KR19990032092A - Surface polishing device equipped with deionized water sprayer - Google Patents
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본 발명은 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치에 관한 것으로서, 표면연마장치의 헤드부에 흡착된 웨이퍼의 표면에 묻어 있던 슬러리가 굳어서 발생하는 다음 연마 단계에서의 웨이퍼 흠집을 방지하기 위하여, 탈 이온수 분사기를 표면연마장치에 장착함으로써, 웨이퍼 표면에 묻어 있던 슬러리 및 각종 찌꺼기들이 굳어버리기 전에 세척할 수 있다. 그러므로 슬러리 등의 잔존 찌꺼기에 의한 웨이퍼 흠집을 방지하여 반도체 칩의 수율을 올릴 수 있으며, 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface polishing apparatus equipped with a deionized water injector, and to prevent wafer scratches in a subsequent polishing step caused by solidification of a slurry adhered to the surface of a wafer adsorbed to a head portion of the surface polishing apparatus, deionized water. By injecting the injector into the surface polishing apparatus, it is possible to wash the slurry and various debris on the wafer surface before they solidify. Therefore, it is possible to increase the yield of the semiconductor chip by preventing wafer scratches caused by residual residues such as slurry, thereby increasing the reliability.
Description
본 발명은 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치(chemical mechanical polishing ; CMP)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면연마장치의 헤드부에 흡착된 웨이퍼의 표면에 묻어 있던 슬러리가 굳어서 발생하는 다음 연마 단계에서의 웨이퍼 흠집을 방지하기 위해 웨이퍼 표면에 탈 이온수를 공급할 수 있는 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) equipped with a deionized water injector, and more particularly, to a polishing step in which a slurry adhered to a surface of a wafer adsorbed on a head of a surface polishing device is hardened. The present invention relates to a surface polishing apparatus equipped with a deionized water injector capable of supplying deionized water to a wafer surface in order to prevent scratching of the wafer.
최근 반도체 소자는 고집적화 및 대용량화되고 있는 추세이며, 그에 따라 반도체 칩의 액티브 영역 내부에 형성된 회로 패턴들은 보다 미세화 되어가고 있다. 이러한 회로 패턴들의 미세화는 반도체 제조 공정 기술에 크게 의존한다. 반도체에서 개별 소자들은 산화, 식각 및 확산 등의 팹(FAB ; Fabrication)공정을 거치면서 웨이퍼의 상면에 형성되는데, 반도체 소자는 이러한 산화, 식각 및 확산 공정이 여러번 반복되기 때문에 웨이퍼의 표면은 요철면이 형성된다. 결국, 이러한 표면 요철면이 반도체 소자의 특성을 나빠지게 한다. 그러므로 고집적 회로를 구성하는 반도체 소자에서의 평탄화는 그 회로의 신뢰성과 고집적도를 구현할 수 있는 중요한 요소로 작용하고 있다.Recently, semiconductor devices have become highly integrated and large in capacity, and accordingly, circuit patterns formed in the active region of the semiconductor chip are becoming more fine. The miniaturization of these circuit patterns is highly dependent on the semiconductor manufacturing process technology. In semiconductors, individual devices are formed on top of a wafer through fabrication (FAB) processes such as oxidation, etching, and diffusion. Since semiconductor devices repeat this oxidation, etching, and diffusion processes many times, the surface of the wafer is uneven. Is formed. As a result, such surface asperities deteriorate the characteristics of the semiconductor device. Therefore, planarization in the semiconductor device constituting the highly integrated circuit serves as an important factor to realize the reliability and high integration of the circuit.
표면 평탄화의 방법은 SOG(Spin On Glass), 에치 백, 리플로우 등이 있으며, 가장 대표적인 방법은 슬러리의 연마용액을 이용하여 연마하는 케미칼 메카니칼 폴리싱(chemical mechanical polishing ; CMP) 방법이다.Surface planarization methods include spin on glass (SOG), etch back, reflow, and the like. The most representative method is chemical mechanical polishing (CMP), which is performed using a slurry polishing solution.
