KR19980084298A

KR19980084298A - 화학기계적 연마장치의 연마패드

Info

Publication number: KR19980084298A
Application number: KR1019970020051A
Authority: KR
Inventors: 김광복
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 CMP 장치의 연마패드(polishing pad)에 관한 것이다. 본 발명은 원형의 구멍을 구비한 중심부; 및 적어도 1개소(個所) 이상의 만곡부(彎曲部)를 구비한 외주부를 포함하는 디스크(disc) 형상을 한 것을 특징으로 하는 연마패드를 제공한다. 본 발명에 따른 CMP 장치의 연마패드는 웨이퍼 표면을 안정적인 공정조건하에서 균일(uniform)하게 연마할 수 있으며, 또한 사용수명이 연장되어 반도체 소자 제조단가를 절감시킬 수 있다.

Description

화학기계적 연마장치의 연마패드

본 발명은 반도체 소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; 이하, CMP라 약함) 장치에 사용되는 연마패드(polishing pad)에 관한 것이다.

CMP 장치는 반도체 소자 제조 공정시 글로벌(global) 평탄화 공정에 이용하는 장치로서 연마 패드를 이용한 기계적 성분과 슬러리(slurry) 용액내의 화학적 성분에 의해서 웨이퍼의 표면을 기계-화학적으로 연마하는 장치이다.

그러나 CMP 장치를 이용하여 평탄화 공정을 진행하면 높은 비용(cost) 뿐만 아니라 웨이퍼 전면에서 막질의 균일한 연마 두께를 얻기가 매우 어렵다는 기술적 문제점이 발생한다.

특히, 종래의 디스크(disc) 형상의 연마패드를 사용하여 웨이퍼의 표면을 연마하면, 웨이퍼의 중심부분이 가장자리(edge) 부분에 비하여 상대적으로 조금 연마되어 웨이퍼의 중심부분이 볼록하게 되는 현상이 발생한다. 연마패드를 교체한 후 어느 기간 동안은 상기 현상이 심하지 않지만, 사용기간이 어느정도 경과하면 곧 상기한 현상이 점점 심하게 되어 연마패드를 교체하여야 한다.

요약하면, 종래의 디스크(disc) 형상의 연마패드는 웨이퍼의 중심부분이 가장자리(edge) 부분에 비하여 상대적으로 조금 연마되어 웨이퍼의 중심부분이 볼록하게 되는 현상을 일으키는 문제점과 교체주기가 짧아 반도체 소자의 제조단가를 상승시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점 등을 해결하여 웨이퍼 표면의 연마 두께의 균일성(uniformity)을 개선할 수 있고, 사용수명을 연장시킬 수 있는 화학기계적 연마(CMP)장치의 연마패드(polishing pad)를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학기계적 연마장치의 연마패드를 설명하기 위한 평면도 및 측면도를 동시에 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 연마패드를 사용한 화학기계적 연마공정을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 연마패드의 외주부에 형성된 만곡부

3 : 연마패드의 중심부에 형성된 원형의 구멍

5 : 연마되는 웨이퍼

7 : 반도체 웨이퍼가 연마패드 상에서 연마될 때 회전하는 공전궤도

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 원형의 구멍을 구비한 중심부; 및 적어도 1개소(個所) 이상의 만곡부(彎曲部)를 구비한 외주부(外周部)를 포함하는 디스크(disc) 형상을 한 것을 특징으로 하는 연마패드를 제공한다.

본 발명에 따른 CMP 장치의 연마패드는 웨이퍼 표면을 안정적인 공정조건하에서 균일(uniform)하게 연마할 수 있으며, 또한 사용수명이 연장되어 반도체 소자 제조단가를 절감시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 CMP 장치의 연마패드(polishing pad)의 평면도 및 측면도를 동시에 나타낸 것이다.

여기서, 참조부호 1은 디스크 형상의 연마패드의 외주부에 형성된 만곡부를, 3은 디스크 형상의 연마패드의 중심부에 형성된 원형의 구멍을 각각 나타낸다. 본 발명에 의한 연마패드의 반지름(a)은 14 인치이며, 중심부에 형성된 원형의 구멍의 반지름(b)은 4 인치이다. 또한, 외주부의 만곡부(1)는 디스크 형상의 연마패드의 외주의 한점을 중심으로, 반지름(c)이 연마되는 웨이퍼 반지름의 ⅓이 되는 반원을 이루는 영역을 제거함으로써 형성된다.

도 2는 본 발명에 의한 연마패드를 사용하여 화학기계적 연마공정을 실시하는 것을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

여기서, 참조부호 1 및 3은 도 1에서 설명한 바와 동일하며, 참조부호 5는 연마되는 웨이퍼를, 7은 웨이퍼가 연마패드 상에서 연마되면서 회전하는 궤적을 각각 나타낸다. CMP 장치는 연마패드가 장착되는 하부의 연마 정반(polishing table; 도시생략)과, 캐리어 베이스(carrier base; 도시생략)를 통하여 웨이퍼(5)의 경면이 아래로 향하도록 웨이퍼(5)를 고정하는 상부의 웨이퍼 캐리어(wafer carrier; 도시생략)로 대별된다. 상기 웨이퍼(5)는 상기 웨이퍼 캐리어와 연마 정반의 회전 및 이동에 의하여 자전 및 공전을 동시에 하면서 연마패드에 의하여 기계적으로 연마되는 동시에 연마제 공급 수단(도시생략)에서 공급된 화학적 연마제, 즉 슬러리(slurry)에 의해 화학적으로 연마된다. 그런데, 웨이퍼(5)가 본 발명에 의한 연마패드 상의 공전궤도(7)를 따라 공전 및 자전을 동시에 하면서 연마될 때, 상기 웨이퍼(5)의 가장자리(edge) 부분은 연마패드의 중심부에 형성된 빈 구멍(3) 및 외주부에 형성된 빈 만곡부(1)에서는 마찰작용을 받지 않는다. 따라서, 본 발명에 의한 연마패드는 웨이퍼(5)의 중심부분과 가장자리(edge) 부분의 연마량을 조절할 수 있으므로, 웨이퍼(5) 표면을 균일(uniform)하게 연마할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 본 발명에 따른 연마패드에서는 외주부에 만곡부(1)가 4개만 형성되어 있지만, 상기 만곡부(1)의 수를 증가시키거나 만곡부(1)의 깊이를 증가시켜 웨이퍼(5) 표면의 연마균일도를 조절할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 장치의 연마패드는 웨이퍼 표면을 안정적이고 신뢰성 있는 공정조건하에서 균일(uniform)하게 연마할 수 있으며, 또한 사용수명이 연장되어 반도체 소자 제조단가를 절감시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

원형의 구멍을 구비한 중심부; 및

적어도 1개소 이상의 만곡부(彎曲部)를 구비한 외주부를 포함하는 디스크(disc) 형상을 한 것을 특징으로 하는 연마패드.