KR20070069515A - W polishing pad of chemical mechanical polishing - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도,1 is a perspective view schematically showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus,
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드를 도시해 놓은 구조도이다.2 is a structural diagram showing a tungsten polishing pad of the chemical mechanical polishing process according to the embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 상부 패드 110 : 히팅수단100: upper pad 110: heating means
150 : 온도감지센서150: temperature sensor
200 : 저부 패드 210 : 쿨링수단200: bottom pad 210: cooling means
본 발명은 텅스텐 화학기계적연마 공정관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리싱패드에 온도감지센서를 설치하여 온도에 따른 공정관리를 안정적으로 도모할 수 있는 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드에 관한 것이다. The present invention relates to tungsten chemical mechanical polishing process management, and more particularly, to a tungsten polishing pad of a chemical mechanical polishing process that can stably control the process according to temperature by installing a temperature sensor in the polishing pad.
반도체 웨이퍼의 화학기계적연마(CMP : chemical mechanical polishing) 공정은 반도체 소자가 다층 배선 구조를 가지고 좀더 엄격한 광역 평탄화와 엄격한 초점 심도(Depth of Focus)를 요구하기 때문에 도입되었고, 소자가 더욱 미세화되고 웨이퍼가 더욱 대형화 되기 때문에 반도체 제조공정에서 화학기계적연마 공정에 대한 수요는 급격히 증가할 것이다. 화학기계적연마(CMP) 공정은 IBM에서 개발된 후 미국의 유수한 반도체 제조 회사를 중심으로 연구 개발되고 국내 반도체 제조 회사에서도 도입 및 개발되고 있는 공정기술이다.The chemical mechanical polishing (CMP) process of semiconductor wafers has been introduced because semiconductor devices have a multi-layered wiring structure and require more stringent wide area flattening and tighter depth of focus, and the devices become more microscopic and wafers As it becomes larger, the demand for chemical mechanical polishing in semiconductor manufacturing will increase rapidly. The chemical mechanical polishing (CMP) process is a process technology developed by IBM and researched and developed by leading semiconductor manufacturing companies in the United States and introduced and developed by domestic semiconductor manufacturing companies.
상기 화학기계적연마(CMP) 공정은 가압된 웨이퍼와 폴리싱패드 사이에 존재하는 연마제(abrasive)에 의한 기계적인 가공과 슬러리(slurry) 등의 화합물에 의한 화학적 에칭이 동시에 일어나는 공정이다. 도 1 은 종래 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.The chemical mechanical polishing (CMP) process is a process in which mechanical processing by an abrasive existing between a pressed wafer and a polishing pad and chemical etching by a compound such as a slurry occur simultaneously. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a conventional chemical mechanical polishing apparatus.
먼저, 폴리싱패드(10)는 연마테이블(50) 상부면에 부착되고 절연막이 형성된 웨이퍼(도시되지 않음)는 폴리싱헤드(20)에 장착되며, 상기 웨이퍼가 상기 폴리싱패드(10)에 밀착된 상태로 웨이퍼와 연마테이블(50)이 상호 반대방향으로 회전하면서 기계적인 연마가 이루어진다. 아울러 별도로 설치되는 슬러리공급부(30)를 통하여 상기 웨이퍼와 폴리싱패드(10)사이로 슬러리가 투입되어 웨이퍼 표면의 절연막과 반응하도록 하여 화학적인 연마가 이루어진다.First, the
화학기계적연마공정에 의한 평탄화가 정밀하게 이루어지기 위해서는 웨이퍼에 접촉하는 폴리싱패드(10)의 표면거칠기와 전체적 탄력이 적절하게 유지되어야 하는데, 이를 위해 화학기계적연마 공정 중에 폴리싱패드(10)의 상태를 항상 일정하게 유지하는 작업을 폴리싱패드 컨디셔닝이라 하며, 이와 같은 작업을 수행하는 장치를 드레서(40)라 한다. 상기 드레서(40)는 회전축(41)과 상기 회전축(41)의 하부면에 장착되며 폴리싱패드(10)와 직접 접촉하여 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어지는 다이아몬드디스크(42)로 구성되며, 화학기계적연마 공정이 진행되는 동안에 웨이퍼가 회전하는 영역과 다른 영역에서 상기 드레서(40)에 장착된 다이아몬드디스크(42)를 구동하여 상기 다이아몬드디스크(42)와 폴리싱패드(10)가 밀착된 상태로 회전하면서 폴리싱패드 컨디셔닝이 이루어진다.In order to precisely planarize by the chemical mechanical polishing process, the surface roughness and overall elasticity of the
