KR20100080162A - Ｃｍｐ 장치 및 ｃｍｐ 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 CMP 방법은 슬러리를 이용하여 웨이퍼가 CMP되는 단계; 초순수를 이용하여 상기 웨이퍼가 연마되는 단계; 및 TMH, H2O2, H2O이 혼합된 세정액을 이용하여 상기 웨이퍼가 세정되는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 새로운 세정 용액을 사용하여 연마 공정과 세정 공정을 통합하고, 단일 구성부를 통하여 연마 공정 및 세정 공정을 동시에 처리할 수 있으므로, CMP 장치의 구성을 단순화하고, 공정 시간을 단축할 수 있다.
포토 공정, CMP 공정, 세정부, 메가소닉, 브러쉬, 슬러리, 초순수

Description

ＣＭＰ 장치 및 ＣＭＰ 방법{Chemical Mechanical Polishing device and Chemical Mechanical Polishing method}
실시예는 CMP 장치 및 CMP 방법에 관한 것이다.
하나의 칩을 제작하기 위해서는 포토(Photo), 에치(Etch), 증착(Deposition) 등 수많은 공정들이 필요하다. 특히, 포토 공정은 칩 내에 패턴들이 디자인대로 구현될 수 있는지를 결정하는 중요한 공정이며, 이때 웨이퍼 표면의 평탄화가 필수적이다.
CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정은 기존의 리플로우(Reflow), 증착 및 에치백(Dep. & Etch Back) 등의 공정과 비교하여 평탄화 특성이 우수하다.
CMP 공정에서 사용되는 슬러리는 화학액에 연마입자가 분산되어 있는 상태로서 연마율(removal rate)을 결정짓는 중요한 요소이며, 연마 후에는 세정 공정을 통하여 웨이퍼 표면으로부터 완전히 제거되어야 칩의 신뢰성을 확보할 수 있다.
종래 CMP 공정에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 웨이퍼가 CMP 장치 내에 로딩된다. 둘째, 웨이퍼의 앞뒷면, 위치가 1차 정렬되고, 슬러리를 이용하여 웨이퍼 표면이 연마된다(wafer polishing with slurry). 셋째, 초순수를 이용하여 웨이퍼 표면이 세정된다(wafer polishing with DIW). 넷째, 웨이퍼의 위치가 2차 정렬되고, 웨이퍼 표면에 수막이 형성된 후 롤 브러쉬(roll brush)를 이용하여 1차 세정을 실시한다. 다섯째, 웨이퍼의 위치가 3차 정렬되고, 웨이퍼 표면에 수막이 형성된 후 펜슬 브러쉬(pencil brush)를 이용하여 2차 세정을 실시한다. 여섯째, 웨이퍼의 위치가 4차 정렬되고, 웨이퍼의 린스 및 드라이(rinse ＆ dry) 공정이 진행된다. 일곱째, 웨이퍼의 위치가 5차 정렬되고, CMP 장치로부터 언로딩된다.
상기 1차, 2차 세정 공정은 초순수 또는 화학액이 들어있는 탱크에 웨이퍼를 담근 상태에서 메가소닉 (Mega_sonic)을 가하여 웨이퍼 표면에 흡착되어 있는 연마 입자를 제거하는 방식으로도 진행될 수 있으며, 상기 메가소닉 방식, 상기 브러시 방식이 병행하여 진행될 수도 있다.
따라서, CMP 장치에는 별도의 세정부가 다수개로 구비되며, CMP 장치의 부피가 증가된다. 특히, 이와 같은 세정 공정은 연마 공정보다 소요 시간이 길고, 전체 공정 속도를 저하시키는 주요 원인이 된다.
실시예는 세정부의 구조를 단순화하여 CMP 장치의 사이즈를 최소화하고, 세정 공정을 개선함으로써 CMP 공정을 단시간 내에 효율적으로 처리할 수 있는 CMP 장치 및 CMP 방법을 제공한다.
실시예에 따른 CMP 장치는 슬러리를 이용하여 웨이퍼를 CMP시키고, 상기 CMP된 웨이퍼를 초순수를 이용하여 연마시키며, TMH, H2O2, H2O이 혼합된 세정액을 이용하여 상기 초순수 연마된 웨이퍼를 세정시키는 연마부를 포함한다.
실시예에 따른 CMP 방법은 슬러리를 이용하여 웨이퍼가 CMP되는 단계; 초순수를 이용하여 상기 웨이퍼가 연마되는 단계; 및 TMH, H2O2, H2O이 혼합된 세정액을 이용하여 상기 웨이퍼가 세정되는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 새로운 세정 용액을 사용하여 연마 공정과 세정 공정을 통합하고, 단일 구성부를 통하여 연마 공정 및 세정 공정을 동시에 처리할 수 있으므로, CMP 장치의 구성을 단순화하여 사이즈를 최소화할 수 있다. 또한, CMP 공정 시간을 단축하고 공정 효율성을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 새로운 세정 용액을 사용함으로써 연마 입자, 슬러리 찌꺼기(slurry residue)를 효율적으로 제거할 수 있고, 후속 공정에서 파티클이 재흡착되는 현상을 방지할 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 CMP 장치 및 CMP 방법에 대하여 상세히 설명한다.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 CMP 장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 실시예에 따른 CMP 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 CMP 장치 및 CMP 방법에 대하여 함께 설명한다.
도 1에 의하면, 실시예에 따른 CMP 장치(100)는 로딩부(110), 제1 정렬부(115), 연마부(120), 건조부(130), 제2 정렬부(140), 제3 정렬부(150) 및 언로딩부(160)를 포함하여 구성된다.
처음으로, 상기 로딩부(110)는 웨이퍼를 로딩하고(S100), 상기 제1 정렬부(115)는 로딩된 웨이퍼의 앞뒷면, 위치를 1차 정렬시킨다(S105).
상기 연마부(120)는 슬러리를 이용하여 웨이퍼 표면을 CMP하고(wafer polishing with slurry)(S110), 초순수를 이용하여 웨이퍼 표면을 연마한다(wafer polishing with DIW)(S115). 상기 연마부(120)의 초순수를 이용한 연마는 세정 효 과를 가진다.
상기 슬러리는 특정의 화학액에 연마입자가 분산되어 있는 상태로서, 화학액이 웨이퍼 표면 물질은 화학적으로 반응시키고, 분산되어 있는 연마입자가 웨이퍼 표면의 반응 물질을 결함없이 제거함으로써 평탄화를 이룰 수 있다.
일반적으로 상기 슬러리의 연마입자는 30nm ~ 150 nm의 크기를 가지며, 실리카(SIO2), 세리아 (CEO2), 알루미나 (Al2O3) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 연마부(120)는 슬러리 공급관(122), 세정액 공급관(124), 초순수 공급관(126), 연마 헤드, 연마 테이블, 연마 패드, 리테이너 링(retainer ring), 백 필름(back film) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이어서, 상기 연마부(120)는 실시예에 따른 세정액을 이용하여 세정 공정을 실시한다(S120).
상기 세정액은 TMH, H2O2, H2O가 1: 2~2.5: 35~40의 비율로 혼합된 화학액으로서, 가령, "TMH : H2O2 : H2O"는 1: 2.3 : 36.7의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 세정액 중 H2O2는 산화력이 우수하여 웨이퍼 표면의 유기물성 오염 물질들을 용해하여 제거하고, 웨이퍼 표면과 파티클을 산화시킬 수 있다.
또한, TMH는 웨이퍼 표면에 산화된 후 잔존된 찌꺼기와 파티클을 가볍게 에칭(slightly etching)시키며, 전기적 척력(electrical repulsion) 작용을 유발하여 웨이퍼 표면과 파티클이 상호 반발력을 일으킴으로써 파티클의 효율적 제거 및 재오염 방지를 가능하게 한다.
이어서, 상기 제2 정렬부(140)는 세정 공정이 종료된 웨이퍼를 2차 정렬시키고(S125), 상기 건조부(130)는 2차 정렬된 웨이퍼의 린스 및 드라이(rinse ＆ dry) 공정을 진행한다(S130).
상기 린스 및 드라이 공정이 종료되면, 상기 제3 정렬부(150)는 상기 웨이퍼를 3차 정렬시키고(S135), 상기 언로딩부(160)는 실시예에 따른 CMP 장치로부터 상기 웨이퍼를 외부로 언로딩시킨다(S140).
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 CMP 장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 실시예에 따른 CMP 방법을 도시한 흐름도.

