KR20100034618A - 연마 패드의 세정방법 - Google Patents

연마 패드의 세정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100034618A
KR20100034618A KR1020080093846A KR20080093846A KR20100034618A KR 20100034618 A KR20100034618 A KR 20100034618A KR 1020080093846 A KR1020080093846 A KR 1020080093846A KR 20080093846 A KR20080093846 A KR 20080093846A KR 20100034618 A KR20100034618 A KR 20100034618A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing pad
polishing
products
ipa
pad
Prior art date
Application number
KR1020080093846A
Other languages
English (en)
Inventor
최재건
Original Assignee
주식회사 하이닉스반도체
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 하이닉스반도체 filed Critical 주식회사 하이닉스반도체
Priority to KR1020080093846A priority Critical patent/KR20100034618A/ko
Publication of KR20100034618A publication Critical patent/KR20100034618A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

연마 패드에 침적된 연마 부산물 등을 효과적으로 제거하고 연마 패드의 딜라미네이션을 방지할 수 있는 연마 패드의 세정방법이 개시된다. 연마 패드의 세정방법은, 화학기계적연마(CMP) 공정에 의해 연마 부산물이 침적된 연마 패드를 준비하는 단계, 및 연마 패드에 탈이온수와 이소프로필알콜(IPA)이 혼합된 린스액을 일정 압력으로 분사하는 단계를 포함한다.
화학기계적연마(CMP), 연마 패드, 연마 부산물, 린스, 컨디셔닝

