KR20050006509A - 연마패드 컨디셔닝 방법 - Google Patents
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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 웨이퍼 상의 연마대상층의 소정 두께를 제거하는 연마 단계와, 상기 연마 단계가 수행된 웨이퍼에 대해 탈이온수 및 연마패드의 기계적 마찰을 이용해서 웨이퍼 표면 및 연마패드 표면의 부스러기 및 슬러리를 제거하는 버핑 단계를 포함하는 화학적기계연마 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 수행하는 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서, 상기 연마 단계시 연마패드의 균일도가 향상되도록 연마 초기의 소정 시간 동안 인-시튜 컨디셔닝을 진행하고, 상기 버핑 단계를 수행하기 전, 연마패드의 물질 제거 속도가 향상되도록 연마패드에 탈이온수를 공급하면서 익스-시튜 컨디셔닝을 진행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝을 조합하여 진행함으로써 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 화학적기계연마 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
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 계속적인 연마가 진행됨에 따라, 그 연마면의 불량이 일어나게 된다. 이에, 통상의 CMP 장치에는 연마패드 면을 재생시키기 위한 컨디셔너가 설치되며, 상기 컨디셔너를 이용한 컨디셔닝에 의해 연마패드의 연마면은 지속적으로 재생된다.
여기서, 종래의 연마패드 컨디셔닝은, 도 1에 도시된 바와 같이, 인-시튜 컨디셔닝(in-situ conditioning), 또는, 익스-시튜 컨디셔닝(ex-situ conditioning) 중에서 어느 하나의 방법만을 진행하여, 상기 인-시튜 컨디셔닝으로 균일도 향상을 이루고, 상기 익스-시튜 컨디셔닝으로 물질 제거 속도를 증가시키고 있다. 도 1에서, 도면부호 1은 연마 플래튼, 2는 연마패드, 3은 연마헤드, 4는 노즐, 5는 컨디셔너, 그리고, 10은 웨이퍼를 각각 나타낸다.
그러나, 종래의 연마패드 컨디셔닝 방법은 인-시튜 컨디셔닝 또는 익스-시튜 컨디셔닝 중에서 어느 하나의 방법만을 사용하므로, 균일도 및 물질 제거 속도 특성 모두를 향상시킴에 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킬 수 있는 연마패드 컨디셔닝 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 연마패드 컨디셔닝 방법을 설명하기 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드 컨디셔닝 방법을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 연마 플래튼 2 : 연마패드
3 : 연마헤드 4 : 노즐
5 : 연마패드 컨디셔너 6 : 슬러리
7 : 탈이온수 10 : 버핑 플래튼
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼 상의 연마대상층의 소정 두께를 제거하는 연마 단계와, 상기 연마 단계가 수행된 웨이퍼에 대해 탈이온수 및 연마패드의 기계적 마찰을 이용해서 웨이퍼 표면 및 연마패드 표면의 부스러기 및 슬러리를 제거하는 버핑 단계를 포함하는 CMP 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 수행하는 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서, 상기 연마 단계시 연마패드의 균일도가 향상되도록 연마 초기의 소정 시간 동안 인-시튜 컨디셔닝을 진행하고, 상기 버핑 단계를 수행하기 전, 연마패드의 물질 제거 속도가 향상되도록 연마패드에 탈이온수를 공급하면서 익스-시튜 컨디셔닝을 진행하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법을 제공한다.
여기서, 상기 인-시튜 컨디셔닝은 단방향(uni-direction)으로만 진행한다.
또한, 상기 인-시튜 컨디셔닝은 슬러리를 공급하고, 그리고, 상기 익스-시튜 컨디셔닝은 탈이온수(DI water)를 공급하여 진행한다.
아울러, 상기 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝은 연마 플래튼과 버핑 플래튼이 하나씩 구비된 장비에서 진행한다.
본 발명에 따르면, 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝을 조합하여 진행함으로써 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, CMP 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
CMP 공정은 전형적으로 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼 상의 연마대상층의 소정 두께를 제거하는 연마 단계와, 상기 연마 단계가 수행된 웨이퍼에 대해 탈이온수 및 연마패드의 기계적 마찰을 이용해서 웨이퍼 표면 및 연마패드 표면의 부스러기 및 슬러리를 제거하는 버핑 단계와, 상기 버핑 단계가 수행된 웨이퍼에 대해 케미컬을 사용하여 웨이퍼 표면 상에 존재하는 슬러리 및 연마 부산물을 제거하는 클리닝 단계를 포함한다.
