KR20070055167A - Apparatus for chemical mechanical polishing - Google Patents

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강태수
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박영수
최수열
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Abstract

연마 패드 상으로 슬러리를 균일하게 공급하기 위한 웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼를 연마하기 위해 상기 웨이퍼를 파지하여 회전시키는 연마 헤드를 포함한다. 상기 웨이퍼를 연마하기 위하여 상기 연마 헤드에 파지된 상기 웨이퍼의 연마면과 서로 마주보도록 연마 패드를 구비한다. 상기 연마 패드는 다수의 슬러리 공급홀들을 포함한다. 상기 연마 패드 상부에 위치한 노즐을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제1 슬러리 공급부를 포함한다. 상기 연마 패드 내의 다수의 슬러리 공급홀들을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제2 슬러리 공급부를 포함한다. 따라서 연마 패드에 슬러리를 균일하게 공급할 수 있어 웨이퍼의 에지부의 연마 불균일을 방지할 수 있다.A wafer polishing apparatus for uniformly supplying a slurry onto a polishing pad includes a polishing head for gripping and rotating the wafer to polish the wafer. A polishing pad is provided to face the polishing surface of the wafer held by the polishing head to polish the wafer. The polishing pad includes a plurality of slurry supply holes. And a first slurry supply unit supplying a slurry onto the polishing pad through a nozzle located above the polishing pad. And a second slurry supply part supplying a slurry onto the polishing pad through the plurality of slurry supply holes in the polishing pad. Therefore, the slurry can be uniformly supplied to the polishing pad, thereby preventing the polishing irregularity of the edge portion of the wafer.

Description

웨이퍼 연마 장치{Apparatus for chemical mechanical polishing}Apparatus for chemical mechanical polishing

도 1은 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 1 is a schematic perspective view for explaining a wafer polishing apparatus.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 구성도이다. 2 is a block diagram illustrating a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 연마 패드를 설명하기 위한 평면도이다.3 is a plan view illustrating the polishing pad illustrated in FIG. 2.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

200 : 웨이퍼 연마 장치 210 : 회전 가능한 테이블200: wafer polishing apparatus 210: rotatable table

220 : 연마 패드 222 : 슬러리 공급홀220: polishing pad 222: slurry supply hole

230 : 연마 헤드 240 : 제1 슬러리 공급부 230: polishing head 240: first slurry supply portion

242 : 슬러리 244 : 노즐242: slurry 244: nozzle

246 : 슬러리 소스 250 : 제2 슬러리 공급부246: slurry source 250: second slurry supply

252 : 슬러리 공급 라인 254 : 필터252: slurry supply line 254: filter

256 : 펌프256 pump

본 발명은 웨이퍼 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마 패드 상 으로 슬러리를 공급할 수 있는 공급부를 포함하는 웨이퍼 연마 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer polishing apparatus, and more particularly, to a wafer polishing apparatus including a supply portion capable of supplying a slurry onto a polishing pad.

반도체 소자가 고집적화 및 고밀도화됨에 따라 보다 미세한 패턴 형성 기술 및 배선의 다층화 구조가 요구되고 있으며, 반도체 소자의 표면 구조가 점차 복잡해지고, 웨이퍼상에서 층간막들의 단차도 더욱 커지고 있다. 이와 같은 웨이퍼 상의 단차를 제거하기 위한 평탄화 공정 중 하나로서 화학적 기계적 연마(이하 CMP라 한다) 공정이 널리 이용되고 있다.As semiconductor devices become more integrated and higher in density, finer pattern formation techniques and multilayered structures of wirings are required, and surface structures of semiconductor devices are increasingly complicated, and the level of interlayer films on wafers is also increased. Chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) process is widely used as one of the planarization processes for removing such a step on the wafer.

상기 CMP 공정은 화학 및 물리적 반응을 통하여 웨이퍼 상면을 평탄화시키는 공정으로서, 웨이퍼 상에 형성되어 있는 박막 표면을 연마 패드 표면에 접촉하도록 하고 여기에 슬러리를 공급하여 상기 웨이퍼 상의 박막 표면을 화학적으로 반응시키는 동시에 연마 패드를 회전 운동시켜서 웨이퍼상의 박막 표면을 물리적으로 연마한다.The CMP process is to planarize the upper surface of the wafer through chemical and physical reactions. The CMP process makes the surface of the thin film formed on the wafer contact the polishing pad surface and supplies a slurry thereto to chemically react the surface of the thin film on the wafer. At the same time, the polishing pad is rotated to physically polish the thin film surface on the wafer.

