KR20050115526A - Polishing pad assembly, apparatus having the polishing pad assembly and method for polishing a wafer using the polishing pad assembly and apparatus for polishing a wafer - Google Patents
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Abstract
웨이퍼를 연마하여 평탄화하기 위한 연마 패드 어셈블리, 이를 갖는 웨이퍼 연마 장치 그리고 이들을 이용한 웨이퍼 연마 방법에서 연마 패드는 적어도 세 부분으로 나누어지고, 모든 부분이 동일한 방향으로 회전하면서 상기 웨이퍼를 연마한다. 상기 연마 패드는 적어도 한 부분이 나머지 부분과 다른 속도를 가지고 회전한다. 또한 상기 웨이퍼는 상기 연마 패드의 서로 속도가 다른 부분 사이 왕복 이동하면서 연마된다. 따라서 상기 웨이퍼의 연마시 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.In a polishing pad assembly for polishing and planarizing a wafer, a wafer polishing apparatus having the same, and a wafer polishing method using the same, the polishing pad is divided into at least three parts, and the wafer is polished while all parts rotate in the same direction. The polishing pad rotates at least one portion at a different speed than the others. The wafer is also polished while reciprocating between portions of different speeds of the polishing pad. Therefore, polishing uniformity may be improved when polishing the wafer.
Description
본 발명은 연마 패드 어셈블리, 이를 갖는 웨이퍼 연마 장치 그리고 이들을 이용한 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 상기 웨이퍼를 연마하여 광역 평탄화 하기 위한 연마 패드 어셈블리, 이를 갖는 웨이퍼 연마 장치 그리고 이들을 이용한 웨이퍼 연마 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polishing pad assembly, a wafer polishing apparatus having the same, and a wafer polishing method using the same. More particularly, the present invention relates to a polishing pad assembly for polishing a wide area of the wafer to planarize the wafer, a wafer polishing apparatus having the same, and a wafer polishing method using the same.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치를 제조하기 위하여 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성한다.Recently, the manufacturing technology of semiconductor devices has been developed to improve the degree of integration, reliability, response speed, etc. in order to meet various needs of consumers. In general, a predetermined film is formed on a silicon wafer used as a semiconductor substrate for manufacturing a semiconductor device, and the film is formed in a pattern having electrical characteristics.
상기 패턴은 막 형성을 위한 증착, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마, 세정, 건조 등의 다양한 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 공정에 의해 형성된다. 상기와 같은 단위 공정들 중에서 연마 공정은 반도체 장치의 집적도를 향상시키고, 반도체 장치의 구조적, 전기적 신뢰도를 향상시키기 위한 중요한 공정 기술로 대두되고 있다. 최근에는 슬러리(slurry)와 웨이퍼 상에 형성된 막의 화학적 반응 및 연마 패드와 웨이퍼 상에 형성된 막 사이의 기계적인 마찰력에 의해 웨이퍼를 평탄화시키는 화학적 기계적 연마 공정이 주로 사용되고 있다.The pattern is formed by a sequential or iterative process of various unit processes such as deposition, photolithography, etching, ion implantation, polishing, cleaning, drying for film formation. Among such unit processes, the polishing process has emerged as an important process technology for improving the integration degree of a semiconductor device and improving the structural and electrical reliability of the semiconductor device. Recently, a chemical mechanical polishing process is mainly used to planarize a wafer by chemical reaction of a slurry and a film formed on the wafer and a mechanical friction force between the polishing pad and the film formed on the wafer.
상기 화학적 기계적 연마 공정을 수행하기 위한 장치는 일반적으로 회전 테이블 상에 부착된 연마 패드, 반도체 기판을 파지하고 회전시키는 연마 헤드, 연마 패드와 반도체 기판 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 연마 패드의 표면 상태를 개선시키기 위한 패드 컨디셔너 등을 구비한다. The apparatus for performing the chemical mechanical polishing process generally includes a polishing pad attached to a rotating table, a polishing head for holding and rotating a semiconductor substrate, a slurry supply portion for supplying a slurry between the polishing pad and the semiconductor substrate, and a surface of the polishing pad. A pad conditioner or the like for improving the condition.
상기 연마 공정은 상기 반도체 장치의 집적화가 가속될수록 보다 작은 디자인 룰이 요구됨에 따라 다양한 방법의 디자인 룰 개선 작업이 이루어지고 있다. 화학적 기계적 연마 후 웨이퍼의 연마 프로파일은 상기 연마 헤드의 구조적인 특징, 상기 슬러리의 화학적인 특징, 상기 연마 헤드의 운전 조건, 상기 웨이퍼 상에 증착된 막질의 특성 등과 밀접한 관계를 갖는다. As the polishing process requires smaller design rules as the integration of the semiconductor device is accelerated, various methods of design rule improvement are performed. The polishing profile of the wafer after chemical mechanical polishing is closely related to the structural characteristics of the polishing head, the chemical characteristics of the slurry, the operating conditions of the polishing head, the properties of the film deposited on the wafer, and the like.
예를 들어, 범용의 실리카 슬러리(Silica Slurry)로 옥사이드(Oxide) 막을 연마할 때, 고정된 리테이너 링을 사용하여 기계적인 요소가 강한 연마의 경우는 일반적으로 웨이퍼 에지 부위의 연마량이 웨이퍼 중앙 부위의 연마량에 비해 높다. 따라서 상기 웨이퍼 연마시 공정 산포 불량을 발생한다. 반면에 고 선택비용 폴리 슬러리(Poly Slurry)나 세리아 슬러리(Ceria Slurry)를 사용하여 화학적인 요소가 강한 연마의 경우는 웨이퍼 중앙 부위의 연마량이 웨이퍼 에지 부위의 연마량보다 높게 된다. 따라서 상기 웨이퍼 연마시 공정 산포 불량을 발생한다.For example, when polishing an oxide film with a general-purpose silica slurry, in the case of strong mechanical element polishing using a fixed retainer ring, the amount of polishing at the wafer edge is generally Higher than the polishing amount. As a result, process dispersion defects occur during polishing of the wafer. On the other hand, in the case of polishing with strong chemical elements using high-selective poly slurry or ceria slurry, the amount of polishing at the center of the wafer is higher than the amount of polishing at the wafer edge. As a result, process dispersion defects occur during polishing of the wafer.
상기에서 웨이퍼 연마 공정시 단일 연마패드를 사용하며 상기 단일 연마 패드의 속도, 상기 연마 헤드의 회전 속도, 상기 연마 헤드의 오실레이션(Oscillation), 상기 연마 헤드의 다운 포스(Down Force), 상기 리테이너 링의 힘, 상기 캐리어의 백 프레셔(Back Pressure) 등으로 상기 웨이퍼에 증착된 막질의 연마 속도 및 연마 균일도를 제어한다. In the wafer polishing process, a single polishing pad is used, and the speed of the single polishing pad, the rotation speed of the polishing head, oscillation of the polishing head, down force of the polishing head, and the retainer ring The polishing rate and the polishing uniformity of the film quality deposited on the wafer are controlled by the force, the back pressure of the carrier, and the like.
일반적으로 웨이퍼 연마 메커니즘에 대한 모델링은 프레스턴 방정식(Preston's Equation)으로 표현될 수 있다. 상기 프레스턴의 방정식은 R = Kp * P * V (R : 연마율 , Kp : 프레스턴 상수, P : 압력, V : 상대 속도)이다. 상기 방정식으로부터 웨이퍼의 국부적인 상대 속도를 변화시킴으로써 연마율을 제어할 수 있음을 알 수 있다.In general, the modeling of the wafer polishing mechanism can be expressed in Preston's Equation. The equation of Preston is R = Kp * P * V (R: polishing rate, Kp: Preston constant, P: pressure, V: relative speed). It can be seen from the above equation that the polishing rate can be controlled by changing the local relative speed of the wafer.
그러나 상기 웨이퍼의 대구경화 추세와 다양한 고 선택비 슬러리의 도입으로 인해 상기 웨이퍼에 증착된 막질의 연마 속도 및 연마 균일도 제어에 어느 정도 한계가 있다. However, due to the large diameter trend of the wafer and the introduction of various high selectivity slurries, there are some limitations in controlling the polishing rate and the polishing uniformity of the film deposited on the wafer.
웨이퍼의 연마 불균일 현상은 상기와 같은 연마 장치의 운전 조건을 조절하여 해결하기에는 한계점이 있다. 따라서 근래에는 상기 연마 헤드의 캐리어 구조, 또는 상기 연마 패드의 구조를 개선하거나, 상기 연마 패드의 컨디셔닝을 구역별로 달리 조절하는 등의 방법이 사용되고 있다. Polishing nonuniformity of the wafer has a limitation to solve by adjusting the operating conditions of the polishing apparatus as described above. Therefore, in recent years, a method of improving the carrier structure of the polishing head or the structure of the polishing pad, or adjusting the conditioning of the polishing pad for each zone is used.
상기 연마 패드의 구조를 개선하여 상기 웨이퍼의 연마 불균일 현상을 개선하기 위한 연마 장치의 예로서, 일본 특허공개공보 제2001-110763호에는 적어도 하나가 다른 곳과 상대 운동 방향이 다른 멀티 연마 패드를 갖는 웨이퍼의 평탄화 가공 장치 및 방법이 개시되어 있다. As an example of a polishing apparatus for improving the polishing non-uniformity phenomenon of the wafer by improving the structure of the polishing pad, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-110763 has at least one multi-polishing pad having different relative motion directions from other places. An apparatus and method for planarizing wafers are disclosed.