Description

연마 패드의 세정방법{Method for cleaning polishing pad}
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 평탄화를 위한 화학기계적연마(CMP) 공정에 사용되는 연마 패드의 세정방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로는 일반적으로 도전층, 반도체층 또는 절연층의 연속 증착에 의해 기판, 특히 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다. 각각의 층이 증착된 후, 이들 층들은 회로 특성을 갖기 위해 식각된다. 일련의 층들이 연속적으로 증착되고 식각될 때, 기판의 외부 또는 최상층 표면은 점점 더 연속적으로 비 평면이 되어간다. 이러한 비 평면 외부 표면은 집적회로 제조시 여러 가지 문제점을 제공한다. 만일 외부 표면이 비 평면이면, 비 평면 표면이 사진공정의 적절한 포커싱을 방해하기 때문에, 포토레지스트 층을 패턴화하기 위한 사진공정에 어려움이 있다. 따라서, 평탄화된 표면층을 제공하기 위해 기판의 표면을 주기적으로 평평하게 할 필요가 있다. 화학기계적인 연마(Chemical Michanical Polishing; CMP)는 평탄화의 한 방법으로 반도체 제조공정에 널리 사용된다.
도 1은 화학적 기계적 연마(CMP) 장비의 일부를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 연마할 기판(100)은 캐리어(110) 또는 연마 헤드에 장착되 고, 기판의 연마 표면은 노출된다. 캐리어(110)에 장착된 기판은 회전 테이블(120) 위에 장착된 연마 패드(130)에 대향하여 놓여 진다. 기판을 장착하고 있는 캐리어(110)와 테이블은 기판(100)과 연마 패드(130) 표면 사이의 부가적인 운동을 제공하기 위해 회전한다. 연마제 및 화학 반응제를 포함하는 연마 슬러리가 연마 패드(130)와 기판 사이의 계면에서 화학 연마액을 제공하기 위해 노즐(140)을 통해 연마 패드(130) 상에 뿌려진다.
연마 패드가 장착된 테이블(120)과 기판을 장착하고 있는 캐리어(110)가 동시에 회전하고 노즐(140)을 통해 슬러리가 제공되면, 기판(100)과 연마 패드(130)의 마찰에 의한 기계적 연마와 슬러리에 의한 화학적 연마가 이루어지게 된다.
한편, 고집적, 대용량 메모리 소자에 대한 요구가 커지면서 이에 부응하여 반도체기판이 대구경화됨에 따라 CMP 장비에서의 스크래치(scratch)에 대한 문제는 점차 증가하고 있다. CMP 장비에 있어서 연마 패드의 사이즈와 캐리어의 사이즈는 반도체기판의 사이즈에 따라 증가하였지만, 컨디셔너(conditioner)의 사이즈는 종래 200mm 장비의 것과 동일하다. 이와 같이 패드의 사이즈가 커짐에 따라 패드를 세정하는 효율이 50％ 이상 증가해야 함에도 불구하고 컨디셔너의 사이즈가 200mm 장비와 동일하다는 것은, 그만큼 300mm CMP 장비에서의 스크래치나 결함(defect)의 발생 가능성이 커질 수 있으며, 연마 패드의 글래이징(glazing)이 증가하여 패드의 수명이 감소할 수 있음을 의미한다. 연마 패드의 글래이징(glazing)은 기판이 연마 패드에 대해 압착되는 구역 내에서 연마 패드가 가열되고 압착될 때 발생한다. 연마 패드의 피크가 압축되고 연마 패드의 구멍이 부산물 등으로 채워져 연마 패드의 표면이 보다 평탄해지고 마모성을 덜 가지게 된다. 그 결과, 기판을 연마하기 위해 요구되는 연마 시간은 증가하게 된다. 따라서, 연마 패드 표면은 높은 작업 처리량을 유지하기 위해 주기적으로 마모상태로 복귀되거나 또는 컨디셔닝되어야 한다.
CMP 공정에 사용되는 연마 패드는 많은 구멍(pore)과 그루브(groove)들로 구성되어 있으며, 그 재질은 폴리우레탄(polyurethane)으로 이루어져 있다. 연마 패드의 구조상 CMP를 진행하는 동안 구멍(pore)과 그루브(groove)에 많은 슬러리 찌꺼기와 부산물들이 적체된다. 적체된 슬러리 찌꺼기 또는 부산물들은 주로 컨디셔너와 고압 린스에 의해 제거된다.
도 2는 CMP 과정 중에 연마 패드 위에 남아 있는 슬러리 찌꺼기와 연마 부산물들을 제거하기 위하여 고압 린스 처리를 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 연마 패드(130)의 작은 구멍(132) 속에 슬러리 찌꺼기 또는 연마 부산물(134)들이 적체되어 있다. 연마 패드(130)의 상부에 컨디셔너(150)를 위치시키고, 노즐을 통해 탈이온수(DI water)를 일정 압력으로 연마 패드(130) 표면을 향해 분사한다. 높은 압력으로 탈이온수가 분사되면 연마 패드(130)의 구멍(132) 안에 적체되어 있던 연마 부산물 등은 압력에 의해 제거된다.
하지만, 300mm 사이즈의 기판에 적합하도록 장비가 전환되면서 그 제거효과가 절대적으로 감소하게 되었다. 또한, 캐리어의 직경이 커짐에 따라, 즉 기판의 사이즈가 커짐에 따라 연마 패드와의 접촉면적이 커지고 단위 면적당 압력이 증가함에 따라 연마시 발생하는 열의 온도는 점차 높아지고 있다. 이러한 원인으로, 연마 패드의 표면이 갈라지는 딜라미네이션(delamination)이 발생하여 연마 패드의 수명이 200mm 장비에서의 수명의 25％ 정도밖에 되지 못하는 실정이다. 또한, 연마 패드의 작은 구멍(pore)들에 침적된 연마 부산물들은 컨디셔너의 다이아몬드의 사이즈보다 작기 때문에 제거하는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 고압 린스를 사용하더라도 작은 구멍 내에 쌓여 있는 부산물들을 쉽게 제거하기는 어려운 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연마 패드에 침적된 연마 부산물 등을 효과적으로 제거하고 연마 패드의 딜라미네이션을 방지할 수 있는 연마 패드의 세정방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연마 패드 세정방법은, 화학기계적연마(CMP) 공정에 의해 연마 부산물이 침적된 연마 패드를 준비하는 단계, 및 연마 패드에 탈이온수와 이소프로필알콜(IPA)이 혼합된 린스액을 일정 압력으로 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 린스액은 탈이온수와 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 비율이 10 ∼ 80％인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 연마 패드 세정방법에 따르면, 탈이온수(DI water)와 IPA가 혼합된 린스액을 사용함으로써 연마 패드에 침적되어 있던 연마 부산물 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 휘발성이 높은 IPA가 휘발되면서 연마 패드의 열을 낮추어 CMP 과정에서 발생하는 마찰열로 인해 연마 패드의 글래이징 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