이와 같은 CMP 공정을 진행함에 있어, 본 발명은 연마 단계시에 인-시튜 컨디셔닝을 수행하며, 그리고, 버핑 단계 직전에 익스-시튜 컨디셔닝을 진행함으로써, 연마패드의 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킨다.
자세하게, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드 컨디셔닝 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 연마패드 컨디셔닝 방법은 연마 단계에서 인-시튜 컨디셔닝을 진행하며, 연마 단계 후, 그리고, 버핑 단계 전, 익스-시튜 컨디셔닝을 진행한다.
즉, 본 발명은 1단계 연마를 진행하는 동안 인-시튜 컨디셔닝을 진행하되, 전체 연마 시간이 1분 30초인 경우에 연마 초기의 물질 제거 속도가 낮은 것을 감안해서 제거 속도가 증가하여 포화(saturation)되는 동안, 예컨데, 30초 동안 슬러리(6)를 공급하면서 기존의 양방향(bi-direction)이 아닌 단방향(uni-drection)으로 인-시튜 컨디셔닝을 진행하며, 이를 통해, 연마패드(2)의 균일도를 향상시킨다.
그 다음, 1단계 연마가 끝난 후, 2단계 연마를 진행하기 전의 버핑(buffing) 단계에 있는 동안, 보다 정확하게는, 버핑 단계를 진행하기 직전에 연마패드(2)에 잔존하는 패드 부스러기와 슬러리를 제거하기 위해 탈이온수(7)를 공급하면서 양방향의 익스-시튜 컨디셔닝을 실시하고, 이를 통해, 물질 제거 속도를 향상시킨다.
여기서, 전술한 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝은 바람직하게 연마 플래튼과 버핑 플래튼이 하나씩 구비된 CMP 장비에서 진행한다.
이 경우, 본 발명의 컨디셔닝 방법은 인-시튜 커디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝을 적절히 혼합하여 듀얼(dual) 컨디셔닝을 진행하게 되므로, 종래 연마패드의 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킬 수 없는 한계를 극복할 수 있으며, 이에 따라, CMP 공정의 신뢰성을 개선시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝을 조합하여 진행함으로써 연마패드의 균일도 및 물질 제거 속도 모두를 향상시킬 수 있으며, 그래서, 연마패드 자체의 신뢰성은 물론 CMP 공정의 신뢰성을 향상시킬 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 (4)
- 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적가공을 통해 웨이퍼 상의 연마대상층의 소정 두께를 제거하는 연마 단계와, 상기 연마 단계가 수행된 웨이퍼에 대해 탈이온수 및 연마패드의 기계적 마찰을 이용해서 웨이퍼 표면 및 연마패드 표면의 부스러기 및 슬러리를 제거하는 버핑 단계를 포함하는 화학적기계연마 공정에서 상기 연마패드 면을 재생시키기 위해 수행하는 연마패드 컨디셔닝 방법에 있어서,상기 연마 단계시 연마패드의 균일도가 향상되도록 연마 초기의 소정 시간 동안 인-시튜 컨디셔닝을 진행하고, 상기 버핑 단계를 수행하기 전, 연마패드의 물질 제거 속도가 향상되도록 연마패드에 탈이온수를 공급하면서 익스-시튜 컨디셔닝을 진행하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인-시튜 컨디셔닝은 단방향(uni-direction)으로만 진행하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인-시튜 컨디셔닝은 슬러리를 공급하고, 익스-시튜 컨디셔닝은 탈이온수를 공급하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인-시튜 컨디셔닝과 익스-시튜 컨디셔닝은 연마 플래튼과 버핑 플래튼이 하나씩 구비된 장비에서 진행하는 것을 특징으로 하는 연마패드 컨디셔닝 방법.
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| KR20050006509A true KR20050006509A (ko) | 2005-01-17 |
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| KR1020030046348A KR20050006509A (ko) | 2003-07-09 | 2003-07-09 | 연마패드 컨디셔닝 방법 |
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2003
- 2003-07-09 KR KR1020030046348A patent/KR20050006509A/ko not_active Application Discontinuation
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