KR20050005959A - 연마패드 컨디셔닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적기계연마 공정에서 사용되는 연마패드를 재생시키기 위한 연마패드 컨디셔닝(polishing pad conditioning) 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 방법은, 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 화학적기계연마 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위한 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서, 상기 연마패드의 상부에 노즐을 설치하여 연마패드에 물을 분사시키면서 소정 직경의 브러쉬로 상기 연마패드 표면을 스크러빙(scrubbing)하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 브러쉬를 사용하여 컨디셔닝을 행하므로 연마패드 표면의 제거가 필요치 않아 상기 연마패드의 수명 단축을 방지할 수 있으며, 아울러, 연마패드에 물을 분사시켜 줌으로써 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리를 완벽하게 제거할 수 있다.

Description

연마패드 컨디셔닝 방법{Polishing pad conditioning method}

본 발명은 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하, CMP) 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연마패드 면을 재생시키기 위한 연마패드 컨디셔닝(polishing pad conditioning) 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, CMP 공정은 슬러리(slurry)에 의한 화학 반응과 연마패드에 의한 기계적 가공이 동시에 이루어지는 평탄화 공정이다.

이러한 CMP 공정은 평탄화를 위해 이용되어져 왔던 기존의 리플로우(reflow) 또는 에치-백(etch-back) 공정 등과 비교해서 글로벌(global) 평탄화를 얻을 수 있으며, 그리고, 저온에서 수행 가능하다는 잇점을 갖는다.

또한, 상기 CMP 공정은 표면 평탄화를 위해 제안된 것이지만, 반도체 소자의 고집적화에 따라 최근에는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에서의 트렌치 매립 산화막 식각, 자기정렬콘택(self-aligned contact) 공정에서의 폴리실리콘막 식각 및 금속배선 공정에서의 금속막 식각 공정 등에 이용되고 있으며, 점차 그 이용 분야가 확대되고 있는 추세이다.

이와 같은 CMP 공정에 따르면, 표면에 연마패드가 부착된 플래튼(platen) 상에 연마대상층을 구비한 웨이퍼가 상기 연마대상층이 연마패드와 접촉하도록 배치된 후, 연마패드에 슬러리가 뿌려지면서 연마헤드의 회전에 따라 웨이퍼가 회전되고, 아울러, 플래튼이 회전되어 상기 연마대상층에 대한 연마가 행해진다.

한편, 상기 연마패드는 연마를 진행함에 따라 오픈 포어(open pore)와 그루브(groove)에 슬러리가 끼어 글레이징(glazing) 효과를 나타내게 된다.

따라서, 종래의 CMP 공정에서는 연마패드 표면을 재생시키는 컨디셔닝을 행하고 있다. 이러한 연마패드 컨디셔닝은 통상 표면에 다이아몬드 입자가 박힌 컨디셔닝 디스크로 연마패드를 소정 압력으로 누른 후, 이 컨디셔닝 디스크를 연마패드의 반경방향으로 왕복운동하는 방식으로 수행되며, 상기 컨디셔닝의 결과, 연마패드의 표면 일부가 제거(wear)되면서 클로우즈드 포어(closed pore)가 오픈됨과 동시에 포어 또는 글루브에 있는 슬러리가 제거된다.

도 1은 전형적인 연마패드를 도시한 도면으로서, 도면부호 1은 연마패드, 2는 클로우즈드 포어, 3은 오픈 포어, 그리고, 4는 글루브를 각각 나타낸다.

여기서, 상기 연마패드(1)는 폴리우레탄 재질로 이루어진 것이며, 포어들(2, 3)의 크기는 대략 50㎛ 정도이고, 글루브(4)의 폭 및 깊이는 각각 150∼200㎛ 및 350∼500㎛ 정도이다.

그러나, 종래의 연마패드 컨디셔닝 방법은 연마패드 포어의 재생효과는 우수하지만, 연마패드의 표면 일부 두께를 제거해야 하는 것으로 인해 그 수명이 단축된다는 문제가 있다.

