KR20050070418A

KR20050070418A - 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드

Info

Publication number: KR20050070418A
Application number: KR1020030099924A
Authority: KR
Inventors: 이양원
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-07

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 화학기계적연마를 위하여 설치되는 폴리싱패드에 있어서, 교환용 연마패드가 미리 접착되어 준비되고, 수명이 다한 연마패드는 연마패드와 교환용 연마패드 사이에 개재된 제거용 비닐로 인하여 용이하게 교환할 수 있도록 되어 화학기계적연마 장비의 유지보수에 필요한 노력을 경감시키도록 하는 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드에 관한 것이다.

따라서, 마모된 연마패드의 교환은 제거용 비닐과 마모된 연마패드만의 제거에 의하여 용이하게 이루어지도록 되어 화학기계적연마 장비의 유지보수에 필요한 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드{multi-layered polishing pad for chemical mechanical polishing device}

웨이퍼의 화학기계적연마(CMP : chemical mechanical polishing) 공정은 반도체 소자가 다층 배선 구조를 가지고 좀더 엄격한 광역 평탄화와 엄격한 초점 심도(Depth of Focus)를 요구하기 때문에 도입되었고, 소자가 더욱 미세화되고 웨이퍼가 더욱 대형화 되기 때문에 반도체 제조공정에서 화학기계적연마 공정에 대한 수요는 급격히 증가할 것이다. 화학기계적연마(CMP) 공정은 IBM에서 개발된 후 미국의 유수한 반도체 제조 회사를 중심으로 연구 개발되고 국내 반도체 제조 회사에서도 도입 및 개발되고 있는 공정기술이다.

화학기계적연마(CMP) 공정은 가압된 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 존재하는 연마제(abrasive)에 의한 기계적인 가공과 슬러리(slurry) 등의 화합물에 의한 화학적 에칭이 동시에 일어나는 공정이다.

도 1은 종래 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1에 따르면, 폴리싱패드(10)는 연마테이블(50) 상부면에 부착되고 절연막이 형성된 웨이퍼(미도시)는 폴리싱헤드(20)에 장착되며, 상기 웨이퍼가 상기 폴리싱패드(10)에 밀착된 상태로 웨이퍼와 연마테이블(50)이 상호 반대방향으로 회전하면서 기계적인 연마가 이루어진다. 아울러 별도로 설치되는 슬러리공급부(30)를 통하여 상기 웨이퍼와 폴리싱패드(10)사이로 슬러리가 투입되어 웨이퍼 표면의 절연막과 반응하도록 하여 화학적인 연마가 이루어진다.

한편, 화학기계적연마공정에 의한 평탄화가 정밀하게 이루어지기 위해서는 웨이퍼에 접촉하는 폴리싱패드(10)의 표면 거칠기와 전체적 탄력이 적절하게 유지되어야 하는데, 이를 위해 화학기계적연마 공정 중에 폴리싱패드(10)의 상태를 항상 일정하게 유지하는 작업을 폴리싱패드 컨디셔닝이라 하며, 이와 같은 작업을 수행하는 장치를 드레서(40)라 한다. 상기 드레서(40)는 회전축(41)과 상기 회전축(41)의 하부면에 장착되며 폴리싱패드(10)와 직접 접촉하여 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어지는 다이아몬드디스크(42)로 구성되며, 화학기계적연마 공정이 진행되는 동안에 웨이퍼가 회전하는 영역과 다른 영역에서 상기 드레서(40)에 장착된 다이아몬드디스크(42)를 구동하여 상기 다이아몬드디스크(42)와 폴리싱패드(10)가 밀착된 상태로 회전하면서 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어진다.

상기 드레서(40)는 폴리싱패드 컨디셔닝을 끝낸 후에는, 드레서 세정장치(1)에서 세정된다. 상기 드레서 세정장치(1)는 드레서(40)를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 수용컵(2)과 상기 수용컵(2)에 수용되는 드레서(40)를 세정하기 위해서 초순수(D.I. water : de ionized water)를 분사할 수 있도록 설치되는 분사스프레이(3)와 분사노즐(4) 및 상기 분사스프레이(3)와 분사노즐(4)로 초순수를 공급하는 초순수공급부(5)로 구성된다. 따라서 상기 드레서(40)가 상기 수용컵(2) 내부로 삽입된 상태에서 초순수가 분사되고 상기 드레서(40)가 회전하면서, 폴리싱패드 컨디셔닝 중에 상기 드레서(40)에 닿게 되는 슬러리등의 이물질을 제거하는 세정작업이 이루어진다.

한편, 화학기계적연마(CMP) 공정에 영향을 미치는 변수는 폴리싱 장비의 공정 조건, 웨이퍼 박막의 증착 공정, 슬러리의 화학적 성질, 폴리싱패드(10), 패드컨디셔닝, 연마후 처리(Post CMP)공정인 세정(Cleaning) 공정 및 장비, 웨이퍼 결함(Surface defect)분석 방법, 슬러리 및 폴리싱패드(10) 사용에 따른 환경문제 등이 있다.

그 중에서, 폴리싱패드(10)는 일반적으로 다수의 패드를 지지하도록 설치되는 패드플레이트(100), 웨이퍼 연마작업시 웨이퍼에 작용하는 접촉력을 완충하도록 상기 패드플레이트(100) 상측에 접착되는 완충패드(120), 웨이퍼 면과 접촉되며 상기 완충패드(120)의 상측에 접착되는 연마패드(130)로 이루어지며, 상기 연마패드(130)의 수명이 다하여 새로운 연마패드(130)로 교환이 필요할 경우에는 기존의 연마패드(130) 및 완충패드(120)를 제거하고 패드플레이트(100)의 세정작업을 실시한 후 새로운 연마패드(130) 및 완충패드(120)를 접착제(110)로 접착하는 번거로운 과정을 거침으로 인하여, 화학기계적연마 장비의 유지보수에 과다한 작업시간과 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로, 화학기계적연마 장비의 유지보수에 필요한 노력을 경감시키도록, 교환용 연마패드가 미리 접착되어 준비되고 연마패드와 교환용 연마패드 사이에 제거용 비닐이 개재되어 용이하게 마모된 연마패드의 교환이 이루어지도록 하는 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드를 제공함에 그 목적이 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용효과 및 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드(10)는,

다수의 패드를 지지하도록 설치되는 패드플레이트(100), 웨이퍼 연마작업시 웨이퍼에 작용하는 접촉력을 완충하도록 상기 패드플레이트(100) 상측에 접착되는 완충패드(120), 웨이퍼 면과 접촉되며 상기 완충패드(120)의 상측에 접착되는 연마패드(130)로 이루어진 화학기계적연마 장비용 폴리싱패드(10)에 있어서,

상기 연마패드(130)의 하측에 교환용 연마패드(200)가 접착되고, 상기 연마패드(130)와 교환용 연마패드(200)의 사이에 제거용 비닐(300)이 개재되어, 상기 연마패드(130)의 교환이 용이하게 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

도 2의 (a)는 종래의 폴리싱패드(10)의 적층 단면도이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱패드(10)의 적층 단면도이다.

종래의 폴리싱패드(10)는 패드플레이트(100), 접착제(110), 완충패드(120), 접착제(110), 연마패드(130)의 순으로 적층되어 있는데 비하여, 본 발명의 폴리싱패드(10)는 패드플레이트(100), 접착제(110), 완충패드(120), 접착제(110), 교환용 연마패드(200), 접착제(110), 연마패드(130)의 순으로 적층되어 있다.

먼저 패드플레이트(100)는 폴리싱패드(10)를 구성하는 다수의 패드가 부착되고, 연마테이블에 고정된다.

상기 패드플레이트(100)의 제일 하측에는 접착제(110)로 완충패드(120)가 접착된다. 이러한 완충패드(120)는 웨이퍼 폴리싱 작업시에 과다한 접촉력이 웨이퍼에 작용할 때 완충역할을 하고, 상기 과다한 접촉력에 의하여 폴리싱패드(10)의 적층구조가 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 완충패드(120)의 상측에는 접착제(110)로 연마패드(130)가 접착된다. 이러한 연마패드(130)는 웨이퍼와 접촉하고 웨이퍼 면을 폴리싱하기 위한 연마제로 이루어져 있어 일정한 수명시간이 경과하면 연마제의 마모 및 고갈로 인하여 교체주기가 도래하게 된다.

이 때, 연마패드(130)를 제거하기 위하여는 연마패드(130)와 연마패드(130)의 접착부는 물론, 연마패드(130)의 하측에 접착된 완충패드(120)까지 제거하여야 하였으나, 본 발명에서는 미리 교환용 연마패드(200)를 상기 연마패드(130) 하측에 접착시켜 두고 연마패드(130)와 교환용 연마패드(200) 사이에는 제거용 비닐(300)을 개재하여 상기 제거용비닐과 마모된 상측의 연마패드(130)만을 제거하면 하측의 교환용 연마패드(200)가 파손되지 않고 노출되는 구조로 되어, 마모된 연마패드(130)의 교환이 즉각적이고도 신속하게 이루어지는 장점을 가진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드는 연마패드의 하측에 교환용 연마패드가 접착되고 연마패드와 교환용 연마패드의 사이에 제거용 비닐이 개재되어, 마모된 연마패드의 교환은 제거용 비닐과 마모된 연마패드만의 제거에 의하여 용이하게 이루어지도록 되어 화학기계적연마 장비의 유지보수에 필요한 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도

도 2의 (a)는 종래의 폴리싱패드의 적층 단면도이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리싱패드의 적층 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 -- 수용컵 3 -- 분사스프레이

4 -- 분사노즐 5 -- 초순수공급부

10 -- 폴리싱패드 20 -- 폴리싱헤드

30 -- 슬러리공급부 40 -- 드레서

41 -- 회전축 42 -- 다이아몬드디스크

50 -- 연마테이블

100 -- 패드플레이트 110 -- 접착제

120 -- 완충패드 130 -- 연마패드

200 -- 교환용 연마패드 300 -- 제거용 비닐

Claims

다수의 패드를 지지하도록 설치되는 패드플레이트(100), 웨이퍼 연마작업시 웨이퍼에 작용하는 접촉력을 완충하도록 상기 패드플레이트(100) 상측에 접착되는 완충패드(120), 웨이퍼 면과 접촉되며 상기 완충패드(120)의 상측에 접착되는 연마패드(130)로 이루어진 화학기계적연마 장비용 폴리싱패드(10)에 있어서,

상기 연마패드(130)의 하측에 교환용 연마패드(200)가 접착되고, 상기 연마패드(130)와 교환용 연마패드(200)의 사이에 제거용 비닐(300)이 개재되어, 상기 연마패드(130)의 교환이 용이하게 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 화학기계적연마 장비용 다층구조의 폴리싱패드(10).