으로 구성되었지만, 본 발명에 있어서는 웨이퍼의 반지름과 같거나 ±1 inch의 오차범위를 갖는 규격으로 원형이 아닌 직사각형의 형태로 구성된다. 이러한 연마패드의 반지름과 같거나 또는 ±1 inch의 오차범위를 갖는 길이로 연마패드 콘디션너(102)를 구성하는 것은 본 발명의 목적을 달성하는 핵심사상중의 하나이다. 개선된 모양을 하고 있는 연마패드 콘디션너(102)에 부위별(그림의 A, B, C, D, E)로 부착되는 다이아몬드 입자의 밀도를 조절하여서 A, E부위에서는 콘디션닝을 많이 하고, C부위에서 콘디션닝이 되는 것을 다소 억제시킴으로, 전체적으로 연마패드(100)의 표면상태를 일정한 평면으로 만들 수 있는 중요한 작용을 한다.The polishing pad conditioner 102 has a circular shape smaller than the radius of the polishing pad 100 in the related art. However, in the present invention, the polishing pad conditioner 102 has a circular shape equal to the radius of the wafer or has an error range of ± 1 inch. It is constructed in the form of a rectangle. It is one of the key ideas to achieve the object of the present invention to configure the polishing pad conditioner 102 to a length equal to the radius of the polishing pad or having an error range of ± 1 inch. By adjusting the density of the diamond particles attached to the polishing pad conditioner (102, A, B, C, D, E in the figure) to the improved shape of the polishing pad conditioner, By somewhat suppressing the conditioning in the C region, as a whole it plays an important role to make the surface state of the polishing pad 100 in a constant plane.
상기의 작용으로 말미암아, 종래의 기술에 있어서 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.Due to the above operation, the problem of lowering the polishing rate at the center of the wafer in the prior art can be solved.
도8을 참조하면, 본 발명에 따른 연마패드 콘디션너를 설명하기 위한 평면도이다. 참고로, 여기서 연마패드 콘디션너의 소정부위를 나타내는 A, B, C, D, E는 도7의 부위와 일치한다. 상세히 설명하면, 니켈과 강철의 합금으로 구성된 연마패드 콘디션너의 평판(106)상에 다이아몬드를 분쇄하여 만든 무정형(無定型)의 다이아몬드 입자(108)가 전기 도금 등의 형태로 부착되어 있다. 여기서, 상기 다이아몬드 입자의 크기(114)는 1∼999㎛의 범위에 있는 것을 사용하는 것이 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 연마패드 콘디션너의 바람직한 규격은 짧은 변의 길이, 즉, 폭(110)이 1∼99㎜이고, 길이(112)가 연마패드 길이의 ±1 inch의 범위인 것이 바람직하다.8 is a plan view illustrating a polishing pad conditioner according to the present invention. For reference, A, B, C, D, and E, which represent predetermined portions of the polishing pad conditioner, correspond to those in FIG. In detail, amorphous diamond particles 108 made by crushing diamond are attached to a flat plate 106 of a polishing pad conditioner made of an alloy of nickel and steel, in the form of electroplating or the like. Here, it is suitable to use the size 114 of the diamond particles in the range of 1 to 999 mu m. In addition, the preferred specification of the polishing pad conditioner according to the present invention is that the length of the short side, that is, the width 110 is 1 to 99 mm, and the length 112 is preferably in the range of ± 1 inch of the polishing pad length.
도9를 참조하면, 도8에 도시된 연마패드 콘디션너를 길이 방향으로 절단하였을 때의 단면도이다. 참고로, 여기서도 연마패드 콘디션너의 소정부위를 나타내는 A, B, C, D, E는 도7의 부위와 일치한다. 상세히 설명하면, 니켈과 강철의 합금으로 구성되는 연마패드 콘디션너 평판상에 다이아몬드 입자(108)가 소정의 높이를 갖는 돌출부(116)를 이루도록 부착되어 있다. 이러한 다이아몬드 입자(108)가 소정의 높이를 갖는 돌출부(116)는 연마패드의 표면을 콘디션닝 하는 수단이 된다.9 is a cross-sectional view when the polishing pad conditioner shown in FIG. 8 is cut in the longitudinal direction. For reference, here again, A, B, C, D, and E, which indicate predetermined portions of the polishing pad conditioner, correspond to those in FIG. In detail, the diamond particles 108 are attached to the protrusion 116 having a predetermined height on a polishing pad conditioner plate made of an alloy of nickel and steel. The protrusion 116 in which the diamond particles 108 have a predetermined height serves as a means for conditioning the surface of the polishing pad.