Claims (10)

  1. 슬러리를 이용하여 웨이퍼가 CMP되는 단계;
    초순수를 이용하여 상기 웨이퍼가 연마되는 단계; 및
    TMH, H2O2, H2O이 혼합된 세정액을 이용하여 상기 웨이퍼가 세정되는 단계를 포함하는 CMP 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정액은
    TMH, H2O2, H2O가 1: 2~2.5: 35~40의 비율로 혼합된 화학액인 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세정액은
    TMH : H2O2 : H2O가 1: 2.3 : 36.7의 비율로 혼합된 화학액인 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세정된 웨이퍼가 린스 및 드라이되는 단계;
    상기 린스 및 드라이된 웨이퍼가 CMP 장치로부터 언로딩되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 CMP 장치로 로딩되는 단계; 및
    상기 로딩된 웨이퍼가 1차 정렬되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 세정된 웨이퍼가 2차 정렬되는 단계; 및
    상기 린스 및 드라이된 웨이퍼가 3차 정렬되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 방법.
  7. 슬러리를 이용하여 웨이퍼를 CMP시키고, 상기 CMP된 웨이퍼를 초순수를 이용하여 연마시키며, TMH, H2O2, H2O이 혼합된 세정액을 이용하여 상기 초순수 연마된 웨이퍼를 세정시키는 연마부를 포함하는 CMP 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세정된 웨이퍼를 린스 및 드라이시키는 건조부;
    상기 린스 및 드라이된 웨이퍼를 상기 CMP 장치로부터 언로딩시키는 언로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 상기 CMP 장치로 로딩시키는 로딩부;
    상기 로딩된 웨이퍼를 정렬되는 제1 정렬부;
    상기 세정된 웨이퍼를 정렬되는 제2 정렬부; 및
    상기 린스 및 드라이된 웨이퍼를 정렬시키는 제3 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 연마부는
    상기 슬러리를 공급하는 관, 상기 세정액을 공급하는 관, 상기 초순수를 공급하는 관을 함께 구비하는 것을 특징으로 하는 CMP 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109227359A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 清华大学 化学机械抛光系统及方法、晶圆的后处理单元
CN113555274A (zh) * 2021-07-21 2021-10-26 江西圆融光电科技有限公司 芯片清洗方法

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