KR20030020658A - 화학적물리적 연마장치의 연마패드 콘디셔닝 디스크 - Google Patents

화학적물리적 연마장치의 연마패드 콘디셔닝 디스크 Download PDF

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Abstract

화학적물리적 연마장치의 연마패드 콘디셔닝 디스크를 제공한다. 이 콘디셔닝 디스크는, 연마패드에 대향하는 표면을 갖는 지지부재와, 지지부재의 표면을 피복하는 피복층 및 피복층에 매몰, 분산되어 접착되고, 그 일부가 피복층 외부로 노출된 경질연마입자군을 포함한다. 피복층은 경질연마입자군과의 접착강도가 높은 물질로써, 예컨대 로듐(Rh;Rhodium)층을 포함하는 것이 바람직하다.

Description

화학적물리적 연마장치의 연마패드 콘디셔닝 디스크{Polishing pad conditioning disk of a chemical mechanical polishing apparatus}
본 발명은 반도체 소자의 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 화학기계적 연마장치에 사용되는 연마패드의 표면상태를 일정하게 유지할 수 있는 연마패드 콘디셔닝용 디스크 및 연마패드 콘디셔너에 관한 것이다.
최근 반도체 소자는 고집적화와 더불어 그 구조가 다층화되고 있다. 그 결과 각 층간의 패턴 유무에 따라 단차가 발생하며 이는 후속층의 패터닝을 위한 사진공정시 포커스 마진(focus margin)에 영향을 준다. 따라서 층간막의 평탄화가 요구되는데, 평탄화 기술들중 하나인 화학기계적 연마방법은 국소적인 평탄화 뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 평탄화율이 우수하므로 웨이퍼가 대구경화되어 가는 추세에 적합하다.
화학기계적 연마방법에서는 각각 회전하는 연마패드와 웨이퍼를 소정의 압력으로 맞닿게 하여 기계적 마찰에 의한 웨이퍼의 연마가 이루어지며, 또한 연마시 연마패드 위로 공급되는 슬러리(slurry)의 화학적 성분에 의한 연마가 기계적 연마와함께 진행된다. 이러한 화학기계적 연마방법에 있어서, 연마패드의 표면상태는 웨이퍼의 균일한 평탄화에 많은 영향을 끼치는 중요한 변수이다. 그러나 연마패드를 이용하여 웨이이퍼를 연마하게 되면, 점차적으로 연마패드의 표면은 압착 및 마모로 인하여 초기의 연마하기에 최적화된 상태에서 연마하기에는 부적당한 상태로 변하게 되는 문제점이 있다.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시한 것과 같은 연마패드 콘디셔너를 이용하여 연마패드의 표면상태를 일정하게 유지하고 있는데, 연마패드 콘디셔너를 이용하여 연마패드의 표면상태를 일정하게 유지하는 작업을콘디셔닝이라 한다. 종래의 연마패드 콘디셔너는 회전가능한 정반() 위에 설치되는 연마패드(102)를 구비한다. 연마패드(102)와 마주보는 쪽에 연마패드(102)를 콘디셔닝하기 위한 연마패드 콘디셔닝 디스크가 위치한다. 연마패드 콘디셔닝 디스크는 회전축(104)으로 연결된다.
도 2는 종래의 연마패드 콘디셔닝 디스크를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 콘디셔닝 디스크는 연마패드(102)에 대향하는 표면을 갖는 지지부재(208)와 상기 지지부재를 피복하는 피복층 및 상기 피복층에 분산되어 매몰되고, 일부가 상기 피복층 외부로 노출된 경질연마입자(112)를 포함한다. 일반적으로 상기 피복층은 금속소재의 상기 지지부재(108)에 전착하기 용이한 니켈층으로 이루어 진다. 그러나, 종래의 니켈층으로 이루어진 상기 피복층은 경질연마입자들과의 접착강도가 약하여 상기 경질연마입자(112)가 탈착(116)되거나 들뜨는 경우(114)가 발생한다. 그 결과, 연마패드(102)에 경질연마입자들이 잔존하여 반도체기판에 스크래치를 발생시켜 반도체 기판이 손상되는 문제가 자주 발생한다.
본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 경질연마입자가 들뜨거나 탈착되는 것을 방지할 수 있는 연마패드 콘디셔닝 디스크를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 연마패드 콘디셔너를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 연마패드 콘디셔닝 디스크를 나타낸 부분단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마패드 콘디셔닝 디스크를 나타낸 부분단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마패드 콘디셔닝 디스크를 나타낸 부분단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화학적기계적 연마장치의 연마패드를 콘디셔닝하는 연마패드 콘디셔닝 디스크를 제공한다. 이 콘디셔닝 디스크는, 상기 연마패드에 대향하는 표면을 갖는 지지부재와, 상기 지지부재의 표면을 피복하는 피복층 및 상기 피복층에 매몰, 분산되어 접착되고, 그 일부가 상기 피복층 외부로 노출된 경질연마입자군을 포함한다. 상기 피복층은 상기 경질연마입자군과의 접착강도가 높은 물질로써, 예컨대 로듐(Rh;Rhodium)층을 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 연마패드 콘디셔닝 디스크를 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연마패드 콘디셔닝 디스크는 연마패드에 대향하는 표면을 갖는 지지부재(208)를 포함한다. 상기 지지부재(208)는 금속물질로써, 예컨대 스테인레스 스틸로 이루어진다. 상기 지지부재(208)의 상기 연마패드에 대향하는 표면에 피복층이 전착되어 있다. 상기 피복층은 상기 지지부재(208)에 전착되기 쉬운 물질 및 경질연마입자(212)에 대한 접착강도가 우수한 물질로써 예컨대, 니켈층(210) 및 로듐(Rh;Rhodium)층(218)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 피복층 바깥으로 일부가 노출된 경질연마입자(212)가 상기 피복층 내에 분산되어 매몰되어 있다. 상기 경질연마입자(212)는 천연 또는 인조 다이아몬드인 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 경질연마입자(212)는 상기 로듐층(218)에 대한 접착강도가 우수하기 때문에 연마패드를 콘디셔닝하는 동안 상기 경질연마입자(212)가 탈착되거나 들뜨는 현상을 현저히 감소 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 연마패드 콘디셔닝 디스크를 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 4를 참조하면, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 본 발명의 제2 실시예에 따른 콘디셔닝 패드는 연마패드에 대향하는 표면을 갖는 지지부재(208) 및 상기 지지부재(208)의 상기 연마패드에 대향하는 표면에 전착된 피복층을 포함한다. 상기 피복층은 차례로 적층된 니켈층(210), 파라듐층(220) 및 로듐층(218)을 포함한다. 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 니켈층(210)은 상기 지지부재(208)에 용이하게 전착되고, 상기 로듐층(218)은 상기 경질연마입자(212)에 대한 접착강도가 우수하다. 상기 제1 실시예와 다른점은, 상기 로듐층(218) 및 상기 니켈층(210) 사이에 파라듐층(220)을 더 포함하는 것이다. 상기 파라듐층(220)은 상기 로듐층(218)과 상기 니켈층(210) 사이에서 버퍼층의 기능을 한다. 이는, 상기 파라듐층(220)이 상기 니켈층(210) 및 상기 로듐층(218) 모두에 용이하게 전착되기 때문이다. 이에 따라, 상기 로듐층(218) 및 상기 니켈층(210)의 접착강도가 향상된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 경질연마입자와 니켈층의 약한 접착강도를 보상하여 상기 경질연마입자에 대한 접착강도가 우수한 물질막을 피복층에 포함함으로써 상기 경질연마입자가 탈착되거나 들뜨는 문제를 방지할 수 있다. 그 결과, 연마 패드 상에 잔존한 경질연마입자에 의한 반도체 장치의 손상을 막을 수 있다.

Claims (4)

  1. 화학적기계적 연마장치의 연마패드를 콘디셔닝하는 콘디셔너에 있어서,
    상기 연마패드에 대향하는 표면을 갖는 지지부재
    상기 지지부재의 표면을 피복하는 피복층;및
    상기 피복층에 매몰, 분산되어 접착되고, 그 일부가 상기 피복층 외부로 노출된 경질연마입자군을 포함하되, 상기 피복층의 표면은 로듐(Rh;Rhodium)층을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 콘디셔닝 디스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 피복층은 차례로 적층된 니켈층 및 로듐층인 것을 특징으로 하는 연마패드 콘디셔닝 디스크.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 니켈층 및 상기 로듐층 사이에 파라듐(Palladium)층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마패드 콘디셔닝 디스크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 경질연마입자군은 천연 또는 인조 다이아몬드 입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 연마패드 콘디셔닝 디스크.
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