KR20070069318A

KR20070069318A - 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템

Info

Publication number: KR20070069318A
Application number: KR1020050131284A
Authority: KR
Inventors: 김대영
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-03

Abstract

본 발명은 화학기계적 연마공정에서 웨이퍼 균일도 향상을 위해 여러 영역을 갖는 플래튼시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 웨이퍼(50)를 진공 흡착하기 위한 웨이퍼 헤드로서 폴리싱헤드(40), 이 폴리싱헤드(40)의 하부에 설치되어 웨이퍼(50)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(20)및, 이 폴리싱패드(20)를 고정시키는 로테이팅 플래튼(10)을 구비하여 ; 상기 로테이팅 플래튼은 3 개의 플래튼(10, 10', 10")으로서 크기가 다른 여러 영역으로 나누어지도록 설치된 것을 그 특징으로 한다.

CMP, 화학기계적 연마공정, 플래튼, 웨이퍼 균일도, 플래튼시스템

Description

화학기계적 연마공정의 플래튼시스템{PLATEN SYSTEM OF CMP}

도 1 은 운영중인 화학기계적 연마장비를 설명하기 위한 공정도,

도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템을 설명하기 위한 작동 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 10', 10" : 로테이팅 플래튼

20 : 폴리싱패드

30 : 슬러리 공급 31 : 슬러리

32 : 패드콘디셔너

40 : 웨이퍼 헤드 50 : 웨이퍼

본 발명은 화학기계적 연마공정에서 웨이퍼 균일도 향상을 위해 여러 영역(Zone)을 갖는 플래튼(Platen) 시스템에 관한 것이다.

최근 반도체 소자는 고집적화에 따라 그 구조가 다층화되고 있다. 이에 따라 반도체 소자의 제조공정 중에는 반도체 웨이퍼의 각 층의 평탄화를 위한 연마 공정이 필수적으로 포함된다. 이러한 연마 공정에서는 주로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 공정이 적용되고 있다.

상기 화학기계적연마(CMP) 공정은 텅스텐이나 산화물 등이 입혀진 반도체 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마제에 의해 연마시키는 공정으로서, 기계적 연마는 연마 헤드에 고정된 웨이퍼를 회전하는 연마 패드에 가압시킨 상태에서 회전시킴으로써 연마 패드와 웨이퍼 표면간의 마찰에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이고, 화학적 연마는 연마 패드와 웨이퍼 사이에 공급되는 화학적 연마제로서의 슬러리에 의해 웨이퍼 표면의 연마가 이루어지게 하는 것이다.

이 공정에 의하면, 좁은 영역뿐만 아니라 넓은 영역의 평탄화에 있어서도 우수한 평탄도(planarity)를 얻을 수 있으므로, 상기 화학기계적 연마(CMP) 공정은 웨이퍼가 대구 경화되어 가는 추세에 특히 적합하다. 종래 기술에 따른 화학기계적 연마(CMP)장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 상기 화학기계적 연마(CMP) 공정을 수행하는 화학기계적 연마(CMP)장치는 크게 연마 스테이션과 연마 헤드 어셈블리를 포함한다.

상기 연마 스테이션은 연마 패드가 설치된 플래튼을 구비하며, 상기 연마 헤드 어셈블리는 웨이퍼를 진공 흡착하는 연마 헤드와, 이 연마 헤드에 연결된 아암 과, 상기 연마 헤드를 연마 패드로 로딩/언로딩하는 구동부와, 진공 공급부및 압축 공기 공급부 등을 포함하도록 구성되어 있다.

즉, 화학기계적 연마(CMP)장비는 웨이퍼를 잡고서 회전하는 웨이퍼 헤드, 연마제로 사용되는 슬러리(Slurry)가 공급되는(떨어지는) 로테이팅 플래튼(Rotating Platen : 회전판), 폴리싱패드를 브레크인(break-in)하는 패드 콘디셔너(Pad conditioner)등으로 구성되어 있다. 이 회전판은 일체용으로 되어 있어 회전하므로, 상기 웨이퍼를 연마할 때에 영역 콘트롤(Zone control)이 되지 않아 특정지역에서 선택적으로 폴리싱을 하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 화학기계적 연마(CMP)공정에서 사용되는 로테이팅 플래튼을 여러 영역으로 나누어 다른 회전 속도로 진행시키므로 웨이퍼내의 특정지역을 선택적으로 폴리싱하여 웨이퍼의 균일도를 향상시키기 위하여 개량된 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼(50)를 진공 흡착하기 위한 웨이퍼 헤드로서 폴리싱헤드(40), 이 폴리싱헤드(40)의 하부에 설치되어 웨이퍼(50)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(20)및, 이 폴리싱패드(20)를 고정시키는 로테이팅 플래튼(10)을 구비하여 ; 상기 로테이팅 플래튼은 3 개의 플래튼(10, 10', 10")으로서 크기가 다른 여러 영역으로 나누어지도록 설치된 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 운영중인 화학기계적 연마장비를 설명하기 위한 공정도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 관한 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템을 설명하기 위한 작동 상태도이다.

도 1 에 도시된 웨이퍼 폴리싱장비에서는 웨이퍼(50)를 진공 흡착하기 위한 웨이퍼 헤드로서 폴리싱헤드(40)와, 이 폴리싱헤드(40)를 회전시키기 위한 모터와, 상기 폴리싱헤드(40)의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼(50)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(20)와, 상기 폴리싱패드(20)를 고정시키는 로테이팅 플래튼(10)으로 구성되어져 있다. 상기 폴리싱 패드(20)위에는 각기 화살표와 같이 작동되는 패드콘디셔너(32), 웨이퍼(50)와 폴리싱 헤드(40), 그리고 슬러리(31)와 슬러리공급(30)이 되도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같이 웨이퍼(50)를 폴리싱헤드(40)에 진공 흡착한 후 폴리싱헤드(40)의 상부에 설치되어 있는 모터를 구동하여 시계방향으로 웨이퍼(50)를 회전시킨다. 그런 후 폴리싱패드(20)가 설치되어 있는 플래튼(10)을 웨이퍼(50)의 회전 반대방향으로 회전시키고, 상기 폴리싱헤드(40)를 아래쪽으로 이동하여 웨이퍼의 하측면을 반대방향으로 회전하는 폴리싱패드(20)에 밀착시켜서 슬러리(31)를 공급(32)하면서 웨이퍼(50)를 연삭한다.

도 2 에 도시된 바와 같이 회전판인 로테이팅 플래튼(10, 10', 10")을 여러영역(Zone)으로 나누고, 각각의 회전판들을 서로 다른 회전속도로 돌게 함으로써 웨이퍼내에서 영역 콘트롤(zone control)이 가능하게 하여, 균일도를 향상시킬 수 있다. 상기 로테이팅 플래튼(10)은 큰 회전판이고 안쪽으로 중간 회전판의 로테이팅 플래튼(10')과 더불어 작은 회전판의 로테이팅 플래튼(10")이 배열되어 있다.

여러 영역으로 분리된 로테이팅 플래튼(Platen : 10, 10', 10")을 사용할 경우에는 각각의 영역(Zone) 회전판을 회전시키므로, 웨이퍼내의 특정지역을 선택적으로 콘트롤(control)이 가능해져 웨이퍼 균일도를 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 화학기계적 연마(CMP) 장비의 회전판을 여러 영역(Zone)으로 나누어 변경하는 경우인 것이다.

본 발명의 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화학기계적 연마(CMP)공정에서 사용되는 로테이팅 플래튼을 여러 영역으로 나누어 다른 회전 속도로 진행시키므로 웨이퍼내의 특정지역을 선택적으로 폴리싱 하여 웨이퍼의 균일도를 향상시키기 위 하여 개량된 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템을 제공할 수 있다.

Claims

웨이퍼(50)를 진공 흡착하기 위한 웨이퍼 헤드로서 폴리싱헤드(40), 이 폴리싱헤드(40)의 하부에 설치되어 웨이퍼(50)를 폴리싱하기 위한 폴리싱패드(20)및, 이 폴리싱패드(20)를 고정시키는 로테이팅 플래튼(10)을 구비하여 ;

상기 로테이팅 플래튼은 3 개의 플래튼(10, 10', 10")으로서 크기가 다른 여러 영역으로 나누어지도록 설치된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 로테이팅 플래튼(10)은 큰 회전판이고 안쪽으로 중간 회전판의 로테이팅 플래튼(10')과 더불어 작은 회전판의 로테이팅 플래튼(10")이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

각각의 회전판들을 서로 다른 회전속도로 돌게 함으로써 웨이퍼내에서 영역 콘트롤이 가능하게 된 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마공정의 플래튼시스템.