KR101609128B1 - 연마 패드 및 이를 갖는 화학 기계적 연마 장치 - Google Patents

Abstract

화학적 기계적 연마 장치의 연마 패드는 베이스 및 연마 돌기들을 포함한다. 연마 돌기들은 베이스 상에 배치되고, 상부면 가장자리 부위가 웨이퍼와 접촉하도록 상부면 중앙에 개구를 가지며, 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 입자를 함유한다.

Description

연마 패드 및 이를 갖는 화학 기계적 연마 장치{Polishing pad and chemical mechanical polishing apparatus having the polishing pad}

본 발명은 연마 패드 및 이를 갖는 화학 기계적 연마 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드 및 이를 갖는 화학 기계적 연마 장치에 관한 것이다.

화학적 기계적 연마는 연마제에 의한 기계적인 폴리싱 효과와 산 또는 염기 용액에 의한 화학적 반응 효과를 결합하여 웨이퍼 표면을 평탄화하는 공정이다.

일반적으로 화학적 기계적 연마 장치는 연마 패드와 웨이퍼에 압력을 가하며 회전하는 연마 헤드 및 연마 용액인 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 포함한다. 상기 슬러리는 연마제와 산 또는 염기성 용액을 포함한다. 상기 연마 패드로 슬러리가 공급되면 상기 연마 헤드가 웨이퍼를 상기 연마 패드에 접촉하여 회전시킨다. 따라서, 상기 산 또는 염기 용액이 웨이퍼 상의 반도체 소자막과 화학 반응을 하고 상기 연마제에 의해 기계적 연마가 수행된다.

근래에는 상기 슬러리에 포함되어 있던 연마제가 연마 패드에 부착되는 연마 입자가 내재된 연마 패드(Fixed Abrasive Polishing Pad)가 이용된다. 상기 연마 패드 상에는 육각기둥 형태를 갖는 연마 돌기가 일렬로 구비된다. 상기 연마 돌기는 상기 연마 입자를 포함한다. 상기 연마 돌기는 상면이 오목한 형태를 갖는다.

상기 연마 패드를 이용하여 연마 공정이 진행됨에 따라 상기 연마 돌기의 상부면 가장자리 부위가 마모된다. 따라서, 상기 웨이퍼와 상기 연마 돌기의 접촉 면적이 증가한다. 상기 접촉 면적의 증가로 인해 웨이퍼의 연마율, 스크래치, 웨이퍼의 연마 프로파일 등의 연마 특성이 변한다. 그러므로, 상기 웨이퍼를 균일하게 연마하기 어렵다.

본 발명은 웨이퍼를 균일하게 연마하기 위한 연마 패드를 제공한다.

본 발명은 상기 연마 패드를 갖는 화학적 기계적 연마 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 연마 패드는 베이스 및 상기 베이스 상에 배치되고, 상부면 가장자리 부위가 웨이퍼와 접촉하도록 상기 상부면 중앙에 개구를 가지며, 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 입자를 함유하는 다수의 연마 돌기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 각 연마 돌기는 상기 개구와 외부를 연결하는 다수의 채널들을 더 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 접촉면의 폭과 상기 개구의 절반 폭은 1 : 8 내지 14 의 비를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 웨이퍼와의 접촉면은 상기 연마 돌기 의 둘레를 따라 균일한 폭을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 웨이퍼와의 접촉면은 각 연마 돌기의 중심을 기준으로 대칭 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 화학적 기계적 연마 장치는 베이스 및 상기 베이스 상에 배치되고, 상부면 가장자리 부위가 웨이퍼와 접촉하도록 상기 상부면 중앙에 개구를 가지며, 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 입자를 함유하는 다수의 연마 돌기를 포함하는 연마 패드와, 상기 연마 패드를 지지하는 지지대와, 상기 웨이퍼의 피연마면이 상기 연마 패드와 마주보도록 상기 웨이퍼를 파지하고, 상기 웨이퍼가 연마되는 동안 상기 웨이퍼의 피연마면을 상기 연마 패드와 접촉시키고, 상기 웨이퍼를 회전시키는 연마 헤드 및 상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 웨이퍼와 상기 연마 패드 사이에 슬러리를 제공하기 위한 슬러리 공급부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 화학적 기계적 연마 장치는 상기 웨이퍼와 접촉하는 부분이 달라지도록 상기 웨이퍼의 피연마면과 평행한 방향으로 상기 연마 패드를 이송하는 이송부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 이송부는 상기 지지대의 일측에 배치되며, 상기 연마 패드를 상기 지지대로 공급하는 제1 롤러 및 상기 일측과 반대되는 상기 지지대의 타측에 배치되며, 상기 웨이퍼에 대한 연마 공정이 수행된 연마 패드를 권취하는 제2 롤러를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 웨이퍼와의 접촉면이 연마 돌기의 상부면 가장자리에 위치 한다. 상기 연마 돌기가 마모되더라도 상기 접촉면의 면적을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 연마 돌기의 내부와 외부를 연결하는 채널을 구비하여 상기 연마 패드로 공급되는 슬러리의 유동을 원활하게 한다.