도 1은 상기 일본 특허 공개 공보에 개시된 로터리 타입의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view for explaining a rotary type wafer polishing apparatus disclosed in the Japanese Laid-Open Patent Publication.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(100)에서는 세 부분으로 나누어지고, 가운데 부분은 나머지 부분과 다른 방향으로 회전하는 연마 패드(120)가 구비되어 있다. 척(110)은 연마 패드(120)를 지지하며 회전시킨다. 연마 헤드(130)는 연마 패드(120)와 웨이퍼(105)의 연마면이 서로 마주보도록 웨이퍼(105)를 파지하고, 상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 연마면을 연마 패드(120)에 접촉시키고 웨이퍼(105)를 회전시킨다. 또한, 슬러리 공급부(140)는 연마 헤드(130) 및 연마 패드(120) 상에 슬러리(142)를 공급한다. Referring to FIG. 1, the wafer polishing apparatus 100 includes a polishing pad 120 that is divided into three parts and the center part rotates in a direction different from the remaining parts. The chuck 110 supports and rotates the polishing pad 120. The polishing head 130 grips the wafer 105 such that the polishing pad 120 and the polishing surfaces of the wafer 105 face each other, and contacts the polishing pad 120 to the polishing pad 120 while polishing the wafer. Rotate 105. In addition, the slurry supply unit 140 supplies the slurry 142 on the polishing head 130 and the polishing pad 120.
도 2는 상기 일본 특허 공개 공보에 개시된 벨트 타입의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 2 is a schematic perspective view for explaining a belt type wafer polishing apparatus disclosed in the Japanese Patent Laid-Open Publication.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(200)는 세 부분으로 나누어지고, 가운데 부분이 나머지 부분과 다른 방향으로 이동하는 고리 모양의 연마 패드(220)가 구비된다. 롤러(210)는 두 개가 구비되며 연마 패드(220)를 지지하며 회전시킨다. 연마 헤드(230)는 연마 패드(220)와 웨이퍼(205)의 연마면이 서로 마주보도록 웨이퍼(205)를 파지하고, 웨이퍼(205)를 연마하는 동안 상기 연마면을 연마 패드(220)에 접촉시키고 웨이퍼(205)를 회전시킨다. 또한 슬러리 공급부(240)는 연마 패드(220) 상에 슬러리(242)를 공급한다.Referring to FIG. 2, the wafer polishing apparatus 200 is divided into three parts, and is provided with an annular polishing pad 220 in which a center portion moves in a direction different from the remaining portions. Two rollers 210 are provided and rotate while supporting the polishing pad 220. The polishing head 230 grips the wafer 205 such that the polishing pad 220 and the polishing surfaces of the wafer 205 face each other, and contacts the polishing surface 220 with the polishing surface while polishing the wafer 205. And rotate the wafer 205. In addition, the slurry supply unit 240 supplies the slurry 242 on the polishing pad 220.
도 1 및 도 2에 따르면 연마 패드(120, 220)의 가운데 부분이 다른 부분과 다른 방향으로 이동한다. 웨이퍼(105, 205)의 중심이 연마 패드(120, 220)의 가운데 부분에 위치하는 경우, 웨이퍼(105, 205)의 에지 부위는 회전하면서 연마 패드(120, 220)의 가운데 부분과 양 측면 부분을 번갈아 접촉한다. 연마 패드(120, 220)의 가운데 부분과 양 측면 부분은 서로 반대 방향으로 이동하므로 경계 부분에서 속도 변화가 매우 크다. 따라서 웨이퍼(105, 205)의 회전시 에지 부위가 손상될 수 있다.1 and 2, the center portion of the polishing pads 120 and 220 moves in a direction different from that of the other portions. When the center of the wafers 105, 205 is located at the center of the polishing pads 120, 220, the edge portions of the wafers 105, 205 rotate and the center portion and both side portions of the polishing pads 120, 220 are rotated. Alternately touch. Since the middle portion and both side portions of the polishing pads 120 and 220 move in opposite directions, the speed change is very large at the boundary portion. Therefore, the edge portion may be damaged when the wafers 105 and 205 rotate.
또한 웨이퍼(105, 205)의 중앙 부위는 연마 패드(120, 220)의 가운데 부분과 접촉하여 연마되고, 에지 부위는 연마 패드(120, 220)의 양 측면 부분과 접촉하여 연마된다. 연마 패드(120, 220)의 각 부분의 속도 차이에 따라 웨이퍼(105, 205)의 중앙 부위의 연마 프로파일과 에지 부위의 연마 프로파일에 차이가 발생하여 웨이퍼(105, 205)의 연마 불균일이 발생할 수 있다.In addition, the central portions of the wafers 105 and 205 are polished in contact with the center portions of the polishing pads 120 and 220, and the edge portions are polished in contact with both side portions of the polishing pads 120 and 220. Depending on the speed difference of the respective portions of the polishing pads 120 and 220, a difference may occur between the polishing profile of the center portion and the edge portion of the wafers 105 and 205, resulting in uneven polishing of the wafers 105 and 205. have.
따라서, 종래의 연마 장치를 사용한 웨이퍼의 연마에서는 연마 균일도가 저하되는 문제점이 있다.Accordingly, there is a problem in that polishing uniformity is lowered when polishing a wafer using a conventional polishing apparatus.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 연마 속도 및 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 연마 패드 어셈블리를 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a polishing pad assembly that can improve the polishing rate and polishing uniformity of the wafer.
본 발명의 다른 목적은 상술한 연마 패드 어셈블리를 갖는 웨이퍼 연마 장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a wafer polishing apparatus having the above-described polishing pad assembly.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 연마 패드 어셈블리와 웨이퍼 연마 장치를 사용하여 웨이퍼의 연마량을 균일하게 하여 연마 균일도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 연마 방법을 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a wafer polishing method capable of improving the polishing uniformity by uniformly polishing the wafer using the polishing pad assembly and the wafer polishing apparatus.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 연마 패드 어셈블리는 적어도 세 부분으로 나누어지고, 모든 부분이 동일한 방향으로 이동하며, 이동시 적어도 한 부분은 나머지 부분과 다른 속도를 가지는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드를 구비한다. 이동부는 상기 연마 패드와 접촉하여 상기 연마 패드를 이동시킨다. According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention, the polishing pad assembly is divided into at least three parts, all parts move in the same direction, at least one part at a different speed than the other part The branch has a polishing pad for polishing a wafer. A moving part moves the polishing pad in contact with the polishing pad.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 연마 패드 어셈블리는 상기 웨이퍼가 상기 연마 패드의 서로 속도가 다른 부분 사이 왕복 이동하면서 연마되도록 상기 연마 패드는 왕복 이동하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polishing pad assembly is preferably reciprocated so that the wafer is polished while reciprocating between portions of different speeds of the polishing pad.
상기에서 상기 웨이퍼의 중심은 상기 연마 패드의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계 사이를 왕복하는 것이 바람직하다. 또한 상기 연마 패드 어셈블리는 로터리 타입 또는 벨트 타입으로 구성된다. 상기 연마 패드 어셈블리에서 상기 연마 패드는 홀수개로 나누어지는 것이 바람직하다.Preferably, the center of the wafer reciprocates between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the respective portions of the polishing pad. The polishing pad assembly is also of rotary type or belt type. In the polishing pad assembly, the polishing pad is preferably divided into an odd number.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 웨이퍼 연마 장치는 적어도 세 부분으로 나누어지고, 모든 부분이 동일한 방향으로 이동하며, 이동시 적어도 한 부분은 나머지 부분과 다른 속도를 가지는 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드를 구비한다. 이동부는 상기 연마 패드와 접촉하여 상기 연마 패드를 이동시킨다. 연마 헤드는 상기 연마 패드와 웨이퍼의 연마면이 서로 마주보도록 상기 웨이퍼를 파지하고, 상기 웨이퍼를 연마하는 동안 상기 연마면을 상기 연마 패드에 접촉시키고 상기 웨이퍼를 회전시킨다. According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the object of the present invention, the wafer polishing apparatus is divided into at least three parts, all parts move in the same direction, at least one part at a different speed than the other part The branch has a polishing pad for polishing a wafer. A moving part moves the polishing pad in contact with the polishing pad. The polishing head grips the wafer so that the polishing pad and the polishing surfaces of the wafer face each other, and the polishing surface contacts the polishing pad and rotates the wafer while polishing the wafer.
상기 웨이퍼 연마 장치는 바람직하게는 상기 연마 패드의 상부에 구비되며, 상기 연마 패드 상에 웨이퍼를 화학적으로 연마하기 위한 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부를 더 포함할 수 있다. The wafer polishing apparatus is preferably provided on the polishing pad, it may further include a slurry supply for supplying a slurry for chemically polishing the wafer on the polishing pad.
상기 웨이퍼 연마 장치에서 상기 웨이퍼가 상기 연마 패드의 서로 속도가 다른 부분 사이를 왕복 이동하면서 연마되도록 상기 연마 헤드와 상기 연마 패드는 상대운동 한다. 상기 상대 운동의 폭은 상기 웨이퍼의 중심이 상기 연마 패드의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계사이인 것이 바람직하다. In the wafer polishing apparatus, the polishing head and the polishing pad move relative to each other so that the wafer is polished while reciprocating between portions of different speeds of the polishing pad. Preferably, the width of the relative motion is such that the center of the wafer is between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the respective portions of the polishing pad.
상기 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 제공한다. 상기 웨이퍼 연마 방법은 우선 연마 헤드에 파지된 웨이퍼의 연마면을 적어도 세부분으로 나누어진 연마 패드와 접촉시킨다. 다음으로 상기 연마 패드의 적어도 한 부분이 나머지 부분과 다른 속도를 가지며, 상기 연마 패드의 모든 부분이 동일한 방향으로 움직이도록 상기 연마 패드를 이동시킨다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a wafer polishing method according to a preferred embodiment. The wafer polishing method first contacts the polishing surface of the wafer held by the polishing head with a polishing pad divided at least in detail. Next, at least one portion of the polishing pad has a different speed than the other portion, and the polishing pad is moved so that all portions of the polishing pad move in the same direction.
상기 웨이퍼 연마 방법은 상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하여 상기 웨이퍼를 연마하고, 상기 연마 패드에 접촉된 상기 웨이퍼를 회전시키면서 연마한다. 또한, 상기 웨이퍼 연마 방법은 상기 연마 헤드와 상기 연마 패드를 상대운동 시켜 상기 웨이퍼가 상기 연마 패드의 서로 속도가 다른 부분 사이 왕복 이동하면서 연마되도록 한다. 상기 상대 운동은 상기 웨이퍼의 중심이 상기 연마 패드의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계 사이를 왕복하는 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다. The wafer polishing method supplies a slurry on the polishing pad to polish the wafer, and rotates the wafer in contact with the polishing pad while rotating the wafer. In addition, the wafer polishing method makes the polishing head and the polishing pad relatively move so that the wafer is polished while reciprocating between portions of different speeds of the polishing pad. The relative movement is preferably within a range in which the center of the wafer reciprocates between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the respective portions of the polishing pad.
상기 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바람직한 다른 실시예에 따른 웨이퍼 연마 방법을 제공한다. 상기 웨이퍼 연마 방법은 우선 연마 헤드에 파지된 웨이퍼의 연마면을 적어도 세부분으로 나누어진 연마 패드와 접촉시킨다. 다음으로 상기 연마 패드의 제1 부분에 의해 연마되는 제1 영역, 상기 연마 패드의 제2 부분에 의해 연마되는 제2 영역 및 상기 연마 패드의 제1 부분 및 제2 부분에 의해 연마되는 제3 영역을 갖도록 상기 웨이퍼를 연마한다. In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a wafer polishing method according to another preferred embodiment. The wafer polishing method first contacts the polishing surface of the wafer held by the polishing head with a polishing pad divided at least in detail. Next, a first region polished by the first portion of the polishing pad, a second region polished by the second portion of the polishing pad, and a third region polished by the first portion and the second portion of the polishing pad The wafer is polished to have.
상기 웨이퍼 연마 방법은 바람직하게 상기 연마 패드 상에 슬러리를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. The wafer polishing method may preferably further comprise supplying a slurry on the polishing pad.
상기 웨이퍼 연마 단계는 상기 연마 패드의 이동, 상기 연마 헤드의 회전 및 상기 웨이퍼가 상기 제1 부분과 제2 부분을 왕복 이동시키기 위한 상기 연마 패드와 상기 연마 헤드의 상대 운동에 의해 이루어진다. 상기 상대 운동은 상기 웨이퍼의 중심이 상기 연마 패드의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계사이에 위치한 상태에서 이루어진다. 상기 제3 영역은 상기 연마 헤드와 상기 연마 패드의 상대 운동에 의해 형성되며, 상기 제1 부분의 속도와 상기 제2 부분의 속도는 서로 다르다. 상기 상대 운동을 통하여 상기 제3 영역을 형성하고, 특히 상기 상대 운동의 폭을 조절하여 제3 영역의 폭을 조절할 수 있다.The wafer polishing step is performed by movement of the polishing pad, rotation of the polishing head, and relative movement of the polishing pad and the polishing head for the wafer to reciprocate the first portion and the second portion. The relative motion is made with the center of the wafer located between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the respective portions of the polishing pad. The third region is formed by the relative motion of the polishing head and the polishing pad, and the speed of the first portion and the speed of the second portion are different from each other. The third region may be formed through the relative movement, and in particular, the width of the third region may be adjusted by adjusting the width of the relative movement.
상기 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 상기 연마 패드의 모든 부분을 동일한 방향으로 회전시키면서 각 부분의 속도를 제어할 수 있다. 상기 연마 패드의 각 부분과 접촉하는 상기 웨이퍼의 부위에 따라 연마 속도를 조절할 수 있다. 또한 상기 웨이퍼를 상기 연마 패드에서 속도가 서로 다른 각 부분 사이를 왕복 이동시켜 상기 웨이퍼의 연마를 보다 균일하게 할 수 있다. 따라서 상기 웨이퍼의 연마량을 조절하여 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.According to the preferred embodiments of the present invention, it is possible to control the speed of each part while rotating all parts of the polishing pad in the same direction. The polishing rate may be adjusted according to the portion of the wafer that contacts each portion of the polishing pad. In addition, the wafer may be reciprocated between parts having different speeds in the polishing pad to make the polishing of the wafer more uniform. Therefore, the polishing uniformity can be improved by adjusting the polishing amount of the wafer.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 웨이퍼 연마 장치에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a wafer polishing apparatus according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 연마 패드 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a polishing pad assembly according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 연마 패드 어셈블리(300)는 로터리 타입으로 크게 척(310)과 연마 패드(320)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the polishing pad assembly 300 is of a rotary type and includes a chuck 310 and a polishing pad 320.
척(310)은 금속 재질의 두꺼운 원판 형태를 가진다. 척(310)은 링 모양의 세 부분으로 나누어진다. 따라서 각각의 부분은 서로 다른 지름을 가지며, 동일한 방향으로 회전한다. 상기 세 부분 중에서 한 부분은 웨이퍼(305)의 연마시 연마 균일성을 높이기 위해 나머지 부분과 다른 속도로 회전한다. 특히 중간 크기의 지름을 갖는 부분, 즉 상기 세 부분 중에서 나머지 부분의 사이에 위치하는 부분이 나머지 부분과 다른 속도로 회전한다. 척(310)을 구성하는 상기 각 부분은 회전시 마찰을 방지하기 위한 최소 거리만큼만 이격된다.The chuck 310 has the form of a thick disk made of metal. The chuck 310 is divided into three rings. Thus each part has a different diameter and rotates in the same direction. One of the three parts rotates at a different speed than the other part to increase the polishing uniformity during polishing of the wafer 305. In particular, the portion having a medium diameter, that is, the portion located between the remaining portions of the three portions rotates at a different speed than the remaining portion. Each part of the chuck 310 is spaced only a minimum distance to prevent friction during rotation.
연마 패드(320)는 웨이퍼(305)와 접촉하여 웨이퍼(305)를 연마하기 위한 것으로, 척(310)의 상부면에 구비된다. 일반적으로 연마 패드(320)는 경질 폴리우레탄(a foamed crosslinked polymer)이나 폴리우레탄이 함침 혹은 코팅된 부직 폴리에스테르 펠트(non-woven polyester felt)가 주류를 이루고 있다. 연마 패드(320)는 슬러리의 유동을 원활하게 하며, 둘째, 발포융기(foam cell walls)는 웨이퍼 표면으로부터 반응물을 제거하는 기능을 각각 갖는다. 이와 같이 연마 패드(320)는 CMP의 화학 및 기계적 측면을 지원하게 된다. The polishing pad 320 is for polishing the wafer 305 in contact with the wafer 305 and is provided on the upper surface of the chuck 310. In general, the polishing pad 320 is mainly made of a foamed crosslinked polymer or a non-woven polyester felt impregnated or coated with polyurethane. The polishing pad 320 facilitates the flow of the slurry, and secondly, the foam cell walls each have a function of removing reactants from the wafer surface. As such, the polishing pad 320 supports the chemical and mechanical aspects of the CMP.
연마 패드(320)는 척(310)과 대응하는 형태를 가지므로, 링 모양의 세 부분으로 나누어진다. 연마 패드(320)의 상기 세 부분은 척(310)의 세 부분에 각각 부착된다. 즉, 연마 패드(320)는 각 부분의 지름에 따라 제1 패드(322), 제2 패드(324), 제3 패드(326)로 나누어진다. 제1 패드(322)의 지름이 가장 크고, 제3 패드(326)의 지름이 가장 작다. Since the polishing pad 320 has a shape corresponding to that of the chuck 310, the polishing pad 320 is divided into three parts having a ring shape. The three portions of polishing pad 320 are attached to three portions of chuck 310, respectively. That is, the polishing pad 320 is divided into a first pad 322, a second pad 324, and a third pad 326 according to the diameter of each portion. The diameter of the first pad 322 is the largest and the diameter of the third pad 326 is the smallest.
연마 패드(320)의 각 부분은 동일한 방향으로 회전한다. 이 때 연마 패드(320)에서 각 부분은 속도가 서로 다르도록 회전한다. 연마 패드(320)의 각 부분의 속도가 다르므로 연마 패드(320)에 의해 연마되는 상기 웨이퍼는 연마 패드(320)의 각 부분과 접촉하는 부위에 따라 연마 속도 또는 연마량이 달라진다.Each portion of the polishing pad 320 rotates in the same direction. At this time, each portion of the polishing pad 320 is rotated so that the speed is different from each other. Since the speeds of the respective portions of the polishing pad 320 are different, the wafers polished by the polishing pad 320 have different polishing rates or polishing amounts depending on the portions in contact with the portions of the polishing pad 320.
웨이퍼가 자체적으로 회전하면서 연마되는 경우 선속도의 차이로 인해 중앙 부분이 연마량이 상대적으로 많고 에지 부분이 연마량이 상대적으로 적다. 상기 웨이퍼의 중앙 부분과 접촉하게 되는 제2 패드(324)의 회전 속도가 높고, 상기 웨이퍼의 에지 부분과 접촉하게 되는 제1 패드(322) 또는 제3 패드(324)의 회전 속도가 낮도록 연마 패드(320)는 회전된다. 따라서 연마 패드(320)에 의해 상기 웨이퍼는 균일하게 연마될 수 있다. In the case where the wafer is polished while rotating itself, the difference in the linear velocity causes the center portion to have a relatively large amount of polishing and the edge portion to have a relatively small amount of polishing. Polishing is performed such that the rotational speed of the second pad 324 in contact with the center portion of the wafer is high and the rotational speed of the first pad 322 or third pad 324 in contact with the edge portion of the wafer is low. The pad 320 is rotated. Therefore, the wafer may be uniformly polished by the polishing pad 320.
상기에서 척(310) 및 연마 패드(320)는 각각 세 부분으로 나누어지는 것으로 도시되었지만, 척(310) 및 연마 패드(320)는 각각 세 부분보다 더 많은 부분으로 나누어지는 것이 구성상의 어려움은 있지만 웨이퍼(305)의 균일한 연마를 위해 더 바람직하다. 또한 척(310) 및 연마 패드(320)는 홀수개로 나누어지는 것이 더 바람직하다.Although the chuck 310 and the polishing pad 320 are shown as being divided into three parts, the chuck 310 and the polishing pad 320 are divided into more than three parts, respectively. It is further desirable for uniform polishing of the wafer 305. In addition, the chuck 310 and the polishing pad 320 are more preferably divided into an odd number.
