KR20060074765A

KR20060074765A - 마모상태 확인이 가능한 ｃｍｐ 연마패드 구조 및 제조방법

Info

Publication number: KR20060074765A
Application number: KR1020040113883A
Authority: KR
Inventors: 김대영
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-03

Abstract

본 발명은 CMP 연마패드의 구조 및 제조방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 CMP 연마패드 제조에 있어서, CMP 연마 패드 중 웨이퍼에 대한 실질적인 연마를 수행하는 상부패드의 그루브와 그루브를 지지하는 바닥면의 색깔을 바닥면으로의 색깔있는 이온 주입을 통해 구별될 수 있도록 함으로써, CMP 공정 횟수 증가에 따른 상부패드의 마모를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 CMP 연마패드에 대한 적절한 시기의 교체가 가능하도록 하여 연마패드 마모로 인한 스크래치를 방지시킬 수 있다.

Description

마모상태 확인이 가능한 ＣＭＰ 연마패드 구조 및 제조방법{CMP POLISHING PAD STRUCTURE FOR DISPLAYING ABRASION OF PAD AND METHOD THEREFOR}

도 1은 종래 CMP 연마 패드의 구조 단면도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마모상태 확인이 가능한 CMP 연마패드 제조 흐름도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마모상태 확인 가능한 CMP 연마패드 제조 공정 예시도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 연마패드의 구조 단면도.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>

400 : 상부패드 401 : 바닥면

402 : 미세 그루브 404 : 접착제

406 : 하부패드

본 발명은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마패드(polishing pad)의 구조 및 제조방법에 관한 것으로, 특히 CMP 공정 횟수 증가에 따른 연마패드의 마 모상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 CMP 연마패드에 대한 적절한 시기의 교체가 가능하도록 하는 CMP 연마패드 구조 및 제조 방법에 관한 것이다.

현재 반도체 소자 제조 공정에 있어서 반도체 소자가 고집적화 되어가고 배선의 수가 많아짐에 따라 층간 절연막의 평탄화 정도가 후속 공정에 미치는 영향이 점점 커지고 있어 층간 절연막에 대한 평탄화 공정의 중요성이 부각되고 있다. 상기 층간 절연막에 대한 평탄화를 위해서 종래에는 주로 에치백(Etch back), SOG(Spin On Glass) 등의 방법이 사용되어 왔으며, 현재는 글로벌 평탄화를 얻을 수 있는 CMP공정이 주로 사용되고 있다.

한편 위와 같은 CMP 공정에서는 CMP 공정 수행이 계속되는 경우 CMP 공정에 사용되는 연마 패드에 마모가 발생하게 되고, 연마 패드의 마모가 적정치 이상으로 심해지는 경우 CMP 공정중에 반도체 웨이퍼 표면에 스크래치를 발생시켜 반도체 소자에 치명적인 영향을 주는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 CMP 연마 패드의 단면 구조를 도시한 것으로, 상기 도 1에서 보여지는 바와 같이 현재 사용중인 CMP 연마 패드는 부드러운 하부 패드(106)/접착제(104)/딱딱한 상부패드(102)로 적층되어 구성되며, CMP 연마는 대부분 상부 패드(102)에서 진행된다.

이때 상기 상부 패드(102)의 구조를 살펴보면, 상부 패드는 단일 구조의 폴리우레탄 케이크(cake) 형태로 만들어지고, 이 폴리우레탄 케이크 형태를 얇게 슬라이싱(slicing)하여 하나의 상부 패드로 만들어진다. 그런 후, 상기 상부 패드 위에 미세 그루브(groove)(100)가 형성되며, 이 미세 그루브를 통과하여 CMP용 슬러 리가 이동하게 되는 구조이다.

상기한 바와 같은 구조의 종래 CMP 연마 패드에서는 CMP 공정 횟수가 증가할수록 상부 패드의 그루브가 점점 마모되며, 이 그루브의 마모가 적정치 이상으로 심해지는 경우 CMP 공정 중에 반도체 웨이퍼 표면에 스크래치(scratch)를 발생시키게 된다.

따라서 상기 상부패드의 그루브 마모정도가 적정치 이상으로 심해지는 것을 판단하여 상부패드를 적절한 시기에 교환하여 주는 것이 필요하나, 종래 CMP 연마패드는 상부 패드가 단일 색깔의 구조로 형성되어 상부 패드 및 미세 그루브의 마모정도를 육안으로 구별하기가 매우 어려워 상부패드의 마모정도를 판단하는 것이 곤란한 문제점이 있었다

따라서, 본 발명의 목적은 CMP 공정 횟수 증가에 따른 연마패드의 마모상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 CMP 연마패드에 대한 적절한 시기의 교체가 가능하도록 하는 CMP 연마패드 구조 및 제조 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마모상태의 확인이 가능한 CMP 연마 패드 구조로서, 웨이퍼 연마를 위한 미세 그루브와, 상기 미세 그루브를 지지하며 상기 그루브와 서로 다른 색깔로 표시되는 바닥면의 이중 구조로 형성되는 상부패드와, 상기 상부패드와 접착제를 통해 접착 연결되는 부드러운 재질의 하부 패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 마모상태의 확인이 가능한 CMP 연마 패드 제조 방법으로서, (a)폴리우레탄 케이크를 얇게 슬라이싱하여 CMP 연마패드 중 상부 패드를 형성시키는 단계와, (b)챔버내에서 상기 상부 패드의 미세 그루브를 지지하는 바닥면으로 그루브와 색깔이 다른 이온을 주입시키는 단계와, (c)상기 이온 주입에 의해 상기 상부 패드의 미세 그루브와 미세 그루브를 지지하는 바닥면의 색깔이 서로 다르도록 이중구조의 상부 패드를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CMP 연마패드 중 상부패드의 구조를 서로 다른 색깔을 가지는 이중 구조로 형성하는 CMP 연마 패드 제조 흐름도이다. 이하 상기 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다.

