KR20050071125A - Method and device for supply of slurry in cmp process - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 슬러리 공급부를 진공으로 구비하고 연마 테이블의 회전력을 이용하여 외부 공급장치없이 자체적으로 슬러리를 공급하는 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a slurry supply method and apparatus in a chemical mechanical polishing process, and more particularly, to a slurry in a chemical mechanical polishing process, in which a slurry supply unit is provided in a vacuum and the slurry is supplied by itself without an external supply device using a rotational force of a polishing table. It relates to a supply method and an apparatus.

본 발명의 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치는 별도의 슬러리 배출수단이 필요없이 정반에서 발생되는 회전력을 이용하여 자체적으로 슬러리를 공급하는 방법으로 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마 균일성을 최대화 하고 생산원가를 줄이는 것이다. 또한, 슬러리 용기를 진공상태로 유지하므로 보다 정밀한 슬러리의 배출이 이루어진다.In the chemical mechanical polishing process of the present invention, the slurry supplying method and apparatus provide a slurry supplying method by using the rotational force generated on the surface plate without the need for a separate slurry discharging means to maximize polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer surface. It is to reduce production costs. In addition, since the slurry container is kept in a vacuum state, a more precise discharge of the slurry is achieved.

Description

화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치{Method and device for supply of slurry in CMP process} Method and device for supplying slurry in CMP process

본 발명은 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 슬러리 공급부를 진공으로 구비하고 연마 테이블의 회전력을 이용하여 외부 공급장치없이 자체적으로 슬러리를 공급하는 화학기계적연마(CMP) 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for supplying a slurry in a chemical mechanical polishing process, and more particularly, to a chemical mechanical polishing (CMP) having a slurry supply unit as a vacuum and supplying a slurry by itself without using an external supply device by using a rotational force of a polishing table. A slurry supply method and apparatus in a process.

반도체의 고성능화, 고집적화, 초 LSI(Large Scale Integration)의 고밀도화에 따라 디바이스 구조가 보다 다층화되고, 표면의 요철이 커지는 경향이 있다. 또한, 표면의 단차가 커지면 노광시에 표면의 초점심도에 제한이 따르므로 미세한 선폭의 집적화가 곤란하며 초 LSI 의 제조과정에서 평탄화할 필요가 있다. 소자를 형성한 기판 위를 평탄화하는 기술로는 도포 글라스법 즉 SOG(Spin On Glass), 평탄성이 우수한 절연막을 형성하는 리플로우(Reflow) 및 레지스트 엣치백 등이 있는 바, 상기 방법들과 같은 순수한 화학적인 방법으로는 칩 크기 정도의 평탄화 효과 외에 0.35㎛ 이하의 배선 폭을 요구하는 디바이스로의 적용 시 다층 배선의 층간 절연막을 서브 미크론 이하의 평탄도를 얻는 것이 곤란하다. 따라서 전체적인 평탄화가 가능한 기술로써 기계적 연마와 동시에 화학반응에 의해 연마를 행하는 CMP 기술이 대두된다. CMP 공정은 슬러리와 패드의 마찰력을 이용하여 웨이퍼 표면을 가공하기 때문에 슬러리와 패드의 영향이 크다. 특히 슬러리의 유량은 일정한 연마 효율(Removal Rate)과 웨이퍼면 내의 연마 균일성(WIWNU)에 영향을 미치게 된다. 따라서 CMP 공정시 일정한 유량을 유지하기 위해 외부의 공급 장치를 이용한다. 이러한 외부의 공급 장치는 가격이 비싸고 슬러리 유량이 일정하지 않아 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마 균일성(WIWNU)에 악영향을 미치는 문제점을 갖고 있다.As semiconductors have high performance, high integration, and high density of large scale integration (LSI), device structures become more multilayered and surface irregularities tend to increase. In addition, when the step height of the surface becomes larger, the depth of focus of the surface is limited during exposure, so that it is difficult to integrate fine line widths and it is necessary to planarize during the manufacturing of ultra LSI. Techniques for planarizing the substrate on which the device is formed include coating glass method, that is, spin on glass (SOG), reflow and resist etch back forming an insulating film having excellent flatness. In the chemical method, it is difficult to obtain sub-micron flatness of an interlayer insulating film of a multilayer wiring when applied to a device requiring a wiring width of 0.35 µm or less in addition to the planarization effect of the chip size. Therefore, CMP technology that performs polishing by chemical reaction simultaneously with mechanical polishing is emerging as a technology that can be planarized as a whole. Since the CMP process uses the friction between the slurry and the pad to process the wafer surface, the slurry and the pad are highly affected. In particular, the flow rate of the slurry affects the constant polishing rate and the polishing uniformity in the wafer surface (WIWNU). Therefore, an external supply device is used to maintain a constant flow rate during the CMP process. This external supply device has a problem that the price is expensive and the slurry flow rate is not constant, which adversely affects polishing efficiency and polishing uniformity (WIWNU) in the wafer surface.

