KR20030058578A - Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry - Google Patents
Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030058578A KR20030058578A KR1020010089092A KR20010089092A KR20030058578A KR 20030058578 A KR20030058578 A KR 20030058578A KR 1020010089092 A KR1020010089092 A KR 1020010089092A KR 20010089092 A KR20010089092 A KR 20010089092A KR 20030058578 A KR20030058578 A KR 20030058578A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- slurry
- wafer
- polishing pad
- current
- metal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/27—Work carriers
- B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
- B24B37/32—Retaining rings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
- B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
Abstract
Description
본 발명 반도체 공정에 사용되는 ECMP(Electrochemical-mechanical Polishing) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에서 전압 및 전류를 조정하여 웨이퍼 표면과 슬러리의 전기화학적인 반응성을 조절할 수 있는 ECMP 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical-mechanical polishing (ECMP) apparatus used in a semiconductor process, and more particularly, to an ECMP apparatus capable of controlling the electrochemical reactivity of a wafer surface and a slurry by adjusting voltage and current from the outside.
반도체공정에서 일반적으로 사용되는 CMP 공정은, 하부에서 회전하는 테이블에 부착된 폴리싱 패드와 상부 헤드부분의 리테이너 링(Retainer Ring) 내에 고정된 웨이퍼를 직접 밀착시켜 진행된다. 연마공정중에는 폴리싱 패드와 테이블의 회전수 및 헤드의 아랫방향으로 가해지는 압력을 일정하게 유지하고, 연마제와 화학적으로 반응성이 있는 슬러리(slurry) 용액이 분사된다. 이러한 슬러리의 화학적인 반응에 의해 금속의 반응성을 증가시키므로, 슬러리에는 금속표면을 산화시켜서 기계적으로 산화피막을 제거하기 위한 산화제(oxidizer), 산화시 슬러리 내 존재하는 금속이온의 재부착을 막기위한 복합제(complexing agent), 금속표면의 부식을 억제하는 부식억제제(corrosion inhibitor), 표면 흡착을 조장하여 반응성을 향상시키는 계면활성제(surfactant) 등의 많은 함유물이 포함되어야 한다. 또한 위에서 예시한 여러 가지 성분들간의 화학적인 작용의 제한 때문에 슬러리 개발에는 한계가 많다는 문제점이 있다.The CMP process, which is generally used in the semiconductor process, is performed by directly adhering the polishing pad attached to the table rotating at the bottom and the wafer fixed in the retainer ring of the upper head portion. During the polishing process, a slurry solution that is chemically reactive with the abrasive is sprayed while maintaining a constant rotational speed of the polishing pad and the table and a pressure applied downwardly of the head. As the chemical reaction of the slurry increases the reactivity of the metal, the slurry is an oxidizer for oxidizing the metal surface to mechanically remove the oxide film, and a composite agent for preventing re-adhesion of metal ions present in the slurry during oxidation. Many inclusions should include complexing agents, corrosion inhibitors that inhibit corrosion of metal surfaces, and surfactants that promote surface adsorption to enhance reactivity. In addition, there is a problem that there are many limitations in the development of the slurry due to the limitation of the chemical action between the various components illustrated above.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폴리싱 패드 내부와 리테이너 링 끝단에 금속전극을 형성하여, 웨이퍼를 작동전극(working electrode), 폴리싱 패드 내부의 금속을 대전극(counter electrode)으로 작용하게 함으로써 웨이퍼 표면의 전기화학적인 반응성을 조절할 수 있는 ECMP 장치 및 ECMP 장치를 이용한 슬러리의 반응성을 조절하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by forming a metal electrode inside the polishing pad and the end of the retainer ring, so that the wafer acts as a working electrode, the metal inside the polishing pad as a counter electrode. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ECMP apparatus capable of controlling the electrochemical reactivity of the wafer surface and a method of controlling the reactivity of the slurry using the ECMP apparatus.
