KR20010001675U - Poliching pad for polish a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자 연마장치용 연마패드에 관한 것으로, 종래의 연마패드 저면에 형성된 그루브가 폐쇄형이거나 간격이 넓어 슬러리의 유입/유출이 어렵고 이에 따라 패드의 수명이 감소하며 연마 대상막의 연마 평탄도가 저하되는 문제점을 해결하기 위하여, 연마패드 저면에 형성하는 그부르를 폐쇄형이 하닌 연결형 나선모양으로 설계하므로써, 슬러리의 유입/유출을 용이하게 할 수 있고 연마 대상막의 연마 평탄도/균일도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자 연마장치용 연마패드가 개시된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus, wherein a groove formed on a bottom of a conventional polishing pad is closed or has a wide space, making it difficult to inflow / outflow of slurry, thereby reducing the life of the pad and polishing flatness of the polishing target film. In order to solve the problem of deterioration, the burrs formed on the bottom of the polishing pad are designed in the form of a closed spiral-shaped spiral, which facilitates the inflow / outflow of the slurry and improves the polishing flatness / uniformity of the film to be polished. Disclosed is a polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus.
Description
본 고안은 반도체 소자 연마장치용 연마패드에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus.
고전적으로 연마패드는 유리나 실리콘 단결정의 연마공정에서부터 도입되었으며, 최근에 이르러 반도체 소자와 같은 연마전 단차를 지니는 패턴에서의 전면 평탄화에 화학적 기계적 연마(CMP) 공정이 적용되면서부터 고유의 연마기능을 지니게 되었고, 표면 결함을 유발시키지 않는 새로운 개념의 패드가 계속 연구되고 있따. CMP용 연마패드는 본질적으로 슬러리에 의해 화학적으로 에칭된 막과의 반응 생성물을 제거하기 위해 단단하고 거친 표면을 지닐 필요가 있으며 반응 생성물을 용이하게 제거하기 위하여 특수한 요철 형태의 홈(groove)이 파여져 있는 것이 일반적이다. 이러한 홈은 연마후의 특성을 고려하지 않고 획일적으로 적용되고 있다. 가장 널리 적용되고 있는 CMP용 연마패드의 홈은 동심원 형태와 바둑판 형태가 주류를 이루고 있으며 이는 각각의 연마장치의 특성에 따라 단독적 또는 복합적으로 적용되고 있다.Classically, polishing pads were introduced from the polishing process of glass or silicon single crystal, and have recently been inherently polished since the chemical mechanical polishing (CMP) process is applied to the entire surface planarization in the pattern with pre-polishing steps such as semiconductor devices. New concepts of pads that do not cause surface defects are being studied. Polishing pads for CMP essentially have a hard, rough surface to remove the reaction product from the film chemically etched by the slurry, and special uneven grooves are dug to remove the reaction product easily. It is common to have These grooves are applied uniformly without considering the characteristics after polishing. The most widely applied grooves of CMP polishing pads are mainly composed of concentric circles and checkerboard shapes, which are applied alone or in combination according to the characteristics of each polishing apparatus.
대부분의 CMP 연마장치는 연마패드를 붙인 테이블과 연마하려 하는 웨이퍼를 부착시킨 헤드를 서로 가압 회전시키어 연마를 진행하고 있다. 연마시 공급되는 슬러리는 원심력에 의해 바깥쪽으로 밀려나가게 되고 이에 따른 웨이퍼 내의 연마 불균일도와 연마후 패드의 전체 면적에 걸쳐 두께 편차를 유발시키고 있다. 즉, 연마공정시 가해지는 회전압력에 의한 압축 변형량의 직접적인 관계를 고려하지 않아 연마후 패드와 웨이퍼의 전체적인 두께 균일성에 크게 영향을 미치고 있다.Most CMP polishing apparatuses perform polishing by pressing and rotating a table on which a polishing pad is attached and a head on which a wafer to be polished are attached to each other. Slurry supplied during polishing is pushed out by centrifugal force, thereby causing a variation in polishing uniformity in the wafer and a thickness variation over the entire area of the pad after polishing. In other words, it does not consider the direct relationship of the compressive deformation amount due to the rotational pressure applied during the polishing process, which greatly affects the overall thickness uniformity of the pad and wafer after polishing.
도 1a 및 도 1b는 종래 반도체 소자 연마장치용 연마패드의 저면도이다.1A and 1B are bottom views of a polishing pad for a conventional semiconductor device polishing apparatus.
