KR20070046569A - Apparatus for polishing wafer - Google Patents
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Abstract
웨이퍼 연마장치가 개시된다. 개시된 웨이퍼 연마장치는, 웨이퍼를 화학 기계적 연마를 하기 위한 웨이퍼 연마장치에 있어서, 회전 가능하게 설치된 연마정반과; 상기 연마정반 위에 설치된 연마패드와; 상기 연마패드 위에 놓인 상기 웨이퍼를 눌러 지지하는 연마블록과; 상기 연마블록의 가장자리 저부에 배치되어 상기 연마패드 표면을 가압하여 상기 연마패드의 압축 변형을 유도하게 하며, 상기 연마패드 두께 프로파일을 제어하는 프로파일 제어장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. A wafer polishing apparatus is disclosed. Disclosed is a wafer polishing apparatus for chemical mechanical polishing a wafer, comprising: a polishing table rotatably provided; A polishing pad provided on the polishing table; A polishing block which presses and supports the wafer placed on the polishing pad; And a profile controller disposed at an edge bottom of the polishing block to pressurize the surface of the polishing pad to induce compressive deformation of the polishing pad, and to control the polishing pad thickness profile.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 연마에서 연마블록에 장착된 프로파일 제어장치에 의한 연마패드의 선행 가압에 의해 연마패드의 두께 프로파일을 형성하고, 연마 시 웨이퍼의 연마패드에 대한 궤적운동에 의해 나타나는 연마패드의 변형을 억제하므로써 연마패드 변형에 의해 영향을 받는 웨이퍼의 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, in the wafer polishing, a profile of the thickness of the polishing pad is formed by prior pressing of the polishing pad by a profile control device mounted on the polishing block, and the polishing pad exhibited by the trajectory motion of the wafer during polishing. By suppressing the deformation, there is an advantage that the polishing uniformity of the wafer affected by the polishing pad deformation can be improved.
웨이퍼, 화학 기계적 연마, 연마패드 Wafer, Chemical Mechanical Polishing, Polishing Pads
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 웨이퍼 연마장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 구성도.1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a wafer polishing apparatus according to the prior art.
도 2는 도 1의 요부 구성을 보다 상세하게 나타내 보인 상세도.FIG. 2 is a detailed view showing the main portion of FIG. 1 in more detail. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 구성도.Figure 3 is a schematic view showing the configuration of a wafer polishing apparatus according to the present invention.
도 4는 도 3의 시즈닝 블록 링의 구조를 보다 상세하게 나타내 보인 저면도.Figure 4 is a bottom view showing the structure of the seasoning block ring of Figure 3 in more detail.
도 5는 본 발명에 적용된 연마패드의 두께 프로파일을 나타내 보인 그래프.Figure 5 is a graph showing the thickness profile of the polishing pad applied to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
16. 하우징16. Housing
17. 탄성 고무 튜브17. Elastic rubber tube
18. 시즈닝 블록 링18. Seasoning Block Ring
20. 연마 블록 치부20. Polishing block tooth
22. 공압 공급관22. Pneumatic supply line
31. 연마정반31. Polishing table
32. 연마패드32. Polishing pad
34. 웨이퍼34. Wafer
35. 연마블록35. Polishing Block
본 발명은 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 연마장치의 연마패드 두께의 프로파일(profile)을 제어하여 연마(polishing) 시 연마패드 가압에 의해 이루어지는 연마패드의 변형을 줄이고, 웨이퍼의 연마 균일도를 향상시키기 위해 개선된 웨이퍼 연마장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer polishing apparatus, and more particularly, to control the profile of the thickness of the polishing pad of the wafer polishing apparatus to reduce the deformation of the polishing pad caused by the polishing pad pressing during polishing, and to polish the wafer. The present invention relates to an improved wafer polishing apparatus for improving uniformity.
반도체 소자가 미세화, 고밀도화 및 다층구조화 됨에 따라 보다 미세한 패턴형성 기술이 사용되며 반도체 소자의 표면 구조가 복잡해지고 층간 절연막들의 단차도 커지고 있다.As semiconductor devices are miniaturized, densified, and multilayered, finer pattern formation techniques are used, and the surface structure of the semiconductor devices is complicated, and the level of interlayer insulating films is also increased.