언급한 바와 같이 반도체기판에 적층된 막질에 대한 CMP 공정을 진행하는 동안 연마 패드의 구멍에는 슬러리 찌꺼기와 연마 부산물들이 쌓이게 된다. 이렇게 연마 패드의 구멍 속에 슬러리 찌꺼기와 연마 부산물이 쌓이면 연마 효과가 떨어져 연마 속도가 느려지고 공정시간이 길어지게 된다.
도 3 및 도 4는 CMP 과정에서 연마 부산물 등이 쌓이기 전, 후의 연마 패드의 상태를 비교하여 도시한 전자현미경(SEM) 사진들이다.
도 3은 CMP 공정 초기의 연마 패드를 나타낸 SEM 사진으로, 연마 패드에는 많은 구멍(132)이 존재하며, CMP 초기의 연마 패드의 구멍(132)에는 연마 부산물 등이 침적되어 있지 않고 구멍들의 형상이 일정하고 균일함을 알 수 있다.
도 4는 CMP 공정을 수행하여 사용된 후의 연마 패드의 SEM 사진으로, 연마 패드의 구멍(132) 속에 많은 슬러리 찌꺼기 또는 연마 부산물들이 침적되어 있는 모습을 보여준다. 이렇게 패드 구멍 속에 침적된 연마 부산물 등은 컨디셔너에 의한 컨디셔닝이나 고압 린스에 의해서도 쉽게 제거되지 않는다.
본 발명은 연마 패드의 구멍과 같은 작은 홀(hole)에 연마 부산물들이 쌓이고 연마 과정에서의 열로 인해 패드 딜라미네이션이 발생하는 것을 방지하기 위하여 이소프로필알콜(Isopropylene Alcohol; IPA) 용액을 사용한다. IPA는 반도체 소자 제조공정 중 세정 공정에서 많이 사용되는 케미컬(chemical)로서, 물보다 휘발 성이 크고 표면 장력이 매우 낮은 특성을 가지고 있다. 특히, 나노(nano)급 이하의 패턴 사이즈에 형성된 결함을 제거하는 데도 효과가 매우 큰 것으로 알려져 있다. 또한, 증발점이 낮아 증발시 기판의 온도를 낮추는 효과도 있다. 이러한 IPA의 특성을 이용하여 패드의 작은 구명과 그루브에 적체되어 있는 연마 부산물들을 제거하고 고착되는 것을 방지한다. 또한, 연마 시에 발생되는 열을 IPA가 증발되면서 급격히 낮추는 효과로 연마 패드의 딜라미네이션 현상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 연마 패드 세정방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 연마 패드(210)는 다수 개의 작은 구멍(220)들로 이루어져 있고, 상기 구멍(220) 속에는 CMP 과정에서 발생하는 슬러리 찌꺼기 또는 연마 부산물(230)들이 침적되어 있다. 연마 패드(210)의 구멍 속에 슬러리 찌꺼기 또는 연마 부산물들이 침적되면, 연마 패드(210)의 상부에 컨디셔너(240)를 위치시킨다. 상기 컨디셔너(240)는 관을 통해 린스액 공급장치(260)와 연결된다. 상기 린스액 공급장치(260)에는 탈이온수(DI water)와 이소프로필알콜(IPA)이 혼합된 린스액이 채워져 있다. 상기 린스액 중 IPA와 탈이온수의 혼합 비율이 10 ∼ 80％ 정도일 때 양호한 효과를 나타낼 수 있다. 상기 탈이온수와 IPA는 도시된 바와 같이 사전에 혼합하여 사용할 수 있지만, 탈이온수와 IPA를 각각 별도의 노즐을 통해 공급하여 연마 패드(210)의 상부에서 직접 혼합할 수도 있다.
컨디셔너(240)의 노즐(250)을 통해 탈이온수(DI water)와 IPA가 혼합된 린스액이 일정 압력으로 연마 패드(210) 표면을 향해 분사된다. 높은 압력으로 린스액 이 분사되면, 린스액의 압력으로 인해 연마 패드의 구멍(220) 속에 침적되어 있던 연마 부산물 등의 일부가 제거된다. 나머지 연마 부산물 등은 휘발성이 높은 IPA가 휘발되면서 함께 제거된다.
또한, IPA가 휘발되면서 마찰에 의해 발생한 연마 패드(210)의 열을 식혀주는 효과도 있다. 따라서, CMP 과정에서 발생하는 마찰열로 인해 연마 패드의 글래이징 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 의한 연마 패드의 세정방법에 따르면, 탈이온수(DI water)와 IPA가 혼합된 린스액을 사용하여 고압으로 연마 패드 표면을 세정함으로써, 린스액의 압력과 IPA의 휘발성으로 인해 연마 패드의 구멍 속에 침적되어 있던 연마 부산물 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, IPA가 휘발되면서 연마 패드의 열을 낮추어 CMP 과정에서 발생하는 마찰열로 인해 연마 패드의 글래이징 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, CMP 공정에서 문제시 되었던 스크래치를 감소시킴으로써 제조 수율을 크게 개선할 수 있으며, 연마 패드의 수명을 증가시켜 제조비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 화학적 기계적 연마(CMP) 장비의 일부를 나타낸 도면이다.
도 2는 CMP 과정 중에 연마 패드 위에 남아 있는 슬러리 찌꺼기와 연마 부산물들을 제거하기 위하여 고압 린스 처리를 하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 CMP 과정에서 연마 부산물 등이 침체되기 전, 후의 연마 패드의 상태를 비교하여 도시한 전자현미경(SEM) 사진들이다.
도 5는 본 발명에 따른 연마 패드 세정방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