여기서, 도면의 A, B, C, D, E부위에 있어서 다이아몬드 입자(108)의 밀도차이는, 본 발명의 목적을 달성하는 다른 중요한 수단중의 하나이다. 즉, 비교적 마모가 많이 되어 움푹하게 들어가는 영역의 연마패드와 밀착되는 C 부위는 다이아몬드 입자(108)의 밀도가 낮아서 콘디션닝이 약하게 되고, 마모가 적게 되는 영역의 연마패드와 밀착되는 A,E 부위에는 다이아몬드 입자(108)의 밀도를 높게 형성하여 콘디션닝을 충분히 하고, B,D 부위에서는 중간의 밀도를 가지고 콘디션닝을 시행함으로써, 연마패드가 전체적으로 일정한 두께의 평평한 표면 형상을 갖도록 함으로써, 웨이퍼의 중심부에서 발생하는 연마율이 떨어지는 문제를 개선하는 작용을 한다. 상기 A, B, C, D, E부위에 있어서 다이아몬드 입자의 밀도차이는 가장 높은 A,E과 비교할 때, 가장 낮은 C영역은 1∼80%의 범위에서 구성하는 것이 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 범위다.Here, the density difference of the diamond particles 108 in the A, B, C, D, and E portions of the figure is one of other important means for achieving the object of the present invention. That is, the C portion that is in close contact with the polishing pad in the area where the wear is relatively high and is recessed is a low density of the diamond particles 108, so the conditioning is weak, and the A and E areas that are in contact with the polishing pad in the area where the wear is reduced. The diamond particles 108 are formed with a high density to sufficiently condition, and at the B and D sites, the condition is performed with an intermediate density, so that the polishing pad has a flat surface shape with a uniform thickness as a whole. It acts to improve the problem of falling polishing rate at the center. The density difference of diamond grains in the A, B, C, D, and E regions is compared with the highest A and E, so that the lowest C region is comprised in the range of 1 to 80%, effectively achieving the object of the present invention. That's the range you can do
실시예 2Example 2
도10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션너를 사용한 CMP 장비의 연마패드 콘디션닝 방법을 설명하기 위한 평면도이다.10 is a plan view illustrating a polishing pad conditioning method of the CMP equipment using the polishing pad conditioner of the CMP equipment according to the preferred embodiment of the present invention.
도10을 참조하면, 본 발명에 의한 CMP 장비의 연마패드 콘디션너(102)를 연마패드(100) 상부에 설치하여 웨이퍼(104)를 연마하면서 콘디션닝을 시행할 때의 평면도이다. 종래에 있어서의 연마패드의 콘디션닝 방법은 회전하는 연마패드 상부에서, 웨이퍼가 밀착되어 연마되고, 원형의 연마패드 콘디션너가 연마패드의 상부에서 연마패드의 중앙에서부터 가장자리까지 왕복운동을 하면서 연마패드를 콘디션닝(conditioning)하는 방법이 사용되어 왔다.Referring to FIG. 10, a polishing pad conditioner 102 of the CMP apparatus according to the present invention is installed on the polishing pad 100, and is a plan view when the conditioning is performed while polishing the wafer 104. In the conventional polishing pad conditioning method, a wafer is adhered to and polished on an upper portion of a rotating polishing pad, and a circular polishing pad conditioner reciprocates from the center to the edge of the polishing pad at the top of the polishing pad, thereby removing the polishing pad. Conditioning methods have been used.
하지만 본 발명에서는, 회전하는 연마패드(100)의 상단에서 원형이 아니고, 연마패드의 반지름과 비교하여 ±1 inch의 길이를 갖는 연마패드 콘디션너(102)가 연마패드 콘디션너 암(103, arm)에 지지되어 왕복운동을 하지 않고 고정식으로 운용하는 것이 특징이라고 할 수 있다. 연마패드 콘디션너(102)를 고정식으로 운용하는 것은 연마패드의 반지름 정도의 크기를 갖는 연마패드 콘디션너의 크기(size) 때문이다.However, in the present invention, the polishing pad conditioner 102, which is not circular at the top of the rotating polishing pad 100 and has a length of ± 1 inch compared to the radius of the polishing pad, is the polishing pad conditioner arm 103. It is supported by) and can be characterized as operating fixedly without reciprocating motion. The fixed operation of the polishing pad conditioner 102 is due to the size of the polishing pad conditioner having the size of the radius of the polishing pad.
또한, 본 발명의 연마패드 콘디션너는 연마패드와 밀착되는 표면의 부위별로 부착된 다이아몬드 입자의 밀도를 달리하기 때문에, 연마패드의 마모가 많이 발생하는 표면에 밀착되는 연마패드 콘디션너의 표면(C)에서는 다이아몬드 입자의 밀도가 낮아서 콘디션닝을 효과를 가감시키고, 연마패드의 마모가 적게 발생하는 표면, 즉, 중심부와 가장자리와 밀착되는 연마패드 콘디션너의 표면(A,E)에서는 다이아몬드 입자의 밀도를 높게 형성하여 콘디션닝 효과를 증대시킨다. 상기 다이아몬드 입자의 밀도차이는 가장 낮은 곳이 높은 곳과 비교할 때, 1∼80%의 범위에서 다르게 구성하는 것이 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 범위다.In addition, since the polishing pad conditioner of the present invention varies the density of the diamond particles adhered to each part of the surface in close contact with the polishing pad, the polishing pad conditioner may adhere to the surface (C) of the polishing pad conditioner that is in close contact with the surface where the wear of the polishing pad occurs a lot. The diamond particles have a low density, which increases or decreases the conditioning effect. On the surface (A, E) of the polishing pad conditioner in close contact with the center and the edges, the diamond particles have a high density. To increase the conditioning effect. The difference in density of the diamond particles is in a range that can be achieved differently in the range of 1 to 80%, as compared with the lowest point is a range that can effectively achieve the object of the present invention.
