KR20060072164A

KR20060072164A - Chemical mechanical polishing pad

Info

Publication number: KR20060072164A
Application number: KR1020040110005A
Authority: KR
Inventors: 이양원
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-06-28

Abstract

본 발명은 화학 기계적 연마 패드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구비한 장비, 패드 및 플래튼의 중앙 부위에 슬러리 배출을 위한 통로로 이루어짐에 기술적 특징이 있다. The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad, and more particularly, has technical features in that it consists of a grooved equipment, a pad and a passage for discharging the slurry in the central portion of the platen so that the slurry flow can be accelerated.

따라서, 본 발명의 화학 기계적 연마 패드는 상기 슬러리에 기울기를 가해 패드 중앙 부위로 상기 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구성하여, 연마율을 높여 효율을 증가시키는 효과가 있다.Therefore, the chemical mechanical polishing pad of the present invention has an effect of increasing the efficiency by increasing the polishing rate by constructing a groove so that the slurry flow is accelerated by applying a slope to the slurry.

CMP, 슬러리, 연마 패드CMP, Slurry, Polishing Pads

Description

Chemical Mechanical Polishing Pads

도 1은 종래 기술에 의한 슬러리 공급 단면도.1 is a cross-sectional view of a slurry supply according to the prior art.

도 2는 본 발명에 의한 슬러리 공급 단면도.2 is a cross-sectional view of the slurry supply according to the present invention.

본 발명은 화학 기계적 연마 패드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 상기 슬러리(slurry)에 기울기를 가해 패드 중앙 부위로 상기 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구성하여, 연마율을 높여 효율을 증가시킬 수 있고, 궁극적으로는 슬러리 사용량을 줄여 비용 절약에 관한 것이다. The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad, and more particularly, by inclining the slurry to configure a groove to accelerate the flow of the slurry to the center portion of the pad, thereby increasing the efficiency by increasing the polishing rate. Ultimately, it is about cost savings by reducing the amount of slurry used.

반도체소자를 제조함에 있어서, 집적도의 증가로 인한 소자 크기의 감소와 그에 따른 복잡한 기능의 집적회로 구현을 위해 필요한 다층 접속공정에서 반드시 해결해야할 문제 중의 하나가 평탄화(planarization) 공정이다. 평탄화는 증착시키는 유전체 뿐만 아니라, 각종 도체들에 있어서도 필요하다. In manufacturing a semiconductor device, one of the problems that must be solved in the multilayer interconnection process required for the reduction of the device size due to the increase in the degree of integration and the realization of the integrated circuit having a complex function is a planarization process. Planarization is necessary for various conductors as well as the dielectric to be deposited.

평탄화 기술은 여러 가지 있지만 최근에는 주로 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 기술이 널리 이용된다. CMP 기술은 대부분의 경우에 패드가 넓은 표면적을 커버할 수 있는 장점이 있기 때문에 웨이퍼 전체를 한꺼번에 평탄화할 필요가 있는 경우에 자주 사용된다.Although there are many planarization techniques, recently, chemical mechanical polishing (CMP) techniques are widely used. CMP technology is often used where it is necessary to planarize the entire wafer at one time because the pad has the advantage of covering a large surface area in most cases.

CMP 공정 장비에는 연마 패드(polishing pad)가 설치되어 있으며, 웨이퍼는 연마패드와 슬러리에 의해 연마된다. 연마 패드가 부착된 연마 테이블은 단순한 회전운동을 하고 헤드부는 회전운동과 요동운동을 동시에 행하며 일정한 압력으로 가압한다. 웨이퍼는 표면장력 또는 진공에 의해 헤드부에 장착된다. 헤드부의 자체 하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼 표면과 패드는 접촉하게 되고 이 접촉면 사이의 미세한 틈(패드의 기공 부분) 사이로 연마 가공액인 슬러리가 유동을 하여 슬러리 내부에 있는 연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어지고 슬러리내의 화학성분에 의해서는 화학적인 제거작용이 이루어진다.The CMP process equipment is equipped with a polishing pad, and the wafer is polished by the polishing pad and the slurry. The polishing table to which the polishing pad is attached performs a simple rotational movement and the head portion simultaneously performs the rotational movement and the oscillation movement and pressurizes at a constant pressure. The wafer is mounted to the head by surface tension or vacuum. The surface of the pad and the surface of the pad and the abrasive particles in the slurry flow by flowing the slurry, which is the polishing liquid, between the surface of the wafer and the pad by the applied force of the head and the applied pressure. The protrusions produce a mechanical removal and the chemical components in the slurry give a chemical removal.

연마패드의 표면에는 새로운 연마액(슬러리)을 담아두는 역할을 하는 수많은 발포 미공들과 연마액의 분산 역할, 패드 표면과 웨이퍼간의 표면장력을 줄여 탈착(dechuck)을 용이하게 해주는 역할을 하는 홈(groove)이 형성되어 있고, 이의 존재에 의해해 일정한 연마 효율과 웨이퍼 면내의 연마 균일성을 얻을 수 있게 해준다.On the surface of the polishing pad, a lot of foamed pores are used to hold new polishing liquid (slurry), the dispersion role of the polishing liquid, and the groove that serves to facilitate dechuck by reducing the surface tension between the pad surface and the wafer ( grooves are formed, and their presence makes it possible to obtain a constant polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer plane.

CMP 연마패드가 회전할 때, 연마패드의 외주로 갈수록 원심력(centrifugal force)이 커지게 된다. 상기 원심력의 차이에 의해 슬러리는 외부로 갈수록 배출속도가 빨라지고 슬러리는 연마패드의 반경에 따라 불균일하게 분포된다. As the CMP polishing pad rotates, the centrifugal force becomes larger toward the outer circumference of the polishing pad. Due to the difference in the centrifugal force, the slurry discharges faster as it goes outside, and the slurry is unevenly distributed according to the radius of the polishing pad.

이러한 슬러리의 불균일한 분포때문에 웨이퍼의 연마율은 그 위치에 따라 변화하게 된다. 연마율의 변화는 결국 웨이퍼의 평탄도에 영향을 끼치게 되고, 연마 패드의 중심부와 외주면의 연마정도가 상이하게 되는 결과를 일으킨다. Due to this nonuniform distribution of the slurry, the polishing rate of the wafer changes with its position. The change in the polishing rate eventually affects the flatness of the wafer, resulting in a difference in the degree of polishing of the center and the outer peripheral surface of the polishing pad.

도 1은 종래 기술에 의한 슬러리 공급 단면도이다. 플래튼(Platen,101) 상에 비닐(102) 적층되어 있다. 비닐(102)과 아래 패드(104) 사이, 아래 패드(104)와 탑 패드(105) 사이에는 접착체(103)가 붙어있다. 1 is a cross-sectional view of a slurry supply according to the prior art. The vinyl 102 is laminated on the platen 101. An adhesive 103 is attached between the vinyl 102 and the bottom pad 104 and between the bottom pad 104 and the top pad 105.

홈(106)의 역할에도 불구하고 연마율(Polishing Rate)를 높이기 위해서 웨이퍼 뒷면에 압력를 가하거나 웨이퍼를 지탱해주는 역할을 하는 리테이너 링(retainer ring)에 압력를 가하게 되면 공급된 양에 비해 상대적으로 적은 양의 슬러리만이 실제로 연마에 기여하게 되기 때문에, 효율 저하의 원인으로 작용할 수 있다.In spite of the role of the groove 106, if a pressure is applied to a retainer ring, which acts to press the back side of the wafer or to support the wafer to increase the polishing rate, the amount is relatively small compared to the supplied amount. Since only the slurry of is actually contributing to polishing, it can act as a cause of the decrease in efficiency.

홈이 없을 경우 패드 위에서의 슬러리 흐름이 원활하지 못하여 웨이퍼 위로 공급될 수 있는 실제 슬러리의 양이 매우 제한적이 된다.Without grooves, the slurry flow over the pad is not smooth and the amount of actual slurry that can be fed over the wafer is very limited.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 슬러리에 기울기를 가해 패드 중앙 부위로 상기 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구성하여, 연마율을 높여 효율을 증가시킬 수 있고, 궁극적으로는 슬러리 사용량을 줄여 비용 절약을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, by forming a groove so that the slurry flow is accelerated to the center portion of the pad by applying a slope to the slurry, increasing the polishing rate to improve efficiency It is an object of the present invention to provide cost savings which can increase, and ultimately reduce slurry usage.

본 발명의 상기 목적은 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구비한 장 비, 패드 및 플래튼의 중앙 부위에 슬러리 배출을 위한 통로로 이루어진 화학 기계적 연마 패드을 제공함에 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a chemical mechanical polishing pad comprising grooved equipment, a pad and a passage for slurry discharge in the central portion of the platen so that the slurry flow can be accelerated.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면(또는, 본 발명의 명세서에 첨부된 도면)을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood from the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention (or drawings attached to the specification of the present invention). Will be understood.

