KR20070018324A - 연마 패드 및 이를 제조하는 방법, 그리고 화학적 기계적 연마 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치에 사용되는 연마 패드를 제공한다. 연마 패드의 상면 및 내부에 공정 진행시 연마액이 저장되는 포어들이 형성된다. 연마 패드는 중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와 이를 감싸도록 배치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 복수의 외측 패드들을 포함한다. 내측 패드 및/또는 외측 패드들 중 인접하는 패드들에 형성된 포어들의 밀도는 서로 상이하게 제공된다. 내측 패드는 원형의 형상으로 제공되고, 외측 패드들 각각은 환형의 형상으로 제공될 수 있다.
연마 패드, 포어, 밀도, 화학적 기계적 연마
Description
도 1은 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치의 일 예를 보여주는 사시도;
도 2는 도 1의 연마 패드의 사시도;
도 3a는 연마 패드에 제공된 포어들의 밀도 변화에 따른 웨이퍼의 영역별 제거율의 일 예를 보여주는 도면;
도 3b는 도 3a에서 연마 패드에 제공된 포어들의 밀도 변화에 따른 웨이퍼의 평균 제거율을 보여주는 도면;
도 4a는 연마 패드에 제공된 포어들의 밀도 변화에 따른 웨이퍼의 영역별 제거율의 다른 예를 보여주는 도면;
도 4b는 도 4a에서 연마 패드에 제공된 포어들의 밀도 변화에 따른 웨이퍼의 평균 제거율을 보여주는 도면;
도 5는 연마 패드에 제공된 포어들의 크기 변화에 따른 웨이퍼의 평균 제거율의 다른 예를 보여주는 도면;
도 6a와 도 6b는 각각 영역에 따라 포어들이 상이한 밀도로 제공된 연마 패드의 예를 보여주는 도면들;
도 6c는 영역에 따라 포어들이 상이한 크기로 제공된 연마 패드의 예를 보여주는 도면;
도 7은 도 2의 연마 패드의 구조의 일 예를 보여주는 도면;
도 8a는 본 발명의 연마 패드의 일 예를 보여주는 사시도;
도 8b는 도 8a의 선 A-A′를 따라 절단한 단면도;
도 9a는 본 발명의 연마 패드의 다른 예를 보여주는 사시도;
도 9b는 도 9a의 선 B-B′를 따라 절단한 단면도;
도 10a 내지 도 10c는 각각 본 발명의 연마 패드의 또 다른 예를 보여주는 단면도들;
도 11은 본 발명의 화학적 기계적 연마 방법의 일 예를 보여주는 플로어차트;
도 12는 본 발명의 연마 패드를 제작하는 과정을 보여주는 도면;그리고
도 13은 도 12의 샘플 패드들 각각 및 이들을 조합하여 제작된 연마 패드를 사용하여 공정 수행시 웨이퍼의 영역별 제거율을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200, 300, 400, 600c : 연마 패드
102 : 그루브
104 : 포어
700 : 샘플 패드
본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 장치, 그리고 이에 사용되는 연마 패드와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정은 웨이퍼 상에 박막층을 형성하는 증착공정과 그 박막층 상에 미세한 회로패턴을 형성하기 위한 식각공정을 포함한다. 웨이퍼 상에 요구되는 회로패턴이 형성될 때까지 이들 공정은 반복되고, 웨이퍼의 표면에는 매우 많은 굴곡이 생긴다. 이들 굴곡은 후속 공정에서 도전층의 고른 도포를 어렵게 하고 사진 공정에서 디포커스 등의 문제를 발행한다.
이를 해결하기 위해 웨이퍼의 표면을 평탄화하는 공정이 요구된다. 최근에는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 좁은 영역뿐만 아니라 넓은 영역에 있어서도 우수한 평탄도를 얻을 수 있는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing) 방법이 주로 사용되고 있다.
상술한 화학적 기계적 연마 방법에 의하면 연마 패드에 웨이퍼를 가압 및 회전시킴으로써 연마 패드와 웨이퍼 표면 간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면을 기계적으로 연마하고, 이와 동시에 연마 패드와 웨이퍼 사이에 슬러리를 공급하여 화학반응에 의해 웨이퍼를 연마한다. 일반적으로 화학적 기계적 연마 장치에는 연마 패드가 부착된 플레이튼이 제공되고, 연마 헤드는 웨이퍼의 연마면이 연마 패드와 대향되도록 웨이퍼를 흡착한다. 연마 헤드는 조절 가능한 압력을 웨이퍼의 후면에 제공하 여 웨이퍼를 연마 패드 상에 가압한다. 연마 패드에는 연마 패드 상에서 슬러리의 이동을 안내하는 그루브와 슬러리를 연마 패드 상에 장시간 저장하는 미세홀 형상의 포어들이 형성된다.
연마 공정 수행시 웨이퍼 전체 영역을 균일하게 연마하는 것이 중요하다. 연마 패드에서 웨이퍼의 연마율에 영향을 미치는 인자(factor)로는 웨이퍼와 접촉되는 연마 패드의 표면적(surface), 연마 패드의 거칠기(roughness), 연마 패드의 경도(hardness), 연마 패드의 압축성(compressibility) 등이 있다. 상술한 인자들과 관련하여 연마 균일도를 향상시키기 위해, 연마 패드의 전체 영역에서 상술한 인자들을 균일하게 제공하기 위한 방법이 연구되고 있다. 이와 함께, 영역에 따라 불균일한 웨이퍼의 제거율을 개선하기 위해 연마 헤드의 구조 및 연마제의 성분비 등의 개선을 위한 방법이 연구되고 있다.
그러나 상술한 바와 같은 다양한 연구에도 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도 개선은 잘 이루어지고 있지 않다.
