KR20000009079A - 화학 물리적 연마장치 - Google Patents

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KR20000009079A
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한명식
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윤종용
삼성전자 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

웨이퍼가 부착되는 캐리어와 상기 캐리어에 부착된 웨이퍼를 연마하기 위한 패드를 포함하며, 상기 패드 중 최종 세정에 이용되는 패드가 브러쉬 형태로 형성되는 화학 물리적 연마(CMP) 장치가 제공된다. 웨이퍼의 표면과 브러쉬 패드가 직접 닿지 않기 때문에 웨이퍼 상의 패턴이 침식되는 것을 방지할 수 있다.

Description

화학 물리적 연마 장치
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학 물리적 연마(chemical mechanical polishing; 이하 "CMP"라 한다) 공정을 진행할 때 패턴의 침식(erosion)을 최소화할 수 있는 CMP 장치에 관한 것이다.
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.
이 중에서, CMP 공정은 웨이퍼를 연마하기 위한 연마제인 슬러리(slurry) 용액 내의 화학적 성분 및 웨이퍼를 연마하는 패드와 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. 그러나, 상기 슬러리 용액에는 H2O2, KIO3, pH 조절을 위한 각종 산 또는 염기 등이 포함되어 있으며, 상기 연마제의 주성분은 Al2O3, 실리카 등이기 때문에 연마 과정에서 금속 이온, 연마제 입자 등의 오염 물질이 흡착될 뿐 아니라 심각하게 손상을 입는 층이 생기기도 한다. 이와 같이 중금속 오염 입자를 포함하는 오염 물질층과 손상 막질을 제거하기 위해서 CMP 공정 후 세정 공정을 필히 진행하고 있다.
도 1은 종래의 CMP 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 CMP 장치는 웨이퍼(14)가 부착되는 캐리어(carrier)(16), 패드 및 슬러리 공급 노즐(도시하지 않음)을 구비한다.
상기한 구조의 CMP 장치에 의하면, 슬러리 공급 노즐을 통해 패드 위에 슬러리를 공급하면서 상기 패드가 일정한 속도로 회전하고, 캐리어(16)는 그것에 부착된 웨이퍼(14)에 일정한 압력을 가하면서 일정한 속도로 회전한다. 이러한 과정을 거치면서 웨이퍼(14) 상에 침적된 막질이 연마되는데, 이때 패드의 회전 속도, 캐리어(16)의 회전 속도, 웨이퍼(14)가 받는 압력 등은 물리적 작용을 하고 슬러리는 웨이퍼에 침적된 막질과 화학적 상호 작용을 한다.
그러나, 상술한 구조의 CMP 장치를 사용하여 초기 패드에서 웨이퍼(14)를 연마한 후 최종 패드(12)에서 웨이퍼(14)를 세정할 때 캐리어(16)에 잔존해 있던 슬러리에 의해 웨이퍼(14) 상의 연마되어진 패턴이 침식되는 문제가 발생한다. 특히, 트렌치 형태의 얼라인 키 패턴의 침식이 문제시된다.
도 2a 및 도 2b는 CMP 공정을 실시하기 전·후의 트렌치 얼라인 키의 프로파일을 도시한 단면도들로서, 트렌치 얼라인 키 영역에서는 패턴 밀도가 낮아지기 때문에 CMP 공정을 진행할 때 과도 식각에 의한 패턴의 침식량이 약 6000Å 이상으로 크게 발생한다.
이러한 패턴 침식 현상은 CMP 장치의 최종 패드(도 1의 참조 부호 12)에서 심하게 발생하는데, 이는 폴리텍스 패드의 특성이 부드럽기(soft) 때문에 작은 힘을 가해도 소프트한 최종 패드와 웨이퍼의 패턴 형성 부위가 직접 접촉하기 때문에 상기 패턴 형성 부위에서 연마량이 증가하여 패턴의 침식이 심화된다.
따라서, 본 발명의 목적은 CMP 공정을 진행할 때 패턴의 침식을 최소화할 수 있는 CMP 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 CMP 장치의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 CMP 공정을 실시하기 전·후의 얼라인 키 프로파일을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 CMP 장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 최종 플레이트 102 : 브러쉬 패드
104 : 웨이퍼 106 : 캐리어
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼가 부착되는 캐리어; 및 상기 캐리어에 부착된 웨이퍼를 연마하기 위한 패드를 포함하며, 상기 패드 중 최종 세정에 이용되는 패드가 브러쉬 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 CMP 장치를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 CMP 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 CMP 장치는 웨이퍼(104)가 부착되는 캐리어(106), 상기 웨이퍼(104)를 연마하기 위한 패드, 및 상기 패드에 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급 노즐(도시하지 않음)을 구비한다.
본 발명의 CMP 장치에 있어서, 상기 패드 중 세정을 위한 최종 패드(102)는 브러시 형태로 형성된다. 따라서, 웨이퍼(104)의 표면과 브러쉬 패드(102)가 직접 닿지 않기 때문에 웨이퍼(104)의 패턴 형성 부위가 침식되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 브러쉬 패드(102)가 웨이퍼(104)의 표면에 흡착된 미립자(particle), 예컨대 패턴들 사이에 끼어 있는 미립자와 접촉하여 비질을 하는 것과 같은 개념으로 상기 미립자를 용이하게 제거한다.
상술한 바와 같이 본발명에 의하면, CMP 장치에서 세정에 사용되는 최종 패드를 브러쉬 형태로 가공하여 웨이퍼 상의 패턴이 침식되는 것을 방지할 수 있다.
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.

Claims (1)

  1. 웨이퍼가 부착되는 캐리어; 및
    상기 캐리어에 부착된 웨이퍼를 연마하기 위한 패드를 포함하며,
    상기 패드 중 최종 세정에 이용되는 패드가 브러쉬 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화학 물리적 연마 장치.
KR1019980029262A 1998-07-21 1998-07-21 화학 물리적 연마장치 KR20000009079A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444605B1 (ko) * 2001-12-29 2004-08-16 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 화학적 기계적 연마 방법

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