KR19990042450A - 반도체소자의 연마패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 연마패드에 관한 것으로, 연마 패드의 중심부에 상기 연마 패드와 웨이퍼가 마찰되지 않는 부분을 형성함으로써 화학적 기계적 연마 공정시 웨이퍼의 가장자리가 카세트의 압력에 의한 패드의 복원력을 받는 것을 완화시킬 수 있고, 그에 따라서 웨이퍼의 가장자리가 패드에 마찰되는 시간 및 거리를 감소시킬 수 있어, 상기 웨이퍼의 가장자리가 웨이퍼의 중심부보다 과도하게 연마되는 것을 방지하는 기술이다.

Description

반도체소자의 연마패드

본 발명은 반도체소자의 연마패드에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼의 연마공정시 패드의 복원력에 의해 웨이퍼의 가장자리 부분이 많이 연마되는 것을 방지하기 위하여, 패드에 상기 웨이퍼와 마찰되지 않는 부분을 형성시켜 상기 웨이퍼가 전체적으로 균일하게 연마되게 하기 위한 기술에 관한 것이다.

반도체소자가 고집적화됨에 따라 소자의 형성공정중 단차의 발생이 증가하면서, 사진공정이 더욱 더 어렵게 되었다. 그런 이유로 평탄화 공정의 중요성은 날로 증가되고 있다.

최근 각광 받고 있는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing, 이하 CMP 라 함)공정은 이에 적합한 공정이라 할 수 있으나, 직접 웨이퍼의 표면을 물리적인 마찰에 의해 식각하기 때문에 파티클(particle)이 많이 발생하고, 미세한 패턴을 보호하는 데에 문제점이 발생하였다. 특히, 웨이퍼 상의 막질 식각의 균일성 확보에 많은 어려움이 있다.

반도체 박막의 평탄화 방법 중에 하나인 CMP 공정에서 식각 균일성에 가장 크게 해를 끼치는 부분은 웨이퍼의 가장자리 부위가 과도하게 연마되는 현상이다. 상기와 같이 웨이퍼의 가장자리가 과도하게 연마되는 현상은, 애초의 식각면에 비해서 50 %, 많게는 100 % 가까이 발생되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3 은 종래기술에 따른 반도체소자의 연마패드를 도시한 단면도 및 평면도이다.

먼저, 테이블(11) 상부에 웨이퍼를 연마하기 위한 패드(13)를 위치시키고, 소자가 형성되어 단차가 발생한 웨이퍼(17)를 카세트(15)에 장착한다. (도 1)

다음, CMP 공정을 실시하는데 상기 패드(13)는 도 2 에 도시된 것과 같이 화살표 ① 의 방향과 같이 회전하고, 상기 웨이퍼(17)가 장착된 카세트(15)는 화살표 ② 의 방향으로 회전하며, 화살표 ③ 의 방향으로 왕복이 가능하다. (도 2)

상기와 같은 CMP 공정은 웨이퍼(17)와 패드(15)가 접촉되어 실시되는데, 상기 웨이퍼(17)가 장착된 카세트(15)가 누르는 압력(19) 때문에 패드(13)의 복원력(21)이 발생하여 웨이퍼(17)의 가장자리가 중심부보다 많은 스트레스를 받게 되어 웨이퍼(17)의 가장자리가 과식각되는 현상이 발생한다. (도 3)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 다음과 같은 방법을 사용하였다.

첫번째로 도 4 를 참조하면, 로델(RODEL) 특허에 따른 패드의 평면도로서 패드의 전면에 균일한 간격으로 미세한 구멍을 형성하였다.

두번째로 도 5 를 참조하면, 로델 특허에 따른 패드의 평면도로서 패드의 전면에 나선형 요철을 형성하였다.

세번째로 도 6 을 참조하면, 로델 특허에 따른 패드의 평면도로서 패드의 전면에 동심원 형태의 요철을 형성하였다.

네번째로 도 7 은 인텔(INTEL) 특허에 따른 평면도로서 CMP 공정시 웨이퍼와 접촉되는 부분에 요철을 형성하였다.

상기와 같은 종래기술에 따른 반도체소자의 연마패드는, 웨이퍼가 장착된 카세트의 압력에 의한 복원력 때문에 웨이퍼의 가장자리가 많은 스트레스를 받아 과식각되는 현상이 발생하고, 동시에 웨이퍼의 가장자리는 웨이퍼 자체의 회전으로 인해서 중심부보다 상대적으로 패드와의 마찰거리 및 마찰시간이 길어지기 때문에 웨이퍼의 중심부보다 더 많은 식각이 유발된다. 상기와 같은 현상은 층간절연막이나기타 CMP 공정에 의해 식각되는 박막의 신뢰성을 저하시키고, 웨이퍼의 가장자리 부위에 위치하는 칩(chip)의 전기적 파손을 가져오는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, CMP 공정시 패드의 중심부에 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역을 형성함으로써 카세트의 압력에 의한 패드의 복원력을 감소시켜 웨이퍼의 가장자리가 과도식각되는 것을 방지하고, 그에 따른 반도체소자의 신뢰성을 향상시키는 반도체소자의 연마패드를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래기술에 따른 반도체소자의 연마패드의 단면도.

도 2 는 종래기술에 따른 반도체소자의 연마패드의 평면도.

도 3 은 종래기술에 따른 반도체소자의 연마패드

도 4 는 로델(RODEL) 특허에 따른 반도체소자의 연마패드에서 균일한 간격으로 미세한 구멍을 형성해 놓은 패드의 평면도.

도 5 는 로델 특허에 따른 반도체소자의 연마패드에서 나선형 요철을 형성해 놓은 패드의 평면도.

도 6 은 로델 특허에 따른 반도체소자의 연마패드에서 동심원 형태의 요철을 형성해 놓은 패드의 평면도.

도 7 은 인텔(INTEL) 특허에 따른 반도체소자의 연마패드에서 웨이퍼와 접촉되는 부분에 요철을 형성해 놓은 패드의 평면도.

도 8 은 본 발명에 따른 반도체소자의 연마패드에서 웨이퍼와 마찰하는 부위와 마찰하지 않는 부위를 도시한 패드의 평면도.

도 9 는 상기 도 8 에 따른 패드의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

11 : 테이블 12 : 웨이퍼와 마찰되는 구역

13 : 패드 14 : 웨이퍼와 마찰되지 않는 구역

15 : 카세트 17 : 웨이퍼

19 : 카세트의 압력 방향 21 : 패드의 복원력 방향

이상의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체소자의 연마패드는,

화학적 기계적 연마패드의 중심부에 단차를 형성하여 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 상세한 설명을 하기로 한다.

도 8 은 본 발명에 따른 반도체소자의 연마패드에서 웨이퍼와 마찰하는 부위와 마찰하지 않는 부위를 도시한 패드의 평면도이고, 도 9 는 상기 도 8 에 따른 패드의 단면도이다.

반도체소자의 연마패드에서 패드의 중심부에 웨이퍼가 마찰되는 부분(12)과 마찰되지 않는 부분(14)을 형성한다.

상기와 같이 웨이퍼가 마찰되지 않는 부분(14)은 웨이퍼가 마찰되는 부분(12)에 비하여 단차가 낮게 형성된다. 이때, 웨이퍼가 마찰되지 않는 부분(14)은 웨이퍼 지름 ⓐ 의 1 ∼ 50 % 정도인 ⓑ 만큼으로 한다.

여기서, 상기 웨이퍼가 마찰되지 않는 부분(14)은 패드의 중심부에 원형 또는 타원형으로 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 연마패드는, 연마 패드의 중심부에 상기 연마 패드와 웨이퍼가 마찰되지 않는 부분을 형성함으로써 화학적 기계적 연마 공정시 웨이퍼의 가장자리가 카세트의 압력에 의한 패드의 복원력을 받는 것을 완화시킬 수 있고, 그에 따라서 웨이퍼의 가장자리가 패드에 마찰되는 시간 및 거리를 감소시킬 수 있어, 상기 웨이퍼의 가장자리가 웨이퍼의 중심부보다 과도하게 연마되는 것을 방지하는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 화학적 기계적 연마패드의 중심부에 단차를 형성하여 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역이 구비되는 반도체소자의 연마패드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 패드 중심부의 단차는 웨이퍼가 마찰되는 영역보다 낮게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 연마패드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 패드의 중심부에 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역은 원형인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 연마패드.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 패드의 중심부에 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역은 타원형인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 연마패드.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨이퍼와 마찰되지 않는 영역은 웨이퍼 지름의 1 ∼ 50 %로 하여 상기 웨이퍼의 가장자리가 패드에 의해 연마되는 시간 및 마찰거리를 감소시키는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 연마패드.