KR19980042239A - Polishing process - Google Patents
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Abstract
폴리셔(100)는 검사밸브(164,166)를 통해 콘테이너(111,112)에서 폴리싱액 성분을 전달한다. 개개의 성분은 분리관 블록(168)을 통해 전달되며 이 성분들은 소자(196)들은 혼합시킴으로써 채널(194)에서 혼합된다. 혼합된 폴리싱액은 세그먼트화된 유연성이 있는 관(170)에 의해 폴리싱 패턴(132)으로 전달된다. 검사밸브가 있고 개개의 성분들이 가능한 분배점에 가깝게 혼합된다는 사실때문에 전달 라인 내에서 응고된 폴리싱액이 증가되는 것을 방지하며 이에 의해 라인 봉쇄 및 미립자 발생이 방지된다. 관(170)은 폴리싱 시스템의 일부만이 혼합된 폴리싱액에 노출되기 때문에 저비용으로 만들 수 있으며 그래서 강화시키기 용이하고 저비용으로 대체될 수 있다.The polisher 100 delivers the polishing liquid component from the containers 111 and 112 through the inspection valves 164 and 166. Individual components are passed through separator block 168 and these components are mixed in channel 194 by mixing elements 196. The mixed polishing liquid is delivered to the polishing pattern 132 by the segmented flexible tube 170. The fact that there is a check valve and the individual components are mixed as close as possible to the dispensing point prevents the solidified polishing liquid from increasing in the delivery line, thereby preventing line blockage and particulate generation. The tube 170 can be made low cost because only a portion of the polishing system is exposed to the mixed polishing liquid and thus can be easily reinforced and replaced at low cost.
Description
본 발명은 반도체 기판의 화학적-기계적 폴리싱에 관하며, 특히 폴리싱액을 폴리셔에 전달하는 것에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to chemical-mechanical polishing of semiconductor substrates, and in particular to delivering a polishing liquid to a polisher.
화학적-기계적 폴리싱은 평탄화를 위한 반도체 제조, 접촉 또는 플러그를 통한 평탄화, 또는 상호접속을 설치하는 평탄화에서 공통적으로 사용된다. 폴리싱 프로세스에서, 미립자는 갖는 폴리싱 슬러리가 사용될 수 있다. 폴리싱 슬러리는 기판의 표면이나 겹치는 층의 표면을 기계적으로 또는 화학적으로 에칭한다. 폴리싱 슬러리가 준비-사용 형태(ready-to-use form)로 정형화되어 있을지라도 많은 폴리싱 슬러리는 집중된 형태 또는 성분들을 별개로 유지하는 형태로 정형화되어 있다. 준비-사용 형태의 폴리싱 슬러리는 많은 양의 물을 포함하고 있다. 물을 저장하기 위해서는 그 밀도Chemical-mechanical polishing is commonly used in semiconductor fabrication for planarization, planarization through contact or plug, or planarization to install interconnects. In the polishing process, a polishing slurry having fine particles can be used. The polishing slurry mechanically or chemically etches the surface of the substrate or the surface of the overlapping layers. Although the polishing slurry is formulated in a ready-to-use form, many polishing slurries are formulated in a concentrated form or in a form that keeps the components separate. The polishing slurry in ready-use form contains a large amount of water. Its density in order to store water
그러한 문제를 해결하기 위해, 폴리싱 슬러리를 사용점(point-of-use) 근처에서 배치혼합으로 만들거나 또는 폴리셔의 판위에서 개개의 성분들을(예를 들어 사용점에서) 혼합하여 만드는 것이다. 예를 들어, 연마액 성분을 산성의 산화액이나 염기성 가수분해액에 혼합하여 폴리싱 슬러리를 형성하고 그런 다음 폴리싱판에 전달하여 분배한다. 대안적으로, 개개의 전달라인이 폴리싱판 근처에 있어 혼합소자에 상기 성분들을 전달할 수 있다. 그러한 개개의 전달의 한 예가 고바야시의 유럽 특허 EP 07091766 A1에 설명되어 있다.To solve such a problem, the polishing slurry is made by batch mixing near a point-of-use or by mixing the individual components (eg at the point of use) on the plate of the polisher. For example, the polishing liquid component is mixed with an acidic oxidation solution or basic hydrolysis solution to form a polishing slurry, which is then transferred to a polishing plate for distribution. Alternatively, individual delivery lines may be located near the polishing plate to deliver the components to the mixing element. An example of such individual delivery is described in Kobayashi's European Patent EP 07091766 A1.
사용점(point-of-use component) 근처에서 폴리싱 슬러리의 성분을 혼합하여 미리-혼합된 슬러리와 관련된 많은 문제를 해결할지라도 폴리싱판으로 성분을 전달하는 관련된 문제가 여전히 존재한다. 개개의 성분들의 교차-오염(cross-contamination)과 전달 라인 및 라인 차단물의 교차-오염의 잠재성을 중요한 문제이다. 개개의 성분들을 조합하면 혼합된 폴리싱 슬러리는 응고되어 폴리싱판으로 빠르게 전달하지 못하게 도면 라인에 장애가 생긴다.Although mixing the components of the polishing slurry near a point-of-use component solves many of the problems associated with pre-mixed slurries, there still exists a related problem of transferring components to the polishing plate. The potential for cross-contamination of individual components and the potential for cross-contamination of delivery lines and line blockers is an important issue. Combining the individual components causes the mixed polishing slurry to solidify and to impede the drawing line from being quickly delivered to the polishing plate.
