KR20020063732A - 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법 - Google Patents

웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020063732A
KR20020063732A KR1020010004331A KR20010004331A KR20020063732A KR 20020063732 A KR20020063732 A KR 20020063732A KR 1020010004331 A KR1020010004331 A KR 1020010004331A KR 20010004331 A KR20010004331 A KR 20010004331A KR 20020063732 A KR20020063732 A KR 20020063732A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
buffing
slurry
particles
polishing
Prior art date
Application number
KR1020010004331A
Other languages
English (en)
Inventor
이세영
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020010004331A priority Critical patent/KR20020063732A/ko
Publication of KR20020063732A publication Critical patent/KR20020063732A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법에 관한 것으로서, 종래에는 연마된 웨이퍼에 순수를 공급하여 슬러리 입자 또는 파티클을 제거하는 버핑 단계에서 오히려 웨이퍼 표면에 슬러리 입자 또는 파티클이 흡착되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이를 위해 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부에 공급한 상태에서 웨이퍼 표면의 산화막(SiO2)을 연마하여 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자 또는 파티클을 순수가 공급되는 버핑부에서 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어진 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 있어서, 순수에 계면활성제 또는 염기성 물질을 혼합하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 염기성 물질이 혼합된 순수에 의해 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 또는 파티클 사이에 작용하는 반발력을 계속적으로 유지시키거나, 계면 활성제에 의해 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 또는 파티클 사이가 격리되도록 한다.