본 발명은 웨이퍼의 전체 영역에서 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 화학적 기계적 연마 장치, 그리고 이에 사용되는 연마 패드 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 웨이퍼의 영역에 따라 선택된 제거율로 웨이퍼를 연마할 수 있는 화학적 기계적 연마 장치, 그리고 이에 사용되는 연마 패드 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 장치를 제공한다. 본 발명의 장치는 플레이튼, 상기 플레이튼의 상부에 부착되며 상면 및 내부에 슬러리가 저장되는 복수의 포어들(pore)이 형성되는 연마 패드, 그리고 반도체 기판을 흡착고정하며 상기 연마 패드 상에 상기 반도체 기판을 가압하는 연마 헤드를 가진다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 연마 패드의 상면 및 내부에 형성된 포어들의 밀도는 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이하게 제공된다.
일 예에 의하면, 상기 연마 패드는 중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와 상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 외측 패드를 포함한다. 상기 내측 패드에 형성된 포어들의 밀도는 상기 외측 패드에 제공된 포어들의 밀도와 상이하게 제공된다. 상기 내측 패드는 원형의 형상을 가지고, 상기 외측 패드는 환형의 형상을 가질 수 있다.
다른 예에 의하면, 상기 연마 패드는 중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와 상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 복수의 외측 패드들을 포함한다. 상기 내측 패드 및/또는 상기 외측 패드들 중 인접하는 패드들에 형성된 포어들의 밀도는 서로 상이하게 제공된다. 상기 내측 패드는 원형의 형상으로 제공되고, 상기 외측 패드들 각각은 환형의 형상을 가질 수 있다.
예컨대, 웨이퍼에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장 자리 영역에서 연마율이 높은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 높게 제공된다.
또한, 웨이퍼에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 낮게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장자리 영역에서 연마율이 높은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또한, 웨이퍼에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장자리 영역에서 연마율이 낮은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또 다른 예에 의하면, 상기 연마 패드는 상부에 배치되며 반도체 기판과 접촉이 이루어지는 상부 패드와 상기 상부 패드의 아래에 위치되며 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 포함한다. 상기 상부 패드의 상면 및 내부에는 포어들이 형성되고, 상기 하부 패드의 내부에는 포어들이 형성된다. 상기 상부 패드의 상면 및 내부에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이하게 제공될 수 있다. 선택적으로 상기 하부 패드의 내부에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이하게 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 상부 패드와 상기 하부 패드에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이하게 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 연마 패드의 직경은 반도체 기판의 직경의 2배 이상의 길이를 가지고, 공정 진행시 상기 반도체 기판은 상기 연마 패드의 중심으로 부터 일측으로 벗어난 위치에서 상기 연마 패드와 접촉되도록 위치된다. 상기 연마 패드는 연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드와 연마 공정 진행시 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에 비해 상기 반도체 기판의 중앙 영역과 많이 접촉되는 중앙 연마 패드를 가진다. 상기 가장자리 연마 패드와 상기 중앙 연마 패드에 형성된 상기 포어들의 밀도는 서로 상이하게 제공된다.
다른 실시예에 의하면, 공정 진행시 상기 반도체 기판의 중심은 상기 연마 패드의 중심과 마주보도록 위치된다. 상기 연마 패드는 연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드와 연마 공정 진행시 상기 반도체 기판의 중앙 영역과 접촉되는 중앙 연마 패드를 포함한다. 상기 가장자리 연마 패드와 상기 중앙 연마 패드에 형성된 상기 포어들의 밀도는 서로 상이하게 제공된다.
또한, 본 발명은 화학적 기계적 연마 장치에 사용되는 연마 패드를 제공한다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 연마 패드의 상면 및 내부에 공정 진행시 연마액이 저장되는 포어들이 형성되며, 상기 포어들은 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이한 밀도로 제공된다.
또한, 상기 연마 패드는 상술한 화학적 기계적 연마 장치에 사용된 다양한 구조의 연마 패드와 동일하게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 장치에 사용되는 연마 패드를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 의하면, 상기 연마 패드를 복수의 영역으로 구획하고, 각각의 영역의 상면 및 내부에는 공정 진행 중 상기 연마 패드로 공급되는 연마액이 저장되는 포어들을 형성하되, 상기 영역들 중 인접하는 영역들에는 상기 포어들을 서로 상이한 밀도로 제공함으로써 연마 패드를 제조한다.
일 예에 의하면, 상기 연마 패드는 서로 상이한 밀도로 포어들이 형성된 복수의 패드들을 제조한 후, 이들을 결합하여 제조될 수 있다. 상기 복수의 패드들 각각은 원형 또는 환형의 형상으로 제공될 수 있다.
상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 패드를 사용할수록 그 연마율이 감소하고, 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에서 연마율이 중앙 영역에서 연마율에 비해 낮은 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또한, 상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 패드를 사용할수록 그 연마율이 증가하고, 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에서 연마율이 중앙 영역에서 연마율에 비해 높은 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또한, 상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 옥사이드 막이고 사용되는 연마제가 실리카 슬러리인 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 높게 제공된다.
또한, 상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 텅스텐 막이고 사용되는 연마제가 실리카 슬러리인 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
다른 예에 의하면, 본 발명의 연마 패드를 제조하는 방법은 서로 상이한 밀도로 포어들이 형성된 샘플 패드들을 제공하는 단계, 상기 샘플 패드들 각각을 사용하여 반도체 기판에서 연마되는 막의 종류별로 제거율을 측정하고 측정 결과를 데이터 베이스에 저장하는 단계, 공정이 수행될 반도체 기판의 공정 제거율을 영역별로 각각 설정하는 단계, 상기 공정 제거율 각각에 대응되는 제거율을 가지는 샘플 패드들과 동일한 밀도로 포어들이 제공된 패드들을 제공하는 단계, 그리고 상기 패드들을 조합하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하면, 상기 데이터 베이스에 저장되는 데이터는 반도체 기판의 영역별 제거율을 보여주는 프로파일일 수 있다. 선택적으로 상기 데이터 베이스에 저장되는 데이터는 웨이퍼의 전체 영역에서 평균 제거율일 수 있다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 화학적 기계적 연마 장치(1)의 일 예를 보여준다. 도 1을 참조하면, 화학적 기계적 연마 장치(1)는 연마 헤드 어셈블리(polishing head assembly)(10), 플레이튼(platen)(20), 슬러리 공급아암(slurry supply arm)(40), 그리고 연마 패드(100)(polishing pad)(100)를 포함한다. 플레이튼(20)은 원통형의 판 형상을 가지며, 바닥면에 결합된 회전체(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 공정진행 중 플레이튼(20)을 회전시키기 위해 회전체에는 모터(도시되지 않음)가 결합된다. 회전체와 모터는 베이스(50) 내에 위치될 수 있다. 플레이튼(20)의 상부면에는 연마 패드(100)가 부착되며, 플레이튼(20)의 일 측에는 연마공정 진행 중 연마 패드(100)의 연마조건을 유지하기 위한 패드 컨디셔너(도시되지 않음)와 연마 패드(100)의 표면에 슬러리와 같은 연마액을 공급하는 슬러리 공급아암(40)이 배치된다.
연마 헤드 어셈블리(10)는 연마 공정 진행시 플레이튼(20)의 상부에 위치된다. 연마 헤드 어셈블리(10)는 웨이퍼(도 8b의 W)의 연마면이 연마 패드(100)를 향하도록 웨이퍼(W)를 흡착고정하고 공정진행 중에 연마 패드(100)에 대하여 웨이퍼(W)를 가압하는 연마 헤드(polishing head)(12)를 가진다. 연마 헤드(12)는 웨이퍼(W)를 흡착하고 가압하는 멤브리인(도시되지 않음) 및 공정 진행시 웨이퍼(W)가 연마 헤드(12)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 유지링(도시되지 않음) 등을 가진다. 연마 헤드(12)는 당업계에 알려진 다양한 구조가 사용될 수 있다. 연마 헤드(12)의 상부면에는 연마 헤드(12)를 지지하는 구동축(14)을 가진다. 구동축(14)은 공정 진행시 모터(16)에 의해 회전된다. 공정진행 중 연마 헤드(12)는 구동축(14)을 중심으로 플레이튼(20)의 회전방향과 동일방향으로 회전된다.
연마 패드(100)는 원형의 형상을 가지며, 접착제에 의해 플레이튼(20) 상에 부착된다. 연마 패드(100)의 연마면인 상면은 거친 표면을 가져 웨이퍼(W)와 직접 접촉되어 웨이퍼(W)를 기계적으로 연마한다. 연마 패드(100)는 연마 헤드(12)의 유지링에 비해 적어도 2배의 직경을 가진다. 예컨대 웨이퍼(W)의 직경이 300mm인 경우, 연마 패드(100)는 약 700mm 내지 800mm의 직경을 가질 수 있다. 공정진행 중 연마 헤드(12)는 연마 패드(100)의 중심으로부터 일측에 배치되어 구동축(14)을 중심으로 회전하고, 연마 패드(100)는 플레이튼(20)과 함께 회전된다. 공정 진행 중 연마 헤드(12)는 연마 패드(100)의 반경방향으로 진동될 수 있다.
도 2는 도 1의 연마 패드(100)의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 연마 패드(100)의 상면에는 복수의 그루브들(grooves)(102)이 형성된다. 공정 진행시 연마 패드(100) 상으로 공급된 슬러리는 그루브(102)를 통해 연마 패드(100)와 웨이퍼(W) 사이로 이동된다. 일 예에 의하면, 그루브(102)들은 원형의 링 형상을 가지며 동심원을 이루도록 배치될 수 있다.
연마 패드(100) 상으로 공급된 슬러리는 연마 패드(100)의 회전으로 인해 원심력에 의하여 연마 패드(100) 밖으로 배출된다. 연마율의 향상을 위해 연마 패드(100) 상면에는 다수의 슬러리 입자들이 존재하여 연마에 참여하는 것이 바람직하다. 이를 위해 연마 패드(100)의 상면 및 내부에는 미세홀로서 형성된 복수의 포어들(pores)(104)이 제공된다. 연마 패드(100)의 상면에 노출된 포어들(104)은 연마 패드(100) 상으로 공급된 슬러리 입자들을 저장한다. 이후 웨이퍼(W)가 연마 패드(100)를 가압하면 슬러리 입자들은 포어들(104)로부터 분출되어 연마에 참여한다. 연마 패드(100) 내부에 형성된 포어들(104)은 공정 진행시 슬러리 입자를 저장하지 는 않는다. 그러나 장시간 사용으로 인해 연마 패드(100)가 마모되거나 패드 컨디셔닝이 수행되면 연마 패드(100) 내부에 형성된 포어들(104)은 외부로 노출된다.
연마 패드(100)에 형성된 포어들(104)의 밀도는 웨이퍼(W)의 연마율에 큰 영향을 미친다. 즉, 연마 패드(100)에 형성된 포어들(104)의 밀도는 웨이퍼(W)와 접촉되는 연마 패드(100)의 표면적(surface), 웨이퍼(W)와 반응되는 슬러리의 량, 연마 패드(100)의 압축성(compressibility), 그리고 연마 패드(100)의 경도(hardness) 등에 영향을 미친다. 여기에서 연마 패드(100)의 표면적, 연마 패드(100)의 압축성, 그리고 연마 패드(100)의 경도는 기계적 연마에 영향을 미치고, 웨이퍼(W)와 반응되는 슬러리의 량은 화학적 연마에 영향을 미친다.