일반적으로 반도체 소자의 평탄화 공정에 적용되고 있는 연마패드는 슬러리에 의해 화학적으로 에칭된 연마 대상막과의 반응 생성물을 쉽게 제거하기 위해 단단해야할 필요가 있다. 이러한 이유로 대부분의 연마패드는 어느 정도의 강도와 탄성을 지니는 경질의 폴리우레탄이나 폴리우레탄이 혼합된 폴리에스테르가 주성분으로 구성된 발포체로 제작되고 있다. 이러한 패드의 표면구조는 패드상에 연마 슬러리의 유입과 배출이 용이하도록 요철 형태의 홈을 형성하고 있다. 홈의 종류에 따라 도 1a에 도시된 바와 같은 K-그루브형(동심원형), 도 1b에 도시된 것과 같은 X-Y 그루브(바둑판형), 또는 이들의 혼합형태로 되어 있다.Generally, the polishing pad applied to the planarization process of the semiconductor device needs to be hard to easily remove the reaction product with the polishing target film chemically etched by the slurry. For this reason, most polishing pads are made of a foam composed mainly of a hard polyurethane having a certain strength and elasticity or a polyester mixed with polyurethane. The surface structure of the pad forms grooves in the form of irregularities to facilitate the inflow and discharge of the polishing slurry on the pad. Depending on the type of grooves, it may be K-grooved (concentric) as shown in FIG. 1A, X-Y grooves (checkerboard) as shown in FIG. 1B, or a mixture thereof.
도 1a의 K-그루브형은 1.5mm간격마다 0.1mm이하의 두께를 갖는 홈이 형성된다. 이와 같은 K-그루브형 연마패드는 홈이 웨이퍼 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 있어 연마특성이 우수하고, 이에 따라 연마 대상막의 균일성을 개선할 수 있다. 그러나 웨이퍼 내부의 미세한 단차를 개선할 수 없어 연마후 평탄도를 향상시키는 효과가 적고, 슬러리 입자의 유입과 유출 경로가 패쇄되어 있어 패드의 편마모 현상이 발생하는 문제점이 있다.In the K-groove type of FIG. 1A, grooves having a thickness of 0.1 mm or less are formed at intervals of 1.5 mm. Such a K-groove type polishing pad has grooves evenly distributed throughout the wafer, and thus has excellent polishing characteristics, thereby improving the uniformity of the polishing target film. However, the fine step inside the wafer cannot be improved, and thus the effect of improving the flatness after polishing is small, and the inflow and outflow paths of the slurry particles are blocked, resulting in uneven wear of the pad.
한편, 도 1b의 X-Y 그루브형은 한 변의 길이가 5.0mm의 정사각형 간격에 1.0mm 정도의 홈을 갖는다. 이와 같은 X-Y 그루브형 연마패드는 넓은 간격의 홈으로 구성되어 있어 평탄도 개선 효과는 우수하나 웨이퍼 전체의 균일성을 확보할 수 없는 단점이 있다.On the other hand, the X-Y groove of FIG. 1B has a groove of about 1.0 mm at a square interval of 5.0 mm on one side. Such an X-Y grooved polishing pad is composed of grooves having a wide interval, so that the flatness improvement effect is excellent, but uniformity of the entire wafer cannot be secured.
이와 같이 종래의 연마패드는 경질패드, 연질패드 모두 그루브의 연결이 폐쇄적이거나 또는 거친 간격으로 형성되어 있어 슬러리의 유입/유출이 용이하지 않고, 이에 따른 패드의 편마모 현상과 연마후 웨이퍼의 불균일성을 초래하는 문제점이 있다.As described above, the conventional polishing pads have hard or soft pads in which grooves are closed or formed at rough intervals, so that inflow / outflow of the slurry is not easy, resulting in uneven wear of the pads and inhomogeneity of the wafer after polishing. There is a problem.
따라서, 본 고안은 연마패드의 그루브를 나선형으로 설계하므로써, 슬러리의 유입과 배출을 원활하게 할 수 있어 웨이퍼의 전체적인 균일성을 실현시킬 수 있는 반도체 소자 연마장치용 연마패드를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus that can smoothly introduce and discharge slurry by realizing the spiral of the polishing pad groove to realize the uniformity of the wafer. .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 반도체 소자 연마장치용 연마패드는 반도체 소자의 연마장치를 구성하는 연마패드에 있어서, 상기 연마패드의 표면에는 나선형의 그루브가 설계되는 것을 특징으로 한다.In the polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus according to the present invention for achieving the above object, in the polishing pad constituting the polishing device of the semiconductor device, the surface of the polishing pad is characterized in that the spiral groove is designed.
