KR20230169683A - 개선된 연마속도를 갖는 연마패드 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마장치에 사용되는 연마패드로서 연마대상물 접촉면에 (a) 동심원 그루브만 형성된 제1 단일 그루브존; (b) 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제1 복합 그루브존; (c) 동심원 그루브만 형성된 제2 단일 그루브존; 및 (d) 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제2 복합 그루브존;이 순차적으로 형성되며,
상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 인접하는 방사형 직선 그루브와 연마패드의 중심점을 기준으로 30도 내지 72도의 내각을 이루도록 형성된 연마패드 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마장치를 제공한다.

Description

개선된 연마속도를 갖는 연마패드 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마장치{Polishing pad having improved polishing speed and chemical mechanical polishing apparatus including the same}
본 발명은 개선된 연마속도를 갖는 연마패드 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마장치에 관한 것이다.
최근 반도체 디바이스(Device)의 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 따라 반도체 디바이스의 표면 단차가 점차 증가되고 있는 실정이다. 이에 따라 반도체 디바이스의 표면을 평탄화하기 위해 여러가지 설비들이 개발되고 있으며, 특히, 화학적 연마와 기계적 연마를 한꺼번에 수행하여 반도체 디바이스의 표면을 평탄화하는 화학적 기계적 연마장치가 널리 사용되고 있다.
화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization, CMP) 공정은, 웨이퍼(wafer)와 같은 반도체 기판을 헤드에 부착하고 플래튼(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 반도체 기판 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼과 헤드를 상대적으로 운동시켜 기계적으로 반도체 기판 표면의 요철부분을 평탄화하는 공정이다.
상기 연마패드는 반도체 기판의 표면과 소정의 마찰력을 갖고 슬라이딩되면서 마모됨으로써 상기 반도체 기판의 표면을 평탄하게 만든다. 종래의 연마패드는 중심점을 기준으로 순차적으로 지름이 커지는 동심원 그루브를 구비한다. 이러한 동심원 그루브는 연마패드와 반도체 기판이 밀착되어 연마 공정이 진행되는 과정에서 슬러리가 연마패드의 중심에서 가장자리 방향으로 급격하게 유동되는 것을 방지하며, 다이아몬드 디스크가 연마패드 표면을 컨디셔닝 할때 발생되는 Debris의 배출을 용이하게 하는 기능을 수행한다. 또한 상기 그루브는 연마패드의 상부로 유동되는 슬러리를 일시 저장하고 연마패드의 표면을 습윤시키는 기능도 수행한다.
그러나, 상기 동심원 그루브는 연마패드 상부에 공급되는 슬러리가 연마패드의 가장자리로 유동되는 것을 방해하므로, 슬러리를 동심원 모양의 그루브 내에 고이게 하고, 이렇게 고인 슬러리가 그루브 내에서 응고되게 하는 부작용도 야기하며, 이에 따라 반도체 기판을 손상시키기도 한다. 그러므로, 이러한 문제점의 해결이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0079096호
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
CMP 공정 시 공급되는 슬러리 용액의 분산 유동을 효과적으로 제어하여 금속막질에 대한 연마속도를 향상시킬 수 있는 연마패드 및 이를 포함하는 화학적 기계적 연마장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
화학적 기계적 연마장치에 사용되는 연마패드로서 연마대상물 접촉면에
(a) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 1/10 ~ 4/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에 형성되며, 동심원 그루브만 형성된 제1 단일 그루브존;
(b) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 3/10 ~ 7/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제1 복합 그루브존;
(c) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 6/10 ~ 9/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존 및 제1 복합 그루브존을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브만 형성된 제2 단일 그루브존; 및
(d) 상기 제2 단일 그루브존 외주부로부터 연마패드의 외주부 사이에 형성되며, 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제2 복합 그루브존;을 포함하며,
상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 인접하는 방사형 직선 그루브와 연마패드의 중심점을 기준으로 30도 내지 72도의 내각을 이루도록 형성된 연마패드를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브는 연마패드의 중심점을 기준으로 반지름이 서로 다른 다수개의 원형 그루브들이 서로 이격되게 구비된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 라인 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 단일 그루브존의 반지름, 제1 복합 그루브존의 폭, 제2 단일 그루브존의 폭, 및 제2 복합 그루브존의 폭은 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브는 인접하는 동심원 그루브와 0.5 mm 내지 4.0 mm의 이격거리를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 동일한 라인 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 서로 다른 라인상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 그루브는 동일한 개수로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브는 연마패드의 전면에 균일한 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 제1 단일 그루브존의 중심부에는 원형의 그루브 비형성부가 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연마패드는 상부패드와 하부패드를 포함하며, 상기 각 그루브존은 상부패드의 연마대상물 접촉면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은
상기 본 발명의 연마패드가 부착된 플래튼;
연마대상물이 탈착 가능하게 고정하는 연마헤드; 및
슬러리공급부를 포함하는 화학적 기계적 연마장치를 제공한다.