먼저 CMP 연마패드의 상부패드는 종래와 마찬가지로 CMP 연마 패드 제조 공정에서 만들어지는 폴리우레탄 케이크(cake)를 얇게 잘라서 상부 패드를 만든다(S200).

이어 위와 같이 만들어진 상부 패드가 웨이퍼 연마를 위한 미세 그루브와, 상기 미세 그루브를 지지하는 바닥면이 서로 다른 색깔로 표시되도록 하기 위한 이온 주입 공정을 위해 상부 패드를 도 3에서 보여지는 바와 같이 이온 주입이 가능한 챔버(chamber)(300)에 넣는다.

이때 상기 상부 패드(400)는 챔버(300) 내에서 상부패드 윗면이 아래로, 아랫면이 위로 향하도록 위치시켜 이온 타겟(ion target)(302)으로부터 발생된 색깔 있는 에너자이즈드(energized) 이온(304)이 상부 패드의 바닥면으로 주입될 수 있도록 한다.

이어 챔버(300)내 이온타겟(302)으로부터 상부패드 그루브와 색깔이 다르게 설정된 색깔있는 에너자이즈드 이온(304)을 발생시켜 이를 상부패드의 그루브를 지지하는 바닥면으로 주입시킨다. 이때 상기 상부패드의 그루브의 깊이는 약 1.5mm이내이고, 상부 패드의 두께가 2mm 내외이므로 상부 패드의 바닥면에서 이온주입의 깊이는 0.5mm∼0.8mm 정도가 되도록 조절한다.

이에 따라 도 4에서 보여지는 바와 같이 상기 이온 주입(ion implant)에 의해 상부 패드(400)의 미세 그루브(groove)(402)와 미세 그루브(402)를 지지하는 바닥면(401)의 색깔(color)이 서로 다르게 되는 이중구조의 상부 패드(400)가 형성됨으로써, CMP 공정 횟수의 증가에 따른 상부패드(400)의 마모를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 CMP 연마패드 제조에 있어서, CMP 연마 패드 중 웨이퍼에 대한 실질적인 연마를 수행하는 상부패드의 그루브와 그루브를 지지하는 바닥면의 색깔을 바닥면으로의 색깔있는 이온 주입을 통해 구별될 수 있도록 함으로써, CMP 공정 횟수 증가에 따른 상부패드의 마모를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 CMP 연마패드에 대한 적절한 시기의 교체가 가능하도록 하여 연마패드 마모로 인한 스크래치를 방지할 수 있게 된다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명 의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 CMP 연마패드 제조에 있어서, CMP 연마 패드 중 웨이퍼에 대한 실질적인 연마를 수행하는 상부패드의 그루브와 그루브를 지지하는 바닥면의 색깔을 바닥면으로의 색깔있는 이온 주입을 통해 구별될 수 있도록 함으로써, CMP 공정 횟수 증가에 따른 상부패드의 마모를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 CMP 연마패드에 대한 적절한 시기의 교체가 가능하도록 하여 연마패드 마모로 인한 스크래치를 방지시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

마모상태의 확인이 가능한 CMP 연마 패드 구조로서,

웨이퍼 연마를 위한 미세 그루브와, 상기 미세 그루브를 지지하며 상기 그루브와 서로 다른 색깔로 표시되는 바닥면의 이중 구조로 형성되는 상부패드와,

상기 상부패드와 접착제를 통해 접착 연결되는 부드러운 재질의 하부 패드

를 포함하는 마모상태의 확인이 가능한 CMP 연마 패드 구조.
제1항에 있어서,

상기 상부패드는, 챔버내에서 상기 미세 그루브를 지지하는 바닥면으로 미세 그루브와 색깔이 다른 이온을 주입시켜 바닥면의 색깔이 그루브와 구별되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마모상태 확인 가능한 CMP 연마 패드 구조.
제2항에 있어서,

상기 상부패드 바닥면으로의 이온주입은, 0.5mm∼0.8mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마모상태 확인 가능한 CMP 연마 패드 구조.
마모상태의 확인이 가능한 CMP 연마 패드 제조 방법으로서,

(a)폴리우레탄 케이크를 얇게 슬라이싱하여 CMP 연마패드 중 상부 패드를 형성시키는 단계와,

(b)챔버내에서 상기 상부 패드의 미세 그루브를 지지하는 바닥면으로 그루브와 색깔이 다른 이온을 주입시키는 단계와,

(c)상기 이온 주입에 의해 상기 상부 패드의 미세 그루브와 미세 그루브를 지지하는 바닥면의 색깔이 서로 다르도록 이중구조의 상부 패드를 형성시키는 단계

를 포함하는 마모상태 확인이 가능한 CMP 연마 패드 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 (b)단계에서, 상기 상부패드 바닥면으로의 이온주입은, 0.5mm∼0.8mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마모상태 확인 가능한 CMP 연마 패드 제조 방법.