KR20030020149A - 씨엠피 장비의 컨디셔너 - Google Patents

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KR20030020149A
KR20030020149A KR1020010053838A KR20010053838A KR20030020149A KR 20030020149 A KR20030020149 A KR 20030020149A KR 1020010053838 A KR1020010053838 A KR 1020010053838A KR 20010053838 A KR20010053838 A KR 20010053838A KR 20030020149 A KR20030020149 A KR 20030020149A
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이영출
이기욱
오상헌
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

씨엠피 장비의 컨디셔너 디스크에 관해 개시한다. 본 발명의 CMP 장비의 컨디셔너 디스크는 외곽부에 부착된 다이아몬드 링 외에, 중앙부에 다이아몬드 링을 추가 삽입하여 형성함으로써, 연마패드의 모든 표면을 골고루 컨디셔닝할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 연마 시, 웨이퍼 중앙부에서 연마율이 저하되는 것을 보상할 수 있다.

Description

씨엠피 장비의 컨디셔너{Conditioner disc of chemical mechanical polishing apparatus}
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 이용되는 씨엠피(chemical mechanicalpolishing;CMP) 장치에 관한 것으로, 특히 연마 패드의 표면을 콘디셔닝(conditioning)하는 컨디셔너(conditioner)에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서, 다층으로 형성되는 막들의 표면을 CMP 공정에 의해 평탄화시킨다. CMP 공정은 연마패드를 이용하는 기계적인 방법 및 슬러리(Slurry)용액 내의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼를 연마하는 화학적인 방법을 동시에 이용하는 화학적 기계적 평탄화 방법이다.
도 1은 CMP 공정에 이용되는 연마패드 및 컨디셔너를 도시한 것이다.
연마패드(100)가 부착된 원형의 평판테이블을 회전시키면서, 연마패드(100) 상단에 연마제, 즉 액체 상태의 슬러리(미도시)를 공급한다. 연마 패드(100)의 회전에 의한 원심력에 의하여 슬러리를 연마패드(100) 상단에 고르게 도포시킨다.슬러리가 도포되어 있는 연마패드(100)의 상부에서 회전하는 웨이퍼 캐리어(미도시)에 의하여 고정된 웨이퍼(미도시)가 연마패드(100) 표면에 밀착되어 회전함으로써, 그 마찰효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화된다.
폴리우레탄 재질로 이루어진 연마패드(100) 표면에는 수백개의 작은 홈(pore)들이 형성되어 있다. 이 홈들이 웨이퍼 표면과 마찰을 일으켜 기계적인 연마를 하고, 슬러리를 원활히 공급시키는 역할을 한다.
그런데, 웨이퍼의 연마가 연속적으로 진행됨에 따라 연마패드(100) 표면의 홈들에 연마제나 기타 다른 종류의 이물질이 끼거나, 마모되어서 초기의 표면 상태와는 다른 상태로 변질된다. 연마패드(100)의 표면상태가 변질됨에 따라 웨이퍼를 연마하는 정도, 즉 연마율이 떨어진다. 따라서, 연마패드(100)의 표면 상태를재생(컨디셔닝;conditioning)시켜주는 과정이 필수적이다.
연마패드(100)의 컨디셔닝은 컨디셔너(110)에 의해 수행된다. 컨디셔너는 니켈과 강철의 합금으로 구성된 원형의 평판에 다이아몬드가 부착된 컨디셔너 디스크를 구비한다.
도 2는 종래의 컨디셔너 디스크의 모습을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 컨디셔너 디스크(120)에는 외곽부에 다이아몬드 링(130)이 부착되어 있다. 컨디셔너 디스크(120)를 연마패드(100) 표면과 접촉시키면, 연마패드(100)의 회전력에 의해 컨디셔너 디스크(120)가 자전하게 된다. 이 때, 컨디셔너 디스크(120)는 회전하는 연마패드(100) 위에서 자전하게 되고, 다이아몬드 링(130)이 연마패드(100) 표면을 골고루 문질러줌으로써, 연마패드(100)를 재생한다.
도 3은 종래 기술에 의한 컨디셔너 디스크의 연마패드 상면에서의 이동모습을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 컨디셔너 디스크의 다이아몬드 링이 편마패드 표면과 접촉된 모습을 나타낸다. 도면부호 '135'는 연마패드(100) 표면과 다이아몬드 링의 접촉부분을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 연마패드(100)가 컨디셔닝되는 부분을 바깥쪽으로부터 안쪽으로 제1 부, 제2 부 및 제3 부의 세부분으로 나눌 때, 컨디셔너 디스크의 이동거리를 비교하면 ①〉③〉②이 된다. ①,②, ③은 각각 제1 부, 제2 부 및 제3 부에서, 컨디셔너 디스크의 다이아몬드 링과 연마패드(100) 표면의 접촉부분(135)의 길이를 나타낸다.
접촉부분(135)의 길이에 비례하여 연마패드(100)의 컨디셔닝 정도가 결정된다. 상대적으로 접촉부분(135)의 길이가 큰 제1부 및 제3 부의 연마패드(100)가 제2 부의 연마패드(100)에 비해 많이 컨디셔닝된다. 웨이퍼(미도시)의 연마 시, 제1 부 및 제3 부는 웨이퍼의 외곽부와 마찰하고, 제2부는 웨이퍼의 중앙부와 마찰하게 된다. 결과적으로, 상대적으로 컨디셔닝이 잘 이뤄지지 않은 제2부의 연마패드와 마찰하는 웨이퍼 중앙부의 연마율이 낮아지게 된다. 연마패드(100)의 부분별 컨디셔닝의 차이로 인해 CMP장비를 이용한 웨이퍼 평탄화 공정의 안정도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 컨디셔너 디스크의 형태를 개선하여 평탄화 공정 시, 웨이퍼 중심부에서 연마율의 저하를 보상할 수 있는 CMP 장비의 패드 컨디셔너를 제공하는 것이다.
