KR20060009449A - 화학 기계적 연마장치 및 그 방법 - Google Patents

화학 기계적 연마장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 방법에 관한 것으로, 연마패드에 다수개의 홀을 형성하여 슬러리의 화학적 연마를 보조하는 보조재를 공급함으로서, 슬러리 PH조절, 웨이퍼로의 슬러리 접촉 균일도, 연마도 조절 및 연마 균일도를 향상시키는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 연마하며, 소정패턴의 다수개의 홀이 형성된 연마패드; 및 상기 웨이퍼로 공급되는 슬러리의 화학적 연마를 보조하도록 상기 홀을 통해 공급되는 보조재로 이루어지는 화학 기계적 연마장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 웨이퍼에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급단계; 상기 홀이 형성된 연마패드를 통해 상기 슬러리의 화학적 연마작용을 보조하는 보조재를 공급하는 보조재 공급단계; 상기 연마패드와 슬러리 및 보조재가 웨이퍼를 연마하는 연마단계로 이루어지는 화학 기계적 연마방법을 제공한다.
연마패드, 홀, 보조재, 버블, 슬러리, 연마도, 평탄화

Description

화학 기계적 연마장치 및 그 방법{Chemical mechanical polishing and method thereof}
도1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치의 구조를 나타낸 구성도.
도2a, 도2b, 도2c 및 도2d는 일반적인 화학 기계적 연마공정을 거친 웨이퍼의 평탄화 불량을 나타낸 단면도.
도3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 구조를 나타낸 구성도.
도4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마공정에 설치되는 연마패드의 일실시예를 보인 사시도.
도5a, 도5b, 도5c 및 도5d는 본 발명에 따른 연마패드의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21 : 웨이퍼 24 : 연마패드
25 : 홀 26 : 보조재
27 : 슬러리
본 발명은 화학 기계적 연마장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학 기계적 연마공정에서의 평탄화 향상 및 연마도 조절을 위해 슬러리의 화학적 연마를 보조하는 보조재를 공급할 수 있는 연마패드를 이용한 화학 기계적 연마장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정에 있어 각 레이어별 셀(cell), 주변(peri) 회로지역의 서로 다른 패턴 형성 및 필름적층의 영향으로 반도체 소자의 토폴로지(topology)가 형성된다.
이렇게 형성된 토폴로지는 후속 노광 및 식각공정의 진행에 있어 많은 어려움을 주게 되는데, 이러한 토폴로지를 완화시키기 위해 열공정(reflow) 및 CMP(Chemical mechanical polishing 화학 기계적 연마) 공정이 요구 적용되어지고 있으며, 소자가 고집적화될 수록 평탄도가 향상된 화학 기계적 연마공정이 더욱 요구되고 있는 추세이다.
일반적인 화학 기계적 연마공정에 대해서 도1을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도1은 일반적인 화학 기계적 연마장치의 구조를 나타낸 구성도이다.
화학 기계적 연마공정은 웨이퍼(1); 상기 웨이퍼(1)를 운송하는 캐리어(2); 상기 웨이퍼(2)를 기계적으로 연마시키는 연마패드(3); 상기 패드(3)가 설치된 테이블(4); 상기 패드(3)의 상부에 적하되어 웨이퍼(1)를 화학적으로 연마시키는 슬 러리(5)에 의해 이루어진다.
상기 화학 기계적 연마공정을 이용한 평탄화의 경우 웨이퍼(wafer)(1) 전면에 대한 평탄화(global CMP) 또는 웨이퍼(1)의 특정부분에 대한 선택적 연마(partial CMP)가 가능하다.
그러나 화학 기계적 연마공정은 슬러리(slurry)(5)에 의한 화학적 작용과 연마패드(3)와 웨이퍼 캐리어(carrier)(2)에 의한 기계적 작용에 의해 연마가 이루어져 CMP 장비 부분에 대한 평탄화 정도의 의존성이 매우 높다.
특히, 슬러리(5) 및 연마패드(3)의 물질 및 패드(3)의 모양에 따라 평탄화 정도와 시간 당 연마량 등이 다르게 나타나게 된다.
또한 기존의 화학 기계적 연마공정 진행 시 도2에 도시한 바와 같은 평탄화 불량이 발생되어 지는 경우가 많았다. 도2a, 도2b, 도2c 및 도2d는 일반적인 화학 기계적 연마공정을 거친 웨이퍼의 평탄화 불량을 나타낸 단면도이다.
캐리어(2)에서 가해지는 압력이 연마패드(3)를 통해 연마하고자 하는 웨이퍼(1) 전면에 골고루 가해지지 않아 국부적 연마정도 차가 심해 얼룩이 발생하고, 평판 연마 시 웨이퍼에지(wafer edge)의 연마량과 웨이퍼센터(wafer center)의 연마 정도가 달라 웨지(wedge, taper)나 불스아이(bull's eye)가 발생하거나 언더레이어 패턴(under layer pattern)에 영향이 그대로 화학 기계적 연마공정 후에도 전사되어 라운딩(rounding), 디싱(dishing), 디싱 앤 라운딩(dishing & rounding)이나 침식(erosion) 등이 나타나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연마패드 부분에 홀을 형성하여 슬러리의 화학적 연마를 보조하는 보조재를 공급함으로서 슬러리 PH조절, 웨이퍼로의 슬러리 접촉 균일도, 연마도 조절 및 연마 균일도를 향상시키는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼의 화학 기계적 연마장치에 있어서, 웨이퍼를 연마하며, 소정패턴의 다수개의 홀이 형성된 연마패드; 및 상기 웨이퍼로 공급되는 슬러리의 화학적 연마를 보조하도록 상기 홀을 통해 공급되는 보조재로 이루어지는 화학 기계적 연마장치를 제공한다.
상기 연마패드는 그의 연마면에서 연마도의 차이를 갖는 하드패드와 소프트패드가 교호적으로 조합되어 구성된다.
상기 보조재는 산성 가스, 염기성 가스 또는 활성가스 중 어느 하나로 구성된다.
상기 보조재는 버블형태로 이루어진다.
상기 홀의 패턴형태는 불규칙적인 형태로 구성된다.
상기 홀의 패턴형태는 동심원, 타원, 부채꼴, 다각형 또는 원호형 형태 중 어느 하나로 구성된다.
또한 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법에 있어서, 상기 웨이퍼에 슬러리를 공 급하는 슬러리 공급단계; 상기 홀이 형성된 연마패드를 통해 상기 슬러리의 화학적 연마작용을 보조하는 보조재를 공급하는 보조재 공급단계; 상기 연마패드와 슬러리 및 보조재가 웨이퍼를 연마하는 연마단계로 이루어지는 화학 기계적 연마방법을 제공한다.
상기 보조재의 압력을 조절하여 웨이퍼의 연마균일도를 향상시키는 조절단계를 포함한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
이하, 첨부된 도3 내지 도5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시에를 상세히 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 구조를 나타낸 구성도이고, 도4는 본 발명에 따른 화학 기계적 연마공정에 설치되는 연마패드의 일실시예를 보인 사시도이며, 도5a, 도5b, 도5c 및 도5d는 본 발명에 따른 연마패드의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 화학 기계적 연마장치는 웨이퍼(21)를 연마하며, 소정패턴의 다수개의 홀(25)이 형성된 연마패드(24); 및 상기 웨이퍼(21)로 공급되는 슬러리(27)의 화학적 연마를 보조하도록 상기 홀(25)을 통해 공급되는 보조재(26)로 이루어진다.
상기 웨이퍼(21)는 반도체 물질로 만들어진 얇고 둥근 조각이며, 웨이퍼(21) 위에 집적회로를 만들어 넣는다.
이러한 웨이퍼(21)의 표면은 여러 공정을 거치면서 불규칙한 형태가 되며, 그 표면을 연마함으로서 웨이퍼(21)가 평탄화된다.
또한, 상기 웨이퍼(21)를 연마하기 위해 연마패드(24)가 설치되고, 상기 연마패드(24)는 웨이퍼(21)의 표면을 평탄화하기 위해 기계적으로 연마한다.
상기 연마패드(24)는 그의 연마면에서 연마도의 차이를 갖는 하드패드와 소프트패드가 교호적으로 조합되어 구성되어 웨이퍼(21)의 연마도를 조절할 수 있으며, 내측에 중공으로 이루어진 홀(25)을 다수개 구비한다.
상기 홀(25)은 화학 기계적 연마공정 중의 웨이퍼(21)에 보조재(26)를 공급하기 위한 경로로 이용된다.
이러한 상기 홀(25)의 패턴 형태는 불규칙한 형태로 이루어거나, 동심원, 타원, 부채꼴, 다각형 또는 원호형 형태 중 어느 하나로 구성되어 웨이퍼(21) 표면에 보조재(26)가 골고루 가해질 수 있도록 한다.
상기 보조재(26)는 상기 홀(25)을 통해 웨이퍼(21)로 공급되어 상기 슬러리(27)와 혼합되어 슬러리(27)의 화학적 작용을 보조한다.
이러한 보조재(26)는 웨이퍼(21)의 재질적 특성에 따라 산성 가스, 염기성 가스 또는 활성가스 중 어느 하나로 구성되고, 공급되는 보조재(26)의 압력을 조절하여 연마균일도를 향상시킬 수 있다.
또한 상기 보조재(26)는 버블형태로 공급되어 슬러리(27)의 혼합을 용이하게 하며 웨이퍼(21)의 표면에 균일하게 접촉할 수 있도록 한다.
상기 슬러리(27)는 반도체 연마제로 웨이퍼(21)의 두께가 일정하지 못한 부분을 화학적인 방법으로 평탄화시킨다.
또한 본 발명의 화학 기계적 연마방법은 상기 웨이퍼에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급단계; 상기 홀이 형성된 연마패드를 통해 상기 슬러리의 화학적 연마작용을 보조하는 보조재를 공급하는 보조재 공급단계; 상기 연마패드와 슬러리 및 보조재가 웨이퍼를 연마하는 연마단계로 이루어진다.
상기 슬러리 공급단계는 웨이퍼(21)를 화학적으로 연마하도록 웨이퍼(21)에 슬러리(27)를 적하하여 공급하는 단계이다.
상기 보조재 공급단계는 상기 슬러리(27)의 화학적 연마작용을 보조하기 위해 연마패드(24)의 홀(25)을 통해 보조재(26)를 공급하는 단계이다.
상기 연마단계는 상기 연마패드(24)에 의한 기계적 연마와, 상기 슬러리(27)에 의한 화학적 연마가 이루어지는 단계이다.
이때 보조재(26)는 상기 슬러리(27)의 화학적 연마를 보조하고 상기 웨이퍼(21)의 표면에 슬러리(27)가 균일하게 접촉되도록 한다.
또한 본 발명의 화학 기계적 연마방법은 상기 보조재(26)의 압력을 조절하여 웨이퍼(21)의 연마균일도를 향상시키는 조절단계를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 화학 기계적 연마공정의 보조재의 작용을 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼(21)의 화학 기계적 연마를 위해 연마패드(24)가 회전되면서 상기 연마패드(24)의 홀(25)을 통해 보조재(26)를 공급하고, 상기 보조재(26)는 웨이퍼(21)에 적하된 슬러리(27)와 혼합된다.
상기 보조재(26)가 슬러리(27)와 혼합됨으로서 슬러리(27)가 상기 웨이퍼 (21)의 표면에 보다 균일하게 접촉하게 되어 연마도를 향상시켜 화학적 작용을 더욱 촉진시킨다.
또한 상기 보조재(26)는 종류에 따라 슬러리(27)의 PH조절, 연마패드(24)와 웨이퍼(21) 사이의 슬러리(27) 접촉 균일도가 증가되어 실질적으로 선택적 연마도 조절 및 연마균일도를 향상시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼의 연마균일도를 향상시키고, 웨이퍼의 슬러리에 의한 연마 중 발생되는 연마패드간의 스크래치 발생 및 스크래치 깊이를 줄여 불량 발생을 감소시킨다.
또한 연마패드와 웨이퍼 사이의 슬러리 입자 이동을 보다 균일하게 분산시킬 수 있어 연마량 및 균일도 조절이 용이하고, 패턴이 형성되어진 웨이퍼의 연마에 있어 1차적으로 노출되는 레이어 보호 및 슬러리 연마 선택비가 향상되며, 슬러리의 입자를 보다 균일하게 웨이퍼에 전달시켜 효과적으로 연마할 수 있어 손실되는 슬러리양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 웨이퍼의 화학 기계적 연마장치에 있어서,
    웨이퍼를 연마하며, 소정패턴의 다수개의 홀이 형성된 연마패드; 및
    상기 웨이퍼로 공급되는 슬러리의 화학적 연마를 보조하도록 상기 홀을 통해 공급되는 보조재로 이루어지는
    화학 기계적 연마장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마패드는 그의 연마면에서 연마도의 차이를 갖는 하드패드와 소프트패드가 교호적으로 조합되어 구성되는
    화학 기계적 연마장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조재는 산성 가스, 염기성 가스 또는 활성가스 중 어느 하나로 구성되는
    화학 기계적 연마장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조재는 버블형태로 이루어지는
    화학 기계적 연마장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홀의 패턴형태는 불규칙적인 형태로 구성되는
    화학 기계적 연마장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홀의 패턴형태는 동심원, 타원, 부채꼴, 다각형 또는 원호형 형태 중 어느 하나로 구성되는
    화학 기계적 연마장치.
  7. 웨이퍼의 화학 기계적 연마방법에 있어서,
    상기 웨이퍼에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급단계;
    상기 홀이 형성된 연마패드를 통해 상기 슬러리의 화학적 연마작용을 보조하는 보조재를 공급하는 보조재 공급단계;
    상기 연마패드와 슬러리 및 보조재가 웨이퍼를 연마하는 연마단계로 이루어지는
    화학 기계적 연마방법
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조재의 압력을 조절하여 웨이퍼의 연마균일도를 향상시키는 조절단계를 포함하는
    화학 기계적 연마방법.
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CN109605208A (zh) * 2017-10-02 2019-04-12 株式会社迪思科 研磨装置
CN115870875A (zh) * 2022-12-08 2023-03-31 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种用于研磨硅片的研磨盘及研磨设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160142000A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 주식회사 케이씨텍 슬러리 공급 유닛 및 이를 구비하는 화학 기계적 기판 연마장치
CN109605208A (zh) * 2017-10-02 2019-04-12 株式会社迪思科 研磨装置
CN115870875A (zh) * 2022-12-08 2023-03-31 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种用于研磨硅片的研磨盘及研磨设备
CN115870875B (zh) * 2022-12-08 2024-04-12 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种用于研磨硅片的研磨盘及研磨设备

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