KR20010071353A - Dual cmp pad conditioner - Google Patents
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Abstract
일실시예에 따르면, 본 발명은 연마 패드를 조절하는데 사용하기 위해 적어도 두 개의 조정 암을 갖는 CMP 연마 장치에 관한 것이다. CMP 연마 장치는 슬러리를 분배하고 패드를 조절하도록 구성된 제 1 패드 조절기를 포함한다. 제 2 패드는 연마 패드의 일부를 세정하고 세정 화학제를 분배하도록 구성된다. 이 실시예를 이용하면, 개선된 패드 세정, 양호한 슬러리 분배, 개선된 웨이퍼 품질 및 더 빠른 생산의 이점을 갖는다.According to one embodiment, the present invention relates to a CMP polishing apparatus having at least two adjusting arms for use in adjusting the polishing pad. The CMP polishing apparatus includes a first pad controller configured to dispense the slurry and adjust the pad. The second pad is configured to clean a portion of the polishing pad and dispense cleaning chemistry. Using this embodiment has the advantages of improved pad cleaning, good slurry distribution, improved wafer quality and faster production.
Description
전자 산업은 비용 및 신뢰도를 개선하는 동시에 더 빠른 기능의 디바이스를 구현하기 위해 반도체 제조 기술의 진보에 계속 의존하고 있다. 많은 애플리케이션에 있어서, 이러한 디바이스의 제조는 복잡하며, 비용 효율이 높은 제조 공정을 유지하거나 제품의 품질을 향상시키는 것이 어렵다. 디바이스 성능 및 비용에 대한 요구조건이 더 많이 요구됨에 따라, 성공적인 제조 공정을 실현하는 것은 더 어렵게 된다.The electronics industry continues to rely on advances in semiconductor manufacturing technology to enable faster functional devices while improving cost and reliability. In many applications, the manufacture of such devices is complex and it is difficult to maintain a cost-effective manufacturing process or to improve product quality. As more demands are placed on device performance and cost, realizing a successful manufacturing process becomes more difficult.
반도체 디바이스가 더욱 복잡해짐에 따라 디바이스의 표면은 평탄하지 못하게 되는데, 이러한 평탄하지 않은 디바이스 표면은, 부가적인 레벨이 멀티레벨 상호접속 구조에 부가되고 회로가 미크론 이하의 크기로 축소될 때, 더욱 현저해진다. 통상적으로, 상기 디바이스 내의 각 레벨은 패턴되며, 그 결과 패턴을 형성하는 금속이 상기 표면상에 남아 있는 변경된 "스텝 높이(step-height)"를 갖는 표면이 된다.As semiconductor devices become more complex, the surface of the device becomes uneven, which is more pronounced when additional levels are added to the multilevel interconnect structure and the circuit shrinks to sub-micron size. Become. Typically, each level in the device is patterned, resulting in a surface having a modified "step-height" in which the metal forming the pattern remains on the surface.
평탄화는 반도체 디바이스의 표면 구조를 설명하는 용어이다. 유전체의 표면이 평면인 경우 완벽한 평탄화가 이루어진다. 유전체의 표면이 하부 층 내의 금속 패턴의 "스텝 높이" 표면의 모형을 띠면 평탄화는 이루어지지 않는다. 평탄화의 정도는 변경된 표면 구조가 "평탄화"될 수 있는 정도, 또는 평탄화되어 평면이 되는 정도를 지칭한다. 변경된 표면 구조는 불필요할 때가 많다. 따라서, 부가적인 층이 디바이스 내에 형성되면, 평탄화의 요구 정도가 증가한다. 반도체 디바이스 제조에서 일반적으로 사용되는 새로운 평탄화 공정은 CMP(chemical-mechanical polishing)이다. CMP는 상이한 제조 공정들 간의 실리콘 웨이퍼의 평탄화 및 VLSI 회로의 평탄화에 사용된다. CMP는 부분적으로는 반도체 디바이스의 광역 평탄화에 유용하기 때문에 많이 이용되는 평탄화 방법이다. 종래의 평탄화 공정은 국부 평탄 또는 작은 크기의 지형 변형을 완료하는 것으로 제한되는 반면에, CMP는 10 미크론 이상의 큰 크기에 유용하다.Planarization is a term describing the surface structure of a semiconductor device. Perfect planarization occurs when the surface of the dielectric is planar. If the surface of the dielectric models the "step height" surface of the metal pattern in the underlying layer, no planarization occurs. The degree of planarization refers to the degree to which the altered surface structure can be "flattened" or flattened and planarized. Modified surface structures are often unnecessary. Thus, if additional layers are formed in the device, the degree of demand for planarization increases. A new planarization process commonly used in semiconductor device manufacturing is chemical-mechanical polishing (CMP). CMP is used for planarization of silicon wafers and planarization of VLSI circuits between different fabrication processes. CMP is a widely used planarization method, in part because it is useful for wide area planarization of semiconductor devices. Conventional planarization processes are limited to completing localized flatness or small size topographical deformations, while CMP is useful for large sizes of 10 microns and larger.
