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화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드(Polishing Pad of Apparatus for Chemical MechanicalPolishing)

좌절하지말자 2018. 2. 7. 20:31

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.
H01L 21/304 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2006-0076457
2006년07월04일
(21) 출원번호 10-2004-0114875
(22) 출원일자 2004년12월29일
(71) 출원인 동부일렉트로닉스 주식회사
서울 강남구 대치동 891-10
(72) 발명자 조경수
경기도 부천시 원미구 상동 417번지 사랑마을 1622동 1901호
(74) 대리인 강용복
김용인
심사청구 : 없음
(54) 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드
요약
본 발명은 컨디셔닝(Conditioning) 공정없이 반 영구적으로 사용할 수 있도록 한 화학 기계적 연마 장치의 폴리싱 패드에
관한 것이다.
본 발명에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 몸체와, 상기 몸체의 표면으로부터 곡면을 가지도록 소정의 높이로
돌출되고 상부가 라운딩된 복수의 돌기들과, 상기 복수의 돌기들에 의해 상기 몸체의 표면으로부터 상기 돌기의 상부로 갈
수록 입구가 넓어지도록 형성되는 복수의 홈들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 폴리싱 패드를 연마하는 컨디셔닝 공정없이 폴리싱 패드를 반 영구적으로 사용할 수 있으
며, 컨디셔닝 공정에 의한 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 폴리싱 패드의 제조비용 및 유지비용을 감
소시킬 수 있다.
대표도
도 3
색인어
CMP, 폴리싱 패드, 돌기, 홈
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 일반적인 화학 기계적 연마장치에 있어서 폴리싱 패드의 일부분을 나타내는 단면도.
공개특허 10-2006-0076457
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도 2는 웨이퍼의 연마로 인하여 기울어진 도 1에 도시된 돌기를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 기울어진 각 돌기를 바로 세우기 위한 컨디셔닝 공정을 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치에 있어서 폴리싱 패드의 일부분을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치에 있어서 폴리싱 패드의 일부분을 나타내는 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10, 110 : 몸체 12, 112 : 돌기
14, 114 : 홈 120 : 상부 몸체
122 : 하부 몸체
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 컨디셔닝(Conditioning) 공정없이 반 영구적으로 사용할 수 있도
록 한 화학 기계적 연마 장치의 폴리싱 패드에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정에 있어서 금속박막 내지는 산화막을 제거하는 한 분야인 화학 기계적 연마(Chemical
Mechanical Polishing: CMP) 공정을 진행하게 된다. 화학 기계적 연마 공정은 연마패드(Pad) 상부에 웨이퍼를 한 장 올려
놓은 후, 웨이퍼를 정해진 두께만큼 갈아낸 다음에 다음 공정으로 넘겨주게 된다. 이러한, 화학 기계적 연마 공정은 일반적
으로 절연막의 평탄화 공정 내지 금속막의 다마신(Damascene) 공정을 위한 수단으로 이용된다. 상기 공정은 연마재
(Slurry)와 연마패드의 마찰력을 이용하여 웨이퍼의 표면을 가공하는 것으로 연마재, 연마패드, 다이아몬드 컨디셔너
(Diamond Conditioner) 등의 다양한 소모품이 이용된다. 특히 화학 기계적 연마 공정은 가공하고자 하는 웨이퍼의 표면을
연마패드 상에 밀착시켜 가공하는 것으로 연마패드와 웨이퍼간의 압력분포에 따라 연마특성이 달라진다. 이때, 연마패드
의 연마특성을 유지시키기 위하여 컨디셔닝(Conditioning)이라는 처리를 하게 된다.
도 1은 일반적인 화학 기계적 연마 장치에 있어서 폴리싱 패드의 일부분을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 몸체(10)와, 몸체(10)의 표면에 돌출된 복수의 돌기
(12)를 구비한다.
몸체(10)는 텅스텐(W)과 구리(Cu) 등과 같은 재질로 제작되어 도시하지 않은 연마 테이블에 설치된다.
복수의 돌기(12)는 몸체(10)의 표면으로부터 사각 형태로 돌출되어 형성된다. 이러한, 복수의 돌기(12)들 사이마다 홈(14)
이 형성된다.
