KR100321172B1 - 전장을 발생하는 ｃｍｐ연마용 연마제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 압력을 받으면 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제에 관한 것으로서, 연마제의 연마 입자의 외주면에 압력을 가하면 전장을 발생시키는 압전물질인 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)을 일정한 두께로 형성한 후, 연마공정에서 이 연마입자가 웨이퍼의 높은 지역과 낮은 지역에 압력이 가하여지는 정도에 따라 활성정도를 다르게 하여 연마균일도를 향상시키므로 소자의 특성을 증대시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다. 또한, 연마입자에 전장으로 인하여 입자들이 서로 뭉쳐지는 애글로 머레이션(Agglomeration)현상을 막아서 스크래치(Scratch)의 발생 빈도를 줄이도록 하여 웨이퍼의 결함을 방지하도록 하는 장점을 지닌 발명에 관한 것이다.
Description
본 발명은 CMP연마공정에 사용되는 연마제의 구조에 관한 것으로서, 특히, 연마제의 연마 입자의 외주면에 압력을 가하면 전장을 발생시키는 압전물질인 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)을 일정한 두께로 형성한 후, 연마공정에서 이 연마입자가 웨이퍼의 높은 지역과 낮은 지역에 압력이 가하여지는 정도에 따라 활성정도를 다르게 하여 연마균일도를 형상시키도록 하는 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제에 관한 것이다.
일반적으로, CMP장비는, 연마패드에 의한 물리적 연마와 연마제에 의한 화학적 연마에 의해서 반도체 기판 상의 구조물 표면을 화학 물리적으로 연마한다. 이 때문에, 당초에는 청정(Clean)도 문제 등 실용성에 의문을 갖기도 했으나, 종래 방법에 비해 수직방향의 형상 제어성이 뛰어나서 실용화에 대한 기대가 커지고 있다.
이러한 상황을 감안하여 반도체장비 제조업자들도 초고집적 반도체 집적회로의 양산단계에 대응할 수 있는 CMP장비의 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다.
상기 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정에 사용되는 연마제는 콜로이달(Colloidal) 혹은 퓸드 실리콘옥사이드(Fumed SiO2)로 된 알갱이들로서, 크기는평균지름이 100nm이하 정도에서 1㎛이하의 사이즈로 분포하고 있다. 이 연마입자는 알칼리 용액에 콜로이달 형태의 현탁액으로 남든 것이 CMP공정에서 연마제로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 CMP용 연마제를 사용하여 웨이퍼의 전면을 연마하는 상태를 도시한 도면으로서, CMP연마공정을 살펴 보면, 연마입자(5)에 의한 기계적인 연마 공정과, 용액 형태로 있는 연마용액에 의한 화학적 연마공정이 복합적으로 작용하면서 웨이퍼(1)의 표면을 연마하게 된다.
이 CMP연마공정은 웨이퍼(1)의 비교적 높은 부위(3)에서 부터 연마가 진행되어서 높은 지역(3)이 모두 연마되어지면서 계속하여 낮은 지역(2)의 부분도 연마되어지는 방식으로 전체적으로 연마공정이 진행된다.
그러나, 종래의 CMP연마방법은 웨이퍼(1)의 높은 지역(3)을 연마할 때, 낮은지역(2)의 부분도 거의 동일하게 연마되어지므로 최종적으로 연마가 모두 이루어진 후에 연마균일도가 저하되는 단점을 지니고 있다.
이를 해결하기 위하여 연마입자가 연마패드(4)에 고정되도록 하여 낮은 지역(2)의 연마정도를 저하시켜 웨이퍼(1)의 연마균일도를 향상시키도록 하고 있으나 근본적으로 웨이퍼(1)의 연마균일도를 향상시키지는 못한 문제점을 지니고 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연마제의 연마 입자의 외주면에 압력을 가하면 전장을 발생시키는 압전물질인 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)을 일정한 두께로 형성한 후, 연마공정에서 이 연마입자가 웨이퍼의 높은 지역과 낮은 지역에 압력이 가하여지는 정도에 따라 활성정도를 다르게 하여 연마균일도를 형상시키는 것이 목적이다.
도 1은 종래의 CMP용 연마제를 사용하여 웨이퍼의 전면을 연마하는 상태를 도시한 도면이고,
조 2는 본 발명에 따른 연마 입자에 페이조 세라믹을 외주면에 부착한 상태를 보인 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 연마 입자를 사용할 때, 압력이 외주면에서 가하여지는 상태를 보인 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 연마 입자에 의한 연마제를 사용하여 웨이퍼를 연마패드로 연마하는 상태를 보인 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 웨이퍼 12 : 낮은 지역
14 : 높은 지역 20 : 연마입자
20a : 활성 연마입자 20b : 비활성 연마입자
25 : 압전물질 27 : 압력에 의한 전장부위
30 : 연마패드
이러한 목적은 반도체소자의 CMP연마용 연마제에서, 상기 연마제의 연마입자 외주면에 외부에서 가하여진 압력에 의하여 전장을 발생하는 압전물질을 형성하는 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제를 제공함으로써 달성된다.
그리고, 상기 압전물질은 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)을 사용하고, 상기 압전물질의 증착 두께는 연마입자의 반경 보다 작도록 형성한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 연마 입자에 페이조 세라믹을 외주면에 부착한 상태를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 연마 입자를 사용할 때, 압력이 외주면에서 가하여지는 상태를 보인 도면이다.
본 발명에 따른 연마제의 구성을 살펴 보면, 반도체소자의 CMP연마용 연마제 있어서, 상기 연마제의 연마입자(20) 외주면에 외부에서 가하여진 압력에 의하여 전장을 발생하는 압전물질(25)을 형성하도록 한다.
이 때, 상기 압전물질(25)은 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 압전물질(25)의 증착 두께(a)는 연마입자(20)의 반경(b) 보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 연마입자(20)의 압전물질(25)에 외부 환경에 의하여 압력이 가하여지는 경우, 압전소자의 원리에서와 마찬가지로 외부 압력에 의한 전장부위(27)가 형성되면서 압전물질(25)이 활성화되어서 웨이퍼(10)등의 표면을 연마하는 연마력이 향상되는 효과를 지닌다.
도 4는 본 발명에 따른 연마 입자에 의한 연마제를 공급하여 웨이퍼를 연마패드로 연마하는 상태를 보인 도면으로서, 웨이퍼(10)의 표면을 연마하기 위하여 연마입자(20)를 연마패드(30)에 공급시킨 상태로 웨이퍼(10) 및 연마패드(30)를 반대 방향으로 회전시키도록 한다.
그러면, 상기 웨이퍼(10)의 높은 지역(14)에 접촉되는 연마입자(20)는 연마패드(30)와 큰 압력을 받는 상태로 연마되어지므로 연마입자(20)의 외주면에 부착된 압전물질(25)이 활성 상태로 되어서 활성 연마입자(20a)로 된 상태에 있으므로 연마효율이 증대하게 된다.
그런데, 웨이퍼(10)의 낮은 지역(12)에 존재하는 연마입자(20)는 연마패드 (30)에 대하여 압력을 적게 받으므로 압전물질(25)이 활성력을 작게 받아서 비활성연마입자(20b) 상태로 있으므로 웨이퍼(10)의 낮은 지역(12)을 쉽게 연마하지 않게된다.
그러므로, 결국에는 웨이퍼(10)의 높은 지역(14)은 연마가 효율적으로 진행되나 낮은 지역(12)은 연마가 효율적이지 않은 상태로 진행되므로 웨이퍼(10)의 연마균일도가 향상되어지는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제를 이용하게 되면, 연마제의 연마 입자의 외주면에 압력을 가하면 전장을 발생시키는 압전물질인 페이조 세라믹(Peizo Ceramic)을 일정한 두께로 형성한 후, 연마공정에서 이 연마입자가 웨이퍼의 높은 지역과 낮은 지역에 압력이 가하여지는 정도에 따라 활성정도를 다르게 하여 연마균일도를 형상시키므로 소자의 특성을 증대시키도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
또한, 연마입자에 전장으로 인하여 입자들이 서로 뭉쳐지는 애글로 머레이션 (Agglomeration)현상을 막아서 스크래치(Scratch)의 발생 빈도를 줄이도록 하여 웨이퍼의 결함을 방지하도록 하는 장점을 지닌 발명이다.
Claims (3)
- 반도체소자의 CMP연마용 연마제 있어서,상기 연마제의 연마입자 외주면에 외부에서 가하여진 압력에 의하여 전장을 발생하는 압전물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 페이조 세라믹인 것을 특징으로 하는 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압전물질의 증착 두께는 연마입자의 반경 보다 작은 것을 특징으로 하는 전장을 발생하는 CMP연마용 연마제.
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