일례로서, CMP 공정은 반도체 웨이퍼를 연마 패드 상에 엎어서 웨이퍼 홀더에 고정시키는 단계를 포함한다. 연마 패드와 웨이퍼 홀더는 모두 회전한다. 슬러리(slurry), 통상적으로는 SiO2입자의 현탁액인 콜로이드 실리카가 상기 공정에 사용된다. 상기 입자의 크기는 통상적으로 100Å 내지 3 미크론이다. 슬러리는 일반적으로 완드 공급(wand feeding)을 이용하여 상기 웨이퍼 홀더 및 패드에 인가된다. 웨이퍼로부터 물질을 제거하는 비율은 화학적 제거율과 기계적 제거율의 조합이다. 기계적인 제거율은 대략 압력과 웨이퍼의 상대 속도에 비례한다. 화학적 제거율은 슬러리 입자들의 크기와 용액의 pH의 함수로 되며, 최대 제거율은 일반적으로 약 11.5의 pH를 갖는 슬러리를 이용하여 얻어진다.As one example, the CMP process includes spilling a semiconductor wafer onto a polishing pad to secure it to a wafer holder. The polishing pad and wafer holder both rotate. Slurry, usually colloidal silica, which is a suspension of SiO 2 particles, is used in this process. The particle size is typically from 100 kPa to 3 microns. Slurry is generally applied to the wafer holder and pad using wand feeding. The rate of material removal from the wafer is a combination of chemical and mechanical removal rates. The mechanical removal rate is roughly proportional to the pressure and relative speed of the wafer. The chemical removal rate is a function of the size of the slurry particles and the pH of the solution, and the maximum removal rate is generally obtained using a slurry having a pH of about 11.5.
CMP 공정에 슬러리를 이용하는 것 외에, 연마 패드를 조절하기 위해 통상적으로 조절기가 이용된다. 상기 조절기는 CMP 연마 공정을 돕고, 패드의 수명에 기여한다. 적절히 그리고 효과적으로 패드 및 웨이퍼 자체를 세정하기 위해, CMP 공정에 다른 조건이 필요하다. 청정실 환경에서, 가능한 한 적은 오염물질을 생성하는 CMP 공정을 유지하는 것이 중요하다. 슬러리 입자 크기의 범위는 3 미크론 이하이므로, 세정이 어려우며, 따라서 세정 작업이 아주 중요하다. 또한, 각 웨이퍼의 연마로 인한 부산물이 패드 상에 축적되어 부가적인 웨이퍼에 도달하지 않도록 하는 것이 좋다.In addition to using the slurry in the CMP process, a regulator is typically used to control the polishing pad. The regulator assists in the CMP polishing process and contributes to the life of the pad. Different conditions are required for the CMP process to properly and effectively clean the pad and the wafer itself. In a clean room environment, it is important to maintain a CMP process that produces as few pollutants as possible. Since the range of slurry particle sizes is 3 microns or less, cleaning is difficult and therefore cleaning operations are very important. It is also desirable to ensure that byproducts from polishing each wafer do not accumulate on the pads and reach additional wafers.
