KR20060077682A - Apparatus for chemical mechanical polishing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 장치를 개시한다.The present invention discloses a chemical mechanical polishing apparatus.

본 발명의 화학적 기계적 연마 장치는 웨이퍼 표면을 연마하며, 연마공정시 상기 웨이퍼 연마를 위한 슬러리를 공급하는 복수개의 슬러리 공급홀들을 가지는 연마패드; 및 상기 복수개의 슬러리 공급홀들에 대응되는 복수개의 도어들을 구비하며, 사용자의 선택에 따라 상기 도어들을 선택적으로 구동시켜 상기 슬러리 공급홀의 개폐를 선택적으로 자동 제어하는 슬러리 공급 제어부를 구비하여, 각 슬러리 공급홀의 개폐를 선택적으로 자동 제어함으로써 슬러리 공급이 원활하게 되어 연마량이 증가하고 균일도(uniformity)가 향상되어 수율을 향상시킬 수 있으며, 슬러리 공급홀의 개폐를 사용자가 직접 수동으로 하지 않아도 되므로 수동 작업에 따른 노동력 손실 및 작업중 사용자의 안전사고를 방지할 수 있고, 디바이스 개발 기간을 단축시킬 수 있다.The chemical mechanical polishing apparatus of the present invention comprises a polishing pad for polishing a wafer surface and having a plurality of slurry supply holes for supplying a slurry for polishing the wafer during a polishing process; And a plurality of doors corresponding to the plurality of slurry supply holes, and a slurry supply control unit for selectively controlling opening and closing of the slurry supply hole by selectively driving the doors according to a user's selection. Selective automatic control of opening and closing of the supply hole facilitates slurry supply, increases the amount of polishing, improves uniformity, and improves the yield, and the user does not have to manually open or close the slurry supply hole. It is possible to prevent labor loss and user safety accident during work, and shorten device development period.

Description

화학적 기계적 연마 장치{Apparatus for chemical mechanical polishing}Apparatus for chemical mechanical polishing

도 1은 종래 복수개의 슬러리 공급홀을 갖는 연마패드의 모습을 나타내는 도면.1 is a view showing a state of a conventional polishing pad having a plurality of slurry supply holes.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 구성을 나타내는 구성도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 슬러리의 특성에 따른 슬러리 공급 디자인들 및 해당 디자인에 따라 슬러리가 연마패드에 미치는 범위를 나타내는 도면.3a to 3d show slurry supply designs according to the properties of the slurry and the extent of slurry to the polishing pad according to the design.

도 4a 내지 도 4d는 각각 도 3a 내지 도 3d의 디자인에 따른 연마 특성 실험 결과를 보여주는 도면.Figures 4a to 4d show the results of the polishing characteristics according to the design of Figures 3a to 3d, respectively.

본 발명은 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 CMP 라 함) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마패드에 구비된 슬러리 공급홀들의 개폐를 선택적으로 자동 제어함으로써 슬러리 공급을 원활하게 하고 연마량을 증가시켜 균일도(uniformity) 및 수율을 향상시킬 수 있는 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus, and more particularly, to smoothly supply slurry and improve polishing amount by selectively controlling opening and closing of slurry supply holes provided in the polishing pad. A chemical mechanical polishing apparatus that can be increased to improve uniformity and yield.

일반적으로 CMP는 반도체 소자 제조 공정에서 글로벌 평탄화(global planarization)를 이루기 위해 사용되는 초 정밀/경면 연마방법의 하나로서, 슬러리(slurry)를 연마패드와 웨이퍼 사이에 투입하여 화학적으로 웨이퍼 표면에 산화막을 형성 또는 혼합물로 만든 후 웨이퍼 표면을 기계적으로 연마하는 화학적 기계적 연마방법이다.In general, CMP is one of ultra-precision / mirror polishing methods used to achieve global planarization in semiconductor device manufacturing processes. A slurry is injected between the polishing pad and the wafer to chemically deposit an oxide film on the wafer surface. It is a chemical mechanical polishing method for mechanically polishing a wafer surface after forming or making a mixture.

도 1은 종래 복수개의 슬러리 공급홀을 갖는 연마패드의 모습을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional polishing pad having a plurality of slurry supply holes.

CMP 연마 과정에서, CMP 연마패드(4)는 플래튼(platen)(2)에 고정되어 회전되며, 연마패드(4)에는 수십개의 슬러리 공급홀(6)들이 형성되어 플래튼(2)에서 연마패드(4)의 슬러리 공급홀(6)들을 통해 연마패드(4)와 웨이퍼 사이에 슬러리가 공급된다.In the CMP polishing process, the CMP polishing pad 4 is fixedly rotated in the platen 2, and the polishing pad 4 is formed with dozens of slurry supply holes 6 to be polished in the platen 2. Slurry is supplied between the polishing pad 4 and the wafer through the slurry supply holes 6 of the pad 4.