응고 문제는 종래의 폴리셔를 참조하면 더 쉽게 이해할 수 있다. 도 1은 화학적-기계적 폴리셔(10) 일부에 대한 개략도이다. 화학적-기계적 폴리셔(10)는 3부분으로 되어 있는데, 피드부(11), 혼합부(12), 및 폴리싱부(13)로 되어 있다.The coagulation problem is more readily understood with reference to conventional polishers. 1 is a schematic diagram of a portion of a chemical-mechanical polisher 10. The chemical-mechanical polisher 10 consists of three parts, the feed part 11, the mixing part 12, and the polishing part 13.
피드부에는 두개의 콘테이너(111,112)가 포함되어 있다. 두개의 콘테이너(111,112)는 폴리싱액 성분을 포함한다. 예를 들어, 콘테이너(111)는 산성의 산화액이나 염기성의 가수분해액을 포함할 수 있으며, 반면에 콘테이너(112)는 떠다니는 연마분(abrasive particles)이 함유된 액을 포함할 수 있다. 콘테이너(111,112)안에 있는 성분들은 피드라인(113,114)을 통해 분기관(121)으로 각각 흐른다. 연동펌프(115,116)는 각각 피드 라인(113,114)을 통하는 흐름을 조절한다.The feed part includes two containers 111 and 112. Two containers 111 and 112 contain a polishing liquid component. For example, the container 111 may include an acidic oxidizing solution or a basic hydrolysis solution, while the container 112 may include a liquid containing floating abrasive particles. The components in the containers 111 and 112 flow through the feed lines 113 and 114 to the branch tubes 121, respectively. The peristaltic pumps 115 and 116 regulate the flow through the feed lines 113 and 114, respectively.
혼합부(12)는 분리관(121)을 포함하는데 이 분기관은 출구를 각각 갖는 두개의 피드 라인(113,114)을 결합하는데 사용된다. 분기관(121)의 피드 라인(113,114)으로부터의 성분들을 결합시킨 다음에는 성분들이 관을 통해 정적 직렬 혼합기(static in-line mixer)(123)로 흐른다. 콘테이너(111,112)로부터의 성분은 상기 정적 직렬 혼합기(123)내에서 잘 혼합되어 폴리싱액을 형성한다. 폴리싱액은 액체 또는 슬러리형태로 남게 된다. 그런 다음 혼합된 폴리싱액은 블록(127)을 통해 폴리셔(10)의 폴리싱부(13)로 전달된다.The mixing section 12 includes a separation tube 121, which is used to join two feed lines 113 and 114, each having an outlet. After combining the components from the feed lines 113, 114 of the branch tube 121, the components flow through the tube to a static in-line mixer 123. The components from the containers 111 and 112 mix well in the static in-line mixer 123 to form a polishing liquid. The polishing liquid remains in liquid or slurry form. Then, the mixed polishing liquid is transferred to the polishing unit 13 of the polisher 10 through the block 127.
폴리싱부(13)는 데크(125), 관(131), 및 폴리싱 패드를 포함하는 판(platen)(132)을 구비한다. 간략화를 위해, 판과 폴리싱 패드를 결합시켜 판(132)으로 간단하게 표시한다. 판(132)위에는 기판 홀더(133)와 반도체 기판(134)이 있다. 폴리싱동안 블록(127)과 연결된 분배관(128)을 통해 폴리싱판(132)으로 폴리싱액이 분배된다. 폴리싱액이 판 위의 패드에 스며들고 판이 회전하는 동안 관(131)을 통해 과도한 액이 판 위를 흐르고 이때 폴리싱액은 재사용되거나 없어진다.The polishing portion 13 has a plate 132 including a deck 125, a tube 131, and a polishing pad. For simplicity, the plate and polishing pad are combined to simply mark plate 132. On the plate 132 is a substrate holder 133 and a semiconductor substrate 134. During polishing, the polishing liquid is distributed to the polishing plate 132 through a distribution tube 128 connected to the block 127. As the polishing liquid penetrates the pads on the plate and excess liquid flows over the plate while the plate is rotating, the polishing liquid is reused or removed.
혼합부(12)내의 분기관(121)에서 폴리싱액 성분이 혼합하기 때문에 이점에서 성분들간에 화합반응이일어난다. 일단 반응이 일어나면, 혼합된 액 특성이 다르게 되는데 특히 슬러리는 응고하기 시작한다. 폴리싱판으로 바로 전달되지 않는다면, 슬러리가 전달 라인에서 증가하기 시작해서 원하지 않는 입자들이 액에 섞이기 시작하게 된다. 또한, 교차-오염된 성분들은 점차 전달 라인을 통해 콘테이너(111,112)쪽으로 거꾸로 작용하게 되어 다시 라인 장애 및 특별한 문제를 일으킬수 있다.Since the polishing liquid components are mixed in the branch pipe 121 in the mixing section 12, a compounding reaction occurs between the components at this point. Once the reaction occurs, the mixed liquid properties are different, in particular the slurry starts to solidify. If not transferred directly to the polishing plate, the slurry will begin to increase in the delivery line and unwanted particles will begin to mix in the liquid. In addition, the cross-contaminated components gradually act backwards through the delivery line toward the containers 111 and 112, again causing line faults and special problems.