패드를 조절하고 슬러리를 분배하는 종래의 방법은 두 개의 분리된 기계적인 요소, 즉, 슬러리 분배 완드 및 패드 조절기 조립체를 이용한다. 두 개의 분리된 요소를 이용하는 데에는 문제점이 있다. 예를 들면, 분리된 요소들은 장치 내에서 더 큰 공간을 차지한다. 또한, 슬러리가 패드 상에 균일하게 확산될 수 없으며 패드 조절 헤드에 축적될 수도 있다. 균일하지 않은 슬러리 분포는 연마 공정을 방해한다. 또한, 반응 부산물이 패드로부터 확실하게 제거되지 않을 수 있다. 하나 이상의 웨이퍼가 동시에 처리되면, 패드의 부적절한 세정으로 인해 반응 부산물이 발생되고 하나의 웨이퍼로부터 다른 물질들이 다른 웨이퍼와 접촉하게 된다. 이러한 문제점으로 인해, 예를 들면, 긴 원호형 스크래치, 얕은 미세한 스크래치, 다이스간(inter-die) 두께 변화, 잔존 슬러리 입자가 발생한다. 이러한 문제점으로 인해, 결국 중대한 수율 손실이 발생하고, 부분적으로는 얕은 스크래치 영역 내의 가능한 금속 세로보(stringer) 및 주위의 잔존 슬러리 입자들로 인한 신뢰도 문제가 발생한다.Conventional methods of adjusting pads and dispensing slurry utilize two separate mechanical elements, a slurry dispensing wand and a pad regulator assembly. There is a problem with using two separate elements. For example, separate elements take up more space in the device. In addition, the slurry may not evenly spread on the pad and may accumulate in the pad control head. Uneven slurry distribution interferes with the polishing process. In addition, reaction byproducts may not be reliably removed from the pads. If more than one wafer is processed at the same time, improper cleaning of the pads results in reaction by-products and other materials from one wafer contacting the other wafer. These problems result in, for example, long arc-shaped scratches, shallow fine scratches, inter-die thickness variations, and residual slurry particles. These problems eventually lead to significant yield losses and, in part, reliability problems due to possible metal stringers and surrounding residual slurry particles in the shallow scratch area.
본 발명은 반도체 디바이스 및 반도체 디바이스 제조에 관한 것으로서, 특히, CMP(chemical-mechanical polishing)를 포함한 제조용 툴 및 반도체 디바이스 에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices and semiconductor device manufacturing, and more particularly, to manufacturing tools and semiconductor devices including chemical-mechanical polishing (CMP).
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연마를 위한 CMP 공정용 장치를 도시한 도면.1 illustrates an apparatus for a CMP process for polishing a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 반도체 웨이퍼의 연마를 위한 CMP 공정용 장치를 도시한 도면.2 illustrates an apparatus for a CMP process for polishing two semiconductor wafers in accordance with another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 연마를 위한 CMP 공정용 장치를 도시한 도면.3 illustrates an apparatus for a CMP process for polishing a semiconductor wafer according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 CMP 공정을 개선하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 이러한 개선에는 개선된 패드 세정 및 조절, 더 양호한 슬러리 분배, 개선된 웨이퍼 품질, 더 빠른 생산이 포함한다. 본 발명은 다수의 실시예 및 응용예로 예시되며, 이들 중 일부는 하기에 요약되어 있다.The present invention is directed to a method and apparatus for improving a CMP process, which includes improved pad cleaning and control, better slurry distribution, improved wafer quality, faster production. The invention is illustrated by a number of examples and applications, some of which are summarized below.
일실시예에 따르면, 본 발명은 연마 패드의 조절에 사용하는 적어도 두 개의 조절 암을 갖는 CMP 연마 장치를 포함한다. CMP 연마 장치는 슬러리를 분배하고 패드를 조절하도록 구성된 제 1 패드 조절기를 포함한다. 제 2 패드 조절기는 연마 패드의 일부를 세정하고 세정 화학제를 분배하도록 구성되어 있다.According to one embodiment, the present invention includes a CMP polishing apparatus having at least two adjusting arms for use in adjusting the polishing pad. The CMP polishing apparatus includes a first pad controller configured to dispense the slurry and adjust the pad. The second pad regulator is configured to clean a portion of the polishing pad and dispense cleaning chemistry.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 CMP 연마 장치 내의 CMP 연마 패드를 조절하는 방법에 관한 것이다. CMP 장치는 적어도 두 개의 조절 암을 포함한다. 슬러리가 분배되고 패드는 상기 조절 암중 하나의 암에 결합된 제 1 패드 조절기를 사용하여 조절된다. 연마 패드의 일부는 또 다른 조절 암에 결합된 제 2 패드 조절기를 이용하여 세정된다.According to another embodiment, the present invention relates to a method of adjusting a CMP polishing pad in a CMP polishing apparatus. The CMP device includes at least two control arms. The slurry is dispensed and the pad is adjusted using a first pad controller coupled to one of the control arms. Part of the polishing pad is cleaned using a second pad adjuster coupled to another adjusting arm.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 CMP를 위한 방법에 관한 것으로서, CMP 장치는 각각의 반도체 웨이퍼가 처리되도록 적어도 두 개의 조절 암과 연마 패드를 포함한다. 제 1 반도체 웨이퍼는 CMP 장치에 결합된다. 상기 패드는 제 1 조절 암에 결합된 제 1 패드 조절기를 사용하여 조절된다. 슬러리는 제 1 패드 조절기를 통해 공급된다. 제 2 조절 암에 결합된 제 2 패드 조절기를 이용하면, 제 1 세정 재료가 제 2 패드 조절기를 통해 공급되고, 연마 패드의 일부가 세정된다.According to yet another embodiment, the present invention is directed to a method for CMP, wherein the CMP apparatus includes at least two adjusting arms and polishing pads so that each semiconductor wafer is processed. The first semiconductor wafer is coupled to the CMP apparatus. The pad is adjusted using a first pad adjuster coupled to the first adjusting arm. The slurry is fed through a first pad regulator. With a second pad adjuster coupled to the second adjusting arm, the first cleaning material is supplied through the second pad adjuster and a portion of the polishing pad is cleaned.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 연마 패드를 갖는 CMP 연마 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 연마 패드를 조절하고 슬러리를 공급하는 수단과 패드를 조절하고 세정 재료를 공급하는 수단을 포함한다.According to yet another embodiment, the present invention relates to a CMP polishing apparatus having a polishing pad. The apparatus includes means for adjusting the polishing pad and supplying slurry and means for adjusting the pad and supplying cleaning material.