본 발명의 연마패드는 동심원 그루브와 방사형 직선 그루브를 특정 위치에 배치함으로써, CMP 공정 시 공급되는 슬러리 용액의 분산 유동을 효율적으로 제어하는 효과를 제공하며, 이에 따라 금속막질에 대한 연마속도를 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 상기 연마패드를 포함하는 화학적 기계적 연마장치는 금속막질에 대한 우수한 연마속도를 제공한다.
도 1은 본 발명의 연마패드가 장착된 화학적 기계적 연마장치(200)의 일실시 형태를 예시한 단면도이다.
도 2 내지 4는 본 발명 연마패드의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명 연마패드의 비교예로 사용된 연마패드의 실시형태를 모식적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 시험예 1에서 평가된 실시예 및 비교예 연마패드의 연마속도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 연마패드의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
아래 설명과 도면은 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 특정 실시예를 예시한다. 다른 실시예는 구조적, 논리적으로 다른 변형을 포함할 수 있다. 개별 구성 요소와 기능은 명확히 요구되지 않는 한, 일반적으로 선택될 수 있으며, 과정의 순서는 변할 수 있다. 몇몇 실시예의 부분과 특징은 다른 실시예에 포함되거나 다른 실시예로 대체될 수 있다.
첨부된 도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 웨이퍼 에지 연마장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 연마패드가 장착된 화학적 기계적 연마장치(200)의 일실시 형태를 예시한 단면도이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 연마패드의 일 실시형태를 모식적으로 도시한 평면도이다.
본 발명의 연마패드(100)는 화학적 기계적 연마장치에 사용되는 연마패드로서 연마대상물 접촉면에
(a) 연마패드(100) 중심점으로부터 연마패드 반지름의 1/10 ~ 4/10, 바람직하게는 2/10 ~ 3/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에 형성되며, 동심원 그루브(50)만 형성된 제1 단일 그루브존(10);
(b) 연마패드(100) 중심점으로부터 연마패드 반지름의 3/10 ~ 7/10, 바람직하게는 4/10 ~ 6/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존(10)을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브(50) 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브(60)를 포함하는 제1 복합 그루브존(20);
(c) 연마패드(100) 중심점으로부터 연마패드 반지름의 6/10 ~ 9/10, 바람직하게는 7/10 ~ 8/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존(10) 및 제1 복합 그루브존(20)을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브(50)만 형성된 제2 단일 그루브존(30); 및
(d) 상기 제2 단일 그루브존(30) 외주부로부터 연마패드(100)의 외주부 사이에 형성되며, 동심원 그루브(50) 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브(60)를 포함하는 제2 복합 그루브존(40);을 포함하며,
상기 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 형성된 방사형 직선 그루브(60)는 인접하는 방사형 직선 그루브(60)와 연마패드(100)의 중심점을 기준으로 30도 내지 72도의 내각을 이루도록 형성된 연마패드를 특징을 갖는다.
본 발명의 연마패드(100)에 형성되는 그루브 패턴 중 특히, 제1 단일 그루브존(10) 및 제2 단일 그루브존(30)은 종래기술과 차별화되는 구조를 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단일 그루브존(10)은 슬러리가 공급되는 부분으로 이 부분에는 방사형 직선 그루브(60)가 형성되지 않고, 동심원 그루브(50)만 형성된다. 즉, 본 발명자들은 제1 단일 그루브존(10)에 방사형 직선 그루브(60)가 형성되는 경우, 슬러리가 제1 단일 그루브존에 균일하게 퍼지기 전에 방사형 직선 그루브(60)를 따라 제1 단일 그루브존 밖으로 빠르게 빠져나가는 문제점을 발견하였다. 반면, 제1 단일 그루브존에 동심원 그루브(50)만 형성되는 경우, 슬러리는 제1 단일 그루브존 전체에 균일하게 퍼진 상태에서 제1 단일 그루브존(10) 밖의 제1 복합 그루브존(20)으로 퍼저나가므로, 슬러리가 더 균일하게 연마패드(100) 전체에 공급되며, 이에 따라 연마패드의 연마속도가 향상됨을 확인하였다.
