KR20070019342A - Chemical Mechanical Polishing Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다. 이 장치는 연마정반, 연마정반 상에 장착된 홈을 가지는 연마 패드 및 연마 패드의 상부에 위치하는 세정액 분사구를 가지는 세정액 분사 장치를 포함하되, 세정액 분사구 또는 세정액 분사 장치는 연마 패드를 세정하기 위한 세정액을 연마 패드의 회전 속도에 따라 분사하는 각도가 조절되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼의 표면에 발생하는 미세 스크래치를 최소화할 수 있는 화학적 기계적 연마 장치를 제공할 수 있다.The present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus. The apparatus includes a cleaning liquid spraying device having a polishing table, a polishing pad having grooves mounted on the polishing table, and a cleaning liquid spraying hole located above the polishing pad, wherein the cleaning liquid spraying hole or the cleaning liquid spraying device includes a cleaning liquid for cleaning the polishing pad. The spraying angle is adjusted according to the rotation speed of the polishing pad. Accordingly, it is possible to provide a chemical mechanical polishing apparatus that can minimize fine scratches generated on the surface of a semiconductor wafer.
화학적 기계적 연마, 연마 패드, 세정액 분사 장치, 슬러리 Chemical Mechanical Polishing, Polishing Pads, Cleaning Liquid Sprayers, Slurry
Description
도 1은 일반적인 화학적 기계적 연마 장치의 모식도;1 is a schematic diagram of a typical chemical mechanical polishing apparatus;
도 2 및 도 3은 일반적인 화학적 기계적 연마 장치의 정면 및 측면 단면도;2 and 3 are front and side cross-sectional views of a typical chemical mechanical polishing apparatus;
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치의 측면 단면도들.4 to 6 are side cross-sectional views of the chemical mechanical polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.
본 발명은 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 연마 패드 세정 장치를 구비한 화학적 기계적 연마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical mechanical polishing apparatus, and more particularly to a chemical mechanical polishing apparatus having a polishing pad cleaning apparatus.
반도체 소자의 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼(wafer)의 각 층의 평탄화를 위한 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마공정을 수행하기 위한 다양한 연마방법들이 제시되고 있으며, 이들 중 웨이퍼를 화학적, 그리고 기계적 연마를 동시에 실시하는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 장치가 널리 사용된다.As the semiconductor devices are highly integrated, their structures are becoming multilayered. Accordingly, in the manufacturing process of the semiconductor device, a polishing process for planarization of each layer of the semiconductor wafer is essentially included. Various polishing methods for performing such a polishing process have been proposed, and among them, a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus for chemically and mechanically polishing a wafer is widely used.
기계적 연마는 회전하는 연마 패드(polishing pad) 위에 웨이퍼를 위치시킨 상태에서 웨이퍼에 소정의 하중을 가하면서 웨이퍼를 회전시킴으로써, 연마 패드와 웨이퍼 표면 사이의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다. 화학적 연마는 연마 패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 화학적 연마제인 슬러리(slurry)에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.Mechanical polishing is to rotate a wafer while applying a predetermined load to the wafer while placing the wafer on a rotating polishing pad, thereby polishing the surface of the wafer by friction between the polishing pad and the wafer surface. . Chemical polishing is the polishing of the wafer surface by slurry, which is a chemical abrasive supplied between the polishing pad and the wafer.
도 1은 연마 패드 세정 장치를 구비한 일반적인 화학적 기계적 연마 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a general chemical mechanical polishing apparatus having a polishing pad cleaning apparatus.
