KR100936594B1 - 오목한 창을 구비한 폴리싱 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (a) 폴리싱 표면(12) 및 제1 길이와 제1 폭을 갖는 제1 개구를 포함하는 제1 폴리싱 층(10)과, (b) 본체 및 제2 길이와 제2 폭을 갖는 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 폴리싱 층(10)과 사실상 동일한 공간에 걸쳐있으며, 상기 제1 길이와 제1 폭 중 적어도 하나는 상기 제2 길이와 제2 폭보다 작은 제2 층(20)과, (c) 상기 제1 폴리싱 층의 제1 개구와 정렬되도록 제2 층의 제2 개구 내에 배치되고, 상기 제2 층의 본체로부터 간극(40)에 의해 분리되는 사실상 투명한 창 부분(30)을 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드를 제공한다. 본 발명은 작업편을 폴리싱하는 화학-기계적 폴리싱 장치 및 방법을 추가로 제공한다.
개구, 폴리싱 층, 제2 층, 간극, 투명한 창 부분, 압축성 재료, 홈, 광 투과율, 플래튼, 캐리어, 현장 종점 검출 시스템

Description

오목한 창을 구비한 폴리싱 패드 {POLISHING PAD WITH RECESSED WINDOW}
본 발명은, 폴리싱 패드의 본체로부터 간극에 의해 분리되는 오목한 창을 포함하는 화학-기계적 폴리싱(Chemical-Mechanical Polishing)용 폴리싱 패드에 관한 것이다.
화학-기계적 폴리싱("CMP") 공정은 마이크로전자 장치의 제조에 있어서 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 많은 다른 마이크로전자 기판에 평탄면을 형성하기 위해 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 제조는 일반적으로, 반도체 웨이퍼를 형성하기 위해 반도체 기판의 표면 위에 다양한 프로세스 층을 형성하고, 이들 층의 부분을 선택적으로 제거 또는 패터닝하며, 및 추가 프로세스 층을 적층하는 것을 포함한다. 프로세스 층은 예로서, 절연층, 게이트 산화물층, 전도층, 및 금속 또는 유리층 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 프로세스의 특정 단계에서 프로세스 층의 최상위 표면은 후속 층의 적층을 위해서 편평한 것이, 즉 평탄한 것이 일반적으로 바람직하다. CMP는 프로세스 층을 평탄화시키기 위해 사용되며, 후속 프로세스 단계를 위해 전도성 또는 절연성 재료와 같은 적층된 재료를 폴리싱하여 웨이퍼를 평탄화시킨다.
통상적인 CMP 공정에서, 웨이퍼는 CMP 공구의 캐리어 상에 뒤집혀서 장착된 다. 소정의 힘이 캐리어 및 웨이퍼를 폴리싱 패드를 향해 하향으로 가압한다. 캐리어 및 웨이퍼는 CMP 공구의 폴리싱 테이블 상의 회전 폴리싱 패드 위에서 회전된다. 폴리싱 공정 중에 회전 웨이퍼와 회전 폴리싱 패드 사이에는 일반적으로 폴리싱 조성물(폴리싱 슬러리로도 지칭됨)이 도입된다. 폴리싱 조성물은 통상, 최상위 웨이퍼 층(들)의 부분들과 상호작용하거나 이들 부분을 용해하는 화학 약품, 및 층(들)의 부분을 물리적으로 제거하는 연마 재료를 포함한다. 상기 웨이퍼 및 폴리싱 패드는 동일한 방향이나 반대 방향으로 회전할 수 있으며, 어느 방향이든 실시되는 특정 폴리싱 공정에 대해서 바람직하다. 또한, 캐리어는 폴리싱 테이블 상의 폴리싱 패드를 가로질러 요동할 수 있다.
작업편(workpiece)의 표면을 폴리싱 하는데 있어서, 폴리싱 공정을 현장(in situ)에서 감시하는 것이 종종 유리하다. 폴리싱 공정을 현장에서 감시하는 한가지 방법은, 폴리싱 공정 중에 작업편 표면을 검사할 수 있도록 빛이 통과할 수 있는 문(portal)을 제공하는 "창(window)"을 갖는 폴리싱 패드의 사용을 포함한다. 그러한 창을 갖는 폴리싱 패드는 당업계에 공지되어 있으며, 반도체 소자와 같은 작업편을 폴리싱하는데 사용되었다. 예를 들어, 미국 특허 제5,893,796호는 개구를 제공하기 위해 폴리싱 패드의 일부를 제거하는 단계와 투명 창을 제공하기 위해 투명 폴리우레탄 또는 수정 플러그를 배치하는 단계를 개시하고 있다. 마찬가지로, 미국 특허 제5,605,760호는 로드 또는 플러그로서 주조되는 고체의 균일한 폴리머 재료로 형성된 투명 창을 갖는 폴리싱 패드를 제공한다. 투명 플러그 또는 창은 통상 폴리싱 패드의 형성 중에(예를 들면, 패드의 성형 중에) 폴리싱 패드에 일체로 접합되거나, 또는 접착제를 사용하여 폴리싱 패드의 개구에 고정된다.
통상적으로, 창은 상부 폴리싱 패드 층에 장착되고, 폴리싱 패드의 상부 폴리싱 표면과 동일한 높이로 있거나 또는 폴리싱 표면으로부터 오목하게 되어있다. 동일한 높이로 장착되는 창은 폴리싱 및/또는 검사(conditioning) 중에 스크래칭되어 불투명해져 폴리싱 결함을 발생하고 종점 검출을 방해한다. 따라서, 창이 스크래칭되거나 달리 손상되는 것을 방지하도록 폴리싱 표면의 평면으로부터 창을 오목하게 하는 것이 바람직하다. 오목한 창을 갖는 폴리싱 패드는 미국 특허 제5,433,651호, 제6,146,242호, 제6,254,459호, 및 제6,280,290호뿐 아니라 미국 특허 출원 제2002/0042243 A1호 및 WO 01/98028 A1에 개시되어 있다.
폴리싱 패드에 창을 부착하기 위한 종래의 방법은, 통상 창을 패드에 부착하기 위한 접착제의 사용 또는 내부 성형 방법을 포함한다. 이러한 종래의 방법은 하기 문제들의 하나 또는 둘 다를 겪는 폴리싱 패드를 제조한다: (1) 폴리싱 패드와 창 사이의 시일이 사용 중에 불완전하거나 열화됨으로써 폴리싱 슬러리가 폴리싱 패드를 통해서 플래튼 상으로 또는 창 뒤로 누설되어 종점 검출을 위한 광학 투명도를 손상시키고, (2) 창은 사용 중에 폴리싱 패드로부터 분리되어 방출될 수 있다.
따라서, 향상된 내마모성을 가지며 효과적이고 저렴한 방법을 사용하여 제조될 수 있는 투과 영역(translucent region)(예를 들면, 창)을 포함하는 효과적인 폴리싱 패드가 요구된다. 본 발명은 그러한 폴리싱 패드, 및 그 사용 방법을 제공한다. 본 발명의 이들 및 다른 효과뿐만 아니라 추가적인 본 발명의 특징은 본원 에 제공되는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 (a) 폴리싱 표면 및 제1 길이와 제1 폭을 갖는 제1 개구를 포함하는 제1 폴리싱 층과, (b) 본체 및 제2 길이와 제2 폭을 갖는 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 폴리싱 층과 실질적으로 동일한 공간에 걸쳐있으며(coextensive), 상기 제1 길이와 제1 폭 중 적어도 하나는 상기 제2 길이와 제2 폭보다 작은 제2 층과, (c) 상기 제1 폴리싱 층의 제1 개구와 정렬되도록 제2 층의 제2 개구 내에 배치되고 상기 제2 층의 본체로부터 간극에 의해 분리되는 사실상 투명한 창 부분을 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드를 제공한다.
본 발명은 작업편을 폴리싱하는 화학-기계적 폴리싱 장치 및 방법을 추가로 제공한다. CMP 장치는 (a) 회전하는 플래튼과, (b) 본 발명의 폴리싱 패드와, (c) 회전 폴리싱 패드와 접촉됨으로써 폴리싱될 작업편을 유지하는 캐리어를 포함한다. 폴리싱 방법은 (i) 본 발명의 폴리싱 패드를 마련하는 단계와, (ⅱ) 작업편을 상기 폴리싱 패드와 접촉시키는 단계와, (ⅲ) 작업편을 연마하도록 폴리싱 패드를 작업편에 대해 이동시켜 작업편을 폴리싱하는 단계를 포함한다.
도1은 제1 개구(15)를 포함하는 제1 폴리싱 층(10), 제2 개구(25)를 포함하는 제2 층(20), 및 상기 제2 개구(25) 내에 배치되는 사실상 투명한 창 부분(30)을 갖는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 부분 단면 사시도이다.
도2는 제1 개구(15)를 포함하는 제1 폴리싱 층(10), 제2 개구(25)를 포함하 는 제2 층(20), 및 상기 제2 개구(25)와 제1 개구(15) 내에 배치되는 사실상 투명한 창 부분(30)을 갖는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 부분 단면 사시도이다.
도3a는 제1 폴리싱 층(10)의 제1 개구(15)의 주연부(16) 주위에 둥근 에지를 갖는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 단면 측면도이다.
도3b는 제1 폴리싱 층(10)의 제1 개구(15)의 주연부(16) 주위에 경사진 에지를 갖는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 단면 측면도이다.
도4는 제1 개구(15) 및 상기 제1 개구의 측부에 정렬되는 홈을 포함하는 폴리싱 표면(12)을 포함하는 제1 폴리싱 층(10)을 갖는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 부분 단면 사시도이다.
도5는 경사진 주연부(16)를 갖는 제1 개구(15) 및 상기 제1 개구의 측부에 정렬되는 홈(50)을 포함하는 본 발명의 폴리싱 패드를 도시하는 단편적인 부분 단면 사시도이다.
본 발명은 오목한 투명 창 부분을 갖는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드에 관한 것이다. 도1에 도시하듯이, 폴리싱 패드는, 본체(11)와 폴리싱 표면(12)을 포함하는 제1 폴리싱 층(10), 본체(21)를 포함하는 제2 층(20), 및 창 표면(32)을 포함하는 사실상 투명한 창 부분(30)을 포함한다. 상기 제2 층은 제1 폴리싱 층과 사실상 동일한 공간에 걸쳐있다. 임의적으로(optionally), 제1 폴리싱 층과 제2 층 사이에는 제2 층 아래에 접착층이 존재한다.
제1 폴리싱 층은 제1 길이와 제1 폭을 갖는 제1 개구(15)를 추가로 포함한다. 제2 층은 제2 길이와 제2 폭을 갖는 제2 개구(25)를 추가로 포함한다. 제1 개구의 길이와 폭중 적어도 하나는 제2 개구의 길이와 폭보다 각각 작다. 제1 개구의 길이와 폭은 둘 다 각각 제2 개구의 길이와 폭보다 작은 것이 바람직하다. 투명한 창 부분(30)은 제1 및 제2 개구 각각의 길이와 폭 사이의 중간인 제3 길이와 폭을 갖는다. 투명한 창 부분은 제1 폴리싱 층(10)의 제1 개구(15)와 정렬되도록 제2 층(20)의 제2 개구(25) 내에 배치된다. 창 표면(32)은 제1 폴리싱 층의 폴리싱 표면(12)으로부터 오목하다.
투명한 창 부분(30)은 조인트(42)에서 제1 폴리싱 층(10)에 부착된다. 제1 및 제2 개구의 길이 및/또는 폭의 차이는, 투명한 창 부분이 부착될 수 있는 림을 생성한다. 투명한 창 부분은 임의의 적절한 수단을 사용하여 제1 폴리싱 층에 부착될 수 있다. 예를 들어, 투명한 창 부분은 그 대부분이 당업계에 공지되어 있는 접착제의 사용을 통해서 제1 폴리싱 층에 부착될 수 있다. 대안적으로, 투명한 창 부분은 예를 들어, 용접(예를 들면, 초음파 용접), 열적 본딩(thermal bonding), 또는 방사선-활성화(radiation-activated) 본딩에 의해 접착제의 사용을 포함하지 않는 방법에 의해 제1 폴리싱 층에 부착될 수 있다. 투명한 창 부분은 초음파 용접 공정에 의해 제1 폴리싱 층에 부착되는 것이 바람직하다.
투명한 창 부분(30)은, 제2 개구의 제2 길이 및 제2 폭과 투명한 창 부분의 제3 길이 및 제3 폭 사이의 차이에 의해 정해지는 간극(즉, 공간)(40)에 의해 제2 층의 본체(21)로부터 분리된다. 따라서, 상기 간극은 각각 투명한 창 부분의 주연 부 주위에 배치된다. 상기 간극은 투명한 창 부분의 전체 주연부 주위에 존재할 수 있거나, 또는 상기 간극은 투명한 창 부분의 주연부의 특정 부분에만 (예를 들면, 투명한 창 부분의 대향하는 양 측부를 따라서) 존재할 수 있다. 폴리싱 중에, 폴리싱 패드는 압축될 수 있으며, 따라서 폴리싱 패드가 굴곡(flex)될 수 있다. 굴곡 운동은 상기 제1 폴리싱 층과 투명한 창 부분을 연결하는 조인트(42)에 스트레스를 가하여 손상시킬 수 있으며, 따라서 폴리싱 슬러리가 상기 조인트를 통해서 누설된다. 극단적인 경우에, 굴곡 운동은 폴리싱 패드로부터 투명한 창 부분의 방출 및 조인트 파괴를 초래한다. 투명한 창 부분과 제2 층의 본체 사이에 간극이 존재함으로써 폴리싱 패드는 폴리싱 중에 굴곡할 수 있으며, 따라서 조인트에 대한 스트레스가 감소되거나 없어진다. 상기 간극은 적절한 높이 또는 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서는 간극의 높이가 투명한 창 부분의 높이보다 낮은 것이 바람직하지만, 상기 간극의 높이는 통상 투명한 창 부분의 높이와 대략 동일하다. 간극의 폭은 폴리싱 패드 층의 압축성, 폴리싱 적용의 하향 압력, 및 폴리싱 패드 층의 두께에 부분적으로 종속될 것이다. 통상적으로, 간극의 폭은 0.1mm 내지 1mm(예를 들면, 0.15mm 내지 0.8mm)이다. 상기 간극은 빈 공간이거나, 또는 압축성 재료로 충진될 수 있다. 압축성 재료는 제2 층의 압축성보다 낮은 압축성을 갖는 것이 바람직하다. 압축성 재료는 임의의 적합한 압축성 재료일 수 있다. 예를 들어, 압축성 재료는 펠트(felt)이거나 또는 연질 다공성 발포체일 수 있다.
투명한 창 부분은 제1 폴리싱 층의 폴리싱 표면으로부터 임의의 적절한 정도로 오목해질 수 있다. 오목한 정도는 폴리싱 패드 층의 마모 특성에 종속될 것이다. 투명한 창 부분은 폴리싱 패드의 수명 동안에 오목한 상태를 유지하는 것이 보장되도록 충분한 정도로 오목해지는 것이 바람직하다. 통상적으로, 투명한 창 부분은 도1에 도시하듯이 완전히 제2 층의 제2 개구 내에 배치되며, 따라서 오목한 정도는 제1 폴리싱 층의 두께에 의해 정해진다. 그러나, 일부 실시예에서는, 투명한 창 부분이 제1 개구와 제2 개구 양자 내에 배치되는 것이 바람직하다. 도2에 도시하듯이, 투명한 창 부분(30)은 플러그(즉, 두 가지 다른 치수 세트를 갖는) 형상이며, 제2 층의 제2 개구(25)뿐 아니라 제1 폴리싱 층의 제1 개구(15) 내부에 배치된다. 그러한 구조는 폴리싱 표면으로부터 창 표면의 오목한 정도가 제1 폴리싱 층의 두께보다 작게 할 수 있다. 투명한 창 부분은 폴리싱 표면으로부터 100 미크론(micron) 이상(예를 들면, 200 미크론 이상, 또는 300 미크론 이상) 오목하다.
투명한 창 부분은 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 투명한 창 부분은 제2 층의 두께와 대략 동일하거나, 제2 층의 두께(예를 들면, 제2 층과 제1 폴리싱 층 양자 내에 배치되는 투명한 창 부분)보다 크거나, 또는 제2 층의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다. 투명한 창 부분은 창이 폴리싱 패드에서 "부유(float)"하도록 제2 층의 두께보다 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하며, 따라서 폴리싱 중에 폴리싱 패드의 수직 압축이 가능하다. 투명한 창 부분은 통상 0.1cm 내지 0.4cm(예를 들면, 0.2cm 내지 0.3cm)의 두께를 갖는다.
투명한 창 부분은 임의의 적절한 형상 및 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 투명한 창 부분은 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형, 또는 원호 형상을 가질 수 있다. 투명한 창 부분은 원형, 타원형, 또는 직사각형 형상인 것이 바람직하다. 투명한 창 부분이 타원형 또는 직사각형 형상일 때, 투명한 창 부분은 통상 3cm 내지 8cm(예를 들면, 4cm 내지 6cm)의 길이와 0.5cm 내지 2cm(예를 들면, 1cm 내지 2cm)의 폭을 갖는다. 투명한 창 부분이 원형 또는 정사각형일 때, 투명한 창 부분은 통상 1cm 내지 4cm(예를 들면, 2cm 내지 3cm)의 직경(예를 들면, 폭)을 갖는다.
통상적으로, 제1 개구와 제2 개구는 투명한 창 부분과 동일한 형상을 가질 것이다. 제1 폴리싱 층의 제1 개구는 투명한 창 부분의 표면 위에서의 폴리싱 슬러리의 유동이 방해받지 않도록 성형된다. 예를 들어, 제1 폴리싱 층(10)의 제1 개구(15)는 도3a 및 도3b에 각각 도시하듯이 둥글거나 경사진 주연부(16)를 가질 수 있다. 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 추가적인 개구 설계가 예를 들어 WO 01/98028 A1에 개시되어 있다.
투명한 창 부분은 200nm 내지 10,000nm(예를 들면, 200nm 내지 1000nm, 또는 200nm 내지 800nm)의 적어도 하나의 광 파장에서 1% 이상(예를 들면, 5% 이상, 10% 이상, 또는 20% 이상)의 광 투과율(즉, 투명한 창 부분을 통해서 전달되는 빛의 전체 양)을 갖는다.
제1 폴리싱 층의 폴리싱 표면은 임의적으로, 폴리싱 패드의 표면을 가로지르는 폴리싱 슬러리의 유동을 촉진하는 홈, 채널, 또는 천공부를 추가로 포함한다. 폴리싱 표면은 홈을 포함하는 것이 바람직하다. 홈은 임의의 적절한 패턴으로 존재할 수 있으며, 임의의 적절한 깊이 및 폭을 가질 수 있다. 폴리싱 표면은 둘 이상의 상이한 홈 패턴, 예를 들면 큰 홈과 작은 홈의 조합을 가질 수 있다. 홈은 경사진 홈, 동심 홈, 나선형 또는 원형 홈, 또는 XY 망상(crosshatch) 패턴 형태일 수 있으며, 연속성에 있어서 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 홈은 투명한 창 부분의 표면을 가로지르는 폴리싱 슬러리의 유동에 방향성을 부여하도록 구성된다. 도4에 도시하듯이, 홈(50)은 제1 폴리싱 층(10)의 제1 개구(15)의 양 쪽에 정렬되는 것이 바람직하다. 홈은 임의의 적절한 폭 또는 깊이를 가질 수 있다. 홈의 깊이는 제1 폴리싱 층의 두께의 10% 내지 90%인 것이 바람직하다. 바람직한 폴리싱 패드는 도5에 도시하듯이 둥근 주연부(16)를 갖는 개구(15)와 조합하여 홈(50)을 포함한다.
폴리싱 패드의 제1 폴리싱 층, 제2 층, 및 투명한 창 부분은 동일하거나 상이할 수 있는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 폴리싱 패드의 제1 폴리싱 층, 제2 층, 및 투명한 창 부분은 각각 폴리머 수지를 독립적으로 포함하는 것이 바람직하다. 폴리머 수지는 임의의 적합한 폴리머 수지일 수 있다. 통상적으로, 폴리머 수지는 열가소성 탄성중합체, 열경화성 폴리머, 폴리우레탄(예를 들면, 열가소성 폴리우레탄), 폴리올레핀(예를 들면, 열가소성 폴리올레핀), 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 나일론, 탄성중합체 고무, 탄성중합체 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 그 공중합체, 및 그 혼합물로 구성되는 그룹에서 선택된다. 폴리머 수지는 폴리우레탄인 것이 바람직하며, 열가소성 폴리우레탄인 것이 보다 바람직하다. 제1 폴리싱 층, 제2 층, 및 투명한 창 부분은 상이한 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 폴리싱 층은 다공성 열경화성 폴리우레탄을 포함할 수 있고, 제2 층은 폐쇄형-셀(closed- cell) 다공성 폴리우레탄 발포체를 포함할 수 있으며, 투명한 창 부분은 중실형 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
제1 폴리싱 층과 제2 층은 통상 상이한 화학적 특성(예를 들면, 폴리머 조성) 및/또는 물리적 특성(예를 들면, 다공성, 압축성, 투명성, 및 경도)을 가질 것이다. 예를 들어, 제1 폴리싱 층과 제2 층은 폐쇄형 셀(예를 들면, 다공성 발포체), 개방형 셀(예를 들면, 소결 재료), 또는 중실체(예를 들면, 중실형 폴리머 시트로부터 절단)일 수 있다. 제1 폴리싱 층은 제2 층보다 압축성이 덜한 것이 바람직하다. 제1 폴리싱 층과 제2 층은 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 적절한 방법은, 다공성 폴리머를 바람직한 폴리싱 패드 형상으로 주조, 절삭, 반응 사출 성형, 사출 블로우 성형, 압축 성형, 소결, 열성형(thermoforming), 또는 프레싱하는 것을 포함한다. 다공성 폴리머의 성형 이전, 도중, 또는 이후에, 필요에 따라 다른 폴리싱 패드 요소도 다공성 폴리머에 추가될 수 있다. 예를 들어, 당업계에 일반적으로 공지된 다양한 방법에 의해, 받침(backing) 재료가 도포될 수 있거나, 구멍이 드릴링될 수 있거나, 또는 표면 텍스처(예를 들면, 홈, 채널)가 제공될 수 있다.