연마 패드(100)의 상면에 노출된 포어들(104)의 밀도가 높을수록 웨이퍼(W)와 접촉되는 연마 패드(100)의 표면적은 작아진다. 또한, 연마 패드(100)의 상면 및 내부에 형성된 포어들(104)의 밀도가 높을수록 연마 패드(100)의 압축성은 높아지고 연마 패드(100)의 경도는 낮아진다. 또한, 연마 패드(100)의 상면에 노출된 포어들(104)의 밀도가 높을수록 포어(104)에 저장된 슬러리의 량이 많아진다. 따라서 연마 패드(100)에 형성된 포어들(104)의 밀도가 낮을수록 기계적 연마가 잘 이루어지며, 포어들(104)의 밀도가 높을수록 화학적 연마가 잘 이루어진다.
이하, 연마 패드(100)에 포어들(104)의 밀도를 상이하게 제공한다는 것은 만약 다른 기재가 없다면 연마 패드(100)의 상면과 연마 패드(100) 내부에서 포어들(104)의 밀도를 상이하게 제공한다는 것을 포함한다. 또한, 아래에서 웨이퍼(W)의 제거율(removal rate)이란 웨이퍼(W)에 형성된 막질이 제거되는 비율을 의미한다.
도 3a 내지 도 4b는 다른 연마 조건은 동일하게 유지하면서 연마 패드(100)에 형성된 포어들(104)의 밀도를 변화하면서 공정을 진행할 때 웨이퍼(W)의 제거율을 보여주는 도면이다. 도 3a 내지 도 4b에서는 포어들(104)의 크기를 대체로 균일하게 형성하고 포어들(104)간의 간격을 변화하여 연마 패드(100)에 상이한 밀도의 포어들(104)을 제공하였다. 도 3a와 도 3b에서 사용된 슬러리는 실리카 슬러리(silica slurry)이고, 연마되는 막은 층간 절연(inter layer dielectrics)막이다. 도 4a와 도 4b에서 사용된 슬러리는 세리아 슬러리(ceria slurry)이고 연마되는 막은 트렌치 소자 분리(shallow trench isolation)막이다. 도 3a와 도 4a는 웨이퍼(W)의 영역별 제거율을 보여주고, 도 3b와 도 4b는 웨이퍼(W)의 평균 제거율을 보여준다. 도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 연마 패드(100)에 제공된 포어들(104)의 간격을 줄임에 따라(즉, 포어들(104)의 밀도를 증가함에 따라) 웨이퍼(W)의 제거율이 감소된 것을 알 수 있다.
도 3a 내지 도 4b에서는 포어들(104)의 밀도가 높게 형성된 연마 패드(100)를 사용하면 제거율이 감소된 예들이 도시되었다. 이는 상술한 막질들이 화학적 반응에 의한 연마보다는 기계적 마찰 등과 같은 방법으로 연마할 때 연마가 더 잘 이루어지기 때문이다. 따라서 연마되는 막의 종류에 따라 위와 반대의 결과가 나올 수 있다. 예컨대, 연마되는 막이 텅스텐인 경우, 비록 도면으로 제공되지는 않았으나, 도 3a와 반대로 포어들의 밀도가 높게 형성될수록 연마율이 증가한다.
또한, 도 3a에 도시된 바와 같이 실리카 슬러리를 사용하여 막을 연마하는 경우, 막의 종류에 관계없이 일반적으로 웨이퍼 가장자리 영역(We)이 중앙 영역 (Wc)에 비해 연마가 잘 된다. 그러나 세리아 슬러리를 사용하여 연마하는 경우, 막의 종류에 따라 가장자리 영역이 중앙 영역에 비해 연마가 잘 되거나 중앙 영역이 가장자리 영역에 비해 연마가 잘 될 수 있다.
도 5는 포어들(104)의 밀도는 대체로 균일하게 제공하고, 포어들(104)의 크기(지름)를 상이하게 제공된 경우를 보여준다. 도 5에서 사용된 슬러리는 실리카 슬러리이고 연마되는 막은 텅스텐이다. 도 5를 참조하면, 연마 패드(100)에 제공된 포어들(104)의 크기를 증가함에 따라 웨이퍼(W)의 연마율이 감소된 것을 알 수 있다. 따라서 막의 종류에 따라 포어들(104)의 크기 또한 연마율에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
일반적으로 연마 공정 진행시 제거율은 다양한 원인에 의해 웨이퍼(W)의 영역에 따라 상이하다. 따라서 웨이퍼(W)의 전체 영역에서 균일한 연마가 이루어지도록 영역에 따라 연마 조건을 상이하게 하는 것이 필요하다. 도 3a 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 연마 패드(100)에 형성된 포어들(104)의 밀도 또는 크기는 웨이퍼(W)의 제거율에 영향을 미친다. 따라서 본 발명은 영역에 따라 포어들(104)의 밀도 또는 크기가 상이하게 제공된 연마 패드(100)를 사용하여 웨이퍼(W)의 영역별 제거율을 조절한다. 아래의 실시예들에서는 포어들(104)의 밀도가 상이하게 제공된 경우만을 예로 들어 설명한다. 그러나 포어들(104)의 밀도는 웨이퍼의 전체 영역에 동일하게 제공되되, 포어들의 크기는 웨이퍼의 영역에 따라 상이하게 제공된 경우도 아래의 실시예들에 적용될 수 있다.
도 6a와 도 6b는 각각 영역에 따라 포어들(104)의 밀도를 다르게 제공하기 위한 방법들을 보여준다. 일 예에 의하면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 포어들(104)의 크기를 연마 패드(100)의 전체 영역에서 대체로 동일하게 형성하고 포어들(104) 간 간격을 연마 패드(100)의 영역에 따라 상이하게 형성함으로써, 연마 패드(100)의 영역에 따라 포어들(104)의 밀도를 상이하게 제공할 수 있다.
