KR980012036A - Chemical mechanical polishing apparatus - Google Patents

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KR980012036A KR1019960031198A KR19960031198A KR980012036A KR 980012036 A KR980012036 A KR 980012036A KR 1019960031198 A KR1019960031198 A KR 1019960031198A KR 19960031198 A KR19960031198 A KR 19960031198A KR 980012036 A KR980012036 A KR 980012036A
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pad layer
ring
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shaped plate
cmp
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KR1019960031198A
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홍창기
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김광호
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 CMP장치에 관한 것으로서 본 발명에 의한 CMP장치에는 웨이퍼의 CMP가 설치된 패드층의 표면 상태를 회복시키기 위한 수단으로서 적정한 크기의 다이아몬드의 입자가 부착된 링형 판을 구비한다.The present invention relates to a CMP apparatus. In the CMP apparatus according to the present invention, a ring-shaped plate having diamond particles of an appropriate size is attached as means for restoring the surface state of a pad layer provided with CMP of a wafer.

이와 같은 링형 판을 사용하면 종래기술에 비해 패드 층의 수명증가와 함께 패드층의 원상회복성 즉, 초기의 평평한 면과 적절한 표면거칠기를 갖는 상태로 회복시킬 수 있으므로 후속 웨이퍼 CMP공정에서 재현성을 향상시킬 수 있다.The use of such a ring-shaped plate can improve the reproducibility in the subsequent wafer CMP process since the pad layer can be restored to its original state of recovery, that is, the initial flat surface and the appropriate surface roughness, .

Description

화학기계적 폴리싱 장치Chemical mechanical polishing apparatus

본 발명은 화학기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing:이하, MP라 한다)장치에 관한 것으로 특히, 패드층의 표면 거칠기 회복을 위해 사용하는 한 다이아몬드입자가 부착된 링형 판에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as MP) apparatus, and more particularly, to a ring-shaped plate having diamond particles attached thereto for restoring surface roughness of a pad layer.

CMP공정에서 폴리싱 패드 층(이하, 패드층이라 한다)의 표면 거칠기는 웨이퍼를 폴리싱하고 나면, 패드 층의 표면이 매끄러워지므로 후속 웨이퍼 폴리싱에서 폴리싱의 균일성(uniformity)이 저하되는 것과 재현성이 나빠지는 것을 방지하기 위해 표면 거칠기를 회복시키는 것이 필요하다. 이러한 필요성에서 종래 기술에서는 일정 크기의 다이아몬드 입자가 부착된 평판(이하, "다이아몬드 평판"이라 한다)에 일정압력을 가하여 회전시켜서 패드 층의 표면의 거칠기를 회복시키고 있다.In the CMP process, the surface roughness of the polishing pad layer (hereinafter, referred to as pad layer) is such that the surface of the pad layer becomes smooth when the wafer is polished, resulting in poor uniformity of polishing in subsequent wafer polishing and poor reproducibility It is necessary to restore the surface roughness. With this necessity, in the prior art, the surface roughness of the pad layer is restored by applying a certain pressure to a flat plate (hereinafter referred to as "diamond plate"

이와 같이 종래 기술에 의한 CMP장치에서 구비하고 있는 다이아 몬드 평판을 이용할 경우 다이아몬드 평판과 패드층간의 마찰력의 분포를 도 1에서 도시하였다.The distribution of the frictional force between the diamond plate and the pad layer using the diamond plate provided in the conventional CMP apparatus is shown in Fig.