상기 드레서(40)는 폴리싱패드 컨디셔닝을 끝낸 후에는, 드레서 세정장치(1)에서 세정된다. 상기 드레서 세정장치(1)는 드레서(40)를 수용할 수 있도록 상부면이 개방된 수용컵(2)과 상기 수용컵(2)에 수용되는 드레서(40)를 세정하기 위해서 초순수(D.I. water : de ionized water)를 분사할 수 있도록 설치되는 분사스프레이(3)와 분사노즐(4) 및 상기 분사스프레이(3)와 분사노즐(4)로 초순수를 공급하는 초순수공급부(5)로 구성된다. The
따라서 상기 드레서(40)가 상기 수용컵(2) 내부로 삽입된 상태에서 초순수가 분사되고 상기 드레서(40)가 회전하면서, 폴리싱패드 컨디셔닝 중에 상기 드레서(40)에 닿게 되는 슬러리등의 이물질을 제거하는 세정작업이 이루어진다. 화학기계적연마(CMP) 공정에 영향을 미치는 변수는 폴리싱 장비의 공정 조건, 웨이퍼 박막의 증착 공정, 슬러리의 화학적 성질, 폴리싱패드(10), 패드컨디셔닝, 연마후 처리(Post CMP)공정인 세정(Cleaning) 공정 및 장비, 웨이퍼 결함(Surface defect)분석 방법, 슬러리 및 폴리싱패드(10) 사용에 따른 환경문제 등이 있다.Accordingly, ultrapure water is injected while the
종래 사용중인 WCMP 공정은 반도체 웨이퍼에 가해지는 압력 및 패드의 RPM, 그리고 슬러리의 공급 등에 의해 공정 파라메터(Parameter) 값들이 정해진다. 하지만 텅스텐 막질이 금속이므로 반도체 웨이퍼에 가해지는 온도 역시 텅스텐 막질의 연마속도나 평탄도에 큰 영향을 주는 항목이지만 제어할 수 있는 시스템이 설정되어 있지 않다는 문제점이 있었다.In the conventional WCMP process, process parameter values are determined by pressure applied to a semiconductor wafer, RPM of a pad, and supply of a slurry. However, since the tungsten film is a metal, the temperature applied to the semiconductor wafer also has a great effect on the polishing rate or flatness of the tungsten film, but there is a problem that a control system is not set.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 텅스텐 화학기계적연마 공정관리로써 히팅수단과 쿨링수단사이에 온도감지센서를 설치하여 온도에 따른 공정관리를 안정적으로 도모할 수 있는 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, the chemical mechanical polishing that can stably manage the process management according to the temperature by installing a temperature sensor between the heating means and the cooling means as a tungsten chemical mechanical polishing process control The purpose is to provide a tungsten polishing pad of the process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 텅스텐 화학기계적연마 공정관리에서, 상부의 히팅수단(110)과 하부의 쿨링수단(210)사이에 설치된 자동 온도조절장치를 온도감지센서(150)로 하여 온도에 따른 공정관리를 안정적으로 한 것을 그 특징으로 한다.In the present invention for achieving the above object, in the tungsten chemical mechanical polishing process management, the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드를 도시해 놓은 구조도이다. 화학기계적 연마공정에서 폴리싱패드는 일반적으로 다수의 패드를 지지하도록 설치되는 패드플레이트, 웨이퍼 연마작업시 웨이퍼에 작용하는 접촉력을 완충하도록 상기 패드플레이트 상측에 접착되는 완충패드, 웨이퍼 면과 접촉되며 상기 완충패드의 상측에 접착되는 연마패드로 이루어진다. 상기 연마패드의 수명이 다하여 새로운 연마패드로 교환이 필요할 경우에는 기존의 연마패드 및 완충패드를 제거하고 패드플레이트의 세정작업을 실시한 후 새로운 연마패드 및 완충패드를 접착제로 접착하고 있다. 2 is a structural diagram showing a tungsten polishing pad of the chemical mechanical polishing process according to the embodiment of the present invention. In the chemical mechanical polishing process, a polishing pad is generally a pad plate installed to support a plurality of pads, a buffer pad adhered to an upper surface of the pad plate to buffer contact force acting on the wafer during wafer polishing, and a contact with the wafer surface. It consists of a polishing pad adhered to the upper side of the pad. When the polishing pad reaches the end of its life and needs to be replaced with a new polishing pad, the polishing pad and the cushioning pad are removed with an adhesive after removing the existing polishing pad and the cushioning pad and cleaning the pad plate.
그런데, 본 발명은 텅스텐 폴리싱패드에 자동 온도조절 장치를 설치하여 온도에 따른 공정관리를 안정적으로 한다. 상기 자동 온도조절장치는 온도감지센서(150)로 상부의 히팅수단(110)과 하부의 쿨링수단(210)사이에 설치되어 일체화되어 있다. By the way, the present invention by installing a thermostat on the tungsten polishing pad to make the process control according to the temperature stable. The automatic temperature control device is integrated between the heating means 110 and the cooling means 210 of the upper by the
상기 상부의 히팅수단(110)은 상부 패드(100)로서 3 개층으로 적층되어 있고, 상기 하부의 쿨링수단(210)은 하부 패드(200)로서 3 개층으로 적층되어 있다. 상기 온도감지센서(150)는 상부 패드(100)의 바닥층과 하부 패드(200)의 꼭대기층사이에 놓여져 접착제로 접착시키고 있다. The upper heating means 110 is stacked in three layers as the
이상과 같이 구성되는 본 발명의 텅스텐 폴리싱패드 구성은, 텅스텐 폴리싱패드에 도 1 에 도시된 수직 구조와 같이 온도측정센서(150)를 장착하고, 일정한 온도를 유지하기 위해서 히팅시스템의 히팅수단(110)과 쿨링시스템의 쿨링수단(21)을 갖춘다.In the tungsten polishing pad configuration of the present invention configured as described above, the
그리하여 폴리싱 초기의 낮은 온도에서는, 상기 히팅시스템을 가동시키고, 상기 폴리싱 중간단계에서는 패드 온도가 과열되지 않도록 적절히 조절해 가면서 화학기계적연마(CMP) 공정을 진행할 수 있도록 구성되어 있다. Thus, the heating system is operated at a low temperature at the beginning of polishing, and the chemical mechanical polishing (CMP) process is performed while appropriately adjusting the pad temperature to prevent overheating at the intermediate stage of polishing.
상기와 같이 본 발명의 텅스텐 폴리싱패드는 반도체 소자 형성시 화학기계적 연마(CMP)를 이용한 텅스텐 화학기계적연마(CMP) 공정이고, 텅스텐 화학기계적 연마(CMP) 공정중 온도조절 장치를 장착한 패드를 적용하는 방법인 것이다. As described above, the tungsten polishing pad of the present invention is a tungsten chemical mechanical polishing (CMP) process using chemical mechanical polishing (CMP) when forming a semiconductor device, and a pad equipped with a temperature control device during the tungsten chemical mechanical polishing (CMP) process is applied. That's how you do it.
본 발명의 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the tungsten polishing pad of the chemical mechanical polishing process of the present invention has been described based on the exemplary drawings, this is illustrative of the best embodiments of the present invention and is not intended to limit the claims of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and imitations can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 텅스텐 화학기계적연마 공정관리로써 히팅수단과 쿨링수단사이에 온도감지센서를 설치하여 온도에 따른 공정관리를 안정적으로 도모할 수 있는 화학기계적 연마공정의 텅스텐 폴리싱패드를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, a tungsten polishing pad of a chemical mechanical polishing process capable of stably managing process according to temperature by installing a temperature sensor between the heating means and the cooling means as a tungsten chemical mechanical polishing process control. Can provide.
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KR20160072320A (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 주식회사 케이씨텍 | Chemical mechanical polishing apparatus |
KR20160109591A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-21 | 주식회사 케이씨텍 | Chemical mechanical polishing apparatus and temperature control pad used therein |
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KR20160109591A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-21 | 주식회사 케이씨텍 | Chemical mechanical polishing apparatus and temperature control pad used therein |
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