KR100750771B1 - 천공된 컨디셔닝 디스크를 이용한 진공 보조 패드 컨디셔닝 방법 - Google Patents

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Abstract

부가적인 수단, 플래튼(platens), 및 재료 취급에 대한 필요성 없이도 작동-특정 슬러리들(operation-specific slurries)을 도입하기 위한 천공된 컨디셔닝 디스크를 이용하는 연마 패드들을 컨디셔닝하기 위한 방법 및 장치가 제시된다. 본 방법 및 장치는 상기 장치를 출구 포트를 통해 비우기 위해 노폐물을 컨디셔닝 패드 밖으로 및 천공된 컨디셔닝 디스크를 통해 당기기 위한 진공 성능을 이용하며, 상기 장치는 또한 자급식(self-contained) 세척 수단과 패드 컨디셔닝 장치를 진동시키기 위한 압전 디바이스(piezo-electric device)를 구비할 수 있다.
연마 패드, 슬러리, 연마 컨디셔닝 디스크, 임펠러 블레이드, 자기 디스크, 외부 챔버, 진공 출구 포트

Description

천공된 컨디셔닝 디스크를 이용한 진공 보조 패드 컨디셔닝 방법{Vacuum-assisted pad conditioning method utilizing an apertured conditioning disk}
본 발명은 일반적으로 반도체 가공, 초소형전자기계 시스템(Microelectromechanical Systems: MEMS) 가공, 및 정밀 연마의 분야에 관한 것이며, 특히 연마 공정으로부터 노폐물을 제거하고, 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 및 평탄화 중에 다중의, 다른 슬러리들을 도입하기 위한 방법에 관한 것이다.
집적회로는 일반적으로 실리콘 웨이퍼 기판으로 구성되고, 통상적으로 100 내지 300 밀리미터의 직경과 16 내지 40 밀(mils)의 두께를 갖는 디스크로 제조 또는 가공된다. 상호접속된 회로를 형성하는 금속, 유전체, 및 절연체 증착들은 리소그래피(lithography), 기상 증착법, 및 산화와 같은 소정의 전기 회로를 제조하는 일련의 공정들에 의해 웨이퍼에서 생성된다. 그 후에 전기 절연층은 두께 중 일 마이크론까지 전기 회로층에 걸쳐 증착된다. 각 층에서, 다수의 원하지 않는 불규칙성들이 표면상에서 발생한다. 이들 불규칙성은 0.05 내지 0.5 마이크론 정도이다. 이들 불규칙성은 회로의 신규 층들이 리소그래피에서 초첨의 손실 없이 전개될 수 있도록 평탄화되는 것이 임계적으로 중요하며, 정밀한 상호접속들이 층들 사이에 형성될 수 있다.
다양한 기술들이 발달되고, 이들 불규칙성의 제거를 실행하기 위해 사용되어 왔다. 화학기계연마(CMP)(평탄화) 공정은 불규칙성들을 제거하고 마이크로전자 디바이스들의 필요한 평탄화, 층, 및 선폭 형상들을 달성하기 위한 중요 기술이 되었다. CMP 시스템은 일반적으로 하기 부품들로 구성된다:
1) 회전형 또는 궤도형 플래튼(platen) 또는 벨트에 장착된 연마 패드;
2) 화학 및 연마 매개체가 연마 작업에 중요한 연마 슬러리(산화제 및 연마제)의 흐름;
3) 윤활(lubrication) 또는 세척 매개체/용제로서 사용되는 많은 양의 초순수(ultra pure water: UPW);
4) 슬러리 부품들과 세척제들. 부가적으로, 처리중에 화학적 또는 유체적 특성들을 조정하기 위해,
5) 표면 상태와 연마 패드의 거친 프로파일을 제어하는 다이아몬드 엔드 이펙터; 및
6) 연마 압력을 공급하는 회전 헤드상의 캐리어에 장착된 연마될 웨이퍼.
웨이퍼 밑으로 슬러리를 도입하고, 연마 및 컨디셔닝(conditioning) 공정으로부터 노폐물을 제거하는 것은 회전 패드의 원심력, 엔드 이펙터의 작용, 및 UPW를 첨가한 슬러리의 유동에 따라 결정된다.