일반적으로 CMP는 반도체 소자 제조 공정에서 글로벌 평탄화(global planarization)를 이루기 위해 사용되는 초 정밀/경면 연마방법의 하나로서, 슬러리를 연마패드와 웨이퍼 사이에 투입하여 화학적으로 표면을 부식시킨 후 부식된 면을 기계적으로 연마하는 CMP 방법이다.In general, CMP is one of the ultra-precision / mirror polishing methods used to achieve global planarization in the semiconductor device manufacturing process. CMP method to mechanically polish the metal.

연마과정은 CMP 장치의 연마패드 상에서 이루어지는 화학적 부식반응과 기계적 연마공정을 포함한다. 화학적 부식반응은 슬러리를 통하여 이루어지는데, 슬러리는 웨이퍼의 표면을 화학적으로 반응시킴으로써 후속되는 기계적인 연마공정이 용이하게 되도록 해주는 역할을 한다. Polishing includes chemical corrosion and mechanical polishing on the polishing pad of the CMP apparatus. Chemical corrosion reactions occur through the slurry, which serves to facilitate the subsequent mechanical polishing process by chemically reacting the surface of the wafer.

슬러리는 미세 크기의 연마입자를 함유한 콜로이드(colloidal) 형태의 액체로서, 연마공정 중에 CMP 연마패드 위에 뿌려진다. 연마패드상에 공급된 슬러리는 패드의 회전으로 인한 원심력에 의하여 연마패드의 원주 밖으로 배출되게 된다. The slurry is a colloidal liquid containing fine-sized abrasive particles and is sprayed onto the CMP polishing pad during the polishing process. The slurry supplied on the polishing pad is discharged out of the circumference of the polishing pad by centrifugal force due to the rotation of the pad.

도 2는 본 발명에 의한 슬러리 공급 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a slurry supply according to the present invention.

플래튼(Platen,201) 상에 비닐(202) 적층되어 있다. 비닐(202)과 아래 패드(204) 사이, 아래 패드(204)와 탑 패드(205) 사이에는 접착체(203)가 붙어있다. The vinyl 202 is laminated on the platen 201. An adhesive 203 is attached between the vinyl 202 and the bottom pad 204 and between the bottom pad 204 and the top pad 205.

상기 슬러리에 기울기(Slope)를 가해 패드 중앙 부위로 슬러리 흐름이 가속 화 될 수 있도록 홈(206)을 구성하였다. The grooves 206 were configured to apply a slope to the slurry so that the slurry flow was accelerated to the pad center portion.

상기 종래 단면도의 경우 슬러리는 패드 중앙 부위로 모이기 때문에, 지속적인 흐름을 유도하기 위해 슬러리를 배출시킬 필요가 생기게 된다. 이를 위해 패드 및 플래튼의 중앙 부위에 슬러리 배출을 위한 통로를 형성시키는 장비가 필요하며, 상기 도면과 같이 드래인(Drain)을 형성시켜 지속적인 흐름이 유도될 수 있다.In the case of the conventional cross section, since the slurry gathers to the pad center portion, it is necessary to discharge the slurry to induce continuous flow. To this end, a device for forming a passage for discharging the slurry in the central portion of the pad and the platen is required, and a continuous flow can be induced by forming a drain as shown in the drawing.

상술한 본 발명 실시예는 슬러리에 기울기를 가해 패드 중앙 부위로 슬러리 흐름이 가속화 될 수 있도록 홈을 구성하여, 연마율을 높여 효율을 증가시킬 수 있고, 궁극적으로는 슬러리 사용량을 줄여 비용 절약에 기여할 수 있다.In the above-described embodiment of the present invention, the grooves are configured to be inclined to the slurry to accelerate the flow of the slurry to the center portion of the pad, thereby increasing the efficiency by increasing the polishing rate, and ultimately reducing the amount of slurry, thereby contributing to cost savings. Can be.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

Claims

In the chemical mechanical polishing pad,

Polishing pads with grooves to allow slurry flow to be accelerated;

A passage for slurry discharge in the central portion of the polishing pad and the platen

Chemical mechanical polishing pad comprising a.

The method of claim 1,

And a drain, which is a passage for slurry discharge, in a central portion of the pad and the platen.

The method of claim 1,

The top pad portion of the polishing pad is a chemical mechanical polishing pad, characterized in that the depth of the concave-convex gap toward the center portion.