도 1은 종래 기술에 의한 다이아몬드 입자가 부착된 평판을 구비하는 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면 거칠기 회복하는 순간에서의 다이아몬드 입자가 부착된 평판과 평판의 위치에 따른 패드 층과의 마찰력 분포를 나타낸 평면도이다.FIG. 1 is a graph showing the distribution of frictional force between the diamond layer-attached flat plate and the pad layer at the instant when the surface roughness of the pad layer is restored using a CMP apparatus having a flat plate with diamond particles according to the prior art Fig.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 다이아몬드 평면을 이용할 때의 패드층(10)과 다이아몬드 평판(12)사이에서 발생되는 마찰력은 화살표(11, 11a)로 도시하였는데, 긴 화살표(11)는 패드층(10)의 마찰력이고 상대적으로 짧은 화살표는 다이아몬드 평판(12)의 마찰력을 나타낸다. 마찰력은 패드층(10)과 다이아몬드 평판(12)간의 상대적인 회전에 따라 달라진다. 즉, 패드층(10)과 다이아몬드 평판(12)의 왼쪽에서의 회전은 패드층(10)의 회전방향(윗쪽)과 동일한 방향이다. 따라서 다이아몬드 평판(12)의 왼쪽에서의 평판(12)과 패드층(10)간의 마찰력은 작아진다. 그런데, 평판(12)의 좌측에서 중앙을 지나 오른 쪽으로 가면 평판(12)과 패드층(10)간의 마찰력은 점점 더 증가 된다. 이러한 마찰력의 차이는 다이아몬드 평판(12)의 위치에 따른 마찰력의 분포를 나타내는 그래프(14)를 참조하면 쉽게 알 수 있다.1, the frictional forces generated between the pad layer 10 and the diamond plate 12 when using the prior art diamond planes are shown by arrows 11 and 11a, Layer 10 and the relatively short arrow represents the frictional force of the diamond plate 12. The frictional force depends on the relative rotation between the pad layer 10 and the diamond plate 12. That is, the rotation of the pad layer 10 and the left side of the diamond plate 12 is the same as the rotation direction (upper side) of the pad layer 10. The frictional force between the flat plate 12 and the pad layer 10 on the left side of the diamond plate 12 is reduced. However, the frictional force between the flat plate 12 and the pad layer 10 increases gradually from the left side to the right side of the flat plate 12. This difference in frictional force can be easily found by referring to the graph 14 showing the distribution of the frictional force according to the position of the diamond plate 12. [

이에 따라 종래 기술에 의한 CMP장치를 이용하여 패드층의 표면거칠기를 회복시킬 경우 표면 거칠기가 반복될 때 마다 일정량이 패드면이 깍겨나가기 때문에 그 횟 수가 증가될 수록 패드층은 평평한 면에서 굴곡이 있는 면으로 될 것이다. 따라서 패드층의 수명단축과 함께 초기와 후기의 균일도(uniformity) 특성이 다르게 나타남으로 인해 후속 웨이퍼의 재현성문제가 발생된다.Accordingly, when the surface roughness of the pad layer is restored by using the CMP apparatus according to the related art, a certain amount of pad surface is clogged each time the surface roughness is repeated. Therefore, as the number of times is increased, the pad layer is curved on a flat surface It will be cotton. Accordingly, since the life time of the pad layer is shortened and the initial and later uniformity characteristics are different, a problem of reproducibility of the subsequent wafer occurs.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로 부분적으로 패드층의 일정영역에서 마찰력의 기울기가 없는 균일한 부분을 형성하는 CMP장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a CMP apparatus which forms a uniform portion having no slope of frictional force in a certain region of a pad layer in order to solve the problems of the prior art.

제1도는 종래 기술에 의한 다이아몬드 입자가 부착된 판을 구비한 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면거칠기 회복하는 단계에서의 장치의 평면도와 다이아몬드 입자가 부착된 판과 패드층간의 마찰력 분포를 나타낸 평면도이다.FIG. 1 is a plan view showing a plan view of a device in a step of restoring the surface roughness of a pad layer using a CMP apparatus having a diamond particle-attached plate according to a conventional technique, and a frictional force distribution between a diamond- to be.

제2도 및 제3도는 본 발명에 의한 화학기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing)장치에 구비된 패드층의 표면 거칠기의 회복에 사용하는 다이아몬드 입자가 부착된 링형 판의 평면도와 단면도(도 2의 A-A'방향)이다.FIGS. 2 and 3 are a plan view and a cross-sectional view (FIG. 2A-2) of a ring-shaped plate with diamond particles used for restoring the surface roughness of a pad layer provided in a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention, A 'direction).

제4도는 제1도의 다이아몬드 입자가 부착된 링형 판이 장착된 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면거칠기를 회복하는 순간을 나타낸 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing the moment when the surface roughness of the pad layer is restored by using a CMP apparatus equipped with a ring-shaped plate with diamond particles of FIG. 1 attached thereto.

제5도는 본 발명에 의한 다이아몬드 입자가 부착된 판을 구비한 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면거칠기 회복하는 단계에서의 장치의 평면도와 다이아몬드 입자가 부착된 판과 패드층간의 마찰력 분포를 나타낸 평면도이다.5 is a plan view of the apparatus in a step of recovering the surface roughness of the pad layer using a CMP apparatus equipped with a diamond particle-attached plate according to the present invention and a top view showing a friction force distribution between a plate and a pad layer with diamond particles attached thereto to be.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

40 : 링형 판 42 : 부착판40: ring-shaped plate 42: attachment plate

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하 CMP장치는 웨이퍼와의 CMP공정을 거친 패드층의 표면상태 회복을 위해 상기 패드층의 표면과 직접 마찰되는 수단을 구비하는 CMP장치에 있어서, 상기 수단은 바닥의 전면이 균일하게 올록볼록한 상태인 링형 판인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a CMP apparatus according to the present invention includes a means for directly rubbing against a surface of a pad layer for recovering a surface state of a pad layer subjected to a CMP process with a wafer, Wherein the front surface of the bottom is a ring-shaped plate uniformly convex.

상기 수단의 바닥에는 일정한 크기의 다이아몬드 입자가 부착되어 있다.Diamond particles of a certain size are attached to the bottom of the means.

따라서 본 발명은 종래기술에 비해 패드 층의 수명증기와 함께 패드층의 원상회복성 즉, 초기의 평평한 면과 적절한 표면거칠기로 회복할 수 있으므로 후속 웨이퍼 CMP공정에서 재현성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention can improve the reproducibility in the subsequent wafer CMP process since the pad layer can be restored to its original state, that is, the initial flat surface and the appropriate surface roughness, together with the lifetime vapor of the pad layer as compared with the prior art.

이하, 본 발명에 의한 CMP장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a CMP apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 화학기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing)장치에 구비된 패드층의 표면 거칠기의 회복에 사용하는 다이아몬드 입자가 부착된 링형 판의 평면도와 단면도(도 2의 A-A'방향)이고, 도 4는 도 1의 다이아몬드 입자가 부착된 링형 판이 장착된 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면거칠기를 회복하는 순간을 나타낸 단면도이며 , 도 5는 본 발명에 의한 다이아몬드 입자가 부착된 판을 구비한 CMP장치를 이용하여 패드 층의 표면거칠기 회복하는 단계에서의 장치의 평면도와 다이아몬드 입자가 부착된 판과 패드층간의 마찰력 분포를 나타낸 평면도이다.2 and 3 are a plan view and a cross-sectional view (A-A in Fig. 2) of a ring-shaped plate with diamond particles used for restoring the surface roughness of a pad layer provided in a chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention FIG. 4 is a cross-sectional view showing a moment when the surface roughness of the pad layer is restored by using the CMP apparatus equipped with the ring-shaped plate with the diamond particles of FIG. 1 mounted thereon, FIG. 5 is a cross- FIG. 2 is a plan view showing a plan view of the device in the step of recovering the surface roughness of a pad layer using a CMP apparatus having a plate and a frictional force distribution between a plate and a pad layer having diamond particles attached thereto. FIG.

도 2를 참조하면 참조번호 40은 본 발명에 의한 CMP장치에서 패드층의 표면거칠기를 회복시키는 수단으로서 일정크기의 다이아몬드가 부착된 링형 판이다. 그리고 참조번호 42는 상기 링형 판(40)을 CMP장치의 본체에 부착시키기 위한 판(이하, 부착판이라 한다)이다. 상기 링형 판(40)과 부착판(42)의 형태를 더 자세히 살펴보기 위해 도 2의 A-A'방향 단면도인 도 3를 참조한다. 도 3을 참조하면, 상기 링형 판(40)은 상기 부착판(42)의 테두리에 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 부착판(42)이 CMP장치 몸체(body)에 부착된 모습은 도 4를 참조하면, 쉽게 알 수 있다. 도 4는 본 발명에 의한 상기 링형 판(40)을 이용해서 연마테이블(44)상에 부착된 상기 패드층(46)의 일부분의 표면상태를 회복시키고 있는 순간을 나타내는데, 상기 CMP몸체(48)에 부착된 상기 링형 판(40)은 상기 패드층(46)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하고 있다. 상기 링형 판(40)이 부착된 부착판(42)은 상기 CMP몸체(48)에 자석 패드(Magnetic pad:50)를 매개로 하여 부착되어 있다. 이러한 회전에 의해 상기 링형 판(40)과 패드 층(46)간에는 마찰력이 존재하는데, 상기 마찰력은 상기 링형 판(40)과 패드 층(46)간의 위치에 따라 다르다. 상기 마찰력은 도면에서 화살표(47, 47a)로 도시하였는데, 참조번호 47은 상기 패드층(46)의 마찰력을 나타내고 47a는 상기 링형 판(40)의 마찰력을 나타낸다. 마찰력의 방향이 같을 경우에는 동일한 방향으로, 다를 경우에는 반대방향으로 도시되어 있다. 또한, 마찰력의 크기는 화살표의 길이로 표시되어 있다. 따라서 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 가로선 B-B'방향을 따라 마찰력 분포를 살펴본다. 상기 링형 판(40)의 왼쪽에서는 회전방향이 상기 패드 층(46)과 동일한 방향이므로 마찰력이 작아진다. 반대로 상기 링형 판(40)의 오른쪽에서는 회전 방향의 반대이므로 마찰력이 커진다. 그리고 링형 판(40)의 중앙부분에서는 상기 패드 층(46)과 마찰되는 부분이 없으므로 마찰력은 없다. 이러한 분석을 상기 링형 판(40) 전면에 적용하면, 도 5의 아래에 도시된 상기 링형 판(40)과 패드 층(46)간의 마찰력 그래프(52)에서 처럼 상기 링형 판(40)의 중앙부분에는 마찰력이 있으되 기울기를 갖지 않는 균일한 마찰이 존재하는 영역이 있다. 이부분에서는 상기 패드층은 전면에 걸쳐서 균일하게 연마되므로 표면 거칠기의 회복이 쉽게 이루어지고 초기와 동등한 상태로 회복될 수 있다. 즉, 이 부분에서는 패드 층의 재현성이 향상된다. 이와 같은 부분에서 후속 웨이퍼의 CMP가 이루어지면 전면에 걸쳐서 골고루 연마되므로 CMP향상과 함께 후속공정을 위한 패드층의 표면상태의 재현성을 높일 수 있다.Referring to FIG. 2, reference numeral 40 denotes a ring-shaped plate to which diamond of a predetermined size is attached as means for restoring the surface roughness of the pad layer in the CMP apparatus according to the present invention. And reference numeral 42 denotes a plate (hereinafter, referred to as an attachment plate) for attaching the ring-shaped plate 40 to the body of the CMP apparatus. To further examine the shapes of the ring-shaped plate 40 and the attachment plate 42, refer to FIG. 3, which is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. Referring to FIG. 3, it can be seen that the ring-shaped plate 40 is attached to the rim of the mounting plate 42. The attachment of the attachment plate 42 to the CMP device body can be easily understood with reference to FIG. 4 shows the moment when the surface of a part of the pad layer 46 attached on the polishing table 44 is restored by using the ring-shaped plate 40 according to the present invention. In the CMP body 48, And the ring-shaped plate 40 attached to the pad layer 46 is rotated in the same direction as the rotation direction of the pad layer 46. The attachment plate 42 to which the ring-shaped plate 40 is attached is attached to the CMP body 48 via a magnetic pad 50. This rotation causes a frictional force between the ring-shaped plate 40 and the pad layer 46, which depends on the position between the ring-shaped plate 40 and the pad layer 46. The frictional force is shown by the arrows 47 and 47a in the figure, the reference numeral 47 represents the frictional force of the pad layer 46, and the reference numeral 47a represents the frictional force of the ring-shaped plate 40. When the directions of frictional force are the same, they are shown in the same direction, and when they are different, they are shown in the opposite direction. The magnitude of the frictional force is indicated by the length of the arrow. Therefore, referring to FIG. 5, the frictional force distribution along the horizontal line B-B 'shown in FIG. 5 will be examined. On the left side of the ring-shaped plate 40, the rotational direction is the same as the direction of the pad layer 46, so that the frictional force is small. On the other hand, on the right side of the ring-shaped plate 40, the frictional force increases because it is opposite to the rotational direction. In the central portion of the ring-shaped plate 40, there is no part frictioned with the pad layer 46, so there is no frictional force. When this analysis is applied to the front surface of the ring-shaped plate 40, as in the graph 52 of the friction force between the ring-shaped plate 40 and the pad layer 46 shown in the lower portion of FIG. 5, There is a region in which a uniform friction exists which has a friction force but does not have a tilt. In this portion, since the pad layer is uniformly polished over the entire surface, the surface roughness can be easily recovered and recovered to the initial state. That is, the reproducibility of the pad layer is improved at this portion. When the subsequent wafer is subjected to CMP in such a portion, the entire surface is polished uniformly, thereby improving the CMP and improving the reproducibility of the surface state of the pad layer for the subsequent process.

이상, 본 발명에 의한 CMP장치에는 웨이퍼의 CMP가 실시된 패드층의 표면상태를 회복시키기 위한 수단으로서 적당한 크기의 다이아몬드의 입자가 부착된 링형 판을 구비한다.As described above, the CMP apparatus according to the present invention includes a ring-shaped plate to which particles of diamond having an appropriate size are attached as means for restoring the surface state of the pad layer subjected to CMP of the wafer.

이와 같은 링형 판을 사용하면 종래기술에 비해 패드 층의 수명증기와 함께 패드층의 원상회복성, 즉, 초기의 평평한 면과 적절한 표면거칠기를 갖는 상태로 회복시킬 수 있으므로 후속 웨이퍼 CMP공정에서 재현성을 향상시킬 수 있다.The use of such a ring-like plate can restore the pad layer to its original state of recovery, that is, the initial flat surface and proper surface roughness, together with the vapor of the pad layer life as compared with the prior art, so that the reproducibility in the subsequent wafer CMP process Can be improved.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으면, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.It is apparent that many modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Claims (2)

웨이퍼와의 CMP공정을 거친 패드층의 표면상태 회복을 위해 상기 패드층의 표면과 직접 마찰되는 수단을 구비하는 CMP장치에 있어서, 상기 수단은 바닥의 전면이 균일하게 올록볼록한 상태인 링형 판인 것을 특징으로 하는 CMP장치.And a means for directly rubbing against the surface of the pad layer in order to recover the surface state of the pad layer subjected to the CMP process with the wafer, characterized in that the means is a ring-shaped plate with the entire surface of the bottom being uniformly convex Lt; / RTI > 제1항에 있어서, 상기 수단의 바닥에는 일정한 크기의 다이아몬드 입자가 부착된 것을 특징으로 하는 CMP장치.The CMP apparatus according to claim 1, wherein a diamond particle of a predetermined size is attached to the bottom of the means. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.
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