KR20040048464A - Chemical mechanical polishing pad - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A CMP(Chemical Mechanical Polishing) pad is provided to increase the lifetime of the pad and reduce polishing time by forming the pad using polytex. CONSTITUTION: A CMP pad(200) includes a polishing pad part(202) for polishing the hard surface of a semiconductor wafer. The polishing pad part is made of polytex. A plurality of grooves(206) are formed on the polishing pad part for containing slurry. The polishing pad part is made of a fiber having a thickness of 5-20 μm. The polishing pad part has a compressibility of 2-3 %. The weight of the polishing pad part is in the range of 0.4-0.6 g/cm3. A soft polishing pad part(208) is formed at the lower portion of the polishing pad part for improving the uniformity of the polytex.

Description

화학 기계적 연마패드{Chemical mechanical polishing pad}Chemical mechanical polishing pad

본 발명은 화학 기계적 연마패드에 관한 것으로서, 특히, 브러쉬를 이용하여 연마패드 컨디셔닝 효과를 얻을 수 있는 화학 기계적 연마패드에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad, and more particularly, to a chemical mechanical polishing pad capable of obtaining a polishing pad conditioning effect using a brush.

일반적으로, 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: 이하, CMP라 함.)공정은 집적회로를 형성함에 따라 반도체 웨이퍼에 형성된 단차를 평탄화하는 방법 중 하나로서 에치백-공정과 달리 저온에서 높은 연마 처리량으로 반도체 웨이퍼의 표면을 균일하게 글로벌 평탄화 할 수 있다는 이점 때문에 최근 폭 넓게 사용되고 있다. 이러한 CMP공정에서는 기공(Pore)을 구비한 연마패드에 연마제를 포함한 슬러리를 공급하고, 회전운동을 수반한 소정의 하향 압력에 의해 반도체 웨이퍼의 연마 대상층을 상기 연마패드에 가압하여 화학적 기계적으로 연마 대상층의 단차부분을 갈아냄으로써 글로벌 평탄화를 이룬다.In general, chemical mechanical polishing (CMP) is one of the methods of planarizing the steps formed in the semiconductor wafer as the integrated circuit is formed. Recently, it has been widely used due to the advantage that the surface of semiconductor wafers can be uniformly globally planarized. In the CMP process, the slurry including the abrasive is supplied to the polishing pad having pores, and the polishing target layer of the semiconductor wafer is pressed against the polishing pad by a predetermined downward pressure accompanied by a rotational movement, thereby chemically and mechanically polishing the target layer. The global flattening is achieved by grinding the stepped portion of.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마패드를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 슬러리에 의한 글래이징 효과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional chemical mechanical polishing pad, Figure 2 is a view for explaining the glazing effect by the slurry of FIG.

종래의 화학 기계적 연마패드(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 슬러리를 함유하기 위해 연마패드부(102)의 연마면(104)에 동심원 형태의 복수의 홈(106)이 형성되고, 연마패드부(102)의 내부에 복수의 기공이 형성된다. 여기서, 연마패드부(102)는 폴리우레탄 재료로 형성된다.In the conventional chemical mechanical polishing pad 100, as shown in FIG. 1, a plurality of concentric grooves 106 are formed in the polishing surface 104 of the polishing pad portion 102 to contain a slurry. A plurality of pores are formed in the polishing pad 102. Here, the polishing pad portion 102 is formed of a polyurethane material.

상기와 같이 구성된 종래의 화학 기계적 연마패드(100)에서는 CMP공정을 수회 수행하고 나면, 연마패드부(102)에 작용하는 압력으로 인하여 연마면(104)의 복수의 홈(106)은 슬러리로 완전히 충진되고, 그 충진된 슬러리는 후속되는 연마에 의해 표면이 매끄러워져 결국 고유 연마 재료로서의 기능을 상실하게 된다. 이러한 현상을 글래이징 효과(Glazing Effect)라 한다.In the conventional chemical mechanical polishing pad 100 configured as described above, after performing the CMP process several times, the plurality of grooves 106 of the polishing surface 104 are completely formed of slurry due to the pressure applied to the polishing pad portion 102. After filling, the filled slurry is smoothed by subsequent polishing, which in turn loses its function as an intrinsic abrasive material. This phenomenon is called a glazing effect.

따라서, 상기 글래이징 효과(Glazing Effect)가 발생하게 되면, 반도체 웨이퍼의 연마 대상층이 국부적으로 연마되지 않기 때문에 연마 균일도가 저하되는 문제가 초래된다.Therefore, when the glazing effect occurs, the polishing uniformity is lowered because the polishing target layer of the semiconductor wafer is not locally polished.

상기 글래이징 효과로 인한 문제점을 해결하기 위해서 연마면(104)이 원래의 기능으로 복원될 수 있도록 주기적으로 연마패드 컨디셔닝 공정이 수행된다. 상기 연마패드 컨디셔닝 공정으로는 다양한 방법이 사용되는 데, 그 중 하나가 연마패드부(102) 상부의 소정 부분을 갈아내어 연마패드부(102) 내부의 기공을 노출시키는 표면 컨디션닝 방법이다.In order to solve the problem caused by the glazing effect, the polishing pad conditioning process is performed periodically so that the polishing surface 104 can be restored to its original function. Various methods are used as the polishing pad conditioning process, and one of them is a surface conditioning method in which a predetermined portion of the upper portion of the polishing pad portion 102 is ground to expose pores inside the polishing pad portion 102.

그러나, 상술한 바와 같은 표면 컨디셔닝 방법은 연마공정을 반복적으로 수행함에 따라 연마면이 손실되고, 더 이상 사용하지 못할 때는 새로운 연마패드로 교체해야 하기 때문에 제조 시간 및 비용의 상승을 초래하고, 또한 연마패드를 갈아내는 과정 중에 디스크 불량에 따른 다이아몬드 스크래치 등 다양한 문제가 야기된다.However, the surface conditioning method as described above leads to an increase in manufacturing time and cost since the polishing surface is lost as the polishing process is repeatedly performed, and when it is no longer used, it is necessary to replace with a new polishing pad. During the grinding process, various problems occur, such as diamond scratches due to a bad disk.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 연마패드부를 폴리텍스 재료로 섬유질 형태로 제조함으로써 브러쉬만으로도 연마패드 컨디셔닝을 효과를 얻을 수 있는 연마패드를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing pad which can obtain polishing pad conditioning effect by using only a brush by manufacturing the polishing pad part in a fibrous form from a polytex material in order to solve the above problems.

도 1은 종래의 화학 기계적 연마패드를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional chemical mechanical polishing pad.

도 2는 도 1의 슬러리에 의한 글래이징 효과를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining a glazing effect by the slurry of FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기계적 연마패드를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a chemical mechanical polishing pad according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 기계적 연마패드의 일부분을 확대한 사진.Figure 4 is an enlarged photograph of a portion of the chemical mechanical polishing pad according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명* Code descriptions for the main parts of the drawings

200: 연마패드202 연마패드200: polishing pad 202 polishing pad

204: 연마면206: 홈204: polishing surface 206: groove

208: 연질패드208: soft pad

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학 기계적 연마패드는 반도체 웨이퍼의 경면을 화학 기계적으로 연마하기 위해 연마패드부를 구비하는 화학 기계적연마패드에 있어서,In the chemical mechanical polishing pad of the present invention for achieving the above object in the chemical mechanical polishing pad having a polishing pad portion for chemically polishing the mirror surface of the semiconductor wafer,

상기 연마패드부를 폴리텍스 재료로 형성하며, 상기 연마패드부의 연마면에 슬러리를 함유하는 복수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.The polishing pad portion is formed of a polytex material, and a plurality of grooves containing a slurry is formed on the polishing surface of the polishing pad portion.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연마패드를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일시예에 따른 연마패드의 일부를 확대한 사진이다.3 is a view for explaining a polishing pad according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an enlarged photograph of a portion of the polishing pad according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 연마패드(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연마패드부(202)가 폴리텍스 재료로 형성되며, 슬러리를 함유하기 위해 연마패드부(102)의 연마면(204)에 복수의 홈(206)이 형성된다.In the polishing pad 200 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the polishing pad portion 202 is formed of a polytex material, and the polishing pad portion 102 is polished to contain a slurry. A plurality of grooves 206 are formed in the face 204.

상기 연마패드(200)는 슬러리에 의해 화학 기계적으로 에칭된 막과의 반응 생성물을 제거하기 위해 단단하고 거친 표면을 지닐 필요가 있고, 허용치를 초과하는 연질의 재료로 형성될 경우 가압에 의한 변형이 이루어져 연마 균일도를 저해하게 된다. 이 때문에 본 발명의 일실시예에서는 CMP진행시 변형이 발생하지 않고, CMP후 반응 생성물의 제거를 용이하게 함과 아울러 브러쉬만으로도 컨디셔닝 효과를 얻을 수 있도록 하기 위해 상기 폴리우레탄에 비해 연질의 특성을 갖는 폴리텍스 재료를 사용하여 연마패드부(202)를 형성한다.The polishing pad 200 needs to have a hard and rough surface in order to remove the reaction product with the film chemically etched by the slurry, and when the polishing pad 200 is formed of a soft material exceeding the allowable value, the deformation due to pressurization The polishing uniformity is inhibited. For this reason, in one embodiment of the present invention, the deformation does not occur during the CMP process, and in order to facilitate the removal of the reaction product after the CMP and to obtain a conditioning effect by using a brush alone, it has a soft property compared to the polyurethane. The polishing pad portion 202 is formed using a polytex material.

상기 연마패드부(202)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 굵기가 5~20㎛인 섬유질이 서로 엮어진 형태로 제조되며, 압축률이 2~3%이며, 고유 중량이 0.4~0.6(g/cm3)인 것으로 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the polishing pad part 202 is manufactured in a form in which fibers having a thickness of 5 to 20 μm are woven together, a compressibility of 2 to 3%, and an intrinsic weight of 0.4 to 0.6 (g / preferably cm 3 ).

통상적으로, CMP를 균일하게 수행하기 위해서는 연마제를 포함하는 슬러리를 연마면(204)에 골고루 분배하고 연마시 슬러리가 회전운동을 하는 반도체 웨이퍼의 원심력에 의해 연마면(204)의 바깥쪽으로 밀려나가지 않도록 하는 것이 중요하다. 복수의 홈(206)은 이런 기능을 담당한다.In general, in order to uniformly perform CMP, the slurry including the abrasive is evenly distributed on the polishing surface 204 and the slurry is not pushed out of the polishing surface 204 by the centrifugal force of the semiconductor wafer which rotates during polishing. It is important to do. The plurality of grooves 206 are responsible for this function.

본 발명의 일실시예에서는 슬러리의 함유량 최적화시키고, 연마 균일도를 향상시키기 위해 상기 복수의 홈(206)을 격자 무늬 형태로 형성하고, 복수의 홈(206)간의 간격을 0.2~3㎜로 형성하고, 복수의 홈(206)의 폭을 1~2㎜로 형성하고, 복수의 홈의 깊이를 0.4~0.6㎜로 형성하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, in order to optimize the content of the slurry and improve polishing uniformity, the plurality of grooves 206 are formed in a lattice pattern, and the intervals between the plurality of grooves 206 are formed in a range of 0.2 to 3 mm. It is preferable to form the width of the plurality of grooves 206 to 1 to 2 mm and to form the depth of the plurality of grooves to 0.4 to 0.6 mm.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연마패드는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 경질 패드(hard pad)인 폴리텍스 재료의 연마패드부(202) 하부에 연질패드(soft pad)(208)가 적층된 구조로 형성된다.In the polishing pad according to another embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 3, a soft pad 208 is stacked below a polishing pad portion 202 of a polytex material which is a hard pad. It is formed into a structure.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래의 폴리우레탄에 비하여 연질인 폴리텍스 재료로 연마패드부를 형성함으로써, 다이아몬드 디스크로 컨디셔닝하는 대신 브러쉬만으로도 제거할 수 있고, 인로 인하여 연마패드의 수명을 증가시키고 연마시간을 단축시켜 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention by forming a polishing pad portion of a soft polytex material compared to the conventional polyurethane, it can be removed only by a brush instead of conditioning with a diamond disk, and increases the life of the polishing pad due to phosphorus By reducing the polishing time there is an effect that can reduce the manufacturing cost and time.

Claims (10)

반도체 웨이퍼의 경면을 화학 기계적으로 연마하기 위한 연마패드부를 구비하는 화학 기계적 연마패드에 있어서,A chemical mechanical polishing pad comprising a polishing pad portion for chemically polishing a mirror surface of a semiconductor wafer, 상기 연마패드부를 폴리텍스 재료로 형성하며, 상기 연마패드부의 연마면에 슬러리를 함유하기 위한 복수의 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.And forming a plurality of grooves for containing a slurry on the polishing surface of the polishing pad portion, wherein the polishing pad portion is formed of a polytex material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마패드부는 굵기가 5~20㎛인 섬유질이 서로 얽혀진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The polishing pad part is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that the fiber is formed in the form entangled with each other the thickness of 5 ~ 20㎛. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마패드부의 압축률은 2~3%인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.Compression rate of the polishing pad portion is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that 2 to 3%. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마패드부의 고유 중량은 0.4~0.6(g/cm3)인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.Intrinsic weight of the polishing pad portion is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that 0.4 ~ 0.6 (g / cm 3 ). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마패드부는 상기 폴리텍스의 균일도를 높이기 위해 그 하부에 소프트 연마패드부를 형성한 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The polishing pad portion is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that to form a soft polishing pad portion in the lower portion to increase the uniformity of the polytex. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연마패드는 브러쉬를 이용하여 컨디셔닝을 행하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The polishing pad is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that the conditioning using a brush. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 홈은 격자 무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The plurality of grooves are chemical mechanical polishing pad, characterized in that formed in a grid pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 홈간의 간격은 0.2~3㎜인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The chemical mechanical polishing pad, characterized in that the interval between the plurality of grooves is 0.2 ~ 3㎜. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 홈의 폭은 1~2㎜인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The width of the plurality of grooves is chemical mechanical polishing pad, characterized in that 1 ~ 2mm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 홈의 깊이는 0.4~0.6㎜인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마패드.The depth of the plurality of grooves is chemical mechanical polishing pad, characterized in that 0.4 ~ 0.6mm.
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