Claims (2)

  1. 화학기계적연마(CMP) 공정에 의해 연마 부산물이 침적된 연마 패드를 준비하는 단계; 및
    상기 연마 패드에 탈이온수와 이소프로필알콜(IPA)이 혼합된 린스액을 일정 압력으로 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드 세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 린스액은 탈이온수와 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 비율이 10 ∼ 80％인 것을 특징으로 하는 연마 패드 세정방법.
KR1020080093846A 2008-09-24 2008-09-24 연마 패드의 세정방법 KR20100034618A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080093846A KR20100034618A (ko) 2008-09-24 2008-09-24 연마 패드의 세정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080093846A KR20100034618A (ko) 2008-09-24 2008-09-24 연마 패드의 세정방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100034618A true KR20100034618A (ko) 2010-04-01

Family

ID=42212736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080093846A KR20100034618A (ko) 2008-09-24 2008-09-24 연마 패드의 세정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100034618A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101488944B1 (ko) * 2012-09-24 2015-02-06 주식회사 선익시스템 증발물질 공급장치 및 이를 구비한 증착장치
WO2016064467A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Applied Materials, Inc. Polishing pad cleaning systems employing fluid outlets oriented to direct fluid under spray bodies and towards inlet ports, and related methods
WO2016093963A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Applied Materials, Inc. System and process for in situ byproduct removal and platen cooling during cmp
US11724355B2 (en) 2020-09-30 2023-08-15 Applied Materials, Inc. Substrate polish edge uniformity control with secondary fluid dispense

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101488944B1 (ko) * 2012-09-24 2015-02-06 주식회사 선익시스템 증발물질 공급장치 및 이를 구비한 증착장치
WO2016064467A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Applied Materials, Inc. Polishing pad cleaning systems employing fluid outlets oriented to direct fluid under spray bodies and towards inlet ports, and related methods
US9687960B2 (en) 2014-10-24 2017-06-27 Applied Materials, Inc. Polishing pad cleaning systems employing fluid outlets oriented to direct fluid under spray bodies and towards inlet ports, and related methods
WO2016093963A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Applied Materials, Inc. System and process for in situ byproduct removal and platen cooling during cmp
US10350728B2 (en) 2014-12-12 2019-07-16 Applied Materials, Inc. System and process for in situ byproduct removal and platen cooling during CMP
US11724355B2 (en) 2020-09-30 2023-08-15 Applied Materials, Inc. Substrate polish edge uniformity control with secondary fluid dispense

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6544373B2 (en) Polishing pad for a chemical mechanical polishing process
US9630295B2 (en) Mechanisms for removing debris from polishing pad
JP4721523B2 (ja) 化学機械研磨パッドを洗浄するための方法およびシステム
JP5671510B2 (ja) 半導体デバイス基板の研削方法
JP2000301454A5 (ko)
WO1999055493A1 (fr) Disque a polir et meuler et procede de polissage d'un substrat avec ce disque a meuler
JP2010130022A (ja) 基板研磨装置、及びそれを利用する基板研磨方法
US20060079159A1 (en) Chemical mechanical polish with multi-zone abrasive-containing matrix
CN109277940B (zh) 一种化学机械研磨装置和化学机械研磨方法
US6341997B1 (en) Method for recycling a polishing pad conditioning disk
JP2008311481A (ja) 基板洗浄方法、基板洗浄装置及び半導体製造方法
KR20100034618A (ko) 연마 패드의 세정방법
JP2007158190A (ja) 吸着装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス
CN102371532A (zh) 化学机械研磨工艺的返工方法
KR100413493B1 (ko) 화학적 기계적 연마 장치의 연마 플래튼 및 그를 이용한평탄화방법
US6572453B1 (en) Multi-fluid polishing process
JP2007266547A (ja) Ｃｍｐ装置及びｃｍｐ装置の研磨パッドコンディショニング処理方法
US20070066187A1 (en) Chemical mechanical polishing device including a polishing pad and cleaning method thereof and method for planarization
JP2001237202A (ja) 半導体装置の製造方法
US9373524B2 (en) Die level chemical mechanical polishing
JP2001338902A (ja) 基板研磨装置及び基板研磨方法
US20220184771A1 (en) Polishing system apparatus and methods for defect reduction at a substrate edge
US20070010176A1 (en) Fixed abrasive pad having different real contact areas and fabrication method thereof
WO2023176051A1 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
JP2011091198A (ja) 半導体基板の研磨装置及びこの研磨装置を用いた、半導体基板の研磨方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination