KR20020022198A - Chemical Mechanical Polishing apparatus comprising a polishing pad having non-linear track on the surface thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 표면에 비 선형 트랙이 형성된 연마 패드를 구비하는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus having a polishing pad having a non-linear track formed on a surface thereof.
화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP라 함)공정에서 웨이퍼 연마는 웨이퍼의 비 연마면을 캐리어에 흡착시킨 다음, 웨이퍼의 연마면을 패드와 마찰시키는 방법으로 진행된다. 이때, 웨이퍼의 연마면과 패드 사이에 슬러리(slurry)도 공급되는데, 슬러리는 웨이퍼 연마의 화학적 수단으로 사용될 뿐만 아니라 웨이퍼 연마의 균일성을 높이기 위해 사용된다. 또한, CMP과정에서 연마에 의한 다량이 부산물이 발생되는데, 슬러리는 이러한 부산물의 제거에 사용된다. 이와 같이, CMP에 사용된 슬러리에 연마 과정에서 발생되는 부산물이 포함되어 있으므로 연마중에 슬러리의 배출이 원활하지 못할 경우, 웨이퍼의 결함이 증가되는 것으로 알려져 있다.In chemical mechanical polishing (CMP), wafer polishing is performed by adsorbing a non-abrasive surface of a wafer onto a carrier and then rubbing the polishing surface of the wafer with a pad. At this time, a slurry is also supplied between the polishing surface of the wafer and the pad. The slurry is used not only as a chemical means for wafer polishing but also to increase the uniformity of wafer polishing. In addition, a large amount of by-products generated by polishing in the CMP process, the slurry is used to remove these by-products. As such, since the by-products generated during the polishing process are included in the slurry used in the CMP, it is known that defects in the wafer are increased when the slurry is not smoothly discharged during polishing.
이에 따라, 현재는 CMP중에 사용된 슬러리의 원활한 배출을 위해 표면에 선형으로 홈이 새겨진 연마 패드가 사용되고 있다. 이 경우, 사용된 슬러리가 원활히 배출되기는 하지만 슬러리가 웨이퍼 아래에 머무는 시간, 즉 슬러리 정체 시간이 짧아 슬러리의 사용 효율이 낮아진다.Accordingly, in order to smoothly discharge the slurry used in the CMP, a polishing pad linearly grooved on the surface is used. In this case, although the used slurry is smoothly discharged, the residence time of the slurry under the wafer, that is, the slurry retention time is short, which lowers the use efficiency of the slurry.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 바와 같이 현재의 CMP공정에서 나타나는 슬러리 공급과 관련된 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 슬러리의 원활한 공급 및 배출과 함께 슬러리가 웨이퍼 연마면 아래에 머무는 시간을 증가시켜 슬러리 사용 효율을 증가시킬 수 있는 연마 패드를 제공함에 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problems related to the slurry supply in the current CMP process as described above, and the time for the slurry to stay below the wafer polishing surface with the smooth supply and discharge of the slurry The present invention provides a polishing pad that can increase the slurry use efficiency.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화학적 기계적 연마 장치에 구비된 연마 패드의 평면도이다.1 is a plan view of a polishing pad provided in a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
40:연마패드. 42:슬러리 공급점.40: Polishing pad. 42: Slurry supply point.
W:웨이퍼. A1:웨이퍼 회전방향.W: Wafer. A1: Wafer rotation direction.
A2:패드 회전방향.A2: Pad rotation direction.
R1 내지 R3:연마 패드의 제1 내지 제3 영역.R1 to R3: first to third regions of the polishing pad.
T:비 선형 트랙. t1 내지 t3:제1 내지 제3 미세 비 선형 트랙.T: Non linear track. t1 to t3: first to third fine nonlinear tracks.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼의 비 연마면을 흡착하는 캐리어와 상기 웨이퍼의 연마면의 연마에 사용되는 연마 패드를 구비하는 CMP장치에 있어서, 상기 연마 패드의 표면에 비 선형 트랙이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 CMP장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a CMP apparatus having a carrier for adsorbing a non-polishing surface of a wafer and a polishing pad used for polishing the polishing surface of the wafer, wherein a non-linear track is formed on the surface of the polishing pad. A CMP apparatus is provided, which is provided.
여기서, 상기 연마 패드의 표면에 새겨진 비 선형 트랙은 연마 패드의 중심 근처 및 가장 자리에서 연마 패드의 회전 방향과 반대 방향으로 새겨져 있다.Here, the non-linear tracks engraved on the surface of the polishing pad are engraved in a direction opposite to the rotational direction of the polishing pad near and at the edge of the polishing pad.
상기 비 선형 트랙은 상기 연마 패드의 중심과 가장자리 사이에서 상기 연마 패드의 회전 방향으로 휘어져 있되, 휘어지는 정도는 중심에 가까울 수록 적고 가장 자리에 가까울 수록 크다.The non-linear track is bent in the direction of rotation of the polishing pad between the center and the edge of the polishing pad, but the degree of bending is smaller the closer to the center and the closer to the edge.
또, 상기 연마 패드 표면에 새겨진 비 선형 트랙은 복수개의 미세 비 선형 트랙으로 나뉘어져 있다. 즉, 상기 비 선형 트랙에는 3개의 미세 비 선형 트랙이 포함되어 있다. 상기 3개의 미세 비 선형 트랙들은 서로 동형이고, 상기 비 선형 트랙과도 동형이되, 상기 연마 패드의 중심 근처에서 상기 3개의 미세 비 선형 트랙은 하나로 합쳐진다.Further, the nonlinear tracks engraved on the polishing pad surface are divided into a plurality of fine nonlinear tracks. That is, the nonlinear track includes three fine nonlinear tracks. The three non-linear tracks are homogeneous to each other and homogeneous to the non-linear tracks, and near the center of the polishing pad the three fine non-linear tracks merge into one.
본 발명에 의한 CMP장치에서 연마 패드 표면에 비 선형 트랙이 형성되어 있고, 상기 비 선형 트랙은 웨이퍼 표면 아래에서 슬러리가 머무는 시간은 길게하고 슬러리 유입 및 유출 영역에서 슬러리의 유입 및 유출 속도는 빠르게 하는 기하학적 형태를 갖는다. 따라서, 연마 과정에서 발생되는 부산물은 신속하게 배출하면서 슬러리의 사용 효율은 극대화시킬 수 있다.In the CMP apparatus according to the present invention, a non-linear track is formed on the surface of the polishing pad, and the non-linear track has a long residence time of the slurry under the wafer surface and a rapid inflow and outflow rate of the slurry in the slurry inlet and outlet regions. It has a geometric form. Therefore, by-products generated during the polishing process can be quickly discharged while maximizing the use efficiency of the slurry.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 CMP장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a CMP apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 또한, CMP장치의 필수 구성 요소의 하나이면서 연마 패드 위에 위치하고 웨이퍼의 비 연마면을 흡착 고정시키는 역할 및 웨이퍼 이동 역할을 담당하는 캐리어는 본 발명자가 설명하고자 하는 중점 대상이 아니고 특히 한정할 요소도 아닌 관계로 도 1에는 캐리어는 생략하고 연마 패드만을 도시한다.In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity. In addition, the carrier, which is one of the essential components of the CMP apparatus and is positioned on the polishing pad and serves to adsorb and fix the non-abrasive surface of the wafer and serves as a wafer movement, is not an important object to be described by the present invention and is not particularly limited. 1 shows only the polishing pads without the carrier.
도 1을 참조하면, 참조번호 40 및 42는 각각 CMP장치에 사용되는 연마 패드 및 상기 연마 패드(40)의 슬러리 공급점, 즉 연마 패드의 슬러리 드롭(drop) 지점을 나타낸다. 이하에서 상기 슬러리 공급점(42)을 상기 연마 패드(40)의 중심으로 간주한다. 참조 부호 T는 상기 연마 패드(40) 표면에 형성한 슬러리 플로우를 위한 비 선형 트랙을 나타낸다. 또, 참조부호 W, A1 및 A2는 각각 웨이퍼, 상기 웨이퍼(W)의 회전 방향 및 상기 연마 패드(40)의 회전 방향을 나타낸다.Referring to Fig. 1, reference numerals 40 and 42 denote polishing pads used in the CMP apparatus and slurry supply points of the polishing pads 40, that is, slurry drop points of the polishing pads. Hereinafter, the slurry supply point 42 is regarded as the center of the polishing pad 40. Reference numeral T denotes a non-linear track for slurry flow formed on the surface of the polishing pad 40. Reference numerals W, A1, and A2 denote the wafer, the rotational direction of the wafer W, and the rotational direction of the polishing pad 40, respectively.