또한, 종래의 연마패드 컨디셔닝 방법은 포어의 재생효과는 우수하지만, 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리를 제거하는데 어려움이 있으므로, 글레이징 효과를 완벽하게 차단함에 한계가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연마패드의 수명 단축을 방지할 수 있는 연마패드 컨디셔닝 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리 또한 완벽하게 제거할 수 있는 연마패드 컨디셔닝 방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

도 1은 전형적인 연마패드를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드 컨디셔닝 방법을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 연마패드 2 : 클로우즈드 포어

3 : 오픈 포어 4 : 글루브

21 : 브러쉬 22 : 물

23 : 노즐

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 CMP 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위한 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서, 상기 연마패드의 상부에 노즐을 설치하여 연마패드에 물을 분사시키면서 소정 직경의 브러쉬로 상기 연마패드 표면을 스크러빙(scrubbing)하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법을 제공한다.

여기서, 상기 물의 분사는 대기압 보다 5배 이상 큰 압력으로 수행한다. 상기 브러쉬는 폴리우레탄으로 이루어지며, 30㎛ 이하의 직경을 갖는다.

본 발명에 따르면, 브러쉬를 사용하여 컨디셔닝을 행하므로 연마패드 표면의 제거가 필요치 않아 상기 연마패드의 수명 단축을 방지할 수 있으며, 아울러, 연마패드에 물을 분사시켜 줌으로써 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리를 완벽하게 제거할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면에 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드 컨디셔닝 방법을 설명하기 위한 으 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 방법은 표면에 다이아몬드 입자가 박힌 다이아몬드 디스크 대신에 소정 직경의 브러쉬(brush : 21)를 이용한 스크러빙(scrubbing) 방식으로 연마패드(1)의 표면을 컨디셔닝한다. 여기서, 상기 브러쉬(21)는 폴리우레탄 재질로 만들며, 대략 30㎛ 이하의 직경을 갖도록 한다.

또한, 본 발명의 방법은 단순히 브러쉬(21)의 스크러빙만을 행하는 것이 아니라, 연마패드(1) 상부에 노즐(nozzle : 23)을 설치하여 컨디셔닝시 상기 연마패드(1)에 물(water : 22)을 분사(jet)시킨다. 이때, 상기 연마패드(1)에의 물 분사는 대기압 보다 5배 이상 큰 압력으로 수행함이 바람직하다.

이와 같이 하면, 브러쉬(21)의 스크러빙을 통해 오픈 포어(3) 및 글루브(4)에 끼어 있는 슬러리를 효과적으로 제거할 수 있음은 물론, 연마패드(1)의 표면 일부 두께를 제거(wear)하지 않아도 되므로, 상기 연마패드(1)의 수명 단축을 막을 수 있다.

또한, 단순히 브러쉬(21)의 스크러빙만을 행하는 것이 아니라, 이와 동시에, 연마패드(1)에 노즐(23)을 통해 물(22)을 분사시키기 때문에, 이러한 물(22) 분사를 통해 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리 또한 완벽하게 제거되도록 할 수 있다.

결국, 본 발명은 다이아몬드 디스크로 연마패드 표면을 제거하는 방식 대신에 브러쉬를 이용한 스크러빙을 행하면서 물을 분사해 줌으로써, 연마패드의 컨디셔닝을 안정적으로 행하면서도 상기 연마패드의 수명 단축 또한 방지할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 기존의 다이아몬드 디스크 대신에 브러쉬를 사용하였지만, 상기 다이아몬드 디스크를 이용한 미소 컨디셔닝을 행한 후, 물 분사 및 브러쉬 스크러빙으로 나머지 컨디셔닝을 행하는 것도 가능하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 브러쉬를 사용하여 컨디셔닝을 행하므로 연마패드 표면의 제거가 필요치 않아 상기 연마패드의 수명 단축을 방지할 수 있으며, 아울러, 연마패드에 물을 분사시켜 줌으로써 글루브 깊숙이 끼어 있는 슬러리를 완벽하게 제거할 수 있고, 그래서, CMP 공정의 원가 절감을 이룰 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이므로, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 따라서, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

1. 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼를 연마하는 화학적기계연마 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위한 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서,

   상기 연마패드의 상부에 노즐을 설치하여 연마패드에 물을 분사시키면서 소정 직경의 브러쉬로 상기 연마패드 표면을 스크러빙(scrubbing)하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 물의 분사는 대기압 보다 5배 이상 큰 압력으로 수행하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 브러쉬는 폴리우레탄으로 이루어지며, 30㎛ 이하의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.