따라서 웨이퍼(반도체 기판)상에 형성된 특정한 막에서의 단차를 제거하기 위한 평탄화 기술(planarization)로서 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : 이하, CMP) 공정이 이용된다.Therefore, a chemical mechanical polishing (CMP) process is used as a planarization for removing a step in a specific film formed on a wafer (semiconductor substrate).
상기한 CMP 공정은 슬러리(slurry)에 의한 화학반응과 연마패드(polishing pad)에 의한 기계적 가공을 통해 연마 대상층의 표면을 평탄화시키는 공정이다.The CMP process is a process of planarizing the surface of the object to be polished through chemical reaction with a slurry and mechanical processing with a polishing pad.
이러한 CMP 공정은 표면 평탄화를 위해 기존에 이용되어져 왔던 리플로우 (reflow) 또는 레지스트 에치-백(resist etch-back) 공정 등과 비교해서 글로벌 평탄화를 얻을 수 있으며, 아울러, 저온에서 수행될 수 있다는 이점을 갖는다.This CMP process can achieve global planarization compared to the reflow or resist etch-back process that has been used for surface planarization, and can be performed at low temperature. Have
상기한 CMP 공정에서 이용되는 웨이퍼 연마장치의 일 예가 도 1에 개략적으 로 도시되어 있다.An example of a wafer polishing apparatus used in the above CMP process is schematically illustrated in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 웨이퍼 연마장치는, 회전하는 연마정반(11) 위에 연마패드(12)를 부착하여 회전시키고, 상기 연마패드(12) 상에 설치된 노즐(13)로부터 반응성을 가지는 화학액과 연마입자가 포함된 슬러리(13a)를 공급하게 된다. As shown in the drawing, the wafer polishing apparatus rotates by attaching and polishing a
그리고 상기 연마패드(12) 상에 웨이퍼(14)를 위치시키고, 연마블록(15)으로 웨이퍼(14)를 가압한 상태에서 연마정반(11)과 동일 방향으로 회전시키면 웨이퍼(14)의 표면이 연마된다.When the
도 2에는 도 1의 요부 상세도가 도시되어 있다.FIG. 2 shows the main details of FIG. 1.
도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(14)의 연마에 사용되는 연마장치에서 연마블록(15)은 단순한 웨이퍼(14)의 마운팅(mounting)과 웨이퍼(14) 전면에 압력을 전사하는 역할을 하여 웨이퍼(14) 전면에 걸친 가공을 가능하게 한다.As shown, in the polishing apparatus used for polishing the
그리고 상기 웨이퍼(14)의 연마에 사용되는 연마패드(12)는 부직포에 고분자 재료가 코팅(coating)되어 있으며, 이러한 연마패드(14)는 특히, 연마 중 웨이퍼(14)의 가압에 의한 압축, 회복 및 영구변형이 반복됨으로써 나타나는 점탄성 변형을 보이게 된다. In addition, the
또한 연마 중 연마패드(12) 전면에 걸쳐 나타나는 패드 두께 프로파일은 웨이퍼(14)의 연마 균일도에 영향을 주게 된다. In addition, the pad thickness profile appearing over the entire surface of the
이에 따라 종래의 웨이퍼 연마장치에서는 연마패드(12) 변형에 의한 웨이퍼(14) 상에 불균일한 압력 분포에 의해 웨이퍼(14) 가장자리와 중심부의 불균일한 재료 제거에 의해 나타나는 가공 후의 전체 두께 편차를 극복하기 위해 연마 전공 정에서 특정한 웨이퍼 형상을 가공하고 있다.Accordingly, in the conventional wafer polishing apparatus, the total thickness variation after processing caused by the uneven material removal at the edge and the center of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연마패드 두께의 프로파일을 제어하여 연마 시 연마패드 가압에 의해 이루어지는 연마패드의 변형이 줄어들고, 웨이퍼의 연마 균일도가 향상되도록 한 웨이퍼 연마장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the wafer polishing apparatus for controlling the profile of the thickness of the polishing pad to reduce the deformation of the polishing pad by the polishing pad pressure during polishing, and improve the polishing uniformity of the wafer The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 연마장치는, 