KR100587057B1 - Chemical Mechanical Grinding Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 백 필름과 연마패드의 접촉을 방지할 수 있는 화학적기계연마 장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 장치는 헤드부와, 상기 헤드부의 하측면에 구비되어 헤드의 압력에 대한 완충 작용을 하면서 웨이퍼 이동시에 상기 웨이퍼의 연마대상층이 형성된 제 1 면의 반대면인 제 2 면이 부착되도록 흡입력을 제공하는 백 필름과, 상기 웨이퍼의 상기 연마대상층을 연마하는 연마패드로 구성되는 화학적기계연마 장치에 있어서, 상기 백 필름은 상기 웨이퍼의 제 2 면을 완전히 덮을 수 있는 크기를 가지되 상기 웨이퍼의 플랫 존(Flat zone)에 대응하는 부분이 상기 플랫 존과 동일한 형상을 가져 상기 웨이퍼와 부착되지 않고 노출되는 부분의 폭이 일정하도록 구비된다. 본 발명에 따르면, 웨이퍼 외측면에 노출되는 백 필름의 면적을 일정하게 하여 웨이퍼를 연마하기 위한 압력으로 인한 상기 백 필름과 연마패드간의 접촉을 방지할 수 있다. The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus capable of preventing contact between a back film and a polishing pad. The disclosed apparatus of the present invention has a head portion and a lower surface of the head portion, which is provided with a buffering function against the pressure of the head and is attached to a second surface opposite to the first surface on which the polishing target layer of the wafer is formed during wafer movement. In the chemical mechanical polishing device comprising a back film providing a suction force and a polishing pad for polishing the polishing target layer of the wafer, the back film has a size that can completely cover the second surface of the wafer, the wafer The portion corresponding to the flat zone of the flat zone has the same shape as the flat zone so that the width of the portion exposed without being attached to the wafer is constant. According to the present invention, it is possible to prevent the contact between the back film and the polishing pad due to the pressure for polishing the wafer by making the area of the back film exposed on the outer surface of the wafer constant.
Description
도 1은 화학적기계연마 공정에 이용되는 종래의 백 필름과 웨이퍼를 도시한 평면도. 1 is a plan view showing a conventional back film and a wafer used in a chemical mechanical polishing process.
도 2는 화학적기계연마 공정에서 종래의 백 필름의 변형을 설명하기 위한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view for explaining the deformation of the conventional back film in the chemical mechanical polishing process.
도 3은 화학적기계연마 공정을 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view for explaining a chemical mechanical polishing process.
도 4는 화학적기계연마 공정에 이용되는 본 발명의 백 필름과 웨이퍼를 도시한 평면도.4 is a plan view showing a back film and a wafer of the present invention used in a chemical mechanical polishing process.
도 5는 화학적기계연마 공정에서 본 발명의 백 필름의 변형을 설명하기 위한 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view for explaining the deformation of the back film of the present invention in the chemical mechanical polishing process.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
201 : 연마패드 203 : 백 필름201: polishing pad 203: back film
205 : 헤드부 207 : 웨이퍼205: head portion 207: wafer
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 백 필름 (Back film)과 연마패드의 접촉을 방지할 수 있는 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a chemical mechanical polishing apparatus capable of preventing contact between a back film and a polishing pad.
주지된 바와 같이, 화학적기계 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정은 슬러리(Slurry)에 의한 화학 반응과 연마패드(Polishing pad)에 의한 기계적 가공이 동시에 이루어지는 평탄화 공정으로서, 이러한 화학적기계연마 공정은 표면 평탄화를 위해 기존에 이용되어져 왔던 리플로우(Reflow) 또는 에치-백(etch-back) 공정 등과 비교해서 글로벌 평탄화를 얻을 수 있고, 또한, 저온에서 수행될 수 있다는 이점이 있다. As is well known, the chemical mechanical polishing process is a planarization process in which a chemical reaction by a slurry and a mechanical processing by a polishing pad are simultaneously performed. Compared with the conventional reflow or etch-back process, which has been used for a long time, global planarization can be obtained and it can be performed at low temperature.
특히, 상기 화학적기계연마 공정은 평탄화 공정으로 제안된 것이지만, 최근에 들어서는 자기정렬콘택(self aligned contact) 공정에서의 비트라인 콘택 플러그 및 스토리지 노드 콘택 플러그 형성을 위한 폴리실리콘막의 식각 공정에도 이용되는 바, 그 적용 분야가 점차 확대되고 있는 추세이다.In particular, the chemical mechanical polishing process is proposed as a planarization process, but recently, it is also used in the etching process of a polysilicon film for forming a bit line contact plug and a storage node contact plug in a self aligned contact process. As a result, their application is gradually expanding.
이러한, 화학적기계연마 공정은 연마패드 상에 백 필름(Back film)을 구비한 헤드에 지지되어 웨이퍼가 배치되며, 이후, 상기 연마패드와 웨이퍼가 서로 다른 방향으로 회전하는 기계적 작용과 슬러리에 의한 화학작용에 의해 상기 웨이퍼에 대한 연마가 이루어진다.Such a chemical mechanical polishing process is supported by a head having a back film on a polishing pad and a wafer is disposed thereon. Then, the mechanical action of the polishing pad and the wafer rotating in different directions and the chemistry by slurry By action, the wafer is polished.
여기서, 상기 백 필름은 웨이퍼를 연마하기 위한 압력이 가해질때, 상기 헤드부와 인접한 웨이퍼의 굴곡면에 의한 압력차가 웨이퍼의 연마면에 가해지는 것을 완충하는 역활을 하고, 그리고, 상기 웨이퍼를 진공압으로 헤드부에 밀착시킴으로써, 상기 헤드부에 의한 웨이퍼의 이동을 가능하게 하는 역활도 한다.Here, the back film serves to buffer the pressure difference due to the curved surface of the wafer adjacent to the head portion to be applied to the polishing surface of the wafer when pressure is applied to polish the wafer, and the wafer is vacuum-pressured. It also serves to enable the movement of the wafer by the head part by being in close contact with the head part.
또한, 상기 백 필름은 상기와 같은 역활을 수행하기 위하여, 미세한 변형이 가능한 고무재질로 이루어지며 웨이퍼 보다 더 넓은 면적을 가진다. 이에 따라, 상기 백 필름은 웨이퍼의 외각으로 가장자리의 일정한 면적이 노출된 형태를 가지게 된다.In addition, the back film is made of a rubber material capable of fine deformation and has a larger area than the wafer in order to perform the above role. Accordingly, the back film has a form in which a constant area of the edge is exposed to the outer surface of the wafer.
그러나, 상기와 같은 웨이퍼는, 도 1에 도시된 바와 같이, 위치를 표시하기 위한 플랫 존(Flat zone)(A)을 구비하며, 이에 따라, 상기 웨이퍼(3)의 플랫 존(A) 외측으로 노출되는 백 필름(1)의 부분은 다른 외측면과 비교하여 더 넓은 면적이 노출된다.However, such a wafer, as shown in FIG. 1, has a flat zone A for indicating a position, and thus, outside the flat zone A of the
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(3)의 플랫 존 외측으로 노출된 백 필름(1) 부분은 그 면적으로 인하여, 웨이퍼(207)를 연마할때 가해지는 압력에서 웨이퍼(207) 외측으로 노출된 백 필름(203)의 다른 부분보다 쉽게 변형이 일어나며, 심하게는, 이 부분에서 상기 백 필름(203)과 연마패드(201)가 접촉되는 현상이 발생한다.Thus, as shown in FIG. 2, the portion of the
이 경우, 상기 백 필름과 연마패드의 접촉 현상은 상기 백 필름의 심각한 손상을 초래하며, 또한, 상기 백 필름의 성분에 의한 연마패드의 오염이 심해지는 문제점을 발생시킨다.In this case, the contact phenomenon between the back film and the polishing pad causes serious damage to the back film, and also causes a problem that the contamination of the polishing pad due to the components of the back film becomes severe.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 백 필름의 손상과 연마패드의 오염을 방지할 수 있는 화학적기계연마 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a chemical mechanical polishing apparatus capable of preventing damage to a back film and contamination of a polishing pad.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화학적기계연마 장치는 헤드부와, 상기 헤드부의 하측면에 구비되어 헤드의 압력에 대한 완충 작용을 하면서 웨이퍼 이동시에 상기 웨이퍼의 연마대상층이 형성된 제 1 면의 반대면인 제 2 면이 부착되도록 흡입력을 제공하는 백 필름과, 상기 웨이퍼의 상기 연마대상층을 연마하는 연마패드로 구성되는 화학적기계연마 장치에 있어서, 상기 백 필름은 상기 웨이퍼의 제 2 면을 완전히 덮을 수 있는 크기를 가지되 상기 웨이퍼의 플랫 존(Flat zone)에 대응하는 부분이 상기 플랫 존과 동일한 형상을 가져 상기 웨이퍼와 부착되지 않고 노출되는 부분의 폭이 일정하도록 구비된다.The chemical mechanical polishing apparatus according to the present invention for achieving the above object is provided on the head portion, and the lower side of the head portion is provided with a first to be polished layer of the wafer during wafer movement while buffering the pressure of the head A chemical mechanical polishing apparatus comprising a back film providing a suction force to attach a second surface opposite to a surface, and a polishing pad for polishing the polishing target layer of the wafer, wherein the back film is a second surface of the wafer. It has a size that can completely cover the portion but the portion corresponding to the flat zone (Flat zone) of the wafer has the same shape as the flat zone is provided so that the width of the portion exposed without being attached to the wafer is constant.
여기서, 상기 백 필름은 웨이퍼의 플랫 존과 동일한 형상을 0∼5°의 오차로 상기 웨이퍼의 플랫 존과 대응되는 위치에 구비한다.Here, the back film has the same shape as the flat zone of the wafer at a position corresponding to the flat zone of the wafer with an error of 0 to 5 °.
본 발명에 따르면, 웨이퍼를 완전히 덮을 수 있는 크기를 가진 백 필름은 웨이퍼의 플랫 존에 대응하는 부분에 상기 플랫 존과 동일한 형상을 구비하므로, 상기 웨이퍼 외측면에 노출되는 백 필름의 면적은 일정하게 되어 웨이퍼를 연마하기 위한 압력으로 인한 상기 백 필름과 연마패드간의 접촉을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the back film having a size capable of completely covering the wafer has the same shape as the flat zone at a portion corresponding to the flat zone of the wafer, the area of the back film exposed to the outer surface of the wafer is constant. It is possible to prevent the contact between the back film and the polishing pad due to the pressure for polishing the wafer.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3을 참조하여 본 발명의 화학적기계연마 공정을 설명하면 다음과 같다. Referring to Figure 3 describes the chemical mechanical polishing process of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 화학적기계연마 공정은 연마패드(201) 상에 백 필름(203)을 구비한 헤드(205)에 지지되어 웨이퍼(207)가 배치되며, 이후, 상기 연마패드(201)와 웨이퍼(207)가 서로 다른 방향으로 회전하는 기계적 작용과 슬러리에 의한 화학적 작용에 의해 상기 웨이퍼(207)의 연마면에 대한 연마가 이루어진다.As shown in FIG. 3, a chemical mechanical polishing process is supported by a
여기서, 상기 웨이퍼는 헤드부와 인접한 부분이 완곡하게 휘어진 형태로 도시되어 있지만, 실제로는 여러가지 굴곡들이 형성되어져 있을 수 있으며, 이 경우에, 상기 여러가지 굴곡들은 헤드(205)에 의한 압력이 가해질때 웨이퍼(207)의 연마면에 각기 다른 압력차를 가한다. Here, the wafer is shown in a curved form in which the portion adjacent to the head is curved, but in fact, various bends may be formed, in this case, the various bends are the wafer when the pressure is applied by the
또한, 고무 재질과 같은 미세한 변형이 가능한 재질로 이루어진 백 필름 (203)은 웨이퍼(207)의 연마면에 가해지는 각기 다른 압력차를 완충하는 역활을 하며, 또한, 상기 헤드(205)의 이동시에는 흡착력을 이용하여 상기 웨이퍼(207)를 헤드(205)에 밀착시키는 역활을 한다.In addition, the
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(207)는 위치를 표시하기 위하여 플랫 존(A)을 구비한 원형의 형태이고, 백 필름은 상기 웨이퍼를 완전히 덮도록 원형의 형태인 것이 일반적이지만, 본 발명에서의 백 필름(203)은 상기 웨이퍼 (207)의 플랫 존(A)과 대응되는 위치에 동일한 형상(B)을 가진다. Here, as shown in Figure 4, the
이 경우, 상기 웨이퍼(207) 외측으로 노출되면서 미세한 변형이 가능한 재질로 이루어진 백 필름(203)의 부분은 플랫 존(A) 영역을 포함하여 모두 동일한 면적을 가지고, 이를 통해, 상기 웨이퍼(207) 외측으로 일정한 면적을 가지도록 노출된 백 필름(203) 부분들은, 도 5에 도시된 바와 같이, 헤드에 의한 웨이퍼(207)의 압력에서 플랫 존(A) 영역을 포함하여 동일한 변형이 일어난다.In this case, portions of the
따라서, 본 발명에서는 종래와 같이 웨이퍼의 플랫 존 외측으로 노출된 백 필름 부분이 면적 차이에 기인해서 압력으로 인해 심하게 변형되는 현상이 발생하 지 않으며, 이 결과로서, 상기 백 필름과 연마패드의 접촉을 방지할 수 있다.Therefore, in the present invention, a phenomenon in which the back film portion exposed to the outside of the flat zone of the wafer is not severely deformed due to the pressure due to the area difference as in the prior art does not occur. As a result, the contact between the back film and the polishing pad is prevented. You can prevent it.
또한, 상기 백 필름은 웨이퍼의 플랫 존과 동일한 형상을 0∼5°오차 범위에서 상기 웨이퍼의 플랫 존에 대응하는 부분에 구비하여 화학적기계연마 공정을 진행할 수도 있다. In addition, the back film may be provided with the same shape as the flat zone of the wafer in a portion corresponding to the flat zone of the wafer in an error range of 0 to 5 ° to perform a chemical mechanical polishing process.
이상에서와 같이, 본 발명은 웨이퍼를 연마하여 평탄화시키는 공정에서 발생하는 백 필름과 연마패드간의 접촉 현상을 방지하므로 상기 백 필름과 연마패드간의 접촉에 의한 백 필름의 손상이 발생하지 않으며, 이를 통해, 백 필름에 의한 연마패드의 오염도 방지할 수 있다.As described above, since the present invention prevents contact between the back film and the polishing pad generated in the process of polishing and flattening the wafer, damage of the back film due to contact between the back film and the polishing pad does not occur. The contamination of the polishing pad by the back film can also be prevented.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시 할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.
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- 2002-12-03 KR KR1020020076179A patent/KR100587057B1/en not_active Expired - Fee Related
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