도 1은 CMP 공정에 이용되는 연마패드 및 컨디셔너를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 컨디셔너 디스크의 모습을 도시한 것이다.
도 3은 종래 기술에 의한 컨디셔너 디스크의 연마 패드 상면에서의 이동모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 컨디셔너 디스크의 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 컨디셔너 디스크의 연마 패드 상면에서의 이동모습을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명 *
100,220 - 연마 패드 110 - 컨디셔너
120,200 - 컨디셔너 디스크 130,210 - 다이아몬드
135,215 - 다이아몬드 접촉부위
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 씨엠피 장비는 반도체 기판 상에 형성된 막들을 평탄화시키는 연마패드 및 연마패드와 접촉되는 중앙부와 외곽부의 표면에 다이아몬드 입자들이 부착되어, 상기 연마패드의 표면을 컨디셔닝(conditioning)하는 컨디셔너 디스크 (conditioner disc)를 포함한다.
상기 다이아몬드 입자들은 링 형태로 컨디셔너 디스크 표면에 부착되어 있다.
상기 연마패드는 폴리우레탄 재질로 구성되고, 표면에 다수개의 홈이 형성된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 개시가 완전해지도록 하며, 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 구성 요소를 의미한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고로 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 컨디셔너 디스크의 모습을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 컨디셔너 디스크의 연마 패드 상면에서의 이동모습을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에는 연마패드(220)를 바같쪽으로부터 안쪽으로 제1 부, 제2 부 및 제3부의 세부분로 나누어 도시하였다.
도 4 및 도 5에서, 컨디셔너 디스크(200)에는 외곽부외에, 중앙부에 다이아몬드 링(210)이 더 삽입된다. 컨디셔너 디스크(200)를 연마패드(220) 표면과 접촉시키면, 연마패드(220)의 회전력에 의해 컨디셔너 디스크(200)가 자전하게 된다. 이 때, 컨디셔너 디스크(200)는 회전하는 연마패드(220) 위에서 자전하게 되고, 다이아몬드 링(210)이 연마패드(220) 표면에 접촉되어, 연마패드(220)를 재생한다.
도 5에 도시된 도면부호 '215'는 다이아몬드 링(210)의 연마패드(220) 위에서의 접촉부분을 나타낸다. ①,②, ③은 각각 제1 부, 제2 부 및 제3 부에서, 컨디셔너 디스크(200)의 다이아몬드 링(210)과 연마패드(220) 표면의 접촉부분(215)의길이를 나타낸다.
컨디셔너 디스크(200)의 외곽부에 위치하는 다이아몬드 링(210)에 의해서는 상대적으로 접촉부분(215)의 길이가 큰 제1부 및 제3 부의 연마패드(220)가 제2 부의 연마패드(220)에 비해 많이 컨디셔닝된다.
이 때, 컨디셔너 디스크(200)의 중앙부에 삽입된 다이아몬드 링(210)은 제2 부의 연마패드(220)에 접촉하여 회전하게 된다. 중앙부의 다이아몬드 링(210)은 도시된바와 같이, 제2부의 연마패드(220)에서만 회전하게 된다. 따라서, 중앙부에 삽입된 다이아몬드 링(210)에 의해 제2 부의 연마패드(220)는 계속 컨디셔닝된다.
즉, 연마패드(220)의 제1부 및 제2 부는 컨디셔너 디스크(200)의 외곽부에 형성된 다이아몬드 링(210)에 의해 컨디셔닝되고, 외곽부의 다이아몬드 링(210)에 의한 컨디셔닝 부분이 상대적으로 작은 제2부의 연마패드(220)는 컨디셔너 디스크(200)의 중앙부에 삽입된 다이아몬드 링(210)에 의해 컨디셔닝된다.
따라서, 연마패드(220)의 제1부, 제2 부 및 제3부를 골고루 연마시킬 수 있으므로, CMP공정의 진행 시, 웨이퍼 중앙부의 연마율이 저하되는 것을 보상할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 CMP 장비의 컨디셔너 디스크는 외곽부에 부착된 다이아몬드 링 외에, 중앙부에 다이아몬드 링을 추가 삽입하여 형성함으로써, 연마패드의 모든 표면을 골고루 컨디셔닝할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 연마 시, 웨이퍼 중앙부에서 연마율이 저하되는 것을 보상할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 기판 상에 형성된 막들을 평탄화시키는 연마패드; 및
    상기 연마패드와 접촉되는 중앙부 및 외곽부의 표면에 다이아몬드 입자들이 부착되어, 상기 연마패드의 표면을 컨디셔닝(conditioning)하는 컨디셔너 디스크 (conditioner disc)를 포함하는 시엠피(chemical mechanical polishing;CMP) 장비.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자들은 링(ring) 형태로 컨디셔너 디스크 표면에 부착되어 있는 씨엠피 장비.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 연마패드는 폴리우레탄 재질로 구성되고, 표면에 다수개의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 씨엠피 장비.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693251B1 (ko) * 2005-03-07 2007-03-13 삼성전자주식회사 연마 속도와 연마 패드의 조도를 향상시킬 수 있는 패드 컨디셔너 및 이를 이용하는 화학기계적 연마 장치
KR100857692B1 (ko) * 2006-12-08 2008-09-08 동부일렉트로닉스 주식회사 디팩트 및 컨디셔닝 효과를 개선한 ｃｍｐ 패드 컨디셔너

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