웨이퍼를 화학 기계적 연마를 하기 위한 웨이퍼 연마장치에 있어서, 회전 가능하게 설치된 연마정반과; 상기 연마정반 위에 설치된 연마패드와; 상기 연마패드 위에 놓인 상기 웨이퍼를 눌러 지지하는 연마블록과; 상기 연마블록의 가장자리 저부에 배치되어 상기 연마패드 표면을 가압하여 상기 연마패드의 압축 변형을 유도하게 하며, 상기 연마패드 두께 프로파일을 제어하는 프로파일 제어장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.A wafer polishing apparatus of the present invention for achieving the above object, the wafer polishing apparatus for chemical mechanical polishing the wafer, comprising: a polishing table rotatably provided; A polishing pad provided on the polishing table; A polishing block which presses and supports the wafer placed on the polishing pad; And a profile controller disposed at an edge bottom of the polishing block to pressurize the surface of the polishing pad to induce compressive deformation of the polishing pad, and to control the polishing pad thickness profile.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of a wafer polishing apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치는, 웨이퍼를 화학 기계적 연마를 하기 위한 것으로, 회전 가능하게 설치된 연마정반(31)과, 이 연마정반(31) 위에 설치된 연마패드(32)와, 이 연마패드(32) 위에 놓인 웨이퍼(34)를 눌러 지지하는 연마블록(35)과, 이 연마블록(35)의 가장자리 저부에 배치되어 연마패드(32) 표면을 가압하여 연마패드(32)의 압축 변형을 유도하게 하며 연마패드(32) 두께 프로파일을 제어하는 프로파일 제어장치를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, a wafer polishing apparatus according to the present invention is for performing a chemical mechanical polishing of a wafer, and includes a polishing table 31 rotatably provided, a
상기 프로파일 제어장치는, 연마블록(35)의 가장자리를 하부를 일정 크기로 커팅(cutting)되어 형성된 공간부(35a)에 설치된 하우징(housing)(16)과, 이 하우징(16)에 설치되어 연마패드(32) 표면을 가압하는 시즈닝 블록 링(seasoning block ring)(18)과, 이 시즈닝 블록 링(18)의 상부로 하우징(16)에 설치되어 시즈닝 블록 링(18)을 가압하는 탄성 고무 튜브(tube)(17)와, 이 탄성 고무 튜브(17)에 공압을 제공하기 위해 상기 연마블록(35)에 설치된 공압 공급장치를 포함하여 구성된다.The profile control device includes a
그리고 상기 공압공급장치는, 상기 연마블록(35)에 상부에 설치된 연마 블록 치부(20)와, 이 연마 블록 치부(20)와 연마블록(35)에 각각 설치되어 웨이퍼 연마장치 일측에 설치된 공압 공급원(미도시)으로부터 공압을 공급받아 상기 탄성 고무 튜브(17)에 공압을 공급하기 위한 공압 공급관(22)을 포함하여 구성된다.The pneumatic supply device is a pneumatic supply source installed at one side of the
또한 상기 연마 블록 치부(20)와 연마블록(35)은, 소정의 체결부재 예컨대, 볼트(21)에 의해 결합된다. 그리고 상기 하우징(16)은, 연마블록(35)의 공간부(35a)에 삽입 설치되어 연마블록(35)에 고정된다.In addition, the
또한 상기 시즈닝 블록 링(18)은 웨이퍼(34)에 가해지는 압력보다 크게 연마패드(32)를 가압하도록 설치되고, 이 시즈닝 블록 링(18)의 내경은 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(34)의 직경보다 크게 구비된다.In addition, the
그리고 이 시즈닝 블록 링(18)은, 세라믹 재료로 이루어진다. 이 세라믹 재료는 예컨대, 알루미나(Al₂O₃) 또는 탄화규소(silicon carbide, SiC)를 포함한다.The
또한 상기 시즈닝 블록 링(18)의 저부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 나선형 유동 포켓(23)이 구비된다.The bottom of the
한편, 도 3에 도시된 바와 같은 탄성 고무 튜브(17)는 시즈닝 블록 링(18)을 가압하기 위한 것으로 다양한 형태를 가질 수 있다. 따라서 상기 탄성 고무 튜브(17)는 도 3에 도시된 형태로 한정되지 않는다.On the other hand, the
마찬가지로, 상기 시즈닝 블록 링(18)도 슬러리의 유입을 위해 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 따라서 후술하는 바와 같이, 상기 시즈닝 블록 링(18)은 탄성 고무 튜브(17)에 의해 가압되어 연마 중 지속적인 연마패드(32)의 압축을 통해 연마패드(32)의 변형을 극소화한다.Likewise, the
그리고 상기 연마패드(32) 상에 가압되어 접촉되는 상기 시즈닝 블록 링(18)의 폭은 좁을수록 양호하며, 그 내경은 웨이퍼(34)의 직경보다 커야 한다.The narrower the width of the
다른 한편으로 도 3에서 설명되지 않은 참조부호 19는 공압이 공급됨으로써 상기 탄성 고무 튜브(17)에 형성된 공압챔버를 나타내 보인 것이다.On the other hand,
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the wafer polishing apparatus according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치는, 웨이퍼(34)의 마운팅을 위한 세라믹 재료의 연마블록(35)의 외주 가장자리에 시즈닝 블록 링(18)을 수납할 수 있는 하우징(16)을 설치하고, 이 하우징(16)의 내부에 공압에 의해 팽창하여 시즈닝 블록 링(18)을 가압할 수 있는 탄성 고무 튜브(17)를 설치한다.Referring back to the drawings, the wafer polishing apparatus according to the present invention comprises a
이에 따라 연마 중 가압된 시즈닝 블록 링(18)은 웨이퍼(34)에 가해지는 압력 또는 그 이상으로 연마패드(32) 표면을 가압하여 연마정반(31)에 부착된 연마패드(32)의 압축 변형을 유도하게 되며 그 프로파일을 제어하게 된다. Accordingly, the
그리고 상기 시즈닝 블록 링(18)의 재료는 알루미나(Al₂O₃) 또는 탄화규소(SiC) 등의 세라믹 재료로 이루어져 있어, 연마패드(32)와의 마찰에 의한 마모를 극복하여 웨이퍼(34)의 연마 시 금속오염 및 스크래치(scratch) 발생을 억제할 수 있다.The
또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시즈닝 블록 링(18)의 저부에는 나선형 유동 포켓(23)이 구비되어 웨이퍼(34)에 공급되는 슬러리의 유동과 연마 잔류물의 배출을 균일하게 할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the bottom of the
그리고 상기 연마블록(35)을 이용하여 연마 중 연마패드(32)의 시즈닝을 실시할 경우, 시즈닝 링(18) 블록에 의해 연마정반(31) 상의 연마패드(32)의 변형은 도 5와 같이 나타남을 예상할 수 있다.When the
이러한 연마패드(32)의 두께 프로파일이 제어된 상태에서 웨이퍼(34)가 영역 'A'에 존재하여 연마패드(32)와 상대운동을 하게 되면 인프로세스 시즈닝을 하지 않은 종래의 연마 보다 향상된 연마 균일도를 확보하게 된다.In the state where the thickness profile of the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 연마장치는 다음과 같은 효과를 갖 는다.As described above, the wafer polishing apparatus according to the present invention has the following effects.
웨이퍼 연마에서 연마블록에 장착된 프로파일 제어장치에 의한 연마패드의 선행 가압에 의해 연마패드의 두께 프로파일을 형성하고, 연마 시 웨이퍼의 연마패드에 대한 궤적운동에 의해 나타나는 연마패드의 변형을 억제하므로써 연마패드 변형에 의해 영향을 받는 웨이퍼의 연마균일도를 향상시킬 수 있다.In wafer polishing, the polishing pad is formed by prior pressurization of the polishing pad by a profile control device mounted on the polishing block, and polishing is performed by suppressing the deformation of the polishing pad caused by the trajectory motion of the wafer during polishing. Polishing uniformity of the wafer affected by the pad deformation can be improved.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (5)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100914579B1 (en) * | 2007-12-13 | 2009-08-31 | 주식회사 실트론 | Method for Controlling Wafer Flatness Using Seasoning Plate |
KR101271726B1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-06-04 | 주식회사 엘지실트론 | Polishing unit of polishing device for wafer |
-
2005
- 2005-10-31 KR KR1020050103396A patent/KR20070046569A/en not_active Application Discontinuation
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KR101271726B1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-06-04 | 주식회사 엘지실트론 | Polishing unit of polishing device for wafer |
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