다른 예에 의하면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 포어들(104) 간 간격을 연마 패드(100)의 전체 영역에서 대체로 동일하게 형성하고 포어들(104)의 크기를 연마 패드(100)의 영역에 따라 상이하게 형성함으로써, 연마 패드(100)의 영역에 따라 포어들(104)의 밀도를 상이하게 제공할 수 있다. 이와 달리 포어들(104)의 수평방향 폭을 연마 패드(100)의 전체 영역에서 대체로 동일하게 형성하고, 포어들(104)의 수직방향 폭을 연마 패드(100)의 영역에 따라 상이하게 형성함으로써, 연마 패드(100)의 영역에 따라 포어들(104)의 밀도를 상이하게 제공할 수 있다.
또한, 포어들(104)의 크기를 상이하게 하기 위해, 도 6c에 도시된 바와 같이 포어들(104)의 체적은 전체 영역에서 대체로 동일하게 제공하고, 포어들(104)의 크기를 연마 패드(100)의 영역에 따라 상이하게 형성할 수 있다.
상술한 실시예에서는 포어들(104)의 밀도를 연마 패드의 영역에 따라 상이하게 제공하기 위해 각각의 포어의 크기는 동일하나 포어들간의 간격이 상이하게 형성된 경우와 포어들의 간격은 동일하나 각각의 포어의 크기가 상이하게 제공된 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 실시예에서 포어들의 밀도를 연마 패드의 영역에 따라 상이하게 제공한다는 것은 실질적으로 영역들간 포어들의 전체 밀도는 동일하더라도 영역들간 각각의 포어의 체적 또는 크기가 다르게 제공된 경우를 포 함한다.
상술한 예들에서 포어들(104)의 크기는 약 5 마이크로미터(㎛)에서 500 마이크로미터(㎛) 사이에서 선택된 하나 또는 복수의 크기로 제공될 수 있으며, 연마 패드(100) 내에서 포어들(104)은 영역에 따라 연마 패드(100)의 단위체적 당 0 ~ 80 퍼센트(%)의 체적을 점유하도록 제공되고, 연마 패드(100) 상면에서 포어들(104)은 영역에 따라 단위면적당 0 ~ 80 퍼센트(%)의 면적을 점유하도록 제공될 수 있다. 여기서 0%의 체적 또는 면적이란 연마 패드(100)의 특정 영역에 포어(104)를 형성하지 않는 것을 의미한다.
도 7은 영역에 따라 상이한 밀도의 포어들(104)을 제공된 연마 패드(100)의 구조의 일 예를 보여주는 도면이다. 연마 패드(100)는 복수의 패드들(pads)을 가진다. 인접하여 위치되는 패드들 간에는 서로 상이한 밀도로 포어들(104)이 제공된다. 패드들은 서로 조합될 수 있도록 형상 지어진다. 각각의 패드는 원형 또는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 연마 패드(100)가 3개의 영역으로 구획되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 연마 패드(100)는 1개의 내측 패드(120)와 2개의 외측 패드들(140)을 가진다. 내측 패드(120)는 중앙에 위치되며 원형의 형상을 가진다. 외측 패드(140)로는 환형의 형상을 가지는 제 1 외측 패드(142)와 제 2외측 패드(144)가 제공된다. 제 1 외측 패드(142)는 내측 패드(120)의 직경과 동일한 길이의 내경을 갖고, 내측 패드(120)를 감싸도록 위치된다. 제 2 외측 패드는(144) 제 1 외측 패드(142)의 외경과 동일한 길이의 내경을 갖고 제 1외측 패드(142)를 감싸도록 배치된다. 내측 패드(120) 및 외측 패드들(142, 144)은 접착제, 또는 기계적 체결수단 등 다양한 방법으로 결합될 수 있다. 상술한 예에서는 외측 패드(140)가 2개 제공되는 경우를 예로 들어 설명하였으나 이와 달리 외측 패드(140)가 1개 또는 3개 이상이 제공될 수 있다.
상술한 예들에서 내측 패드와 외측 패드가 각각 별도로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 일 예에 불과하며, 연마 패드가 내측 패드와 외측 패드를 가진다는 것은 내측 패드와 외측 패드를 별도로 제공한다는 것 이외에 하나의 패드가 포어들의 밀도가 서로 상이하게 제공된 2개 또는 그 이상의 영역을 가지는 경우를 포함한다. 이 경우 중앙 영역이 내측 패드가 되고, 상기 중앙 영역을 둘러싸는 영역이 하나 또는 복수의 외측 패드가 된다.
다음에는 본 발명의 연마 패드(200)가 웨이퍼(W)의 중앙 영역과 가장자리 영역을 상이한 연마 조건으로 연마하기 위한 구조를 갖는 경우에 대해 설명한다.
도 8a는 연마 패드(200)의 일 예가 도시된 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 선 A-A′을 따라 절단한 연마 패드(200)의 단면도이다. 도 8a와 도 8b를 참조하면, 연마 패드(200)의 직경은 웨이퍼(W) 직경의 2배 이상의 길이를 가지고, 공정 진행시 웨이퍼(W)는 연마 패드(200)의 중심으로부터 일측으로 벗어난 위치에서 일측에서 연마 패드(200)와 접촉된다. 연마 패드(200)는 1개의 중앙 연마 패드(220)와 2개의 가장자리 연마 패드(240)를 가진다. 가장자리 연마 패드(240)는 원형의 형상을 가지는 제 1패드(242)와 환형의 형상을 가지는 제 2패드(244)를 가진다. 제 1패드(242)와 제 2패드(244)에는 포어들(104)이 동일한 밀도로 제공되고, 가장자리 연마 패드(240)와 중앙 연마 패드(220)에는 포어들(104)이 상이한 밀도로 제공된다. 가 장자리 연마 패드(240) 중 제 1패드(242)는 중앙에 위치된다. 중앙 연마 패드(220)는 제 1패드(242)의 외경과 대체로 동일한 길이의 내경을 가지며, 제 1패드(242)를 감싸도록 배치된다. 가장자리 연마 패드(240) 중 제 2패드(244)는 중앙 연마 패드(220)의 외경과 대체로 동일한 길이의 내경을 가지며 중앙 연마 패드(220)를 감싸도록 배치된다. 상술한 구조로 인해 가장자리 연마 패드(240)는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역과 접촉되고, 중앙 연마 패드(220)는 웨이퍼(W)의 가장자리 영역이 비해 웨이퍼(W)의 중앙 영역과 주로 접촉된다.
