KR20030066033A - 폴리싱 패드 - Google Patents

Abstract

반도체를 제조하는 공정중에서 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마패드인 폴리싱 패드가 일부 또는 전체가 빛을 투과할수 있도록 함으로써 연마공정의 진행정도를 확인할 수 있도록 하는 폴리싱 패드가 개시되어 있다. 반도체용 웨이퍼를 연마장치를 구성하는 헤드에 착설시키고, 상기 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼를 연마하는 폴리싱 패드가 설치된다. 상기 폴리싱 패드와 웨이퍼가 서로 마찰을 하면서 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다. 상기 폴리싱 패드는 일부분 또는 전체를 석영(quartz) 또는 유리로 구성시킨다. 상기 폴리싱 패드의 일부분 또는 전체를 유리나 석영으로 구성시키면 폴리싱 패드의 하부에 설치된 광발생부로부터 발생되는 빛이 폴리싱 패드를 통과해 웨이퍼의 표면에 부딪힌 후 반사되어 광감지부에 감지된다. 따라서, 상기 빛감지기는 웨이퍼를 통해 반사되는 빛을 분석하여 웨이퍼의 표면이 연마된 정도를 판단할수 있다.

Description

폴리싱 패드{Polishing pads}

본 발명은 반도체 연마장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체를 제조하는 CMP공정에서 사용되는 폴리싱 패드가 전체 또는 일부분이 빛을 투과시키도록 함으로써 반도체의 연마공정을 정밀하게 실행할 수 있도록 하기 위한 폴리싱 패드에 관한 것이다.

최근에는 반도체 메모리로 대표되는 대규모 집적회로(VLSI)는 해마다 집적화가 진행되며, 그에 따라 대규모 집적회로의 제조기술도 고밀도화가 진행되고 있다. 또한, 고밀도화에 따라 반도체 공정의 적층수도 증가하고 있다. 그 적층수 증가에 의해 종래는 문제가 되지 않았던 적층에 의해 생기는 반도체 웨이퍼 주요면의 요철이 문제가 되고 있다. 예를들면 적층함으로써 생기는 요철에 기인하는 노광시의 초점 심도부족을 보충할 목적으로, 또는 관통 구멍부(through hole)의 평탄화에 의한 배선밀도를 향상시킬 목적으로 CMP장치(화학적 기계연마 기술)를 이용한 반도체 웨이퍼의 평탄화가 검토되고 있다.

상기 CMP장치는 피처리물인 반도체 기판을 유지하는 연마헤드, 피처리물의 연마처리를 행하기 위한 연마패드, 상기 연마패드를 유지하는 연마정반(platen)으로 구성되어 있다. 그리고 반도체 기판의 연마처리는 연마제와 화학약액으로 이루어지는 슬러리를 사용하여 반도체 기판과 연마패드를 상대운동시킴으로써 반도체 기판 표면의 층을 매끄럽게 한다. 이 반도체 기판의 연마 가공시 연마속도는 예를 들면 반도체 기판의 한쪽 주요면에 형성된 산화실리콘(SiO₂)막의 경우에는 반도체 기판과 연마패드의 상대속도 및 하중에 거의 비례한다. 따라서, 반도체기판의 각부분을 균일하게 연마 가공하기 위해서는 반도체 기판에 가하는 하중을 균일하게 할 필요가 있다. 그러나, 연마헤드에 유지된 반도체기판의 표면은, 예를들면 반도체기판의 본래의 휘어짐 등의 변형에 의해 전체적으로는 구부러지는 경우가 많다. 따라서, 반도체기판의 각 부분에 균일하게 하중을 주기 위해서는 부드러운 연마패드를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 부드러운 연마패드를 사용하여 연마가공을 행할 경우에 반도체기판 표면의 국소적인 요철의 평탄성이 나빠지게 되었다. 예를들면, 상기 반도체기판 표면층의 부분적인 요철이 연마 늘어짐, 즉 연마면이 둥글게 되어 평탄화되지 못하는 문제를 야기하였다. 이에 대하여 딱딱한 연마패드를 사용하여 마찬가지로 반도체기판의 연마가공을 행할 경우 상술한 부드러운 연마패드를 사용하는 경우와는 반대로 반도체기판 표면의 국소적인 요철의 평탄성은 향상시킬 수 있지만, 반도체기판의 전체적인 굴곡에 대한 추종성의 관점에서는 좋지 않았다. 예를 들어 반도체기판 표면의 돌출되어 있는 부분의 요철은 많이 연마되고, 들어가 있는 부분의 요철은 거의 연마되지 않고 남아 있었다. 이러한 불균일한 연마가공은 알루미늄 배선을 노출시키거나, 연마가공 후의 산화 실리콘 절연막면 두께의 부분적인 불균일을 가져와 예를들면 관통 구멍 직경의 불일치 및 적층 기인의 요철을 평탄화하지 못하여 노광시의 초점심도가 부족해지는 원인이 된다. 상기 반도체 웨이퍼가 연마되고 있는 과정에서 웨이퍼 표면의 상태를 광검출 수단을 이용하여 판단할 수 있는 연마장치가 사용되고 있다. 그러나, 이러한 광검출수단을 사용할 경우, 반드시 빛이 폴리싱 패드를 통과해야 하는 문제가 있다. 따라서, 일부 업체에서는 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 투명한 폴리머로 만들어서 빛을 통과하게 하고 있다(US Patent 5605760, 국내 출원번호 101998001235). 그러나, 상기 폴리싱 패드의 일부분을 투명한 폴리머로 할 경우, 불투명한 부분과 투명한 부분이 만나는 경계면에 슬러리나 다른 불순물이 제거되지 않고 남아 다음 CMP 공정을 진행하는 웨이퍼에 나쁜 영향을 주게 된다. 따라서, 상기 폴리싱 패드의 투명한 부분에 대한 개선이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 반도체를 제조하는 공정중에서 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마패드인 폴리싱 패드가 일부 또는 전체가 빛을 투과할수 있도록 함으로서 연마공정의 진행정도를 확인할 수 있도록 하는 폴리싱 패드를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체용 웨이퍼를 연마하기 위한 폴리싱 패드에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분의 재질이 빛을 통과시킬 수 있는 유리로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분의 재질이 빛을 통과시킬 수 있는 석영으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 유리는 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 석영은 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 유리는 빛을 통과시키지못하는 부분과 높이가 일치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 석영은 빛을 통과시키지 못하는 부분과 높이가 일치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 유리가 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 경우에 빛을 통과하지 못하는 부분에 홈이 형성되어 유리부분에 존재하는 슬러리가 홈을 따라 외부로 흘러나가도록 형성되는 것을 특징으로 하는 한다.