도 1a 및 도 1b는 종래 반도체 소자 연마장치용 연마패드의 저면도.1A and 1B are bottom views of a polishing pad for a conventional semiconductor device polishing apparatus.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안에 따른 반도체 소자 연마장치용 연마패드의 저면도이다.2 is a bottom view of a polishing pad for a semiconductor device polishing apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 연마패드는 원형의 패드 중심으로부터 나선형의 그루브가 형성되어 있다. 이 나선형 그루브의 두께는 0.2mm, 그루부 간의 간격은 1.0mm이며, 그루브의 깊이는 1.0mm이다.As shown, the polishing pad according to the present invention has a spiral groove formed from the center of the circular pad. The thickness of this spiral groove is 0.2 mm, the gap between the grooves is 1.0 mm, and the depth of the groove is 1.0 mm.
본 고안의 연마패드 제조 방법을 설명하면, 먼저 출발원료로서 폴리우레탄 또는 폴리우레탄이 혼합된 폴리에스테르를 준비한다. 이후, 출발원료의 혼합/주입 반응으로 미세기공을 갖는 발포 캐익(cake)을 제작하고, 제작된 패드 캐익을 열처리한다. 다음에, 열처리된 패드를 일정 두께의 시트(sheet) 형태로 자른다. 이때 패드의 두께는 80 내지 100mil로 한다. 시트가 준비되면 시트 저면부에 나선형의 그루브를 형성한다. 이 나선형 그루브의 두께는 0.2mm, 그루부 간의 간격은 1.0mm이며, 그루브의 깊이는 1.0mm가 되도록 한다. 이후, 일반적인 패드 제작 공정을 통해 최종 패드를 확보하고 적용되는 CMP 연마장치의 테이블 크기에 맞게 패드를 맞추어 제작한다.Referring to the polishing pad manufacturing method of the present invention, first prepare a polyurethane or a polyester mixed with a polyurethane as a starting material. Subsequently, a foamed cake having micropores is manufactured by mixing / injecting a starting material, and the manufactured pad cake is heat-treated. Next, the heat treated pad is cut into sheets of a predetermined thickness. The thickness of the pad is 80 to 100 mil. When the sheet is prepared, a spiral groove is formed in the bottom of the sheet. The thickness of the spiral groove is 0.2 mm, the gap between the grooves is 1.0 mm, and the depth of the groove is 1.0 mm. Thereafter, the final pad is secured through a general pad manufacturing process, and the pad is manufactured to fit the table size of the applied CMP polishing apparatus.
이와 같은 연마패드는 폐쇄형의 그루브가 아닌 연결형 그루브를 형성하기 때문에 연마공정 중 슬러리가 용이하게 배출될 수 있으며 연마균일도, 연마평탄도와 같은 연마 특성을 향상시킬 수 있다. 또한 패드의 평균 수명이 연장되게 된다.Since the polishing pad forms a connection groove rather than a closed groove, the slurry can be easily discharged during the polishing process and the polishing properties such as polishing uniformity and polishing flatness can be improved. In addition, the average life of the pad is extended.
상술한 바와 같이 본 고안에 따르면 연마패드의 그루브를 나선형으로 형성하므로써 그루브간의 연결성에 의해 슬러리의 유입/유출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼 내부에서 단차 개선 효과가 우수하고 연마후 평탄도를 향상시킬 수 있으며, 패드의 편마모 현상을 방지할 수 있어 패드의 평균 수명을 연장시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 패드의 그루브가 웨이퍼에 걸쳐 고르게 분포하기 때문에 연마 효과가 우수하여 균일성을 개선할 수 있다.As described above, according to the present invention, the grooves of the polishing pad are spirally formed to improve the inflow / outflow characteristics of the slurry by the connectivity between the grooves. In addition, it is possible to improve the step difference inside the wafer and improve the flatness after polishing, and to prevent uneven wear of the pad, thereby extending the average life of the pad. In addition, since the grooves of the pad are evenly distributed over the wafer, the polishing effect is excellent and uniformity can be improved.
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