이때, 모든 슬러리들은 그 특성이 서로 다르기 때문에, CMP 공정시 사용되는 슬러리의 특성에 따라 복수개의 공급홀(6)들 중에서 실제 슬러리가 공급되는 위치를 서로 다르게 슬러리 공급홀을 디자인 해야 한다. 만약, 슬러리 특성에 맞게 최적화된 슬러리 공급홀을 디자인하지 않으면 연마량이 저하되고 균일성이 나빠져 슈율이 감소된다.At this time, all of the slurry is different from each other, according to the characteristics of the slurry used in the CMP process, the slurry supply hole should be designed differently from the position where the actual slurry is supplied among the plurality of supply holes (6). If the slurry feed hole optimized for the slurry characteristics is not designed, the amount of polishing decreases and the uniformity worsens, thereby reducing the shoe rate.

이러한 슬러리 특성에 따라 원하는 위치에서 슬러리가 나오도록 하기 위해, 종래에는 사용자가 직접 플래튼(2)을 분해하여 슬러리 공급홀을 선택적으로 온/오프 해야 했다. 이처럼, 슬러리가 바뀔때 마다 위와 같은 작업을 되풀이해서 최적화된 슬러리 공급홀 디자인을 해야되기 때문에, 인력 손실과 안전사고 뿐만 아니라 이로 인한 디바이스 개발 기간이 길어지는 문제가 발생하게 된다.In order to allow the slurry to come out at a desired position according to such slurry characteristics, the user had to conventionally disassemble the platen 2 and selectively turn on / off the slurry supply hole. As such, each time the slurry is changed, the above-described operation must be repeated to design the optimized slurry supply hole, which causes not only a manpower loss and a safety accident, but also a long period of device development.

따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 화학적 기계적 연마 장치의 슬러리 공급 구조를 개선하여 각 슬러리 공급홀들의 개폐를 선택적으로 자동 제어함으로써, 연마의 균일도(uniformity) 및 수율을 향상시키고 디바이스 개발 기간을 단축시키는데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to improve the uniformity and yield of polishing and improve the device by selectively controlling the opening and closing of each slurry supply hole by improving the slurry supply structure of the chemical mechanical polishing apparatus. To shorten the development period.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치는 웨이퍼 표면을 연마하며, 연마공정시 상기 웨이퍼 연마를 위한 슬러리를 공급하는 복수개의 슬러리 공급홀들을 가지는 연마패드; 및 상기 복수개의 슬러리 공급홀들에 대응되는 복수개의 도어들을 구비하며, 사용자의 선택에 따라 상기 도어들을 선택적으로 구동시켜 상기 슬러리 공급홀의 개폐를 선택적으로 자동 제어하는 슬러리 공급 제어부를 구비한다.The chemical mechanical polishing apparatus of the present invention for achieving the above object is a polishing pad having a plurality of slurry supply holes for polishing the surface of the wafer, supplying the slurry for polishing the wafer during the polishing process; And a plurality of doors corresponding to the plurality of slurry supply holes, and a slurry supply control unit for selectively controlling opening and closing of the slurry supply hole by selectively driving the doors according to a user's selection.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 구성을 나타내는 구성도이다. 본 실시예에서 도 1에서와 동일한 구성요소에는 도 1과 동일한 참조번호를 사용하여 설명한다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as in FIG. 1 will be described using the same reference numerals as in FIG. 1.

도 1의 화학적 기계적 연마 장치는 연마패드(4) 및 슬러리 공급 제어부(10)를 구비한다.The chemical mechanical polishing apparatus of FIG. 1 includes a polishing pad 4 and a slurry supply control unit 10.

연마패드(4)는 플래튼(platen)(2)에 지지 및 고정되고, 회전하는 웨이퍼(8)의 표면을 연마제인 슬러리를 이용해 연마하며, 플래튼(2)으로부터 공급되는 슬러리를 연마패드(4)의 상부면 즉 연마패드(4)와 웨이퍼(8) 사이로 공급하기 위한 복수개의 슬러리 공급홀(6)들을 구비한다.The polishing pad 4 is supported and fixed to the platen 2, and polishes the surface of the rotating wafer 8 with the slurry slurry, and the slurry supplied from the platen 2 is polished. A plurality of slurry supply holes 6 for supplying the upper surface of 4), that is, between the polishing pad 4 and the wafer 8 are provided.

슬러리 공급 제어부(10)는 각 슬러리 공급홀(6)에 일대일 대응되는 복수개의 도어(또는 밸브)들(12)을 구비하며, 사용자의 선택에 따라 각 도어(12)들의 구동을 제어하여 슬러리 공급홀(6)들의 개폐를 선택적으로 자동 제어함으로써 슬러리의 공급위치 및 공급량 등을 제어한다.The slurry supply control unit 10 has a plurality of doors (or valves) 12 corresponding to each slurry supply hole 6 one-to-one, and supplies slurry by controlling the driving of the doors 12 according to a user's selection. By selectively controlling the opening and closing of the holes 6, the supply position and supply amount of the slurry are controlled.

이러한 슬러리 공급 제어부(10)는 복수개의 도어(12), 개폐명령 입력부(14), 개폐 제어부(16) 및 도어 구동부(18)를 구비한다. 도 2에서는 편의상 개폐명령 입력부(14), 개폐 제어부(16) 및 도어 구동부(18) 만이 슬러리 공급 제어부(10)에 포함되는 것으로 도시되었으나, 연마패드(6) 표면의 도어(12)들도 슬러리 공급 제어부(10)에 포함된다.The slurry supply control unit 10 includes a plurality of doors 12, an open / close command input unit 14, an open / close control unit 16, and a door driving unit 18. In FIG. 2, for convenience, only the opening / closing command input unit 14, the opening / closing control unit 16, and the door driving unit 18 are included in the slurry supply control unit 10, but the doors 12 on the surface of the polishing pad 6 are also slurry. It is included in the supply control unit 10.

복수개의 도어(12)들은 각 슬러리 공급홀(6)들과 일대일 대응되며 연마패드(6)의 표면(웨이퍼(8)와 대향되지 않는 표면)에 밀착되게 설치되어 도어 구동부(18)의 구동신호에 따라 슬라이딩 방식으로 수평방향으로 구동되어 대응되는 슬러리 공급홀(6)을 개폐시킨다.The plurality of doors 12 correspond to each slurry supply hole 6 one-to-one, and are installed to be in close contact with the surface of the polishing pad 6 (the surface not facing the wafer 8) to drive signals of the door driver 18. In accordance with the sliding method is driven in the horizontal direction to open and close the corresponding slurry supply hole (6).

개폐명령 입력부(14)는 사용자로부터 어떤 슬러리 공급홀(6)을 온/오프 시킬 것인지에 대한 선택신호를 입력받는 사용자 인터페이스 수단으로, 입력된 선택신호에 따라 특정 슬러리 공급홀의 온/오프를 지시하는 개폐명령을 생성하여 개폐 제어 부(16)로 출력한다.The opening and closing command input unit 14 is a user interface means for receiving a selection signal for which slurry supply hole 6 to be turned on or off from the user. A command is generated and output to the open / close control unit 16.

개폐 제어부(16)는 개폐명령 입력부(14)로부터 인가되는 개폐명령에 따라 어떤 도어들을 개폐시킬 것인지를 구분한 후, 해당 도어들의 개폐 동작을 제어하기 위한 개폐제어신호를 도어 구동부(18)로 출력한다. 각 슬러리들에 대한 최적화된 슬러리 공급 디자인이 결정되면 동일한 슬러리를 다시 사용할 때에는 동일한 슬러리 공급 디자인이 사용될 수 있으므로, 개폐 제어부(16)는 도 3과 같은 자주 사용되는 슬러리들 및 사용 가능한 모든 슬러리들의 특성에 따른 최적화된 슬러리 공급 디자인들을 미리 저장한 후, 개폐명령 입력부(14)를 통해 사용자가 원하는 특정 슬러리가 선택되면 기 저장된 디자인들 중에서 대응되는 디자인을 검색하여 해당 디자인에 따라 도어(12)들의 개폐 동작을 제어하도록 할 수 있다.The open / close control unit 16 distinguishes which doors to open or close according to the open / close command applied from the open / close command input unit 14, and then outputs an open / close control signal to the door driver 18 to control the open / close operation of the doors. do. Once the optimized slurry feed design for each slurry has been determined, the same slurry feed design can be used when reusing the same slurry, so the opening / closing control unit 16 is characterized by the frequently used slurries as shown in FIG. After pre-storing the optimized slurry supply designs according to the present invention, when a specific slurry desired by the user is selected through the opening / closing command input unit 14, the corresponding design is searched among previously stored designs to open and close the doors 12 according to the design. Control the operation.