상기 연마 돌기와 상기 웨이퍼와의 접촉 면적이 일정하고, 상기 슬러리 유동이 원활하므로, 상기 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 연마 패드 및 이를 갖는 화학적 기계적 연마 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 기준으로 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 연마 패드(100)는 웨이퍼를 연마하기 위한 것으로, 베이스(110) 및 상기 베이스(110) 상에 구비되는 다수의 연마 돌기(120)들을 포함한다.

상기 베이스(110)는 평탄한 시트 형태를 가지며, 강도, 유연성, 내구성 등이 우수한 중합체를 포함할 수 있다. 로터리 타입의 화학적 기계적 연마 장치는 하나 의 롤러로부터 풀린 상기 연마 패드(110)가 다른 롤러에 권취되면서 상기 웨이퍼의 연마가 이루어진다. 상기 연마 패드(100)가 충분한 장력을 유지할 수 있도록 상기 베이스(110)는 탄성력을 가질 수 있다.

상기 베이스(110)는 단일층으로 형성될 수도 있지만, 상기와 같이 많은 특성을 요구하므로 각각의 특성에 적합한 물질들을 적층한 다층 구조로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 로터리 타입의 화학적 기계적 연마 장치의 경우, 상기 베이스(110)는 제1 강도를 갖는 상부층 및 상기 제1 강도보다 낮은 제2 강도를 갖는 하부층을 포함할 수 있다. 상기 상부층으로 인해 상기 베이스(110)의 전체적인 강도는 증가하지만 상기 하부층으로 인해 상기 베이스(100)가 상대적으로 유연하게 구부러져 상기 롤러에 권취될 수 있다.

상기 베이스(110)를 형성하는 물질로는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에테르, 에폭시, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 라텍스, 니트릴고무, 이소프렌고무 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄을 들 수 있다.

상기 연마 돌기(120)들은 상기 베이스(110) 상에 구비된다. 상기 연마 돌기(110)는 기둥 형태를 가지며, 일정한 간격으로 배치된다. 일 예로, 상기 연마 돌기(110)는 원기둥 또는 육각 기둥과 같은 다각 기둥 형태를 가질 수 있다.

상기 연마 돌기(120)는 상부면 중앙 부위에 개구(122)를 갖는다. 상기 개구(122)의 단면적은 일정하다. 상기 개구(122)의 깊이는 상기 연마 돌기(120)의 높이보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 연마 돌기(120)는 상면이 개방된 중공 기둥 형태를 갖는다. 상기 연마 돌기(120)와 상기 베이스(110)의 접촉 면적이 상대적으로 넓어, 상기 연마 돌기(120)가 상기 베이스(110)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 개구(122)의 깊이는 상기 연마 돌기(120)의 높이와 동일할 수 있다. 즉, 상기 연마 돌기(120)는 상면 및 하면이 개방된 중공 기둥 형태를 갖는다.

상기 개구(122)가 상기 연마 돌기(120)의 상부면 중앙 부위에 위치하므로, 상기 중앙 부위를 제외한 상기 연마 돌기(120)의 상부면 가장자리 부위가 상기 웨이퍼와 접촉한다. 상기 웨이퍼와의 접촉면은 고리 형상을 갖는다.

