KR20030053292A

KR20030053292A - Wafer polishing apparatus

Info

Publication number: KR20030053292A
Application number: KR1020010083470A
Authority: KR
Inventors: 김완식; 김진환
Original assignee: 동부전자 주식회사
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-06-28

Abstract

PURPOSE: An apparatus for polishing a semiconductor wafer is provided to shorten a dressing interval and prevent a scratch on the wafer in a subsequent wafer process by smoothly flowing slurry in a polishing process for planarizing the surface of the semiconductor wafer. CONSTITUTION: An upper pad(22) has a plurality of fine holes(31) for planarizing the surface of the wafer during a semiconductor fabricating process. A lower pad is attached to the lower surface of the upper pad. A table(15) on which the upper pad and the lower pad are formed rotates. A slurry tube supplies slurry as a chemical polishing agent, installed over the upper pad. A pad that is connected to the fine holes formed on the upper pad and has interconnected grooves(38) in its inside is additionally formed between the upper pad and the lower pad.

Description

반도체 웨이퍼 연마장치 {Wafer polishing apparatus}Semiconductor wafer polishing apparatus

본 발명은 반도체 웨이퍼 연마장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 연마장치에 서로 연통되는 그루브 패드를 구비하여 슬러리의 유동을 원활하게 하고 드레싱 공정시 슬러리 또는 막질 등이 완전히 제거되도록 한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer polishing apparatus, and more particularly, to include a groove pad in communication with each other in the polishing apparatus of the wafer to facilitate the flow of the slurry and to completely remove the slurry or film during the dressing process.

일반적으로 반도체의 제조 공정 중 화학기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, 이하 "CMP" 라 약칭함) 공정이라 함은 반도체의 웨이퍼에 증착 등의 방법으로 일정한 막을 형성한 후에 후속 공정을 위해 형성된 막을 평탄화하는 공정을 가리킨다.Generally, chemical mechanical polishing (hereinafter, abbreviated as "CMP") process in the semiconductor manufacturing process is a process of forming a certain film by a method such as deposition on a wafer of the semiconductor and then planarizing the film formed for the subsequent process. Point to.

반도체의 소자를 형성한 기판 위를 평탄화시키는 방법으로는 도포글라스법(SOG: Spin On Glass)과, 리플로우(Reflow)법, 레지스트 엣치백(Resist etch back) 방법 등이 있으나, 이러한 순수 화학적 방법으로는 0.35 미크론 이하의 배선폭을 요구하는 디바이스로의 적용시 다층 배선의 층간 절연막을 서브 미크론 이하의 평탄도로 가공하는 것이 곤란하였다.As a method of planarizing the substrate on which the semiconductor element is formed, there is a spin glass method (SOG), a reflow method, and a resist etch back method. As a result, it was difficult to process the interlayer insulating film of the multilayer wiring to a submicron flatness when applied to a device requiring a wiring width of 0.35 microns or less.

이에 따라, 글로벌한 평탄화가 가능한 방법으로써 기계적 연마와 동시에 화학 반응에 의해 연마를 수행하는 CMP 방법이 널리 쓰이고 있다.Accordingly, as a method for global planarization, a CMP method for performing polishing by chemical reaction and mechanical reaction is widely used.

상기 CMP 방법을 사용하는 CMP 공정은 일반적으로 절연막의 평탄화 공정 내지 금속막의 다마신(Damascene) 공정을 위한 수단으로써 사용되는데, 이는 화학적 연마제인 슬러리(Slurry)와 기계적 연마재인 패드(Pad)의 마찰력을 이용하여 상기 웨이퍼 표면을 가공하는 것이다.The CMP process using the CMP method is generally used as a means for the planarization of the insulating film or the damascene process of the metal film, which is used to reduce the friction between the slurry, which is a chemical abrasive, and the pad, which is a mechanical abrasive. To process the wafer surface.

상기 CMP 공정에서 사용되는 연마장치의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the polishing apparatus used in the CMP process as follows.

첨부도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 가공하고자 하는 웨이퍼(10)는 회전 가능하도록 구비된 헤드(12)의 하부에 장착되고, 상기 웨이퍼(10)의 하측에는 패드가 중첩된 연마부(14)가 테이블(15) 상면에 고정되어 있다. 상기 연마부(14)의 상측에는 상기 웨이퍼(10)의 표면을 가공하는데 쓰이는 화학적 연마제인 슬러리(16)가 공급되는 슬러리 튜브(18)가 설치된다.1 to 3, the wafer 10 to be processed is mounted on a lower portion of the head 12 provided to be rotatable, and a polishing part in which pads overlap the bottom of the wafer 10. (14) is fixed to the upper surface of the table (15). On the upper side of the polishing unit 14, a slurry tube 18 to which a slurry 16, which is a chemical abrasive used to process the surface of the wafer 10, is supplied is provided.

상기 연마부(14)는 다수의 미공(20)을 갖춘 상부패드(22)와, 이를 탄력적으로 받쳐주는 하부패드(24)가 서로 결합되어 있다. 상기 패드(22, 24)는 바람직하게 폴리에틸렌 재질이나 폴리에스테르 재질로 구비된다. 상기 상부패드(22)에 형성된 미공(20)은 슬러리(16)를 일시 저장하거나, 슬러리(16)가 원활하게 상기 상부패드(22) 상면을 유동할 수 있도록 구비된다.The polishing unit 14 is coupled to the upper pad 22 having a plurality of fine pores 20, and the lower pad 24 to elastically support it. The pads 22 and 24 are preferably made of polyethylene or polyester. The fine pores 20 formed in the upper pad 22 are provided to temporarily store the slurry 16 or to allow the slurry 16 to smoothly flow on the upper surface of the upper pad 22.

이와 같이 구성된 종래의 연마장치는 상기 슬러리 튜브(18)로부터 슬러리(16)가 상기 연마부(14) 상면으로 공급되면, 상기 헤드(12)와 테이블(15)이 서로 상승, 하강하여 접촉하면서 웨이퍼(10)에 약간의 압력을 가한 채로 회전하며 웨이퍼(10)의 표면을 평탄화시키는 것이다. 이때, 상기 슬러리(16)는 상기 연마부(14) 상측에 구비된 상부패드(22) 상면에서 웨이퍼(10)와 마찰하며 가공효과를 높이며, 상기 상부패드(22)에 형성된 미공(20)을 통해 원활하게 유동할 수 있는 것이다. 또한, 상기 미공(20)은 가공 중에 떨어져 나온 막질 등을 모아두고 새로운슬러리(16)를 채우는 역할을 하는 것이다.In the conventional polishing apparatus configured as described above, when the slurry 16 is supplied from the slurry tube 18 to the upper surface of the polishing unit 14, the head 12 and the table 15 are raised and lowered to contact each other while the wafer The surface of the wafer 10 is flattened while rotating while applying a slight pressure to the 10. In this case, the slurry 16 rubs against the wafer 10 on the upper surface of the upper pad 22 provided on the polishing unit 14 to increase the processing effect, and forms the fine pores 20 formed on the upper pad 22. It can flow smoothly through. In addition, the micropore 20 serves to fill the new slurry 16 by collecting the film quality and the like dropped during processing.

그러나, 상기 미공(20)은 하부가 하측의 하부패드(24)에 의해 막혀있어서, 웨이퍼(10) 연마과정 중에 슬러리(16)의 유동이 원활하지 못하게 되고, 연마 중에 떨어져 나온 막질 등이 유입되면 하부에 쌓이게 되는 것이다.However, the micropore 20 is blocked by the lower pad 24 on the lower side, so that the flow of the slurry 16 is not smooth during the polishing process of the wafer 10, and when the film quality, etc., which fall off during the polishing flows in, It will accumulate at the bottom.

그리고, 웨이퍼(10)의 연마가 완료되면, 상기 연마부(14)의 상부패드(22)에 형성된 미공(20) 속을 세척하여 잔류하는 슬러리(16) 또는 막질 등을 제거하는 드레싱 공정을 수행하는데, 상기와 같이 미공(20)이 서로 통하지 않게 형성된 경우에는 드레싱 공정시 상기 슬러리(16)나 막질 등을 완전하게 제거할 수도 없고, 이를 완전하게 제거하기 위해서는 드레싱 공정이 길어지는 문제점이 있었다.When the polishing of the wafer 10 is completed, the dressing process of washing the fine pores 20 formed in the upper pad 22 of the polishing unit 14 to remove the remaining slurry 16 or film quality is performed. However, when the fine pores 20 are not formed through each other as described above, during the dressing process, the slurry 16 or the film may not be completely removed, and the dressing process may be lengthened to completely remove them.