도 1은 종래기술에 따른 표면연마장치의 헤드부와 플래튼부의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the head portion and platen portion of the surface polishing apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 표면연마장치의 헤드부는 헤드 몸체(10)와 고무판(12 ; membrane)으로 구성되며, 헤드부의 상면에는 헤드 몸체(10)를 회전시키는 모터(14)와 기계적으로 연결되어 있다. 고무판(12)의 직경은 웨이퍼(도시 안됨)의 직경과 같으며, 공정 중 웨이퍼가 고무판(12)에 진공 흡착되게 된다. 그리고 헤드부에는 웨이퍼의 연마시 슬러리의 찌꺼기 등이 튀는 것을 방지하기 위한 차단막(16)이 둘러싸고 있다.Referring to FIG. 1, the head portion of the surface polishing apparatus includes a head body 10 and a rubber plate 12, and is mechanically connected to a motor 14 for rotating the head body 10 on an upper surface of the head portion. . The diameter of the rubber plate 12 is equal to the diameter of a wafer (not shown), and the wafer is vacuum-adsorbed to the rubber plate 12 during the process. In addition, the head portion is surrounded by a blocking film 16 to prevent splashing of slurry and the like during polishing of the wafer.
플래튼부는 플래튼 몸체(20)와 연마포의 패드(22)로 나뉘어 지며, 패드(22)가 모터(24)와 기계적으로 연결되어 일정하게 회전하게 된다. 플래튼부의 일정거리 떨어진 곳에는 슬러리 공급관(26)과 탈 이온수 공급관(28)이 위치하며, 각각 웨이퍼를 연마할 때 패드에 슬러리를 공급해주고 패드(22)를 세척하기 위해 탈 이온수를 공급해준다.The platen part is divided into the platen body 20 and the pad 22 of the polishing cloth, and the pad 22 is mechanically connected to the motor 24 to rotate constantly. The slurry supply pipe 26 and the deionized water supply pipe 28 are located at a predetermined distance away from the platen portion, and when the wafer is polished, the slurry is supplied to the pad and the deionized water is supplied to clean the pad 22.
표면연마장치 기술의 원리는 헤드부의 고무판에 진공 흡착된 웨이퍼를 플래튼부의 패드 표면 위에 접촉시킨 상태에서 슬러리의 연마액을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼부와 헤드부를 서로 반대방향으로 회전시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 것이다.The principle of the surface polishing device technology is to rotate the platen and the head in opposite directions while chemically reacting the wafer surface by supplying the polishing liquid of the slurry while the wafer adsorbed on the rubber plate of the head is brought into contact with the pad surface of the platen. To physically planarize the uneven portion of the wafer surface.
금속의 층간 절연막 등 연마해야할 양이 많을 때에는 연마시 여러번의 단계로 진행이 되어야 한다. 예컨대, 웨이퍼를 100초간 연마시 4번의 단계로 나누어 진행할 때는 25초씩 모두 4번을 연마하게 된다. 먼저 제 1단계로 25초 동안 한번의 연마 작업이 끝나면, 헤드부와 플래튼부는 떨어지고, 플래튼부에 탈 이온수를 공급함으로 플래튼부의 패드에 묻어 있는 슬러리의 찌꺼기와 연마시 웨이퍼에서 떨어져나간 미세한 입자들을 세척하게 된다. 그리고, 다음 단계들로 작업이 진행된다.When there is a large amount to polish such as an interlayer insulating film of metal, the polishing must be performed in several steps. For example, the wafer is polished four times in 25 seconds when the wafer is divided into four steps for 100 seconds. First, after one grinding operation for 25 seconds in the first step, the head part and the platen part are dropped, and the debris of slurry deposited on the pad of the platen part by supplying deionized water to the platen part and the fine particles falling off the wafer during polishing They will be cleaned. Then, work proceeds to the next steps.
그러나 플랜튼부의 패드가 탈 이온수에 의해서 세척되는 동안, 헤드부에 흡착된 웨이퍼는 표면에 슬러리의 찌꺼기가 묻어 있는 상태이기 때문에, 슬러리의 찌꺼기가 대기 중에서 웨이퍼 표면에 굳어버리는 경우가 생긴다. 이렇게 웨이퍼 표면에 슬러리의 찌꺼기가 굳어버리면, 다음 단계들의 연마 공정 중 굳어버린 슬러리 입자가 웨이퍼 표면에서 떨어져 나가면서 웨이퍼 표면에 미세한 흠집을 만들게 되어 웨이퍼에 형성된 회로 등을 파괴하는 문제점을 발생시키게 된다.However, while the pad of the platen portion is washed with deionized water, the wafer adsorbed on the head portion is in a state in which the residue of the slurry adheres to the surface, so that the residue of the slurry hardens on the wafer surface in the air. When the slurry is solidified on the surface of the wafer, the slurry particles hardened during the polishing process of the next step fall off the surface of the wafer to make fine scratches on the surface of the wafer, which causes a problem of destroying circuits formed on the wafer.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 요철부분을 평탄화하는 표면연마장치에 있어서, 각 단계들마다 플래튼부의 패드를 세척 중 헤드부에 흡착된 웨이퍼에 묻어 있던 슬러리 찌꺼기가 대기 중에서 굳어서 발생하는 다음 연마 단계의 웨이퍼 표면 흠집을 방지하기 위한 표면연마장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface polishing apparatus for flattening the uneven portion of a wafer, in which, during each step, the slurry is left on the wafer adsorbed on the wafer adhering to the head portion during the cleaning of the pad of the platen portion. The present invention provides a surface polishing apparatus for preventing wafer surface scratches.