상기 개구(122)의 형태는 상기 연마 돌기(120)의 형태와 대응할 수 있다. 일 예로, 상기 연마 돌기(120)가 원기둥인 경우, 상기 개구(122)는 원형일 수 있다. 다른 예로, 상기 연마 돌기(120)가 육각 기둥인 경우, 상기 개구(122)는 육각형일 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼와 접촉하는 접촉면의 폭(W1)은 상기 연마 돌기(120)의 둘레를 따라 일정할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 개구의 다른 형태를 설명하기 위한 평면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 개구(122a)의 형태는 상기 연마 돌기(120)의 형태와 다를 수 있다. 일 예로, 상기 연마 돌기(120)가 육각 기둥인 경우, 상기 개구(122a)는 원형일 수 있다. 다른 예로, 상기 연마 돌기(120)가 원기둥인 경우, 상기 개구(122a)는 다각형일 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼와 접촉하는 접촉면의 폭(W1)은 상기 연마 돌기(120)의 둘레를 따라 일정하지 않고 가변된다. 이때, 상기 웨이퍼와 접촉하는 접촉면은 상기 연마 돌기(120)의 중심을 기준으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다.

상기 개구(122)의 단면적은 일정하므로, 상기 웨이퍼와 접촉하는 접촉면의 폭(W1)이 상하 방향으로 일정하다. 상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 연마 돌기(120)들이 연마되더라도 상기 웨이퍼와의 접촉면의 폭(W1)은 일정하게 유지된다. 상기 웨이퍼와 접촉하는 연마 돌기(120)의 면적이 일정하게 유지되므로, 상기 웨이퍼의 연마율, 스크래치, 웨이퍼의 연마 프로파일 등의 연마 특성이 일정하게 유지된다. 그러므로, 상기 연마 패드(100)를 이용하여 상기 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 있다.

상기 접촉면의 폭(W1)과 상기 개구(122)의 절반 폭(W2)의 비가 1 : 8 미만인 경우, 상기 접촉면의 폭(W)이 상대적으로 넓다. 따라서, 상기 웨이퍼 연마시 상기 연마 돌기(120)들의 파손을 방지할 수 있다. 그러나, 상기 연마 돌기(120)들이 연마될 때 상기 접촉면의 바깥쪽 연마되지만 상기 접촉면의 안쪽 부분이 연마되지 않을 수 있다. 상기 웨이퍼와 접촉하는 연마 돌기(120)의 면적이 변화되므로, 상기 웨이퍼의 연마 특성이 변화된다. 그러므로, 상기 연마 패드(100)를 이용하여 상기 웨이퍼를 균일하게 연마하기 어렵다.

상기 접촉면의 폭(W1)과 상기 개구(122)의 절반 폭(W2)의 비가 1 : 14를 초과하는 경우, 상기 접촉면의 폭(W1)이 상대적으로 좁다. 상기 연마 돌기(120)들이 연마될 때 상기 접촉면이 균일하게 연마되어 상기 웨이퍼와 접촉하는 연마 돌기(120)의 면적이 변화되지 않는다. 그러나, 상기 접촉면의 폭(W1)이 좁으므로, 상기 웨이퍼 연마시 상기 연마 돌기(120)들의 쉽게 파손될 수 있다.

그러므로, 상기 연마 돌기(120)들의 접촉면이 균일하게 연마되고, 상기 연마 돌기(120)들의 파손을 방지하기 위해 상기 접촉면의 폭(W1)과 상기 개구(122)의 절반 폭(W2)의 비가 1 : 8 내지 14인 것이 바람직하다. 이때, 상기 웨이퍼와 접촉하는 접촉면의 폭(W1)은 상기 연마 돌기(120)의 둘레를 따라 일정하거나 가변될 수 있다.

상기 연마 돌기(120)들은 열가소성, 열경화성, 자외선 경화성의 특성을 갖는 물질 또는 이들의 전구체들로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 연마 돌기(120)들은 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리아크릴, 폴리에틸렌, 블럭코폴리머(block co-polymer) 등의 물질 또는 폴리우레탄의 전구체인 활성수소화합물과 중합 촉매로서 이소시아네이트 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 연마 돌기(120)들은 상기 웨이퍼를 기계적으로 연마하는 연마 입자를 함유한다. 상기 연마 입자는 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3) 등을 포함한다. 이들은 단독 또는 복합하여 사용될 수 있다.

