KR20080037333A - 웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치 및 그 웨이퍼스크래치 폴리싱방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼표면에 형성된 금속층을 폴리싱할 때 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 폴리싱하는 폴리싱장치 및 그 방법에 관한 것이다.

웨이퍼를 폴리싱할 때 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 하여 웨이퍼 전면에 형성된 반도체 소자에 손상을 주지않고 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 하기 위한 본 발명의 웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치는, 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와, 상기 폴리싱패드를 고정시키고 상기 폴리싱패드를 회전시키는 플래튼과, 가장자리부분이 내측방향으로 절곡부를 갖고 상기 절곡부에 상기 웨이퍼의 패턴이 형성되어 있지 않는 가장자리부분만 접촉되도록 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드를 포함한다.

웨이퍼 폴리싱, 폴리싱패드, 웨이퍼 스크래치 방지, 폴리셔 헤드

Description

웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치 및 그 웨이퍼 스크래치 폴리싱방법{POLISHING DEVICE FOR PREVENTING SCRASH OF WAFER BACKSIDE AND POLISHING METHOD OF WAFER SCRASH}

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치의 구조도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치의 구조도

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스크래치가 발생된 웨이퍼를 폴리싱하는 장치의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30: 폴리싱헤드 32: 웨이퍼

34: 슬러리 36: 폴리싱패드

38: 모터 40: 플래튼

본 발명은 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치에 관한 것으로, 특히 반도체소자 제 조공정에서 웨이퍼표면에 형성된 금속층을 폴리싱할 때 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 폴리싱하는 폴리싱장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자는 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 의하여 단차가 증가하게 되고 이 단차를 평탄화하기 위해 SOG(Spin on Glass), ETCH BACK, REFLOW등의 여러 평탄화 방법이 개발되어 웨이퍼의 평탄화 공정에 적용되고 있다.

이러한 웨이퍼의 평탄화 공정은 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식이 있으며, 기계적인 연마방식은 가공변질층이 형성되어 반도체칩상의 결점이 되고, 화학적인 연마방식은 가공변질층이 생성되지 않지만 평탄화된 형상 즉, 형상정밀도를 얻을 수 없으므로, 이러한 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식을 접목시켜 연마하기 위한 평탄화공정이 요구되어 CMP(Chemical Mechanical Polishing)기술이 개발되었다. CMP공정은 폴리싱패드가 부착되어진 연마테이블을 회전운동시키고, 폴리싱 헤드는 회전운동과 요동운동을 동시에 행하며 일정압력으로 가압을 하고, 웨이퍼는 표면장력이나 진공에 의해 폴리싱헤드부에 장착된다. 폴리싱헤드의 자체하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼표면과 폴리싱패드가 접촉되고, 이 접촉면 사이의 미세한 틈사이로 가공액인 슬러리(Slurry)가 유동하여 슬러리 내부에 있는 연마입자와 패드의 표면돌기들에 의해 기계적인 제거작용이 이루어지고 슬러리내의 화학성분에 의해 화학적인 제거작용이 이루어진다.

이러한 종래의 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치가 미합중국 특허 5,975,994에 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 반도체 웨이퍼 폴리싱장치를 도 1을 참조하여 설명하면, 웨이퍼(12)를 폴리싱헤드(10)에 진공 흡착한 후 폴리싱헤드(10)의 상부에 설치되어 있는 모터(26)를 구동하여 시계방향으로 웨이퍼(12)를 회전시킨다. 그런 후 폴리싱패드(16)가 설치되어 있는 플래튼(20)을 웨이퍼(12)의 회전 반대방향으로 회전시키고, 상기 폴리싱헤드(10)를 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(10)의 하측면을 반대방향으로 회전하는 폴리싱패드(16)에 밀착시켜서 슬러리(SLURRY)(14)를 공급하면서 웨이퍼(10)를 연삭한다. 그리고 이렇게 폴리싱하는 도중에 모터(28)에 의해 콘디셔너 디스크(24)를 구동시켜 콘디셔너 패드(22)가 폴리싱패드(16)에 접촉하도록 하여 폴리싱패드(16)의 표면을 평탄화하기 위해 콘디셔닝을 한다.

상기 폴리싱헤드(10)는 진공흡착에 의해 웨이퍼(12)의 뒷면전체와 접촉되도록 압력을 가하는 방식을 사용하고 있다. 상기 웨이퍼(12)의 전면이 폴리싱헤드(10)와 접촉되어 폴리싱하는 도중이나 진공흡착 시에 웨이퍼와 폴리싱헤드(10)간에 마찰이 발생되어 도 2와 같이 웨이퍼(12)의 뒷면에 스크래치가 발생된다. 상기 웨이퍼(12)의 뒷면에 스크래치가 발생되면 스크래치를 제거하기 위해 CMP(Chemical Mechanical Polishing)방법을 사용하고 있으나 웨이퍼 전면(前面)에 형성된 반도체소자에 손상을 줄수 있는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 웨이퍼 폴리싱장치에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 웨이퍼 뒷면에 스크래치발생을 방지하기 위한 폴리싱장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼폴리싱장치에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 하여 웨이퍼 전면에 형성된 반도체 소자에 손상을 주지않는 웨이퍼 스크래치발생을 방지하기 위한 폴리싱장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼폴리싱장치에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 발생된 웨이퍼 뒷면에 스크래치를 제거하는 폴리싱방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치는, 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와, 상기 폴리싱패드를 고정시키고 상기 폴리싱패드를 회전시키는 플래튼과, 가장자리부분이 내측방향으로 절곡부를 갖고 상기 절곡부에 상기 웨이퍼의 패턴이 형성되어 있지 않는 가장자리부분만 접촉되도록 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드를 포함함을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼의 가장자리에 회로보호용 테이프를 부착하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 양태에 따른 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치는, 웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와, 상기 폴리싱패드를 고정시키고 상기 폴리싱패드를 회전시키는 플래튼과, 상기 폴리싱패드의 상부에 설치되고 반도체소자가 형성된 전면에 보호막이 도포된 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드를 포함함을 특징으로 한다.

상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막과, 상기 희생막 위에 부착된 회로보호용 테이프로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 부착된 회로보호용 테이프임을 특징으 로 한다.

상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 희생막은 노광된 포토레지스트 막질임을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법은, 반도체 소자가 형성된 웨이퍼 전면에 보호막을 도포하는 단계와, 상기 보호막이 도포된 웨이퍼를 폴리싱헤드에 장착하는 단계와, 상기 폴리싱헤드에 상기 웨이퍼를 장착한 후 스크래치가 발생된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 웨이퍼의 폴리싱장치의 구조도이다.

웨이퍼(32)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(36)와, 상기 폴리싱패드(36)를 고정시키고 상기 폴리싱패드(36)를 회전시키는 플래튼(40)과, 상기 폴리싱패드(36)의 상부에 설치되고 상기 웨이퍼(32)가 하부에 장착되어 있으며, 상기 웨이퍼(32)를 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드(30)와, 상기 폴리싱헤드(30)를 회전시키기 위한 모터(38)와, 상기 폴리싱패드(36)를 콘디셔닝할 수 있도록 콘디셔너패드(42)를 고정 시키는 콘디셔너헤드(44)와, 상기 콘디셔너 헤드(44)를 회전시키기 위한 모터(46)와, 상기 콘디셔너헤드(44)의 하부에 부착되어 상기 폴리싱패드(36)를 콘디셔닝하는 콘디셔너 패드(42)로 구성되어 있다.

상기 폴리싱헤드(30)는 가장자리부분이 내측방향으로 절곡되어 그 절곡부(33)에 웨이퍼(32)의 패턴이 형성되어 있지 않은 가장자리부분만 폴리싱헤드(30)에 접촉되도록 구성되어 있다.

상술한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

웨이퍼(32)를 폴리싱헤드(30)에 진공 흡착하게 되면 폴리싱헤드(30)의 하부의 가장자리부분의 절곡부(33)에 웨이퍼(32)의 패턴이 형성되어 있지 않은 가장자리부분과 접촉된다. 이로인해 폴리싱헤드(30)의 저면과 웨이퍼(32) 간에 공간(35)가 형성되어 폴리싱헤드(30)와 웨이퍼(32)의 전면이 접촉되지 않는다. 이때 폴리싱헤드(30)의 절곡부(33)에는 다수의 진공홀이 형성되어 웨이퍼(32)를 진공흡착하도록 한다. 그런 후 폴리싱헤드(30)의 상부에 설치되어 있는 모터(38)를 구동하여 시계방향으로 웨이퍼(32)를 회전시킨다. 그런 후 폴리싱패드(36)가 설치되어 있는 플래튼(40)을 웨이퍼(32)의 회전 반대방향으로 회전시키고, 상기 폴리싱헤드(30)를 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(32)의 하측면을 반대방향으로 회전하는 폴리싱패드(36)에 밀착시켜서 슬러리(SLURRY)(34)를 공급하면서 웨이퍼(32)를 연삭한다. 그리고 이렇게 폴리싱하는 도중에 모터(46)에 의해 콘디셔너 디스크(44)를 구동시켜 콘디셔너 패드(42)가 폴리싱패드(36)에 접촉하도록 하여 폴리싱패드(36)의 표면을 평탄화하기 위해 콘디셔닝을 한다.

이와 같이 CMP공정을 진행하면 웨이퍼(32)의 가장자리부분만이 폴리싱헤드(30)와 접촉되므로 웨이퍼(32)의 뒷면에 스크래치가 발생되지 않게 되어 스크래치를 제거하기 위해 CMP를 진행할 필요가 없다.

또한 폴리싱헤드(30)의 절곡부(33)와 접촉되는 상기 웨이퍼(32)의 뒷면 가장자리부분에 보호테이프를 부착설치하면 웨이퍼(32)의 뒷면에 스크래치가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스크래치가 발생된 웨이퍼를 폴리싱하는 장치의 구성도이다.

스크래치가 발생된 웨이퍼(52)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(62)와, 상기 폴리싱패드(62)를 고정시키고 상기 폴리싱패드(62)를 회전시키는 플래튼(60)과, 상기 폴리싱패드(62)의 상부에 설치되고 상기 웨이퍼(52)가 하부에 장착되어 있으며, 상기 웨이퍼(52)를 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드(50)와, 상기 폴리싱헤드(50)를 회전시키기 위한 모터(58)로 구성되어 있다.

상술한 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 다른 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

먼저 반도체소자 패턴이 형성된 웨이퍼(52)의 전면(前面)을 폴리싱공정(CMP)을 완료하고 웨이퍼(52)의 뒷면에 스크래치가 발생되었을 경우 후속공정에 문제가 발생되지 않도록 스크래치를 제거하여야 한다. CMP공정이 완료된 웨이퍼(52)의 전면에 희생막(54)을 도포하고, 그 희생막(54) 상에 회로보호용 테이프(56)을 부착한 다. 그런 후 상기 반도체소자 패턴이 형성된 웨이퍼(52)의 전면에 희생막(54)과 회로보호용 테이프(56)가 도포된 보호막(57)이 폴리싱헤드(50)의 하부면에 진공 흡착하게 된다. 그러면 상기 보호막(57)과 폴리싱헤드(50)의 저면이 접촉된다.

그런 후 폴리싱헤드(50)의 상부에 설치되어 있는 모터(58)를 구동하여 시계방향으로 웨이퍼(52)를 회전시킨다. 그런 후 폴리싱패드(62)가 설치되어 있는 플래튼(60)을 웨이퍼(52)의 회전 반대방향으로 회전시키고, 상기 폴리싱헤드(50)를 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼(52)의 하측면을 반대방향으로 회전하는 폴리싱패드(62)에 밀착시켜서 슬러리(SLURRY)(64)를 공급하면서 웨이퍼(52)를 연삭한다. 그러면 웨이퍼(52)의 뒷면에 형성된 스크래치를 제거할 수 있다.

상기 웨이퍼(52)의 뒷면에 발생된 스크래치를 제거하기 위한 CMP공정 후에는 희생막(54)과 회로보호용테이프(56)를 모두 제거한 후 크리닝공정을 진행한다.

이와 같이 웨이퍼(52)의 뒷면에 발생된 스크래치를 제거하기 위한 CMP공정을 진행하면 반도체 소자가 형성된 웨이퍼(52)의 전면에 보호막(57)이 형성되어 있으므로, 웨이퍼(52)의 전면에는 스크래치가 발생되지 않도록 하면서 웨이퍼(52)의 뒷면에 발생된 스크래치를 제거할 수 있다.

여기서 희생막(54)은 포토레지스트의 노광된 막질, 반도체 소자가 형성된 웨이퍼 표면과 다른 재질을 갖는 막질, 기타 CMP후 벗겨낼수 있는 막질이 될 수 있다.

CMP시 폴리싱패드(62)는 폴리우레탄 계열의 하드패드를 사용할 수 있으며, 슬러리(64)는 Fumed 또는 Colloidal Sillica Slurry(pH8~12)를 사용하는 것이 바람 직하다.

상기 보호막(57)은 웨이퍼(52)의 전면에 희생막(54)와 회로보호테이프(56)를 도포하고 있으나 웨이퍼(52)의 전면에 회로보호테이프(56)만을 직접 붙이거나 혹은 웨이퍼(52)의 전면에 희생막(54)만을 도포하여 웨이퍼(52)의 뒷면에 발생된 스크래치를 제거하는 CMP공정을 진행하는 것도 본 발명의 범위를 벗어나지않고 실시 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체소자 제조공정에서 웨이퍼를 폴리싱할 때 폴리싱헤드에 웨이퍼를 흡착할 때 반도체소자가 형성되지 않는 웨이퍼의 가장자리만 폴리싱헤드에 접촉되도록 하여 웨이퍼 뒷면에 스크래치가 발생되지 않도록 하여 웨이퍼 뒷면의 스크래치를 제거하기 위한 CMP공정을 진행할 필요가 없어 제조비용을 절감하는 동시에 공수를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 반도체소자가 형성된 웨이퍼 전면의 폴리싱 시 발생된 웨이퍼 뒷면의 스크래치를 제거하기 위해 웨이퍼 전면에 보호막을 도포한 후 보호막이 도포된 웨이퍼의 전면을 폴리싱헤드에 진공흡착하여 웨이퍼 뒷면을 폴리싱패드에 밀착시켜 웨이퍼 뒷면의 스크래치를 제거하므로, 반도체소자가 형성된 웨이퍼 전면에 영향을 주지않도록 하여 웨이퍼 공정불량 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치에 있어서,

   웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와,

   상기 폴리싱패드를 고정시키고 상기 폴리싱패드를 회전시키는 플래튼과,

   가장자리부분이 내측방향으로 절곡부를 갖고 상기 절곡부에 상기 웨이퍼의 패턴이 형성되어 있지 않는 가장자리부분만 접촉되도록 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치방지를 위한 폴리싱장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼의 가장자리에 회로보호용 테이프를 부착함을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 방지를 위한 폴리싱장치.
3. 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치에 있어서,

   웨이퍼를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드와,

   상기 폴리싱패드를 고정시키고 상기 폴리싱패드를 회전시키는 플래튼과,

   상기 폴리싱패드의 상부에 설치되고 반도체소자가 형성된 전면에 보호막이 도포된 웨이퍼를 진공 흡착하기 위한 폴리싱헤드를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막과,

   상기 희생막 위에 부착된 회로보호용 테이프로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 부착된 회로보호용 테이프임을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막으로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 희생막은 노광된 포토레지스트 막질임을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱장치.
8. 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법에 있어서,

   반도체 소자가 형성된 웨이퍼 전면에 보호막을 도포하는 단계와,

   상기 보호막이 도포된 웨이퍼를 폴리싱헤드에 장착하는 단계와,

   상기 폴리싱헤드에 상기 웨이퍼를 장착한 후 스크래치가 발생된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막과,

   상기 희생막 위에 부착된 회로보호용 테이프로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 부착된 회로보호용 테이프임을 특징으 로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 보호막은 상기 웨이퍼의 전면에 도포된 희생막으로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스크래치 제거를 위한 폴리싱방법.

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