도 1은 종래기술에 따른 표면연마장치의 헤드부와 플래튼부의 단면도,1 is a cross-sectional view of the head portion and platen portion of the surface polishing apparatus according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치의 헤드부와 플래튼부의 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of the head portion and platen portion of the surface polishing apparatus equipped with a deionized water injector according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10, 110 : 헤드 몸체 12, 112 : 고무판10, 110: head body 12, 112: rubber plate
14, 24, 114, 124 : 모터 16, 116 : 차단막14, 24, 114, 124: motor 16, 116: blocking film
20, 120 : 플래튼 몸체 22, 122 : 패드20, 120: platen body 22, 122: pad
130 : 탈 이온수 분사기130: deionized water sprayer
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 표면연마장치에 있어서 헤드부에 흡착된 웨이퍼에 탈 이온수를 공급하여 웨이퍼 표면을 세척할 수 있는 탈 이온수 분사기를 표면연마장치에 장착하는 것을 특징으로 하는 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a deionized water injector for cleaning the surface of the wafer by supplying deionized water to the wafer adsorbed on the head portion in the surface polishing apparatus, the deionized water, characterized in that Provide a surface polishing device equipped with an injector.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 탈 이온수 분사기를 장착한 표면연마장치의 헤드부와 플래튼부의 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of the head portion and platen portion of the surface polishing apparatus equipped with a deionized water injector according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 표면연마장치는 크게 헤드부와 플래튼부로 나뉘어 진다. 헤드부는 헤드 몸체(110)와 고무판(112)으로 구성되며, 헤드부의 상면에는 헤드 몸체(110)를 회전시키는 모터(114)와 기계적으로 연결되어 있다. 헤드부에는 웨이퍼의 연마시 슬러리의 찌꺼기 등이 튀는 것을 방지하기 위한 차단막(116)이 둘러싸고 있고, 헤드부에서 일정거리 떨어진 곳에는 웨이퍼의 표면에 탈 이온수를 공급하는 탈 이온수 분사기(130)가 장착되어 있다.Referring to Figure 2, the surface polishing apparatus according to the present invention is largely divided into a head portion and a platen portion. The head portion is composed of the head body 110 and the rubber plate 112, the upper surface of the head portion is mechanically connected to the motor 114 for rotating the head body 110. The head portion is surrounded by a blocking membrane 116 to prevent splashing of slurry during the polishing of the wafer, and a deionized water injector 130 for supplying deionized water to the surface of the wafer is mounted at a distance away from the head portion. It is.
플래튼부는 플래튼 몸체(120)와 연마포의 패드(122)로 나뉘며, 패드(122)가 모터(124)와 기계적으로 연결되어 일정하게 회전하게 된다. 플래튼부의 일정거리 떨어진 곳에는 슬러리 공급관(126)과 탈 이온수 공급관(128)이 위치하며, 각각 웨이퍼를 연마할 때 패드에 슬러리를 공급해주고 패드를 세척하기 위해 탈 이온수를 공급해준다.The platen part is divided into the platen body 120 and the pad 122 of the polishing cloth, and the pad 122 is mechanically connected to the motor 124 to rotate constantly. The slurry supply pipe 126 and the deionized water supply pipe 128 are located at a predetermined distance away from the platen portion, and when the wafer is polished, the slurry is supplied to the pad and deionized water is supplied to clean the pad.
표면연마장치 기술을 이용하는 경우 연마속도와 평탄화도가 중요한데, 이것들은 표면연마장치의 공정조건, 슬러리 종류, 패드 종류 등에 의해 결정된다. 특히, 표면연마장치 공정 중 슬러리의 pH 나 이온 농도 등은 웨이퍼에 화학적인 영향을 주기 때문에 매우 중요시된다. 슬러리는 크게 두 가지 종류의 산성의 메탈용과 알카리성의 옥사이드용이 있다. 표면연마장치 공정은 이러한 산성 또는 알카리성의 슬러리를 사용하기 때문에 세정작업이 매우 중요시되며, 슬러리 찌꺼기로는 SiO2의 미립자, 화학액의 찌꺼기 등이 문제가 되고 있다. 이러한 슬러리 찌꺼기들은 상술했던 것과 같이 다음 단계에서 웨이퍼 표면에 형성된 미세한 회로들을 파괴하기 때문에 반도체 칩의 수율을 크게 떨어뜨리게 된다.When using the surface polishing apparatus technology, the polishing rate and the degree of planarization are important, which are determined by the process conditions, the type of slurry, the type of pad, and the like. In particular, the pH and ion concentration of the slurry during the surface polishing apparatus process is very important because it has a chemical effect on the wafer. Slurries can be classified into two types of acidic metals and alkaline oxides. Since the surface polishing apparatus process uses such an acidic or alkaline slurry, the cleaning operation is very important. As the slurry residue, fine particles of SiO 2 , chemical residues, etc. are problematic. These slurry residues, as described above, destroy the fine circuits formed on the wafer surface in the next step, which greatly reduces the yield of the semiconductor chip.
그러므로, 본 발명과 같이 탈 이온수 분사기를 표면연마장치에 장착해주어 다음 단계가 시작되기 전에 패드의 세척작업과 함께 탈 이온수 분사기로 웨이퍼에 탈 이온수를 분사시켜 줌으로써, 웨이퍼 표면에 묻어 있던 슬러리 및 각종 찌꺼기들을 굳어버리기 전에 제거할 수 있게 된다. 그러므로 웨이퍼의 연마시 전 단계의 슬러리 등의 잔존 찌꺼기에 의한 웨이퍼 흠집을 방지할 수 있게 된다.Therefore, the deionized water injector is mounted on the surface polishing apparatus as in the present invention, and the deionized water is sprayed onto the wafer by the deionized water injector along with the pad cleaning operation before the next step is started, thereby depositing slurry and various residues on the wafer surface. You can remove them before they harden. Therefore, it is possible to prevent wafer scratches caused by residual residue such as slurry at the previous stage during polishing of the wafer.
따라서, 본 발명과 같은 구조를 따르면, 탈 이온수 분사기로 다음 단계가 시작되기 전에 패드의 세척작업과 함께 탈 이온수 분사기로 웨이퍼에 탈 이온수를 분사시켜 줄 수 있기 때문에, 웨이퍼 표면에 묻어 있던 슬러리 및 각종 찌꺼기들이 굳어버리기 전에 제거할 수 있게 된다. 그러므로 다음 연마 단계에서 전 단계의 슬러리 등의 잔존 찌꺼기에 의한 웨이퍼 흠집을 방지하여 반도체 칩의 수율을 올릴 수 있으며, 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있게 된다.Therefore, according to the structure of the present invention, since the deionized water can be injected onto the wafer with the deionized water injector together with the cleaning of the pad before the next step is started with the deionized water injector, the slurry and various kinds of the slurry on the surface of the wafer The debris can be removed before it hardens. Therefore, it is possible to increase the yield of the semiconductor chip by preventing wafer scratches caused by residual residues such as the slurry of the previous stage in the next polishing step, thereby increasing the reliability.
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| KR1019970053025A KR19990032092A (en) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | Surface polishing device equipped with deionized water sprayer |
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| KR19990032092A true KR19990032092A (en) | 1999-05-06 |
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| KR (1) | KR19990032092A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030030630A (en) * | 2001-10-12 | 2003-04-18 | 삼성전자주식회사 | an apparatus for polishing semiconductor wafer |
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| KR100607162B1 (en) * | 1999-08-31 | 2006-08-01 | 삼성전자주식회사 | Device for cleaning a polishing head for semiconductor polishing process |
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1997
- 1997-10-16 KR KR1019970053025A patent/KR19990032092A/en not_active Application Discontinuation
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| KR100607162B1 (en) * | 1999-08-31 | 2006-08-01 | 삼성전자주식회사 | Device for cleaning a polishing head for semiconductor polishing process |
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