KR20040040965A - Apparatus for supplying polishing slurry for chemical mechanical polishing process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히 CMP(chemical mechanical polishing) 설비에 구비된 연마용 슬러리 공급 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a polishing slurry supply apparatus provided in a chemical mechanical polishing (CMP) facility.
반도체 소자가 고집적화 및 고밀도화됨에 따라 보다 미세한 패턴 형성 기술 및 배선의 다층화 구조가 요구되고 있으며, 반도체 소자의 표면 구조가 점차 복잡해지고, 웨이퍼상에서 층간막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 이와 같은 웨이퍼상의단차를 제거하기 위한 평탄화 기술중 하나로서 CMP 기술이 널리 이용되고 있다.As semiconductor devices become more integrated and higher in density, finer pattern formation techniques and multilayered structures of wirings are required, and surface structures of semiconductor devices are increasingly complicated, and the level of interlayer films on wafers is also increased. CMP technology is widely used as one of the planarization techniques for removing such a step on the wafer.
CMP 기술은 화학 및 물리적 반응을 통하여 웨이퍼 상면을 평탄화시키는 기술로서, 웨이퍼상에 형성되어 있는 박막 표면을 연마 패드 표면에 접촉하도록 하고 여기에 슬러리를 공급하여 웨이퍼상의 박막 표면을 화학적으로 반응시키는 동시에 연마 패드를 회전 운동시켜서 웨이퍼상의 박막 표면을 물리적으로 연마한다.CMP technology is used to planarize the upper surface of the wafer through chemical and physical reactions. The surface of the wafer formed on the wafer is brought into contact with the polishing pad surface, and the slurry is supplied to the surface to chemically react with the surface of the wafer. The pad is rotated to physically polish the thin film surface on the wafer.
최근에는 SiO2를 주성분으로 하는 물질을 CMP 공정에 의하여 연마하는 경우에 사용되는 연마제로서 산화세륨 입자를 사용한 세리아 계열의 슬러리(이하, "세리아 슬러리"라 함)가 알려져 있다. 세리아 슬러리는 산화막 대 질화막의 선택비가 약 45:1로 매우 높아서 질화막을 스토퍼로 하는 산화막의 CMP 공정에서 실리카 슬러리를 사용하는 경우보다 CMP 특성이 우수하고, CMP후 남아 있는 질화막의 두께 편차도 많이 개선시킬 수 있다.Recently, ceria-based slurries (hereinafter referred to as "ceria slurries") using cerium oxide particles are known as abrasives used in polishing a material mainly composed of SiO 2 by a CMP process. The Ceria slurry has a very high selectivity ratio of oxide to nitride of about 45: 1, which results in better CMP characteristics than silica slurry in the CMP process of an oxide film with a nitride as a stopper, and also significantly improves the thickness variation of the nitride film remaining after CMP. You can.
도 1은 종래 기술에 따른 CMP 설비의 슬러리 공급 장치의 요부를 도시한 도면으로서, 세리아 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급 장치를 예시한 것이다.1 is a view showing the main portion of the slurry supply apparatus of the CMP plant according to the prior art, illustrating a slurry supply apparatus for supplying a ceria slurry.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 슬러리 공급 장치는 원액 슬러리 공급 라인(2)과 순수와 같은 희석용 첨가물 또는 다른 첨가물을 공급하기 위한 첨가물 공급 라인(4)을 포함한다. 상기 원액 슬러리 공급 라인(2)을 통하여 공급되는 원액 슬러리와, 상기 첨가물 공급 라인(4)으로부터 공급되는 첨가물은 CMP 설비의 연마 패드에 공급되기 직전에 혼합 노드(10)에서 균일하게 혼합되어 노즐(12)을 통하여 연마 패드에 공급된다. 상기 혼합 노드(10)에서 혼합되는 슬러리는 CMP 설비의 동작 에러, 또는 슬러리 공급 장치에서의 압력 변화에 따라 상기 혼합 노드(10) 내에서 정체되는 경우가 빈번하게 발생된다. 이와 같이 슬러리가 상기 혼합 노드(10) 내에서 정체됨으로써 슬러리 내의 연마 입자가 뭉치거나 찌꺼기가 발생된다. 이와 같이 슬러리 내에 연마 입자가 불균일하게 분포된 상태로 CMP 공정을 진행하면 웨이퍼상에서 마이크로스크래치와 같은 불량이 야기되어 수율을 저하시킨다. 또한, 상기 혼합 노드(10) 내에서 슬러리 내 연마 입자의 원활한 분산 및 응집(agglomeration) 방지가 이루어지지 않아 웨이퍼의 CMP 공정을 진행한 후 웨이퍼상의 박막 제거율이 균일하지 않게 되어 위치에 따라 오버 폴리싱 또는 언더 폴리싱이 야기된다.Referring to FIG. 1, a slurry supply apparatus according to the prior art includes a stock slurry supply line 2 and an additive supply line 4 for supplying diluent additives or other additives such as pure water. The stock slurry supplied through the stock slurry supply line 2 and the additive supplied from the additive supply line 4 are uniformly mixed at the mixing node 10 immediately before being supplied to the polishing pad of the CMP facility, and the nozzle ( 12) is supplied to the polishing pad. Slurry mixed in the mixing node 10 is frequently stagnated in the mixing node 10 according to the operating error of the CMP plant, or the pressure change in the slurry supply device. As such, the slurry is stagnated in the mixing node 10, whereby abrasive particles in the slurry aggregate or debris is generated. As such, when the CMP process is performed in a state in which abrasive particles are uniformly distributed in the slurry, defects such as microscratches are caused on the wafer, thereby lowering the yield. In addition, since the smooth dispersion and agglomeration of the abrasive particles in the slurry are not prevented in the mixed node 10, the removal rate of the thin film on the wafer becomes uneven after the CMP process of the wafer is performed. Under polishing is caused.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 공급 노즐을 통하여 슬러리를 연마 패드상에 공급하기 직전에 원액 슬러리와 첨가물을 혼합하기 위한 혼합 노드에서 슬러리의 정체로 인하여 웨이퍼상에 마이크로스크래치 또는 제거율 불균일과 같은 불량이 야기되는 것을 방지할 수 있는 슬러리 공급 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the problems in the prior art as described above, due to the stagnation of the slurry at the mixing node for mixing the stock slurry and the additive just before feeding the slurry onto the polishing pad through the feed nozzle. It is to provide a slurry supply apparatus which can prevent the occurrence of defects such as microscratch or removal rate unevenness on a wafer.
도 1은 종래 기술에 따른 CMP 설비의 슬러리 공급 장치의 요부를 도시한 도면이다.1 is a view illustrating main parts of a slurry supply apparatus of a CMP plant according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러리 공급 장치의 요부 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing the main configuration of the slurry supply apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102: 제1 공급 라인, 104: 제2 공급 라인, 110: 혼합 노드, 112: 노즐, 120: 진동 장치.102: first supply line, 104: second supply line, 110: mixed node, 112: nozzle, 120: vibration device.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치는 제1 공급 라인을 통하여 공급되는 원액 슬러리와 제2 공급 라인을 통하여 공급되는 첨가물을 혼합하여 연마용 슬러리를 형성하기 위한 혼합 노드와, 상기 혼합 노드로부터 공급되는 연마용 슬러리를 CMP 설비의 연마 패드상에 공급하기 위한 노즐과, 상기 혼합노드를 물리적으로 진동시키기 위한 진동 장치를 포함한다.In order to achieve the above object, the slurry supply apparatus according to the present invention is a mixed node for mixing the raw liquid slurry supplied through the first supply line and the additive supplied through the second supply line to form a polishing slurry, and And a nozzle for supplying the polishing slurry supplied from the mixing node onto the polishing pad of the CMP apparatus, and a vibration device for physically vibrating the mixing node.
상기 진동 장치는 상기 혼합 노드를 진동시킬 수 있는 모터를 구비한 쉐이커(shaker)로 구성될 수 있다. 다른 구성으로서, 상기 진동 장치는 상기 혼합 노드에 초음파를 인가하기 위한 소니케이터(sonicator)로 구성될 수도 있다.The vibration device may be composed of a shaker having a motor capable of vibrating the mixing node. As another configuration, the vibration device may be configured as a sonicator for applying an ultrasonic wave to the mixed node.
바람직하게는, 상기 연마용 슬러리는 세리아 슬러리이다.Preferably, the polishing slurry is a ceria slurry.
상기 제2 공급 라인을 통하여 공급되는 첨가물은 예를 들면 순수, 계면활성제 또는 pH 조절제를 포함할 수 있다.The additives supplied through the second feed line may include, for example, pure water, surfactants or pH adjusters.
본 발명에 의하면, 혼합 노드에서 혼합된 연마용 슬러리가 노즐을 통하여 연마 패드상에 공급되기 전에 혼합 노드에서 연마용 슬러리가 정체되어 있지 않고 충분히 분산되어 응집이 방지되고 찌꺼기가 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치의 혼합 노드로부터 공급되는 연마용 슬러리를 사용하여 CMP 공정을 행하면 웨이퍼상에 마이크로스크래치 또는 제거율 불균일과 같은 불량이 야기되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, before the polishing slurry mixed at the mixing node is supplied onto the polishing pad through the nozzle, the polishing slurry at the mixing node is not stagnant and sufficiently dispersed to prevent aggregation and to prevent the occurrence of debris. . Therefore, by performing the CMP process using the polishing slurry supplied from the mixing node of the slurry supply apparatus according to the present invention, it is possible to prevent defects such as microscratch or removal rate unevenness on the wafer.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러리 공급 장치의 요부 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing the main configuration of the slurry supply apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치는 원액 슬러리, 예를 들면 세리아 슬러리 원액을 공급하기 위한 제1 공급 라인(102)과, 순수와 같은 희석용 첨가물, 또는 게면활성제, pH 조절제 등과 같은 첨가물을 공급하기 위한 제2 공급 라인(104)을 포함한다. 상기 제1 공급 라인(102)을 통하여 공급되는 원액 슬러리와, 상기 제2 공급 라인(104)을 통하여 공급되는 첨가물은 혼합 노드(110)에서 혼합되어 연마용 슬러리, 예를 들면 세리아 슬러리가 형성된다. 상기 혼합 노드(110)에서 균일하게 혼합된 연마용 슬러리는 노즐(112)로 공급되고, 상기 노즐(112)에서는 상기 혼합 노드(110)로부터 공급되는 연마용 슬러리를 CMP 설비의 연마 패드상에 공급한다.Referring to FIG. 2, the slurry supply apparatus according to the present invention includes a first supply line 102 for supplying a stock slurry, for example, a ceria slurry stock solution, a diluent additive such as pure water, a surfactant, a pH adjuster, and the like. And a second supply line 104 for supplying the same additives. The stock slurry supplied through the first supply line 102 and the additive supplied through the second supply line 104 are mixed at the mixing node 110 to form a polishing slurry, for example, a ceria slurry. . The polishing slurry uniformly mixed at the mixing node 110 is supplied to the nozzle 112, and the nozzle 112 supplies the polishing slurry supplied from the mixing node 110 onto the polishing pad of the CMP facility. do.
상기 혼합 노드(110)에는 상기 혼합 노드(110)를 물리적으로 진동시키기 위한 진동 장치(120)가 설치되어 있다. 상기 진동 장치(120)는 상기 혼합 노드(110)를 진동시킬 수 있는 모터를 구비한 쉐이커(shaker), 또는 상기 혼합 노드(110)에 초음파를 인가하기 위한 소니케이터(sonicator)로 구성될 수 있다. 상기 진동 장치(120)에 의하여 상기 혼합 노드(110)는 화살표 "A" 방향에 따라 상하로 진동된다. 바람직하게는, 상기 혼합 노드(110)는 화살표 "A" 방향에 따라 ±2cm 범위 내에서 상하로 진동된다. 따라서, 상기 제1 공급 라인(102) 및 제2 공급 라인(104)을 통하여 각각 혼합 노드(110)에 공급되어 상기 혼합 노드(110)에서 혼합된 연마용 슬러리는 상기 노즐(112)을 통하여 연마 패드상에 공급되기 전에 상기 혼합 노드(110) 내에서 충분히 분산되어 응집이 방지되고 찌꺼기가 생기는 것을 억제할 수 있다.The mixing node 110 is provided with a vibration device 120 for physically vibrating the mixing node 110. The vibration device 120 may be configured as a shaker having a motor capable of vibrating the mixing node 110, or a sonicator for applying ultrasonic waves to the mixing node 110. have. The mixing node 110 is vibrated up and down by the vibration device 120 in the direction of the arrow "A". Preferably, the mixing node 110 is vibrated up and down within a range of ± 2 cm in the direction of the arrow "A". Accordingly, the polishing slurry supplied to the mixing node 110 through the first supply line 102 and the second supply line 104 and mixed at the mixing node 110 is polished through the nozzle 112. It can be sufficiently dispersed in the mixing node 110 before being fed onto the pad to prevent aggregation and to prevent debris from occurring.
본 발명에 따른 슬러리 공급 장치는 각각 별개의 공급 라인을 통하여 공급된 원액 슬러리와 첨가물이 공급되어 혼합됨으로써 연마용 슬러리를 형성하는 혼합 노드를 물리적으로 진동시키기 위한 진동 장치를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치에 의하면, 혼합 노드에서 혼합된 연마용 슬러리가 노즐을 통하여 연마 패드상에 공급되기 전에 혼합 노드에서 연마용 슬러리가 정체될 염려가 없으며, 혼합 노드 내에서 연마용 슬러리가 충분히 분산되어 응집이 방지되고 찌꺼기가 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 슬러리 공급 장치의 혼합 노드로부터 공급되는 연마용 슬러리를 사용하여 CMP 공정을 행하면 웨이퍼상에 마이크로스크래치 또는 제거율 불균일과 같은 불량이 야기되는 것을 방지할 수 있다.The slurry supply apparatus according to the present invention includes a vibrating apparatus for physically vibrating a mixing node which forms a polishing slurry by feeding and mixing the stock solution slurry and the additives supplied through separate supply lines, respectively. Therefore, according to the slurry supply apparatus according to the present invention, there is no fear that the polishing slurry is stagnated at the mixing node before the polishing slurry mixed at the mixing node is supplied onto the polishing pad through the nozzle, and the polishing slurry is mixed in the mixing node. The slurry can be sufficiently dispersed to prevent agglomeration and to prevent debris from occurring. Therefore, by performing the CMP process using the polishing slurry supplied from the mixing node of the slurry supply apparatus according to the present invention, it is possible to prevent defects such as microscratch or removal rate unevenness on the wafer.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.
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|---|---|---|---|---|
| KR100647194B1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-11-23 | (주)수도프리미엄엔지니어링 | Spraying apparatus of a liquid for manufacturing a semiconductor device and lcd and chemical-mechanical processing apparatus |
| US7338352B2 (en) | 2005-05-18 | 2008-03-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Slurry delivery system, chemical mechanical polishing apparatus and method for using the same |
| KR102116510B1 (en) * | 2019-03-08 | 2020-05-28 | 에스케이실트론 주식회사 | Wafer Lapping Apparatus |
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