만약, 상기 드레싱 공정에서 상기 미공(20) 속의 슬러리(16)를 완전하게 제거하지 못하고, 후속 연마 공정을 수행하게 되면 후속 웨이퍼 표면에 긁힘현상을 유발하게 되어 제품 불량으로 이어지는 문제점이 있었다.If the slurry 16 in the fine pores 20 is not completely removed in the dressing process and the subsequent polishing process is performed, scratches may occur on the subsequent wafer surface, leading to product defects.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 연마 공정에 있어서, 슬러리의 유동을 원활하게 하여 드레싱 처리시간을 절감하고 후속 웨이퍼를 가공시 웨이퍼 표면에 긁힘현상이 발생하는 것을 방지하도록 함에 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in the polishing process for flattening the surface of a semiconductor wafer, the slurry flows smoothly, thereby reducing the dressing processing time and scratching the wafer surface during subsequent wafer processing. An object of the invention is to prevent the phenomenon from occurring.

도 1은 종래의 웨이퍼 연마장치의 사용상태를 도시한 측면도1 is a side view showing a state of use of a conventional wafer polishing apparatus

도 2는 종래의 웨이퍼 연마장치를 도시한 평면도Figure 2 is a plan view showing a conventional wafer polishing apparatus

도 3은 도 2의 A-A' 선 측단면도3 is a cross-sectional side view taken along the line A-A 'of FIG.

도 4는 본 발명의 웨이퍼 연마장치를 도시한 평면도4 is a plan view showing a wafer polishing apparatus of the present invention.

도 5는 도 4의 B-B'선 측단면도5 is a side cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 웨이퍼 12 : 헤드10 wafer 12 head

14, 30 : 연마부 15 : 테이블14, 30: polishing part 15: table

17 : 회전축 18 : 슬러리 튜브17: axis of rotation 18: slurry tube

20, 31 : 미공 22, 32 : 상부패드20, 31: unfinished 22, 32: upper pad

24, 34 : 하부패드 36 : 그루브패드24, 34: lower pad 36: groove pad

38 : 홈 50 : 연마장치38: groove 50: polishing apparatus

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 제조공정 중 웨이퍼의 표면을 평탄화시키도록 다수의 미공을 갖춘 상부패드와, 그 하면에 접착되는 하부패드와, 상기 상부패드와 하부패드를 상면에 구비한 채 회전하는 테이블과, 상기 상부패드 상측에 구비되어 화학적 연마제인 슬러리를 공급하는 슬러리 튜브로 이루어진 웨이퍼 연마장치에 있어서, 상기 상부패드와 상기 하부패드의 사이에는 상기 상부패드에 형성된 미공과 연통됨과 아울러 서로 연통되도록 형성된 홈을 내측에 갖춘 그루브패드가 추가적으로 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is provided with a top pad having a plurality of fine pores to planarize the surface of the wafer during the semiconductor manufacturing process, a lower pad adhered to the lower surface, and the upper pad and the lower pad on the upper surface A wafer polishing apparatus comprising a rotating table and a slurry tube provided on an upper side of the upper pad to supply a slurry, which is a chemical abrasive, between the upper pad and the lower pad in communication with micropores formed in the upper pad. In addition, the technical features that the groove pad is provided with a groove formed to communicate with each other inside.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 예시도면 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명은 반도체 제조공정 중 웨이퍼(10)의 표면을 평탄화시키도록 다수의 미공(20)을 갖춘 상부패드(22)와, 그 하면에 접착되는 하부패드(24)와, 상기 상부패드(22)와 하부패드(24)를 상면에 구비한 채 회전하는 테이블(15)과, 상기 상부패드(22) 상측에 구비되어 화학적 연마제인 슬러리(16)를 공급하는 슬러리 튜브(18)로 이루어진 웨이퍼 연마장치(50)에 있어서, 상기 상부패드(32)와 상기 하부패드(34)의 사이에는 상기 상부패드(32)에 형성된 미공(31)과 연통됨과 아울러 서로 연통되도록 형성된 홈(38)을 내측에 갖춘 그루브패드(36)가 추가적으로 구비되어 이루어져 있다.4 and 5, the present invention relates to an upper pad 22 having a plurality of micropores 20 so as to planarize the surface of the wafer 10 during a semiconductor manufacturing process. The lower pad 24 to be bonded, the upper table 22 and the lower pad 24 having the upper pad 22 rotated on the upper surface, and the upper pad 22 on the upper side of the slurry which is a chemical abrasive ( In the wafer polishing apparatus 50 which consists of the slurry tube 18 which supplies 16, the micropore 31 formed in the upper pad 32 between the upper pad 32 and the lower pad 34, A groove pad 36 having a groove 38 formed therein so as to communicate with and communicate with each other is additionally provided.

바람직하게 상기 상부패드(32)는 상기 웨이퍼(10)의 표면과 접촉하여 연마작용을 수행할 수 있도록 경질로 이루어지며, 상기 하부패드(34)는 상기상부패드(32)를 지지함과 아울러 완충작용을 갖도록 연질로 이루어진다.Preferably, the upper pad 32 is made of hard so as to be in contact with the surface of the wafer 10 to perform polishing, and the lower pad 34 supports and buffers the upper pad 32. It is made soft to have action.

이와 같이 구성된 본 발명은 화학적 연마제인 슬러리와 기계적 연마장치인 패드를 사용하여 웨이퍼의 표면을 효과적으로 평탄화시킬 수 있는 것이다.The present invention configured as described above can effectively planarize the surface of the wafer by using a slurry, which is a chemical abrasive, and a pad, which is a mechanical polishing apparatus.

즉, 상기 슬러리 튜브(18)로부터 슬러리(16)가 공급되면, 상기 연마부(30)가 상측에 구비된 테이블(15)이 상승하여 하측의 회전축(17)에 의해 회전하게 되고, 상측에서 하강하는 헤드(12) 또한 반대방향으로 회전하게 되어 상기 헤드(12) 하부의 웨이퍼(10)와 상기 테이블(15) 상부의 연마부(30)가 서로 마찰을 일으키면서 상기 웨이퍼(10)의 표면을 평탄화시킨다.That is, when the slurry 16 is supplied from the slurry tube 18, the table 15 with the polishing unit 30 provided thereon rises and rotates by the lower rotating shaft 17, and descends from above. The head 12 is also rotated in the opposite direction so that the wafer 10 below the head 12 and the polishing part 30 on the table 15 cause friction with each other to clean the surface of the wafer 10. Planarize.

상기 연마부(30)의 상면에 공급되는 슬러리(16)는 상기 연마부(30)가 회전하면서 연마작업을 하는 동안 상기 상부패드(32)의 상면에서 유동을 하면서 상기 미공(31)을 드나들며 상기 웨이퍼(10)를 연마시키는데 도움을 주고, 한편으로는 상기 미공(31)으로 함입되어 상기 그루브패드(36) 내측의 서로 연통되어 형성된 홈(38)을 따라 다른 미공(31)으로 함입된 슬러리(16)와 혼합, 유동할 수 있는 것이다.The slurry 16 supplied to the upper surface of the polishing unit 30 moves in and out of the pores 31 while flowing on the upper surface of the upper pad 32 while the polishing unit 30 rotates while polishing. A slurry which helps to polish the wafer 10 and is impregnated into the fine pores 31 and into the other fine pores 31 along the grooves 38 formed in communication with each other inside the groove pad 36. It can mix and flow with (16).

또한, 상기 미공(31)에는 상기 연마부(30)가 상기 웨이퍼(10)의 표면을 평탄화시키는 과정에서 발생되는 막질을 저장할 수 있는데, 상기 막질들은 슬러리(16)와 혼합되어 상기 미공(31)으로 함입되어 상기 그루브패드(36) 내측의 홈에 쌓이게 된다.In addition, the micropore 31 may store the film quality generated by the polishing unit 30 to planarize the surface of the wafer 10, and the film quality may be mixed with the slurry 16 to form the micropore 31. It is embedded in the groove pad 36 is stacked in the groove.

상술한 바와 같이 웨이퍼(10) 표면의 평탄화 작업이 이루어진 후, 상기 연마부(30)는 후속 공정을 위해 미공(31)에 잔류하는 슬러리(16)와 막질 등을 제거하는 드레싱 공정으로 들어간다.After the planarization of the surface of the wafer 10 is performed as described above, the polishing unit 30 enters a dressing process to remove the slurry 16 and the film quality remaining in the fine pores 31 for the subsequent process.