상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 석영이 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 경우에 빛을 통과하지 못하는 부분에 배출홈이 형성되어 석영부분에 존재하는 슬러리가 배출홈을 따라 외부로 흘러나가도록 형성되는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명에 의하면, 반도체용 웨이퍼를 연마장치를 구성하는 헤드에 착설시키고, 상기 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼를 연마하는 폴리싱 패드가 설치된다. 상기 폴리싱 패드와 웨이퍼가 서로 마찰을 하면서 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다. 상기 폴리싱 패드는 일부분 또는 전체를 석영(quartz) 또는 유리로 구성시킨다. 상기 폴리싱 패드의 일부분 또는 전체를 유리나 석영으로 구성시키면 폴리싱 패드의 하부에 설치된 광발생부로부터 발생되는 빛이 폴리싱 패드를 통과해 웨이퍼의 표면에 부딪힌 후 반사되어 광감지부에 감지된다. 따라서, 상기 광감지부는 웨이퍼를 통해 반사되는 빛을 분석하여 웨이퍼의 표면이 연마된 정도를 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 폴리싱 패드의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 투명창의 구조를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 투명창의 다른 실시예를 나타낸 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 배출홈을 나타낸 측면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

10 : 평판 플레이트 20 : 폴리싱 패드

30 : 웨이퍼 40 : 헤드부

50 : 광발생부 60 : 광감지부

70 : 제어부 80 : 투명창

90 : 배출홈 95 : 슬러리

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 연마장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 폴리싱 패드의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 투명창의 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 투명창의 다른 실시예를 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 폴리싱 패드에 구성된 배출홈을 나타낸 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 반도체용 웨이퍼(30)는 연마장치를 구성하는 헤드부(40)에 착설되어 고정된다. 상기 헤드부(40)는 회전운동 및 직선운동을 하면서 웨이퍼(30)의 막질이 연마되도록 한다. 상기 헤드부(40) 및 웨이퍼(30)의 하부에는 폴리싱 패드(20)가 설치된다. 상기 폴리싱 패드(20)는 평판 플레이트(10)의 상면에 착설된다. 상기 평판 플레이트(10)는 회전운동을 하면서 웨이퍼(30)와의 마찰로 웨이퍼(30)의 표면을 연마한다.

상기 폴리싱 패드(20)의 상면에 웨이퍼(30)가 접촉되고, 상기 웨이퍼(30)와 폴리싱 패드(20)는 서로 다른 방향으로 또는 같은 방향으로 회전운동 및 직선운동을 하게 되면 웨이퍼(30)의 표면이 폴리싱 패드(20)에 의해 연마가 된다. 상기 폴리싱 패드(20)와 웨이퍼(30)에는 연마성능을 향상시키기 위한 연마용 슬러리(95)가 공급된다.