상기 CMP 공정을 수행하기 위한 장치는 일반적으로 회전 가능한 테이블 상에 부착된 연마 패드, 반도체 기판을 파지하고 회전시키는 연마 헤드, 연마 패드와 반도체 기판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너 등을 구비한다. The apparatus for performing the CMP process generally includes a polishing pad attached to a rotatable table, a polishing head for holding and rotating a semiconductor substrate, a slurry supply portion for supplying a slurry between the polishing pad and the semiconductor substrate, and a surface state of the polishing pad. A pad conditioner or the like for improving the efficiency.

상기 연마 공정은 상기 반도체 장치의 집적화가 가속될수록 보다 작은 디자인 룰이 요구됨에 따라 다양한 방법의 디자인 룰 개선 작업이 이루어지고 있다. 화학적 기계적 연마 후 웨이퍼의 연마 프로파일은 상기 연마 헤드의 구조적인 특징, 상기 슬러리의 화학적인 특징, 상기 연마 헤드의 운전 조건, 상기 웨이퍼 상에 증 착된 막질의 특성 등을 변화시킴으로써 제어할 수 있다. As the polishing process requires smaller design rules as the integration of the semiconductor device is accelerated, various methods of design rule improvement are performed. The polishing profile of the wafer after chemical mechanical polishing can be controlled by changing the structural characteristics of the polishing head, the chemical characteristics of the slurry, the operating conditions of the polishing head, the properties of the film deposited on the wafer, and the like.

그러나 상기 웨이퍼의 대구경화 추세와 다양한 고 선택비 슬러리의 도입으로 인해 상기 웨이퍼에 증착된 막질의 연마 속도 및 연마 균일도 제어에 어느 정도 한계가 있다. However, due to the large diameter trend of the wafer and the introduction of various high selectivity slurries, there are some limitations in controlling the polishing rate and the polishing uniformity of the film deposited on the wafer.

따라서, 근래에는 웨이퍼의 연마 불균일 현상의 해결 방안으로 상기 연마 헤드의 캐리어 구조, 또는 상기 연마 패드의 구조를 개선하거나, 상기 연마 패드의 컨디셔닝을 구역별로 달리 조절하는 등의 방법이 사용되고 있다. Therefore, in recent years, a method of improving the carrier structure of the polishing head, the structure of the polishing pad, or adjusting the conditioning of the polishing pad for each zone is used as a solution to the polishing non-uniformity of the wafer.

상기 연마 패드의 구조를 개선하여 상기 웨이퍼의 연마 불균일 현상을 개선하기 위한 연마 장치의 일 예가 일본 특허공개공보 제2001-110763호에 개시되어 있다.An example of a polishing apparatus for improving the structure of the polishing pad to improve polishing unevenness of the wafer is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-110763.

도 1은 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 1 is a schematic perspective view for explaining a wafer polishing apparatus.

도 1을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)는 세 부분으로 나누어지며, 가운데 부분이 나머지 부분과 다른 방향으로 회전하는 연마 패드(120)가 구비되어 있다. 상기 연마 패드(120)를 지지하며 회전시키는 회전 가능한 테이블(110)을 포함한다. 연마 패드(120)와 웨이퍼(W)의 연마면이 서로 마주보도록 웨이퍼(W)를 파지하고, 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 동안 상기 연마면을 연마 패드(120)에 접촉시키고 웨이퍼(W)를 회전시키는 연마 헤드(130)를 포함한다. 또한, 연마 헤드(130) 및 연마 패드(120) 상에 슬러리(142)를 공급하는 슬러리 공급부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the wafer polishing apparatus 100 is divided into three parts, and a polishing pad 120 having a center portion rotating in a direction different from the remaining portions is provided. And a rotatable table 110 that supports and rotates the polishing pad 120. Holding the wafer W so that the polishing pad 120 and the polishing surfaces of the wafer W face each other, the polishing surface is brought into contact with the polishing pad 120 while polishing the wafer W, and the wafer W It includes a polishing head 130 for rotating. In addition, a slurry supply unit 140 for supplying a slurry 142 on the polishing head 130 and the polishing pad 120.