제1 폴리싱 층과 제2 층은 임의적으로, 유기 또는 무기 입자를 추가로 포함한다. 예를 들어, 유기 또는 무기 입자는 금속 산화물 입자(예를 들면, 실리카 입자, 알루미늄 입자, 세리아 입자), 다이아몬드 입자, 유리 섬유, 탄소 섬유, 유리 비드, 알루미노실리케이트, 필로실리케이트(예를 들면, 운모(mica) 입자), 가교결합된 폴리머 입자(예를 들면, 폴리스티렌 입자), 수용성 입자, 물-흡수성 입자, 중 공 입자, 그 조합체 등으로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다. 이들 입자는 임의의 적절한 크기를 가질 수 있는 바, 예를 들어 입자는 1nm 내지 10 미크론(예를 들면, 20nm 내지 5 미크론)의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 폴리싱 패드의 본체 내에서의 입자의 양은 임의의 적절한 양, 예를 들면 폴리싱 패드 본체의 전체 중량에 기초하여 1wt% 내지 95wt%일 수 있다.
마찬가지로, 투명한 창 부분은 임의의 적절한 구조(예를 들면, 결정성), 밀도, 및 다공성을 가질 수 있다. 예를 들어, 투명한 창 부분은 중실형 또는 다공성(예를 들면, 1 미크론 미만의 평균 기공(pore) 크기를 갖는 미세공성(microporous) 또는 나노공성(nanoporous))일 수 있다. 투명한 창 부분은 중실형이거나 또는 거의 중실형인(예를 들면, 3% 이하의 공극율을 갖는) 것이 바람직하다. 투명한 창 부분은 임의적으로, 폴리머 입자, 무기 입자, 및 그 조합체로부터 선택된 입자를 추가로 포함한다. 투명한 창 부분은 임의적으로 기공을 포함한다.
투명한 창 부분은 임의적으로, 폴리싱 패드 재료가 선택적으로 특정 파장의 빛을 전송할 수 있게 해주는 염료(dye)를 추가로 포함한다. 상기 염료는 원치않는 빛(예를 들면, 배경 빛)의 파장을 걸러냄으로써 검출의 신호대 잡음비를 향상시키는 작용을 한다. 투명한 창 부분은 임의의 적절한 염료를 포함할 수 있거나, 또는 염료의 조합을 포함할 수도 있다. 적절한 염료에는 폴리메틴 염료, 디-및 트리-아릴메틴 염료, 디아릴메틴 염료의 아자 유사체(aza analogues), 아자(18) 아눌렌 염료, 천연 염료, 니트로 염료, 니트로소 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 황화 염료 등이 포함될 수 있다. 염료의 전송 스펙트럼은 현장 종점 검출을 위해 사용 되는 빛의 파장과 매치되거나 중첩되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 종점 검출(EPD: endpoint detection) 시스템용 광원이 633nm의 파장을 갖는 가시광선을 생성하는 HeNe 레이저일 때, 염료는 633nm의 파장을 갖는 광을 전송할 수 있는 적색 염료인 것이 바람직하다.
당업자가 알 수 있듯이, 본 발명의 폴리싱 패드는 임의적으로, 제1 폴리싱 층 및 제2 층에 더하여 폴리싱 패드 층을 추가로 포함한다. 예를 들어, 폴리싱 패드는 제1 폴리싱 층과 제2 층 사이에 배치되는 제3 층을 포함할 수 있다. 제3 층은 제1 및 제2 개구와 정렬되는 제3 개구를 포함한다. 제3 개구의 치수는 제1 개구 또는 제2 개구의 치수와 대략 동일할 것이다.