이때, 상기 연마부(30)는 별도의 드레싱장치(미도시)에서 분사되는 세척액에 의해 세척되는데, 이 세척액은 상기 상부패드(22)의 외면을 세척하고, 아울러 상기 미공(31)속으로 분사되어 상기 미공(31)과 이 미공(31)에 연통된 홈(38) 내부를 세척하여 상기 미공(31)과 홈(38)에 잔류하는 슬러리(16)와 막질 등을 완벽하게 제거할 수 있는 것이다.At this time, the polishing unit 30 is washed by a washing liquid sprayed from a separate dressing apparatus (not shown), which washes the outer surface of the upper pad 22, and also sprayed into the fine hole 31. The inner surface of the micropore 31 and the micropore 31 communicated with the micropore 31 may be cleaned to completely remove the slurry 16 and the film quality remaining in the micropore 31 and the groove 38. will be.

이에 따라, 상기 연마부의 패드 외면과 내부, 즉 미공과 홈 속에 슬러리와 막질 등이 잔류하지 않게 되어, 만약 이들이 잔류하게 되면 발생될 수 있는 문제, 예를 들어 이들을 완벽하게 제거하기 위한 추가적인 드레싱 공정이 진행되어야 한다거나, 후속 공정의 웨이퍼 연마 작업 시 이들과 웨이퍼 표면과의 마찰로 인해 웨이퍼 표면에 긁힘현상이 발생하는 문제를 미연에 방지할 수 있는 것이다.Accordingly, slurry and film quality do not remain in the outer surface and the inside of the pad of the polishing part, that is, the pores and the grooves, so that an additional dressing process for completely removing them may occur if they remain. It is possible to prevent the problem of scratching on the wafer surface due to the friction between the wafer surface and the wafer polishing operation in the subsequent process.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화시키는 공정에 있어서, 연마장치의 패드에 연통되도록 형성된 미공과 홈을 따라 슬러리가 자유자재로 유동을 할 수 있어 웨이퍼의 연마효율을 향상시키고, 이후 드레싱 처리시 패드의 미공에 함입되어 있는 슬러리와 막질 등을 효과적으로 세척, 제거할 수 있어 생산성 향상에 큰 효과가 있다.As described above, in the process of planarizing the surface of the semiconductor wafer, the slurry can flow freely along the pores and grooves formed to communicate with the pad of the polishing apparatus, thereby improving the polishing efficiency of the wafer, Since the dressing process can effectively wash and remove the slurry and the film contained in the pores of the pad, there is a great effect in improving productivity.

또한, 웨이퍼의 연마공정 후, 후속 웨이퍼를 가공할 때에 연마장치의 패드상에 잔류하는 슬러리와 막질 등이 완전하게 제거되어 웨이퍼의 표면에 발생할 수 있는 긁힘현상 등을 미연에 방지할 수 있어 작업공수를 줄이고 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, after the wafer polishing process, the slurry and film quality remaining on the pad of the polishing apparatus are completely removed during the subsequent wafer processing, thereby preventing scratches and the like that may occur on the surface of the wafer. Reduce quality and improve quality.

또한, 상기 홈이 형성된 패드를 추가적으로 구비하는 과정이 간편하여 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 기존의 연마장치에 적용하기가 용이하여 그 활용폭이 매우 크다 할 수 있다.In addition, the process of additionally provided with the grooved pad can be performed at a low cost, and can be easily applied to the existing polishing apparatus, so that the utilization of the pad is very large.

Claims

반도체 제조공정 중 웨이퍼의 표면을 평탄화시키도록 다수의 미공을 갖춘 상부패드와, 그 하면에 접착되는 하부패드와, 상기 상부패드와 하부패드를 상면에 구비한 채 회전하는 테이블과, 상기 상부패드 상측에 구비되어 화학적 연마제인 슬러리를 공급하는 슬러리 튜브로 이루어진 웨이퍼 연마장치에 있어서,An upper pad having a plurality of pores so as to planarize the surface of the wafer during the semiconductor manufacturing process, a lower pad adhered to the lower surface thereof, a rotating table having the upper pad and the lower pad disposed on an upper surface thereof, and an upper side of the upper pad. In the wafer polishing apparatus consisting of a slurry tube which is provided to supply a slurry which is a chemical abrasive,

상기 상부패드와 상기 하부패드의 사이에는 상기 상부패드에 형성된 미공과 연통됨과 아울러 서로 연통되도록 형성된 홈을 내측에 갖춘 패드가 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 연마장치.And a pad having a groove formed inside the upper pad and the lower pad in contact with the pores formed in the upper pad and communicating with each other.