상기 연마 패드(100)는 상기 웨이퍼와의 접촉면이 연마 돌기(120)의 상부면 가장자리에 위치한다. 상기 연마 돌기(120)가 마모되더라도 상기 접촉면의 면적을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 상기 연마 패드(100)를 이용하여 상기 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 연마 패드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 연마 패드(200)는 웨이퍼를 연마하기 위한 것으로, 베이스(210) 및 상기 베이스(110) 상에 구비되는 다수의 연마 돌기(220)들을 포함한다.

상기 연마 돌기(220)가 채널(224)들을 갖는 것을 제외하면, 상기 베이스(210) 및 연마 돌기(220)들에 대한 구체적인 설명은 도 1 내지 도 3을 참조한 베이스(110) 및 연마 돌기(120)들에 대한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.

상기 채널(224)들은 상기 연마 돌기(220)의 접촉면에 일정 간격으로 형성되며, 개구(222)와 상기 연마 돌기(220)의 외부를 연결한다. 따라서, 웨이퍼의 연마를 위해 상기 연마 패드(200)로 제공되는 슬러리가 상기 개구(222)에 정체되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 슬러리가 상기 채널(224)들을 통해 원활하게 유동할 수 있다. 즉, 상기 연마 돌기(220)의 외부에 위치하는 슬러리가 상기 채널(224)들을 통해 상기 개구(222)로 이동될 수 있고, 상기 개구(222)에 위치하는 슬러리가 상기 채널(224)들을 통해 상기 연마 돌기(220)의 외부로 이동할 수 있다.

상기 연마 패드(200)는 상기 채널(224)들을 통해 상기 슬러리의 유동을 원활하게 한다. 따라서, 상기 연마 패드(200)를 이용하여 상기 웨이퍼를 보다 균일하게 연마할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 화학적 기계적 연마 장치(300)는 웨이퍼(W)를 연마하여 평탄화하기 위한 것으로, 연마 패드(310), 지지대(320), 이송부(330), 연마 헤 드(340) 및 슬러리 공급부(350)를 포함한다.

상기 연마 패드(310)는 베이스(312)와 연마 돌기(314)들을 포함한다. 상기 연마 패드(310)는 도 1 내지 도 3을 참조한 연마 패드가 채용될 수 있다. 따라서, 상기 연마 패드(310)에 관한 구체적인 설명은 도 1 내지 도 3을 참조한 연마 패드에 관한 설명과 실질적으로 동일하므로 생략한다.

한편, 상기 연마 패드(310)는 도 4 및 도 5를 참조한 연마 패드가 채용될 수도 있다. 이 경우, 상기 연마 패드(310)에 관한 구체적인 설명은 도 4 및 도 5를 참조한 연마 패드에 관한 설명과 실질적으로 동일할 수도 있다.

상기 지지대(320)는 상기 연마 패드(310)를 지지한다. 예를 들면, 상기 지지대(320)는 상기 연마 돌기(314)가 구비된 상면과 반대되는 상기 베이스(312)의 하부면을 지지한다.

상기 이송부(330)는 상기 지지대(320) 상의 상기 연마 패드(310)를 이송하기 위한 것으로, 제1 롤러(332), 제2 롤러(334) 및 모터(336)를 포함한다.

상기 제1 롤러(332)는 상기 지지대(320)의 일측에 회전가능하도록 배치된다. 상기 제1 롤러(332)는 상기 연마 패드(310)를 권취하고 있으며, 상기 연마 패드(310)를 상기 지지대(320)로 공급한다.

상기 제2 롤러(334)는 상기 일측과 반대되는 상기 지지대(320)의 타측에 회전가능하도록 배치된다. 상기 제2 롤러(334)는 상기 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정이 수행된 연마 패드(310)를 권취한다.

상기 모터(336)는 상기 제2 롤러(334)와 연결되며, 상기 연마 패드(310)가 권취되도록 상기 제2 롤러(334)를 회전시킨다. 상기 제2 롤러(334)의 회전에 따라 상기 제1 롤러(332)에 권취된 연마 패드(310)가 상기 지지대(320)로 공급된다.

한편, 상기 모터(336)는 상기 제1 롤러(332) 및 상기 제2 롤러(334)에 각각 연결되어 상기 제1 롤러(332) 및 상기 제2 롤러(334)를 개별적으로 회전시킬 수도 있다.

상기 이송부(330)가 상기 지지대(320) 상의 상기 연마 패드(310)를 이송함으로써, 상기 웨이퍼(W)와 접촉하는 상기 연마 패드(310)의 부위가 달라질 수 있다.

상기 연마 헤드(340)는 상기 지지대(320)의 상방에 수직 방향으로 이동 가능하도록 구비된다. 상기 연마 헤드(340)는 하부면에 상기 웨이퍼(W)를 진공압력을 이용하여 고정한다. 이때, 상기 웨이퍼(W)의 피연마면이 상기 지지대(320) 상의 연마 패드(310)를 향한다. 또한, 상기 웨이퍼(W)의 피연마면을 연마하기 위해 상기 연마 헤드(340)는 상기 웨이퍼(W)를 상기 연마 패드(310)의 표면에 접촉시킨다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)의 연마 효율을 향상시키기 위해 상기 연마 헤드(340)는 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(310)가 접촉되어 있는 동안 상기 웨이퍼(W)를 회전시킨다.

상기 슬러리 공급부(350)는 상기 지지대(320)의 상방에 배치된다. 예를 들면, 상기 슬러리 공급부(350)는 상기 연마 패드(310)의 이송 방향에 대하여 상기 연마 헤드(340)의 전방에 위치한다. 상기 슬러리 공급부(350)는 상기 웨이퍼(W)를 연마하는 동안 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(310) 사이에 슬러리를 공급한다. 구체적으로 상기 슬러리는 상기 베이스(312) 상면 및 연마 돌기(314)들의 개구에 수용되며, 상기 연마 헤드(340)의 회전에 의해 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 돌기(314)들 사이로 공급된다.

특히, 상기 연마 패드(310)로 도 4 및 도 5를 참조한 연마 패드가 채용되는 경우, 상기 슬러리는 상기 연마 돌기(314)의 개구들에 정체되지 않고 상기 연마 돌기(314)의 채널들을 통해 원활하게 유동할 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 돌기(314)들 사이로 상기 슬러리가 균일하게 공급될 수 있다.

상기 웨이퍼(W)의 피연마면은 상기 연마 패드(310)의 연마 돌기(314)들과 마찰하여 화학적 기계적 연마 공정이 수행된다. 또한, 상기 웨이퍼(W)의 피연마면은 상기 슬러리와 반응하여 화학적 연마 공정이 수행될 수 있다.

상기 화학적 기계적 연마 장치(300)는 상기 연마 패드(310)를 이용하여 상기 웨이퍼(W)의 피연마면을 기계적 화학적으로 균일하게 연마할 수 있다.

이하에서는 상기 화학적 기계적 연마 장치(300)의 동작에 대해 설명한다.

제1 롤러(332)를 회전시켜 연마 패드(310)를 지지대(320) 상으로 공급한다.

다음으로, 연마 헤드(340)가 하부면에 웨이퍼(W)의 피연마면이 지지대(320) 상의 연마 패드(310)를 향하도록 상기 웨이퍼(W)를 고정한다. 이후, 상기 연마 헤드(340)는 상기 웨이퍼(W)를 상기 연마 패드(310)의 표면에 접촉시킨다. 그리고, 상기 연마 헤드(340)는 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(310)가 접촉되어 있는 동안 상기 웨이퍼(W)를 회전시켜 상기 웨이퍼(W)를 연마한다.

상기 웨이퍼(W)를 연마하는 동안, 슬러리 공급부(350)는 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 패드(310) 사이로 슬러리를 공급한다. 상기 슬러리는 상기 베이스(312) 상면 및 연마 돌기(314)들의 개구에 수용되며, 상기 연마 헤드(340)의 회전에 의해 상기 웨이퍼(W)와 상기 연마 돌기(314)들 사이로 공급된다.

