KR20000003657A - Chemical mechanical polishing(cmp) apparatus - Google Patents

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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
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Abstract

PURPOSE: A chemical mechanical polishing apparatus is provided to control a speed of removing a target layer to be polished so as to prevent a removing area from being increased in a chemical mechanical polishing process. CONSTITUTION: In the apparatus, a carrier base(100), on which a wafer is attached, is provided with a plurality of holes(102) through which air is introduced to improve the homogeneity of the polishing process. An edge of the carrier base is comprised of a plurality of blocks and fixed by a screw. The blocks have different steps each other. The height of the carrier base is adjusted from a portion in which the removing speed is most high. Thereby, a force exerted on the edge of the wafer is reduced so that the removing speed is facilely controlled.

Description

화학 물리적 연마(씨엠피) 장치Chemical Physical Polishing (CMP) Device

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 물리적 연마(chemical mechanical polishing; 이하 "CMP"라 한다) 공정을 진행할 때 웨이퍼 엣지부에서의 제거 속도(removal rate)를 제어할 수 있는 CMP 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a CMP capable of controlling a removal rate at a wafer edge during a chemical mechanical polishing (CMP) process. Relates to a device.

반도체 소자의 집적도가 증가하면서 다층 배선 공정이 실용화됨에 따라, 포토리소그래피 공정의 마진을 확보하고 배선 길이를 최소화하기 위하여 칩(chip) 상부의 물질층에 대한 글로벌 평탄화(global planarization) 기술이 요구되고 있다. 현재, 하부 구조물을 평탄화시키기 위한 방법으로는 보론-인-실리케이트 글라스(boro-phospho-silicate glass; BPSG) 리플로우(reflow), 알루미늄(Al) 플로우, 스핀-온 글라스(spin-on glass; SOG) 에치백(etch-back), 화학 물리적 연마(CMP) 공정 등이 사용되고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices increases and the multi-layer wiring process becomes practical, a global planarization technique for the material layer on the chip is required in order to secure a margin of the photolithography process and minimize the wiring length. . Currently, methods for planarizing the underlying structure include boro-phospho-silicate glass (BPSG) reflow, aluminum (Al) flow, spin-on glass (SOG). ) Etch-back, chemical physical polishing (CMP) process, etc. are used.

이 중에서, CMP 공정은 슬러리(slurry) 용액 내의 화학적 성분과 연마 패드 및 연마제의 물리적 성분에 의하여 칩의 표면을 화학 물리적으로 연마하여 평탄화를 실시하는 방법으로서, 리플로우 공정이나 에치백 공정으로 달성할 수 없는 넓은 공간 영역의 글로벌 평탄화 및 저온 평탄화를 달성할 수 있다는 장점 때문에 차세대 반도체 소자에서 유력한 평탄화 기술로 대두되고 있다.Among these, the CMP process is a method of chemically polishing the surface of the chip by the chemical component in the slurry solution and the physical components of the polishing pad and the polishing agent to perform planarization, which can be achieved by the reflow process or the etch back process. The global planarization and low temperature planarization of a large number of large spatial areas can be achieved, making it a prominent planarization technology in next-generation semiconductor devices.

도 1은 종래의 CMP 장치에 있어서 웨이퍼가 부착되는 캐리어 베이스(carrier base)를 도시한 상면도이고, 도 2는 상기 캐리어 베이스의 수직 단면도이다.1 is a top view illustrating a carrier base to which a wafer is attached in a conventional CMP apparatus, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the carrier base.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 CMP 장치에서 캐리어 베이스(10)는 평탄하게 구성되어 있고, 웨이퍼 상에서의 연마 균일성을 개선하기 위하여 상기 캐리어 베이스(10)에 다수의 홀(12)이 제공된다. 즉, CMP 공정을 진행할 때 상기 캐리어 베이스(10)의 홀(12) 속으로 공기를 주입하여 인위적으로 웨이퍼를 휘게 함으로써 연마량을 국부적으로 조절한다.1 and 2, in a conventional CMP apparatus, the carrier base 10 is flat, and a plurality of holes 12 are formed in the carrier base 10 to improve polishing uniformity on the wafer. Is provided. That is, during the CMP process, the polishing amount is locally controlled by injecting air into the hole 12 of the carrier base 10 to artificially bend the wafer.

그러나, 상술한 종래의 CMP 장치에 의하면, 캐리어 베이스(10)의 홀(12) 속으로 공기를 공급하여 인위적으로 웨이퍼를 휘게 할 때 웨이퍼의 엣지부가 과도하게 힘을 받게 됨으로써, 상기 엣지부에서 연마 대상층의 제거 속도가 급격하게 증가하게 된다. 이와 같이 웨이퍼 엣지부의 제거 속도가 증가하게 되면, CMP의 제어 영역을 결정하는 엣지부 배제량이 커지게 되어 실제 사용가능한 칩의 수가 제한된다. 또한, 다층 배선들 사이에 형성되는 층간 절연막을 CMP 공정으로 평탄화시킬 때 하부의 금속 배선층이 노출되어 오염을 야기하는 문제가 발생한다.However, according to the conventional CMP apparatus described above, when the wafer is artificially bent by supplying air into the hole 12 of the carrier base 10, the edge portion of the wafer is excessively forced to be polished at the edge portion. The removal rate of the target layer is rapidly increased. As the removal speed of the wafer edge portion increases in this manner, the edge portion exclusion amount that determines the control region of the CMP increases, thereby limiting the number of chips actually available. In addition, when the interlayer insulating film formed between the multi-layer wirings is planarized by the CMP process, the lower metal wiring layer is exposed to cause contamination.

따라서, 본 발명의 목적은 CMP 공정을 진행할 때 웨이퍼 엣지부에서의 제거 속도를 제어할 수 있는 CMP 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a CMP apparatus capable of controlling the removal rate at the wafer edge portion during the CMP process.

도 1 및 도 2는 종래의 CMP 장치의 상면도 및 수직 단면도.1 and 2 are top and vertical cross-sectional views of a conventional CMP apparatus.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 CMP 장치의 상면도 및 수직 단면도.3 and 4 are top and vertical cross-sectional views of the CMP apparatus according to the present invention.

도 5는 도 4의 "A" 부분의 확대도.5 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 4.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 캐리어 베이스 102 : 홀100: carrier base 102: hole

104 : 나사 106 : 핀104: screw 106: pin

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 부착되는 캐리어 베이스의 엣지부가 다수의 블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 CMP 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a CMP apparatus, characterized in that the edge portion of the carrier base to which the wafer is attached is composed of a plurality of blocks.

바람직하게는, 상기 다수의 블록은 서로 다른 단차를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 상기 단차는 계단형으로 형성되거나 완만하게 형성된다.Preferably, the plurality of blocks have different steps. More preferably, the step is formed stepped or formed smoothly.

바람직하게는, 상기 캐리어 베이스의 엣지부는 나사로 고정된다. 더욱 바람직하게는, 상기 나사로 고정된 엣지부의 맨 끝이 핀으로 고정되어 짐볼(gimball) 형태로 연결된다.Preferably, the edge portion of the carrier base is screwed on. More preferably, the end of the screwed edge portion is fixed with a pin is connected in the form of a gimball (gimball).

상술한 바와 같이 본발명에 의하면, 캐리어 베이스의 엣지부를 다수의 블록으로 구성하여 웨이퍼 엣지부의 제거 속도에 따라 상기 블록들의 각 단차를 원하는 데로 조절한다. 따라서, 웨이퍼의 엣지부가 받는 힘을 작게 하여 상기 엣지부에서의 제거 속도를 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, the edge portion of the carrier base is composed of a plurality of blocks, and each step of the blocks is adjusted as desired according to the removal speed of the wafer edge portion. Therefore, the removal force at the edge portion can be controlled by reducing the force received by the edge portion of the wafer.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 CMP 장치의 상면도 및 수직 단면도이다. 도 5는 도 4의 "A" 부분의 확대도이다.3 and 4 are top and vertical cross-sectional views of the CMP apparatus according to the present invention. 5 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 4.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 CMP 장치에서 웨이퍼가 부착되는 캐리어 베이스(100)는 웨이퍼 상에서의 연마 균일성을 개선하기 위하여 공기를 주입할 수 있는 다수의 홀(102)을 구비하며, 그 엣지부(A)가 다수의 블록으로 구성되어 있다. 상기 다수의 블록의 각 단차는 사용자(user)가 원하는데로 임의로 조절할 수 있다. 즉, 상기 다수의 블록은 각각 서로 다른 단차를 갖도록 구성하거나 몇 개의 블록이 동일한 단차를 갖도록 구성할 수 있다. 바람직하게는 상기 단차는 계단형으로 형성되거나 엣지부로 갈수록 완만하게 형성된다. 상기 캐리어 베이스(100)의 엣지부(A)의 블록들은 도 5에 도시한 바와 같이 나사(104)로 고정된다.3 to 5, the carrier base 100 to which the wafer is attached in the CMP apparatus of the present invention has a plurality of holes 102 through which air can be injected to improve polishing uniformity on the wafer. The edge portion A is composed of a plurality of blocks. Each step of the plurality of blocks can be arbitrarily adjusted as desired by the user. In other words, the plurality of blocks may be configured to have different steps, or several blocks may have the same step. Preferably, the step is formed in a step shape or smoothly toward the edge portion. Blocks of the edge portion A of the carrier base 100 are fixed with screws 104, as shown in FIG.

상기와 같이 캐리어 베이스의 엣지부를 다수의 블록으로 구성한 후, 웨이퍼 엣지부의 제거 속도가 가장 높은 지점을 알아내고 상기 지점에서부터 캐리어 베이스(100)의 높이를 조절한다. 즉, 제거 속도가 가장 높은 지점에서 캐리어 베이스(100의 엣지부(A)의 단차를 작게 한다. 따라서, 웨이퍼의 엣지부가 받는 힘이 작아지게 되어 웨이퍼 엣지부의 제거 속도를 용이하게 제어할 수 있다.After configuring the edge portion of the carrier base as a plurality of blocks as described above, to find the point where the removal speed of the wafer edge portion is the highest and adjust the height of the carrier base 100 from the point. That is, the step difference of the edge portion A of the carrier base 100 is reduced at the point where the removal speed is the highest. Therefore, the force applied to the edge portion of the wafer becomes small, so that the removal speed of the wafer edge portion can be easily controlled.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 나사(104)로 고정된 캐리어 베이스(100)의 엣지부의 맨 끝을 핀(106)으로 고정시켜 짐볼 형태로 연결시킴으로써 CMP 장치의 무게 중심과 웨이퍼가 받는 무게 중심을 일치시킨다. 따라서, 웨이퍼 상에서의 연마 균일성을 개선할 수 있다.In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, as shown in Figure 5, by fixing the end of the edge portion of the carrier base 100 fixed with a screw 104 with a pin 106 to connect in the form of a gym ball The center of gravity of the CMP device matches the center of gravity of the wafer. Therefore, the polishing uniformity on the wafer can be improved.

상술한 바와 같이 본발명에 의하면, 캐리어 베이스의 엣지부를 다수의 블록으로 구성하여 웨이퍼 엣지부의 제거 속도에 따라 상기 블록들의 각 단차를 원하는 데로 조절한다. 따라서, 웨이퍼의 엣지부가 받는 힘을 작게 하여 상기 엣지부에서의 제거 속도를 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, the edge portion of the carrier base is composed of a plurality of blocks, and each step of the blocks is adjusted as desired according to the removal speed of the wafer edge portion. Therefore, the removal force at the edge portion can be controlled by reducing the force received by the edge portion of the wafer.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (6)

웨이퍼가 부착되는 캐리어 베이스의 엣지부가 다수의 블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.A chemical physical polishing apparatus, wherein an edge portion of a carrier base to which a wafer is attached is composed of a plurality of blocks. 제1항에 있어서, 상기 다수의 블록은 서로 다른 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.The apparatus of claim 1, wherein the plurality of blocks have different steps. 제2항에 있어서, 상기 단차는 계단형으로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.3. The chemical physical polishing apparatus of claim 2, wherein the step is formed in a step shape. 제2항에 있어서, 상기 단차는 완만하게 형성된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.3. The chemical physical polishing apparatus of claim 2, wherein the step is formed smoothly. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 베이스의 엣지부는 나사로 고정된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.The apparatus of claim 1, wherein the edge portion of the carrier base is fixed with screws. 제5항에 있어서, 상기 나사로 고정된 엣지부의 맨 끝이 핀으로 고정되어 짐볼 형태로 연결된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.6. The chemical physical polishing apparatus according to claim 5, wherein the end of the screwed edge portion is pinned and connected in a gym ball shape.
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