KR20090011178A

KR20090011178A - Guide ring

Info

Publication number: KR20090011178A
Application number: KR1020070074510A
Authority: KR
Inventors: 민병호
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-02-02
Also published as: KR100907899B1

Abstract

A guide ring is provided to reduce wafer damage due to wafer slip and to improve an edge profile by increasing a contact surface of a body part and a cap. A guide ring(110) comprises a body part(112), a groove, a cap(118), and a screw hole. The body part is formed according to shape of a wafer. The groove is formed in both top sides of the body part. The cap is formed in order to couple with the groove. The screw hole transfers the cap coupled in the body part to the wafer, is formed in the cap in order to couple with a moving rotation body, and is formed in order to fix a screw in a supporting part. The screw penetrates the cap. In the main body, the groove of multilayer is positioned in outer side of the supporting part in order to increase contact dimension with the cap.

Description

Guide ring {GUIDE RING}

본 발명은 화학적 연마장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 에지 프로파일 개선 및 웨이퍼 슬립을 방지할 수 있는 가이드 링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical polishing apparatus, and more particularly, to a guide ring capable of improving wafer edge profile and preventing wafer slip.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 상에 제조되는 반도체 소자의 집적도가 증가됨에 따라서 다층 배선 공정이 실용화되고 있다. 그 결과, 다층 배선 사이의 층간 절연막에 대한 단차가 증가함에 따라, 이에 대한 평탄화 작업이 더욱 중요한 이슈로 부각되고 있다. 반도체 기판 표면을 평탄화하기 위한 제조 기술로서 화학 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 방법이 사용되고 있다.In general, as the degree of integration of semiconductor devices fabricated on semiconductor wafers increases, multilayer wiring processes have become practical. As a result, as the level of the interlayer insulating film between the multi-layer wirings increases, the planarization work for this is becoming an important issue. As a manufacturing technique for planarizing the surface of a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing (CMP) method is used.

화학 기계적 연마 방법은 연마 패드(polishing pad) 위에서 슬러리(slurry) 용액과 함께 웨이퍼의 표면을 기계적 및 화학적으로 연마하는 기술로서, 화학 기계적 연마 장치는 하부에 회전하는 원형 평판 테이블에 연마 패드를 부착하고, 연마 패드 상단의 소정 영역에 연마제, 즉 액체 상태의 슬러리(slurry)를 공급하여, 회전하는 원심력에 의해 슬러리를 도포시키는 가운데, 연마 패드의 상부에서 헤드부에 고정된 웨이퍼가 연마 패드의 표면에 밀착되어 회전함으로써, 그 마찰 효과에 의해 웨이퍼의 표면이 평탄화되는 원리를 지니고 있다.Chemical mechanical polishing is a technique for mechanically and chemically polishing the surface of a wafer together with a slurry solution on a polishing pad, where the chemical mechanical polishing apparatus attaches the polishing pad to a rotating circular flat table. While a slurry, that is, a liquid slurry, is supplied to a predetermined area of the upper end of the polishing pad and the slurry is applied by a rotating centrifugal force, a wafer fixed to the head at the top of the polishing pad is placed on the surface of the polishing pad. By closely contacting and rotating, the surface of the wafer is flattened by the friction effect.

이와 같이, 화학 기계적 연마 장치에 있어서 연마 헤드는 웨이퍼를 연마 패드에 밀착시키면서 폴리싱(Polishing)을 진행하여야 하기 때문에 웨이퍼를 고정시키기 위한 가이드 링(Guide Ring)을 사용하게 된다.As described above, in the chemical mechanical polishing apparatus, the polishing head must use a guide ring for fixing the wafer because polishing must be performed while bringing the wafer into close contact with the polishing pad.

여기서, 가이드 링은 몸체와 지지부가 헤드부에 고정되도록 형성된다. 이때, 가이드 링은 웨이퍼 에지 및 웨이퍼 슬립 방지하기 위한 중요한 요소로 약 170(N)의 힘으로 연마 패드를 눌러 주게 된다. 그리고, 웨이퍼의 에지 부분에 일정량의 압력을 전달해 주고, 폴리싱 시에 웨이퍼에 약 150(N)으로 밀어주기 때문에 가이드 링이 편마모나 수평이 맞지 않으면 웨이퍼 에지 프로파일(Wafe Edge Profile)불량 및 웨이퍼가 슬립(Wafer Slip)되어 헤드부에서 빠져나오는 문제점이 발생하게 된다.Here, the guide ring is formed so that the body and the support portion is fixed to the head portion. At this time, the guide ring is an important factor to prevent the wafer edge and wafer slip is to press the polishing pad with a force of about 170 (N). Then, a certain amount of pressure is applied to the edge of the wafer, and when polished, the wafer is pushed to about 150 (N) during polishing, so if the guide ring is unevenly worn or not aligned, the wafer edge profile defect and the wafer slip. (Wafer Slip) is a problem that comes out of the head portion.