상기 웨이퍼(W)의 피연마면은 상기 연마 패드(310)의 연마 돌기(314)들과 마찰하여 화학적 기계적 연마 공정이 수행된다. 또한, 상기 웨이퍼(W)의 피연마면은 상기 슬러리와 반응하여 화학적 연마 공정이 수행된다.

상기 웨이퍼(W)에 대한 연마 공정이 완료되면, 상기 연마 헤드(340)를 상기 연마 패드(310)로부터 이격시킨다. 또한, 상기 슬러리 공급부(350)는 상기 슬러리 공급을 중단한다. 그리고, 제2 롤러(334)를 회전시켜 상기 연마 공정이 수행된 연마 패드(310)를 권취한다. 상기 제2 롤러(334)에 권취된 연마 패드(310)를 폐기한다.

상기와 같은 동작을 통해 상기 화학적 기계적 연마 장치(300)는 상기 웨이퍼(W)를 기계적 화학적으로 균일하게 연마할 수 있다.

본 발명에 따르면 웨이퍼와의 접촉면이 연마 돌기의 상부면 가장자리에 위치하므로, 상기 연마 돌기가 마모되더라도 상기 접촉면의 면적을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 상기 연마 돌기의 내부와 외부를 연결하는 채널을 구비하여 상기 연마 패드로 공급되는 슬러리의 유동을 원활하게 한다. 따라서, 상기 연마 돌기와 상기 웨이퍼와의 접촉 면적이 일정하고, 상기 슬러리 유동이 원활하므로, 상기 연마 패드로 상기 웨이퍼를 균일하게 연마할 수 있다.

그리고, 상기 연마 패드를 화학적 기계적 연마 장치에 사용함으로써 상기 웨이퍼에 대해 균일하게 연마 공정을 수행할 수 있고, 나아가 반도체 소자의 신뢰성 및 생산성을 증진시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A'선을 기준으로 절단한 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 개구의 다른 형태를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연마 패드를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 5는 도 4에 도시된 연마 패드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학적 기계적 연마 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

<발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 연마 패드 110, 210 : 베이스

120, 220 : 연마 돌기 122. 122a, 222 : 개구

224 : 채널

Claims (8)

1. 베이스; 및

   상기 베이스 상에 배치되고, 상부면 가장자리 부위가 웨이퍼와 접촉하도록 상기 상부면 중앙에 개구를 가지며, 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 입자를 함유하는 다수의 연마 돌기를 포함하며,

   각 연마 돌기는 상기 개구와 외부를 연결하는 다수의 채널들을 더 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 접촉면의 폭과 상기 개구의 절반 폭은 1 : 8 내지 14 의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
4. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼와의 접촉면은 상기 연마 돌기의 둘레를 따라 균일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
5. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼와의 접촉면은 각 연마 돌기의 중심을 기준으로 대칭 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
6. 베이스 및 상기 베이스 상에 배치되고, 상부면 가장자리 부위가 웨이퍼와 접 촉하도록 상기 상부면 중앙에 개구를 가지며, 상기 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 입자를 함유하는 다수의 연마 돌기를 포함하는 연마 패드;

   상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 연마 패드를 지지하는 지지대;

   상기 웨이퍼의 피연마면이 상기 연마 패드와 마주보도록 상기 웨이퍼를 파지하고, 상기 웨이퍼가 연마되는 동안 상기 웨이퍼의 피연마면을 상기 연마 패드와 접촉시키고, 상기 웨이퍼를 회전시키는 연마 헤드; 및

   상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 웨이퍼와 상기 연마 패드 사이에 슬러리를 제공하기 위한 슬러리 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 웨이퍼와 접촉하는 부분이 달라지도록 상기 웨이퍼의 피연마면과 평행한 방향으로 상기 연마 패드를 이송하는 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 이송부는,

   상기 지지대의 일측에 배치되며, 상기 연마 패드를 상기 지지대로 공급하는 제1 롤러; 및

   상기 일측과 반대되는 상기 지지대의 타측에 배치되며, 상기 웨이퍼에 대한 연마 공정이 수행된 연마 패드를 권취하는 제2 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적 기계적 연마 장치.

Images