이와 같은, 일반적인 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 연마 테이블 상에 부착되어 도시하지 않은 웨이퍼를 정해진
두께로 연마하는 역할을 한다. 즉, 폴리싱 패드는 몸체(10)의 표면에 형성된 일정한 복수의 돌기(10) 사이에 형성된 홈(14)
에 연마제인 슬러리 입자가 삽입되어 웨이퍼의 계속적인 연마가 가능하게 된다. 그러나, 일반적인 화학 기계적 연마장치의
폴리싱 패드는 일정한 방향으로 웨이퍼를 연마하기 때문에 복수의 돌기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 연마 방
향에 따라 기울여지게 된다. 이러한, 복수의 돌기(10)가 일정한 방향으로 기울어질 경우 웨이퍼의 연마공정시 연마율의 변
화 및 연마속도 저하, 연마의 균일도 저하 등의 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일정량의 웨이퍼를 연마한 후, 도 3에 도시된 바와 같이 컨디셔너(Conditioner)(20)를 이
용하여 폴리싱 패드의 표면을 연마하여 폴리싱 패드의 연마특성을 일정하게 유지시키게 된다.
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이를 위해, 컨디셔너(20)의 표면은 인조 다이아몬드가 조밀하게 부착된다. 이러한, 컨디셔너(20)는 인조 다이아몬드를 이
용하여 이동 조절부(30)에 의해 이동하면서 폴리싱 패드의 표면을 컨디셔닝(Conditioning), 즉 연마함으로써 지속적인 웨
이퍼의 연마로 인하여 연마의 방향에 따라 한 쪽 방향으로 기울어진 폴리싱 패드의 돌기(10)들을 바로 세우는 역할을 한
다. 그러나, 컨디셔너(20)를 이용하여 폴리싱 패드의 컨디셔닝 공정시 컨디셔너(20)의 인조 다이아몬드가 빠져 나와서 웨
이퍼에 스크래치를 발생시키는 문제점이 있다. 그리고, 컨디셔너(20)를 이용한 폴리싱 패드의 컨디셔닝 공정에 의해 폴리
싱 패드를 사용할수록 표면의 돌기(10)가 연마되어 일정량 사용 후 교체하여야 하고, 컨디셔닝 공정시 조건에 따라서 웨이
퍼 내의 산화막 균일도 등에 민감하게 작용하게 되고, 컨디셔너(20) 역시 폴리싱 패드의 일정량 연마 후 교체해 주어야 한
다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 컨디셔닝(Conditioning) 공정
없이 반 영구적으로 사용할 수 있도록 한 화학 기계적 연마 장치의 폴리싱 패드를 제공하는데 있다.
발명의 구성 및 작용
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 몸체와, 상기 몸체
의 표면으로부터 곡면을 가지도록 소정의 높이로 돌출되고 상부가 라운딩된 복수의 돌기들과, 상기 복수의 돌기들에 의해
상기 몸체의 표면으로부터 상기 돌기의 상부로 갈수록 입구가 넓어지도록 형성되는 복수의 홈들을 구비하는 것을 특징으
로 한다.
상기 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드에서 상기 돌기는 상기 몸체의 표면으로부터 10nm 이상 돌출되는 것을 특징으
로 한다.
상기 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드에서 상기 몸체와 상기 돌기는 다이아몬드와 동일한 경도를 가지는 재질인 것을
특징으로 한다.
상기 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드에서 상기 몸체는 다이아몬드와 동일한 경도를 가지며 상기 돌기와 홈이 형성된
상부 몸체와, 상기 상부 몸체와 다른 재질을 가지며 상기 상부 몸체와 일체화되는 하부 몸체를 구비하는 것을 특징으로 한
다.
이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치(Chemical Mechanical Polishing)에 있어서 폴리싱 패드
(Polishing Pad)의 일부분을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 원판 형태의 몸체(110)와, 몸체(110)
의 표면으로부터 곡면을 가지도록 소정의 높이로 돌출되고 상부가 라운딩된 복수의 돌기(112)를 구비한다.
몸체(110)는 다이아몬드의 경도와 동일한 경도를 가지는 재질로 제작된다.
복수의 돌기(112)는 몸체(110의 표면으로부터 타원 형태로 돌출된다. 이에 따라, 복수의 돌기(112)의 측면은 곡면을 가지
도록 경사지며, 상부는 라운딩된다. 그리고, 복수의 돌기(112)의 높이는 몸체(110)의 표면으로부터 10nm 이상이 되도록
돌출된다. 결과적으로, 복수의 돌기(112)의 상부 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 폭을 가지게 된다.
그리고, 몸체(110)의 표면에 형성되는 복수의 돌기(112)로 인하여 복수의 돌기(112) 사이마다 홈들(114)이 형성된다. 이
에 따라, 홈들(114)은 몸체(110)의 표면으로부터 복수의 돌기(112)의 상부로 갈수록 넓어지는 구조를 가지게 된다. 이러
한, 홈들(114)은 웨이퍼의 연마공정시 삽입되는 연마제인 슬러리 입자를 원활하게 외부로 빠져나가도록 하여 연마효율을
향상시키게 된다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 연마 테이블 상에 부착되어 그 끝부분이 완만
한 곡선형으로 이루어지는 복수의 돌기(112)를 이용하여 도시하지 않은 웨이퍼를 정해진 두께로 연마하는 역할을 한다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 바닥을 기준으로 위로 올라갈수록 입구가 넓어지
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는 홈들(114)에 채워진 연마제가 홈들(114)의 외각으로 쉽게 빠져나가게 되어 웨이퍼의 연마효율을 향상시킬 수 있다. 그
리고, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 몸체(110)와 복수의 돌기(112)를 경도가 매우 큰
다이아몬드 재질로 제작함으로써 웨이퍼의 연마에 따라 돌기(112)의 연마가 지극히 늦은 속도로 이루어지도록 하여 별도
의 컨디셔닝(Conditioning) 공정이 필요없게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드
는 컨디셔닝 공정없이도 반 영구적으로 웨이퍼를 연마할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드에 있어서 몸체(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 상술
한 바와 같이 복수의 돌기(112) 및 홈들(114)이 형성된 다이아몬드의 재질의 상부 몸체(120)와, 다이아몬드와 다른 재질,
즉 다이아몬드의 경도보다 낮은 재질의 하부 몸체(122)로 구성된다. 이때, 하부 몸체(122)는 상부 몸체(120)의 바닥면에
일체화되도록 부착된다. 이에 따라, 본 발명은 몸체(110)를 서로 다른 재질로 제작하여 제조비용을 감소시킬 수 있다.
발명의 효과
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드는 몸체의 표면에 그 끝부분이 완
만한 곡선형으로 이루어지도록 복수의 돌기를 다이아몬드와 경도가 동일한 재질로 형성함으로써 몸체의 표면을 기준으로
위로 올라갈수록 입구가 넓어지는 복수의 홈들을 가지게 된다. 이에 따라, 본 발명은 폴리싱 패드를 연마하는 컨디셔닝 공
정없이 폴리싱 패드를 반 영구적으로 사용할 수 있으며, 컨디셔닝 공정에 의한 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 따라서,
본 발명은 폴리싱 패드의 제조비용 및 유지비용을 감소시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을
알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에
의해서 정해져야 한다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
몸체와,
상기 몸체의 표면으로부터 곡면을 가지도록 소정의 높이로 돌출되고 상부가 라운딩된 복수의 돌기들과,
상기 복수의 돌기들에 의해 상기 몸체의 표면으로부터 상기 돌기의 상부로 갈수록 입구가 넓어지도록 형성되는 복수의 홈
들을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 몸체의 표면으로부터 10nm 이상 돌출되는 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 폴리싱 패드.
청구항 3.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체와 상기 돌기는 다이아몬드와 동일한 경도를 가지는 재질인 것을 특징으로 하는 화학 기계적 연마장치의 폴리싱
패드.
청구항 4.
공개특허 10-2006-0076457
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제 1 항에 있어서,
상기 몸체는,
다이아몬드와 동일한 경도를 가지며 상기 돌기와 홈이 형성된 상부 몸체와,
상기 상부 몸체와 다른 재질을 가지며 상기 상부 몸체와 일체화되는 하부 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기계
적 연마장치의 폴리싱 패드.
도면
도면1
도면2
도면3
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도면4
도면5
공개특허 10-2006-0076457
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