웨이퍼의 보다 균일한 연마를 위해 척(310)과 척(310)에 부착되어 구비되는 연마 패드(320)가 연마 패드(320)의 반지름 방향으로 왕복 이동한다. 따라서 상기 웨이퍼는 연마 패드(320)의 각 부분을 왕복 이동하면서 연마된다.In order to more uniformly polish the wafer, the chuck 310 and the polishing pad 320 attached to the chuck 310 are reciprocated in the radial direction of the polishing pad 320. Therefore, the wafer is polished while reciprocating each part of the polishing pad 320.
척(310)과 연마 패드(320)가 왕복 이동하는 경우 그 폭은 상기 웨이퍼의 각 부분에 따른 연마 속도 또는 연마량에 따라 조절된다. 바람직하게는 상기 웨이퍼의 중심이 제1 패드(322)와 제2 패드(324)의 경계, 제2 패드(324)와 제3 패드(326) 사이의 경계 사이를 왕복하도록 척(310)과 연마 패드(320)는 왕복 이동한다. 척(310)과 연마 패드(320)의 왕복 이동시 속도 또한 조절 가능하다. 따라서 상기 웨이퍼는 보다 균일하게 연마된다.When the chuck 310 and the polishing pad 320 are reciprocated, their width is adjusted according to the polishing rate or the polishing amount according to each part of the wafer. Preferably, the center of the wafer is polished with the chuck 310 so as to reciprocate between the boundary of the first pad 322 and the second pad 324, the boundary between the second pad 324 and the third pad 326. The pad 320 reciprocates. The speed at the reciprocating movement of the chuck 310 and the polishing pad 320 is also adjustable. Thus, the wafer is polished more uniformly.
척(310)과 연마 패드(320)의 왕복 이동은 도시되지는 않았지만 구동부에 의해 이루어진다.The reciprocating movement of the chuck 310 and the polishing pad 320 is made by the drive unit, although not shown.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 연마 패드 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view for explaining a polishing pad assembly according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 연마 패드 어셈블리(400)는 벨트 타입으로 크게 롤러(410)와 연마 패드(420)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the polishing pad assembly 400 includes a roller 410 and a polishing pad 420 in a belt type.
롤러(410)는 원통 형태로 두 개가 구비되며, 각각의 원통은 세 개의 작은 원통으로 나누어진다. 따라서 각각의 부분은 동일한 지름을 가지며, 동일한 중심축을 기준으로 동일한 방향으로 회전한다. 상기 세 부분 중에서 적어도 부분은 웨이퍼(405)의 연마시 연마 균일성을 높이기 위해 나머지 부분과 다른 속도로 회전한다. 척(410)을 구성하는 상기 각 부분은 회전시 마찰을 방지하기 위한 최소 거리만큼만 이격된다.Roller 410 is provided with two in the form of a cylinder, each cylinder is divided into three small cylinders. Thus each part has the same diameter and rotates in the same direction about the same central axis. At least one of the three portions rotates at a different speed than the remaining portion to increase polishing uniformity during polishing of the wafer 405. Each part of the chuck 410 is spaced only a minimum distance to prevent friction during rotation.
연마 패드(420)는 웨이퍼(405)와 접촉하여 웨이퍼(405)를 연마하기 위한 것으로, 고리 형태를 가지며 두 개의 롤러(410)를 감싸도록 구비된다. 연마 패드(420)는 롤러(410)의 회전에 의해 이동한다. 연마 패드(420)는 세 부분으로 각각 나누어진 롤러(410)와 대응하는 형태를 가지므로, 고리 형태의 세 부분으로 나누어진다. 연마 패드(420)의 상기 세 부분은 롤러(410)의 세 부분에 각각 접촉된다.The polishing pad 420 is for polishing the wafer 405 in contact with the wafer 405 and has a ring shape and is provided to surround the two rollers 410. The polishing pad 420 moves by the rotation of the roller 410. Since the polishing pad 420 has a shape corresponding to the roller 410 divided into three parts, the polishing pad 420 is divided into three parts of a ring shape. The three portions of the polishing pad 420 are in contact with each of the three portions of the roller 410.
즉, 연마 패드(420)는 동일한 폭을 갖는 제1 패드(422), 제2 패드(424), 제3 패드(426)로 나누어진다. 제1 패드(422)와 제3 패드(426)는 양 측면에 배치되고, 제2 패드(424)는 제1 패드(422)와 제3 패드(426)의 사이에 배치된다.That is, the polishing pad 420 is divided into a first pad 422, a second pad 424, and a third pad 426 having the same width. The first pad 422 and the third pad 426 are disposed at both side surfaces, and the second pad 424 is disposed between the first pad 422 and the third pad 426.
연마 패드(420)의 각 부분은 동일한 방향으로 회전한다. 이 때 연마 패드(420)에서 각 부분은 속도가 서로 다르도록 회전한다. 연마 패드(420)의 각 부분의 속도가 다르므로 연마 패드(420)에 의해 연마되는 상기 웨이퍼는 연마 패드(420)의 각 부분과 접촉하는 부위에 따라 연마 속도 또는 연마량이 달라진다.Each portion of the polishing pad 420 rotates in the same direction. At this time, each portion of the polishing pad 420 is rotated so that the speed is different from each other. Since the speeds of the respective portions of the polishing pad 420 are different, the polishing rate or the amount of polishing of the wafer polished by the polishing pad 420 is different depending on the portions in contact with each portion of the polishing pad 420.
웨이퍼가 자체적으로 회전하면서 연마되는 경우 선속도의 차이로 인해 중앙 부분이 연마량이 상대적으로 많고 에지 부분이 연마량이 상대적으로 적다. 상기 웨이퍼의 중앙 부분과 접촉하게 되는 제2 패드(424)의 이동 속도가 높고, 상기 웨이퍼의 에지 부분과 접촉하게 되는 제1 패드(422) 또는 제3 패드(424)의 이동 속도가 낮도록 연마 패드(420)는 회전된다. 따라서 연마 패드(420)에 의해 상기 웨이퍼는 균일하게 연마될 수 있다. In the case where the wafer is polished while rotating itself, the difference in the linear velocity causes the center portion to have a relatively large amount of polishing and the edge portion to have a relatively small amount of polishing. Polishing is performed such that the moving speed of the second pad 424 in contact with the center portion of the wafer is high and the moving speed of the first pad 422 or third pad 424 in contact with the edge portion of the wafer is low. Pad 420 is rotated. Therefore, the wafer may be uniformly polished by the polishing pad 420.
상기에서 롤러(410) 및 연마 패드(420)는 각각 세 부분으로 나누어지는 것으로 도시되었지만, 롤러(410) 및 연마 패드(420)는 각각 세 부분보다 더 많은 부분으로 나누어지는 것이 구성상의 어려움은 있지만 웨이퍼의 균일한 연마를 위해 더 바람직하다. 또한 롤러(410) 및 연마 패드(420)는 홀수개로 나누어지는 것이 더 바람직하다.Although the roller 410 and the polishing pad 420 are shown as being divided into three parts, the roller 410 and the polishing pad 420 are divided into more than three parts, respectively. More preferred for uniform polishing of the wafer. In addition, the roller 410 and the polishing pad 420 are more preferably divided into an odd number.
웨이퍼의 보다 균일한 연마를 위해 롤러(410)와 롤러(410)의 회전에 의해 이동하는 연마 패드(420)가 연마 패드(420)의 이동 방향과 수직한 방향으로 왕복 이동한다. 따라서 상기 웨이퍼는 연마 패드(420)의 각 부분을 왕복 이동하면서 연마된다.For more uniform polishing of the wafer, the polishing pad 420 moved by the rotation of the roller 410 and the roller 410 is reciprocated in a direction perpendicular to the moving direction of the polishing pad 420. Thus, the wafer is polished while reciprocating each portion of the polishing pad 420.
롤러(410)와 연마 패드(420)가 왕복 이동하는 경우 그 폭은 상기 웨이퍼의 각 부분에 따른 연마 속도 또는 연마량에 따라 조절된다. 바람직하게는 상기 웨이퍼의 중심이 제1 패드(422)와 제2 패드(424)의 경계, 제2 패드(424)와 제3 패드(426) 사이의 경계 사이를 왕복하도록 롤러(410)와 연마 패드(420)는 왕복 이동한다. 롤러(410)와 연마 패드(420)의 왕복 이동시 속도 또한 조절 가능하다. 따라서 상기 웨이퍼는 보다 균일하게 연마된다.When the roller 410 and the polishing pad 420 are reciprocated, the width thereof is adjusted according to the polishing rate or the polishing amount for each part of the wafer. Preferably, the center of the wafer is polished with the roller 410 so as to reciprocate between the boundary between the first pad 422 and the second pad 424 and the boundary between the second pad 424 and the third pad 426. The pad 420 reciprocates. The speed at the reciprocating movement of the roller 410 and the polishing pad 420 is also adjustable. Thus, the wafer is polished more uniformly.
롤러(410)와 연마 패드(420)의 왕복 이동은 도시되지는 않았지만 구동부에 의해 이루어진다.The reciprocating movement of the roller 410 and the polishing pad 420 is made by the drive unit although not shown.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view for explaining a wafer polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(500)는 로터리 타입으로 크게 척(510), 연마 패드(520), 연마 헤드(530), 슬러리 공급부(540) 및 패드 컨디셔너(550)로 구성된다. Referring to FIG. 5, the wafer polishing apparatus 500 is of a rotary type and includes a chuck 510, a polishing pad 520, a polishing head 530, a slurry supply unit 540, and a pad conditioner 550.
척(510)과 연마 패드(520)에 대한 설명은 도 3에 도시된 연마 패드 어셈블리(100)의 척(310)과 연마 패드(320)와 동일하므로 생략한다. Description of the chuck 510 and the polishing pad 520 is the same as the chuck 310 and the polishing pad 320 of the polishing pad assembly 100 shown in FIG.
연마 헤드(530)는 웨이퍼(505)의 연마면이 연마 패드(520)와 마주보도록 파지하고, 반도체 기판(10)의 연마 공정 도중에 웨이퍼(505)의 연마면이 연마 패드(520)와 접촉되도록 한다. 즉, 연마 헤드(530)는 웨이퍼(505)의 후면을 진공을 사용하여 흡착하고, 상하 왕복 운동한다. 또한, 연마 헤드(530)는 웨이퍼(505)의 균일한 연마를 위해 웨이퍼(505)를 연마 패드(520)에 접촉시킨 상태에서 회전 운동한다. The polishing head 530 grips the polishing surface of the wafer 505 to face the polishing pad 520, and the polishing surface of the wafer 505 contacts the polishing pad 520 during the polishing process of the semiconductor substrate 10. do. That is, the polishing head 530 sucks the back surface of the wafer 505 using a vacuum, and vertically reciprocates. In addition, the polishing head 530 rotates while the wafer 505 is in contact with the polishing pad 520 for uniform polishing of the wafer 505.
슬러리 공급부(540)는 연마 패드(520)의 상부에 구비되며, 연마에 사용되는 슬러리(542)를 연마 패드(520) 상으로 공급한다. 슬러리 공급부(540)는 웨이퍼(505)의 표면으로 슬러리(542)를 공급하고, 웨이퍼(505)의 연마면에 고르게 슬러리(542)가 공급되도록 한다. 웨이퍼(505)의 연마면으로 공급되는 슬러리(542)는 연마면과 화학 반응을 일으키고, 척(510)의 회전에 따라 연마 패드(520)와 웨이퍼(505)의 연마면이 접촉하는 부위로 이동하게 된다.The slurry supply unit 540 is provided on the polishing pad 520, and supplies the slurry 542 used for polishing onto the polishing pad 520. The slurry supply unit 540 supplies the slurry 542 to the surface of the wafer 505 and allows the slurry 542 to be evenly supplied to the polishing surface of the wafer 505. The slurry 542 supplied to the polishing surface of the wafer 505 causes a chemical reaction with the polishing surface, and moves to a portion where the polishing pad 520 and the polishing surface of the wafer 505 come in contact with the rotation of the chuck 510. Done.
연마 패드(520)가 제1 패드(522), 제2 패드(524) 및 제3 패드(526)의 세 부분으로 구성되고, 각각은 소정 간격 이격되어 있다. 그러므로 슬러리(542)가 연마 패드(520) 상의 어느 한 부분만 공급되는 경우 공급된 슬러리(542)가 나머지 부분으로 이동하기 어렵다. 따라서 슬러리 공급부(540)는 연마 패드(520)의 각 부분에 각각 슬러리(542)를 공급한다. The polishing pad 520 is composed of three parts, the first pad 522, the second pad 524, and the third pad 526, and are each spaced apart from each other by a predetermined interval. Therefore, when only one portion of the slurry 542 is supplied on the polishing pad 520, the supplied slurry 542 is difficult to move to the remaining portion. Accordingly, the slurry supply unit 540 supplies the slurry 542 to each portion of the polishing pad 520.
연마 패드(520)가 회전하므로 슬러리 공급부(540)에서 공급된 슬러리(542)는 원심력에 의해 연마 패드(520)의 외측 방향으로 흐르게 된다. 그러므로 연마 패드(520)의 각 부분에 공급된 슬러리(542)가 웨이퍼(505)의 연마면에 충분히 공급되지 못하는 경우가 발생한다. 이를 방지하기 위해 슬러리 공급부(540)는 웨이퍼(505)가 파지된 연마 헤드(530)의 직전에 위치한 연마 패드(520) 상에 슬러리(542)를 공급한다. 따라서 슬러리(542)는 연마 패드(520)의 회전에 의한 원심력의 영향을 충분히 받기 전에 웨이퍼(505)의 연마면으로 공급된다. 슬러리(542)의 종류는 크게 절연막 슬러리와 금속용 슬러리로 구분할 수 있다. Since the polishing pad 520 rotates, the slurry 542 supplied from the slurry supply unit 540 flows outward of the polishing pad 520 by centrifugal force. Therefore, the slurry 542 supplied to each portion of the polishing pad 520 may not be sufficiently supplied to the polishing surface of the wafer 505. To prevent this, the slurry supply unit 540 supplies the slurry 542 on the polishing pad 520 positioned immediately before the polishing head 530 in which the wafer 505 is held. Accordingly, the slurry 542 is supplied to the polishing surface of the wafer 505 before being sufficiently affected by the centrifugal force due to the rotation of the polishing pad 520. The type of slurry 542 can be largely divided into an insulating film slurry and a slurry for metal.
패드 컨디셔너(550)는 연마 부산물을 제거하여 일정한 연마 효율 및 연마 균일도를 얻기 위해 연마 패드(520)의 상태를 일정하게 유지시키는 위한 것으로, 연마 패드(520) 상에 구비된다. 패드 컨디셔너(550)는 연마 패드(520)의 상부에서 공압 실린더(도시되지 않음)에 의해 상하 구동되고, 상기 공압 실린더와 연결되는 원통 형상을 갖는 몸체와 상기 몸체의 외주면을 둘러싸도록 설치되는 다이아몬드 디스크(Diamond Disk)로 구성된다. 다이아몬드 디스크의 외주면이 연마 패드(520)의 상부에 접촉되어 연마 공정 중에 연마 패드(520)로부터 연마 부산물을 제거한다.The pad conditioner 550 is provided on the polishing pad 520 to maintain a constant state of the polishing pad 520 in order to remove polishing by-products to obtain a constant polishing efficiency and polishing uniformity. The pad conditioner 550 is driven up and down by a pneumatic cylinder (not shown) at the top of the polishing pad 520, and has a cylindrical shape connected to the pneumatic cylinder and a diamond disk installed to surround the outer circumferential surface of the body. It is composed of (Diamond Disk). An outer circumferential surface of the diamond disk is in contact with the top of the polishing pad 520 to remove polishing by-products from the polishing pad 520 during the polishing process.
웨이퍼(505)의 보다 균일한 연마를 위해 웨이퍼(505)는 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동된다. 제1 실시예에 따른 연마 패드 어셈블리(100)에서와 같이 척(510)과 척(510)에 부착되어 구비되는 연마 패드(520)가 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동함으로써 웨이퍼(505)는 왕복 이동할 수 있다. 또는 웨이퍼(505)를 파지하는 연마 헤드(530)가 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동하므로써 웨이퍼(505)는 왕복 이동할 수 있다. 또한 척(510)과 연마 패드(520), 연마 헤드(530)가 동시에 왕복 이동함으로써 웨이퍼(505)는 왕복 이동할 수 있다.The wafer 505 is reciprocated in the radial direction of the polishing pad 520 for more uniform polishing of the wafer 505. As in the polishing pad assembly 100 according to the first embodiment, the wafer 505 is reciprocated in the radial direction of the polishing pad 520 by the polishing pad 520 attached to the chuck 510 and the chuck 510. ) Can be reciprocated. Alternatively, the wafer 505 can be reciprocated by the reciprocating movement of the polishing head 530 holding the wafer 505 in the radial direction of the polishing pad 520. In addition, the chuck 510, the polishing pad 520, and the polishing head 530 simultaneously move to and from the wafer 505.
연마 패드(520)의 각 부분의 속도가 다르므로 연마 패드(520)에 의해 연마되는 웨이퍼(505)는 연마 패드(520)의 각 부분과 접촉하는 부위에 따라 연마 속도 또는 연마량이 달라진다. 웨이퍼(505)의 왕복 이동하는 경우 그 폭은 웨이퍼(505)의 각 부분에 따른 연마 속도 또는 연마량에 따라 조절된다. 물론 웨이퍼(505)의 왕복 이동시 그 속도도 조절 가능하다.Since the speeds of the respective portions of the polishing pad 520 are different, the polishing rate or the polishing amount of the wafer 505 polished by the polishing pad 520 is different depending on the portions in contact with the respective portions of the polishing pad 520. In the case of reciprocating movement of the wafer 505, the width thereof is adjusted according to the polishing rate or the polishing amount according to each part of the wafer 505. Of course, when the reciprocating movement of the wafer 505, the speed can also be adjusted.
도 6은 도 5에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 6 is a schematic plan view for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus shown in FIG. 5.
도 6을 참조하면, 기계적인 요소가 강한 연마의 경우는 일반적으로 연마 헤드(530)에 파지되어 회전하는 웨이퍼(505)는 에지 부위의 선속도가 중심 부위의 선속도보다 빠르다. 그러므로 웨이퍼(505)는 중심 부위의 연마량보다 에지 부위의 연마량이 더 많다. 연마 패드(520)는 제1 패드(522), 제2 패드(524), 제3 패드(526)로 나누어진다. 웨이퍼(505)의 중심이 제2 패드(524) 상에 위치하는 경우, 웨이퍼(505)의 중심 부위와 접촉하는 제2 패드(524)의 속도가 가장 빠르도록 하고, 웨이퍼(505)의 에지 부위와 접촉하는 제1 패드(522), 제1 패드(526)의 속도를 상대적으로 느리게 하여 웨이퍼(505)가 균일하게 연마되도록 한다.Referring to FIG. 6, in the case of the strong mechanical element polishing, the wafer 505 that is held and rotated by the polishing head 530 generally has a linear velocity at the edge portion faster than the linear velocity at the center portion. Therefore, the wafer 505 has a larger amount of polishing of the edge portion than that of the center portion. The polishing pad 520 is divided into a first pad 522, a second pad 524, and a third pad 526. When the center of the wafer 505 is located on the second pad 524, the speed of the second pad 524 in contact with the center portion of the wafer 505 is the fastest, and the edge portion of the wafer 505 is provided. The speeds of the first pad 522 and the first pad 526 in contact with each other are relatively slow to allow the wafer 505 to be uniformly polished.
