KR200260932Y1

KR200260932Y1 - 연마패드의 연마홈 형성구조

Info

Publication number: KR200260932Y1
Application number: KR2019990011254U
Authority: KR
Inventors: 권병호
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2002-01-17
Also published as: KR20010001002U

Abstract

본 고안은 간격을 서로 다르게 형성한 연마홈구조를 갖는 연마패드에 관한 것으로서, 연마패드의 연마홈의 간격을 웨이퍼에 접촉되는 부분에 따라, 예를 들면, 웨이퍼의 모서리부분에 접촉되는 부분의 홈간격조절형 연마패드의 외측연마홈은 간격을 크게 하고, 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 내측연마홈은 간격을 좁게 하여서 웨이퍼가 연마되는 균일도를 적절하게 조절하므로 웨이퍼를 평탄하게 연마하여 소자의 수율을 향상하고 소자의 전기적인 신뢰성을 향상하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안에 관한 것이다.

Description

연마패드의 연마홈 형성구조 { Structure For Forming The Polishing Groove Of Polish Pad }

본 고안은 연마패드의 연마홈에 관한 것으로서, 특히, 연마패드의 연마홈의 간격을 웨이퍼에 접촉되는 부분에 따라, 예를 들면, 웨이퍼의 모서리부분에 접촉되는 부분의 홈간격조절형 연마패드의 외측연마홈은 간격을 크게 하고, 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 내측연마홈은 간격을 좁게 하여서 웨이퍼가 연마되는 균일도를 일정하게 조절하도록 하는 연마패드의 연마홈 형성구조에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적회로의 집적도가 증가함과 더불어 다층배선 공정이 실용화됨에 따라, 층간절연막의 글로벌(Global) 평탄화의 중요성이 커지고 있으며, 이런 가운데 새로운 평탄화 기술로서 주목받기 시작한 것이 화학기계적연마방법 (CMP ; Chemical Mechanical Polishing)이다.

CMP장비는, 연마패드에 의한 물리적 연마와 연마제에 의한 화학적 연마에 의해서 반도체 기판 상의 구조물 표면을 화학 물리적으로 연마한다.

이 때문에, 당초에는 청정(Clean)도 문제 등 실용성에 의문을 갖기도 했으나, 종래 방법에 비해 수직방향의 형상 제어성이 뛰어나서 실용화에 대한 기대가 커지고 있다. 이러한 상황을 감안하여 반도체장비 제조업자들도 초고집적 반도체 집적회로의 양산단계에 대응할 수 있는 CMP장비의 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 연마장치의 구성을 보인 도면이다. 도 1을 참조하여 살펴 보면, 종래의 웨이퍼 연마장치는, 동력을 발생하는 동력수단(1)과, 이 동력수단(1)의 회전축(2)에 결합되어 동력을 전달받아 회전하는 연마테이블(3)과; 이 연마테이블(3)에 고정되어 웨이퍼(9)의 표면을 연마하도록 연마홈(5)을 갖는 연마패드(4)와; 상기 연마패드(4)에 연마제(7)를 공급하는 연마제공급라인(6)과; 상기 웨이퍼(9)를 고정하여 회전시키는 웨이퍼캐리어(8)로 구성된다.

한편, 일반적인, 연마패드에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은, 일정간격으로 동심원상으로 연마홈(5)이 형성된 K-Groove 타입의 연마패드(4)가 가장 많이 사용되고 있다, 그리고, 구멍이 천공되어져 있는 펄포레이트 타입의 연마패드등이 사용되고 있다.

상기한 장치의 사용 상태를 보면, 연마패드(4)를 연마테이블(3)에 안치시킨 후에 동력수단(1)을 작동하여 연마패드(4)를 회전시키면서, 연마제공급라인(6)을 통하여 연마제(7)를 공급하여 웨이퍼캐리어(8)에 고정된 웨이퍼(9)를 회전시켜서 웨이퍼(9)를 연마하도록 한다.

그리고, 도 4에 도시된 연마패드(4a)는 펄포레이트형(Perporated Type)을 보인 것으로서, 펄포레이트형의 연마패드(4a)는 표면에 일정 깊이를 갖는 다수의 연마홈(5a)을 천공하여서 형성하도록 한다.

상기 연마패드(4)(4a)에 연마홈(5)(5a)를 형성하는 이유는 연마제공급라인 (6)으로 공급되는 연마제(7)의 이동을 촉진시켜 웨이퍼의 연마균일도(Uniformity)를 증대시키기 위하여 형성하는 것이다.

그런데, 상기한 연마패드(4)(4a)에 연마홈(5)(5a)을 형성한다 하더라도, 연마홈이 없는 경우에 비하여 연마제의 이동이 원활하므로 연마균일도사 향상되는 것은 확실하지만 그래도 웨이퍼의 중심부분이 외측부분보다 느리게 연마되는 것으로 알려져 있다.

따라서, 일반적으로, 웨이퍼에 박막이 증착될 때, 연마대상인 박막이 웨이퍼의 중심부분에 더 많이 증착된 경우, CMP연마공정을 진행한 후에는 오히려 웨이퍼의 중심부분에 남겨진 박막이 더 높게 형성되는 단점을 지닌다. 이 박막이 산화막 인 경우에는 비아 식각(Via Etch) 혹은 콘택 에치(Contact Etch)를 진행하면서 과도식각을 하게 되어 오픈 페일(Open Fail)이 발생하여 소자의 특성을 저하시키며, 이 박막이 금속막인 경우, 브릿지(Bridge)로 인한 쇼트(Short)가 발생하는 문제점을 지닌다.

본 고안은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연마패드의 연마홈의 간격을 웨이퍼에 접촉되는 부분에 따라, 예를 들면, 웨이퍼의 모서리부분에 접촉되는 부분의 홈간격조절형 연마패드의 외측연마홈은 간격을 크게 하고, 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 내측연마홈은 간격을 좁게 하여서 웨이퍼가 연마되는 균일도를 일정하게 조절하도록 하는 것이 목적이다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 연마장치의 구성을 보인 도면이고,

도 2는 일반적인 연마패드의 평면도이며,

도 3은 도 2의 A-A선 단면을 보인 도면이고,

도 4는 일반적인 연마패드의 다른 실시예를 보인 도면이며,

도 5는 본 고안에 따른 연마홈 형성구조를 갖는 연마패드의 평면도이고,

도 6은 도 5의 A-A선 단면도 이고,

도 7은 본 고안에 따른 연마패드에 웨이퍼가 접촉된 상태를 보인 도면이고,

도 8은 본 고안에 따른 연마패드의 사용 상태를 보인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 동력수단 2 : 회전축

3 : 연마테이블 6 : 연마제공급라인

8 : 웨이퍼캐리어 9 : 웨이퍼

20 : 연마패드 22 : 외측연마홈

24 : 내측연마홈

본 고안의 목적은 동력을 발생하는 동력수단과; 상기 동력수단의 회전축에 결합되어 회전하고, 연마패드가 안치되는 연마테이블과; 상기 연마패드에 의하여 연마되는 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼캐리어로 구성된 웨이퍼 연마장치에서, 상기 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 연마패드에는 간격이 좁은 내측연마홈을 형성하고, 상기 웨이퍼의 외측부분에 접촉되는 연마패드에는 내측연마홈 보다 간격이 넓은 외측연마홈을 형성하는 연마패드의 연마홈 형성구조를 제공함으로써 달성된다.

이하, 첨부 도면에 의거하여 본 고안의 일실시예의 구성을 살펴 보도록 한다.

도 5는 본 고안에 따른 연마홈 형성구조를 갖는 연마패드의 평면도이고, 도 6은 도 5의 B-B선 단면도 이고, 도 7은 본 고안에 따른 연마패드에 웨이퍼가 접촉된 상태를 보인 도면이다.

본 고안의 구성을 살펴 보면, 동력을 발생하는 동력수단(1)과; 상기 동력수단(1)의 회전축(2)에 결합되어 회전하고, 연마패드(4)가 안치되는 연마테이블(3)과; 상기 연마패드(20)에 의하여 연마되는 웨이퍼(9)를 고정하는 웨이퍼캐리어(8)로 구성된 웨이퍼 연마장치에서, 상기 웨이퍼(9)의 중심부분에 접촉되는 연마패드(20)에는 간격이 좁은 내측연마홈(24)을 형성하고, 상기 웨이퍼(9)의 외측부분에 접촉되는 연마패드(20)에는 내측연마홈(24) 보다 간격이 넓은 외측연마홈 (22)을 형성하도록 한다.

그리고, 상기 내측연마홈(24)의 연마홈 밀도(Density)는 50% 이하 정도를유지하도록 한다. 그렇지 않으면, 연마패드(20)의 마모가 심하여서 연마패드의 수명이 오히려 작아질 수 있다.

상기 연마홈 밀도라는 것은 연마홈의 폭과 연마홈과 연마홈 사이의 돌출된 부분의 간격을 비율을 말한다.

그리고, 상기 연마패드(20)의 외측연마홈(24)의 연마홈 밀도는 최하 0%정도까지도 유지할 수 있다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 고안의 작용 및 효과를 살펴 보도록 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안의 연마패드(20)에 웨이퍼(9)가 접촉된 상태를 살펴 보면, 웨이퍼(9)의 중심부분에 간격이 좁은 내측연마홈(24)이 접촉되어지고, 웨이퍼(9)의 모서리부분에 사이의 간격이 넓은 외측연마홈(22)이 접촉되어진다.

한편 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼캐리어(9)에 웨이퍼(8)를 장착한 후에 연마패드(20)에 접촉시킨 상태에서, 동력수단(1)을 회전시키게 되면, 회천축(2)에 결합된 연마테이블(3)이 회전하여 연마패드(20)가 회전하게 된다.

그리고, 상기 연마제공급라인(6)으로 연마제를 공급하고, 웨이퍼캐리어(8)를 회전시키면서, 연마작업을 지속적으로 진행하도록 한다.

이와 같이, 연마작업을 진행하게 되면, 내측연마홈(24)에 접촉된 웨이퍼(9)의 중심부위는 연마속도가 빠르게 되고, 외측연마홈(22)에 접촉된 웨이퍼(9)의 가장자리는 연마속도가 느리게 되어 웨이퍼(9)에 박막으로 증착된 산화막 혹은 금속막이 중심부분에 많이 적층된 경우, 결국에는 웨이퍼의 연마균일도가 일정하게 되어 웨이퍼가 평편하게 연마된다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 연마패드의 연마홈 형성구조를 이용하게 되면, 연마패드의 연마홈의 간격을 웨이퍼에 접촉되는 부분에 따라, 예를 들면, 웨이퍼의 모서리부분에 접촉되는 부분의 홈간격조절형 연마패드의 외측연마홈은 간격을 크게 하고, 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 내측연마홈은 간격을 좁게 하여서 웨이퍼가 연마되는 균일도를 일정하게 조절하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 고안이다.

또한, 웨이퍼에 박막으로서 산화막이 적층된 경우에는 비아 식각(Via Etch) 혹은 콘택 에치(Contact Etch)를 진행할 때, 과도식각을 방지하게 되어 오픈 페일(Open Fail)이 발생을 근본적으로 억제하여 소자의 특성을 향상시키며, 이 박막이 금속막인 경우, 브릿지(Bridge)로 인한 쇼트(Short)가 발생하는 단점을 해소하는 장점을 지닌 고안이다.

Claims

동력을 발생하는 동력수단과; 상기 동력수단의 회전축에 결합되어 회전하고, 연마패드가 안치되는 연마테이블과; 상기 연마패드에 의하여 연마되는 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼캐리어로 구성된 웨이퍼 연마장치에 있어서,

상기 웨이퍼의 중심부분에 접촉되는 연마패드에는 간격이 좁은 내측연마홈을 형성하고, 상기 웨이퍼의 외측부분에 접촉되는 연마패드에는 내측연마홈 보다 간격이 넓은 외측연마홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 연마패드의 연마홈 형성구조.
제 1 항에 있어서, 상기 내측연마홈의 연마홈 밀도는 50% 이하 인 것을 특징으로 하는 연마패드의 연마홈 형성구조.