본 발명의 폴리싱 패드는 화학-기계적 폴리싱(CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 통상적으로, 이 장치는, 사용시에 움직이고 궤도 운동, 직선 운동, 또는 원형 운동에 기인하는 속도를 갖는 플래튼, 상기 플래튼과 접촉하고 움직일 때 플래튼과 함께 움직이는 본 발명의 폴리싱 패드, 및 상기 폴리싱 패드의 표면과 접촉하여 이 표면에 대해 이동함으로써 폴리싱될 작업편을 유지하는 캐리어를 포함한다. 작업편의 폴리싱은, 작업편의 적어도 일 부분을 연마하여 작업편을 폴리싱하기 위해 작업편을 폴리싱 패드와 접촉하여 배치한 후 폴리싱 패드를 작업편에 대해 이동시킴으로써 그 사이의 폴리싱 조성물에 의해 이루어진다. 폴리싱 조성물은 통상적으로 액체 캐리어(예를 들어, 수성 캐리어), pH 조절기를 포함하고, 연마제는 임의적으로 포함한다. 폴리싱되는 작업편의 형태에 따라, 폴리싱 조성물은 임의적으로, 산화제, 유기산, 복합제, pH 완충제, 계면활성제, 부식 방지제, 소 포제(消泡劑: anti-foaming agent) 등을 추가로 포함할 수 있다. CMP 장치는 그 대부분이 당업계에 공지되어 있는 임의의 적절한 CMP 장치일 수 있다. 본 발명의 폴리싱 패드는 또한 선형 폴리싱 공구와 함께 사용될 수 있다.
CMP 장치는 그 대부분이 당업계에 공지되어 있는 현장 폴리싱 종점 검출 시스템을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 작업편의 표면으로부터 반사되는 빛 또는 다른 방사선을 분석함으로써 폴리싱 공정을 검사 및 감시하기 위한 기술은 당업계에 공지되어 있다. 그러한 방법은 예를 들어, 미국 특허 제5,196,353호, 제5,433,651호, 제5,609,511호, 제5,643,046호, 제5,658,183호, 제5,730,642호, 제5,838,447호, 제5,872,633호, 제5,893,796호, 제5,949,927호, 및 제5,964,643호에 개시되어 있다. 폴리싱되는 작업편에 대한 폴리싱 공정의 진행의 검사 또는 감시는 폴리싱 종점의 결정, 특정 작업편에 대한 폴리싱 공정의 종료 시점의 결정을 가능하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리싱 패드는 많은 형태의 작업편(예를 들면, 기판 또는 웨이퍼) 및 작업편 재료를 폴리싱하는 방법에 사용하기에 적합하다. 예를 들어, 폴리싱 패드는 메모리 기억 장치, 유리 기판, 메모리 또는 강성 디스크, 금속(예를 들면, 귀금속), 자기 헤드, 층간 유전막(ILD) 층, 폴리머 필름, 저유전율 및 고유전율 필름, 강유전체, 마이크로-전자-기계 시스템(MEMS), 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이, 및 기타 마이크로전자 기판, 특히 절연층(예를 들면, 금속 산화물, 실리콘 질화물, 또는 저유전성 재료) 및/또는 금속-함유층(예를 들면, 구리, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 백금, 루테늄, 로듐, 이리듐, 그 합금 및, 그 혼합 물)을 포함하는 마이크로전자 기판을 포함하는 작업편을 폴리싱하는데 사용될 수 있다. "메모리 또는 강성 디스크"라는 용어는 정보를 전자기 형태로 보유하기 위한 임의의 마그네틱 디스크, 하드 디스크, 강성 디스크, 또는 메모리 디스크를 지칭한다. 메모리 또는 강성 디스크는 통상 니켈-인을 함유하는 표면을 갖지만, 이 표면은 임의의 기타 적합한 재료를 포함할 수 있다. 적합한 금속 산화물 절연층은 예를 들어, 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아, 및 그 조합체를 구비한다. 또한, 작업편은 임의의 적합한 금속 복합물을 포함하거나, 이러한 금속 복합물로 구성될 수 있다. 적합한 금속 복합물에는 예를 들어, 금속 질화물(예를 들면, 탄탈 질화물, 티타늄 질화물, 및 텅스텐 질화물), 금속 탄화물(예를 들면, 실리콘 탄화물 및 텅스텐 탄화물), 니켈-인, 알루미노-보로실리케이트, 보로실리케이트 글래스, 포스포실리케이트 글래스(PSG), 보로포스포실리케이트 글래스(BPSG), 실리콘/게르마늄 합금, 및 실리콘/게르마늄/탄소 합금이 포함된다. 작업편은 또한 임의의 적합한 반도체 기초 재료를 포함하거나, 반도체 기초 재료로 구성될 수 있다. 적합한 반도체 기초 재료는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 실리콘-온-인슐레이터, 및 갈륨 비소를 포함한다.

