KR20030001896A - 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버핑 스테이션의 금속판을 가열(heating)하여 고온 SC1 케미컬 버핑을 수행함으로서 자연 산화막의 형성 효율을 높임과 동시에 친수성으로 바꾸어 이물제어의 특성을 개선하도록 한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 관한 것으로서, 웨이퍼가 로딩되는 로딩 스테이션과, 상기 로딩 스테이션에서 웨이퍼를 이송한 후 웨이퍼의 표면을 연마하도록 폴리싱 스테이션과, 상기 폴리싱된 웨이퍼의 표면 거칠기를 감소시키는 버핑 스테이션과, 상기 폴리싱 스테이션에서 버핑 스테이션으로 웨이퍼를 옮기는 무빙 로봇과, 연마 공정이 끝난 웨이퍼가 놓이는 언로딩 스테이션 등으로 구성된 화학적 기계적 연마 장치에서 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 있어서, 상기 폴리 실리콘막의 표면을 연마하도록 연마제를 뿌리고 폴리 실리콘막에 힘과 압력을 가하여 폴리싱 공정을 진행하는 단계와, 상기 폴리 실리콘막의 표면 거칠기를 감소시키기 위하여 상기 버핑 스테이션의 금속판을 가열하면서 SC1 케미컬을 버핑하는 단계와, 상기 버핑 공정이 완료된 폴리 실리콘막은 포스트 클리너로 이동시켜 세정 및 드라이 공정을 진행하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 관한 것으로, 특히 포스트-크리닝(post-cleaning) 특성을 얻는데 적당한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 방법에 관한 것이다.
소자의 디자인 룰(design rule)이 감소함에 따라 결점(defect)이 소자의 특성에 미치는 영향이 점점 더 증가하고 있다.
한편, 평탄화 공정 중의 하나인 CMP 공정은 CMP 후 다량의 파티클(particle)이 필수적으로 발생함으로 이의 제어가 매우 중요하다.
여기서 웨이퍼 표면을 연마하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 장치는 일측에 웨이퍼가 로딩되는 로딩 스테이션(loading station)과, 상기 로딩 스테이션에서 웨이퍼를 이송한 후 웨이퍼의 표면을 연마하도록 폴리싱 스테이션(polishing station)과, 상기 연마된 웨이퍼의 표면 거칠기를 감소시키는 버핑 스테이션(buffing station)과, 상기 폴리싱 스테이션에서 버핑 스테이션으로 웨이퍼를 옮기는 무빙 로봇(moving robot)과, 연마 공정이 끝난 웨이퍼가 놓이는 언로딩 스테이션 등으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 웨이퍼의 연마장치는 폴리싱 스테이션에 연마제를 뿌리면서 폴리싱 공정을 진행하고, 폴리싱이 완료된 웨이퍼는 무빙 로봇에 의해 버핑 스테이션으로 이동하여 부드러운 패드(polytex)와 순수(DI water)를 이용하여 웨이퍼의 표면 거칠기를 감소시키는 버핑 공정을 수행한다.
그리고 버핑 공정이 완료된 웨이퍼는 포스트 클리너로 이동시켜 세정 및 드라이 공정을 진행한다.
한편, 종래 폴리 실리콘막의 CMP 공정은 ULSI 소자 제조에 여러 가지 응용 및 이점을 가지고 있어 현 추세는 소자의 안정성을 위해 스토리지 노드(storage node)에 의한 메모리 셀 폴리 실리콘 패드 및 비트 라인 콘택을 형성하기 위해 폴리 실리콘막을 증착한 후 평탄화 공정으로 CMP를 이용하고 있다.
상기와 같은 종래 폴리 실리콘막의 CMP 공정은 콘택 형성 후 증착되어진 폴리 실리콘막을 평탄화하여 플러그를 형성하는 공정과 게이트를 형성한 후 플러그용 폴리 실리콘을 증착하고 평탄화 공정을 거쳐 전기적 연결로 사용되지 않는 부분의 폴리 실리콘을 선택적으로 제거하는 PPP(Pre Poly Plug)공정에 적용되고 있다.
여기서 CMP 공정의 제거 막질인 폴리 실리콘막은 산화막 등의 기존 막질과는 달리 소수성의 특성을 갖고 있으므로 결점(defect)의 제어가 난해하며 물 반점 등의 치명 불량을 가져올 수 있다.
현재 폴리 실리콘막의 CMP 후 세정 공정은 Z-포텐셜(Z-potential)을 이용한 전기적 반발력으로 이물을 제어하고 있으며 이에 따라 세정 초기 표면을 친수성으로 바꾸어주는 것이 필수적이다.
한편, CMP 장비 구조상 표면의 1차 친수성 제어는 연마장비의 버핑 스테이션 또는 브러시(brush) 세정 전 메가소닉 베스(megasonic bath)에서 SC1 케미컬(chemical)을 버핑하여 이루어지고 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 버핑 스테이션만으로는 표면 친수성 제어의 효율이 저하되어 다량의 이물이 발생할 가능성이 높으며 메가소닉 베스 추가시 공정 타임의 증가로 생산량의 감소를 가져오게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 버핑 스테이션의 금속판을 가열(heating)하여 고온 SC1 케미컬 버핑을 수행함으로서 자연 산화막의 형성 효율을 높임과 동시에 친수성으로 바꾸어 이물제어의 특성을 개선하도록 한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 Z-포텐셜과 Ph 변화에 따른 각 말질의 상변이를 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 의한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법을 나타낸 구성도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 1차 폴리싱 공정 22 : 2차 폴리싱 공정
23 : 금속판 24 : 히터
25 : 버핑 공정 26 : 세정 및 드라이 공정
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법은 웨이퍼가 로딩되는 로딩 스테이션과, 상기 로딩 스테이션에서 웨이퍼를 이송한 후 웨이퍼의 표면을 연마하도록 폴리싱 스테이션과, 상기 폴리싱된 웨이퍼의 표면 거칠기를 감소시키는 버핑 스테이션과, 상기 폴리싱 스테이션에서 버핑 스테이션으로 웨이퍼를 옮기는 무빙 로봇과, 연마 공정이 끝난 웨이퍼가 놓이는 언로딩 스테이션 등으로 구성된 화학적 기계적 연마 장치에서 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 있어서, 상기 폴리 실리콘막의 표면을 연마하도록 연마제를 뿌리고 폴리 실리콘막에 힘과 압력을 가하여 폴리싱 공정을 진행하는 단계와, 상기 폴리 실리콘막의 표면 거칠기를 감소시키기 위하여 상기 버핑 스테이션의 금속판을 가열하면서 SC1 케미컬을 버핑하는 단계와, 상기 버핑 공정이 완료된 폴리 실리콘막은 포스트 클리너로 이동시켜 세정 및 드라이 공정을 진행하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 Z-포텐셜과 Ph 변화에 따른 각 말질의 상변이를 나타낸 그래프이다.
도 1에서와 같이, 플러그 CMP 공정에서의 제거 막질인 폴리 실리콘(Si)막은기존의 산화막(SiO2) 또는 질화막(Si3N4)과는 달리 소수성의 특성을 나타내며 따라서 전기적 반발력을 이용한 이물의 제어가 특히 중요하다.
특히 폴리 실리콘막의 연마 완료 후 기판의 표면은 소수성을 나타내고 있으므로 세정 장비의 브러싱(brushing)전 표면을 친수성으로 바꾸어 주는 것이 중요하다.
따라서 현재 SC1 케미컬을 이용하여 버핑 스테이션에서 1차 처리 후 세정을 하고 있다.
그러나 자연 산화막의 형성에 따른 특성 변환 효율이 떨어져 이물이 발생되어지고 있다.
도 2는 본 발명에 의한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법을 나타낸 구성도이다.
본 발명에서는 도 2에서와 같이, 폴리 실리콘막(도시되지 않음)의 표면을 연마하도록 연마제를 뿌리고 폴리 실리콘막에 힘과 압력을 가하여 1차 및 2차 폴리싱 공정(21,22)을 진행하고, 상기 폴리싱이 완료된 폴리 실리콘막의 표면 거칠기를 감소시키기 위하여 버핑 스테이션의 금속판(metal platen)(23) 하부를 히터(24)로 가열하여 적정 온도로 SC1 케미컬을 가열하면서 버핑 공정(25)을 진행함으로서 자연 산화막 성정 효율을 향상시키며 효과적으로 표면을 친수성으로 변환시킨다.
이어, 상기 버핑 공정(25)이 완료된 폴리 실리콘막은 포스트 클리너로 이동시켜 세정 및 드라이 공정(26)을 진행한다.
이를 통하여 이물 제어 특성을 향상시키며, 브러시 세정 전 SC1 메가소닉 베스가 있는 경우는 베스 타임을 감소시키어 생산량의 증가를 가져온다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 버핑시 금속판을 가열하여 SC1 케미컬의 온도를 높여줌으로서 자연 산화막의 형성 효율을 높이고 친수성에 의한 후속 세정 공정시 이물 제어의 특성을 향상시키며, 메가소닉 베스가 있는 경우는 베스 공정 시간을 줄여 생산량의 증가를 가져올 수 있다.
Claims (2)
- 웨이퍼가 로딩되는 로딩 스테이션과, 상기 로딩 스테이션에서 웨이퍼를 이송한 후 웨이퍼의 표면을 연마하도록 폴리싱 스테이션과, 상기 폴리싱된 웨이퍼의 표면 거칠기를 감소시키는 버핑 스테이션과, 상기 폴리싱 스테이션에서 버핑 스테이션으로 웨이퍼를 옮기는 무빙 로봇과, 연마 공정이 끝난 웨이퍼가 놓이는 언로딩 스테이션 등으로 구성된 화학적 기계적 연마 장치에서 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법에 있어서,상기 폴리 실리콘막의 표면을 연마하도록 연마제를 뿌리고 폴리 실리콘막에 힘과 압력을 가하여 폴리싱 공정을 진행하는 단계;상기 폴리 실리콘막의 표면 거칠기를 감소시키기 위하여 상기 버핑 스테이션의 금속판을 가열하면서 SC1 케미컬을 버핑하는 단계;상기 버핑 공정이 완료된 폴리 실리콘막은 포스트 클리너로 이동시켜 세정 및 드라이 공정을 진행하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속판의 가열은 히터를 이용하여 가열하는 것을 특징으로 하는 폴리 실리콘막의 화학적 기계적 연마 방법.
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