도 2는 블록(127) 및 분배관(128) 또는 이전의 폴리셔(10)를 더 상세하게 도시하고 있다. 도 2는 바닥부분의 한곳을 도시하며, 바꿔 말하면, 폴리셔(10)의 데크(125)와 판(132)에서 바라보는 것과 같은 부분이다. 도시한 바와 같이, 4개의 개별적인 피드 라인이 블록의 4개의 개구에 결합되어 있으며, 각각의 개구는 혼합된 폴리싱액을 포함하는 피드 라인을 포함한다. 블록(127)의 각각의 개구(140)는 분배관(128)의 채널(142)에 대응한다. 종래의 폴리싱 시스템에서 관(128)은 단단한 폴리테트라플르오르에틸렌, 또는 폴리비닐디메틸플르오라이드, 또는 그와 같은 것들로 만들어지며 또한 폴리싱액을 판으로 전달하는 개별의 채널을 포함한다. 각각의 채널(142)은 관련 액 분배개구(144)를 가지며, 폴리싱액은 관안에 있고 판으로 분배된다.2 shows the block 127 and the distribution tube 128 or the former polisher 10 in more detail. FIG. 2 shows a portion of the bottom, in other words, as seen from deck 125 and plate 132 of polisher 10. As shown, four separate feed lines are coupled to four openings in the block, each opening comprising a feed line comprising mixed polishing liquid. Each opening 140 of block 127 corresponds to a channel 142 of distribution tube 128. In a conventional polishing system, the tube 128 is made of rigid polytetrafluoroethylene, or polyvinyldimethylfluoride, or the like, and also includes individual channels for delivering the polishing liquid to the plate. Each channel 142 has an associated liquid dispensing opening 144 where the polishing liquid is in the tube and dispensed into the plate.
도 2에 도시된 분배관과 블록 구성의 단점은 다음과 같다. 폴리싱 슬러리는 블록과 관을 통해 전달될때 이미 혼합된 상태이기 때문에 각각은 폴리싱 슬러리의 증가 및 라인 장애가 일어나기 쉽다. 또한, 동일한 혼합액을 위해 다중 피드 라인과 전달 경로를 불필요하게 설계하여야 한다. 그러므로 위에서 언급한 단점과 불이익이 없는 개선된 폴리싱 시스템이 바람직하다.Disadvantages of the distribution pipe and block configuration shown in Figure 2 are as follows. Since the polishing slurry is already mixed when delivered through the block and the tube, each is likely to increase the polishing slurry and cause line failures. In addition, multiple feed lines and delivery paths need to be designed unnecessarily for the same mixture. Therefore, an improved polishing system without the above mentioned disadvantages and disadvantages is desirable.
일반적으로, 본 발명은 기판, 특히 반도체 기판을 사용점 근처에서 슬러리를 혼합 및 분배하는 폴리셔를 사용해서 폴리싱하는 방법에 관한다. 특히, 상기 폴리셔는 액이 교차-오염되는 것을 방지하기 위해 검사-밸브가 병합되어 있는 전달 시스템을 포함한다. 검사 밸브는 개개의 슬러리 성분이 역류하는 것을 방지하며, 이에 의해 성분이 개개의 전달 라인에서 혼합되는 것이 방지되며 또한 원하지 않는 응고를 피할 수 있다. 상기 폴리셔는 또한 분기관 블록 소자내에서 설치된 혼합소자를 포함한다. 상기 분기관 블록 소자는 판 가까이에 위치하며 분배관은 상기 분기관 블록에 바로 접속되어 있다. 그래서 분배관 그 자체에 설치되어 있는 개개의 직렬 혼합 소자 또는 혼합 소자들에 병합될 필요없이 가능한 한 폴리상 판 가까이에서 혼합이 일어날 수 있다. 또한, 분배관은 간단한 방법으로 저비용으로 만들 수 있어서 상기 관은 혼합된 슬러리 증가로부터 생기는 위에서 언급한 문제들을 비교적 피할 수 있도록 배치될 수 있다.In general, the present invention relates to a method of polishing a substrate, particularly a semiconductor substrate, using a polisher that mixes and distributes the slurry near the point of use. In particular, the polisher includes a delivery system incorporating a check-valve to prevent cross-contamination of the liquid. The inspection valve prevents backflow of the individual slurry components, thereby preventing the components from mixing in the individual delivery lines and also avoiding unwanted solidification. The polisher also includes a mixing element installed within the branch block element. The branch block element is located near the plate and the distribution pipe is directly connected to the branch block. Thus, mixing can occur as close to the polyphase plate as possible without having to be incorporated into individual series mixing elements or mixing elements installed in the distribution tube itself. In addition, the distribution tube can be made low cost in a simple manner so that the tube can be arranged so as to relatively avoid the above-mentioned problems resulting from the increase of the mixed slurry.
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도 1은 종래기술에 따라 화학적-기계적 폴리셔의 개략도.1 is a schematic representation of a chemical-mechanical polisher according to the prior art.