도 1을 참조하면, 화학적 기계적 연마 장치(1)는 연마정반(platen, 10) 상에 연마 패드(20) 및 웨이퍼의 연마되는 면이 연마 패드(20)를 향하도록 웨이퍼를 장착하는 연마 헤드(polishing head, 30)를 구비한다. 연마 패드(20)는 폴리 우레탄(polyurethane)으로 만들어질 수 있으며, 표면에는 동심원 형태의 홈(groove, 25)을 구비하고 있다. 연마 헤드(30)는 연마 패드(20)에 마주하는 웨이퍼의 후면을 가압한다. 연마 헤드(30)가 자신의 회전축을 가지고 회전함과 동시에 연마 패드(20)가 장착된 연마정반(10)이 회전할 수 있다. 또는 연마정반(10)이 고정된 상태에서 연마 헤드(30)가 연마정반(10)의 중심축을 기준으로 연마 패드(20) 상에서 회전하게 된다. 연마 패드(20)를 세척하기 위한 세정액 분사 장치(40)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a chemical mechanical polishing apparatus 1 includes a polishing head for mounting a wafer on a
도 2 및 도 3은 연마 패드 세정 장치를 구비한 일반적인 화학적 기계적 연마 장치의 정면 및 측면 단면도이다. 도 3의 화살표 길이는 연마정반 및 연마 패드가 회전하는 속도의 크기를 보여주기 위한 것이다.2 and 3 are front and side cross-sectional views of a typical chemical mechanical polishing apparatus having a polishing pad cleaning apparatus. The arrow length of FIG. 3 is for showing the magnitude of the speed at which the polishing table and the polishing pad rotate.
도 2를 참조하면, 연마정반(10) 상에 연마 패드(20)가 장착되어 있다. 연마 패드(20)는 표면에는 홈(25)이 구비되어 있다. 화학적 기계적 연마 공정 후, 연마 패드(20)를 세정하기 위한 세정액 분사구(rinse nozzle, 45)를 구비한 세정액 분사 장치(40)가 구비되어 있다. 세정액 분사 장치(40)는 연마 패드(20)와 수평으로 위치하면서 세정액 분사구(45)를 통해 세정액(50)을 연마 패드(40)로 분사할 수 있게 구성되어 있다. 세정액(50)은 연마 패드(20) 상부 및 홈(25)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔유물을 제거하는 역할을 하게 된다.Referring to FIG. 2, a
전술한 일반적인 화학적 기계적 연마 장치(1)를 사용하면, 공정 진행 중 슬러리 및 공정 잔존물이 연마 패드(20)에 형성되어 있는 홈(25)에 고여 있는 상태에서 외부로 용이하게 빠져나가지 못하는 경우가 많다. 또한, 연마정반(10) 및 연마 패드(20)가 회전되지 않는 경우에는 연마 패드(20) 중심부로 이동된 슬러리가 외부로 배출되지 않고 누적되어 결과적으로 굳어지게 된다.When the above-described general chemical mechanical polishing apparatus 1 is used, in many cases, the slurry and the process residue cannot easily escape to the outside in the state of being stuck in the
도 3을 참조하면, 일반적인 화학적 기계적 연마 장치(1)의 세정액 분사 장치(40)의 세정액 분사구(45)는 연마 패드(20)에 대하여 세정액(50)을 고정된 90°의 각도로 고압 분사하게 된다. 연마정반(10) 및 연마 패드(20)가 회전하는 경우, 연마 패드(20) 상부에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물은 제거가 용이하나, 연마 패드(20)의 홈(25)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물은 제거가 용이하지 않은 문제점이 있다. 이는 연마정반(10) 및 연마 패드(20)가 회전함에 따라 발생하는 회전력에 의해 슬러리 및 공정 잔존물이 연마 패드(20)의 홈(25)에서 회전 방향에 반하여 쏠리는 현상과 세정액 분사구(45)에서 분사되는 세정액(50) 방향 사이의 차이에 기인하는 것이다.Referring to FIG. 3, the cleaning
연마 패드(20)의 상부 및 홈(25)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물은 차후 의 화학적 기계적 연마 공정에서 웨이퍼에 미세 스크래치(micro scratch)를 발생시킨다. 이로 인해 반도체 웨이퍼의 수율이 낮아지는 문제점이 있다.Slurry and process residues remaining on the top and
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 화학적 기계적 연마 공정에서 웨이퍼 표면에 발생할 수 있는 미세 스크래치의 유발을 최소화할 수 있는 화학적 기계적 연마 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a chemical mechanical polishing apparatus capable of minimizing the occurrence of fine scratches that may occur on a wafer surface in a chemical mechanical polishing process.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다. 이 장치는 연마정반, 연마정반 상에 장착된 홈을 가지는 연마 패드 및 연마 패드의 상부에 위치하는 세정액 분사구를 가지는 세정액 분사 장치를 포함하되, 세정액 분사구 또는 세정액 분사 장치는 연마 패드를 세정하기 위한 세정액을 연마 패드의 회전 속도에 따라 분사하는 각도가 조절되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a chemical mechanical polishing apparatus. The apparatus includes a cleaning liquid spraying device having a polishing table, a polishing pad having grooves mounted on the polishing table, and a cleaning liquid spraying hole located above the polishing pad, wherein the cleaning liquid spraying hole or the cleaning liquid spraying device includes a cleaning liquid for cleaning the polishing pad. The spraying angle is adjusted according to the rotation speed of the polishing pad.