Description

웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법{A chemical and mechanical polishing method of wafer}
본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 관한 것으로서, 특히, 슬러리(slurry)를 이용한 웨이퍼 연마 단계이후 웨이퍼 상의 슬러리 입자 또는 파티클을 제거하는 버핑단계에서 웨이퍼 표면에 슬러리 입자 또는 파티클이 흡착되는 것을 방지하는 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 고정도(高精度)의 웨이퍼 표면 평탄화가 요구되고 있다. 이러한 웨이퍼의 평탄화를 위해 현재 대부분 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing ; 이하, CMP)방법을 사용하고 있는데, 이러한 방법의 연마 메카니즘은 대개 Preston 방정식을 사용하는 메카니즘이다.
Preston 방정식은 ΔH /Δt = K_p × (L / A) × (Δs /Δt)로 표현될 수 있다.
여기서, ΔH/Δt는 시간에 따른 높이H의 변화이며, L은 CMP 공정중에 가해지는 총압(load)이다. 그리고, A는 마모가 일어나는 표면적이고, Δs는 마모가 일어나는 웨이퍼와 연마 패드의 표면사이의 상대운동거리이다. 그리고,Kp[㎠/dyn]는 Preston 상수이다. 이것은 아래와 같이 다시 요약된다.
ΔM = d × K_p × L × Δs
여기서, ΔM은 질량이며 d는 웨이퍼 표면의 밀도이므로 CMP 공정에서 연마능률은 밀도, 가압력, 및 패드와 웨이퍼 표면간의 상대속도에는 영향을 받으며 슬러리 내의 슬러리 입자 크기에는 영향을 받지 않는다.
상술한 메카니즘으로 된 화학 기계적 연마 공정을 좀더 구체적으로 도 1,2,3을 참조하여 설명한다.
도 1 은 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2,3 은 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에서 연마 공정과 버핑 공정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법은 크게 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부(10a,10b)에 공급한 상태에서 웨이퍼(13)의 표면에 형성된 산화막(SiO2)을 연마하여 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마 단계에서 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자(14)또는 파티클(particle)을 버핑부(20)에서 공급되는 순수를 통해 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어진다.
도 2 를 참조하여, 제1,2연마부(10a,10b)에서 이루어지는 연마단계를 설명하면, 슬러리가 공급되는 상태에서 웨이퍼 척(11)에 고정된 웨이퍼(13)가 연마 패드(12)와 접촉되고, 웨이퍼 척(11)은 연마 패드(12)방향으로 웨이퍼(13)를 가압함과 동시에 회전하고, 연마 패드(12)가 동시에 회전하여 웨이퍼의 표면을 슬러리 내에 포함된 슬러리 입자(14)가 연마를 하게 되는 것이다.
이와 같이 슬러리 입자(14)에 의해 웨이퍼(13)표면의 산화막(SiO2)과 슬러리 입자(14)와의 관계를 다음의 식과 도 5 를 참조하여 설명한다.
(식1) SiO2+ OH-→SiOH
(식2) SiOH + OH-→SiO-+ H2O
상기의 식(1),(2)와 같이, 웨이퍼 표면(13-1)의 산화막(SiO2)은 일부의 산소를 슬러리의 OH-기와 교환하여 SiOH로 형성되고, SiOH는 슬러리 내부의 염기성 물질(NH4OH,KOH 등)에서 공급되는 OH-기와 다시 반응하여 SiO-기를 형성한다.
따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 슬러리 내의 슬러리 입자(14)와 웨이퍼 표면(13-1)사이에는 전기적 척력이 작용하여 반발력에 의해 슬러리 입자가 웨이퍼 표면에 흡착되는 것이 방지된다.
도 3 을 참조하여, 버핑부(20)에서 이루어지는 버핑단계를 설명하면, 슬러리 입자(14)가 웨이퍼 표면(13-1)과 반발력에 의해 흡착되지 않은 상태에서 이송된 웨이퍼(13)가 웨이퍼 척(21)에 고정되면 연마단계의 연마패드(12)보다 연질(軟質)인 연마패드(22)와 접촉되고, 순수가 공급된 상태에서 웨이퍼 척(21)과 연마패드(22)가 서로 상대회전하면서 슬러리 입자(14)또는 연마공정에서 발생된 파티클을 제거한다.
그러나, 이와 같은 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법은 버핑 단계에서 슬러리 입자 또는 파티클이 적절하게 제거되지 못하여 추후 반도체 디바이스의 불량 발생 요인으로 작용하게 된다.
즉, 버핑 단계에서는 슬러리 입자 또는 연마단계에서 발생된 파티클을 제거하기 위해 많은 양의 순수를 공급하고 있으나, 많은 양의 순수가 공급되면 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리의 OH-기 농도가 급격하게 줄어들게 되고, 이에 따라 웨이퍼 표면과슬러리 입자 사이에 작용하는 반발력이 없어지게 되기 때문이다.
따라서, 반발력이 없어진 슬러리 입자들은 서로 달라붙게 되거나, 웨이퍼 표면에 흡착되어 버핑단계에서 순수에 의해 적절하게 제거되지 못하게 되고, 추후 반도체 디바이스의 불량 발생 요인으로 작용한다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 기술이 안고있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버핑 단계에서 슬러리 입자가 웨이퍼 표면에 흡착되는 것을 차단하여 반도체 디바이스의 불량 발생을 방지하는 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법은 상기의 목적을 이루기 위해, 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부에 공급한 상태에서 웨이퍼 표면의 산화막(SiO2)을 연마하여 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자와 파티클을 순수가 공급되는 버핑부에서 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어진 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 있어서, 순수에 계면활성제 또는 염기성 물질을 혼합하는 단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2,3 은 종래의 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에서 연마 단계와 버핑단계를 구체적으로 설명하기 위한 도면.
도 4 는 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에서 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 사이의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 5 은 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6 은 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에서 계면활성제에 의한 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 사이의 관계를 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 연마부 11,21 : 웨이퍼 척
12,22 : 연마 패드 13 : 웨이퍼
14 : 슬러리 입자 20,100 : 버핑부
23 : 순수 101 : 계면활성제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법에 대한 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 5 는 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법은 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부(10a,10b)에 공급한 상태에서 웨이퍼의 표면에 형성된 산화막(SiO2)을 연마하여 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마 단계에서 연마가 완료된 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자 또는 파티클을 버핑부(100)에서 공급되는 순수(純水)에 의해 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어지고, 버핑단계에서 순수에 계면활성제 또는 염기성 물질을 혼합하여 버핑부(100)에 공급하여 이루어진다.
이와 같이 버핑부(100)에 슬러리 입자 또는 파티클을 제거하기 위해 공급되는 순수에 염기성 물질 또는 계면활성제를 혼합하는 것은 연마 단계에서 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 또는 파티클 사이에 작용하는 전기적 척력에 의한 반발력을 버핑단계에서 계속적으로 유지시키거나, 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 또는 파티클 사이를 격리시키기 위한 것이다.
즉, 버핑단계에서 버핑부(100)로 공급되는 순수에 염기성 물질인 NH4OH, KOH 를 혼합하여 염기성으로 변화시키는 경우, 많은 양의 순수가 공급되더라도 슬러리의 OH-기 농도를 일정하게 유지시켜 슬러리 입자와 웨이퍼 표면 사이에 작용하는 전기적 척력인 반발력을 도 4 와 같이 계속적으로 유지시켜 웨이퍼 표면에 흡착되는 것이 방지하도록 한 것이다.
이때, 염기성 물질이 혼합된 순수는 PH 7 이상 PH12 이하로 유지하도록 한다.
따라서, 버핑단계에서 슬러리 입자 또는 파티클이 웨이퍼 표면에 흡착되는 것이 차단되고, 이에 따라 슬러리 입자 또는 파티클의 제거가 용이하게 이루어진다.
또한, 버핑단계에서 공급되는 순수에 계면활성제를 혼합하는 경우, 도 6 에 도시된 바와 같이 계면활성제(100)의 친수성 부분이 물분자 쪽을 향하고, 계면활성제(100)의 소수성 부분은 슬러리 입자(14)와 웨이퍼 표면(13-1)쪽을 향하여 웨이퍼 표면과 슬러리 입자 또는 파티클 사이, 슬러리 입자들(14)사이를 계면 장력에 의해 격리시켜 슬러리 입자 또는 파티클이 웨이퍼 표면(13-1)에 흡착되는 것이 방지되도록 한 것이다.
따라서, 슬러리 입자 또는 파티클은 웨이퍼 표면에 흡착되지 않고, 제거가 용이하게 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법은 버핑 단계에서 웨이퍼 표면에 슬러리 입자 또는 파티클이 흡착되는 것이 염기성 물질 또는 계면활성제에 의해 차단된다.
따라서, 버핑 단계에서 순수에 의해 슬러리 입자 또는 파티클이 효율적으로 제거되고, 이에 따라 추후 공정단계에서 반도체 디바이스의 불량발생을 현저하게 줄일 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부에 공급한 상태에서 웨이퍼 표면의 산화막(SiO2)을 연마하여 상기 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마가 완료된 상기 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자와 파티클을 순수가 공급되는 버핑부에서 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어진 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 있어서,
    상기 버핑 단계에서 상기 순수에 계면활성제를 혼합하여 상기 버핑부에 공급하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법.
  2. 슬러리(slurry)를 제1,2 연마부에 공급한 상태에서 웨이퍼 표면의 산화막(SiO2)을 연마하여 상기 웨이퍼 표면의 단차를 제거하는 연마단계와, 연마가 완료된 상기 웨이퍼 표면에 잔존하는 슬러리 입자와 파티클을 순수가 공급되는 버핑부에서 제거하는 버핑(buffing)단계로 이루어진 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법에 있어서,
    상기 버핑단계에서 상기 순수에 염기성 물질을 혼합하여 상기 순수를 염기성으로 변화시켜 상기 버핑부에 공급하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 염기성 물질은 NH4OH, KOH 인 것이 특징인 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법.
  4. 제2에 있어서,
    상기 염기성 물질이 혼합된 상기 순수는 PH 7 이상 PH 12 이하인 것이 특징인 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법.
KR1020010004331A 2001-01-30 2001-01-30 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법 KR20020063732A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010004331A KR20020063732A (ko) 2001-01-30 2001-01-30 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010004331A KR20020063732A (ko) 2001-01-30 2001-01-30 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020063732A true KR20020063732A (ko) 2002-08-05

Family

ID=27692758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010004331A KR20020063732A (ko) 2001-01-30 2001-01-30 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020063732A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050782A (ko) * 2001-12-19 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 평탄화 방법
KR100825528B1 (ko) * 2002-12-27 2008-04-25 주식회사 실트론 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치
KR102253176B1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-14 에임즈마이크론 주식회사 GaN 기판 처리 방법, 이에 의해 처리된 GaN 기판 및 이를 수행하는 GaN 기판 처리 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030050782A (ko) * 2001-12-19 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 평탄화 방법
KR100825528B1 (ko) * 2002-12-27 2008-04-25 주식회사 실트론 실리콘웨이퍼의 연마 방법 및 연마 장치
KR102253176B1 (ko) * 2019-11-13 2021-05-14 에임즈마이크론 주식회사 GaN 기판 처리 방법, 이에 의해 처리된 GaN 기판 및 이를 수행하는 GaN 기판 처리 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5827781A (en) Planarization slurry including a dispersant and method of using same
US6110820A (en) Low scratch density chemical mechanical planarization process
KR100393368B1 (ko) Ｃｍｐ 연마 방법 및 반도체 제조 장치
KR100489458B1 (ko) 기판의 기계-화학적 평탄화 방법
US6203404B1 (en) Chemical mechanical polishing methods
US7510974B2 (en) CMP process
US6429133B1 (en) Composition compatible with aluminum planarization and methods therefore
KR20010101276A (ko) 다단계 화학기계적 연마방법 및 장치
US6227949B1 (en) Two-slurry CMP polishing with different particle size abrasives
KR100222186B1 (ko) 반도체장치의 제조방법 및 반도체제조장치
US6638145B2 (en) Constant pH polish and scrub
WO2008022277A2 (en) Selective chemistry for fixed abrasive cmp
KR20020063732A (ko) 웨이퍼의 화학 기계적 연마 방법
US20020028581A1 (en) Planarizing method of semiconductor wafer and apparatus thereof
KR100243292B1 (ko) 연마액의ph를조정하는반도체제조를위한화학적기계연마방법
US6875087B2 (en) Method for chemical mechanical planarization (CMP) and chemical mechanical cleaning (CMC) of a work piece
US6626741B2 (en) Method for improving thickness uniformity on a semiconductor wafer during chemical mechanical polishing
US6458290B1 (en) Isolation and/or removal of ionic contaminants from planarization fluid compositions using macrocyclic polyethers
KR100687425B1 (ko) 반도체 웨이퍼의 연마/세정장치 및 방법
US20020194790A1 (en) Method for fabricating diamond conditioning disc and disc fabricated
US7040965B2 (en) Methods for removing doped silicon material from microfeature workpieces
KR100379552B1 (ko) 반도체 소자의 화학적 기계적 평탄화 방법
KR100479416B1 (ko) 화학기계적 연마용 슬러리의 제조방법
KR100321172B1 (ko) 전장을 발생하는 ｃｍｐ연마용 연마제
KR100732310B1 (ko) 반도체소자의 화학적 기계적 연마방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
WITN Withdrawal due to no request for examination