또한, 본 발명의 연마패드(100)는 제2 단일 그루브존(30)에 동심원 그루브(50)만 형성되는 특징을 갖는다. 이러한 제2 단일 그루브존(30)은 상기 제1 복합 그루브존(20)을 통과하여 빠져나온 슬러리가 연마패드(100) 외주부 쪽으로 빠르게 빠져 나가는 것을 방지하여(방사형 직선 그루브(60)를 형성하지 않기 때문), 연마대상물(예: 웨이퍼)이 많이 접촉하는 부분에 슬러리를 유지시켜서 연마속도를 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 상기 제2 단일 그루브존(30)은 상기 제1 복합 그루브존(20)을 통하여 슬러리가 불균일하게 이동한 경우에도 이 부분에서 다시한번 슬러리가 균일하게 퍼지게 하는 효과를 제공한다.
상기 제1 복합 그루브존(20)에는 동심원 그루브(50) 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브(60)가 형성된다. 상기 제1 복합 그루브존(20)에서 방사형 직선 그루브(60)는 상기 제1 단일 그루브존(10)에서 균일하게 퍼진 슬러리가 제2 단일 그루브존(30)으로 원활하게 이동하게 한다. 동시에 상기 동심원 그루브(50)는 슬러리를 유지시키면서 연마대상물(예: 웨이퍼)가 효과적으로 연마될 수 있게 한다. 이러한 슬러리의 거동에 의해 연마대상물(예: 웨이퍼)의 연마속도가 향상된다.
상기 제2 복합 그루브존(20)에는 동심원 그루브(50) 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브(60)가 형성된다. 상기 제2 복합 그루브존(20)에서 방사형 직선 그루브(60)는 상기 제2 단일 그루브존(30)에서 연마대상물(예: 웨이퍼) 표면을 연마하는데 사용된 슬러리가 연마패드(100) 외주부로 원활하게 이동하게 한다. 또한, 이에 따라서 상기 제1 복합 그루브존(20)을 따라 상기 제2 단일 그루브존(30)에 새로 유입되는 슬러리의 양을 증가시키므로 연마대상물(예: 웨이퍼)이 효과적으로 연마될 수 있게 한다. 이러한 슬러리의 거동에 의해 연마대상물(예: 웨이퍼)의 연마속도도 향상된다.
이 밖에 상기 제2 복합 그루브존(20)은 예를 들어, 연마 대상물(예: 웨이퍼)을 연마시킬 때 발생되는 패드 Debris등을 상대적으로 빠르고 원활하게 외주부로 배출시키는 효과를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 형성된 방사형 직선 그루브(60)는 인접하는 그루브와 연마패드의 중심점을 기준으로 30도 내지 72도의 내각을 이루도록 형성되며, 더욱 바람직하게는 30도 내지 60도로 형성될 수 있다. 상기 방사형 직선 그루브(60) 간의 내각이 상기 범위를 벗어나는 경우, 연마속도가 저하되므로 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브(50)는 연마패드(100)의 중심점을 기준으로 반지름이 서로 다른 다수개의 원형 그루브들(40)이 서로 이격되게 구비된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 방사형 직선 그루브(60)는 연마패드(100)의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 라인 상에 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 단일 그루브존(10)의 반지름, 제1 복합 그루브존(20) 폭, 제2 단일 그루브존(30) 폭, 및 제2 복합 그루브존(40) 폭은 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비율, 더욱 바람직하게는 1~1.2 : 1~1.2 : 1~1.2 : 1~1.2의 비율로 형성될 수 있다. 본 발명의 연마패드에서 상기 각각의 존이 위에 설정된 범위로 형성됨으로써, 연마대상물의 균일한 연마가 가능해지며, 연마속도도 향상될 수 있다.
특히, 상기 제2 단일 그루브존(30)의 폭(밴드 너비)이 상술한 범위를 초과하는 경우, 제1 복합 그루브존(20)의 폭이 감소하여 슬러리 유입이 감소하는 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않으며, 상술한 범위 미만으로 형성되는 경우에는 연마패드와 연마대상물(예: 웨이퍼)의 접촉 면적이 감소함에 따라 연마효율이 감소하는 문제가 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브(50)는 인접하는 동심원 그루브(50)와 0.5 mm 내지 4.0 mm의 이격거리, 더욱 바람직하게는 1.0 mm 내지 3.0 mm의 이격거리를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 단일 그루브존(10), 제1 복합 그루브존(20), 제2 단일 그루브존(30), 및 제2 복합 그루브존(40)에는 각각 20개 내지 70개가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 형성된 방사형 직선 그루브(60)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 연마패드(100)의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 동일한 라인 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 형성된 방사형 직선 그루브(60)는 연마패드(100)의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 서로 다른 라인상에 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 형성된 방사형 그루브는 동일한 개수로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 개수로 형성되는 것을 제외하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브(50)는 연마패드(100)의 전면에 균일한 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 동심원 그루브(50)는 0.5mm에서 1.0mm의 깊이 및 0.3mm에서 1.0mm의 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이 때, 그루브의 수직 절단면 형태는 특별히 한정되지 않으나, 반원, 타원, 절단된 다각형 형태 등으로 형성될 수 있다. 이 때 폭은 가장 넓은 부분을 기준으로 측정된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 방사형 직선 형태의 그루브(50)는 0.5mm에서 1.0mm의 깊이 및 0.3mm에서 1.0mm의 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이 때, 그루브의 수직 절단면 형태는 특별히 한정되지 않으나, 반원, 타원, 절단된 다각형 형태 등으로 형성될 수 있다. 이 때 폭은 가장 넓은 부분을 기준으로 측정된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연마패드(100)의 제1 단일 그루브존(10)에는 중심부에 그루브 비형성부(70)가 위치할 수 있다.
상기 그루브 비형성부(70)는 연마패드 반지름의 0.05배 내지 0.15배의 반지름을 갖는 원면적에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연마패드(100)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상부패드(110)와 하부패드(120)를 포함할 수 있으며, 상기 각 그루브존은 상부패드의 연마대상물 접촉면에 형성될 수 있다.
상기 연마패드에서 상부패드(110)의 각 그루브존 구성을 제외한 상부패드(110)와 하부패드(120)는 이 분야에 공지된 형태로 형성될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 화학적 기계적 연마장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이,
연마패드(100)가 부착된 플래튼(또는 정반, 210);
연마대상물(220)을 탈착 가능하게 고정하는 연마헤드(230); 및
슬러리공급부(250)를 포함하는 특징을 갖는다.
상기 화학적 기계적 연마장치는 드레서(240)를 더 포함할 수 있으며, 상기 드레서는 드레싱 디스크 및 디스크 홀더를 더 포함할 수 있다.
상기 화학적 기계적 연마장치는 슬러리공급부와 별도로 액체공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 화학적 기계적 연마장치는 본 발명의 연마패드(100)를 포함하는 것을 제외하고는 이 분야에서 공지된 구성요소를 제한없이 채용하여 구성될 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 시험예를 제시하나, 하기 시험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1.
연마패드의 일면에 도 2 및 도 3과 같은 형태의 그루브를 형성하였다.
구체적으로 연마패드 중심의 반지름이 25 mm인 그루브 비형성부(70) 외주부로부터 연마패드의 외주부까지의 거리를 4 등분하여 중심부로부터 제1 단일 그루브존(10), 제1 복합 그루브존(20), 제2 단일 그루브존(30), 및 제2 복합 그루브존(40)을 형성하였다(연마패드의 반지름은 381mm임). 이 때, 상기 제1 단일 그루브존(10), 제1 복합 그루브존(20), 제2 단일 그루브존(30) 및 제2 복합 그루브존(40)에는 폭 0.35 mm 및 깊이는 1.00mm 인 동심원 그루브를 일정한 이격 거리로 연속적으로 형성하였다. 상기 동심원 그루브를 들 사이의 이격거리는 2.65 mm로 동일하게 형성하였다.
상기 제1 단일 그루브존(10) 및 제2 단일 그루브존(30)에는 방사형 직선 그루브를 형성하지 않았고, 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에는 연마패드의 중심점으로부터 45도의 중심각을 형성하며 외주부로 방사형으로 뻗어나가는 8개의 동일한 라인 상에 방사형 직선 그루브를 형성하였다.
방사형 직선 그루브는 폭 0.5mm 및 깊이는 0.8mm로 형성하였다.
비교예 1.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제1 단일 그루브존(10) 및 제2 단일 그루브존(30)에도 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에서 연장되는 방사형 직선 그루브를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 2.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제2 단일 그루브존(30)에도 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에서 연장되는 방사형 직선 그루브를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 3.
도 6에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제1 단일 그루브존(10)에도 제1 복합 그루브존(20)에서 연장되는 방사형 직선 그루브를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 4.
도 6에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 연마패드의 중심점으로부터 90도의 중심각을 형성하며 외주부로 방사형으로 뻗어나가는 4개의 동일한 라인 상에만 방사형 직선 그루브를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 5.
도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 연마패드의 중심점으로부터 22.5도의 중심각을 형성하며 외주부로 방사형으로 뻗어나가는 16개의 동일한 라인 상에 방사형 직선 그루브를 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 6.
도 7에 도시된 바와 같이, 실시예 1에서 제1 복합 그루브존(20) 및 제2 복합 그루브존(40)에 방사형 직선 그루브를 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
시험예 1:
실시예 1 및 비교예 1-6에서 제조된 연마패드를 사용하여 실리콘 웨이퍼 위에 텅스텐 금속 막이 형성된 웨이퍼의 금속막질의 제거속도를 평가 하였다. 이때 CMP 평가를 위하여 GnP社 Poli762 300mm Polisher 장비를 사용하고 소모품으로는 Cabot社 W7000 Slurry, 새솔다이아몬드社 LPX2 Disk를 적용하고 연마패드는 KPX케미칼 IT-3000 PAD를 사용하였다.
상기 시험결과는 하기 표 1 및 도 8에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
웨이퍼 금속막질의 연마속도(Å/min) 1092 1062 1067 1079 1076 1075 1046
상기 표 1 및 도 8로부터 본 발명의 실시예 1에서 제조된 연마패드는 비교예 1-6에서 제조된 연마패드와 비교하여 현저히 우수한 금속막질에 대한 연마속도를 제공함을 확인할 수 있다.
10: 제1 단일 그루브존 20: 제1 복합 그루브존
30: 제2 단일 그루브존 40: 제2 복합 그루브존
50: 동심원 그루브 60: 방사형 직선 그루브
70: 그루브 비형성부 100: 연마패드
110: 상부패드 120: 하부패드
200: 화학적 기계적 연마장치
210: 플래튼 220: 연마대상물(웨이퍼)
230: 연마헤드 240: 드레서
250: 슬러리 공급부

Claims (12)

  1. 화학적 기계적 연마장치에 사용되는 연마패드로서 연마대상물 접촉면에
    (a) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 1/10 ~ 4/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에 형성되며, 동심원 그루브만 형성된 제1 단일 그루브존;
    (b) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 3/10 ~ 7/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제1 복합 그루브존;
    (c) 연마패드 중심점으로부터 연마패드 반지름의 6/10 ~ 9/10에 해당하는 반지름을 갖는 원 면적에서 상기 제1 단일 그루브존 및 제1 복합 그루브존을 제외한 부분에 형성되며, 동심원 그루브만 형성된 제2 단일 그루브존; 및
    (d) 상기 제2 단일 그루브존 외주부로부터 연마패드의 외주부 사이에 형성되며, 동심원 그루브 및 이와 교차 형성된 방사형 직선 그루브를 포함하는 제2 복합 그루브존;을 포함하며,
    상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 인접하는 방사형 직선 그루브와 연마패드의 중심점을 기준으로 30도 내지 72도의 내각을 이루도록 형성된 연마패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동심원 그루브는 연마패드의 중심점을 기준으로 반지름이 서로 다른 다수개의 원형 그루브들이 서로 이격되게 구비된 형태인 것을 특징으로 하는 연마패드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 라인 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 단일 그루브존의 반지름, 제1 복합 그루브존의 폭, 제2 단일 그루브존의 폭, 및 제2 복합 그루브존의 폭은 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5 : 1~1.5의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동심원 그루브는 인접하는 동심원 그루브와 0.5 mm 내지 4.0 mm의 이격거리를 갖는 것을 특징으로 하는 연마패드.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 동일한 라인 상에 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 직선 그루브는 연마패드의 중심점으로부터 외주부로 뻗어나가는 서로 다른 라인상에 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 복합 그루브존 및 제2 복합 그루브존에 형성된 방사형 그루브는 동일한 개수로 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 동심원 그루브는 연마패드의 전면에 균일한 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  10. 제1항에 있어서,
    제1 단일 그루브존의 중심부에는 원형의 그루브 비형성부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연마패드는 상부패드와 하부패드를 포함하며,
    상기 각 그루브존은 상부패드의 연마대상물 접촉면에 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드.
  12. 제1항의 연마패드가 부착된 플래튼;
    연마대상물이 탈착 가능하게 고정하는 연마헤드; 및
    슬러리공급부를 포함하는 화학적 기계적 연마장치.
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