도 2는 도 1에 도시된 폴리셔의 종래의 블록과 채널 분배관의 (바닥으로부터의) 노출 도시도.FIG. 2 shows an exposure view (from the bottom) of the conventional block and channel distribution tube of the polisher shown in FIG.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화학적-기계적 폴리셔의 개략도.3 is a schematic diagram of a chemical-mechanical polisher according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 폴리셔의 분기관 블록과 여러 유연성있는 분배관의 (바닥으로부터의) 노출 도시도.4 shows an exposure view (from the bottom) of the branch block of the polisher and various flexible distribution tubes shown in FIG.
도 5는 도 4의 유연성있는 분배관의 두 세그먼트의 단면도.5 is a cross-sectional view of two segments of the flexible distribution tube of FIG. 4.
도 6은 도 4에 도시된 것과는 다른 흐름 노즐 구성을 나타내며, 유연성있는 분배관의 분배종단부의 단면도.6 is a cross-sectional view of a dispensing end of the flexible dispensing tube, showing a different flow nozzle configuration than that shown in FIG.
도 7은 폴리싱 슬러리가 스플리트관에 의해 여러 반도체 장치 기판으로 전달되는 폴리셔의 상면도.7 is a top view of a polisher in which a polishing slurry is delivered to various semiconductor device substrates by split tubes.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 따라 밸브를 전자제어하는 폴리셔의 개략도.8 is a schematic diagram of a polisher for electronically controlling a valve according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명에 따라 폴리싱판에 폴리싱액 성분을 전달하는 저장 시스템의 단면도.9 is a cross-sectional view of a storage system for delivering a polishing liquid component to a polishing plate in accordance with the present invention.
도 10은 본 발명에 따라 단단하고 유연성있는 관의 조합을 활용하는 최종분배관의 단면도.10 is a cross-sectional view of the final distribution tube utilizing a combination of rigid and flexible tubes in accordance with the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100:화학적 기계적 폴리셔 111,112:콘테이너100: chemical mechanical polisher 111, 112: container
164,166:검사 밸브 115,116:연동 펌프164,166: Inspection valve 115,116: Interlocking pump
125:데크 134:기판125: deck 134: substrate
본 발명은 도 3 내지 도 10을 통해 더 잘 이해될 수 있다. 도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기계적 폴리셔(100)의 개략도가 도시되어 있다. 폴리셔(100)의 여러 소자들은 위에서 언급한 폴리셔(10)의 소자들에 대한 아날로그적이며 이들 소자들에 대한 설명은 생략한다. 폴리셔(100)는 콘테이너(111,112)에 결합되어 있는 원심성의 펌프(160,162)를 포함한다. 원심성의 펌프들은 폴리셔(10)의 구심성의 펌프(115,116) 대신에 폴리셔(100)에 사용되어 전달 라인을 통해 전달되는 액의 압력을 더 높게 만든다. 검사 밸브(164,166)가 있기 때문에 더 높은 압력이 필요하다. 검사 밸브는 각각의 전달 라인위에 설치되어 전달 라인을 통해 액이 역류하는 방지하며 그래서 교차 오염이 방지된다. 검사 밸브를 통해 액을 전달시키기 위해서는 통상적으로 더 높은 압력이 필요하며 그러므로 더 높은 압력을 낼 수 있는 펌프가 보장되어야 한다. 그렇지만, 본 발명의 실시예를 실행하는데는 검사 밸브를 통해 액을 전달할 수 있는 펌프 수단이 사용되어야 한다. 예를 들어, 다이아그램 펌프나 충분히 강한 원심성의 펌프가 사용될 수 있다.The invention can be better understood through FIGS. 3 to 10. 3 is a schematic diagram of a chemical mechanical polisher 100 according to an embodiment of the present invention. The various elements of the polisher 100 are analogous to the elements of the polisher 10 mentioned above and the description of these elements is omitted. Polisher 100 includes centrifugal pumps 160, 162 coupled to containers 111, 112. Centrifugal pumps are used in the polisher 100 instead of the centripetal pumps 115 and 116 of the polisher 10 to make the pressure of the liquid delivered through the delivery line higher. Higher pressure is needed because there are test valves 164 and 166. An inspection valve is installed above each delivery line to prevent backflow of liquid through the delivery line and thus cross contamination. Higher pressures are typically required to deliver liquid through the check valve and therefore a pump capable of producing higher pressures must be ensured. However, the pump means capable of delivering the liquid through the test valve should be used to implement embodiments of the present invention. For example, a diagram pump or a sufficiently strong centrifugal pump can be used.
일단 검사 밸브(164,166)를 통해 전달되면, 그 다음에는 통상적으로 산성산화액 또는 염기성 가수분해성 액 및 흩어진 입자를 갖는 연마액중 어느 하나가 될 수 있는 개개의 성분들이 폴리셔의 데크(125)내에 장착된 분배관 블록(168)을 통해 전달된다. 두가지 개개의 폴리싱 액 성분은 분기관 블록으로 전달되고 블록내에서 혼합되어 유연한 분배관(170)을 통해 폴리싱 판(132)으로 전달된다. 판(132)은 폴리싱 액이 분배되는 동안 회전한다. 폴리싱되어야 할 판위에 있는 폴리싱 패드와 반도체 장치 기판(134)의 표면은 서로 압력을 주면서 기판위에 형성된 층(136)을 폴리시한다. 층(136)은 산화제같은 절연층이 될 수 있으며 텅스텐, 알루미늄과 같은 전도층이 될 수도 있다.Once delivered through inspection valves 164 and 166, the individual components are then mounted in deck 125 of the polisher, which may typically be either acidic or basic hydrolyzable liquids and abrasive liquids with scattered particles. Through the distribution pipe block 168. The two individual polishing liquid components are delivered to the branch block, mixed in the block and transferred to the polishing plate 132 through the flexible distribution tube 170. The plate 132 rotates while the polishing liquid is dispensed. The polishing pad on the plate to be polished and the surface of the semiconductor device substrate 134 polish the layer 136 formed on the substrate while applying pressure to each other. Layer 136 may be an insulating layer such as an oxidant or may be a conductive layer such as tungsten or aluminum.