화학적 기계적 연마 공정에서 반도체 웨이퍼를 장착하여 반도체 웨이퍼를 연마 패드에 밀착시키는 연마 헤드를 더 포함할 수 있다. 세정액 분사 장치는 초순수(DeIonized water : DI water)를 고압 분사하는 방식일 수 있다. 세정액 분사구 또는 세정액 분사 장치는 연마 패드의 회전 방향에 반대되는 방향으로 세정액을 분사하는 것과 연마 패드의 회전 속도가 빨라질수록 연마 패드 표면과 이루는 각도가 수평에서 점차 작아지는 것을 특징으로 한다.The method may further include a polishing head mounting the semiconductor wafer in a chemical mechanical polishing process to adhere the semiconductor wafer to the polishing pad. The cleaning liquid spraying device may be a high pressure spraying method of ultrapure water (DI water). The cleaning liquid jetting hole or the cleaning liquid spraying device is characterized in that the cleaning liquid is sprayed in a direction opposite to the rotational direction of the polishing pad, and as the rotational speed of the polishing pad increases, the angle formed with the surface of the polishing pad gradually decreases in horizontal direction.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형 태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다. 도면들에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description. In the drawings, like reference numerals designate like elements that perform the same function.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드 세정 장치를 구비한 화학적 기계적 연마 장치의 측면 단면도들이다. 도 5 및 도 6의 화살표 길이는 연마정반 및 연마 패드가 회전하는 속도의 크기를 보여주기 위한 것이다.4 to 6 are side cross-sectional views of a chemical mechanical polishing apparatus having a polishing pad cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. The lengths of the arrows in FIGS. 5 and 6 are for showing the magnitude of the speed at which the polishing table and the polishing pad rotate.