도 9a는 연마 패드(300)의 다른 예가 도시된 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 선 B-B′을 따라 절단한 연마 패드(300)의 단면도이다. 도 9a와 도 9b를 참조하면, 연마 패드(300)의 직경은 웨이퍼(W)의 직경과 대체로 유사한 길이를 가지며, 공정 진행시 웨이퍼(W)는 그 중심이 연마 패드(300)의 중심과 대향되도록 위치된다. 연마 패드(300)는 웨이퍼(W)의 중앙 영역과 접촉되는 중앙 연마 패드(320)와 웨이퍼(W)의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드(340)를 가진다. 중앙 연마 패드(320)는 원형의 형상을 가지며, 가장자리 연마 패드(340)는 환형의 형상을 가진다. 가장자리 연마 패드(340)는 중앙 연마 패드(320)의 직경과 동일한 길이의 내경을 가지며, 중앙 연마 패드(320)를 감싸도록 배치된다.
상술한 예들에서 연마 패드에 중앙 연마 패드와 가장자리 연마 패드가 각각 별도로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 일 예에 불과하며, 연마 패드가 중앙 연마 패드와 가장자리 연마 패드를 가진다는 것은 중앙 연마 패드와 가장자리 연마 패드를 별도로 제공한다는 것 이외에 하나의 패드가 포어들이 서로 상이한 밀 도로 제공된 중앙 영역과 가장자리 영역을 가지는 경우를 포함한다. 이 경우 중앙 영역이 중앙 연마 패드가 되고, 상기 중앙 영역을 둘러싸는 영역이 가장자리 연마 패드가 된다.
예컨대, 도 3a처럼 실리카 슬러리를 사용하여 층간절연막을 연마할 때와 같이, 웨이퍼에서 연마되는 막(예컨대, 옥사이드막)이 포어들의 밀도가 높게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장자리 영역에서 연마율이 높은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 높게 제공된다.
이와 달리, 웨이퍼에서 연마되는 막이 텅스텐인 경우와 같이, 포어들의 밀도가 낮게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장자리 영역에서 연마율이 높은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또한, 도 4a처럼 세리아 슬러리를 사용하여 트렌치 소자 분리막을 연마할 때와 같이, 웨이퍼에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 연마 패드를 사용할수록 웨이퍼의 연마율이 낮고 웨이퍼의 중앙 영역에 비해 웨이퍼의 가장자리 영역에서 연마율이 낮은 경우, 웨이퍼 전체 영역에서 연마 균일도가 높도록 연마 패드의 가장자리 영역에는 중앙 영역에 비해 포어들의 밀도가 낮게 제공된다.
또 다른 예에 의하면, 연마 패드(400)는 상하로 적층된 상부 패드(420a, 420b, 420c)와 하부 패드(440a, 440b, 440c)를 가진다. 하부 패드(440a, 440b, 440c)는 상부 패드(420a, 420b, 420c)에 비해 비교적 연한 재질로 제조될 수 있다. 하부 패드(440a, 440b, 440c)는 플레이튼(20) 상에 접착제에 의해 부착되고, 상부 패드(420a, 420b, 420c)는 하부 패드(440a, 440b, 440c) 상에 접착제에 의해 부착된다. 도 10a에 도시된 바와 같이 상부 패드(420a)에는 영역에 따라 포어들(104)을 상이한 밀도로 제공하고, 하부 패드(440a)에는 영역 전체에 포어들(104)을 대체로 동일한 밀도로 제공할 수 있다. 선택적으로, 도 10b에 도시된 바와 같이 상부 패드(420b)에는 영역 전체에 포어들(104)을 동일한 밀도로 제공되고, 하부 패드(440b)에는 영역에 따라 포어들(104)을 상이한 밀도로 제공될 수 있다. 선택적으로, 도 10c에 도시된 바와 같이 상부 패드(420c)와 하부 패드(440c) 모두에 영역에 따라 포어들(104)을 상이한 밀도로 제공할 수 있다. 상부 패드(420b, 420c)의 영역에 따른 포어들(104)의 밀도차는 연마 패드(400)의 압축성과 경도, 웨이퍼(W)와 접촉되는 표면적, 및 웨이퍼(W)에 제공되는 슬러리의 량에 영향을 미치고, 하부 패드(440a, 440c)의 영역에 따른 포어들(104)의 밀도차는 연마 패드(400)의 압축성에 영향을 미친다.
상술한 예들에서는 서로 상이한 밀도의 포어들(104)이 형성된 복수의 패드들을 조합하여 연마 패드를 형성하는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 연마 패드는 단일 패드로 이루어지고, 단일 패드 내에서 영역에 따라 포어들(104)이 상이한 밀도로 제공될 수 있다.
다음에는 도 11 내지 도 13을 참조하여 상술한 연마 패드(300)를 제조하는 방법의 일 예를 설명한다. 도 11은 연마 패드를 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 플로어차트이다. 처음에 상면 및 내부에 포어들이 형성된 샘플 패드들을 제작한다. 각각의 샘플 패드에는 전체 영역에서 대체로 균일한 밀도로 포어들(104)을 형성하고, 샘플 패드들에는 서로 상이한 밀도로 포어들(104)을 형성한다(스텝 S12). 각각의 샘플 패드를 사용하여 웨이퍼(W)을 연마하고 웨이퍼(W)의 제거율을 측정한다. 제거율의 측정은 다양한 막들에 대해 각각 이루어진다. 측정된 제거율을 데이터 베이스(도시되지 않음)에 저장한다(스텝 S14). 저장되는 데이터는 도 3a 또는 도 4a와 같이 웨이퍼(W)의 영역별 제거율을 보여주는 프로파일일 수 있다. 선택적으로 저장되는 데이터는 도 3b 또는 도 4b와 같이 웨이퍼(W) 전체 영역에서 평균 제거율일 수 있다.
이후 공정이 수행될 웨이퍼(W)를 복수의 영역으로 구획하고 영역별로 공정 제거율을 설정한다(스텝 S16). 이는 웨이퍼(W)의 전체 영역에서 균일한 연마가 이루어질 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W) 영역별로 제거율이 설정되면, 이에 해당하는 제거율을 제거할 수 있는 샘플 패드들과 동일한 제거율을 제공하는 패드들을 선택한다(스텝 S18). 이후 패드들을 조합하여 결합하여 실제 공정에 사용될 연마 패드(300)를 완성한다(스텝 S20). 패드들은 연마 패드(300)에 제공되는 위치에 적합한 형상을 가진다. 예컨대, 패드들은 원형 또는 환형의 형상을 가질 수 있다.
도 12는 도 11의 방법에 따라 연마 패드(600)를 제조하는 과정의 일 예를 보여주는 도면이고, 도 13은 도 12의 제 1샘플 패드(720)와 제 2샘플 패드(740), 그 리고 제조된 연마 패드(600) 사용시 웨이퍼(W)의 영역별 제거율을 보여주는 도면이다. 도 12에서 선 'a'와 선 'b'는 각각 제 1샘플 패드(720)와 제 2샘플 패드(740) 사용시 웨이퍼(W)의 영역별 제거율이고, 선 'c'는 제조된 연마 패드(300) 사용시 웨이퍼(W)의 영역별 제거율을 보여주는 도면이다.
도 13에서 보는 바와 같이 제 1샘플 패드(720)를 사용할 때와 제 2샘플 패드(740)를 사용하여 연마할 때 웨이퍼(W) 제거율은 상이하다. 이 경우, 연마 패드(600) 전체에서 균일하게 연마가 이루어지도록 상술한 중앙 연마 패드로는 제 1샘플 패드(720)와 같은 밀도로 포어들(104)이 형성된 패드(620)를 선택하고, 가장자리 연마 패드로는 제 2샘플 패드(740)와 같은 밀도로 포어들(104)이 형성된 패드(642, 644)를 선택한다. 다음에는 사용되는 연마 패드(600)의 형상 또는 크기에 따라 패드들(620, 642, 644)을 원형 또는 환형으로 절단하고, 이들 패드들(620, 642, 644)을 접착제나 다른 체결수단을 사용하여 조합한다. 위와 같은 방법을 사용하여 제조된 연마 패드(600)를 사용하여 웨이퍼(W)를 연마하자 도 13에 도시된 바와 같이 웨이퍼 중앙부 영역과 가장자리 영역간 제거율의 편차가 줄어들었다.
상술한 예에서는 2개의 샘플 패드들을 조합하여 연마 패드를 제작하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 이와 달리 3개 이상의 샘플 패드를 조합하여 연마 패드(300)를 제조할 수 있으며, 연마 패드(300)에 사용되는 패드들의 수가 증가할수록 웨이퍼(W)의 영역별 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 웨이퍼(W) 전체 영역에서 연마 균일도를 향상시킬 수 있도록 연마 패드를 구성하는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 웨이퍼의 특정 영역에서 제거율이 다른 영역에서 제거율과 상이하도록 연마 패드를 구성할 수 있다.
본 발명에 의하면 연마 패드의 영역에 따라 포어들의 밀도를 상이하게 형성함으로써 웨이퍼의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.
Claims (35)
- 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 장치에 있어서,플레이튼과;상기 플레이튼 상에 부착되며, 상면 및 내부에 슬러리가 저장되는 복수의 포어들(pore)이 형성되는 연마 패드와; 그리고반도체 기판을 흡착고정하며 상기 연마 패드 상에 상기 반도체 기판을 가압하는 연마 헤드를 구비하되;상기 연마 패드의 상면 및 내부에 형성된 포어들의 밀도 또는 크기는 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이하게 제공된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드는,중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와;상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며, 상면 및 내부에 포어들이 제공된 외측 패드를 포함하되,상기 내측 패드에 형성된 포어들의 밀도는 상기 외측 패드에 제공된 포어들의 밀도와 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 내측 패드는 원형의 형상을 가지고,상기 외측 패드는 환형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드는,중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와;상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며, 상면 및 내부에 포어들이 제공된 복수의 외측 패드들을 포함하되,상기 내측 패드 및/또는 상기 외측 패드들 중 인접하는 패드들에 형성된 포어들의 밀도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 내측 패드는 원형의 형상으로 제공되고,상기 외측 패드들 각각은 환형의 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 상부 패드의 상면 및 내부에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 하부 패드의 내부에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 상부 패드와 상기 하부 패드에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드의 직경은 반도체 기판의 직경의 2배 이상의 길이를 가지고, 공정 진행시 상기 반도체 기판은 상기 연마 패드의 중심으로부터 일측으로 벗어난 위치에서 상기 연마 패드와 접촉되도록 위치되며,상기 연마 패드는,연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드와;연마 공정 진행시 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에 비해 상기 반도체 기판의 중앙 영역과 많이 접촉되는 중앙 연마 패드를 포함하되,상기 가장자리 연마 패드와 상기 중앙 연마 패드에 형성된 상기 포어들의 밀도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,공정 진행시 상기 반도체 기판의 중심은 상기 연마 패드의 중심과 마주보도록 위치되며,상기 연마 패드는,연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드와;연마 공정 진행시 상기 반도체 기판의 중앙 영역과 접촉되는 중앙 연마 패드를 포함하되,상기 가장자리 연마 패드와 상기 중앙 연마 패드에 형성된 상기 포어들의 밀도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 포어들은 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이한 크기로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 포어들은 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이한 간격으로 제공되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드의 가장자리 영역에는 상기 연마 패드의 중앙 영역에 비해 상기 포어들의 밀도가 낮게 제공된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 연마 패드의 가장자리 영역에는 상기 연마 패드의 중앙 영역에 비해 상기 포어들의 밀도가 높게 제공된 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
