KR20020013126A - 반도체 웨이퍼의 폴리싱 시 웨이퍼 손상방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼표면에 형성된 금속층을 평탄화할 때 폴리싱헤드로부터 웨이퍼가 이탈되지 않도록 하여 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 손상방지장치에 관한 것이다.

반도체소자 제조공정에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 웨이퍼의 이탈을 방지하기 위해 광센서에 의해 리테인링이 폴리싱패드에 흡착되는지 검출하여 폴리싱패드에 밀착되지 않으면 폴리싱스텝2(STEP 2)로 넘어가지 못하도록 하여 웨이퍼 슬립에 의한 웨이퍼의 손상을 방지한다.

Description

반도체 웨이퍼의 폴리싱 시 웨이퍼 손상방지장치{A WAFER BROKEN PROTECTION DEVICE BY POLISHING SEMECONDUCTOR WAFFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 손상방지장치에 관한 것으로, 특히 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼표면에 형성된 금속층을 평탄화할 때 폴리싱헤드로부터 웨이퍼가 이탈되지 않도록 하여 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 손상방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 의하여 단차가 증가하게 되고 이 단차를 평탄화하기 위해 SOG(Spin on Glass), ETCH BACK, REFLOW등의 여러 평탄화 방법이 개발되어 웨어퍼의 평탄화 공정에 적용되고 있다.

이러한 웨어퍼의 평탄화 공정은 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식이 있으며, 기계적인 연마방식은 가공변질층이 형성되어 반도체칩상의 결점이 되고, 화학적인 연마방식은 가공변질층이 생성되지 않지만 평화된 형상 즉, 형상정밀도를 얻을 수 없으므로, 이러한 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식을 접목시켜 연마하기 위한 평탄화공정이 요구되어 CMP(Chemical Mechanical Polishing)기술이 개발되었다. CMP공정은 폴리싱패드가 부착되어진 연마테이블을 회전운동시키고, 폴리싱 헤드는 회전운동과 요동운동을 동시에 행하며 일정압력으로 가압을 하고, 웨이퍼는 표면장력이나 진공에 의해 폴리싱헤드부에 장착된다. 폴리싱헤드의 자체하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼표면과 폴리싱패드가 접촉되고, 이 접촉면 사이의 미세한 틈사이로 가공액인 슬러리(Slurry)가 유동하여 슬러리 내부에 있는 연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어지고 슬러리내의 화학성분에 의해 화학적인 제거작용이 이루어져 웨이퍼를 평탄화시킨다.

그런데 폴리싱헤드로 웨이퍼를 로딩시킨 후 폴리싱 시에 헤드로부터 웨이퍼가 미끄러지면 손상을 일으키게 되는 문제가 있었다. 그러므로 진공을 이용하여 웨이퍼를 폴리싱헤드로 로딩시키며, 웨이퍼 미끄러짐(SLIP)을 방지하기 위해 리테인링(RETAIN RING)을 장착하였다.

도 1은 종래의 폴리싱장치에서 폴리싱 패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 단면구조도이다.

폴리싱패드(14)와, 폴리싱패드(14)를 진공 흡착하기 위한 티탄헤드(TITAN HEAD)(10)와, 상기 티탄헤드(10)의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼(14)의 슬립(SLIP)을 방지하기 위한 리테인링(RETAIN RING)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 폴리싱하는 동작을 보면, 최초 폴리싱 스텝1(STEP 1)에서는 약 5초동안 리테인링(12)에 가압을 주어 리테인링(12)이 폴리싱패드(14)상에 밀착되어 웨이퍼의 이탈을 방지하고 다음 폴리싱 스텝2(STEP 2)에서는 웨이퍼에 가압을 하여 폴리싱을 하게 되어 있다.

그런데 이와같은 폴리싱장치는 웨이퍼의 이탈을 방지하는 리테인링이 제시간에 가압이 이루어지지 않으면 리테인링에 폴리싱 패드가 밀착되지 않고 다음 폴리싱스텝2(STEP 2)으로 넘어가 웨이퍼에 압력이 가해져 웨이퍼가 이탈되어 손상되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 리테인링의 오동작으로 인해 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있는 웨이퍼 손상방지장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 폴리싱장치에서 폴리싱 패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 단면구조도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱장치에서 폴리싱 패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 단면구조도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱장치에서 폴리싱패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 평면도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱을 위한 공정 흐름도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 웨이퍼의 폴리싱 시 웨이퍼의 손상을 방지하기 위한 장치에 있어서, 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와, 폴리싱패드를 진공 흡착하기 위한 티탄헤드와, 상기 티탄헤드의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼의 슬립을 방지하기 위한 리테인링과, 로스센서커버와, 상기 로스센서커버의 소정위치에 설치된 광센서 브라켓과, 상기 광세선 브라켓에 고정 설치되어 상기 폴리싱패드의 흡착상태를 검출하기 위한 광센서와, 상기 광센서로부터 흡착상태 검출신호를 받아 상기 리테인링이 상기 폴리싱패드에 흡착되지 않을 시 폴리싱헤드의 동작을 정지시키는 제어부로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱장치에서 폴리싱 패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 단면구조도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱장치에서 폴리싱패드를 흡착하기 위한 티탄헤드의 평면도이다.

폴리싱패드(14)와, 폴리싱패드(14)를 진공 흡착하기 위한 티탄헤드(TITAN HEAD)(10)와, 상기 티탄헤드(10)의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼(14)의 슬립(SLIP)을 방지하기 위한 리테인링(RETAIN RING)(12)과, 로스센서커버(16)와, 상기 로스센서커버(16)의 소정위치에 설치된 광센서 브라켓(18)과 상기 광세선 브라켓(18)에고정 설치되어 상기 폴리싱패드(14)의 흡착상태를 검출하기 위한 광센서(20)와, 상기 광센서(20)로부터 흡착상태 검출신호를 받아 상기 리테인링(12)이 폴리싱패드(14)에 흡착되지 않을 시 폴리싱헤드의 동작을 정지시키는 제어부(22)로 구성되어 있다. 상기 광센서(20)는 상기 리테인링(12)이 상기 폴리싱패드(14)에 밀착될 시 발광된 빛이 상기 폴리싱패드(14)에 반사되도록 하는 포인트에 상기 광센서 브라켓(16)에 고정되게 설치되어 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱을 위한 공정 흐름도이다.

상술한 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 적용되는 웨이퍼 폴리싱장치의 폴리싱 동작을 보면, 101단계에서 프로세스가 시작되면 102단계에서 웨이퍼를 폴리싱헤드로 로딩한다. 그런 후 103단계에서 폴리싱을 하기 위해 폴리싱패드(14)를 도시하지 않은 플라텐으로 크로스 로테이션(CROSS ROTATION)한다. 그리고 104단계에서 최초조건 스텝으로 진행하고 105단계에서 폴리싱스텝1(STEP 1)으로 진행하여 리테인링(12)에만 약 5초동안 가압을 주어 리테인링(12)이 폴리싱패드(14)상에 밀착 되도록 한다. 이때 광센서(20)는 발광을 하게 되며, 발광된 빛이 폴리싱패드(14)로 인가되어 반사된다. 이 반사된 빛은 다시 광센서(20)로 수광된다. 그러면 106단계에서 제어부(22)는 광센서(20)로부터 신호가 입력되는지 검사한다. 이때 광센서(20)로부터 신호가 입력되지 않으면 리테인링(12)이 폴리싱패드(14)에 밀착되지 않은 상태이므로 107단계로 진행하여 해당 폴리싱헤드의 동작을 정지시켜 웨이퍼의 손상을 방지한다. 그러나 광센서(20)로부터 신호가 입력되면 리테인링(12)이 폴리싱패드(14)에 밀착된 상태이므로 108단계에서 다음 폴리싱 스텝2(STEP 2)을 진행하여 웨이퍼에 가압을 하여 폴리싱을 하고 109단계에서 다음 프로세스를 진행한다. 여기서 리스테인 링(12)은 광센서(20)로부터 발광되는 빛이 반사되지 않도록 어두운색(예를들어 검정색)으로 변경 제작한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 광센서에 의해 리테인링이 폴리싱패드에 흡착되는지 검출하여 폴리싱패드에 밀착되지 않으면 폴리싱스텝2(STEP 2)로 넘어가지 못하도록 하여 웨이퍼 슬립에 의한 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치에 있어서,

   웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와,

   폴리싱패드를 진공 흡착하기 위한 티탄헤드와,

   상기 티탄헤드의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼의 슬립을 방지하기 위한 리테인링과,

   로스센서커버와,

   상기 로스센서커버의 소정위치에 설치된 광센서 브라켓과,

   상기 광세선 브라켓에 고정 설치되어 상기 폴리싱패드의 흡착상태를 검출하기 위한 광센서와,

   상기 광센서로부터 흡착상태 검출신호를 받아 상기 리테인링이 상기 폴리싱패드에 흡착되지 않을 시 폴리싱헤드의 동작을 정지시키는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 폴리싱 시 웨이퍼 손상방지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광센서는 상기 리테인링이 상기 폴리싱패드에 밀착될 시 발광된 빛이 상기 폴리싱패드에 반사되도록 하는 포인트에 맞추어 상기 광센서 브라켓에 고정되게 설치함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 폴리싱 시 웨이퍼 손상방지장치.