상기 비 선형 트랙(T)은 제1 내지 제3 영역(R1, R2, R3)으로 구분되어 있다. 상기 비 선형 트랙(T)의 제1 영역(R1)은 트랙의 출발점에 해당되는 영역으로 트랙이 상기 연마 패드(40)의 회전 방향(A2)과 반대 방향으로 형성된 영역이다. 상기 비 선형 트랙(T)의 제2 영역(R2)은 상기 연마 패드(40)의 상기 웨이퍼(W)와 접촉되는 영역으로, 트랙이 연마 패드(40)의 회전 방향으로 휘어지게 형성된 영역이다. 상기 제2 영역(R2)에서 트랙의 휘어짐은 상기 제1 영역(R1)에 가까울 수록 적어지고 상기 제3 영역(R3)에 가까울 수록 커진다. 상기 비 선형 트랙(T)의 제3 영역(R3)은 트랙의 종점에 해당되는 영역으로 트랙이 상기 연마 패드(40)의 회전 방향(A2)과 반대 방향으로 형성되어 있는 영역이다. 이와 같이, 상기 제1 및 제3영역(R1, R3)에 형성된 트랙은 모두 상기 연마 패드(40)의 회전 방향(A2)과 반대 방향으로 형성되어 있으므로, 상기 두 영역(R1, R3)의 슬러리 플로우 특성은 하기한 바와 같이 동일하게 나타난다.The non-linear track T is divided into first to third regions R1, R2, and R3. The first region R1 of the non-linear track T is a region corresponding to the starting point of the track, and the track is formed in a direction opposite to the rotation direction A2 of the polishing pad 40. The second region R2 of the non-linear track T is an area in contact with the wafer W of the polishing pad 40, and the track is formed to bend in the rotational direction of the polishing pad 40. The curvature of the track in the second region R2 decreases as it approaches the first region R1, and increases as it approaches the third region R3. The third region R3 of the non-linear track T is a region corresponding to the end point of the track, in which the track is formed in a direction opposite to the rotation direction A2 of the polishing pad 40. As described above, since the tracks formed in the first and third regions R1 and R3 are all formed in the direction opposite to the rotation direction A2 of the polishing pad 40, the slurry of the two regions R1 and R3 is formed. Flow characteristics are the same as described below.
한편, 상기 비 선형 트랙(T)은 도면에서 보듯이 복수개의 미세 비 선형 트랙, 예컨대 제1 내지 제3 미세 비 선형 트랙(t1, t2, t3)으로 구성되어 있다. 상기 제1 내지 제3 미세 비 선형 트랙(t1, t2, t3)은 모두 동형이고, 상기 비 선형 트랙(T)과도 동형이다. 상기 제1 내지 제3 미세 비 선형 트랙(t1, t2, t3) 각각의 트랙 폭은 상기 연마 패드(40)의 중심에 가까울수록 좁고 중심에서 멀어질수록 넓다.On the other hand, the non-linear track T is composed of a plurality of fine non-linear tracks, for example, first to third fine non-linear tracks t1, t2, t3, as shown in the figure. The first to third fine nonlinear tracks t1, t2, t3 are all homogeneous and also homogeneous to the nonlinear track T. The track width of each of the first to third fine non-linear tracks t1, t2, t3 is narrower as it is closer to the center of the polishing pad 40 and wider as it is farther from the center.
다음에는 상기와 같은 특성을 갖는 연마 패드(40) 상에 슬러리가 공급되면서 나타나는 슬러리 플로우 특성을 설명한다.Next, the slurry flow characteristics appearing while the slurry is supplied on the polishing pad 40 having the above characteristics will be described.
상기 연마 패드(40)가 회전되고 있는 상태에서 상기 슬러리 공급점(42)에 슬러리가 공급되면, 슬러리는 상기 제1 영역(R1)을 거쳐 상기 웨이퍼(W) 아래의 제2 영역(R2)으로 들어가서 연마에 사용된 다음, 연마 과정에서 발생된 부산물과 함께 제3 영역(R3)으로 플로우되어 연마 패드(40) 밖으로 배출된다. 상기 제1 및 제3 영역(R1, R3)에서 상기 비 선형 트랙(T)이 새겨진 방향은 상기 연마 패드(40)의 회전 방향(A2)과 반대이다. 즉, 슬러리에 대해 상기 제1 및 제3 영역(R1, R3)은 내리막 영역이 된다. 따라서, 상기 제1 및 제3 영역(R1, R3)에서 슬러리의 플로우 속력은 트랙이 선형일 때보다 빨라진다. 이에 따라, 슬러리의 공급률과 연마에 사용된 슬러리의 배출률이 증가된다. 슬러리 배출률의 증가는 연마 과정에서 발생되는 부산물의 신속한 제거를 의미한다.When the slurry is supplied to the slurry supply point 42 while the polishing pad 40 is being rotated, the slurry passes through the first region R1 to the second region R2 below the wafer W. It enters and is used for polishing, and then flows to the third region R3 along with by-products generated during the polishing process and is discharged out of the polishing pad 40. The direction in which the non-linear track T is engraved in the first and third regions R1 and R3 is opposite to the rotation direction A2 of the polishing pad 40. That is, the first and third regions R1 and R3 become downhill regions with respect to the slurry. Thus, the flow velocity of the slurry in the first and third regions R1 and R3 is faster than when the track is linear. This increases the feed rate of the slurry and the discharge rate of the slurry used for polishing. Increasing the slurry discharge rate means rapid removal of by-products generated during the polishing process.
한편, 슬러리의 입장에서 상기 제2 영역(R2)은 오르막 영역이다. 따라서, 제2 영역(R2)에서 슬러리의 플로우 속력은 트랙이 선형일 때보다 느려진다. 이것은 슬러리가 웨이퍼(W)아래에 정체되는 시간이 종래에 비해 증가됨을 의미하며, 슬러리의 사용 효율이 종래에 비해 증가됨을 의미한다.On the other hand, from the standpoint of the slurry, the second region R2 is an uphill region. Thus, the flow speed of the slurry in the second region R2 is slower than when the track is linear. This means that the time for the slurry to stagnate under the wafer W is increased compared to the conventional, and the use efficiency of the slurry is increased compared to the conventional.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 연마 패드(40) 표면에 도 1에 도시한 형태와 다른 비 선형 트랙을 형성할 수 있을 것이다. 예컨대, 연마 패드(40) 표면에 연마 패드의 회전 방향으로 또는 그 반대 방향으로 트랙의 휜 정도를 다르게 한 비 선형 트랙을 형성할 수 있을 것이다. 또, 본 발명의 경우, 상기 비 선형 트랙(T)의 모양은 상기 연마 패드(40)의 전면에 걸쳐 동일하여 연마 과정에서 상기 웨이퍼(W) 위치가 고정되는 경우, 웨이퍼(W)는 언제나 동일한 모양의 트랙을 만나게 되는데, 상기 연마 패드(40) 표면에 서로 다른 형태의 복수개의 비 선형 트랙을 형성함으로써, 연마 과정에서 웨이퍼 위치가 고정되더라도 웨이퍼가 서로 다른 모양의 비 선형 트랙을 주기적 또는 비 주기적으로 만나게 할 수 있을 것이다. 즉, 웨이퍼 위치를 고정시킨 상태에서도 웨이퍼의 각 부분을 고르게 연마할 수 있을 것이다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, one of ordinary skill in the art may form a non-linear track different from that shown in FIG. 1 on the surface of the polishing pad 40. For example, a non-linear track may be formed on the surface of the polishing pad 40 in which the extent of the track is varied in the rotational direction of the polishing pad or vice versa. In addition, in the case of the present invention, the shape of the non-linear track (T) is the same across the entire surface of the polishing pad 40, when the wafer W position is fixed in the polishing process, the wafer (W) is always the same A plurality of non-linear tracks of different shapes are formed on the surface of the polishing pad 40, so that the wafers may periodically or non-periodically have different shapes of non-linear tracks even when the wafer position is fixed during polishing. You will be able to meet. That is, even when the wafer position is fixed, each part of the wafer may be polished evenly.
또, 트랙을 선형으로 형성하되, 그 깊이를 영역별로 다르게 하여 동일한 효과를 얻을 수도 있다. 즉, 제1 영역에서 제2 영역으로 점차적으로 트랙을 깊게 형성하고, 제2 영역의 중간을 지나면서 트랙을 점차적으로 얕게 형성하며, 제3 영역이 시작되면서 다시 트랙의 깊이를 점차적으로 깊게 형성할 수 있다. 이렇게 하면, 슬러리의 이동 속도가 연마 패드의 중심 근처에서 빨라지고 웨이퍼 아래에서 느려지며 연마패드의 가장자리에서 다시 빨라진다.In addition, although the track is formed linearly, the same effect can be obtained by varying the depth for each region. That is, the track is gradually formed deep from the first region to the second region, the track is gradually formed shallowly through the middle of the second region, and the depth of the track is gradually formed again as the third region starts. Can be. This speeds up the movement of the slurry near the center of the polishing pad, slows down the wafer and again at the edge of the polishing pad.
상술한 바와 같이, 연마 패드 표면에 슬러리 플로우 통로인 비 선형 트랙이 형성되어 있고, 상기 비 선형 트랙은 웨이퍼 표면 아래에서 슬러리의 머무는 시간은 길어지고 슬러리의 유입 및 유출 속도는 빨라지는 기하학적 형태를 갖는다. 따라서, 슬러리의 공급이 신속하게 이루어지므로 웨이퍼 연마면의 균일도를 높일 수 있고, 연마 과정에서 발생되는 부산물을 신속하게 배출하여 웨이퍼에 결함이 생성되는 것을 최소화할 수 있으며, 슬러리의 사용 효율을 극대화 시킬 수 있다.As described above, a non-linear track, which is a slurry flow passage, is formed on the surface of the polishing pad, and the non-linear track has a geometric shape that increases the residence time of the slurry under the wafer surface and increases the inflow and outflow rate of the slurry. . Therefore, since the slurry is supplied quickly, the uniformity of the polished surface of the wafer can be increased, the by-products generated during the polishing process can be quickly discharged to minimize the generation of defects on the wafer, and the use efficiency of the slurry can be maximized. Can be.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |