KR20100079398A

KR20100079398A - Ｃｍｐ 패드의 그루브, 이의 제작방법 및 이를 포함한 ｃｍｐ 패드

Info

Publication number: KR20100079398A
Application number: KR1020080137870A
Authority: KR
Inventors: 최동호; 김호윤
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-07-08

Abstract

본 발명은 CMP 패드 그루브에 관한 것으로, 상세하게는 CMP(Chemical Mechanical Polish, 화학기계연마) 공정 시 사용되는 패드 그루브의 구조 변경을 통한 CMP 효율 및 슬러리 등 소모품의 사용량을 줄일 수 있는 패드 그루브, 이의 제작방법 및 이를 포함한 CMP 패드에 관한 것이다.

본 발명에 의한 CMP 패드의 그루브는 지그재그 형상의 홈이 CMP 패드의 중앙에서 외부로 나선형상을 이루면서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

CMP, 연마패드, 지그재그, 그루브, 나선형

Description

ＣＭＰ 패드의 그루브, 이의 제작방법 및 이를 포함한 ＣＭＰ 패드{CMP pad groove, its manufacturing method and CMP pad}

전자 및 컴퓨터 관련제품의 라디오, 텔레비젼및 컴퓨터등에 사용되어지는 다이오드, 트랜지스터및 사이리스터등의 반도체 소자는 실리콘등의 단결정을 성장시킨 기둥 모양의 봉을 얇게 잘라서 원판 모양으로 만든 웨이퍼로부터 만들어진다. 즉, 실리콘 웨이퍼가 사진공정, 식각공정 및 박막 형성공정등 일련의 단위 공정들을 순차적으로 거쳐서 제조되는 것이다. 그런데, 최근 컴퓨터등과 같은 정보매체의 급속한 보급에 따라 반도체 분야도 비약적으로 발전하여, 최근의 반도체 소자를 사용한 장치들은 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장능력을 가질 것이 요구된다. 이와 같은 요건을 충족시키기 위해서는 필수적으로 고집적화가 필요하다.

현재 고집적화를 위해 기계적인 연마방식과 화학적인 연마방식을 접목시킨 화학기계적연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP)공정이 개발되어 사용되고 있다. 이 화학기계적연마공정에서의 기계적인 연마는 실리콘 웨이퍼와 표면에 일정한 거칠기를 가지는 연마패드를 접촉시키고 이를 서로 상대적으로 움직이게 함으로서 마찰을 일으키는 것에 의하여 이루어지고, 상기 화학적인 연마는 슬러리라는 화학물질을 연마패드와 웨이퍼 사이에 투입하여 웨이퍼의 절연막과 슬러리가 반응하게 하는 것에 의해 이루어지도록 되어 있다.

종래의 화학기계적연마장치의 구성을 개략적으로 알아보면, 연마패드는 연마테이블의 상부면에 부착되고 절연막이 형성된 웨이퍼는 연마헤드에 장착되고 있으며, 실리콘 웨이퍼가 연마패드에 밀착된 상태로 웨이퍼와 연마테이블이 상호 반대방향으로 회전하면서 기계적인 연마가 이루어진다. 아울러 별도로 설치되는 슬러리공급부를 통하여 상기 웨이퍼와 연마패드사이로 슬러리가 투입되어 웨이퍼 표면의 절연막과 반응하도록 하여 화학적인 연마가 이루어진다.

일반적으로 연마패드에는 일정 폭과 깊이를 갖는 특정한 형상의 그루브(groove)가 형성되어 있다. 상기 연마패드에 형성되는 그루브는 반도체 웨이퍼의 연마 작업 과정에서 연마 효율을 높이기 위해 지속적으로 공급되는 슬러리의 유동 및 분포관계를 결정하는 주요한 요소이다. 따라서, 상기 그루브의 형태는 연마 대 상물인 반도체 웨이퍼의 연마효율에 지대한 영향을 끼치게 되는 것이다.

대부분의 패드 제조업체에서 생산 되고 있는 패드는 그루브 자체의 피치(pitch), 깊이(depth) 및 폭(width) 등은 다르지만 그루브(1)의 형태는 대부분 도 1과 같은 XY-그루브 또는 도 2와 같은 동심원 형태의 K-그루브를 적용하고 있다.

도 3은 CMP 장비의 개략도이다. 이러한 XY-그루브 또는 K-그루브는 도 3과 같이, 슬러리 공급부(2)에 의해 슬러리(3)가 공급되고 웨이퍼(4)가 회전하는 연마 진행시 연마패드(6) 내 공극에 의한 슬러리(3) 함유는 가능하나, 연마패드(6) 내 그루브의 형태가 슬러리(3)가 연마패드(6) 위에서 머무르는 시간이 짧을 수밖에 없는 구조로 제작되어 있어서 상대적으로 슬러리 사용량이 많아 진다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 CMP 공정 진행 시 사용하는 패드(Pad)의 그루브(Groove)에 독립적인 선 문형 그루브를 독특하게 형성하여 이루어진 패드의 그루브 구조에 관한 것으로, 슬러리가 패드 위에 머무르는 시간을 증가시켜 상대적으로 적은 양의 슬러리로써 종래의 같은 양 이상을 사용할 때와 마찬가지의 CMP 효율을 유지 시켜 주며, 이물질도 선문형 그루브 안에 포집/침적되게 하여 스크래치 원인을 제거할 수 있는 CMP 패드의 그루브, 이의 제작방법 및 이를 포함한 CMP 패드를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 제조공정 중 CMP 공정에서 사용하는 연마패드의 그루브 구조 변경을 통해 사용되는 소모품 비용의 약 50% 이상을 차지하는 슬러리에 대한 비용을 감소시키고 CMP 효율도 증가시킬 수 있는 CMP 패드의 그루브, 이의 제작방법 및 이를 포함한 CMP 패드를 제공함에 그 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 나선형상은 시계방향 또는 반시계방향으로 형성되어 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 홈의 깊이가 0.03 내지 0.1 인치이다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 홈의 폭이 0.03 내지 0.1 인치이다.

본 발명에 의한 CMP 패드의 그루브 제조방법은 지그재그 형상의 그루브를 CMP 공정용 패드의 중앙에서 외부로 나선형상이 이루어지게 형성시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 패드 그루브는 상대적으로 작은 지그재그 형상의 홈이 CMP 패드의 중앙에서 외부로 상대적으로 큰 나선형상을 이루면서 독특한 형태로 형성됨으로써 슬러리가 패드 위에 머무르는 시간을 증가시켜 상대적으로 적은 양의 슬러리로써 종래의 같은 양 이상을 사용할 때와 마찬가지의 CMP 효율을 유지시켜 주고, 이물질도 지그재그 형태의 그루브 안에 포집/침적되게 하여 스크래치 원인을 제거하여 주는 부수적인 효과도 기대할 수 있다.

본 발명은 CMP 패드 그루브에 같은 단면 대비 훨씬 오랫동안 슬러리를 함유시키기 위한 그루브 구조변경이 핵심이다. 본 발명의 상기 목적은 CMP 공정시 사용하는 패드의 그루브에 선문형 그루브를 독특하게 형성하여 이루어진 패드의 그루브 구조에 의해 달성된다. 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자 세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 그루브가 형성되어 있는 CMP 패드의 개략도이다. 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 CMP 패드(100)에는 CMP 패드(100)의 중앙에서 외부로 상대적으로 큰 나선형상을 이루는 그루브(110)가 형성되어 있다. 여기서 그루브(110)는 단순한 곡선으로 이루어진 것이 아니라 상대적으로 작은 지그재그 형상으로 형성되어 있다. 도 4의 A 부분의 확대도를 보면, 그루브가 지그재그 형상으로 되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한 그루브 부분을 더욱 확대한 도 4의 B 부분의 확대도를 보면 그루브(110)에 홈(111)이 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 패드 그루브 구조는 CMP 공정시 회전으로 인해 슬러리가 낭비되는 것을 줄여주는 바, 패드의 그루브 형태와 깊이를 조정하여 슬러리가 패드 위에 머무를 수 있는 시간을 좀 더 지속시켜 줌으로써 상대적으로 적은 양의 슬러리로써 종래의 같은 양 이상을 사용할 때와 마찬가지의 CMP 효율을 유지시켜 준다. CMP 공정시 회전 방향이 반시계 방향이라고 가정할 때, 패드 내의 그루브 형태를 도 4와 같이 소용돌이무늬인 나선형으로 제작하되 나선의 회전방향을 반시계 방향으로 제작한다. 마찬가지로, CMP 공정시 회전방향이 시계방향인 장비에 적용되는 패드일 경우, 나선형태를 시계방향으로 제작한다.

상기와 같이 제작된 패드는 CMP 진행시 반시계 방향으로 회전하는 패드 위에 슬러리가 공급될 때 반시계 방향으로 형성된 선문형의 그루브로 인해 회전시 슬러리가 패드 내에 형성된 그루브의 나선형 홈을 따라 안쪽으로 포집될 수 있도록 한다. 결과적으로, 슬러리가 패드 외부로 이탈하는 비율을 감소시켜 슬러리가 패드 위에 머무르는 시간을 증가시켜 상대적으로 적은 양의 슬러리로써 종래의 같은 양 이상을 사용할 때와 마찬가지의 CMP 효율을 유지시켜 준다.

도 4는 본 발명에 따른 각각의 나선형 그루브가 독특한 형태(지그재그)로 형성된 것이다. 상기 나선형 그루브는 일반적인 곡선형태의 그루브가 아닌 도 4와 같이 슬러리가 회전시시 빠져나갈수 있게 하되, 최대한의 유동선상의 길이를 길게 지그재그 형태를 띄게 하는 것이다. 지그재그형의 그루브 제작시, 선문의 중앙 부위는 라인(line) 형태가 아니라 소용돌이(나선)무늬 형태로 제작하여 포집된 슬러리가 잠시 동안 선문형의 홈 안에 머무를 수 있도록 하고, 거기다가 다시 슬러리의 유동성의 경로 역할을 하는 그루브 형태를 지그재그 형으로 만들어, 최대한 슬러리를 포집시켜 웨이퍼와 슬러리의 화학 반응시간을 길게 해주는 것이다.

스크래치(scratch)의 원인이 되는 이물질들도 함께 지그재그 형태의 그루브 안에 포집/침적되게 하여 스크래치 원인을 제거하여 준다. 이때, 슬러리가 패드 위에 포집되는 경로가 되는 패드 그루브의 깊이 및 폭 또한 고려되어져야 한다.

도 5는 종래 패드의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 연마패드의 평면도이다. 도 5에서 보는 바와 같이, 종래의 패드는 음각 부분과 양각 부분이 교대로 있으며, 이들은 모두 직선이다. 그러나 본 발명에 의한 연마패드는 도 6에서 보는 바와 같이, 음각부분과 양각부분이 교대하되 이들은 지그재그 형상으로 형성되어 있다.

도 7은 도 5에서 XX' 부분의 단면도이다. 종래의 패드 그루브는 깊이 0.015~0.03인치, 폭 0.01~0.03인치, 피치 0.06~0.12인치 임을 볼 수 있다. 도 8은 도 6에서 YY'부분의 단면도인데, 본 발명에 따른 패드 그루브 단면을 나타낸 것이다. 본 발명에서는 패드 위에서 슬러리가 그루브의 홈을 통해 원활히 흐를 수 있도록 하기 위하여 깊이 및 폭을 0.03인치~0.1인치로 유지시켜 준다. 0.03인치 미만이면 슬러리가 그루브를 통해 원활하게 흐르기 어렵고, 0.1인치 초과하면 그루브가 너무 커져서 연마패드로서의 기능을 수행하기 어렵다.

본 발명에 의한 CMP 패드의 그루브는 상대적으로 작은 지그재그 형상의 그루브를 CMP 공정용 패드의 중앙에서 외부로 상대적으로 큰 나선형상이 이루어지게 형성시켜서 제작한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 XY-그루브가 형성된 연마패드의 개략도,

도 2는 종래의 동심원 형태의 K-그루브가 형성된 연마패드의 개략도,

도 3은 CMP 장비의 개략도,

도 4는 본 발명에 의한 그루브가 형성되어 있는 CMP 패드의 개략도,

도 5는 종래 패드의 평면도,

도 6은 본 발명의 연마패드의 평면도,

도 7은 종래의 패드 그루브 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 패드 그루브 단면도이다.

Claims

지그재그 형상의 홈이 CMP 패드의 중앙에서 외부로 나선형상을 이루면서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드의 그루브.
제1항에 있어서, 상기 나선형상은 시계방향 또는 반시계방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 CMP 패드의 그루브.
제1항에 있어서, 상기 홈의 깊이가 0.03 내지 0.1 인치인 것을 특징으로 하는 CMP 패드의 그루브
제1항에 있어서, 상기 홈의 폭이 0.03 내지 0.1 인치인 것을 특징으로 하는 CMP 패드의 그루브.
지그재그 형상의 그루브를 CMP 공정용 패드의 중앙에서 외부로 나선형상이 이루어지게 형성시키는 것을 특징으로 하는 CMP 패드의 그루브 제조방법.