상기와 같은 상태에서 웨이퍼(505)의 보다 균일한 연마를 위해 웨이퍼(505)가 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동하도록 연마 헤드(530)와 연마 패드(520)를 상대 운동시킨다. 상기 상대 운동은 연마 헤드(530)의 왕복 이동에 의해 이루어지거나, 연마 패드(520)의 왕복 이동에 의해 이루어진다. 물론 상기 상대 운동은 연마 헤드(530) 및 연마 패드(520)가 동시에 왕복 이동하면서 이루어질 수도 있다. In this state, the polishing head 530 and the polishing pad 520 are moved relative to each other so that the wafer 505 reciprocates in the radial direction of the polishing pad 520 for more uniform polishing of the wafer 505. The relative movement is performed by the reciprocating movement of the polishing head 530 or by the reciprocating movement of the polishing pad 520. Of course, the relative movement may be performed while the polishing head 530 and the polishing pad 520 reciprocate simultaneously.
그러나 웨이퍼 연마 장치(500)의 용이한 구성을 위해서는 연마 헤드(530)의 왕복 이동에 의해 연마 헤드(530)와 연마 패드(520)가 상대 운동하는 것이 바람직하다. 따라서, 연마 헤드(530)를 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동시킨다. 이때 상기 왕복 이동의 폭은 웨이퍼(505)의 연마 정도에 따라 달라질 수 있지만, 웨이퍼(505)의 중심이 제1 패드(522)와 제2 패드(524)의 경계 및 제2 패드(524)와 제3 패드(526) 사이의 경계 사이에 위치한 상태에서 왕복하는 것이 바람직하다. However, in order to facilitate the configuration of the wafer polishing apparatus 500, the polishing head 530 and the polishing pad 520 may be relatively moved by the reciprocating movement of the polishing head 530. Thus, the polishing head 530 is reciprocated in the radial direction of the polishing pad 520. In this case, the width of the reciprocating movement may vary depending on the degree of polishing of the wafer 505, but the center of the wafer 505 may have a boundary between the first pad 522 and the second pad 524 and the second pad 524. It is preferable to reciprocate in a state located between the boundaries between the third pads 526.
연마 패드(520)가 네 부분 이상으로 나누어지는 경우, 웨이퍼(505)의 중심은 연마 패드(520)의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계사이를 왕복한다.When the polishing pad 520 is divided into four or more portions, the center of the wafer 505 reciprocates between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the portions of the polishing pad 520.
도 7을 도 5에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.Fig. 7 is a schematic plan view for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus shown in Fig. 5.
도 7을 참조하면, 일반적으로 연마 헤드(530)에 파지되어 회전하는 웨이퍼(505)는 에지 부위의 압력이 중심 부위의 압력 보다 높아 슬러리(542)가 웨이퍼(505)의 중심 부위에 고인 상태가 된다. 그러므로 화학적인 요소가 강한 연마의 경우는 웨이퍼(505)의 에지 부위보다 중심 부위가 슬러리(542)와 접촉하는 시간이 길다. 따라서 웨이퍼(505)는 중심 부위의 연마량이 에지 부위의 연마량보다 더 많다. 웨이퍼(505)의 중심이 제2 패드(524) 상에 위치하는 경우, 웨이퍼(505)의 중심 부위와 접촉하는 제2 패드(524)의 속도가 가장 느리도록 하고, 웨이퍼(505)의 에지 부위와 접촉하는 제1 패드(522) 또는 제3 패드(526)의 속도를 상대적으로 빠르게 하여 웨이퍼(505)가 균일하게 연마되도록 한다. Referring to FIG. 7, in general, the wafer 505 gripped and rotated by the polishing head 530 has a higher pressure at the edge portion than the pressure at the center portion, and thus the slurry 542 is stuck at the center portion of the wafer 505. do. Therefore, in the case of polishing where the chemical element is strong, the time for which the center portion contacts the slurry 542 is longer than the edge portion of the wafer 505. Therefore, the wafer 505 has a larger amount of polishing at the center portion than the polishing amount at the edge portion. When the center of the wafer 505 is located on the second pad 524, the speed of the second pad 524 in contact with the center portion of the wafer 505 is slowest, and the edge portion of the wafer 505 is provided. The speed of the first pad 522 or the third pad 526 in contact with the substrate is relatively high to allow the wafer 505 to be uniformly polished.
상기와 같은 상태에서도 웨이퍼(505)의 보다 균일한 연마를 위해 웨이퍼(505)를 연마 패드(520)의 반지름 방향으로 왕복 이동시킨다. 이때 상기 왕복 이동의 폭은 도 6에 도시된 경우와 마찬가지로 웨이퍼(505)의 연마 정도에 따라 달라질 수 있지만, 웨이퍼(505)의 중심이 제1 패드(522)와 제2 패드(524)의 경계 및 제2 패드(524)와 제3 패드(526) 사이의 경계 사이를 왕복하는 것이 바람직하다. Even in the above state, the wafer 505 is reciprocated in the radial direction of the polishing pad 520 in order to more uniformly polish the wafer 505. In this case, the width of the reciprocating movement may vary depending on the degree of polishing of the wafer 505 as in the case of FIG. 6, but the center of the wafer 505 is the boundary between the first pad 522 and the second pad 524. And a boundary between the second pad 524 and the third pad 526.
마찬가지로 연마 패드(520)가 네 부분 이상으로 나누어지는 경우, 웨이퍼(505)의 중심은 연마 패드(520)의 각 부분 사이의 경계 중에서 최내각 경계와 최외각 경계사이를 왕복한다.Similarly, when the polishing pad 520 is divided into four or more portions, the center of the wafer 505 reciprocates between the innermost boundary and the outermost boundary among the boundaries between the portions of the polishing pad 520.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 패드(522), 제2 패드(524) 및 제3 패드(526)는 동일한 방향으로 이동하므로 서로 속도가 다르더라도 경계 부분에서의 속도 변화가 크지 않다. 따라서 웨이퍼(505)의 회전시 에지 부위의 손상을 감소시킬 수 있다. 또한 웨이퍼(505)가 왕복 이동하므로 제2 패드(524)의 속도와 제1 패드(522) 또는 제3 패드(526)의 속도 차이에 의한 웨이퍼(505)의 중앙 부위의 연마 프로파일과 에지 부위의 연마 프로파일에 차이가 현저하게 줄일 수 있다. 따라서 웨이퍼(505)의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, the first pad 522, the second pad 524, and the third pad 526 move in the same direction, so that even if the speeds are different from each other, the speed change at the boundary portion is not large. not. Therefore, damage of the edge portion during rotation of the wafer 505 can be reduced. In addition, since the wafer 505 is reciprocated, the polishing profile and the edge portion of the center portion of the wafer 505 due to the difference between the speed of the second pad 524 and the speed of the first pad 522 or the third pad 526 are obtained. The difference in the polishing profile can be significantly reduced. Therefore, the polishing uniformity of the wafer 505 can be improved.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 사시도이다.8 is a perspective view for explaining a wafer polishing apparatus according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(600)는 벨트 타입으로 크게 롤러(610), 연마 패드(620), 연마 헤드(630), 슬러리 공급부(640) 및 패드 컨디셔너(650)로 구성된다. Referring to FIG. 8, the wafer polishing apparatus 600 is a belt type and includes a roller 610, a polishing pad 620, a polishing head 630, a slurry supply unit 640, and a pad conditioner 650.
롤러(610)와 연마 패드(620)에 대한 설명은 도 4에 도시된 연마 패드 어셈블리(200)의 롤러(610)와 연마 패드(320)와 동일하므로 생략한다. Description of the roller 610 and the polishing pad 620 is the same as the roller 610 and the polishing pad 320 of the polishing pad assembly 200 shown in FIG.
또한 연마 헤드(630), 슬러리 공급부(640) 및 패드 컨디셔너(650)에 대한 설명은 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치(500)의 연마 헤드(530), 슬러리 공급부(540) 및 패드 컨디셔너(550)의 설명과 동일하므로 생략한다. In addition, the descriptions of the polishing head 630, the slurry supply unit 640, and the pad conditioner 650 include the polishing head 530 and the slurry supply unit 540 of the wafer polishing apparatus 500 according to the first embodiment illustrated in FIG. 5. ) And the pad conditioner 550 are the same as the description thereof.
다만 도 5에 도시된 제1 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치(500)에서는 웨이퍼(505)의 균일한 균일한 연마를 위해 웨이퍼(505)가 연마 패드(620)의 반지름 방향으로 왕복 이동되는데 반해 본 발명에서는 웨이퍼(605)의 보다 균일한 연마를 위해 웨이퍼(605)가 연마 패드(620)의 이동 방향과 수직한 방향으로 왕복 이동된다는 점에서 차이가 있다. However, in the wafer polishing apparatus 500 according to the first embodiment shown in FIG. 5, the wafer 505 is reciprocated in the radial direction of the polishing pad 620 to uniformly polish the wafer 505. The invention is different in that the wafer 605 is reciprocated in a direction perpendicular to the moving direction of the polishing pad 620 for more uniform polishing of the wafer 605.
도 9는 도 8에 도시된 웨이퍼 연마 장치(600)를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 9 is a schematic plan view for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus 600 shown in FIG. 8.
도 9를 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(600)에서의 기계적인 요소가 강한 연마는 도 6에 따른 기계적인 요소가 강한 연마와 연마 패드(620)의 형태의 차이를 제외하면 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. Referring to FIG. 9, the polishing of the strong mechanical element in the wafer polishing apparatus 600 is the same except for the difference in the shape of the polishing pad 620 and the strong mechanical element according to FIG. 6, and thus a detailed description thereof is omitted. do.
도 10은 도 8에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.FIG. 10 is a schematic plan view for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus shown in FIG. 8.
도 10을 참조하면, 웨이퍼 연마 장치(600)에서의 기계적인 요소가 강한 연마는 도 7에 따른 화학적인 요소가 강한 연마와 연마 패드(620)의 형태의 차이를 제외하면 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. Referring to FIG. 10, the polishing of the mechanical element in the wafer polishing apparatus 600 is the same except for the difference in the shape of the polishing pad 620 and the polishing of the chemical element according to FIG. 7. do.