도어 구동부(18)는 개폐 제어부(16)로부터 개폐제어신호를 인가받으면 특정 도어(12)들을 구동시키기 위한 구동신호를 발생시켜 해당 도어(12)들이 현재의 상태와 반대방향으로 이동되도록 모터(미도시)를 구동시킴으로써 슬러리 공급홀(6)들을 개폐시킨다.When the door driving unit 18 receives the opening / closing control signal from the opening / closing control unit 16, the door driving unit 18 generates a driving signal for driving the specific doors 12 so that the doors 12 are moved in a direction opposite to the current state. The slurry supply holes 6 are opened and closed.

상술된 구성을 갖는 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention having the above-described configuration will be briefly described as follows.

CMP 공정을 진행하고자 하는 사용자는 사용될 슬러리의 특성에 따라 개폐명령 입력부(14)를 이용해 온/오프 시킬 슬러리 공급홀(6)들을 선택한다.The user who wants to proceed with the CMP process selects the slurry supply holes 6 to be turned on / off using the opening / closing command input unit 14 according to the characteristics of the slurry to be used.

이때, 슬러리 공급홀(6) 선택 방법으로는 각 슬러리 공급홀(6)에 일정한 번호를 부여하고 사용자가 키패드(미도시)를 이용하여 온/오프 시키고자 하는 슬러리 공급홀(6)들의 번호를 입력하는 방식, 도 1과 같은 복수개의 슬러리 공급홀(6)을 갖는 연마패드 모양의 인터페이스 화면을 제공하여 사용자가 온/오프 시키고자 하는 슬러리 공급홀(6)들을 화면상에서 직접 터치하여 선택하도록 할 수 있다. 또한, 사용 가능한 모든 슬러리들 특히 자주 사용되는 슬러리들에 대한 최적화된 슬러리 공급 디자인을 미리 저장한 후, 사용자가 사용하고자 하는 특정 슬러리만을 선택하도록 할 수 있다. 이러한 선택 방법은 본 발명에 따른 실시예들로서 이외에 다양한 선택 방법이 사용될 수 있음은 자명하다.At this time, in the slurry supply hole (6) selection method, each slurry supply hole (6) is given a predetermined number, and the user inputs the number of slurry supply holes (6) to be turned on / off using a keypad (not shown). A method of inputting and providing a polishing pad-like interface screen having a plurality of slurry supply holes 6 as shown in FIG. 1 allows the user to directly select on the screen the slurry supply holes 6 to be turned on / off. Can be. It is also possible to pre-store an optimized slurry feed design for all available slurries, especially those used frequently, and then allow the user to select only the specific slurry to be used. It is apparent that such a selection method can be used in addition to the various selection methods as embodiments according to the present invention.

상술된 사용자의 선택에 따라, 개폐명령 입력부(14)는 선택신호를 발생시켜 개폐 제어부(16)로 출력한다.According to the user's selection described above, the open / close command input unit 14 generates a selection signal and outputs it to the open / close control unit 16.

선택신호를 수신한 개폐 제어부(16)는 수신된 선택신호에 따라 슬러리 공급홀(6)들의 이전 디자인에 따른 개폐상태와 선택된 디자인에 따른 개폐 상태를 비교하여, 구동시켜야 할 도어들과 현재 상태를 그대로 유지시켜야 할 도어들을 판단한 후 그 판단결과에 따라 구동 제어부(18)로 개폐제어신호를 출력한다.The opening / closing control unit 16 that receives the selection signal compares the opening / closing state according to the previous design of the slurry supply holes 6 with the opening / closing state according to the selected design according to the received selection signal, thereby determining the doors to be driven and the current state. After determining the doors to be maintained as it is, and outputs the open and close control signal to the drive control unit 18 according to the determination result.

구동 제어부(18)는 개폐제어신호가 인가되면 구동시켜야 할 도어들에 대응되는 모터(미도시)로 구동신호를 출력하여 모터를 구동시킴으로써 대응되는 슬러리 공급홀(6)들을 개폐시킨다.The driving controller 18 opens and closes the corresponding slurry supply holes 6 by driving the motor by outputting a driving signal to a motor (not shown) corresponding to the doors to be driven when the opening / closing control signal is applied.

도 3a 내지 도 3d는 슬러리의 특성에 따른 슬러리 공급 디자인들 및 해당 디자인에 따라 슬러리가 연마패드에 미치는 범위를 나타내는 도면으로, 흑점은 닫힌 상태의 슬러리 공급홀을 나타낸다.3A to 3D are diagrams illustrating slurry supply designs according to the characteristics of the slurry and a range of the slurry on the polishing pad according to the design, with black spots showing the slurry supply hole in the closed state.