이러한 다이아몬드 입자의 밀도의 조절은 연마패드의 표면상태를 전체적으로 일정한 두께를 갖는 일자형으로 유지시킴으로써, 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 종래기술의 문제점을 해결하여 공정의 안정도를 높일 수 있다.The control of the density of the diamond particles by maintaining the surface state of the polishing pad as a straight line having a uniform thickness as a whole, it is possible to solve the problem of the prior art that the polishing rate at the center of the wafer to improve the stability of the process.
변형예Variant
도11 및 도12는 본 발명에 따른 변형예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.11 and 12 are diagrams for explaining the modified example according to the present invention.
본 발명의 제1 실시예에서는, 연마패드 콘디션너의 형태를 직사각형으로 구성하고, 각 부위를 A, B, C, D, E로 분리하여 밀도를 달리함으로써 연마패드의 중심부와 가장자리에서 콘디션닝 되는 효과를 증대시켜서 본 발명의 목적을 달성하였지만, 이것을 변형하여 밀도를 조절하지 않고 연마패드 콘디션너의 형태를 길이는 그대로 두고, 폭을 각 부위별(A, B, C, D, E)로 조절할 수도 있다. 이때, 다이아몬드 입자의 밀도를 일정하게 유지한다.In the first embodiment of the present invention, the shape of the polishing pad conditioner is formed in a rectangular shape, and each part is separated into A, B, C, D, and E, and the density is varied to condition at the center and the edge of the polishing pad. Although the object of the present invention has been achieved by increasing, the shape of the polishing pad conditioner can be adjusted without changing the density, and the width can be adjusted for each part (A, B, C, D, E). . At this time, the density of diamond grains is kept constant.
즉, 연마패드 콘디션너의 각 부위별로 다이아몬드 입자의 밀도는 균일하게 유지하면서 면적을 조정하는 방식이다.That is, the area of the polishing pad conditioner is adjusted while keeping the density of the diamond particles uniform for each part of the polishing pad conditioner.
도11을 참조하면, 연마패드 콘디션너 평판(200)의 규격은 길이가 연마패드와 비교하여 ±1 inch로 구성하고, 폭을 평판의 부위별(A, B, C, D,E)로 다르게 구성한 후, 일정한 밀도를 갖는 다이아몬드 입자(202)를 부착하였을 때의 평면도이다.Referring to FIG. 11, the size of the polishing pad conditioner plate 200 is ± 1 inch in length compared to the polishing pad, and the width is different for each portion of the plate (A, B, C, D, E). It is a top view at the time of attaching the diamond particle 202 which has a fixed density after a structure.
이때에도 연마패드의 중심부 및 가장자리와 밀착되는 연마패드 콘디션너의 표면의 다이아몬드 입자가 많아져서 본 발명이 이루고자 하는 연마패드의 중심부와 가장자리에서 콘디션닝 효과를 증대하여 전체적으로 연마패드의 표면상태를 'V'자형에서 평평한 일자형으로 유지시켜서 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.In this case, the diamond particles on the surface of the polishing pad conditioner that are in close contact with the center and the edge of the polishing pad are increased, thereby increasing the conditioning effect at the center and the edge of the polishing pad to achieve the present invention. Maintaining the flat shape in the shape of a child can solve the problem of dropping the polishing rate at the center of the wafer.
도12를 참조하면, 도11에 도시된 연마패드 콘디션너를 길이 방향으로 절단하였을 때의 단면도이다. 여기서는, 다이아몬드 입자의 밀도가 아닌, 다이아몬드 입자가 부착되는 면적에 의하여 콘디션닝을 조절하기 때문에 평판에 부착되어 있는 다이아몬드 입자는 각 부위별(A, B, C, D, E)로 일정하다.12 is a cross-sectional view when the polishing pad conditioner shown in FIG. 11 is cut in the longitudinal direction. In this case, since the conditioning is controlled by the area to which the diamond particles are attached, not the density of the diamond particles, the diamond particles attached to the flat plate are constant for each part (A, B, C, D, E).
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.
따라서 본 발명에 따르면, 연마패드의 표면상태를 일정한 두께를 갖는 평평한 일자형으로 유지함으로써, 웨이퍼의 중심부에서 연마율이 떨어지는 문제를 해결할 수 있는 CMP 장비의 연마패드 콘디션너 및 콘디션닝 방법을 구현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, by maintaining the surface state of the polishing pad in a flat flat shape having a constant thickness, it is possible to implement the polishing pad conditioner and conditioning method of the CMP equipment that can solve the problem of the polishing rate is dropped at the center of the wafer .
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