웨이퍼상의 불규칙성은 산화 약품들과 웨이퍼 표면에 계속적으로 나타나는 매우 미세한 연마 입자들의 슬러리로 인해 제거된다. 연마 또는 평탄화는 일반적으로 그 자체가 중심축에 관해 회전하는 웨이퍼 밑에서 회전하는 연마 패드상에 아래로 향하게 배치된 웨이퍼로 인해 달성된다. 또한, 선형 및 궤도형 방법들이 이용되며, 본 발명은 이들 공정 및 도구들에 적용가능하다.
현재 연마 도구들 및 공정들은 특정 슬러리로 인해 작동하기 때문에 플래튼 당 단일 작동 단계로 구성된다. 부가적인 도구, 플래튼, 및 재료 취급은 구리 CMP에 요구되는 것과 같은 다단계 연마 작동들을 지지하기 위해 요구된다.
독립 장비 또는 과도한 전환 및/또는 연마 장비의 수동 세정 없이 다른 화학 제품들과 다른 재료 또는 입자 크기의 연마제들을 사용하는 수단이 현재에 존재하지 않는다.
연마 패드들은 일반적으로 플라스틱(우레탄) 재료로 만들어진다. 웨이퍼 불규칙성들의 제거율은 연마 패드에 대해 웨이퍼에 적용되는 압력, 웨이퍼상의 슬러리의 상대 속도, 연마 패드의 표면에 나타나는 신선한 슬러리의 양, 및 웨이퍼의 회로 패턴에 의해 영향을 받는다. 웨이퍼 밑으로 슬러리를 도입하고 연마 공정으로부터 노폐물을 제거하는 것은 회전 패드의 원심력, 엔드 이펙터의 작용, 및 슬러리와 부품들과 UPW의 유동에 따라 결정된다. 이러한 세척의 형태는 노폐물을 항상 제거하지는 못한다. 슬러리로부터의 큰 침전 연마 입자들과 응집된(agglomerated) 슬러리 및 노폐물들은 패드의 공극들 및 홈들(grooves)내에, 컨디셔너의 다이아몬드 입자들 사이에 형성된다. 상업적 적용들은 제조에 사용되는 UPW의 큰 부피와, 처리되어야 할 폐수의 상당한 양을 갖는다.
웨이퍼 연마의 속도(rate)는 일정하게 거친 프로파일을 제공하기 위해 웨이퍼, 슬러리, 및 연마 패드를 거칠게하거나 컨디셔닝하기 위해 엔드 이펙터 암상의 다이아몬드 헤드에 적용되는 압력에 따라 결정된다. 단면에서, 패드는 양자가 슬러리를 운반하고, 슬러리내의 연마 입자들에 압력을 제공하는 정점과 저점(peaks and valleys)의 영역들을 갖는다. 패드는 일반적으로 작용층 도처에 분산된 공극들 및/또는 섬유들을 갖는 경성 또는 연성 우레탄 재료로 구성된다. 섬유들 및/또는 우레탄은 패드 강성을 주고, 연마제/웨이퍼 인터페이스에 압력을 제공하며, 및 웨이퍼의 표면으로부터 재료를 제거하는데 도움이 된다. 공극들은 웨이퍼 표면과의 화학적 접촉 및 상호작용을 촉진하는 슬러리를 위한 저장소(reservoir)로 작용한다. 화학적 상호작용은 연마제에 걸쳐-연마 상황에서만 중요한 "촉진제"이며, 그러므로 전체 공정 작업 및 제어에 임계적이다.
다이아몬드 엔드 이펙터는 일반적으로 회전 디스크 형태로 금속 매트릭스에 매립된 다이아몬드 입자들로 구성된다. 디스크는 원칙적으로 지속가능한 비율의 평탄화가 웨이퍼 및 웨이퍼 대 웨이퍼상에 나타날 수 있도록 연마 패드를 구성하는데 사용된다. 또한, 이는 사용된 슬러리와 파편(debris)을 패드로부터 제거하는데 사용된다. 사용된 슬러리와 파편은 종종 이산화실리콘(SiO2), 유전체, 및 연마 패드에 매립된 금속들로 구성된 큰 강성 응집물로 나타난다. 이들 재료는 제거 또는 연마율과 반복성을 감소시키고, 웨이퍼 표면과 디바이스 작업(개방, 단락)을 손상시키는 스크래치의 형태로 결함들을 만들 수 있다. 반도체 산업에서 데이터는 칩 손실의 60%가 손상(contamination)으로 인한 것으로 나타난다. CMP 공정은 이러한 손상의 주원인인 것으로 보고되었다.
또한, 공정 유체의 자유로운 배출(delivery) 및 제거(세척)는 연마 노폐물이 설비내의 많은 표면들에 축적되는 원인이 될 수 있다. 제거될 시에, 이들 건조되고/응집된 부품들은 부가적인 결함들을 일으킬 수 있다. 슬러리는 "불안정"으로 판명되고, 방출 시스템내의 전단력, 열, 및 수명 영향들로 인해 응집하기 쉽다. 다이아몬드 입자들은 또한 엔드 이펙터 디스크의 금속 매트릭스로부터 파쇄 또는 파괴되고, 웨이퍼 표면을 스크래치하는 잠재력이 있다. 통상적인 연마 시간인 60 내지 600초내에서, 스크래치용 약식(casual) 메카니즘이 중요하며, 공정의 제어가 더 많이 요구된다.
현재 이러한 파편은 UPW 및/또는 슬러리를 갖는 패드의 많은 세척으로 인해 패드로부터 제거된다. 이러한 방법은 폐기물과 응집물들을 씻어내기 위한 액체상의 원심력 또는 다른 패드 운동력(movement dynamics)에 따라 결정된다. 이는 세척이 패드 표면에서 슬러리의 정적 층을 분리할 수 없고, 패드의 홀들 내에서 슬러리를 제거할 수도 없기 때문에 매우 자유로운 제거 방법이다. 이는 패드의 홀들과 오목부(recesses)내에 침전되는 부가적인 슬러리의 응집을 일으킬 수 있다. 이러한 슬러리는 나중에 제거될 수 있으며, 후속 웨이퍼를 손상시킨다. 또한, 신선한 슬러리가 웨이퍼/패드 인터페이스에 나타나기 위한 이들 "회전력"에 대한 의존도는 요구되는 것보다 덜 제어되거나 또는 덜 반복가능하며, 제거율과 균일성의 변경을 일으킨다.
통상적으로 웨이퍼와 패드 사이에 슬러리를 보내기 위한 공극들, 홀들 또는 홈들을 포함하는 연마 패드 표면들은 일정한 연마 인터페이스가 발생되기 위해 컨디셔닝이 필요하다. 웨이퍼로부터의 슬러리와 파편은 패드 표면을 계속적으로 "연마(abrading)" 또는 "컨디셔닝"함으로써 제거되어야 한다. 부가적으로, 산화 슬러리들은 더 강성인 산화 부품들을 형성하는 디바이스 층 금속들과 상호작용함으로써 패드의 손상이나, 또는 웨이퍼의 잠재적 손상과 스크래칭의 원인이 되는 층간 들뜸(delamination)에 기여하는 본 공정에 때때로 사용된다.
상기 한정된 문제점들을 해결하기 위해 시도되는 하나의 장치가 참조로 본 명세서에 합체된, 반도체 웨이퍼 기판들과 초소형전자 및 광학 시스템들에 증착된 회전가능한 집적회로를 컨디셔닝하는 시스템이 개시되어 있는 미국특허 제6,508,697호에 설명되어 있다. 상기 시스템은 패드 컨디셔닝 장치, 공정 유체, 노폐물을 컨디셔닝 패드 밖으로 당기기 위한 진공 성능, 자급식(self-contained) 세척 수단, 및 진동 운동을 패드 컨디셔닝 연마제 또는 유체에 부여하기 위한 수단으로 구성된다. 상기 패드 컨디셔닝 장치는 공정 유체 및/또는 UPW를 도입하기 위한 입구 포트와, 음압(negative pressure)을 공급하기 위한 출구 포트를 갖는 일반적으로 원형의 외부 챔버로 구성된다.
상술한 종래 기술의 컨디셔닝 장치를 고려하면, 본 발명의 목적은 컨디셔닝 공정 중에 파편과 슬러리가 제거될 때에, 그러한 시스템을 사용하여 파편과 흩어진 슬러리를 제거하기 위한 자급식 세정 수단을 갖는 연마 패드를 컨디셔닝하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 부가적인 도구, 플래튼, 및 재료 취급 없이 특정 슬러리 또는 첨가물을 갖는 다른(다단계) 작동들의 도입을 위한 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 단계들 사이에서 슬러리 화학 반응(chemistry)의 중화를 고려하는 것이다.
또 다른 목적은 대안적인/부가적인 슬러리 또는 화학 공급물의 도입을 고려하는 것이다.
또 다른 목적은 각 플래튼에 다단계 연마를 고려하는 것이다.
또 다른 목적은 더욱 점진적인 제 1 연마 단계와 평탄화 종점 근처의 후속의 더욱 세밀한 연마/화학 선택도(selectivity)를 허용함으로써 스루풋(through-put)을 향상시키는 것이다.
다른 목적은 매개 재료 취급을 제거하고, 구리와 배리어 금속 필름들의 단일 플래튼 처리를 고려하는 것이다.
또 다른 목적은 단일 및 이중 헤드 연마 도구들의 실용성/수명을 연장하는 것이다.
또 다른 목적은 슬러리 변화(화학 반응 또는 연마)에 따른 더욱 선별적인 종점 제어를 통해 결함성을 감소시키는 것이다.
또 다른 목적은 웨이퍼에 의해 나타나는 취급/정렬/고정 변이들을 감소시킴으로써 균일성을 개량시키는 것이다.
본 발명에 사용된 패드 컨디셔닝 시스템은 상술된 미국특허 제6,508,697호에서 설명된 바와 같이, 기판 표면으로부터 연마될 때에 파편 또는 절삭 부스러기(debris or swarf)를 수집하기 위해 개방 구조를 갖는 연마 디스크들을 이용한다. 상기 시스템은 패드 컨디셔닝 장치, 공정 유체, 노폐물을 컨디셔닝 패드 밖으로 당기기 위한 진공 성능, 자기 제어(self-controlled) 세척 수단, 및 패드 컨디셔닝 연마제를 진동시키기 위한 압전 디바이스(piezo-electric device)를 갖는다. 파편이 발생될 때에, 파편은 연마 및 자기 지지부의 구멍들을 통해 지지부 뒤의 챔버로, 및 처리 시스템의 도관으로 당겨진다. 물의 분출물, 다른 세정 또는 중화 화학 제품들은 폐기물 제거에 관한 연마제를 통해 분사된다. 이러한 세척/연마/진공 세정은 연마 패드 표면을 완전히 청소하고, 대안적인 재료가 상호 손상 없이 도입되게 한다. 이들 요소 모두는 작동중에 독특하고 효과적인 시스템을 연마 패드들의 컨디셔닝 및 세정에 제공하기 위해 결합한다. 또한, 이들은 컨디셔닝, 세정 및 연마 공정들로의 도입을 위해 광범위한 재정비, 플래튼 교체(platen change-out), 및 부가적인 재료 취급에 대한 필요 없이도 작동-특정 슬러리들 또는 다른 화학 제품들을 허용한다.
패드 컨디셔닝 장치는 공정 유체 및/또는 UPW를 도입하기 위한 입구 포트와 부착 음압(negative pressure)을 부착하기 위한 출구 포트를 갖는 일반적으로 원형인 외부 챔버를 갖는다. 외부 챔버는 임펠러 샤프트로부터 외향으로 방사하는 임펠러 블레이드들(impeller blades)을 갖는 회전 임펠러 조립체를 수용한다. 임펠러 조립체의 샤프트는 외부 챔버의 상부면내에서 개구를 통해 돌출하고, 장비의 엔드 이펙터 조립체에 부착된다. 지지 디스크, 자기 디스크 또는 기계적 체결 수단, 및 연마 컨디셔닝 디스크는 적층된 형상내에서 임펠러에 부착된다. 본 명세서에 참조로 합체된 미국특허 제4,222,204호에 설명된 바와 같이, 연마 디스크는 디스크 평면을 지지 디스크로 당기기 때문에, 자기식 또는 기계식으로 디스크의 완전한 지지를 제공하는 장소에 유지된다. 조립체는 연마 패드상의 파편이 홀들을 통해 진공 청소되게 하는 정렬된 홀들로 구성된다.
작동중에, 외측 챔버는 진공 기관(vacuum facility)에 연결된 부착 호스를 갖는 고정부(stationary)에 유지된다. 물 또는 슬러리는 외부 챔버상의 입구 포트로부터, 또는 워터 칼라(water collar)를 통해 임펠러의 중심으로부터 도입된다.
임펠러 디스크의 중심으로부터 외부로 방사하는 일련의 가압수(pressurized water) 구멍들은 연마 디스크의 전 범위를 허용하고, 연마 패드의 공극들내의 정적 층들의 분리에 도움이 된다. 진공 작용은 지지, 자기, 및 연마 디스크들내의 정렬된 홀들을 통해 물과 파편을 즉시 뽑아내고, 회전하는 임펠러 블레이드들은 물과 파편을 진공 픽업 출구, 및 처리 시스템으로 쓸어낸다. 적층된 디스크들에서 정렬된 홀들, 또는 "개방 구조"는 파편 또는 절삭 부스러기가 연마 디스크와 웨이퍼의 표면 사이에서 파편의 방해 없이 연속적인 컨디셔닝 및 세정을 허용하는 패드의 표면으로부터 제거될 때에, 파편 또는 절삭 부스러기의 수집을 허용한다. 자기식 체결 구조는 신속한 전환을 고려하여, 제어된 편평도(flatness)를 연마제에 제공한다. 기계적 방법은 또한 정렬과 완충(cushioning)을 위해 짐벌(gimbal)이 사용될 수 있다. 진공은 공정으로부터 노폐물을 당기고, 연마 패드의 거침을 압축되지 않은 위치로 상승시킨다. 선택 홀들은 또한, 세정 화학 제품, 슬러리, 부동화제(passivating agents), 착화제(complexing agents), 계면활성제, 및 UPW와 같은 공정 유체들과, 세정 기체들을 훨씬 더 제어된(예를 들면, 압력, 위치, 순서, 및 패드/웨이퍼 표면 상태들) 방식으로 패드에 도입한다.
자급식 세척 시스템은 디스크 홀들 위의 파편을 임펠러 챔버내로 및 처리 시스템을 관통하도록 흐트러뜨려 세척하기 위해 웨이퍼를 제공한다. 외부 챔버의 상부에 밀봉된 베어링은 물 또는 공정 유체들이 새는 것을 방지한다. 이러한 세척 방법은 또한 현재 연마 패드를 세척하는데 요구되는 UPW의 양을 감소시킨다. 이는 값비싼 슬러리, UPW의 부피, 및 고가의 폐기물 처리에 대해 절약적이다.
임펠러는 강성 배킹(backing)을 자기 디스크 또는 기계식 체결 및 연마 디스크에 제공한다. 자석은 지지 디스크에 기계식으로 또는 접착제에 의해 고정된다. 연마 디스크는 지지 디스크에 자기식 또는 기계식으로 고정된다. 이러한 시스템은 과도한 정지 시간을 초래하는 전체 외부 챔버와 내부 임펠러 조립체를 분해할 필요없이, 자석과 연마 디스크들의 주기적 교체뿐만 아니라 패드 컨디셔닝 장치의 주기적 세정을 허용한다.