본 발명의 상기 요약은 본 발명의 각각의 예시적인 실시예 또는 모든 실시를 설명하기 위한 것이 아니다. 도면 및 이하의 상세한 설명이 이들 실시예를 보다 상세히 예증할 것이다.The above summary of the present invention is not intended to describe each exemplary embodiment or every implementation of the present invention. The drawings and the following detailed description will illustrate these embodiments in more detail.
본 발명에는 다양한 변형 및 대안적인 방식이 있지만, 그 중 특정예를 도면에 도시하였으며, 이에 대하여 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 도시된 특정 실시예에 한정되지 않음을 주지하라. 본 발명은 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 정신 및 범주 내의 모든 변형예, 동등한 예들 및 대안적인 예들을 포함한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative ways, specific examples thereof are shown in the drawings and will be described in detail. However, it should be noted that the present invention is not limited to the specific embodiment shown. The invention includes all modifications, equivalents, and alternatives within the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명은 CMP 공정에서 슬러리를 공급하고 패드를 조절하기 위한 단일 장치를 사용할 수 있다. 또한, CMP 공정에서 세정 재료를 공급하고 패드를 조절하는데 단일 장치가 사용될 수도 있다. 이들 장치들을 사용하면, 탈이온화된 물 및 종래의 CMP 공정에 사용된 기타 다른 재료와 같은 세정 재료 및 슬러리를 포함하는 재료들의 분배를 위한 분배 완드(wand)를 필요치 않게 된다.According to one embodiment of the present invention, the present invention may use a single device for feeding slurry and adjusting pads in a CMP process. In addition, a single device may be used to feed the cleaning material and adjust the pads in the CMP process. Using these devices eliminates the need for a dispensing wand for dispensing materials, including cleaning materials and slurries, such as deionized water and other materials used in conventional CMP processes.
도 1의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 CMP용 장치(100)에 관한 것이다. 상기 장치(100)는 연마된 패드(150)의 조절을 포함하는 사용을 위해 적어도 두 개의 조절 암(110, 120)을 갖는다. 상기 연마 패드(150)는 회전하도록 구성된다. 또한, 조절 암(110, 120)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 접선 방향으로 움직이도록 구성된다. CMP 연마 장치(100)는 슬러리를 분배하고 상기 패드를 조절하도록 구성된 제 1 패드 조절기(130)를 포함한다. 제 2 패드 조절기(140)는 연마 패드의 일부를 세정하고 세정 재료를 분배하도록 구성된다. 웨이퍼 홀더(160)는 연마 패드(150) 상에 하향 직면하는 반도체 웨이퍼를 고정하도록 구성되어 있다.According to another embodiment of FIG. 1, the present invention relates to an apparatus 100 for a CMP. The device 100 has at least two adjustment arms 110, 120 for use including adjustment of the polished pad 150. The polishing pad 150 is configured to rotate. In addition, the adjustment arms 110, 120 are generally configured to move tangentially with respect to the rotation of the polishing pad 150. The CMP polishing apparatus 100 includes a first pad adjuster 130 configured to dispense the slurry and adjust the pad. The second pad adjuster 140 is configured to clean a portion of the polishing pad and dispense the cleaning material. Wafer holder 160 is configured to hold the semiconductor wafer facing downward on polishing pad 150.
제 1 패드 조절기(130) 및 제 2 패드 조절기(140)는 많은 방법으로 조절 및 세정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 패드 조절기는 베어링, 휠, 부싱(bushing)과 같은 회전 수단을 포함할 수도 있다. 회전을 위해서는, 회전 수단이 기어, 벨트, 도르레 및 직류 구동장치 등과 같은 장치에 결합될 수도 있다. 또한, 패드 조절기는 CMP 패드 상에 재료를 균일하게 도포할 수 있는 분무기형 디자인을 포함한다. 패드 조절기는 또한 패드를 접촉시키고 세정 재료 또는 슬러리와 같은 재료의 조절, 세정, 공급을 돕기 위한 브러시 또는 격자와 같은 항목들을 포함할 수도 있다.The first pad adjuster 130 and the second pad adjuster 140 can be configured to adjust and clean in many ways. For example, the pad adjuster may include rotating means such as bearings, wheels, bushings. For rotation, rotation means may be coupled to devices such as gears, belts, pulleys and direct current drives. The pad regulator also includes a nebulizer-like design capable of uniformly applying material onto the CMP pad. The pad adjuster may also include items such as a brush or grating to contact the pads and assist in adjusting, cleaning, or feeding the material, such as cleaning material or slurry.
다른 실시예에서, 패드 조절기에 결합된 공급 라인을 이용하여 패드 조절기에 세정 또는 연마 재료가 공급된다. 이러한 공급 라인은 예를 들어, 플라스틱, 금속 또는 기타 적절한 재료의 유연한 배관을 포함할 수도 있다. 상기 공급 라인은 고정 결합 또는 유연한 결합과 같은 적절한 방법으로 패드 조절기에 결합될 수도 있다. 또한, 복수의 유체가 각각의 패드 조절기에 공급될 수도 있다. 예를 들면, 이러한 복수의 유체는 사전에 혼합되거나, 패드 조절기 내에서 혼합되거나, 또는 혼합 관과 같은 장치를 이용하여 공급 라인에서 혼합되어 개별적으로 공급될 수도 있다.In another embodiment, the cleaning or polishing material is supplied to the pad regulator using a supply line coupled to the pad regulator. Such supply lines may include, for example, flexible tubing of plastic, metal or other suitable material. The supply line may be coupled to the pad adjuster in a suitable manner such as fixed engagement or flexible engagement. In addition, a plurality of fluids may be supplied to each pad regulator. For example, such a plurality of fluids may be pre-mixed, mixed in a pad regulator, or mixed in a supply line and fed separately using a device such as a mixing tube.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP에 대한 장치(200)를 도시한 것이다. 도 2는 도 1에 의해 설명한 모든 실시예를 포함하며, 추가적인 반도체 웨이퍼 상에 CMP 공정을 수행할 수도 있다. 장치(200)는 연마 패드(150)의 조절을 위해 적어도 두 개의 조절 암(210, 220)을 갖는다. 부가적인 조절 암(210, 220)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 접선 방향으로 움직이도록 구성되어 있다. CMP 연마 장치(200)는 슬러리를 분배하고 패드를 조절하도록 구성된 제 3 패드 조절기(230)를 포함한다. 제 4 패드 조절기(240)는 연마 패드의 일부를 세정하고 세정 화학약품을 분배하도록 구성된다. 제 2 웨이퍼 홀더(260)는 연마 패드(150) 상에서 하향 직면하는 제 2 반도체 웨이퍼를 고정하도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 패드 조절기와 페이퍼 홀더가 회전하도록 구성될 수도 있다.2 illustrates an apparatus 200 for CMP in accordance with another embodiment of the present invention. FIG. 2 includes all the embodiments described by FIG. 1 and may perform a CMP process on additional semiconductor wafers. The device 200 has at least two adjustment arms 210, 220 for adjustment of the polishing pad 150. The additional adjustment arms 210, 220 are generally configured to move tangentially with respect to the rotation of the polishing pad 150. CMP polishing apparatus 200 includes a third pad adjuster 230 configured to dispense the slurry and adjust the pad. The fourth pad regulator 240 is configured to clean a portion of the polishing pad and dispense the cleaning chemicals. The second wafer holder 260 is configured to hold the second semiconductor wafer facing down on the polishing pad 150. Also, at least one pad adjuster and paper holder may be configured to rotate.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 CMP에 대한 장치(300)를 도시한 것이다. 상기 장치(300)는 연마 벨트(350)의 조절에 사용하는 적어도 두 개의 조절 암(310, 320)을 갖는다. 연마 벨트(350)는 조절 암에 대하여 움직이도록 구성된다. 또한, 상기 조절 암은 일반적으로 상기 벨트의 움직임과 직각 방향으로 움직이도록 구성된다. CMP 연마 장치(300)는 슬러리를 분배하고 벨트를 조절하도록 구성된 제 1 벨트 조절기(330)를 포함한다. 제 2 벨트 조절기(340)는 연마 벨트의 일부를 세정하고 세정 재료를 분배하도록 구성된다. 웨이퍼 홀더(360)는 연마 벨트(350) 상에 하향 직면한 반도체 웨이퍼를 고정하도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 벨트 조절기 및 웨이퍼 홀더는 회전하도록 구성될 수도 있다.3 illustrates an apparatus 300 for CMP in accordance with another embodiment of the present invention. The device 300 has at least two adjustment arms 310, 320 used to adjust the polishing belt 350. The polishing belt 350 is configured to move relative to the adjustment arm. In addition, the adjustment arm is generally configured to move in a direction perpendicular to the movement of the belt. The CMP polishing apparatus 300 includes a first belt adjuster 330 configured to dispense the slurry and adjust the belt. The second belt adjuster 340 is configured to clean a portion of the polishing belt and dispense the cleaning material. Wafer holder 360 is configured to secure the downward facing semiconductor wafer on polishing belt 350. In addition, the at least one belt adjuster and wafer holder may be configured to rotate.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 CMP 연마 장치 내의 CMP 연마 패드를 조절하는 방법에 관한 것이다. CMP 장치는 적어도 두 개의 조절 암을 갖는다. 슬러리가 분배되고 조절 암들 중 하나의 조절 암에 결합된 제 1 패드 조절기를 이용하여 패드가 조절된다. 상기 연마 패드의 일부는 상기 조절 암들 중 다른 조절 암에 결합된 제 2 패드 조절기를 이용하여 세정된다.According to another embodiment, the present invention is directed to a method of adjusting a CMP polishing pad in a CMP polishing apparatus. The CMP device has at least two control arms. The pad is dispensed and the pad is adjusted using a first pad controller coupled to the control arm of one of the control arms. A portion of the polishing pad is cleaned using a second pad adjuster coupled to another of the adjusting arms.
예를 들면, 도 1에는 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 홀더(160)에 부착되어 있으며, 연마 패드(150)에 대하여 하향 직면하도록 고정되어 있다. 연마 패드는 화살표(170)로 표시한 것과 같이 회전한다. 도 1에 화살표(180)로 도시된 바와 같이, 조절 암(110)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 접선 방향으로 움직인다. 패드 조절기(130)는 CMP 공정이 웨이퍼 상에서 행해지도록 슬러리를 분배하고, 패드(150)를 조절하는데 사용된다. 도 1에 화살표(190)로 도시된 바와 같이, 조절 암(120)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 접선 방향으로 움직인다. 패드 조절기(140)는 세정 재료를 분배하고, 여분의 슬러리, 사용된 슬러리 및 반응 부산물을 제거하고, 패드를 조절하는데 사용된다. 또한, 적어도 하나의 상기 패드 조절기 및 웨이퍼 홀더는 회전하도록 구성될 수도 있다.For example, in FIG. 1, a semiconductor wafer is attached to the wafer holder 160 and fixed to face the polishing pad 150 downward. The polishing pad rotates as indicated by arrow 170. As shown by arrow 180 in FIG. 1, the adjustment arm 110 generally moves tangential to the rotation of the polishing pad 150. The pad regulator 130 is used to dispense the slurry and adjust the pad 150 so that the CMP process is performed on the wafer. As shown by arrow 190 in FIG. 1, the adjustment arm 120 generally moves tangential to the rotation of the polishing pad 150. Pad regulator 140 is used to dispense cleaning material, remove excess slurry, used slurry and reaction by-products, and to adjust pads. In addition, the at least one pad adjuster and wafer holder may be configured to rotate.
도 2와 관련한 또 다른 실시예에서, 두 개의 반도체 웨이퍼가 CMP 장치에서 처리된다. 제 2 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 홀더(260)에 부착되며, 연마 패드(150)에 대하여 하향 직면하도록 고정된다. 연마 패드는 화살표(170)로 표시된 것과 같이 회전한다. 앞의 실시예에서와 같이, 조절 암(110)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 대략 접선 방향(도 1의 화살표(180)로 도시됨)으로 움직인다. 패드 조절기(130)는 CMP 공정이 웨이퍼 상에서 행해지도록 슬러리를 분배하고 패드(150)를 조절하는데 사용된다. 도 1의 화살표(190)로 도시된 바와 같이, 조절 암(120)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 대략 접선 방향으로 움직인다. 패드 조절기(140)는 세정 재료를 분배하고, 여분의 슬러리, 사용된 슬러리, 반응 부산물을 제거하고 패드를 조절하는데 사용된다. 예를 들면, 패드 조절기(140)는 이들 물질들을 제거하여, 이들 물질들이 웨이퍼 홀더(260)에 부착된 제 2 웨이퍼에 도달하지 않도록 할 수도 있다.In another embodiment with respect to FIG. 2, two semiconductor wafers are processed in a CMP apparatus. The second semiconductor wafer is attached to the wafer holder 260 and fixed to face downward against the polishing pad 150. The polishing pad rotates as indicated by arrow 170. As in the previous embodiment, the adjustment arm 110 generally moves in an approximately tangential direction (shown by arrow 180 in FIG. 1) with respect to the rotation of the polishing pad 150. The pad regulator 130 is used to dispense the slurry and adjust the pad 150 so that the CMP process is performed on the wafer. As shown by arrow 190 in FIG. 1, the adjustment arm 120 generally moves approximately tangential to the rotation of the polishing pad 150. Pad regulator 140 is used to dispense the cleaning material, remove excess slurry, used slurry, reaction by-products and adjust the pads. For example, pad adjuster 140 may remove these materials so that they do not reach the second wafer attached to wafer holder 260.
제 2 반도체 웨이퍼는 제 1 반도체 웨이퍼와 유사하게 처리된다. 도 2의 화살표(280)로 도시된 바와 같이, 조절 암(210)은 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 대략 접선 방향으로 움직인다. 패드 조절기(230)는 CMP 공정이 제 2 웨이퍼 상에서 행해지도록 슬러리를 분배하고, 패드(150)를 조절하는데 사용된다. 조절 암(220)은 또한 도 2의 화살표(290)로 도시된 바와 같이, 일반적으로 연마 패드(150)의 회전에 대하여 대략 접선 방향으로 움직인다. 패드 조절기(240)는 세정 재료를 분배하고, 여분의 슬러리, 반응 부산물을 제거하고, 패드를 조절하는데 사용된다. 패드 조절기(240)는 이러한 모든 물질들이 제 1 웨이퍼 홀더(160)에 의해 고정된 제 1 웨이퍼에 도달하지 않도록, 상기 물질을 제거할 수도 있다. 또한, 적어도 하나의 패드 조절기 및 웨이퍼 홀더는 회전하도록 구성될 수도 있다.The second semiconductor wafer is processed similarly to the first semiconductor wafer. As shown by arrow 280 of FIG. 2, the adjustment arm 210 generally moves approximately tangential to the rotation of the polishing pad 150. The pad regulator 230 is used to dispense the slurry and adjust the pad 150 so that the CMP process is performed on the second wafer. The adjusting arm 220 also generally moves approximately tangential to the rotation of the polishing pad 150, as shown by arrow 290 of FIG. 2. Pad regulator 240 is used to dispense the cleaning material, remove excess slurry, reaction by-products, and adjust the pads. The pad regulator 240 may remove the material so that all such materials do not reach the first wafer held by the first wafer holder 160. In addition, the at least one pad adjuster and wafer holder may be configured to rotate.
도 3과 관련한 다른 실시예에서, 본 발명은 CMP에서 CMP 연마 벨트를 조절하기 위한 방법에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 홀더(360)에 부착되고, 연마 벨트(350)에 대하여 하향 직면하도록 고정된다. 연마 벨트는 도 3의 화살표(370) 방향으로 움직인다. 도 3의 화살표(380)로 도시된 바와 같이, 조절 암(310)은 일반적으로 연마 벨트(350)에 대하여 대략 직각 방향으로 움직인다. 패드 조절기(330)는 CMP 공정이 웨이퍼 상에서 행해지도록 슬러리를 분배하고 벨트(350)를 조절하는데 사용된다. 도 3의 화살표(390)로 도시된 바와 같이, 조절암(320)은 또한 일반적으로 연마 벨트(350)의 움직임에 대하여 대략 직각 방향으로 움직인다. 패드 조절기(340)는 세정 재료를 분배하고, 여분의 슬러리, 사용된 슬러리, 반응 부산물을 제거하고, 벨트를 조절하는데 사용된다. 또한, 적어도 하나의 패드 조절기 및 웨이퍼 홀더는 회전하도록 구성될 수도 있다.In another embodiment with respect to FIG. 3, the present invention relates to a method for adjusting a CMP polishing belt in a CMP. The semiconductor wafer is attached to the wafer holder 360 and fixed to face downward against the polishing belt 350. The polishing belt moves in the direction of arrow 370 of FIG. As shown by arrow 380 of FIG. 3, the adjustment arm 310 generally moves in a direction approximately perpendicular to the polishing belt 350. The pad regulator 330 is used to dispense the slurry and adjust the belt 350 so that the CMP process is performed on the wafer. As shown by arrow 390 in FIG. 3, the adjustment arm 320 also generally moves in a direction approximately perpendicular to the movement of the polishing belt 350. Pad regulator 340 is used to dispense cleaning material, remove excess slurry, used slurry, reaction by-products, and adjust the belt. In addition, the at least one pad adjuster and wafer holder may be configured to rotate.
CMP에 대해 상술한 방법은 많은 이점을 갖는다. 예를 들면, 슬러리의 분포가 더욱 균일하게 될 수도 있다. 또한, 과도한 슬러리, 사용된 슬러리 및 반응 부산물이 패드로부터 완전히 제거될 수 있다. 이들 물질들의 제거는, 상기 공정이 다수의 반도체 웨이퍼에 이용될 때, 상기 물질들이 다른 웨이퍼에 도달하기 전에 제거될 수 있기 때문에, 특히 유리하다.The method described above for CMP has many advantages. For example, the distribution of the slurry may be made more uniform. In addition, excess slurry, slurry used and reaction by-products can be completely removed from the pad. Removal of these materials is particularly advantageous because when the process is used on multiple semiconductor wafers, they can be removed before reaching other wafers.
본 명세서에 기술한 본 발명의 다양한 실시예를 이용하면 많은 다른 이점이 있다. 예를 들면, 패드를 보다 확실히 조절할 수 있으며, 연마 공정 후에 패드를 보다 양호하게 세정할 수 있다. 패드 및 조절기 격자에 대한 수명이 연장되며, 따라서 다이스 비용이 저감되고, 수익성이 향상된다. 연마율은 더욱 균일하게 된다. 긴 원호형 스크래치 및 얕은 마이크로 스크래치와 같은 스크래치의 발생이 감소된다. 또한, 잔존 슬러리가 감소되어 이러한 잔재에 의한 입자 결함을 감소시키며, 그 결과, 결함 밀도가 낮아지고, 다이스 소트(sort) 수율이 증가되며 다이스의 신뢰도가 향상된다. 각각의 개별적인 조절 패드에 대해 다수의 화학 약품을 이용할 수도 있다.There are many other advantages to using the various embodiments of the invention described herein. For example, the pad can be adjusted more reliably, and the pad can be cleaned better after the polishing process. The lifespan for the pad and regulator grating is extended, thereby reducing die cost and improving profitability. The polishing rate becomes more uniform. The occurrence of scratches such as long arc scratches and shallow micro scratches is reduced. In addition, the residual slurry is reduced to reduce particle defects caused by this residue, which results in a lower density of defects, an increase in die sort yield, and an improvement in die reliability. Multiple chemicals may be used for each individual control pad.
당업자들은 전술한 실시예들이 상용화되어 있는 장비를 변형시킴으로서 구현될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 그러한 장비의 예로서 어플라이드머티어리얼(Applied Material) 및 스트라우스보그(Strausbaugh)에 의해 각각 제조된 MIRRA 및 6DS SP를 들 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that the above-described embodiments may be implemented by modifying commercially available equipment. Examples of such equipment include MIRRA and 6DS SP, respectively manufactured by Applied Material and Straussborg.
이상, 본 발명을 특정 실시예와 관련하여 설명하였지만, 당업자들은 상기 실시예에 대하여 많은 변화가 이루어질 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 전술한 실시예들의 많은 특징들이 하나의 조절 장치 및/또는 조절 공정에서 결합될 수 있다. 이러한 변화는 첨부된 청구항에 개시되어 있는 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는다.While the invention has been described in connection with specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many changes may be made to the embodiments. For example, many features of the embodiments described above can be combined in one control device and / or control process. Such changes do not depart from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.
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