상기와 같은 구조를 갖는 웨이퍼 연마 장치(100)는 슬러리 공급부(140)가 연마 패드(120)의 상부에 위치하여 슬러리의 공급이 한 지점 또는 같은 라인 상에서 이루어진다. 따라서, 상기 공급되는 슬러리는 웨이퍼의 에지부를 통해 주로 유입됨으로서 에지부가 중심부에 비해 더 연마가 진행될 수 있다. 이는 슬러리가 중심부에까지 이동하여 화학반응을 일으키는 데 시간이 걸리기 때문으로, 연마 프로파일을 확인할 경우 에지부에서 연마로 인한 손상이 더 크게 나타난다. 이러한 웨이퍼의 연마 불균일 현상은 상기 웨이퍼 표면에 사진식각 공정이 진행될 때 패턴을 형성하기 위한 노출 단계에서 상기 웨이퍼의 에지부로 갈수록 디포커스 불량을 발생시킬 수 있어 개선이 요구된다. In the wafer polishing apparatus 100 having the structure as described above, the slurry supply unit 140 is positioned above the polishing pad 120 so that the slurry is supplied at one point or on the same line. Therefore, the supplied slurry is mainly introduced through the edge portion of the wafer, so that the edge portion may be more polished than the center portion. This is because the slurry takes a long time to move to the center and cause a chemical reaction, so that the damage caused by polishing at the edge is greater when checking the polishing profile. Such uneven polishing of the wafer may cause defocus defects toward the edge of the wafer in an exposure step for forming a pattern when a photolithography process is performed on the wafer surface, and thus improvement is required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연마 패드와 맞닿아 있는 웨이퍼의 연마면에 상기 웨이퍼의 에지부와 중심부에서 슬러리가 균일하게 공급되는 구조를 갖는 웨이퍼 연마 장치를 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a wafer polishing apparatus having a structure in which the slurry is uniformly supplied from the edge portion and the center of the wafer to the polishing surface of the wafer in contact with the polishing pad.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 웨이퍼 연마 장치는 웨이퍼를 연마하기 위해 상기 웨이퍼를 파지하여 회전시키는 연마 헤드를 포함한다. 상기 웨이퍼를 연마하기 위하여 상기 연마 헤드에 파지된 상기 웨이퍼의 연마면과 서로 마주보도록 연마 패드를 구비한다. 상기 연마 패드는 다수의 슬러리 공급홀들을 포함한다. 상기 연마 패드 상부에 위치한 노즐을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제1 슬러리 공급부를 포함한다. 상기 연마 패드 내의 다수의 슬러리 공급홀들을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제2 슬러리 공급부를 포함한다. According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the object of the present invention, a wafer polishing apparatus includes a polishing head for holding and rotating the wafer to polish the wafer. A polishing pad is provided to face the polishing surface of the wafer held by the polishing head to polish the wafer. The polishing pad includes a plurality of slurry supply holes. And a first slurry supply unit supplying a slurry onto the polishing pad through a nozzle located above the polishing pad. And a second slurry supply part supplying a slurry onto the polishing pad through the plurality of slurry supply holes in the polishing pad.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 다수의 슬러리 공급홀들은 상기 연마 패드 내에 동심원 형태로 형성되는 것이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the plurality of slurry supply holes are formed concentrically in the polishing pad.

또한, 상기 제2 슬러리 공급부는 상기 다수의 슬러리 공급홀들에 연결된 슬러리 공급 라인 및 상기 슬러리 공급 라인에 연결된 슬러리 저장 용기를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the second slurry supply unit preferably comprises a slurry supply line connected to the plurality of slurry supply holes and a slurry storage container connected to the slurry supply line.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 웨이퍼 연마 장치는 제1 슬러리 공급부 및 제2 슬러리 공급부를 통해 연마 패드 상으로 웨이퍼를 연마하기 위한 슬러리를 균일하게 공급할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 연마할 때 웨이퍼의 연마면의 중심부에도 슬러리가 공급될 수 있으므로 웨이퍼의 에지부가 중심부에 비해 더 많이 연마되었던 종래의 불균일한 연마 문제를 개선할 수 있다. 또한, 불균일한 연마로 인한 웨이퍼에 두께 편차를 억제할 수 있어 사진 식각 공정에서 웨이퍼의 에지부의 연마 불균일 현상으로 인한 디포커스 불량을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼의 두께를 균일하게 연마함으로서 품질에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.As described above, the wafer polishing apparatus according to the preferred embodiments of the present invention may uniformly supply the slurry for polishing the wafer onto the polishing pad through the first slurry supply part and the second slurry supply part. Therefore, since the slurry can be supplied to the center of the polishing surface of the wafer when polishing the wafer, the conventional nonuniform polishing problem in which the edge portion of the wafer is polished more than the center can be improved. In addition, the thickness variation of the wafer due to the nonuniform polishing can be suppressed, thereby reducing the defocus defect due to the uneven polishing of the edge portion of the wafer in the photolithography process. In this manner, by uniformly polishing the thickness of the wafer, reliability in quality can be improved.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a wafer polishing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시한 연마 패드를 설명하기 위한 평면도이다.2 is a block diagram illustrating a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view for explaining the polishing pad shown in FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(200)는 크게 회전 가능한 테이 블(210), 연마 패드(220), 연마 헤드(230), 제1 슬러리 공급부(240) 및 제2 슬러리 공급부(250)로 구성된다. 2 and 3, the wafer polishing apparatus 200 may include a largely rotatable table 210, a polishing pad 220, a polishing head 230, a first slurry supply unit 240, and a second slurry supply unit ( 250).