따라서, 상기 제1 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치(500)에서와 마찬가지 이유로, 웨이퍼(605)의 회전시 에지 부위의 손상을 감소시킬 수 있다. 또한 웨이퍼(605)의 중앙 부위의 연마 프로파일과 에지 부위의 연마 프로파일에 차이가 현저하게 줄일 수 있다. 따라서 웨이퍼(605)의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다.Therefore, for the same reason as in the wafer polishing apparatus 500 according to the first embodiment, damage to the edge portion during rotation of the wafer 605 can be reduced. In addition, the difference between the polishing profile of the central portion of the wafer 605 and the polishing profile of the edge portion can be significantly reduced. Therefore, the polishing uniformity of the wafer 605 can be improved.
도 11 및 도 12는 웨이퍼와 연마 패드의 상대운동에 따른 웨이퍼의 연마 영역을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 11 and 12 are schematic plan views illustrating a polishing region of a wafer according to the relative movement of the wafer and the polishing pad.
도 11은 웨이퍼(505, 605)가 왕복 이동하지 않는 경우 연마 패드(520, 620)에 의해 연마되는 웨이퍼(505, 605)의 연마 영역을 나타낸다. 이 경우, 웨이퍼(505, 605)의 연마 영역은 센터 영역(a)과 에지 영역(b)의 두 부분으로 나뉜다. 센터 영역(a)은 웨이퍼(505, 605)가 제2 패드(524, 624)와 접촉하여 연마되는 부분이다. 에지 영역(b)은 웨이퍼(505, 605)가 제1 패드(522, 622) 또는 제5 패드(526, 626)와 접촉하여 연마되는 부분이다. 연마 패드(520, 620)는 제2 패드(524, 624)와 제1 패드(522, 622) 또는 제3 패드(526, 626)와의 속도가 서로 다르므로 센터 영역(a)과 에지 영역(b)의 경계 부분에서 웨이퍼(505, 605)가 불균일하게 연마될 수 있다. 11 shows the polishing area of the wafers 505, 605 polished by the polishing pads 520, 620 when the wafers 505, 605 do not reciprocate. In this case, the polishing region of the wafers 505 and 605 is divided into two parts, the center region a and the edge region b. The center region a is a portion where the wafers 505 and 605 are polished in contact with the second pads 524 and 624. The edge region b is a portion where the wafers 505 and 605 are polished in contact with the first pads 522 and 622 or the fifth pads 526 and 626. Since the polishing pads 520 and 620 have different speeds from the second pads 524 and 624 and the first pads 522 and 622 or the third pads 526 and 626, the center area a and the edge area b are different. Wafers 505 and 605 may be unevenly polished at the boundary portions of the "
상기와 같은 웨이퍼(505, 605)의 연마 불균일을 해소하기 위해 웨이퍼(505, 605)를 왕복 이동시키며, 도 12에는 웨이퍼(505, 605)가 왕복 이동하는 경우 연마 패드(520, 620)에 의해 연마되는 웨이퍼(505, 605)의 연마 영역이 도시되어 있다. 이 경우, 웨이퍼(505, 605)의 연마 영역은 센터 영역(c)과 에지 영역(d) 그리고 센터 영역(c)과 에지 영역(d)의 사이에 위치하는 중간 영역(e)의 세 부분으로 나뉜다. 센터 영역(c)은 웨이퍼(505, 605)가 제2 패드(524, 624)와 접촉하여 연마되는 부분이다. 에지 영역(d)은 웨이퍼(505, 605)가 제1 패드(522, 622) 또는 제5 패드(526, 626)와 접촉하여 연마되는 부분이다. 중간 영역(e)은 웨이퍼(505, 605)의 왕복 이동에 의해 제2 패드(524, 624)와 제1 패드(522, 622) 또는 제3 패드(526, 626)와 선택적으로 접촉하여 연마되는 부분이다. 따라서 센터 영역(a)과 에지 영역(b)의 경계 부분에서 웨이퍼(505, 605)가 불균일하게 연마되는 것을 방지하고 웨이퍼(505, 605)의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다. 중간 영역(e)의 폭 크기는 웨이퍼(505, 605)의 왕복 이동 폭에 따라 달라질 수 있다. The wafers 505 and 605 are reciprocated in order to eliminate the above-mentioned polishing unevenness of the wafers 505 and 605. In FIG. 12, the wafers 505 and 605 are moved by the polishing pads 520 and 620 when the wafers 505 and 605 are reciprocated. The polishing area of the wafers 505 and 605 to be polished is shown. In this case, the polishing regions of the wafers 505 and 605 are divided into three parts, the center region c and the edge region d, and the middle region e located between the center region c and the edge region d. Divided. The center region c is a portion where the wafers 505 and 605 are polished in contact with the second pads 524 and 624. The edge region d is a portion where the wafers 505 and 605 are polished in contact with the first pads 522 and 622 or the fifth pads 526 and 626. The intermediate region e is polished by selectively contacting the second pads 524 and 624 and the first pads 522 and 622 or the third pads 526 and 626 by reciprocating movement of the wafers 505 and 605. Part. Therefore, it is possible to prevent the wafers 505 and 605 from being unevenly polished at the boundary between the center area a and the edge area b, and to improve the polishing uniformity of the wafers 505 and 605. The width size of the intermediate region e may vary depending on the reciprocating widths of the wafers 505 and 605.
도 13은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼를 연마하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Fig. 13 is a flowchart for explaining a method for polishing a wafer according to the first preferred embodiment of the present invention.
이하에서는 도 13을 참조하여 웨이퍼 연마 방법을 설명한다. Hereinafter, a wafer polishing method will be described with reference to FIG. 13.
웨이퍼(505, 605)를 연마하기 위해서는 우선 웨이퍼(505, 605)가 파지된 연마 헤드(530, 630)를 하강시켜 연마 패드(520, 620)와 접촉시킨다. 이 때 연마 헤드(530, 630)는 파지된 웨이퍼(505, 605)의 중심이 연마 패드(530, 630)의 세부분 중 가운데 위치한 부분과 접촉하도록 하강시킨다.(S110)In order to polish the wafers 505 and 605, first, the polishing heads 530 and 630 held by the wafers 505 and 605 are lowered to contact the polishing pads 520 and 620. At this time, the polishing heads 530 and 630 are lowered such that the centers of the held wafers 505 and 605 are in contact with the center of the details of the polishing pads 530 and 630.
다음으로 슬러리 공급부(540, 640)를 이용하여 연마 패드(520, 620) 상에 슬러리(542, 642)를 공급한다. 슬러리(542, 642)는 연마 패드(520, 620)의 각 부분 사이의 유동이 어려우므로 연마 패드(520, 620)의 각 부분에 각각 공급된다. 로터리 타입의 웨이퍼 연마 장치(500)에서는 연마 패드(520)가 회전 운동한다. 그러므로 원심력을 극복하고 슬러리(542)를 웨이퍼(505)의 연마면으로 원활하게 공급하기 위해 슬러리(542)를 연마 헤드(530)의 직전에 위치한 연마 패드(520) 상에 공급한다.(S120)Next, the slurry 542 and 642 are supplied to the polishing pads 520 and 620 using the slurry supply units 540 and 640. The slurries 542 and 642 are supplied to the respective portions of the polishing pads 520 and 620 since the flow between the portions of the polishing pads 520 and 620 is difficult. In the rotary type wafer polishing apparatus 500, the polishing pad 520 rotates. Therefore, in order to overcome the centrifugal force and smoothly supply the slurry 542 to the polishing surface of the wafer 505, the slurry 542 is supplied onto the polishing pad 520 located immediately before the polishing head 530.
그리고 연마 패드(520, 620)의 각 부분 중 제2 패드(524, 624)의 속도가 제1 패드(522, 622) 또는 제3 패드(526, 626)의 속도와 다르도록 연마 패드(520, 620)를 이동시킨다. 이 때 연마 패드(520, 620)의 각 부분은 동일한 방향으로 이동한다. 연마 패드(520, 620)의 이동에 의해 웨이퍼(505, 605)가 연마된다.(S130)The polishing pads 520, 620, and 620 may be different from the speeds of the first pads 522, 622 or the third pads 526, 626 of the portions of the polishing pads 520, 620. 620 is moved. At this time, each part of the polishing pads 520 and 620 moves in the same direction. The wafers 505 and 605 are polished by the movement of the polishing pads 520 and 620. (S130)
연마 패드(520, 620)가 이동되면 연마 헤드(530, 630)를 회전시켜 연마 패드(520, 620)와 접촉된 웨이퍼(505, 605)를 회전시킨다. 웨이퍼(505, 605)는 회전에 의해 보다 균일하게 연마된다.(S140)When the polishing pads 520 and 620 are moved, the polishing heads 530 and 630 are rotated to rotate the wafers 505 and 605 in contact with the polishing pads 520 and 620. Wafers 505 and 605 are more uniformly polished by rotation (S140).
연마 패드(520, 620)가 이동하고, 웨이퍼(505, 605)가 회전하면서 연마되는 상태에서 웨이퍼(505, 605)를 연마 패드(520, 620)의 서로 속도가 다른 부분 사이 왕복 이동시킨다. 상기 왕복 운동에 의해 웨이퍼(505, 605)의 연마 균일도를 더욱 높일 수 있다. 웨이퍼(505, 605)의 왕복 운동은 웨이퍼(505, 605)를 파지하는 연마 헤드(530, 630)의 이동에 의해 이루어지거나, 연마 패드(520, 620)의 이동에 의해 이루어진다. 웨이퍼(505, 605)의 왕복 운동은 웨이퍼(505, 605)를 파지하는 연마 헤드(530, 630) 및 연마 패드(520, 620)가 동시에 이동하면서 이루어질 수도 있다.As the polishing pads 520 and 620 move and the wafers 505 and 605 are polished while rotating, the wafers 505 and 605 are reciprocated between portions of different speeds of the polishing pads 520 and 620. By the reciprocating motion, the polishing uniformity of the wafers 505 and 605 can be further increased. The reciprocating motion of the wafers 505, 605 is made by the movement of the polishing heads 530, 630 holding the wafers 505, 605, or by the movement of the polishing pads 520, 620. The reciprocating motion of the wafers 505 and 605 may be performed while the polishing heads 530 and 630 holding the wafers 505 and 605 and the polishing pads 520 and 620 move simultaneously.
웨이퍼(505, 605)의 왕복 운동은 웨이퍼(505, 605)의 중심이 연마 패드(520, 620)의 각 부분의 경계 사이, 즉 제1 패드(522, 622)와 제2 패드(524, 624)의 경계 와 제2 패드(524, 624)와 제3 패드(526, 626)의 경계 사이를 왕복하도록 이루어진다. 웨이퍼(505, 605)의 왕복 운동은 등속도 운동 및 가속도 운동 모두 가능하며, 속도는 조절 가능하다. The reciprocating motion of the wafers 505, 605 is such that the center of the wafers 505, 605 is between the boundaries of the respective portions of the polishing pads 520, 620, that is, the first pads 522, 622 and the second pads 524, 624. ) And a boundary between the second pads 524 and 624 and the third pads 526 and 626. The reciprocating motion of the wafers 505 and 605 can be both a constant velocity motion and an acceleration motion, and the speed is adjustable.
웨이퍼(505, 605)의 연마시에는 연마 속도가 상대적으로 낮은 부위는 연마 패드(520, 620)에서 상대적으로 속도가 빠른 부분에 접촉되며, 연마 속도가 상대적으로 높은 부위는 연마 패드(520, 620)에서 상대적으로 속도가 느린 부분에 접촉되도록 웨이퍼(505, 605)의 위치를 조절한다.(S150) In the polishing of the wafers 505 and 605, a portion having a relatively low polishing rate contacts a relatively high portion of the polishing pads 520 and 620, and a portion having a relatively high polishing rate is used for the polishing pads 520 and 620. ) To adjust the position of the wafers 505 and 605 so as to contact the relatively slow portion.
웨이퍼(505, 605)의 연마가 진행되는 동안 패드 컨디셔너(550, 650)를 이용하여 연마 부산물을 제거하여 연마 패드(520, 620)의 상태를 일정하게 유지한다.While polishing of the wafers 505 and 605 is performed, polishing by-products are removed using the pad conditioners 550 and 650 to maintain the state of the polishing pads 520 and 620.
도 14는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼를 연마하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.14 is a flowchart for explaining a method for polishing a wafer according to a second preferred embodiment of the present invention.
이하에서는 도 14를 참조하여 웨이퍼 연마 방법을 설명한다. Hereinafter, a wafer polishing method will be described with reference to FIG. 14.
웨이퍼(505, 605)를 연마하기 위해서는 우선 웨이퍼(505, 605)가 파지된 연마 헤드(530, 630)를 하강시켜 연마 패드(520, 620)와 접촉시킨다. 이 때 연마 헤드(530, 630)는 파지된 웨이퍼(505, 605)의 중심이 연마 패드(530, 630)의 세부분 중 가운데 위치한 부분과 접촉하도록 하강시킨다.(S210)In order to polish the wafers 505 and 605, first, the polishing heads 530 and 630 held by the wafers 505 and 605 are lowered to contact the polishing pads 520 and 620. At this time, the polishing heads 530 and 630 are lowered such that the centers of the held wafers 505 and 605 are in contact with the center of the details of the polishing pads 530 and 630.
다음으로 슬러리 공급부(540, 640)를 이용하여 연마 패드(520, 620) 상에 슬러리(542, 642)를 공급한다. 슬러리(542, 642)는 연마 패드(520, 620)의 각 부분 사이의 유동이 어려우므로 연마 패드(520, 620)의 각 부분에 각각 공급된다. 로터리 타입의 웨이퍼 연마 장치(500)에서는 연마 패드(520)가 회전 운동한다. 그러므로 원심력을 극복하고 슬러리(542)를 웨이퍼(505)의 연마면으로 원활하게 공급하기 위해 슬러리(542)를 연마 헤드(530)의 직전에 위치한 연마 패드(520) 상에 공급한다.(S220)Next, the slurry 542 and 642 are supplied to the polishing pads 520 and 620 using the slurry supply units 540 and 640. The slurries 542 and 642 are supplied to the respective portions of the polishing pads 520 and 620 since the flow between the portions of the polishing pads 520 and 620 is difficult. In the rotary type wafer polishing apparatus 500, the polishing pad 520 rotates. Therefore, in order to overcome the centrifugal force and smoothly supply the slurry 542 to the polishing surface of the wafer 505, the slurry 542 is supplied onto the polishing pad 520 positioned immediately before the polishing head 530.
슬러리(542, 642)가 공급되면 연마 패드(520, 620)를 이동시켜 웨이퍼(505, 605)를 연마시킨다. 연마 헤드(530, 630)를 회전시켜 웨이퍼(505, 605)가 균일하게 연마되도록 한다. 그리고 웨이퍼(505, 605)가 제1 패드(522), 제2 패드(524) 및 제3 패드(526) 사이를 왕복 이동하면서 연마된다. 웨이퍼(505, 605)는 중심이 제1 패드(522)와 제2 패드(524) 사이의 경계 및 제2 패드(524)와 제3 패드(526) 사이의 경계 사이에 위치한 상태에서 왕복 이동한다. When the slurry 542, 642 is supplied, the polishing pads 520, 620 are moved to polish the wafers 505, 605. The polishing heads 530, 630 are rotated to uniformly polish the wafers 505, 605. The wafers 505 and 605 are polished while reciprocating between the first pad 522, the second pad 524, and the third pad 526. Wafers 505 and 605 are reciprocated with the center positioned between the boundary between the first pad 522 and the second pad 524 and the boundary between the second pad 524 and the third pad 526. .
따라서 웨이퍼(505, 605)가 제2 패드(524, 624)와 접촉하여 연마되는 센터 영역(c)과, 웨이퍼(505, 605)가 제1 패드(522, 622) 또는 제3 패드(526, 626)와 접촉하여 연마되는 에지 영역(d) 및 웨이퍼(505, 605)의 왕복 이동에 의해 제2 패드(524, 624)와 제1 패드(522, 422) 또는 제3 패드(526, 626)와 선택적으로 접촉하여 연마되는 중간 영역(e)으로 나누어진다. 따라서 센터 영역(a)과 에지 영역(b)의 경계 부분에서 웨이퍼(505, 605)가 불균일하게 연마되는 것을 방지하고 웨이퍼(505, 605)의 연마 균일도를 향상시킬 수 있다. 중간 영역(e)의 폭 크기는 웨이퍼(505, 605)의 왕복 이동 폭에 따라 달라질 수 있다.(S230)Therefore, the center region c in which the wafers 505 and 605 are polished in contact with the second pads 524 and 624, and the wafers 505 and 605 are formed in the first pads 522 and 622 or the third pad 526, The second pad 524, 624 and the first pad 522, 422 or the third pad 526, 626 by the reciprocating movement of the edge region d and the wafers 505, 605 polished in contact with the 626. Is divided into an intermediate region (e) which is selectively contacted with and polished. Therefore, it is possible to prevent the wafers 505 and 605 from being unevenly polished at the boundary between the center area a and the edge area b, and to improve the polishing uniformity of the wafers 505 and 605. The width size of the intermediate region e may vary depending on the reciprocating movement widths of the wafers 505 and 605 (S230).
웨이퍼(505, 605)의 연마가 진행되는 동안 패드 컨디셔너(550, 650)를 이용하여 연마 부산물을 제거하여 연마 패드(520, 620)의 상태를 일정하게 유지한다.While polishing of the wafers 505 and 605 is performed, polishing by-products are removed using the pad conditioners 550 and 650 to maintain the state of the polishing pads 520 and 620.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 연마 패드가 적어도 세 부분으로 나누어지며, 상기 연마 패드의 모든 부분은 동일한 방향으로 이동하고, 적어도 한 부분이 나머지 부분과 다른 속도로 갖는다. 따라서 상기 연마 패드의 각 부분의 속도 조절을 통하여 웨이퍼의 연마면을 균일하게 연마할 수 있다. As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, the polishing pad is divided into at least three parts, all parts of the polishing pad move in the same direction, and at least one part has a different speed than the other part. Therefore, the polishing surface of the wafer may be uniformly polished by adjusting the speed of each portion of the polishing pad.
또한 상기 웨이퍼를 왕복 이동시 그 폭과 속도를 조절하여 상기 웨이퍼 연마시 연마 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, it is possible to further improve the polishing uniformity when polishing the wafer by adjusting the width and the speed during the reciprocating movement of the wafer.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
도 1은 종래 기술에 따른 로터리 타입의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view for explaining a rotary type wafer polishing apparatus according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 벨트 타입의 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. Figure 2 is a schematic perspective view for explaining a belt type wafer polishing apparatus according to the prior art.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 연마 패드 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a polishing pad assembly according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 연마 패드 어셈블리를 설명하기 위한 사시도이다.4 is a perspective view for explaining a polishing pad assembly according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view for explaining a wafer polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.6 and 7 are schematic plan views for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus shown in FIG.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼 연마 장치를 설명하기 위한 사시도이다.8 is a perspective view for explaining a wafer polishing apparatus according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10은 도 8에 도시된 웨이퍼 연마 장치를 이용하여 웨이퍼 연마를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.9 and 10 are schematic plan views for explaining wafer polishing using the wafer polishing apparatus shown in FIG. 8.
도 11 및 도 12는 웨이퍼와 연마 패드의 상대운동에 따른 웨이퍼의 연마 영역을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 11 and 12 are schematic plan views illustrating a polishing region of a wafer according to the relative movement of the wafer and the polishing pad.
도 13은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 웨이퍼를 연마하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Fig. 13 is a flowchart for explaining a method for polishing a wafer according to the first preferred embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 웨이퍼를 연마하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.14 is a flowchart for explaining a method for polishing a wafer according to a second preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
310, 510 : 척 410, 610 : 롤러310, 510: Chuck 410, 610: Roller
320, 420, 520, 620 : 연마패드 505, 605 : 웨이퍼320, 420, 520, 620: polishing pads 505, 605: wafer
530, 630 : 연마헤드 540, 640 : 슬러리 공급부530, 630: polishing head 540, 640: slurry supply
550, 650 : 패드 컨디셔너550, 650: Pad Conditioner
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20040604 |
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| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20051216 Patent event code: PE09021S01D |
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20060227 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20051216 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |