KR100417644B1 - 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법에 관한 것으로, 연마패드(Pad)의 변형을 방지하기 위하여 연마 공정후 연마패드를 건조한 상태로 보관하고 사용하기전에 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시키므로써 패드의 복원력 향상으로 소자의 수율 증대를 이룰 수 있는 한 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법에 관한 것이다.

Description

화학적 기계적 연마 장비 보존 방법

본 발명은 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법에 관한 것으로, 특히 연마패드의 변형으로 인한 불량을 방지할 수 있도록 한 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼 표면의 평탄도는 후속 공정에 많은 영향을 미친다. 그러므로 전극, 금속배선 등으로 인해 단차가 심화된 층은 절연막을 이용하여 절연 및 평탄화시키는데, 이와 같은 표면의 평탄화는 대개 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장비(이하, CMP 장비라 함)를 이용하여 실시한다.

상기 CMP 장비의 연마부는 도 1에 도시된 바와 같이 연마 테이블상예 연마패드(1)가 설치되고 상기 연마패드(1) 중앙의 상부에는 연마 공정시 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관(2)과 램프(Lamp; 5)가 각각 설치된다. 그리고 상기 연마패드(1)의 연마영역(4) 상부에는 웨이퍼가 장착되며 회전수단(도시않됨)에 의해 회전되는 캐리어(3)가 설치되는데, 상기 웨이퍼는 상기 패드(1)와 대향되도록 장착된다. 또한 상기 캐리어(3)는 생산성 증가를 위해 다수개 장착될 수 있다. 그러면 상기와 같이 구성된 CMP 장비를 이용하여 평탄화 공정을 실시하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 절연막이 형성된 웨이퍼를 상기 캐리어(3)에 각각 장착시킨 후 상기 회전수단을 회전시킨다. 이때 상기 연마 테이블의 회전에 의해 상기 연마패드(1)도 회전되는데, 상기 연마 테이블과 상기 회전수단은 동일한 방향으로 회전된다. 이후상기 슬러리 공급관(2)을 통해 상기 연마패드(1)에 슬러리가 공급되면 상기 캐리어(3)를 상기 연마패드(1) 방향으로 이동시켜 상기 웨이퍼가 상기 연마패드(1)와 밀착되도륵 하면 상기 절연막이 연마되기 시작한다. 그런데 상기와 같은 연마공정이 장시간 실시되는 경우 상기 웨이퍼와 접촉되는 부분의 상기 연마패드(1)가 압력을 받아 변형되고, 이에 의해 상기 웨이퍼 가장자리와 중앙부의 연마 정도가 달라진다. 즉, 상기 웨이퍼의 가장자리가 중앙부보다 많이 연마된다. 이러한 현상은 처리되는 웨이퍼의 수가 증가될 수록 더욱 심하게 나타난다. 또한 종래에는 상기와 같이 연마 공정을 실시한 후 다음 롯트(Lot)의 공정을 진행하기전까지 상기 연마패드(1)를 젖은 상태로 보존하였다. 그런데 상기와 같이 상기 연마패드(1)를 젖은 상태로 보존하면 상기 연마패드(1)의 갈라짐을 방지할 수 있으나, 상기와 같이 연마패드(1)가 변형된 경우 변형 상태가 계속적으로 유지되거나 더욱 악화되어 다음 롯트의 연마 공정시 공정의 안정도 및 평탄도 저하로 인한 불량이 증가된다. 이를 방지하기 위해서는 상기 연마패드(1)를 자주 교체시켜야 하는데, 이는 연마패드(1)의 소모량을 증가시켜 제조 비용이 증가된다.

따라서 본 발명은 연마 공정후 연마패드를 건조한 상태로 보관하고 사용하기전에 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시키므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연마 테이블상에 설치된 연마패드와, 상기 연마패드 증앙의 상부에 설치되며 연마 공정시 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관과, 상기 연마패드 상부에 설치된 램프와, 상기 연마패드의 연마영역 상부에 설치되며 회전수단에 의해 회전되는 캐리어로 이루어지는 화학적 기계적 연마 장비의 보존 방법에 있어서, 연마 공정후 상기 연마패드를 건조한 상태로 보관하고 사용하기전에 상기 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시키는 것을 특징으로 하며, 상기 연마패드는 100 내지 1000 RPM으로 회전되고, 상기 열은 상기 램프에 의해 가해지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 화학적 기계적 연마 장비의 연마부를 설명하기 위한 평면도.

도 2는 CMP 장비를 이용하여 웨이퍼상에 형성된 절연막을 연마한 후 절연막의 두께를 측정한 그래프도.

도 3은 연마 공정후 도 1에 도시된 A1 - A2 부분을 따라 절취한 연마패드의 단면을 설명하기 위한 그래프도.

도 4는 본 발명에 따라 연마패드를 보존한 후 다음 연마 공정을 실시하고 잔류된 절연막의 두께를 측정한 그래프도.

<도면의 주요부분에 대한 기호설명>

1: 연마패드 2: 슬러리 공급관

3: 캐리어 4: 연마영역

5: 램프

이하, 상기 도 1 및 첨부된도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

상기 도 1에 도시된 CMP 장비의 연마패드(1)는 장시간의 연마 공정을 거치면서 변형되고, 변형된 상기 연마패드(1)를 계속적으로 사용하여 다음 롯트의 연마공정을 실시할 경우 평탄도 불량으로 인한 불량이 증가된다. 그러므로 본, 발명은 장시간 사용된 연마패드(1)를 종래와는 달리 건조한 상태로 보존하여 연마패드(1)가 원래의 상태로 복원될 수 있도록 한다. 그리고 다음 롯트의 연마 공정을 실시하기 전에 상기 연마패드(1)를 고속(예를들어 100 내지 1000 RPM)으로 회전시키면서 상기 CMP 장비에 설치된 램프(5)의 열을 이용하여 건조시키므로써 복원력이 증대되도록 한다. 이때 상기 램프(5)는 건조 효과가 좋고 수명이 긴 적외선 램프 또는 할로겐 램프를 사용한다. 그러면 첨부된 도면을 통해 본 발명의 효과를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 CMP 장비를 이용하여 웨이퍼상에 형성된 절연막을 연마한 후 절연막의 두께를 측정한 그래프이다. 여기에서 선 A는 연속적으로 100장의 웨이퍼를 처리한 후 장비가 사용되지 않는 야간에 연마패드를 건조한 상태로 보존하고 다음날 처음으로 연마 공정을 실시한 다음 잔류된 절연막의 두께를 측정한 그래프로서, 전날의 초기 연마 공정후 측정한 두께에 비해 약간 증가는 되었으나 전날의 최종값에 비해서는 크게 감소됨을 알 수 있다. 또한 선 B는 연속적으로 100장의 웨이퍼를 처리한 후 장비가 사용되지 않는 야간에 연마패드를 젖은 상태로 보존하고 다음날 처음으로 연마 공정을 실시한 다음 잔류된 절연막의 두께를 측정한 그래프로서, 전날의 최종값보다 증가됨을 알 수 있다. 물론 연마패드의 보존 상태에 관계없이 연속적으로 연마 공정을 실시하면 잔류되는 절연막의 두께는 계속적으로 증가되며, 이는 계속적인 연마패드의 변형에 기인한다고 할 수 있다. 그러나 젖은 상태로 보관하는 경우 연마후 두께 차이는 크게 나타나지만 일정값에서 포화됨을 알 수 있다.

도 3은 연마 공정을 실시한 후 상기 도 1에 도시된 A1 - A2 부분을 따라 절취한 연마패드의 단면을 그래프로 도시한 것으로, 연마패드를 건조한 상태로 보존한 경우 선 C와 같이 연마패드의 변형이 거의 발생되지 않았으나 연마패드를 젖은 상태로 보존한 경우 선 D와 같이 연마패드의 변형이 심하게 발생됨을 알 수 있다.

즉, 상기 선 D를 통해 웨이퍼가 지나간 부분(중앙부)의 연마패드가 다른 부분(가장 자리)에 비해 두께가 얇아 졌음을 알 수 있다. 그러므로 이와 같은 실험 결과로 미루어 볼 때 연마시 웨이퍼의 가장자리는 상기 연마패드로부터 높은 압력을 받게 되어 연마 정도가 크고 상대적으로 웨이퍼의 중앙부는 낮은 압력을 받게 되어 연마정도가 작기 때문에 젖은 상태로 연마패드를 보존하는 경우 연마후 두께 차이가 크게 발생된다는 사실을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 연마패드를 보존한 후 다음 연마 공정을 실시하고 잔류된 절연막의 두께를 측정한 그래프도로서,

25장의 웨이퍼를 처리하고 다음 공정전까지 연마패드를 건조한 상태로 보존한다. 그리고 다음 공정을 실시하기 전에 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시킨 후 연마 공정을 실시하는 방법으로 실시하였다. 이때 선 E를 통해 알수 있듯이 약간의 두께 중가는 발생되었으나 연마패드를 젖은 상태로 보존하는 경우보다 그 증가치가 미소함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 장시간의 사용에 따른 연마패드의 변형을 방지하기 위하여 연마 공정후 연마패드를 건조한 상태로 보관하고 사용하기전에 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시키므로써 패드의 복원력이 향상된다. 그러므로 연마패드 표면의 균일도를 계속적으로 유지하여 양호한 평탄화 공정을 실시할 수 있으며, 따라서 소자의 수율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 연마 테이블상에 설치된 연마패드와,

   상기 연마패드 중앙의 상부에 설치되며 연마 공정시 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관과,

   상기 연마패드 상부에 설치된 램프와,

   상기 연마패드의 연마영역 상부에 설치되며 회전수단에 의해 회전되는 캐리어로 이루어지는 화학적 기계적 연마 장비의 보존 방법에 있어서,

   연마 공정후 상기 연마패드를 건조한 상태로 보관하고 사용하기전에 상기 연마패드가 회전되는 상태에서 열을 가하여 건조시키는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연마패드는 100 내지 1000 RPM으로 회전되는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열은 상기 램프에 의해 가해지는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장비 보존 방법.