도 4를 참조하면, 연마정반(110) 및 연마 패드(120)가 회전하지 않을 때의 세정액 분사 장치(140)의 세정액 분사구(145)에서 분사되는 세정액(150)의 방향이 연마 패드(120) 표면에 대해 수직이다. 이는 제거되어야할 슬러리 및 공정 잔존물이 연마 패드(120)의 상부 표면 및 홈(125) 하부에 골고루 잔존하기 때문에, 세정액(150)이 연마 패드(120)의 홈(125) 하부에 골고루 분사되어야 하기 때문이다. 따라서 회전하지 않는 연마 패드(120)의 상부 및 홈(125)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물을 제거하는 가장 좋은 각도는 90°이다. Referring to FIG. 4, the direction of the cleaning
도 5를 참조하면, 연마정반(110) 및 연마 패드(120)가 비교적 느린 속도로 회전할 때의 세정액 분사 장치(140)의 세정액 분사구(145) 각도 및 세정액(150) 분사 방향이 변화된 모습이다. 이는 제거되어야할 슬러리 및 공정 잔존물이 연마정반(110) 및 연마 패드(120)의 회전 방향에 반하는 연마 패드(120)의 홈(125) 하부의 한쪽 편으로 쏠리는 현상이 일어나기 때문에, 세정액(150)이 연마 패드(120)의 홈 (125) 하부에 쏠려있는 슬러리 및 공정 잔존물에 분사되어야 하기 때문이다. 따라서 느린 속도로 회전하는 연마 패드(120)의 상부 및 홈(125)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물을 제거하는 가장 좋은 각도는 A이다.Referring to FIG. 5, the angle of the cleaning
도 6을 참조하면, 연마정반(110) 및 연마 패드(120)가 비교적 빠른 속도로 회전할 때의 세정액 분사 장치(140)의 세정액 분사구(145) 각도 및 세정액(150) 분사 방향이 변화된 모습이다. 이는 제거되어야할 슬러리 및 공정 잔존물이 연마정반(110) 및 연마 패드(120)의 회전 방향에 반하는 연마 패드(120)의 홈(125) 하부의 한쪽 귀퉁이로 쏠리는 현상이 일어나기 때문에, 세정액(150)이 연마 패드(120)의 홈(125) 하부에 쏠려있는 슬러리 및 공정 잔존물에 분사되어야 하기 때문이다. 따라서 빠른 속도로 회전하는 연마 패드(120)의 상부 및 홈(125)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물을 제거하는 가장 좋은 각도는 B이다.Referring to FIG. 6, the angle of the cleaning
세정액 분사 장치(140)는 초순수를 고압 분사 방식으로 분사하는 장치일 수 있다. 세정액 분사구(145)는 연마 패드(120)의 회전 방향에 반대되는 방향으로 세정액(150)을 분사하는 것을 특징으로 할 수 있다.The cleaning
상기한 바와 같이, 연마 패드(120)의 회전 속도는 화학적 기계적 연마 공정의 조건에 따라 달라질 수 있다. 연마 패드(120)가 회전하는 속도가 빠를수록 세정액 분사 장치(140)의 세정액 분사구(145)는 연마 패드(120)에 대한 각도 또한 커질 수 있어야 한다. 따라서, 연마 패드(120)의 회전 속도에 무관하게 연마 패드(120)의 홈(125)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔존물을 용이하게 제거할 수 있다.As described above, the rotation speed of the
이에 따라, 화학적 기계적 연마 공정에서 반도체 웨이퍼의 표면에 발생할 수 있는 미세 스크래치를 유발하는 연마 패드(120)의 상부 및 홈(125)에 잔존하는 슬러리 및 공정 잔유물을 제거하는 효율을 극대화할 수 있다.Accordingly, in the chemical mechanical polishing process, the efficiency of removing the slurry and the process residue remaining on the top and the
상술한 것과 같이, 본 발명에 따르면 연마 패드를 세정하는 효과가 극대화된 화학적 기계적 연마 장치를 가질 수 있다. 이에 따라, 화학적 기계적 연마 공정에서 발생하는 미세 스크래치의 발생을 최소화함으로써, 신뢰성과 수율이 높은 반도체 웨이퍼를 만들 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to have a chemical mechanical polishing apparatus in which the effect of cleaning the polishing pad is maximized. Accordingly, by minimizing the occurrence of fine scratches generated in the chemical mechanical polishing process, it is possible to make a semiconductor wafer with high reliability and yield.
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Cited By (2)
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CN102688862A (en) * | 2012-06-11 | 2012-09-26 | 上海宏力半导体制造有限公司 | High-pressure deionized water ejecting device for cleaning grinding gasket and chemical mechanical grinding equipment |
KR20150011474A (en) * | 2013-07-23 | 2015-02-02 | 주식회사 케이씨텍 | Chemical mechanical polishing apparatus with improved efficiency of removing slurry from polishing pad |
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- 2005-08-12 KR KR1020050074227A patent/KR20070019342A/en not_active Application Discontinuation
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