도 4는 바닥에서 본, 환언하면 폴리셔의 데크 및 판에서 바라본 분기관 블록(168) 및 분배관(170,172)의 개략도이다. 분기관 블록(168)은 산 및 염기에 영향을 받지 않는 물질로 양호하게 형성되며, 습기나 오버타임의 변화로 인한 변형이 일어나지 않는다. 적절한 물질로는 폴리비닐디메틸플르오라이드(PVDF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 및 폴리테트라플루오에틸렌(PTFF)을 포함한다.4 is a schematic view of the branch pipe block 168 and the distribution pipes 170 and 172 as viewed from the bottom and in other words the deck and plate of the polisher. Branch block 168 is preferably formed of a material that is not affected by acids and bases, and does not cause deformation due to changes in moisture or overtime. Suitable materials include polyvinyldimethyl fluoride (PVDF), polyvinylchloride (PVC), and polytetrafluoroethylene (PTFF).
분기관 블록은 검사 밸브(164,166)를 통한 후, 전달 라인으로부터 개개의 폴리싱 액 성분을 받아들이기 위해 액 전송 홀(190)을 포함한다. 개개의 액 성분은 분기관 블록(168)으로 들어가서 거기에 형성된 혼합소자(196)를 갖는 채널(194)을 통해 전달된다. 두가지 개개의 성분은 채널(194)을 통해 흐르기 때문에 성분은 서로 혼합되어 분기관 블록(168)에 나타나기 바로 전에 최종적인 폴리싱 슬러리를 형성한다. 일실시예에서, 혼합 소자는 분기관 블록(168)을 통해 물결치는 또는 홈이 있는 채널과 같은 채널(194)을 구멍을 뚫음으로써 형성되어 유사한 목적을 달성할 수 있다. 대안적으로, 독립적인 혼합 소자가 부드러운 채널의 안쪽에 설치될 수 있다. 채널(194)내에서 개개의 폴리싱 슬러리 성분을 혼합시키는 목적을 달성하기 위해서는 분기관 블록내에서 폴리싱 액을 흔들어 섞는 다른 수단도 또한 사용될 수 있다.The branch block includes a liquid transfer hole 190 through the inspection valves 164 and 166 and then to receive individual polishing liquid components from the delivery line. Individual liquid components enter the branch block 168 and are delivered through a channel 194 having a mixing element 196 formed therein. Since the two individual components flow through the channel 194, the components mix with each other to form the final polishing slurry just before appearing in the branch block 168. In one embodiment, the mixing element may be formed by punching a channel 194, such as a channel waving or grooved through the branch block 168, to achieve a similar purpose. Alternatively, independent mixing elements can be installed inside the soft channel. Other means of shaking the polishing liquid in the branch block may also be used to achieve the purpose of mixing the individual polishing slurry components in the channel 194.
혼합된 폴리싱 액은 분기관 블록(168)에서 유연성있는 분배관(170)으로 보내진다. 양호한 실시예에서, 유연성 있는 관(170)은 록우드사가 제공하는 Loc-Line과 같은 세그먼트화된 관이다. 관은 PVDF, PVD, 또는 PTFE, 또는 폴리싱 액의 산성 또는 염기성 성분에 저항하는 다른 열경화성 수지로 형성될 수 있다.The mixed polishing liquid is sent from the branch block 168 to the flexible distribution tube 170. In a preferred embodiment, the flexible tube 170 is a Loc-Line provided by Lockwood. Is a segmented tube such as The tube may be formed of PVDF, PVD, or PTFE, or other thermoset resin that resists the acidic or basic components of the polishing liquid.
관(170)은 다수의 개개의 세그먼트(174)로 형성된다. 세그먼트의 수는 설계 및 폴리싱 시스템의 구성에 따라 다를 수 있다. 개개의 세그먼트는 상호접속되어 각각은 다른 세그먼트에 따라 회전하거나 휘어질 수 있다. 관의 끝에는 폴리싱 액을 폴리싱 패드와 판에 분배하기 위해 흐름 노즐(179)이 설치되어 있다.Tube 170 is formed of a number of individual segments 174. The number of segments may vary depending on the design and configuration of the polishing system. The individual segments are interconnected so that each may rotate or bend according to the other segment. At the end of the tube, a flow nozzle 179 is provided for dispensing the polishing liquid to the polishing pad and the plate.
분리관 블록(168)은 액 전달홀(191)을 포함하는데 여기서 이온화가 해제된 물(de-ionized water)이 블록내에 형성된 채널(192)을 통해 전달되고 유사한 유연성있는 관(172)을 통해 폴리싱 판으로 전달된다. 반도체 장치 기판의 폴리싱이 완료된 후, 그리고 폴리싱 패드로부터 기판을 빼기전에 물 분배가 실시될 수 있다. 그래서, 반도체 장치 기판으로부터 남아있는 폴리싱 액을 린스하는데 물이 사용될 수 있다. 대안적으로, 폴리시된 기판이 뒤로 빠져서 분리 장치에 의해 린스될 수 있으며 관(172)을 폴리싱 패드를 린스하기 위해 판으로 물을 전달하는데 사용될 수 있으며 그것을 폴리싱사이에 젖어있도록 유지할 수 있다. 물이나 다른 반응하지 않은 묽은 액을 분배하는데만 사용한다면, 관(172)은 관(170)을 만드는데 사용하는 물질과 같은 화학적으로 저항성있는 물질일 필요는 없지만 그럼에도 불구하고 유사한 물질이 사용될 수 잇다. 본 발명의 일실시예에서 하나 이상의 유연성 있는 관(172)의 세그먼트(178)는 흐름 노즐(178)을 포함한다. 흐름 노즐(178)은 도 5에 도시된 세그먼트(178)의 단면도에서 도시된 것보다 더 낮다. 다수의 흐름노즐을 관의 길이에 교차하여 배치함으로써 물을 폴리싱 패턴으로 보다 균일하게 분배하는 것 이 가능해진다. 그런다음 관(172)의 끝에는 종단 플러그(180)으로 종료할 수 있다.Separation tube block 168 includes a liquid delivery hole 191 where de-ionized water is passed through channel 192 formed within the block and polished through similar flexible tubes 172. Delivered to the plate. The water distribution may be performed after polishing of the semiconductor device substrate is completed and before withdrawing the substrate from the polishing pad. Thus, water can be used to rinse the polishing liquid remaining from the semiconductor device substrate. Alternatively, the polished substrate can be pulled back and rinsed by the separation device and used to transfer water to the plate to rinse the polishing pad and keep it wet between polishings. If only used to dispense water or other unreacted diluent, the tube 172 need not be a chemically resistant material such as the material used to make the tube 170, but similar materials may nevertheless be used. In one embodiment of the invention, the segments 178 of one or more flexible tubes 172 include a flow nozzle 178. Flow nozzle 178 is lower than that shown in the cross-sectional view of segment 178 shown in FIG. 5. By placing multiple flow nozzles across the length of the tube, it becomes possible to distribute the water more evenly in the polishing pattern. The end of tube 172 can then be terminated with termination plug 180.
도 6은 폴리싱 액을 분배하는데 사용되는 유영성있는 관을 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 특히, 임의의 방향으로 집중된 스프림이 되지 않도록 편평한 스프레이로 액을 분배하도록 구성되는 팁(tip)을 갖는 관의 종단부에 흐름 노즐(182)을 설치할 수 있다. 상기 설명한 것과는 다른 관과 병합하여 다양한 다른 노즐이 사용될 수 있다.6 shows an alternative embodiment for a streamable tube used to dispense a polishing liquid. In particular, a flow nozzle 182 may be installed at the end of the tube having a tip configured to dispense the liquid with a flat spray so as not to be a concentrated srim in any direction. Various other nozzles may be used in combination with tubes other than those described above.
도 7은 위에서 아래로 바라본 폴리싱 판(132)을 도시하며, 여기에서 다양한 기판 홀더(133)가 다중 반도체 장치 기판을 동시에 폴리싱하기 위해 포함된다. 이러한 실시예에서는 도시된 바와 같이 각각의 기판이 폴리싱되는 근처에서 액이 분배되도록 흩어지거나 분배되도록 폴리싱 액 분배관을 설계하는 이점이 있다. 도시된 분리관 구성은 관에서 Y-형 세그먼트를 추가함으로써 쉽게 만들 수 있다. 또한, 다중 스플리터 세그먼트, 또는 다중 브랜치를 갖도록 구성된 스플리터 세그먼트가 둘 이상의 위치로 액이 흐르도록 사용될 수 있다.7 shows a polishing plate 132 viewed from top to bottom, where various substrate holders 133 are included for simultaneously polishing multiple semiconductor device substrates. This embodiment has the advantage of designing the polishing liquid distribution tube so that it is scattered or dispensed so that the liquid is distributed near each substrate to be polished as shown. The separator configuration shown can be easily made by adding a Y-shaped segment in the tube. In addition, multiple splitter segments, or splitter segments configured to have multiple branches, can be used to allow liquid to flow to more than one location.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리셔(200)의 개략도를 도시한다. 이 폴리셔 구성에서는, 제어 밸브(82,84)를 제어하기 위해 제어기(80)를 사용하며, 밸브(82,84)는 펌프(160,162)를 제어하도록 연결되어 있다. 상세히 설명하면, 밸브(82,84)가 열리기 전에 순간적으로 펌프(160,162)로 신호가 보내진다. 이 방법에서, 밸브(82,84)의 압력 업스트림이 분기관 블록(168) 근처에 가해지는 압력 다운스트림보다 더 높게 된다. 이 방법에서 분기관 블록(168)내에서 결합된 액의 교차 오염은 밸브(82,84)를 넘어 역류하지 않는다. 도시된 전자 밸브이지만 다른 실시예에서, 전자적으로 또는 수동으로 제어될 수 있는 공기 밸브가 사용될 수도 있다. 또한, 펌프 밸브의 동작은 수동으로 할 수도 있으며, 이 경우에 펌프(160,162)는 밸브(82,84)를 열기 전에 활성화된다. 원심성의 펌프(160,162)를 사용하면 밸브(82,84)가 닫혀있는 동안에 펌프를 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 펌프(160,162)는 다른 형태의 펌프를 포함할 수 있지만 밸브(82,84)가 닫혀있을때 오동작없이 동작할 수 있는 것이 양호하다.8 shows a schematic diagram of a polisher 200 according to another embodiment of the present invention. In this polisher configuration, a controller 80 is used to control the control valves 82 and 84, which are connected to control the pumps 160 and 162. In detail, a signal is instantaneously sent to the pumps 160, 162 before the valves 82, 84 are opened. In this way, the pressure upstream of the valves 82, 84 is higher than the pressure downstream applied near the branch block 168. In this way the cross contamination of the combined fluid in the branch pipe block 168 does not flow back beyond the valves 82 and 84. Although the solenoid valve shown, in other embodiments, an air valve that can be controlled electronically or manually may be used. The operation of the pump valve can also be done manually, in which case the pumps 160, 162 are activated before opening the valves 82, 84. The use of centrifugal pumps 160 and 162 allows the pump to be used while the valves 82 and 84 are closed. In other embodiments, pumps 160 and 162 may include other types of pumps, but it is preferred that they operate without malfunction when valves 82 and 84 are closed.
또 다른 실시예에서, 검사 밸브는 도 9에 도시된 바와 같이, 저장기(92,94)로 대체될 수 있다. 하나의 폴리싱 액 구성을 위한 피드 라인(113)은 저장기(92)에 연결되어 있으며 다른 폴리싱 액 구성을 위한 피드 라인(114)은 저장기(94)에 연결되어 있다. 상기 저장기(92,94)내에서 액 레벨이 생성되도록 상기 액들이 허용된다. 액 레벨은 저장기내에서 공진 시간이 얼마나 많이 요하는 가에 따라 달라질 수 있다. 이때 저장기는 분기관 블록(168)을 참조해서 위에서 서술한 바와 같이 개개의 성분액을 폴리싱 액으로 결합시키는데 사용되는 분기관 블록(96)에 연결된다. 그러면 혼합된 폴리싱 액은 분기관 블록에서 세그먼트화된 유연성 있는 분배관(170)으로 된다. 도 9에 도시된 바와같이, 저장기(92,94)내의 액은 피드라인(113,114)으로 역류하지 않을 것이며, 저장기 중력 피드 시스템이나 또는 다양한 라인내에서 펌프의 도움을 받고 동작할 수 있다.In yet another embodiment, the test valve can be replaced with reservoirs 92 and 94, as shown in FIG. The feed line 113 for one polishing liquid configuration is connected to the reservoir 92 and the feed line 114 for the other polishing liquid configuration is connected to the reservoir 94. The liquids are allowed to generate a liquid level in the reservoirs 92, 94. The liquid level can vary depending on how much resonance time is required in the reservoir. The reservoir is then connected to the branch block 96 used to join the individual component liquids into the polishing liquid as described above with reference to the branch pipe block 168. The mixed polishing liquid then becomes a flexible distribution tube 170 segmented in the branch block. As shown in FIG. 9, the liquid in reservoirs 92, 94 will not flow back into feed lines 113, 114 and may operate with the aid of a pump in the reservoir gravity feed system or in various lines.
또 다른 실시예에서, 세그먼트화된 유연성있는 관(170)은 도 10에 도시된 바와 같이, 폴리싱 액 라인(70)에 의해 대체될 수 있다. 피드 라인(113,114)은 분기관 블록(168)으로 들어가서 폴리싱 액 라인(70)을 통해 나온다. 폴리싱 액 라인(70)은 단단한 외부 관(70)과 유연성 있는 내부 관(70)을 포함한다. 단단한 외부 관(72)은 액이 흐르는 경로를 만들도록 형성되며 관(74)은 단단한 관(72)내에 투입된다. 관(74)은 유연성이 있기 때문에, 단단한 외부 관(72)의 구멍에 따라 구부러질 수도 있고 휘어질 수도 있다. 관(74)은 PTFE, PVDF, PVC, 폴리에틸렌 등으로 만들 수 있다. 또 다른 실시예에서 두개의 관은 상기 단단한 관내에서 코팅이 되어 있는 하나의 단단한 관으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 단단한 관(72)은 스테인레스 강철과 같은 다른 물질로 만들어 질 수 있으며 코팅은 PTFE나 산 및 염기에 강한 다른 물질로 만들어질 수 있다. 도 10에 도시된 폴리싱 액 라인(70)은 라인의 어떤 부분 또는 여러 부분으로부터 액을 분배하기 위해 말단부에 노즐을 포함할 수 있으며 또는 폴리싱 액 라인의 길이가 적어도 일부분을 따라 다수의 구멍을 포함할 수 있다.In another embodiment, the segmented flexible tube 170 may be replaced by a polishing liquid line 70, as shown in FIG. 10. Feed lines 113 and 114 enter branch pipe block 168 and exit through polishing liquid line 70. The polishing liquid line 70 includes a rigid outer tube 70 and a flexible inner tube 70. The rigid outer tube 72 is formed to create a flow path for the liquid and the tube 74 is introduced into the rigid tube 72. Because the tube 74 is flexible, it may be bent or curved along the hole of the rigid outer tube 72. Tube 74 may be made of PTFE, PVDF, PVC, polyethylene, or the like. In another embodiment, two tubes may be replaced with one rigid tube that is coated within the rigid tube. For example, rigid tube 72 may be made of other materials, such as stainless steel, and the coating may be made of PTFE or other materials resistant to acids and bases. The polishing liquid line 70 shown in FIG. 10 may include a nozzle at the distal end to dispense liquid from any or several portions of the line, or the length of the polishing liquid line may include a plurality of holes along at least a portion. Can be.
본 발명에 따른 폴리셔의 사용에서 종래의 전달 시스템과 관련된 전달라인 장애 문제는 극복될 수 있다. 개개의 폴리싱 액 성분은 가능한 폴리싱 판으로의 분배점에 가깝게 혼합되는데 예을 들어 2피드, 양호하게는 판으로의 분배 점의 1피드가 될 수 있다. 최종적인 분배관의 액을 투입하기 전에 폴리셔의 분기관 블록부내에서 성분들을 혼합함으로써, 개개의 직렬 혼합 성분이 필요없게 된다. 또한, 상기 혼합 소자를 최종적으로 분배관에 병합시킬 필요가 없어짐으로써 최종적인 분배관을 대체할 비용이 현저하게 줄어든다. 혼합된 슬러리에 노출되고 응고 및 라인 장애 문제에 부닥치기 쉬운 상기 부분에서, 낮은 비용의 최종 분배관부를 갖는 것이 중요하다. 최종적인 분배관에 장애가 발생한 경우에, 관은 비교적 낮은 비용으로 대체될 수 있다. 본 발명에 따른 폴리싱 시스템의 다른 이점은 개개의 성분의 교차-오염이 검사 밸브나 혼합된 액이 개개의 성분 전달 라인으로 역류하는 방지하는 다른 수단을 제공함으로써 제거된다는 점이다. 교차-오염을 방지함으로써 응고 및 증가 문제가 또한 방지된다.In the use of the polisher according to the invention the problem of transmission line disturbances associated with conventional delivery systems can be overcome. The individual polishing liquid components are mixed as close to the dispensing point as possible to the polishing plate, for example two feeds, preferably one feed of the dispensing point to the plate. By mixing the components in the branch tube block portion of the polisher before adding the liquid of the final distribution tube, individual series mixing components are not necessary. In addition, the cost of replacing the final distribution tube is significantly reduced by eliminating the need to finally incorporate the mixing element into the distribution tube. In this part exposed to the mixed slurry and susceptible to coagulation and line failure problems, it is important to have a low cost final distribution tube. In the event of a failure of the final distribution canal, it can be replaced at a relatively low cost. Another advantage of the polishing system according to the invention is that cross-contamination of the individual components is eliminated by providing a check valve or other means of preventing the mixed liquid from flowing back into the individual component delivery lines. By preventing cross-contamination the problem of coagulation and increase is also avoided.
그래서, 위에서 언급한 필요 및 이점과 완전하게 부합하는 반도체 장치를 폴리싱하는 방법이 제공되었음이 명백하다. 본 발명이 특정한 실시예를 참고로 하여 서술되었을지라도, 본 발명은 그러한 특정한 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 발명은 단지 두가지 성분에 한정되지 않으며, 임의의 성분을 혼합하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 설명된 관 또는 기판의 수에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 위에서 설명한 특정한 분기관 블록 설계에 제한되지 않으며 폴리셔의 테크내에서 분기관 블록의 대체에 제한되지 않는다. 예를 들어, 설명된 것과는 다른 내부에서 뒤섞는 수단, 즉 리플링스, 배플, 벤투리관, 헬리컬 판이 사용될 수 있다. 여기에서 언급한 폴리셔의 특정한 소자들은 위에서 언급한 재료들로 만들어지는 것으로 제한되지 않는다. 관 재료 및 분기관 블록 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아세트 중합체, 폴리트리플루오르로에틸렌, 플루오르 에틸렌-프로필렌, 및 폴리비닐 플루오라이드을 포함하는 하지만 이것에 제한되지 않는 폴리싱 슬러리 구성을 갖는 다양한 물질로부터 선택될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 클레임내에 해당하는 모든 변형 및 수정을 포함된다.Thus, it is clear that a method has been provided for polishing a semiconductor device that fully meets the above mentioned needs and advantages. Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, it should be understood that the invention is not limited to such specific embodiments. For example, the present invention is not limited to only two components, but may be used to mix arbitrary components. The invention is not limited to the number of tubes or substrates described. In addition, the present invention is not limited to the particular branch block design described above and is not limited to the replacement of branch block within the technology of the polisher. For example, different internal mixing means than those described, namely, ripplings, baffles, venturi tubes, helical plates can be used. The particular elements of the polisher mentioned herein are not limited to being made of the above mentioned materials. Tube materials and branch block materials may be selected from a variety of materials having a polishing slurry configuration including but not limited to polyethylene, polypropylene, acet polymer, polytrifluoroethylene, fluoro ethylene-propylene, and polyvinyl fluoride. Can be. Therefore, it is intended that the present invention cover all modifications and variations that come within the scope of the appended claims.
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Claims (4)
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