압전 변환기는 엔드 이펙터 암의 자유단 또는 유체 흐름 근처에 제공된다. 고주파 전압이 여기될 때에, 변환기는 저진폭 진동을 패드 컨디셔닝 장치에 부여하며, 부가로 연마 패드 표면상의 슬러리의 정적 층의 분리 및 제거를 향상시킨다. 작은 수직력은 엔드 이펙터 암에 의해 연마 패드에 부여되고, 또한 슬러리의 글레이징(glazing)을 분리하는데 도움이 되고, 연마 패드 표면내에 웨지된 입자들을 제거하는데 도움이 된다.
도 1 내지 도 5는 미국 특허 제6,508,697호의 종래 기술 시스템을 도시한다.
도 1은 제거된 웨이퍼 홀더를 갖는 본 발명에 사용되는 화학기계연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP) 시스템의 주 요소의 사시도.
도 2는 본 발명에 사용되는 구성 부품들의 상부 개략도.
도 3은 도 2의 선 6-6을 따라 취한 외부 챔버의 도면.
도 4는 도 2의 선 7-7을 따라 취한 본 발명에 사용되는 컨디셔닝 장치의 단면도.
도 5는 외부 챔버와 임펠러 조립체를 도시한 본 발명에 사용되는 컨디셔닝 장치의 구성 부품들의 분해도.
도 6은 본 발명의 방법을 도시한 블록 다이어그램.
본 발명은 반도체 웨이퍼 기판상의 불규칙성을 제거하기 위한 화학기계연마 또는 평탄화(Chemical Mechanical Polishing or planarizing: CMP) 시스템에 사용되는 연마 패드들을 컨디셔닝(conditioning)하는 방법에 관한 것이다. 적합한 실시예의 특정 세부사항들은 발명의 완전한 이해를 제공한다. 그러나, 본 발명과 관련하여 작동하는 몇몇 CMP 시스템 요소들은 공지되고, 본 발명 특유한 다른 개념을 불명료하게 만들 수 있기 때문에 상세히 설명하지 않는다. 본 발명이 이들 다른 시스템 요소들 없이 실행될 수 있다는 것은 본 기술 분야에 숙련된 자에게 명백할 것이다.
도 1을 참조하면, 통상적인 CMP 시스템(10)의 사시도는 일반적으로 웨이퍼 캐리어 및 지지 기술(도시 생략)을 통해 연마 패드(12)에 대해 웨이퍼(11)에 압력을 적용하는 연마 헤드(도시 생략)와 연마 패드 컨디셔닝 장치(15)를 포함하여 도시된다. 웨이퍼(11)는 회전형, 궤도형 또는 선형 플래튼(platen)(13)에 고정되어 연마 패드(12)상에서 회전된다. (웨이퍼 캐리어, 지지 암, 및 모터는 도시 생략). 일반적으로 산화제, 연마제 및/또는 초순수(ultra-pure water: UPW)를 함유하는 연마 슬러리(14)의 흐름은 연마 패드 표면(12a)상에 쏟아지고, 웨이퍼(11)의 회전 운동과 협력하여 집적회로의 각 층을 가공한 후에 웨이퍼(11)상의 수십 마이크론의 표면 요철(surface unevenness)을 제거하기 위해 작용한다. 패드 컨디셔닝 장치(15)는 연마 패드 표면이 연마 작용에 의해 변화될 때에 연마 패드 표면(12a)을 회복하고 유지하기 위해 작동한다. 모터(17)는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 운동과 하향력(40)을 패드 컨디셔닝 장치(15)에 동시에 제공하는 동안, 고정된 샤프트(18)에 대해 아크형(arc)으로 엔드 이펙터 암(end effector arm)(16)을 피봇한다. 연마 작동으로 인한 파편은 출구(41)를 통해 제거된다.
본 발명에 사용되는 패드 컨디셔닝 장치(15)는 도 5의 상면도로 도시되고, 엔드 이펙터 암(16)과 기계적 및 전기적으로 인터페이스하기 위해 형성된다. 패드 컨디셔닝 장치(15)는 연마 공정과 인터페이스하지 않고 또는 과도한 정지 시간을 초래하지 않으며, 연마 패드 표면(12a)과 연마 공정에 의해 형성된 진공 외부 파편을 컨디셔닝하도록 화학 제품, 슬러리, 및/또는 UPW를 자동적으로 분배하기 위해 설계된다. 컨디셔닝 홀더(20)의 경계상의 진공 출구 포트(22)에 부착된 호스(21)는 파편을 진공 설비(vacuum facility)(도시 생략)로 당긴다. 입구 포트(19)에 부착된 호스(23)는 컨디셔닝 홀더(20)의 상부 중심을 통해 돌출하고, 연마제 슬러리의 흐름을 패드 표면(12a)의 일정 범위에 제공하며, 및/또는 중화제, UPW, 또는 세정제를 세정 및 윤활(lubrication)에 제공한다. 파편 제거를 향상시키기 위해, 압전 디바이스(piezo-electric device)(24)는 전기 접속들(25)을 통해 고주파 전압이 여기될 때에, 저진폭 진동 임펄스를 컨디셔닝 장치(15)에 부여하여, 그에 의해 컨디셔닝 패드 표면(12a)상의 파편 입자들을 교란시키고, 파편 입자들이 더 용이한 제거를 위해 제거되게 한다.
도 3에 도시된 컨디셔닝 홀더(20)의 외부 챔버(30)는 도 2의 선 6-6을 따라 취한 도면이다. 본 실시예의 외부 챔버(30)는 대략 직경 4 인치, 높이 3 인치이다. 본 발명이 패드의 전체 작업 표면을 포함해서까지 상술한 것들 외에는 치수적 특징들로 실행될 수 있다는 것은 본 기술 분야에 숙련된 자에게 명백할 것이다.
도 4는 도 2의 선 7-7을 따라 취한 단면도이며, 임펠러 블레이드들(impeller blades)(33)에 부착된 지지 디스크(34), 자기 디스크(35), 및 연마 디스크(36)를 갖는 임펠러 조립체(32)를 도시한다. 각각의 디스크에서 홀들(37)은 파편이 연마 디스크(12)로부터 진공 출구(22)로 당겨지도록 정렬된다. 공정 유체는 호스(23)를 통해 수용되고, 홀들(37)을 통해 균등하게 분배된다. 외부 챔버(30)와 임펠러 샤프트(19) 사이의 시일(31)은 공정 유체가 새는 것을 방지한다. 외부 챔버(30)내의 환형 채널(40)은 도입 공정의 제 2 수단과 세척 유체를 연마 패드(12)에 제공할 수 있다.
도 5는 지지 디스크(34)를 임펠러 블레이드들(33)에 고정하는 나사 부착 홀들(41)을 갖는 컨디셔닝 장치(15)의 구성 부품들을 더욱 명확히 도시한 분해도이다. 상기 도면에는 4개의 임펠러 블레이드들(33)만이 도시되었지만, 비회전 "바(BAR)"/챔버 형상들을 구비하는 다른 임펠러 블레이드 형상들은 본 실시예에 설명된 것과 동일한 기능을 제공할 것이다.
본 발명의 작동 특정 슬러리(50)를 제공하는 방법은 도 6의 블록 다이어그램으로 도시된다. 공정에서 연마 패드(51)의 세정은 평행, 순차, 또는 어떤 조합으로 가동되는 적어도 다섯 개의 작동들로 구성된다. 이러한 작동은 현지내(in-situ) 또는 현지외(ex-situ)로 가동될 수 있고, 제거율 및/또는 종점 선택도(endpoint selectivity)를 제어하기 위해 동적인 중간 생성(in-process) pH 조정부들을 지지할 수 있다. 연마 패드(12)는 흩어진 슬러리, 유체, 및 기체들(52A)의 공정 파편을 제거하기 위해 진동 운동(52)을 받는다. 유지할 수 있는 정적 층은 진공, 물, 및 다른 화학 제품들(53A)로 인해 불안정(53)하게 된다. 연마 패드 표면, 공극들, 및 홈들(54)은 그 후에 진공, 물, 및 화학 제품들(54A)로 인해 세정된다. 부가 단계는 물과 다른 화학 제품들(55A)을 갖는 패드 표면상의 중화 슬러리(55) 잔여물을 감싼다. 최종 단계는 세정 유체와 잔여 파편(56A)을 제거하기 위한 세척(56)이다. 컨디셔닝 장치를 완전히 세정하면, 다른 작동 특정 슬러리들(57A, 57B, 및 57C)은 슬러리 공급 시스템을 통한 공정에 또는 컨디셔닝 장치(10)로 블록 57에 도입될 수 있다.

Claims (14)

  1. 다단계(multi-step) 연마 공정 중에 연마 패드를 컨디셔닝 하는 방법으로서, 각 단계는 다른 작동-특정 슬러리(operation-specific slurries)를 이용할 수 있으며, 상기 방법은
    연마 컨디셔닝 디스크내의 다수의 구멍들(apertures)을 통해 상기 연마 패드의 표면 일부에 컨디셔닝제를 적용하는 단계;
    진공을 적용하고, 상기 연마 패드로부터 떨어져, 상기 구멍들을 통하여 상기 컨디셔닝제, 파편, 및 슬러리를 당김으로써 컨디셔닝제, 패드 파편, 및 어떤 잔여 슬러리를 제거하는 단계;
    상기 연마 컨디셔닝 디스크 내의 상기 다수의 구멍들을 통해 상기 연마 패드의 표면 일부에 상기 슬러리의 화학 반응(chemistry)을 명확하게 중화시키기 위해 선택된 중화제(a neutalizing agent)를 적용하는 단계;
    진공을 적용하고, 상기 연마 패드로부터 떨어져, 상기 구멍들을 통해서 상기 중화제와 잔여 파편을 당김으로써 상기 중화제와 어떤 잔여 파편을 제거하기 위하여, 유체 및 기체 중 적어도 어느 하나로 상기 연마 패드의 표면 일부를 세척하는 단계를 포함하는 연마 패드 컨디셔닝 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 컨디셔닝 디스크는 컨디셔닝 공정 중에 회전하고, 상기 컨디셔닝 디스크의 표면에 수직, 및 그 위에 배치된 다수의 임펠러 블레이드들(impeller blades)을 부가로 포함하며, 상기 임펠러 블레이드들은 또한 회전하고 제거된 컨디셔닝제, 패드 파편, 중화제, 및 슬러리를 진공 출구 포트를 향해 쓸어내는 단계를 실행하는 연마 패드 컨디셔닝 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 컨디셔닝제의 적용 중에 더 흩어져서 파편을 제거하기 위해 진동 운동을 연마 패드에 부여하는 단계를 부가로 포함하는 연마 패드 컨디셔닝 방법.
  7. 연마 컨디셔닝 디스크내의 다수의 구멍들을 통해 연마 패드의 표면 일부에 적어도 연마 슬러리의 화학 반응(chemistry)에 특정된 중화제(neutralizer)가 포함되는 컨디셔닝제를 적용하는 단계; 및
    진공을 적용하고 컨디셔닝 디스크 구멍들을 통해서, 및 상기 연마 패드로부터 떨어져서 상기 컨디셔닝제, 파편, 및 슬러리를 당김으로써 컨디셔닝제, 패드 파편, 및 어떤 잔여 슬러리를 제거하는 단계를 포함하는 다단계(multi-step) CMP 공정에 사용되는 패드 컨디셔닝 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 컨디셔닝 디스크는 컨디셔닝 공정 중에 회전하고, 상기 디스크의 상부 표면에 수직으로 배치된 다수의 임펠러 블레이드들을 부가로 포함하며, 상기 임펠러 블레이드들은 또한 회전하면서 제거된 컨디셔닝제, 패드 파편, 및 잔여 슬러리를 진공 출구 포트를 향해 쓸어내는 단계를 실행하는 다단계(multi-step) CMP 공정에 사용되는 패드 컨디셔닝 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제거된 슬러리는 연마 공정에서 재사용을 위해 여과되고 처리되는 다단계(multi-step) CMP 공정에 사용되는 패드 컨디셔닝 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제거된 컨디셔닝제는 컨디셔닝 공정에서 재사용을 위해 여과되고 처리되는 다단계(multi-step) CMP 공정에 사용되는 패드 컨디셔닝 방법.
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