도 4a 내지 도 4d는 각각 도 3a 내지 도 3d의 디자인에 따른 연마 특성 실험 결과를 보여준다.4A to 4D show the results of the polishing characteristics according to the designs of FIGS. 3A to 3D, respectively.

상술한 바와 같이, 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치는 각 슬러리 공급홀의 개폐를 선택적으로 자동 제어함으로써 슬러리 공급이 원활하게 되어 연마량이 증가하고 균일도(uniformity)가 향상되어 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬러리 공급홀의 개폐를 사용자가 직접 수동으로 하지 않아도 되므로 수동 작업에 따른 노동력 손실 및 작업중 사용자의 안전사고를 방지할 수 있으며, 디바이스 개발 기간을 단축시킬 수 있게 된다.As described above, the chemical mechanical polishing apparatus of the present invention can smoothly supply slurry by selectively controlling opening and closing of each slurry supply hole so that the amount of polishing can be increased and uniformity can be improved to improve the yield. In addition, since the user does not have to manually open and close the slurry supply hole, it is possible to prevent labor loss due to manual work and safety accidents of the user during the work, and shorten the device development period.

Claims (5)

웨이퍼 표면을 연마하며, 연마공정시 상기 웨이퍼 연마를 위한 슬러리를 공급하는 복수개의 슬러리 공급홀들을 가지는 연마패드; 및A polishing pad for polishing a wafer surface and having a plurality of slurry supply holes for supplying a slurry for polishing the wafer during a polishing process; And 상기 복수개의 슬러리 공급홀들에 대응되는 복수개의 도어들을 구비하며, 사용자의 선택에 따라 상기 도어들을 선택적으로 구동시켜 상기 슬러리 공급홀의 개폐를 선택적으로 자동 제어하는 슬러리 공급 제어부를 구비하는 화학적 기계적 연마 장치.A chemical mechanical polishing apparatus having a plurality of doors corresponding to the plurality of slurry supply holes, and a slurry supply control unit for selectively controlling opening and closing of the slurry supply hole by selectively driving the doors according to a user's selection. . 제 1항에 있어서, 상기 슬러리 공급 제어부는The method of claim 1, wherein the slurry supply control unit 상기 복수개의 도어들;The plurality of doors; 사용자의 선택신호를 입력받고 상기 선택신호에 따라 특정 슬러리 공급홀에 대한 개폐명령을 출력하는 개폐명령 입력부;An opening and closing command input unit configured to receive a selection signal of a user and output an opening and closing command for a specific slurry supply hole according to the selection signal; 상기 개폐명령에 따라 개폐시킬 도어들을 구분한 후 해당 도어들의 개폐 동작을 제어하기 위한 개폐제어신호를 출력하는 개폐 제어부; 및An opening / closing control unit for classifying doors to be opened and closed according to the opening / closing command and outputting an opening / closing control signal for controlling opening / closing operations of the doors; And 상기 개폐제어신호에 따라 해당 도어들을 구동시켜 슬러리 공급홀을 선택적으로 개폐시키는 도어 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.And a door driver for selectively opening and closing the slurry supply hole by driving the doors according to the opening / closing control signal. 제 2항에 있어서, 상기 도어는The method of claim 2, wherein the door 상기 구동신호에 따라 상기 연마패드 표면상에서 수평운동하여 해당 슬러리 공급홀을 개폐하는 슬라이딩 도어인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.And a sliding door for opening and closing the slurry supply hole by horizontally moving on the surface of the polishing pad according to the driving signal. 제 2항에 있어서, 상기 도어는The method of claim 2, wherein the door 상기 구동신호에 따라 상하운동하여 해당 슬러리 공급홀을 개폐하는 피스톤 도어인 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.And a piston door configured to open and close the slurry supply hole by vertically moving in response to the driving signal. 제 2항에 있어서, 상기 개폐 제어부는The method of claim 2, wherein the opening and closing control unit 공급되는 슬러리들의 특성에 따른 최적화된 슬러리 공급 디자인들을 미리 저장한 후, 사용자가 상기 개폐명령 입력부를 통해 특정 슬러리를 선택시 대응되는 디자인에 따라 상기 도어들의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.After storing the optimized slurry supply design according to the characteristics of the supplied slurry in advance, when the user selects a specific slurry through the opening and closing command input unit, the mechanical mechanical polishing, characterized in that for controlling the opening and closing of the door according to the corresponding design Device.
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