회전 가능한 테이블(210)은 금속 재질의 두꺼운 평판 형태로 구성된다. 회전 가능한 테이블(210)의 상부면에는 연마 패드(220)가 부착된다. 상기 회전 가능한 테이블(210)은 상기 연마 패드(220)에 의해 연마되는 웨이퍼(W)의 연마 효율을 높이기 위해 회전 가능하도록 구비된다. 웨이퍼(W)의 연마 공정의 수행시 회전 가능한 테이블(210)의 상부에 상기 웨이퍼(W)를 지지한 상태에서 회전 가능한 연마 헤드(230)가 접촉된다. The rotatable table 210 is configured in the form of a thick flat plate made of metal. The polishing pad 220 is attached to the upper surface of the rotatable table 210. The rotatable table 210 is provided to be rotatable to increase the polishing efficiency of the wafer W polished by the polishing pad 220. When the polishing process of the wafer W is performed, the rotatable polishing head 230 contacts the upper portion of the rotatable table 210 while the wafer W is supported.

연마 패드(220)는 연마 헤드(230)에 진공 흡착된 웨이퍼(W)를 연마하여 상기 웨이퍼(W)의 표면으로부터 반응물을 제거하며, 슬러리(242)의 유동을 원활하게 하는 역할을 한다. 연마 패드(220)의 상면과 연마 헤드(230)에 파지된 상기 웨이퍼(W)의 연마면이 평행을 이루면서 서로 마주보도록 배치한다. 상기 연마 패드(220)는 경질 폴리우레탄이나 상기 폴리우레탄이 함침 혹은 코팅된 부직 폴리에스테르 펠트 재질로 형성된다. The polishing pad 220 removes reactants from the surface of the wafer W by polishing the wafer W vacuum-adsorbed to the polishing head 230, and serves to smooth the flow of the slurry 242. The top surface of the polishing pad 220 and the polishing surface of the wafer W held by the polishing head 230 are arranged to face each other in parallel. The polishing pad 220 is formed of a hard polyurethane or a nonwoven polyester felt material impregnated or coated with the polyurethane.

상기 연마 패드(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 슬러리 공급홀들(222)을 갖는다. 상기 연마 패드(220) 내의 다수의 슬러리 공급홀들(222)은 상기 연마 패드(220) 내부에 웨이퍼(W)의 회전 이동 경로(224)를 따라 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)을 통해 공급된 슬러리가 웨이퍼(W)의 중심부에서 공급되어 연마 공정이 웨이퍼(W)의 에지부 뿐만 아니라 중심부로부터도 시작되도록 하여 상기 웨이퍼(W)의 연마 균일도를 향상시키기 위함이다. 따 라서, 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)은 동심원 형태를 이루도록 형성된다. 다른 예로, 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)은 상기 연마 패드(220)의 내부에 격자 형태를 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬러리 공급홀들(222)의 모양은 원형, 타원형 및 다각형의 형태로 형성될 수 있으나 원형을 이루는 것이 바람직하다. 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)에는 연마 패드(220)의 하부로부터 상기 연마 패드(220) 상으로 슬러리(242)를 배출시키기 위한 슬러리 공급 라인(252)이 연결되어 있어, 웨이퍼(W)의 연마 공정 동안 상기 슬러리(242)를 상기 연마 패드(220) 상으로 균일하게 공급시킨다.The polishing pad 220 has a plurality of slurry supply holes 222, as shown in FIG. 3. A plurality of slurry supply holes 222 in the polishing pad 220 may be formed along the rotational movement path 224 of the wafer W in the polishing pad 220. This allows slurry supplied through the plurality of slurry supply holes 222 to be supplied at the center of the wafer W so that the polishing process starts not only at the edge portion of the wafer W but also at the center portion of the wafer W. This is to improve polishing uniformity. Therefore, the plurality of slurry supply holes 222 are formed to form concentric circles. As another example, the plurality of slurry supply holes 222 may be formed to form a lattice in the polishing pad 220. In addition, the shape of the slurry supply holes 222 may be formed in the shape of a circle, oval and polygon, but preferably forms a circle. The slurry supply line 252 is connected to the plurality of slurry supply holes 222 to discharge the slurry 242 from the lower portion of the polishing pad 220 onto the polishing pad 220. The slurry 242 is uniformly supplied onto the polishing pad 220 during the polishing process.

또한, 웨이퍼 연마 장치(200)에는 연마 패드(220)가 연마 헤드(230) 상에 진공 흡착된 웨이퍼(W)를 연마하는 동안, 연마 패드(220) 표면의 오염물질을 제거하고 표면에 결을 내기 위한 연마를 실시하는 패드 컨디셔너(미도시)가 추가로 구비된다. 상기 패드 컨디셔너는 연마 부산물을 제거하여 일정한 연마 효율 및 연마 균일도를 얻음으로써 상기 연마 패드(220)의 상태를 깨끗하게 유지시키는 역할을 하며, 상기 연마 패드(220) 상에 구비된다. 상기 패드 컨디셔너는 상기 연마 패드(220)의 상부에서 공압 실린더(미도시)에 의해 상하 구동되고, 상기 공압 실린더와 연결되는 원통 형상을 갖는 몸체와 상기 몸체의 외주면을 둘러싸도록 설치되는 다이아몬드 디스크(Diamond Disk)로 구성된다. 상기 다이아몬드 디스크의 외주면이 상기 연마 패드(220)의 상부에 접촉되어 연마 공정 중에 상기 연마 패드(220)로부터 연마 부산물을 제거한다.In addition, the wafer polishing apparatus 200 removes contaminants on the surface of the polishing pad 220 and forms grains on the surface while the polishing pad 220 polishes the wafer W vacuum-adsorbed on the polishing head 230. There is further provided a pad conditioner (not shown) which performs polishing to bet. The pad conditioner serves to maintain the state of the polishing pad 220 by removing polishing by-products to obtain a constant polishing efficiency and polishing uniformity, and is provided on the polishing pad 220. The pad conditioner is driven up and down by a pneumatic cylinder (not shown) in the upper portion of the polishing pad 220, a diamond disk is installed to surround the outer circumferential surface of the body having a cylindrical shape connected to the pneumatic cylinder (Diamond) Disk). An outer circumferential surface of the diamond disk is in contact with the top of the polishing pad 220 to remove polishing by-products from the polishing pad 220 during the polishing process.

연마 헤드(230)는 웨이퍼(W)의 연마면이 상기 연마 패드(220)와 서로 마주보 도록 파지하고, 상기 웨이퍼(W)의 연마 공정이 수행될 때 상기 웨이퍼(W)의 연마면을 연마 패드(220)와 접촉시킨다. 즉, 상기 연마 헤드(230)는 웨이퍼(W)의 후면을 진공을 사용하여 흡착하고, 상하 왕복 운동을 수행한다. 또한, 상기 연마 헤드(230)는 웨이퍼(W)의 균일한 연마를 위해 상기 웨이퍼(W)를 상기 연마 패드(220)에 접촉시킨 상태에서 회전 운동을 수행한다. The polishing head 230 grips the polishing surfaces of the wafer W so that the polishing pads 220 face each other, and polishes the polishing surfaces of the wafer W when the polishing process of the wafer W is performed. Contact with the pad 220. That is, the polishing head 230 adsorbs the rear surface of the wafer W using a vacuum, and performs vertical reciprocating motion. In addition, the polishing head 230 performs a rotational motion in a state in which the wafer W is in contact with the polishing pad 220 for uniform polishing of the wafer W.

제1 슬러리 공급부(240)는 상기 연마 패드(220)의 상부에 구비되며, 연마에 사용되는 슬러리(242)를 저장하기 위한 슬러리 저장 용기(246)와 상기 슬러리(242)가 이송되는 공급 라인(245) 및 상기 공급 라인(245)의 끝에서 상기 슬러리(242)를 배출하기 위한 노즐(nozzle; 244)을 포함한다. 상기 제1 슬러리 공급부(240)는 상기 연마 패드(220) 상부의 한 지점 또는 같은 라인 상으로 슬러리(242)를 공급한다. 후자의 경우 상기 노즐(244)의 출구가 다수개이며, 상기 출구는 일렬로 형성된다. 상기 슬러리(242)는 상기 연마 패드(220)의 회전에 따라 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(220)가 맞닿아 있는 표면으로 이동되며, 상기 웨이퍼(W)의 연마면과 접촉하여 상기 웨이퍼(W)를 이루는 실리콘 산화물과 화학 반응을 일으킨다. The first slurry supply unit 240 is provided on the polishing pad 220, a slurry storage container 246 for storing the slurry 242 used for polishing and a supply line to which the slurry 242 is transferred ( 245 and a nozzle 244 for discharging the slurry 242 at the end of the supply line 245. The first slurry supply unit 240 supplies the slurry 242 to a point on the polishing pad 220 or on the same line. In the latter case, the nozzle 244 has a plurality of outlets, and the outlets are formed in a row. The slurry 242 is moved to the surface where the wafer W and the polishing pad 220 abut as the polishing pad 220 rotates, and contacts the polishing surface of the wafer W so that the wafer ( Chemical reaction with silicon oxide forming W).

이때, 상기 슬러리 저장 용기(246)에 저장된 슬러리(242)는 연마제, 첨가제를 포함한다. 상기 연마제의 예로는 SiO2를 주성분으로 하는 물질을 상기 CMP 공정에 의하여 연마하는 경우, 산화세륨(CeO2)을 들 수 있다. 상기 첨가제의 예로서는 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 수산화 암모늄, 아민계의 화합물 등을 들 수 있다. 상기 연마제 및 첨가제를 포함하는 슬러리(242)는 슬러리 배출구인 노즐(244)을 통 해 연마 패드(220) 상으로 공급된다. 도시되지는 않았지만, 일반적인 상기 제1 슬러리 공급부(240)에는 슬러리 저장 용기(246) 뿐 아니라 순수, pH 조절액을 저장하는 pH 조절액 및 표면 활성액 등을 저장하는 용기가 각각 포함되어 있어, 상기 연마 패드(220) 상으로 슬러리(242)를 공급하기 이전에 상기 슬러리(242)에 혼합되는 과정을 거칠 수 있다.In this case, the slurry 242 stored in the slurry storage container 246 includes an abrasive and an additive. Examples of the abrasive include cerium oxide (CeO 2 ) when polishing a material containing SiO 2 as a main component by the CMP process. Examples of the additives include potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, amine compounds and the like. The slurry 242 including the abrasive and the additive is supplied onto the polishing pad 220 through the nozzle 244 which is the slurry outlet. Although not shown, the general first slurry supply unit 240 includes a slurry storage container 246 as well as a container for storing pure water, a pH adjusting liquid for storing a pH adjusting liquid, a surface active liquid, and the like. Before the slurry 242 is supplied onto the pad 220, the slurry 242 may be mixed.

제2 슬러리 공급부(250)는 상기 연마 패드(220)의 내부에 연결되도록 구비되며, 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)에 연결된 슬러리 공급 라인(252)과, 상기 슬러리 공급 라인(252)에 연결된 상기 제1 슬러리 공급부(240)의 슬러리 저장 용기(246)로부터 상기 슬러리 공급 라인(252)을 거쳐 슬러리(242)를 배출하기 위하여 압력을 가하는 펌프(256)와, 슬러리 공급 라인(252)을 통과하는 슬러리(242)에 포함된 연마 입자 중에서 설정된 크기 이상의 연마 입자를 걸러내기 위한 필터(254)를 포함한다. 상기 제2 슬러리 공급부(250)에는 상기 슬러리 공급 라인(252)을 개폐하기 위한 밸브(미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 제2 슬러리 공급부(250)는 상기 제1 슬러리 공급부(240)에 동일하게 공급된 슬러리(242)를 상기 연마 패드(220)의 내부에 형성된 다수의 슬러리 공급홀들(222)을 거쳐 상기 제1 슬러리 공급부(240)와 다른 경로를 통해 상기 연마 패드(220) 상에 공급시킨다. The second slurry supply unit 250 is provided to be connected to the inside of the polishing pad 220, the slurry supply line 252 connected to the plurality of slurry supply holes 222, and the slurry supply line 252. A pump 256 for applying pressure to discharge the slurry 242 from the slurry storage vessel 246 of the connected first slurry supply 240 via the slurry supply line 252, and a slurry supply line 252. And a filter 254 for filtering the abrasive particles having a predetermined size or more among the abrasive particles included in the slurry 242 passing therethrough. The second slurry supply unit 250 may further include a valve (not shown) for opening and closing the slurry supply line 252. The second slurry supply unit 250 receives the slurry 242, which is equally supplied to the first slurry supply unit 240, through the plurality of slurry supply holes 222 formed in the polishing pad 220. 1 is supplied to the polishing pad 220 through a path different from the slurry supply unit 240.

다른 예로서, 상기 제2 슬러리 공급부(250)에 공급되는 슬러리(242)는 상기 제1 슬러리 공급부(240)의 슬러리 저장 용기(246)와 별도의 슬러리 저장 용기를 구비하여 상기 별도의 슬러리 저장 용기를 통해 공급될 수 있다. As another example, the slurry 242 supplied to the second slurry supply unit 250 may include a slurry storage container separate from the slurry storage container 246 of the first slurry supply unit 240, and thus the separate slurry storage container. Can be supplied via

슬러리 공급 라인(252)은 하나의 공급 라인에서 상기 다수의 슬러리 공급홀 들(222)에 각각 연결되기 위하여 상기 연마 패드(220) 하부에서 상기 라인이 분기된다. 펌프(256)는 상기 제1 슬러리 공급부(240)의 슬러리 저장 용기(246)로부터 상기 다수의 슬러리 공급홀들(222)로 슬러리(242)를 유동시키기 위한 배출 수단으로 이용된다. 구체적으로, 펌프(256)는 상기 슬러리 공급 라인(252) 내부에 저압력을 형성시키고 상기 슬러리 저장 용기(246) 내부와 상기 슬러리 공급 라인(252) 내부에 형성되는 압력의 차이를 이용하여 슬러리(242)를 배출시킬 수 있다. 상기 펌프(256)의 예로는 다이어프램 펌프(diaphragm pump)를 사용하거나 순환 배관과 연결된 용기에 질소(N2) 가스를 가압하는 방식을 사용하거나 최종 공급량을 제어하기 위해 튜브연동식 펌프(peristaltic pump)가 사용될 수 있다. 필터(254)는 슬러리 저장 용기(246) 내에서 연마제와 첨가제가 미리 혼합되었거나 슬러리 공급 라인(252)을 통과하면서 혼합된 슬러리(242)를 형성하였을 때, 상기 슬러리(242)에 포함된 연마 입자들 간의 엉김(agglomeration)으로 슬러리(242)의 공급 속도가 지연될 수 있는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 필터(254)를 통과하면서, 상기 엉김으로 인해 덩어리(clumps)를 형성한 연마 입자들을 제거할 수 있어 슬러리(242)의 공급 속도가 일정하게 유지된다. The slurry supply line 252 is branched below the polishing pad 220 to be connected to the plurality of slurry supply holes 222 in one supply line, respectively. The pump 256 is used as a discharge means for flowing the slurry 242 from the slurry storage container 246 of the first slurry supply unit 240 to the plurality of slurry supply holes 222. In detail, the pump 256 forms a low pressure inside the slurry supply line 252 and uses a difference in pressure formed inside the slurry storage container 246 and inside the slurry supply line 252. 242 may be discharged. An example of the pump 256 may be a diaphragm pump, a method of pressurizing nitrogen (N 2 ) gas to a vessel connected to a circulation pipe, or a peristaltic pump to control the final supply amount. Can be used. The filter 254 is the abrasive particles contained in the slurry 242 when the slurry and the additive are premixed in the slurry storage container 246 or the mixed slurry 242 is formed while passing through the slurry supply line 252. Agglomeration between them serves to prevent the feed rate of slurry 242 from being delayed. As it passes through the filter 254, the agglomeration can remove abrasive particles that form clumps so that the feed rate of the slurry 242 is kept constant.

종래의 상기 연마 패드(220) 상으로 제1 슬러리 공급부(240)를 통해서만 슬러리(242)를 공급하였을 경우 상기 제1 슬러리 공급부(240)를 통해 공급되는 슬러리(242)가 웨이퍼(W)의 에지부를 통해 주로 유입됨으로서 에지부가 중심부에 비해 더 연마되었다. 따라서, 웨이퍼(W)의 연마면 및 하면의 전면에서 에지부로 갈수록 두께가 얇아져 에지부로 갈수록 두께 편차가 심하게 발생되었다. When the slurry 242 is supplied only to the polishing pad 220 through the first slurry supply unit 240, the slurry 242 supplied through the first slurry supply unit 240 may have an edge of the wafer W. Mainly entering through the part, the edge part was polished more than the center part. Therefore, the thickness becomes thinner toward the edge portion from the front surfaces of the polished surface and the lower surface of the wafer W, and the thickness variation occurs severely toward the edge portion.

그러나, 본 발명에서 상기 웨이퍼 연마 장치(200)는 연마 패드(220) 상으로 슬러리(242)를 떨어뜨리고 회전을 통해 확산시킬 뿐만 아니라, 연마 패드(220) 내부에 다수의 슬러리 공급홀들(222)을 형성시켜 하부로부터 연마 중인 웨이퍼(W)의 중심부로 슬러리(242)를 직접 공급함으로써 웨이퍼의 에지부 및 중심부에서부터 연마를 수행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 전면에서 균일한 연마가 수행될 수 있어, 웨이퍼(W) 내의 연마 균일도가 향상될 수 있다. However, in the present invention, the wafer polishing apparatus 200 not only drops the slurry 242 onto the polishing pad 220 and diffuses it through rotation, but also a plurality of slurry supply holes 222 in the polishing pad 220. ) By directly supplying the slurry 242 from the lower portion to the center portion of the wafer W being polished, polishing may be performed from the edge portion and the center portion of the wafer. Therefore, uniform polishing can be performed on the entire surface of the wafer W, so that the polishing uniformity in the wafer W can be improved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치는 제1 슬러리 공급부 및 제2 슬러리 공급부를 통해 연마 패드 상으로 웨이퍼를 연마하기 위한 슬러리를 균일하게 공급할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 연마할 때 웨이퍼의 연마면의 중심부에도 슬러리가 공급될 수 있으므로 웨이퍼의 에지부가 중심부에 비해 더 많이 연마되었던 종래의 불균일한 연마 문제를 개선할 수 있다. 또한, 불균일한 연마로 인한 웨이퍼에 두께 편차를 억제할 수 있어 사진 식각 공정에서 웨이퍼의 에지부의 연마 불균일 현상으로 인한 디포커스 불량을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼의 두께를 균일하게 연마함으로서 품질에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.As described above, the wafer polishing apparatus according to the preferred embodiment of the present invention can uniformly supply the slurry for polishing the wafer onto the polishing pad through the first slurry supply portion and the second slurry supply portion. Therefore, since the slurry can be supplied to the center of the polishing surface of the wafer when polishing the wafer, the conventional nonuniform polishing problem in which the edge portion of the wafer is polished more than the center can be improved. In addition, the thickness variation of the wafer due to the nonuniform polishing can be suppressed, thereby reducing the defocus defect due to the uneven polishing of the edge portion of the wafer in the photolithography process. In this manner, by uniformly polishing the thickness of the wafer, reliability in quality can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있 음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I can understand that you can.

Claims (3)

웨이퍼를 연마하기 위해 상기 웨이퍼를 파지하여 회전시키는 연마 헤드;A polishing head for gripping and rotating the wafer to polish the wafer; 상기 연마 헤드에 파지된 상기 웨이퍼의 연마면과 서로 마주보도록 구비되고, 다수의 슬러리 공급홀들을 포함하며, 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드;A polishing pad provided to face the polishing surface of the wafer held by the polishing head, including a plurality of slurry supply holes, and a polishing pad for polishing the wafer; 상기 연마 패드 상부에 위치한 노즐을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제1 슬러리 공급부; A first slurry supply unit supplying a slurry onto the polishing pad through a nozzle located above the polishing pad; 상기 연마 패드 내의 다수의 슬러리 공급홀들을 통해 상기 연마 패드 상으로 슬러리를 공급하는 제2 슬러리 공급부를 포함하는 웨이퍼 연마 장치.And a second slurry supply unit for supplying a slurry onto the polishing pad through the plurality of slurry supply holes in the polishing pad. 제 1항에 있어서, 상기 다수의 슬러리 공급홀들은 상기 연마 패드 내에 동심원 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치.The wafer polishing apparatus of claim 1, wherein the plurality of slurry supply holes are formed in the polishing pad in a concentric manner. 제 1항에 있어서, 상기 제2 슬러리 공급부는 상기 다수의 슬러리 공급홀들에 연결된 슬러리 공급 라인 및 상기 슬러리 공급 라인에 연결된 슬러리 저장 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 연마 장치. The apparatus of claim 1, wherein the second slurry supply part comprises a slurry supply line connected to the plurality of slurry supply holes, and a slurry storage container connected to the slurry supply line.
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KR20160142000A (en) * 2015-06-02 2016-12-12 주식회사 케이씨텍 Slurry injection unit and chemical mechanical polishing apparatus having the same

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