- 화학적 기계적 연마 장치에 사용되는 연마 패드에 있어서,상기 연마 패드의 상면 및 내부에 공정 진행시 연마액이 저장되는 포어들이 형성되되,상기 포어들은 상기 연마 패드의 영역에 따라 상이한 밀도로 제공된 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드는,중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와;상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며, 상면 및 내부에 포어들이 제공된 외측 패드를 포함하되,상기 내측 패드에 형성된 포어들의 밀도는 상기 외측 패드에 제공된 포어들의 밀도와 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드는,중앙에 위치되며 상면 및 내부에 포어들이 제공된 내측 패드와;상기 내측 패드를 감싸도록 배치되며, 상면 및 내부에 포어들이 형성된 복수의 외측 패드들을 포함하되,상기 내측 패드 및/또는 상기 외측 패드들 중 인접하는 패드들에 형성된 포어들의 밀도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 17항에 있어서,상기 내측 패드는 원형의 형상으로 제공되고,상기 외측 패드들 각각은 환형의 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 상부 패드의 상면 및 내부에 형성된 포어들의 밀도는 상기 상부 패드의 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 하부 패드의 내부에 형성된 포어들의 밀도는 상기 하부 패드의 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드는,상부에 배치되며 웨이퍼와 접촉이 이루어지는, 그리고 상면 및 내부에 포어들이 형성된 상부 패드와;상기 상부 패드의 아래에 위치되는, 그리고 내부에 포어들이 형성된 하부 패드를 구비하되,상기 상부 패드의 상면 및 내부, 그리고 상기 하부 패드의 내부에 형성된 포어들의 밀도는 영역에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드의 직경은 반도체 기판의 직경의 2배 이상의 길이로 제공되 고, 공정 진행시 상기 반도체 기판은 상기 연마 패드의 중심으로부터 일측으로 벗어난 영역에서 상기 연마 패드와 접촉되도록 위치되며,상기 연마 패드는,연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역과 접촉되는 가장자리 연마 패드와;연마 공정 진행시 반도체 기판의 가장자리 영역에 비해 상기 반도체 기판의 중앙 영역과 많이 접촉되는 중앙 연마 패드를 포함하되,상기 가장자리 연마 패드와 상기 중앙 연마 패드에 형성된 상기 포어들의 밀도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드의 가장자리 영역에는 상기 연마 패드의 중앙 영역에 비해 상기 포어들의 밀도가 낮게 제공된 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 제 15항에 있어서,상기 연마 패드의 가장자리 영역에는 상기 연마 패드의 중앙 영역에 비해 상기 포어들의 밀도가 높게 제공된 것을 특징으로 하는 연마 패드.
- 반도체 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 장치에 사용되는 연마 패드를 제조하는 방법에 있어서,상기 연마 패드를 복수의 영역으로 구획하고, 각각의 영역의 상면 및 내부에는 공정 진행 중 상기 연마 패드로 공급되는 연마액이 저장되는 포어들을 형성하되, 상기 영역들 중 인접하는 영역들에는 상기 포어들을 서로 상이한 밀도 또는 상이한 크기로 제공하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 연마 패드는 서로 상이한 밀도 또는 상이한 크기로 포어들이 형성된 복수의 패드들을 제조한 후, 이들을 결합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 복수의 패드들 각각은 원형 또는 환형의 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 패드를 사용할수록 그 연마율이 감소하고, 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에서 연마율이 중앙 영역에서 연마율에 비해 높은 경우,상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 높게 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 포어들의 밀도가 높게 제공된 패드를 사용할수록 그 연마율이 증가하고, 상기 반도체 기판의 가장자리 영역에서 연마율이 중앙 영역에서 연마율에 비해 높은 경우,상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 낮게 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 옥사이드 막이고 사용되는 연마제가 실리카 슬러리인 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 높게 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 반도체 기판에서 연마되는 막이 텅스텐 막이고 사용되는 연마제가 실리카 슬러리인 경우, 상기 연마 패드는 중앙 영역에 비해 가장자리 영역에서 포어들의 밀도가 낮게 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 연마 패드를 제조하는 방법에 있어서,서로 상이한 밀도로 포어들이 형성된 샘플 패드들을 제공하는 단계와;상기 샘플 패드들 각각을 사용하여 반도체 기판에서 연마되는 막의 종류별로 제거율을 측정하고, 측정 결과를 데이터 베이스에 저장하는 단계와;공정이 수행될 반도체 기판의 공정 제거율을 영역별로 각각 설정하는 단계와;영역에 따라 상기 공정 제거율 각각에 대응되는 제거율을 가지는 샘플 패드들과 동일한 밀도로 포어들이 제공된 연마 패드를 제공하는 단계와;상기 패드들을 조합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 32항에 있어서,상기 연마 패드를 구성하는 패드들 각각은 원형 또는 환형의 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 32항에 있어서,상기 데이터 베이스에 저장되는 데이터는 기판의 영역별 제거율을 보여주는 프로파일인 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
- 제 32항에 있어서,상기 데이터 베이스에 저장되는 데이터는 기판의 전체 영역에서 평균 제거율인 것을 특징으로 하는 연마 패드 제조 방법.
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