도 1은 본 발명의 실시례에 따른 ECMP 장치의 도면.1 is a diagram of an ECMP apparatus according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 : 폴리싱 패드12 : 내부 금속10 polishing pad 12 internal metal
20 : 리테이너 링22 : 웨이퍼20: retainer ring 22: wafer
23 : 내부 전극30 : 전원23: internal electrode 30: power
40 : 슬러리 배출장치40: slurry discharge device
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 ECMP 장치는, 끝단에 웨이퍼와 전기적으로 접속되는 금속전극이 형성된 리테이너 링; 하부와 슬러리 배출구 주위에 내부금속이 형성된 폴리싱 패드; 상기 리테이너 링의 금속전극과 상기 폴리싱 패드의 내부금속에 각각 제1 극과 제2 극이 연결되고, 공급되는 전압 및 전류가 조절가능한 전원부; 및 전해질 성분을 포함하는 슬러리를 상기 폴리싱 패드에 공급하는 슬러리 배출장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an ECMP apparatus according to the present invention comprises a retainer ring having a metal electrode electrically connected to the wafer at the end; A polishing pad having an inner metal formed around the lower portion and the slurry outlet; A power supply unit having a first pole and a second pole connected to the metal electrode of the retainer ring and the inner metal of the polishing pad, respectively, and having a voltage and a current supplied thereto adjustable; And a slurry discharge device for supplying a slurry containing an electrolyte component to the polishing pad.
또한, 본 발명에 의한 슬러리의 반응성 조절방법은, CMP 공정에 있어서,In addition, the method of controlling the reactivity of the slurry according to the present invention, in the CMP process,
전해질을 포함하는 슬러리를 사용하고; 웨이퍼를 지지하는 리테이너 링에 설치되고, 웨이퍼와 전기적으로 전속된 내부전극과 폴리싱 패드에 설치된 내부금속에 전원을 인가하되; 상기 전원의 전류와 전압을 조절함으로써 슬러리의 전기화학적인 반응성을 조절하는 것을 특징으로 한다.Using a slurry comprising an electrolyte; Installed on a retainer ring supporting the wafer, and applying power to an internal metal electrically connected to the wafer and the internal metal provided on the polishing pad; It is characterized by controlling the electrochemical reactivity of the slurry by controlling the current and voltage of the power source.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시례에 따른 ECMP 장치의 구성도이다. ECMP 장치는 폴리싱 패드(10), 내부 금속(12), 리테이너 링(20), 웨이퍼(22), 내부전극(23), 전원(30), 슬러리 배출장치(40)를 포함하여 구성된다. 웨이퍼(22)가 고정되는 리테이너 링(20)은 끝단에 금속 전극(23)이 형성되고, 내부전극(23)은 전원(30)의 양극에 연결되고, 리테이너 링(20)에 고정되는 웨이퍼(22)와 전기적으로 접속된다. 이때 리테이너링(20)이 아닌 다른 구조물로 웨이퍼를 지지하는 경우에 있어서도, 웨이퍼가 전기적으로 전원에 접속되기만 하면된다.1 is a configuration diagram of an ECMP apparatus according to an embodiment of the present invention. The ECMP apparatus includes a polishing pad 10, an internal metal 12, a retainer ring 20, a wafer 22, an internal electrode 23, a power supply 30, and a slurry discharge device 40. The retainer ring 20 to which the wafer 22 is fixed is formed with a metal electrode 23 at an end thereof, and the inner electrode 23 is connected to the anode of the power supply 30 and fixed to the retainer ring 20 ( 22) is electrically connected. At this time, even when the wafer is supported by a structure other than the retaining ring 20, the wafer only needs to be electrically connected to the power source.
폴리싱 패드(10)는 슬러리 배출장치(40)로부터 공급되는 슬러리를 웨이퍼(22)표면으로 배출하기 위한 배출구가 형성이 되는 것이 일반적인데, 슬러리에 전압 및 전류를 인가하기 위해 폴리싱 패드(10)의 일부에 전원(30)과 연결되는 내부금속(12)을 형성한다. 바람직하게는, 내부금속(12)은 도시된 바와 같이 폴리싱 패드(10)의 하부 및 측부인 배출구를 감싸는 형태로 형성할 수 있다. 또한, 슬러리와 금속이 반응하는 것을 방지하기 위해 화학적으로 안정한 금속을 선택하는 것이 바람직하다.The polishing pad 10 is generally formed with an outlet for discharging the slurry supplied from the slurry discharging device 40 to the surface of the wafer 22. In order to apply voltage and current to the slurry, the polishing pad 10 A part of the inner metal 12 is formed to be connected to the power source 30. Preferably, the inner metal 12 may be formed in a shape to surround the discharge port which is the lower and side portions of the polishing pad 10 as shown. It is also desirable to select a chemically stable metal to prevent the slurry and metal from reacting.
슬러리 배출장치(40)는 폴리싱 패드(10)에 형성된 배출구를 통해 폴리싱 패드(10) 표면과 웨이퍼(22) 표면에 슬러리를 공급한다. 그런데, 슬러리는 내부전극(23)과 내부금속(12)을 통해 웨이퍼(22)와 폴리싱 패드(10) 사이에 인가되는 전류와 전압에 의해 반응성이 조절되기 위해서는 전해질(electrolyte)을 포함하여야 한다. 바람직하게는, 슬러리의 전기전도도는 100??S/cm 이상일 수 있다. 더욱 바람직하게는 슬러리는 인가되는 전류와 전압을 통해 그 화학적 성질을 변화시킬 수 있으므로, 연마제 또는 산화제, 계면활성제를 포함하지 않을 수 있다.The slurry discharge device 40 supplies the slurry to the surface of the polishing pad 10 and the surface of the wafer 22 through an outlet formed in the polishing pad 10. However, the slurry must include an electrolyte in order to control the reactivity by the current and voltage applied between the wafer 22 and the polishing pad 10 through the internal electrode 23 and the internal metal 12. Preferably, the electrical conductivity of the slurry may be 100 ?? S / cm or more. More preferably, the slurry may change its chemical properties through applied current and voltage, and thus may not include abrasives, oxidants, or surfactants.
본 발명에 의한 ECMP 장치를 사용하여 슬러리의 반응성을 조절하는 방법을 설명하면 다음과 같다. CMP 공정에 있어서, 전해질을 포함하는 슬러리를 사용하고, 웨이퍼(22)를 지지하는 리테이너 링(20)에 설치되고, 웨이퍼(22)와 전기적으로 접속된 내부전극(23)과 폴리싱 패드(10)에 설치된 내부금속(12)에 전원(30)을 인가하되, 전원(30)의 전류와 전압을 조절함으로써 웨이퍼(22)와 폴리싱 패드(10) 사이에 인가되는 전압과 전류를 조절하여 슬러리의 전기화학적인 반응성을 조절할 수 있다. 즉, 전원(30)의 양극(anode)에 리테이너 링(20)의 내부전극(23)을 통해 전기적으로 접속된 웨이퍼(22)를 작동전극(working electrode), 전원(30)의음극(cathode)에 전기적으로 접속된 폴리싱 패드(10) 내의 내부금속(12)을 대전극(counter electrode)로 작용하게 함으로써 전해질로 작용하는 슬러리에 전압 및 전류를 인가한다. 따라서 전원(30)에서 공급되는 전압 및 전류를 조절함으로써 슬러리와 웨이퍼(22) 표면의 전기화학적인 반응성을 손쉽게 조절함으로써 CMP 공정을 미세하게 제어할 수 있다.Referring to the method of controlling the reactivity of the slurry using the ECMP apparatus according to the present invention. In the CMP process, the internal electrode 23 and the polishing pad 10 are provided in the retainer ring 20 supporting the wafer 22 using a slurry containing an electrolyte and electrically connected to the wafer 22. The power supply 30 is applied to the internal metal 12 installed in the power supply, and the voltage and current applied between the wafer 22 and the polishing pad 10 by controlling the current and the voltage of the power supply 30 to control the electricity of the slurry. Chemical reactivity can be controlled. That is, the wafer 22 electrically connected to the anode of the power supply 30 through the internal electrode 23 of the retainer ring 20 is a working electrode and a cathode of the power supply 30. By applying the inner metal 12 in the polishing pad 10 electrically connected to the counter electrode, voltage and current are applied to the slurry serving as the electrolyte. Accordingly, the CMP process can be finely controlled by easily adjusting the electrochemical reactivity of the slurry and the surface of the wafer 22 by adjusting the voltage and current supplied from the power supply 30.
바람직하게는, 슬러리에 인가되는 전류 및 전압의 변화를 모니터링함으로써 CMP 공정의 종말점을 검출하는 기능을 더 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는, 전원부(30)는 슬러리에 인가되는 전류 및 전압의 조절, 역전하는 방법으로 웨이퍼(22) 표면에 흡착된 파티클, 이온 및 금속불순물을 제거하는 기능을 추가로 더 포함할 수 있다.Preferably, the method may further include a function of detecting an end point of the CMP process by monitoring a change in current and voltage applied to the slurry, and more preferably, the power supply unit 30 controls the current and voltage applied to the slurry. In addition, the method may further include a function of removing particles, ions, and metal impurities adsorbed on the surface of the wafer 22 by a reverse method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 ECMP 장치와 슬러리의 반응성 조절방법에 의하면, 화학적으로만 반응성을 향상시키는 종래의 CMP 방법에 비해 슬러리에 전압 및 전류를 인가할 수 있으므로, 슬러리 내의 산화제, 계면활성제 등의 성분을 획기적으로 감소할 수 있을 뿐 아니라, 서로 다른 반응성이 요구되는 공정에서 동일한 슬러리를 사용하되, 전류 및 전압을 조절하는 간단한 방법으로 웨이퍼와 슬러리의 다양한 반응이 가능하게 할 수 있으므로, 공정을 단순화할 수 있는 현저한 효과가 있다.아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.As described above, according to the method of controlling the reactivity of the ECMP apparatus and the slurry according to the present invention, since the voltage and current can be applied to the slurry compared to the conventional CMP method which improves the reactivity only chemically, the oxidizing agent and the surfactant in the slurry It is possible to dramatically reduce the components of the back and the like, and to use the same slurry in a process requiring different reactivity, but it is possible to enable various reactions of the wafer and the slurry by a simple method of controlling the current and voltage. In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and various modifications, changes, additions, and the like may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. Should be considered to be within the scope of the following claims.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010089092A KR100649823B1 (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020010089092A KR100649823B1 (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20030058578A true KR20030058578A (en) | 2003-07-07 |
KR100649823B1 KR100649823B1 (en) | 2006-11-24 |
Family
ID=32216479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020010089092A KR100649823B1 (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100649823B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100456091B1 (en) * | 2002-05-03 | 2004-11-08 | 한국과학기술연구원 | System for in-situ electrochemical monitoring of chemical mechanical planarization |
KR100882050B1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-02-09 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Voltage mode current control |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100300898B1 (en) * | 1997-03-26 | 2001-10-19 | 포만 제프리 엘 | Method and apparatus for electrochemical mechanical planarization |
-
2001
- 2001-12-31 KR KR1020010089092A patent/KR100649823B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100456091B1 (en) * | 2002-05-03 | 2004-11-08 | 한국과학기술연구원 | System for in-situ electrochemical monitoring of chemical mechanical planarization |
KR100882050B1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-02-09 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Voltage mode current control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100649823B1 (en) | 2006-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2893012B2 (en) | Method and apparatus for planarizing a workpiece | |
US5807165A (en) | Method of electrochemical mechanical planarization | |
US6368190B1 (en) | Electrochemical mechanical planarization apparatus and method | |
US6736952B2 (en) | Method and apparatus for electrochemical planarization of a workpiece | |
KR100849572B1 (en) | Planarization of substrates using electrochemical mechanical polishing | |
US20060234604A1 (en) | Methods and apparatus for electrical, mechanical and/or chemical removal of conductive material from a microelectronic substrate | |
US7128825B2 (en) | Method and composition for polishing a substrate | |
US7232514B2 (en) | Method and composition for polishing a substrate | |
US20140377953A1 (en) | Method and apparatus for simultaneously removing multiple conductive materials from microelectronic substrates | |
US20050233578A1 (en) | Method and composition for polishing a substrate | |
US20030216045A1 (en) | Hydrogen bubble reduction on the cathode using double-cell designs | |
US8603319B2 (en) | Methods and systems for removing materials from microfeature workpieces with organic and/or non-aqueous electrolytic media | |
JP2010147489A (en) | Process control of electrochemical mechanical polishing | |
JP2005518670A (en) | Method and composition for polishing a substrate | |
WO2002041369A2 (en) | Electropolishing and chemical mechanical planarization | |
US20070295611A1 (en) | Method and composition for polishing a substrate | |
KR20030058578A (en) | Electrochemical-mechanical Polishing Device for Controlling Reactivity of Slurry | |
KR20040067893A (en) | Electrolytic polishing apparatus and polishing method | |
KR100300898B1 (en) | Method and apparatus for electrochemical mechanical planarization | |
JP2006186088A (en) | Polishing apparatus and polishing method | |
WO2003001581A2 (en) | Methods and apparatus for electrical, mechanical and/or chemical removal of conductive material from a microelectronic substrate | |
JP2005142441A (en) | Wafer polishing method and device | |
KR20050012987A (en) | Method for performing chemical mechanical polishing process using cmp device | |
KR19990086371A (en) | Polishing process for manufacturing semiconductor device | |
JPH09289183A (en) | Flattening method of semiconductor substrate and its equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101025 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |