KR20050112283A - 화학 기계적 연마(ｃｍｐ) 패드 드레서 및 화학 기계적연마(ｃｍｐ) 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학 기계적 연마(CMP) 장치의 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 세라믹으로 가공하여 형성하고, 일체형으로 형성함으로서, 종래부터 사용되던 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 부착된 다이아몬드가 이탈하여 컨디셔닝동안 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 손상시킬 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마(CMP) 패드에 남아 있다가 후속의 웨이퍼에 스크래치를 내는 단점이 있으며, 이러한 매크로 스크래치로 인하여 웨이퍼의 수율을 저하시키게 된다.

Description

화학 기계적 연마(ＣＭＰ) 패드 드레서 및 화학 기계적 연마(ＣＭＰ) 장치{CMP PAD DRESSER AND CMP APPARATUS}
본 발명은 화학 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 패드 드레서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패드 드레서에 형성되어 있는 다이아몬드의 이탈로 인한 CMP 패드 표면에 스크래치를 방지하기 위한 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 관한 것으로서, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 세라믹을 가공하여 일체형으로 형성된 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 대한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서 다층으로 형성되는 막들의 표면을 평탄화하기 위한 방법으로 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 널리 사용하고 있다. 화학 기계적 연마(CMP) 공정에서는 화학 기계적 연마(CMP) 패드가 부착되어 있는 원반을 회전시키면서, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 상단에 슬러리를 공급하여 도포시키는 가운데, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 상부의 웨이퍼 캐리어에 고정된 웨이퍼를 화학 기계적 연마(CMP) 패드 표면에 밀착시켜 회전시킴으로써, 그 마찰효과 및 슬러리의 화학적 성분에 의하여 웨이퍼의 표면을 평탄화한다.
통상 폴리우레탄 재질로 이루어지는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 표면에는 미세한 홈들이 무수히 형성되어 있으며, 웨이퍼 표면과 마찰을 일으켜 연마 작용을 하는 한편 슬러리를 원활히 공급시키는 역할을 한다. 그런데, 웨이퍼의 연마가 연속적으로 진행됨에 따라 이 홈들에 슬러리 내의 연마제 또는 기타 다른 종류의 이물질이 끼거나 마모되어서 초기의 표면 상태와는 다른 상태로 변질된다. 화학 기계적 연마(CMP) 패트가 변질되면 웨이퍼를 연마하는 정도, 즉 연마율이 떨어지게 되므로 연마포의 표면 상태를 재생(이를 컨디셔닝(conditioning)이라 한다.)시켜주는 과정이 필수적이다.
화학 기계적 연마(CMP) 패드를 컨디셔닝하는 데에는 다이아몬드가 부착되어 있는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서로 화학 기계적 연마(CMP) 패드의 표면을 문질러 줌으로써 변질된 화학 기계적 연마(CMP) 패드의 표면 상태를 초기 상태로 되돌리는 방법이 이용된다.
이러한 화학 기계적 패드 드레서는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 디스크 기판에 다이아몬드로 이루어진 연마 입자를 구비하고 있다.
화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 니켈 기판 위에 로딩한 후 니켈 수용액에 전기 에너지를 가하여 전극 표면의 화학 반응을 이용하여 금속에 니켈을 도금하는 방식인 전착 공정 또는 용착 공정을 이용하여 연마 입자인 다이아몬드를 디스크 기판에 부착하게 된다.
상술한 바와 같이 전착 공정 또는 용착 공정에 의하여 고정된 다이아몬드는 디스크 기판에 불완전하게 부착될 수도 있으며, 뿐만 아니라 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 컨디셔닝하는 도중에 마찰력과 화학 기계적 연마(CMP) 과정에서 사용하는 화학액과의 반응에 의하여 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 디스크 기판의 몸체로부터 이탈하여 화학 기계적 연마(CMP) 패드에 떨어진다. 떨어진 다이아몬드는 컨디셔닝동안 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 손상시킬 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마(CMP) 패드에 남아 있다가 후속의 웨이퍼에 스크래치를 내는 단점이 있으며, 이러한 매크로 스크래치로 인하여 웨이퍼의 수율을 저하시키게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에서 일반적으로 사용되는 다이아몬드 연마 돌기가 이탈되는 것을 방지하고, 이로 인하여 발생하는 스크래치를 방지하는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 화학 기계적 연마(CMP) 공정에서 사용하는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 연마 입자의 이탈이 없도록 세라믹을 가공하여 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 컨디셔닝하는 돌기를 일체화하여 형성한다.
구체적으로는, 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학 기계적 연마(CMP) 장치에서 사용되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서로서, 상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 세라믹으로 가공하여 형성되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 관한 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
우선 도 1은 화학 기계적 연마(CMP) 장치를 도시하는 도면으로, 본 발명에서 개발한 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 장착하여 사용하게 될 화학 기계적 연마(CMP) 장치이다.
우선 화학 기계적 연마(CMP) 장치를 상세하게 살펴보면, 회전하는 원판(10), 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11), 웨이퍼 고정 헤드(50), 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)로 구성되어 있으며, 도시되지는 않았으나 화학적 평탄화를 위하여 슬러리를 공급하는 공급부도 형성되어 있다.
각각의 부분을 살펴보면, 회전하는 원판(10)위에 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11)가 고정되어 있으며, 상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11)의 상부에는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)와 웨이퍼 고정 헤드(50)가 일정간격을 두고 위치하고 있으며, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)와 웨이퍼 고정 헤드(50)도 각각 회전하도록 형성되어 있다.
우선 웨이퍼 고정 헤드(50)는 그 하단부에 웨이퍼(55)를 고정할 수 있는 고정단을 가지며, 웨이퍼(55)를 고정한 후 웨이퍼(55)를 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11)에 밀착시킨 후 회전 시켜서 웨이퍼(55)의 표면을 평탄화 시킨다.
한편, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)는 웨이퍼(55)가 밀착 회전하는 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11)의 표면의 기공에 모아지는 슬러리를 제거하고 무뎌진 화학 기계적 연마(CMP) 패드(11)의 연마성을 회복시키는 컨디셔닝을 수행한다.
본 발명에서 사용되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같다.
도 4는 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 본 발명에 따른 패드 드레서의 하면을 도시한 평면도이고, 도 5는 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 본 발명에 따른 패드 드레서의 단면을 도시한 단면도이다.
본 발명인 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 세라믹을 가공하여 일체형으로 형성된 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서이다.
즉 종래의 다이아몬드로 형성되던 연마 입자를 세라믹을 가공하여 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)의 몸체에 일체화된 돌기(110)를 형성한다. 돌기(110)를 형성하는 방법에는 기계를 이용하여 가공하여 형성하는 방법과 틀을 이용하여 본을 떠서 형성하는 방법 등 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있겠으나 바람직하게는 세라믹 기판에 용사 방법에 의하여 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)와 함께 돌기(110)를 형성한다.
세라믹으로 형성된 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)의 하면을 살펴보면(도 4 참조), 본 발명의 실시예에서는 세라믹 기판에 용사 방법을 이용하여 돌기를 형성하므로 돌기(110)가 상기 패드 드레서(100)의 하면에 불규칙적으로 형성되며, 상기 돌기(110)는 10~100㎛ 정도의 높이를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 원형을 이루는 연마 입자를 형성하는 것이 일반적이나 그 외의 다양한 형상을 가지는 돌기(110)를 형성할 수 있으며, 뿐만 아니라 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서의 측면에도 돌기(110)가 형성될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서를 세라믹으로 가공하여 형성하고, 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 컨디셔닝 하는 돌기와 일체형으로 형성함으로서, 종래부터 사용되던 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에 부착된 다이아몬드가 이탈하여 컨디셔닝동안 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 손상시킬 뿐만 아니라, 화학 기계적 연마(CMP) 패드에 남아 있다가 후속의 웨이퍼에 스크래치를 내는 단점이 있으며, 이러한 매크로 스크래치로 인하여 웨이퍼의 수율을 저하시키게 된다.
도 1은 화학 기계적 연마(CMP) 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 종래의 패드 드레서의 하면을 도시한 평면도이다.
도 3은 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 종래의 패드 드레서의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 본 발명에 따른 패드 드레서의 하면을 도시한 평면도이다.
도 5는 화학 기계적 연마(CMP) 장치 중 본 발명에 따른 패드 드레서의 단면을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 원판 11: 화학 기계적 연마(CMP) 패드
50: 웨이퍼 고정 헤드 55: 웨이퍼
100: 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서
110: 돌기

Claims (6)

  1. 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학 기계적 연마(CMP) 장치에서 사용되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서로서,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 세라믹으로 가공하여 형성되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서.
  2. 제1항에서,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 연마를 위하여 돌출되어 있는 돌기와 상기 돌기가 형성되어 있는 본체가 일체형으로 형성되어 있는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 세라믹 기판에 용사 방법을 이용하여 돌기가 형성되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서.
  4. 제3항에서,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서에는 상기 용사 방법에 의하여 10~100 ㎛의 높이를 가지는 돌기가 형성된 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서.
  5. 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위한 화학 기계적 연마(CMP) 장치로서,
    화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서는 세라믹으로 가공하여 형성되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서로서, 연마를 위하여 돌출되어 있는 돌기와 상기 돌기가 형성되어 있는 본체가 일체형으로 형성되어 있는 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서,
    연마되는 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 고정대,
    웨이퍼가 연마되는 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 포함하는 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 화학 기계적 연마(CMP) 패드 드레서의 돌기는 용사 방법에 의하여 10~100 ㎛의 높이를 가지도록 형성된 화학 기계적 연마(CMP) 패드를 포함하는 화학 기계적 연마(CMP) 장치.
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