상기 웨이퍼(30)가 폴리싱 패드(20)의 상면에서 연마를 시키면서 작업자는 웨이퍼(30)의 표면이 연마된 정도를 수시로 체크한다. 상기 웨이퍼(30)의 표면이연마된 정도를 자동으로 체크하기 위하여 폴리싱 패드(20)의 일부분에 빛이 투과될 수 있는 투명창(80)을 형성시킨다. 상기 투명창(80)을 석영(quartz)이나 또는 유리를 이용하여 형성시킨다. 상기 투명창(80)을 형성하는 유리 또는 석영을 이용하여 폴리싱 패드(20)를 형성시킬 수 있다.

상기 폴리싱 패드(20)에 형성되는 투명창(80)의 하부에는 투명창(80)을 통해 웨이퍼(30)로 빛을 투사하는 광발생부(50)가 설치되고, 상기 광발생부(50)의 근접부에는 웨이퍼(30)로부터 투명창(80)을 통해 반사되어 오는 빛을 감지하는 광감지부(60)가 설치된다. 상기 광감지부(60)는 투명창(80)을 통해 웨이퍼(30)로부터 반사되어 오는 빛을 감지하여 제어부(70)에 인가하고, 상기 제어부(70)는 광감지부(60)로부터 인가되는 신호를 분석하여 웨이퍼(30)의 연마된 상태를 판단한다.

상기 투명창(80)을 형성하는 유리 또는 석영은 빛을 통과시키지 못하는 다른 영역보다 낮은 높이를 갖게 한다. 상기 투명창(80)이 다른 영역보다 낮은 높이를 갖게 함으로써 웨이퍼(30)의 표면이 투명창(80)과 마찰을 일으키지 않게 된다. 상기 투명창(80)은 빛을 통과시키지 않는 다른 영역이 웨이퍼(30) 및 슬러리(95)에 의해 마모되어 없어지는 정도에 따라 다양한 높이를 갖게 할 수 있다. 상기 투명창(80)에는 빛을 투과시키지 않는 다른 영역보다 낮은 높이를 가지므로 투명창(80)에 슬러리(95) 및 다른 이물질이 잔존하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 투명창(80)에는 배출홈(90)을 형성시킨다. 상기 배출홈(90)은 투명창(80)으로부터 빛을 투과시키지 않는 다른 영역의 표면에 형성되고, 상기 투명창(80)에 존재하는슬러리 및 다른 이물질이 배출홈(90)을 따라 자동으로 폴리싱 패드(20)의 밖으로 배출된다.

또한, 상기 투명창(80)을 다른 빛을 투과시키지 않는 다른 영역과 같은 높이를 갖게 할 경우에는 배출홈(90)은 형성시키지 않아도 된다.

이상 설명에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 반도체용 웨이퍼를 연마장치를 구성하는 헤드에 착설시키고, 상기 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼를 연마하는 폴리싱 패드가 설치된다. 상기 폴리싱 패드와 웨이퍼가 서로 마찰을 하면서 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다. 상기 폴리싱 패드는 일부분 또는 전체를 석영(quartz) 또는 유리로 구성시킨다. 상기 폴리싱 패드의 일부분 또는 전체를 유리나 석영으로 투명창을 구성시키면 폴리싱 패드의 하부에 설치된 광발생부로부터 발생되는 빛이 폴리싱 패드의 투명창을 통과해 웨이퍼의 표면에 부딪힌 후 반사되어 광감지부에 감지된다. 따라서, 상기 광감지부는 웨이퍼를 통해 반사되는 빛을 감지 하여 제어부에 인가하고, 상기 제어부는 광감지부로부터 인가되는 신호를 분석하여 웨이퍼의 표면이 연마된 정도를 판단할 수 있다.

Claims (4)

1. 반도체용 웨이퍼를 연마하기 위한 폴리싱 패드에 있어서, 상기 폴리싱 패드는 전체 또는 일부분의 재질이 빛을 통과시킬 수 있는 유리 또는 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 일부분을 구성하는 유리 또는 석영은 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 유리 또는 석영은 빛을 통과시키지 못하는 부분과 높이가 일치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 전체 또는 일부분을 구성하는 유리 또는 석영이 빛을 통과시키지 못하는 부분보다 높이가 낮게 형성되는 경우에 빛을 통과하지 못하는 부분에 배출홈을 형성시켜 유리 또는 석영의 부분에 존재하는 슬러리가 배출홈을 따라 외부로 흘러나가도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.