Claims (22)

  1. (a) 폴리싱 표면과, 제1 길이 및 제1 폭을 갖는 제1 개구를 포함하는 제1 폴리싱 층과,
    (b) 본체와, 제2 길이 및 제2 폭을 갖는 제2 개구를 포함하고, 상기 제1 폴리싱 층과 사실상 동일한 공간에 걸쳐있으며, 상기 제1 길이와 제1 폭 중 적어도 하나는 각각 상기 제2 길이와 제2 폭보다 각각 작은 제2 층과,
    (c) 상기 제1 폴리싱 층의 제1 개구와 정렬되도록 제2 층의 제2 개구 내에 배치되고, 상기 제2 층의 본체로부터 간극에 의해 분리되는 사실상 투명한 창 부분을 포함하고,
    투명한 창 부분은 폴리싱 표면으로부터 100 마이크로미터 이상 오목하고, 간극은 0.1mm 내지 1mm의 폭을 가지며, 제1 개구의 주연부는 둥글거나 또는 경사진 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  2. 제1항에 있어서, 투명한 창 부분은 제1 폴리싱 층에 부착되는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  3. 제1항에 있어서, 투명한 창 부분은 제1 폴리싱 층에 용접되는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  4. 제1항에 있어서, 제1 길이와 제1 폭 모두는 상기 제2 길이와 제2 폭보다 각각 작은 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 간극은 압축성 재료로 충진되는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  7. 제1항에 있어서, 제1 개구의 주연부는 경사진 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  8. 제1항에 있어서, 제1 개구의 주연부는 둥근 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  9. 제1항에 있어서, 투명한 창 부분은 제1 폴리싱 층의 제1 개구 내에도 배치되는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  10. 제1항에 있어서, 제1 폴리싱 층의 폴리싱 표면은 하나 이상의 홈을 더 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  11. 제10항에 있어서, 홈은 개구의 각 측부에 정렬되는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  12. 제1항에 있어서, 투명한 창 부분은 제2 층의 두께보다 얇은 두께를 갖는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  13. 제1항에 있어서, 제1 폴리싱 층은 폴리우레탄을 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  14. 제1항에 있어서, 투명한 창 부분은 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  15. 제14항에 있어서, 상기 투명한 창 부분은 200nm 내지 10,000nm의 적어도 하나의 파장에서 1% 이상의 광 투과율을 갖는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  16. 제14항에 있어서, 상기 투명한 창 부분은 폴리머 입자, 무기 입자 및 이들의 조합체로부터 선택된 입자를 더 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  17. 제1항에 있어서, 상기 투명한 창 부분은 기공을 포함하는 화학-기계적 폴리싱용 폴리싱 패드.
  18. (a) 회전하는 플래튼과,
    (b) 제1항의 폴리싱 패드와,
    (c) 회전 폴리싱 패드와 접촉됨으로써 폴리싱될 작업편을 유지하는 캐리어를 포함하는 화학-기계적 폴리싱 장치.
  19. 제18항에 있어서, 현장 폴리싱 종점 검출 시스템을 더 포함하는 화학-기계적 폴리싱 장치.
  20. (i) 제1항의 폴리싱 패드를 제공하는 단계와,
    (ⅱ) 작업편을 폴리싱 패드와 접촉시키는 단계와,
    (ⅲ) 작업편을 연마하도록 폴리싱 패드를 작업편에 대해 이동시켜 작업편을 폴리싱하는 단계를 포함하는 작업편 폴리싱 방법.
  21. 제20항에 있어서, 폴리싱 패드가 작업편을 연마하도록 작업편에 대해 이동되어 작업편을 폴리싱하면서, 현장 폴리싱 종점 검출 시스템으로 작업편의 폴리싱 진행을 감시하는 단계를 더 포함하는 작업편 폴리싱 방법.
  22. 제20항에 있어서, 현장 폴리싱 종점 검출 시스템으로 작업편 폴리싱의 종점을 결정하는 단계를 더 포함하는 작업편 폴리싱 방법.
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