CMP 공정은 일반적으로 절연막의 평탄화 공정 내지 금속막의 다마신(Damascene) 공정을 위한 수단으로 이용된다. 상기 공정은 슬러리(Slurry)와 패드(Pad)의 마찰력을 이용하여 웨이퍼 표면을 가공하는 것으로 슬러리, 패드, 후막(Backing Film), 다이아몬드 조절기(Diamond Conditioner) 등의 다양한 소모품이 이용된다. 특히 CMP 공정은 가공하고자 하는 웨이퍼 표면을 패드상에 밀착시켜 가공하는 것으로 패드와 웨이퍼간 압력 분포에 따라 연마(Polishing) 특성이 달라진다. 따라서 효과적인 연마를 위해서는 패드가 연마 특성을 갖추어야 한다. CMP에 의한 평탄화 장치는 서로 마찰시키는 헤드(기판)와 테이블(정반)의 구성으로 되어 있다. 웨이퍼를 붙인 헤드와 패드를 붙인 정반 사이에 연마재를 분산시키는 용액인 슬러리(Slurry)를 공급하며 헤드와 정반을 각각 독립적으로 회전시켜 빈틈없이 구석구석까지 연마시킨다.The CMP process is generally used as a means for the planarization of the insulating film or the damascene process of the metal film. The process is to process the surface of the wafer by using the friction between the slurry (Slurry) and the pad (Pad) is a variety of consumables, such as slurry, pads, backing film, diamond conditioner. In particular, in the CMP process, the wafer surface to be processed is brought into close contact with a pad, and polishing characteristics vary according to the pressure distribution between the pad and the wafer. Therefore, for effective polishing, the pad must have polishing characteristics. The planarization apparatus by CMP has the structure of the head (board | substrate) and table (table plate) which rub together. Slurry, a solution for dispersing abrasives, is supplied between the head to which the wafer is attached and the surface to which the pad is attached, and the head and the surface are rotated independently to grind to every corner.

도 1은 종래의 CMP 공정에서 슬러리 공급과정에 대한 개략도이다. 정반(10)에는 패드(11)가 장착되어 있으며 패드(11)에 있는 기공은 슬러리가 잘 전달되도록 해주며, 슬러리 뿐만 아니라 CMP 중에 떨어져 나온 막질들을 모아두는 역할도 한다. 이러한 CMP 공정 중에 가장 필수적인 슬러리는 외부의 슬러리 공급부(12)에서 슬러리 이동관(13)을 거쳐 슬러리 노즐(15)을 통해 정반(10)으로 공급되어진다. 그러나 상기 외부의 슬러리 공급부(12)는 가격이 비싸고 슬러리 유량이 일정하지 않아 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마 균일성에 악영향을 미치는 문제점을 갖고 있다.1 is a schematic diagram of a slurry feeding process in a conventional CMP process. The surface plate 10 is equipped with a pad 11 and the pores in the pad 11 allow the slurry to be transferred well, and collects not only the slurry but also the film quality released in the CMP. The most essential slurry during the CMP process is supplied to the surface plate 10 through the slurry nozzle 15 through the slurry transfer pipe 13 in the external slurry supply unit 12. However, the external slurry supply unit 12 has a problem that the price is expensive and the slurry flow rate is not constant, which adversely affects polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer surface.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 외부 슬러리 공급부없이 슬러리 유량이 일정하게 공급되고 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마균일성을 최대화하고 생산원가를 줄이는 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, the slurry flow rate is constantly supplied without a separate external slurry supply, maximizing polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer surface and reducing the production cost It is an object of the present invention to provide a slurry feeding method and apparatus in a chemical mechanical polishing process.

본 발명의 상기 목적은 진공상태를 유지하는 슬러리 용기로부터 정반의 회전력에 의해 슬러리를 배출하는 CMP 공정에서 슬러리 공급 방법에 의해 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a slurry feeding method in a CMP process for discharging the slurry by the rotational force of the surface plate from the slurry container maintaining the vacuum state.

본 발명의 상기 목적에 따른 CMP 공정에서 슬러리 공급 방법을 이루는 수단은, 진공상태를 유지하는 슬러리 용기; 상기 슬러리 용기로부터 배출되는 슬러리를 이동시키는 슬러리 이동관; 상기 슬러리 이동관으로부터 이동된 슬러리를 패드로 배출시키는 슬러리 노즐; 상기 슬러리가 배출된 상기 패드가 장착되는 정반; 및 상기 정반을 회전시키는 정반 회전부를 포함하는 CMP 공정에서 슬러리 공급 장치에 의해서 구현된다.Means for forming a slurry supply method in a CMP process according to the above object of the present invention, a slurry container for maintaining a vacuum state; A slurry transfer pipe for moving the slurry discharged from the slurry container; A slurry nozzle for discharging the slurry moved from the slurry moving pipe to a pad; A surface plate on which the pad from which the slurry is discharged is mounted; And it is implemented by a slurry supply device in a CMP process including a surface plate rotating portion for rotating the surface plate.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 CMP 공정에서 슬러리 공급과정에 대한 개략도이다. 먼저, 슬러리 용기(16)는 진공상태를 유지할 수 있도록 구비한다. 상기 슬러리 용기(16)는 슬러리를 공급시키는 방식에서 도 1에서 볼 수 있는 종래의 슬러리 공급부(12)와 구별된다. 즉, 종래의 슬러리 공급부(12)는 슬러리를 배출시키는 수단을 동시에 구비해야 하고, 상기 슬러리를 배출시키는 수단은 정반과 패드의 작업량에 알맞는 슬러리의 양을 배출시켜야 하므로 이에 따른 비용이 증가하고 슬러리 유량이 정밀하지 않아 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마 균일성에 악영향을 미치는 문제점을 갖게 된다.2 is a schematic diagram of a slurry feeding process in a CMP process according to the present invention. First, the slurry container 16 is provided to maintain a vacuum state. The slurry vessel 16 is distinguished from the conventional slurry feed 12 seen in FIG. 1 in the manner of feeding the slurry. That is, the conventional slurry supply unit 12 must be provided with a means for discharging the slurry at the same time, the means for discharging the slurry should be discharged the amount of slurry suitable for the work volume of the surface plate and the pad, thereby increasing the cost and slurry Since the flow rate is not accurate, there is a problem that adversely affect the polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer surface.

그러나, 본 발명에 따른 슬러리 용기(16)는 진공상태를 유지하고 있으므로 단지 정반에서 발생되는 힘에 따라 슬러리를 공급하게 되므로 특별한 배출 수단이 필요없게 된다.However, since the slurry container 16 according to the present invention maintains a vacuum state, the slurry container 16 is supplied only by the force generated at the surface plate, so that no special discharge means is required.

상기 정반에서 발생되는 힘은 정반의 일면에 구비된 정반 회전부(17)에 의한 회전력이다. 즉, 상기 정반 회전부(17)의 회전력에 비례하여 진공상태의 슬러리 용기(16)로부터 자연스럽게 슬러리가 배출되는 것이다. 상기 회전력에 비례한 슬러리의 배출방식은 대기압에서 보다는 진공상태에서 더욱 정밀하게 조절된다.The force generated in the surface plate is a rotational force by the surface plate rotating unit 17 provided on one surface of the surface plate. That is, the slurry is naturally discharged from the slurry container 16 in a vacuum state in proportion to the rotational force of the surface plate rotating unit 17. The discharge of the slurry in proportion to the rotational force is more precisely controlled in a vacuum than at atmospheric pressure.

따라서 본 발명에 따른 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치는 슬러리를 외부 공급 장치 없이 정반에서 발생되는 회전력을 이용하여 자체적으로 공급할 수 있는 것이다.Therefore, the slurry feeding method and apparatus in the chemical mechanical polishing process according to the present invention can supply the slurry by itself using a rotational force generated on the surface plate without an external supply device.

도 3은 CMP 공정에서 슬러리가 공급되는 것을 나타내는 평면도이다. 슬러리 노즐(15)에서 슬러리(14)가 공급되며 정반에 장착된 패드(11)와 헤드에 장착된 웨이퍼(18)가 회전하며 CMP 공정이 진행되는 것을 볼 수 있다.3 is a plan view showing that the slurry is supplied in the CMP process. The slurry 14 is supplied from the slurry nozzle 15, and the pad 11 mounted on the surface plate and the wafer 18 mounted on the head rotate and the CMP process is performed.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.

따라서, 본 발명의 화학기계적연마 공정에서 슬러리 공급 방법 및 장치는 별도의 슬러리 배출수단이 필요없이 정반에서 발생되는 회전력을 이용하여 자체적으로 슬러리를 공급하는 방법으로 연마효율과 웨이퍼면 내의 연마 균일성을 최대화 하고 생산원가를 줄이는 것이다. 또한, 슬러리 용기를 진공상태로 유지하므로 보다 정밀한 슬러리의 배출이 이루어진다.Therefore, the slurry feeding method and apparatus in the chemical mechanical polishing process of the present invention is a method of supplying the slurry by using the rotational force generated on the surface plate without the need for a separate slurry discharge means, the polishing efficiency and polishing uniformity in the wafer surface Maximize and reduce production costs. In addition, since the slurry container is kept in a vacuum state, a more precise discharge of the slurry is achieved.

도 1은 종래의 CMP 공정에서 슬러리 공급과정에 대한 개략도.1 is a schematic diagram of a slurry supply process in a conventional CMP process.

도 2는 본 발명에 따른 CMP 공정에서 슬러리 공급과정에 대한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of the slurry feeding process in the CMP process according to the present invention.

Claims (2)

CMP 공정에서 슬러리를 공급하는 장치에 있어서,In the apparatus for supplying slurry in a CMP process, 진공상태를 유지하는 슬러리 용기;A slurry container for maintaining a vacuum state; 상기 슬러리 용기로부터 배출되는 슬러리를 이동시키는 슬러리 이동관;A slurry transfer pipe for moving the slurry discharged from the slurry container; 상기 슬러리 이동관으로부터 이동된 슬러리를 패드로 배출시키는 슬러리 노즐;A slurry nozzle for discharging the slurry moved from the slurry moving pipe to a pad; 상기 슬러리가 배출되며 상기 패드가 장착되는 정반; 및A surface plate on which the slurry is discharged and the pad is mounted; And 상기 슬러리 용기로부터 슬러리를 그 회전력에 비례하여 배출시키는 정반 회전부Table rotating part for discharging the slurry from the slurry container in proportion to its rotational force 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 CMP 공정에서 슬러리 공급 장치.Slurry supply apparatus in the CMP process, characterized in that comprises a. CMP 공정에서 슬러리를 공급하는 방법에 있어서,In the method of supplying a slurry in a CMP process, 진공상태를 유지하는 슬러리 용기로부터 정반의 회전력에 의해 슬러리를 배출하는 것을 특징으로 하는 CMP 공정에서 슬러리 공급 방법.A slurry supplying method in a CMP process, characterized in that the slurry is discharged by the rotational force of the surface plate from the slurry container maintaining the vacuum state.