또한, 가이드 링은 몸체에 형성된 지지부는 서로 다른 재질로 형성되어 제대로 고정되지 못하기 때문에 폴리싱 공정시 웨이퍼에 일정한 압력을 주어야할 가이드 링의 내부가 움직이게 됨으로써 가이드 링의 평탄도가 맞지 않아 가이드 링에 편마모 현상이 발생하여 웨이퍼가 파손되게 된다.In addition, since the guide ring formed on the body is formed of different materials and cannot be properly fixed, the inside of the guide ring to give a certain pressure to the wafer during the polishing process is moved so that the flatness of the guide ring does not match. Uneven wear occurs and the wafer is broken.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼 에지 프로파일 개선 및 웨이퍼 슬립을 방지할 수 있는 가이드 링을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a guide ring that can prevent the wafer edge profile improvement and the wafer slip.

본 발명에 따른 가이드 링은 화학적 연마 장치에 웨이퍼에 이탈을 방지하는 가이드 링에 있어서, 상기 웨이퍼의 형상에 따라 형성된 몸체부와; 상기 몸체부의 상부 양측에 형성된 홈과; 상기 홈과 형합되도록 형성된 캡; 및 상기 몸체부에 결합된 캡을 상기 웨이퍼를 이동시키고 이동하는 회전체에 결합할 수 있도록 상기 캡에 형성된 스크류홀을 포함하여 구성된다.A guide ring according to the present invention comprises: a guide ring for preventing separation from a wafer in a chemical polishing apparatus, comprising: a body portion formed according to the shape of the wafer; Grooves formed on both sides of an upper portion of the body part; A cap formed to mate with the groove; And a screw hole formed in the cap to couple the cap coupled to the body to the rotating body for moving and moving the wafer.

본 발명에 따른 화학적 연마장치는 몸체부와 캡의 접촉면을 증가시켜 헤드부에 보다 안정적으로 장착됨으로써 에지 프로파일(Wafer Edge Profile) 개선과 웨이퍼 슬립(Wafer Slip)에 의한 웨이퍼 데미지(Wafer Damage)를 감소시킴으로써 웨이퍼의 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다.The chemical polishing apparatus according to the present invention increases the contact surface between the body portion and the cap to be mounted more stably to the head portion, thereby improving wafer profile and reducing wafer damage due to wafer slip. This can increase the yield of the wafer.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 연마 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a chemical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 화학적 연마 장치는 폴리싱 테이블(200)과 폴리싱 헤드 부(100)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the chemical polishing apparatus includes a polishing table 200 and a polishing head portion 100.

폴리싱 테이블(200)은 일정한 축을 따라 회전할 수 있도록 형성된 연마정반(204)과, 연마정반(204)위에 장착되어 연마 정반(204)이 회전함에 따라 함께 회전하는 폴리싱 패드(202)를 포함하여 구성된다. 이때, 폴리싱 공정시 폴링싱 패드(202)의 표면상에는 화학액과 연마 입자로 구성된 슬러리가 공급된다.The polishing table 200 includes a polishing table 204 formed to rotate along a predetermined axis, and a polishing pad 202 mounted on the polishing table 204 to rotate together as the polishing table 204 rotates. do. At this time, the slurry composed of chemical liquid and abrasive particles is supplied on the surface of the polishing pad 202 during the polishing process.

폴리싱 헤드부(100)는 폴리싱 헤드부(100)가 회전할 수 있도록 형성된 회전축(102)과, 회전축(102) 내부에 형성되어 웨이퍼(108)를 이동할 수 있도록 공급된는 가스가 이동하는 가스배관(104)과, 회전축(102)과 연결되어 가스 배관(104)에서 공급되는 가스를 통해 웨이퍼(108)를 이동시키는 회전체(122)와, 회전체(122)에 형성되어 웨이퍼 이동시 가스배관(104)에 가스를 배출 또는 흡입할 수 있는 다수의 홀(106) 및 회전체(122)에 부착되어 웨이퍼(108)가 이탈하는 것을 방지하도록 형성된 가이드 링(110)을 포함하여 구성된다.The polishing head unit 100 includes a rotation shaft 102 formed to rotate the polishing head unit 100, and a gas pipe through which a gas which is formed inside the rotation shaft 102 and supplied to move the wafer 108 is moved. 104, a rotating body 122 connected to the rotating shaft 102 to move the wafer 108 through a gas supplied from the gas pipe 104, and a gas pipe 104 formed on the rotating body 122 to move the wafer. And a guide ring 110 attached to the plurality of holes 106 and the rotating body 122 capable of discharging or sucking the gas to prevent the wafer 108 from escaping.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면이다. 2A to 2D are views illustrating a guide ring according to an embodiment of the present invention.

가이드 링(110)은 웨이퍼(108)의 형상에 따라 형성된 몸체부(112)와, 몸체부(112)의 상부에 부착되는 캡(118)과; 몸체부(112)에 결합된 캡(118)을 회전체(112)에 결합할 수 있도록 캡(118)에 형성된 스크류홀(120) 및 스크류가 고정할 수 있도록 상기 몸체부(112)의 내부에 형성된 지지부(116)를 포함하여 구성된다.The guide ring 110 may include a body 112 formed according to the shape of the wafer 108, a cap 118 attached to an upper portion of the body 112; The screw hole 120 formed in the cap 118 to couple the cap 118 coupled to the body 112 to the rotating body 112 and the inside of the body 112 so that the screw can be fixed It is configured to include a support 116 formed.

몸체부(112)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(108)의 이탈을 방지할 수 있도록 형성된다. 몸체부(112)는 웨이퍼(108) 폴리싱시 연마 패드(202)와 직접적으 로 접촉한다. 여기서, 몸체부(112)는 내열성, 내한선, 전기적 성질, 무독성 및 자기소화성을 갖는 엔지니어링 플라스틱으로 형성된다. 이때, 몸체부(112)는 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌옥사이드(PPE), 폴리아미드(PAm), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT)등으로 형성될 수 있다.Body portion 112 is, as shown in Figure 2a, is formed to prevent the separation of the wafer 108. The body portion 112 is in direct contact with the polishing pad 202 when polishing the wafer 108. Here, the body portion 112 is formed of an engineering plastic having heat resistance, cold resistance, electrical properties, non-toxicity and self-extinguishing. At this time, the body portion 112 is polyacetal (POM), polyphenylene oxide (PPO), polyphenylene oxide (PPE), polyamide (PAm), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT) Or the like.

또한, 몸체부(112)는 상부에 부착되는 캡(118)과 접촉하는 면이 증가 될 수 있도록 몸체부(112)의 양측에 홈(114)이 형성된다.In addition, the body portion 112 has grooves 114 formed on both sides of the body portion 112 so that the surface in contact with the cap 118 attached to the upper portion can be increased.

지지부(116)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 몸체부(112)의 내측에 스크류(미도시)가 고정될 수 있도록 형성된다. 지지부(116)는 스크류가 회전체(112)에서 캡(118)을 관통하여 몸체부(112)를 고정시 스크류를 지지할 수 있도록 형성한다. 여기서, 지지부(116)는 회전체(112)에 캡(118) 고정시 스크류에 의해 몸체부(112)에 변형을 방지하여 수평을 유지할 수 있다. 이때, 지지부(116)는 스테인레스 스틸(SUS)로 형성된다.As shown in FIG. 2B, the support part 116 is formed such that a screw (not shown) may be fixed to the inside of the body part 112. The support part 116 is formed so that the screw can support the screw when the body 112 is fixed through the cap 118 in the rotating body 112. Here, the support part 116 may be maintained horizontal by preventing deformation in the body part 112 by a screw when the cap 118 is fixed to the rotating body 112. At this time, the support 116 is formed of stainless steel (SUS).

캡(118)은, 도 2c에 도시된 바와 같이, 몸체부(112)의 상부 양측에 형성된 홈(114)에 형합되어 부착될 수 있도록 형성된다. 캡(118)은 몸체부(112)에 형합되어 회전체(112)와 결합한다. 여기서, 캡(118)은 몸체부(112)와 동일한 물질로 형성되어 부착이 용이하도록 형성된다.As illustrated in FIG. 2C, the cap 118 may be formed to be attached to the groove 114 formed at both sides of the upper portion of the body 112. The cap 118 is joined to the body 112 and coupled to the rotating body 112. Here, the cap 118 is formed of the same material as the body portion 112 and is formed to facilitate attachment.

또한, 캡(118)은 회전체(122)와 용이하게 결합 될 수 있도록, 도 2d에 도시된 바와 같이, 스크류홀(120)을 포함하여 구성된다. 이때, 스크류 홀(120)은 스크류(미도시)가 캡(118)을 관통하여 지지부(116)에 고정될 수 있도록 형성된다.In addition, the cap 118 is configured to include a screw hole 120, as shown in Figure 2d, so that it can be easily coupled with the rotating body (122). In this case, the screw hole 120 is formed so that the screw (not shown) can be fixed to the support 116 through the cap 118.

따라서, 몸체부(112)와 캡(118)을 동일한 물질로 형성하고 몸체부(112)의 양 측에 형성된 홈(114)을 통해 부착면을 증가시킴으로써 가이드 링의 평탄도의 안정성을 확보하고 보다 안정적으로 웨이퍼(108)를 폴리싱 할 수 있다. Therefore, by forming the body 112 and the cap 118 of the same material and increasing the attachment surface through the groove 114 formed on both sides of the body portion 112 to ensure the stability of the flatness of the guide ring more The wafer 108 can be polished stably.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a guide ring according to another embodiment of the present invention.

먼저, 도 3 에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링은 본 발명의 실시 에에 따른 가이드 링과 동일한 구성을 갖는 것으로 몸체부(124)와 캡(126)의 접촉면이 증가 될 수 있도록 몸체부(124)에 홈(114)이 형성된 영역에 층을 더 형성함으로써 몸체부(124)와 캡(126)이 접촉할 수 있는 면을 넓어져 보다 견고하게 부착될 수 있도록 한 것이다.First, the guide ring according to another embodiment of the present invention shown in Figure 3 has the same configuration as the guide ring according to the embodiment of the present invention so that the contact surface between the body portion 124 and the cap 126 can be increased By further forming a layer in an area where the groove 114 is formed in the portion 124, the surface through which the body portion 124 and the cap 126 can be contacted is widened to be more firmly attached.

도 4a는 본 발명의 가이드 링을 사용하기전 웨이퍼의 상태를 나타낸 것으로 웨이퍼의 에지(Edge) 부분에 형성된 붉은 색으로 표시된 부분은 폴리싱 공정후 가이드 링에 의해 발생된 데미지(Damage)를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 가이드 링을 사용하여 웨이퍼에 입은 데미지가 개선된 것을 나타낸 도면이다.FIG. 4A shows the state of the wafer before using the guide ring of the present invention. The red portion formed in the edge portion of the wafer shows damage generated by the guide ring after the polishing process. 4B is a view showing that the damage to the wafer is improved by using the guide ring of the present invention.

결과적으로, 몸체부(124)와 캡(126)의 접촉면을 증가시켜 헤드부(100)에 보다 안정적으로 장착됨으로써 프로파일(Wafer Edge Profile) 개선과 웨이퍼 슬립(Wafer Slip)에 의한 웨이퍼 데미지(Wafer Damage)를 감소시켜 웨이퍼의 수율(Yield)을 증가시킬 수 있다.As a result, the contact surface between the body portion 124 and the cap 126 is increased to be more stably mounted to the head portion 100, thereby improving wafer edge profile and wafer damage due to wafer slip. ), The yield of the wafer can be increased.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마 장치를 나타낸 도면.1 is a view showing a chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 다른 가이드 링을 나타낸 도면.2a to 2d are views showing a guide ring according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가이드 링을 나타낸 도면.3 is a view showing a guide ring according to another embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시에 따른 웨이퍼의 상태의 변화를 나타낸 도면.4A-4B illustrate changes in the state of a wafer in accordance with the practice of the present invention.

100 : 폴리싱 헤드부 200 : 폴리싱 테이블100: polishing head 200: polishing table

110 : 가이드 링 112 : 몸체부110: guide ring 112: body portion

114 : 홈 116 : 지지부114: groove 116: support

118 : 캡 120 : 스크류 홀118: cap 120: screw hole

Claims

In the guide ring for preventing separation to the wafer in the chemical polishing device,

A body portion formed according to the shape of the wafer;

Grooves formed on both sides of an upper portion of the body part;

A cap formed to mate with the groove; And

And a screw hole formed in the cap to couple the cap coupled to the body to the rotating body that moves and moves the wafer.

The method of claim 1,

Guide ring further comprises a support formed in the interior of the body so that the screw can be fixed.

The method according to claim 1 or 2,

The screw hole is a guide ring, characterized in that the screw is formed through the cap to be fixed to the support.

The method according to claim 1 or 2,

The body portion is a guide ring, characterized in that the multi-layer groove is formed on the outside of the support so that the contact area with the cap can be increased.

The method of claim 1,

And the body portion and the cap are formed of engineering plastic.

The method of claim 5, wherein

The engineering plastic is any one of polyacetal (POM), polyphenylene oxide (PPO), polyphenylene oxide (PPE), polyamide (PAm), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT) or Guide ring, characterized in that formed by mixing.

The method of claim 2,

The support portion is a guide ring, characterized in that formed of stainless steel (SUS).