KR20050052628A - 화학적 기계적 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러리 이용률을 극대화 시키는 화학적 기계적 연마장치(Chemical Mechanical Polisher)를 개시한다. 웨이퍼를 지지하고 회전 및 이송시키는 웨이퍼 캐리어, 회전하는 상기 웨이퍼와 접촉하면서 회전하는 연마패드, 상기 연마패드를 상면에 부착하고 회전하는 정반을 포함하며, 상기 연마패드와 상기 웨이퍼 사이에 슬러리를 공급하며 연마를 수행하는 웨이퍼 연마장치에 있어서, 개시된 본 발명에서는, 상기 연마패드의 표면에는 나선형 홈과 원형 홈이 혼합되어 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

화학적 기계적 연마장치{Chemical Mechanical Polisher}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 반도체 공정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬러리 이용률을 극대화 시키는 연마패드를 구비한 화학적 기계적 연마장치(Chemical Mechanical Polisher)에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조함에 있어서, 집적도의 증가로 인한 소자 크기의 감소와 그에 따른 복잡한 기능의 집적회로 구현을 위해 필요한 다층 접속 공정에서 반드시 해결해야할 문제 중의 하나가 평탄화(Planarization) 공정이다. 평탄화는 증착시키는 유전체 뿐만 아니라, 각종 도체들에 있어서도 필요하다. 평탄화 공정이 이루어지지 않으면 노광공정에서 정밀한 패턴을 얻을 수 없고, 도체 및 유전체 증착막의 스텝 커버리지가 좋지 않아 동작 결함을 유발시킬 수 있게 된다.

평탄화 기술은 여러 가지가 있지만, 최근에는 주로 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing ; 이하, 씨엠피) 기술이 널리 이용된다. 씨엠피 기술은 대부분의 경우에 패드가 넓은 표면적을 커버할 수 있는 장점이 있기 때문에 웨이퍼 전체를 한꺼번에 평탄화할 필요가 있는 경우에 자주 사용된다.

종래의 화학적 기계적 연마장치에 대하여 도 1을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

종래의 화학적 기계적 연마장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)와 접촉하여 연마하는 원판 형상의 연마패드(2), 상기 연마패드(2)를 상면에 부착하고 회전하는 정반(6), 상기 웨이퍼(1)를 고정틀(4)을 통해 부착하며 상기 연마패드(2)에 접촉한 상태로 회전하는 웨이퍼 캐리어(5)로 구성된다.

상기 구성을 가진 종래의 화학적 기계적 연마장치에서, 상기 웨이퍼(1)와 연마패드(2) 사이에 슬러리(3)가 공급되면서 상기 웨이퍼(1)와 연마패드(2) 간에 마찰이 작용된다. 따라서, 상기 연마패드(2)에 의한 역학적 작용과 상기 슬러리(3)에 의한 화학적 작용이 복합적으로 발생되어 연마 공정이 진행된다.

여기서, 상기 연마패드(2)의 표면에 상기 슬러리(3)의 유입과 배출이 용이하도록 다수의 홈(Groove)(미도시)을 형성한다.

도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 화학적 기계적 연마장치에 있어서, 표면에 홈이 구비된 연마패드의 평면도이다.

상기 홈은 종류에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 대체로 격자형 홈(X-Y Groove)(11), 또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 동심원형 홈(K-Groove)(12)으로 분류된다. 도 2 및 도 3에서 미설명된 도면부호 10은 연마패드를 나타낸 것이다.

그러나, 종래의 기술에서는 슬러리 공급시 회전하는 정반에 의해 공급되는 슬러리의 실제 사용량이 5% 정도이고, 나머지 95%는 회전하는 정반에서 구심력에 의해 정반 외부로 방출된다. 이에, 슬러리 사용량을 높이기 위한 슬러리 공급라인의 위치 등을 조정하였고, 슬러리의 유입과 배출이 용이하도록 연마패드에 홈을 형성하였으나, 현재 씨엠피 장치에서 요구되는 높은 회전속도에 의해 방출되는 슬러리 양을 줄이기가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연마패드의 표면에 형성되는 홈을 나선형 홈과 원형 홈의 혼합형으로 형성함으로써, 정반 회전시 상기 홈에 의해 슬러리가 정반 내부로 흘러 들어가게 함과 동시에 연마패드 전면에 골고루 분포되도록 하여 슬러리 이용률을 극대화 시켜, 씨엠피 공정 비용을 절감할 수 있는 화학적 기계적 연마장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학적 기계적 연마장치는, 웨이퍼를 지지하고 회전 및 이송시키는 웨이퍼 캐리어, 회전하는 상기 웨이퍼와 접촉하면서 회전하는 연마패드, 상기 연마패드를 상면에 부착하고 회전하는 정반을 포함하며, 상기 연마패드와 상기 웨이퍼 사이에 슬러리를 공급하며 연마를 수행하는 웨이퍼 연마장치에 있어서, 본 발명에서는, 상기 연마패드의 표면에는 나선형 홈과 원형 홈이 혼합되어 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 나선형 홈과 상기 원형 홈은 웨이퍼가 연마되는 부분에만 형성된다. 그리고, 상기 나선형 홈의 깊이는 상기 연마패드 표면으로부터 500㎛ 이상, 폭은 1㎜, 그리고, 간격은 3㎜ 정도이며, 상기 나선형 홈의 반경은 상기 정반 반경의 2배정도 되도록 한다.

본 발명에 따르면, 연마패드의 표면에 형성되는 홈을 나선형 홈과 원형 홈의 혼합형으로 형성함으로써, 정반 회전시 상기 홈에 의해 슬러리가 정반 내부로 흘러 들어가게 함과 동시에 연마패드 전면에 골고루 분포되도록 하여 슬러리 이용률을 극대화 시킬 수 있다.

(실시예)

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

본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치는 연마패드 표면에 형성되는 홈이 나선형 홈과 원형 홈의 혼합형으로 형성되는 것을 제외하고는 도 1의 화학적 기계적 연마장치와 동일하게 구성된다. 따라서, 다음의 설명은 본 발명에 따른 연마패드를 주로 하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드를 설명하기 위한 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 연마패드는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마패드(21)의 표면에 홈을 나선형 홈(22)과 원형 홈(23)의 혼합형으로 형성하되, 상기 홈을 상기 연마패드(21)의 중앙(Center) 부근에는 형성하지 않고, 웨이퍼(24)가 연마되는 부분에만 형성한다. 이 때, 상기 나선형 홈(22)의 깊이는 상기 연마패드(21) 표면으로부터 500㎛ 이상, 폭은 1㎜, 그리고, 간격은 3㎜ 정도로 한다. 또한, 상기 나선형 홈(22)의 반경은 정반(미도시) 반경의 2배정도 되도록 한다.

도 4에서 화살표로 나타낸 것은 정반이 시계 반대 방향으로 회전할 시 상기 정반의 회전에 의한 슬러리의 진행 방향을 나타낸 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마장치는, 연마패드의 홈을 나선형 홈과 원형 홈의 혼합형으로 형성하여 정반 회전 시 상기 홈에 의해 슬러리가 정반 내부로 흘러들어가게 하고, 연마패드 전면에 골고루 분포하도록 하여서 슬러리의 이용률을 극대화시킬 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 연마패드의 표면에 형성되는 홈을 나선형 홈과 원형 홈의 혼합형으로 형성함으로써, 정반 회전시 상기 홈에 의해 슬러리가 정반 내부로 흘러들어가게 하고, 연마패드 전면에 골고루 분포하도록 하여서 슬러리의 이용률을 극대화시킬 수 있다.

따라서, 씨엠피 공정 비용에서 가장 큰 비중을 차지하는 슬러리의 공급량을 낮출 수 있으므로 씨엠피 공정 비용을 절감할 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 화학적 기계적 연마장치를 설명하기 위한 단면도.

도 2 및 도 3은 종래의 연마패드를 설명하기 위한 평면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연마패드를 설명하기 위한 평면도.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

21 : 연마패드 22 : 나선형 홈

23 : 원형 홈 24 : 웨이퍼

Claims (4)

1. 웨이퍼를 지지하고 회전 및 이송시키는 웨이퍼 캐리어, 회전하는 상기 웨이퍼와 접촉하면서 회전하는 연마패드, 상기 연마패드를 상면에 부착하고 회전하는 정반을 포함하며, 상기 연마패드와 상기 웨이퍼 사이에 슬러리를 공급하며 연마를 수행하는 웨이퍼 연마장치에 있어서,

   상기 연마패드의 표면에는 나선형 홈과 원형 홈이 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 나선형 홈과 상기 원형 홈은 웨이퍼가 연마되는 부분에만 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 나선형 홈의 깊이는 상기 연마패드 표면으로부터 500㎛ 이상, 폭은 1㎜, 그리고, 간격은 3㎜ 정도로 하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 나선형 홈의 반경은 상기 정반 반경의 2배정도 되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마장치.