KR101062088B1 - 화학 기계 연마용 연성 서브패드의 사용 방법 - Google Patents

화학 기계 연마용 연성 서브패드의 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원의 제1 고정 연삭 요소(16)와, 제1 고정 연삭 요소(16)와 대체로 동일 공간에 있는 제1 서브패드(10)를 포함하는 제1 연삭 물품(6)을 제공하는 단계와, 3차원의 제1 고정 연삭 요소(16)의 표면을 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와, 제1 연삭 물품(6)과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계를 포함하는 웨이퍼 표면을 변경하는 방법에 관한 것이다. 방법은 3차원의 제2 고정 연삭 요소(16)와, 제2 고정 연삭 요소(16)와 대체로 동일 공간에 있는 제2 서브패드(10)를 포함하는 제2 연삭 물품(6)을 제공하는 단계와, 3차원의 제2 고정 연삭 요소(16)를 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와, 제2 연삭 물품(6)과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계를 더 포함한다. 1kg 추의 에지로부터 1.5cm에서 측정할 때 제1 서브패드(10)는 제2 서브패드(10)의 처짐보다 작은 처짐을 가지며, 상기 추는 1.9cm 직경의 접촉 영역을 갖는다.
화학 기계 연마, 서브패드, 고정 연삭 요소, 웨이퍼, 강성 요소, 탄성 요소

Description

화학 기계 연마용 연성 서브패드의 사용 방법 {METHOD OF USING A SOFT SUBPAD FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING}
본 발명은 연삭 물품과 상기 연삭 물품의 사용 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 반도체 기부를 갖는다. 반도체 기부는 단결정 실리콘, 비소화 갈륨 및 본 분야에 공지된 다른 반도체 재료 등의 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 반도체 기부의 표면 위에는 유전체 층이 있다. 이 유전체 층은 전형적으로 이산화 실리콘을 포함하지만, 다른 적절한 유전체 층도 본 분야에서 고려된다.
유전체 층의 전방 표면 위에는 많은 이산 금속 상호접속부(예컨대, 금속 도전체 블록)가 있다. 각각의 금속 상호접속부는 예컨대 알루미늄, 구리, 알루미늄 구리 합금, 텅스텐 등으로 제조될 수 있다. 이들 금속 상호접속부는 전형적으로 유전체 층 상에 연속적인 금속 층을 먼저 증착함으로써 제조된다. 그 다음, 금속이 에칭되고 과도한 금속이 제거되어 요구되는 패턴의 금속 상호접속부를 형성한다. 그 후, 금속 상호접속부들 사이와 유전체 층의 표면 위에, 각각의 금속 상호접속부의 상부 위에 절연층이 도포된다. 절연층은 전형적으로 이산화 실리콘, BPSG(borophosphosilicate glass), PSG(phosphosilicate glass) 또는 이들의 조합 등의 금속 산화물이다. 결과적인 절연 층은 종종 요구되는 만큼 "평탄"하거나 그리고/또는 "균일"하지 않을 수 있는 전방 표면을 갖는다.
회로 소자의 임의의 추가 층이 포토리소그래피 공정을 통해 도포되기 전에, 요구되는 정도의 "평탄성" 및/또는 "균일성"을 달성하도록 절연 층의 전방 표면을 처리하는 것이 요구되며, 특별한 정도는 개별 웨이퍼 및 의도된 적용예 및 웨이퍼가 받게 될 수 있는 임의의 후속 처리 공정의 특성을 포함하는 많은 인자에 의존할 것이다. 간단히, 본 출원의 나머지에 걸쳐 이 공정은 "평탄화"라 할 것이다. 평탄화의 결과로서, 후속 포토리소그래피 공정이 새로운 회로 설계를 생성하는데 사용될 때 중요한 치수 특성이 해결될 수 있도록 절연 층의 전방 표면은 충분히 평탄하다. 이들 중요한 치수 특성은 회로 소자 설계를 형성한다.
또한, 다른 층은 웨이퍼 제작 공정 동안에 평탄화될 수 있다. 사실상, 절연 재료의 각각의 추가 층이 금속 상호접속부 위에 도포된 후, 평탄화가 요구될 수 있다. 블랭크 웨이퍼도 평탄화가 요구될 수 있다. 또한, 웨이퍼는 구리 등의 도전체 층을 포함할 수 있으며, 이 또한 평탄화가 요구된다. 이러한 공정의 특정 예는 금속 다마신(Damascene) 공정이다.
다마신 공정에서, 패턴이 에칭되어 산화물 유전체(예컨대, 이산화 실리콘) 층이 된다. 에칭 후에, 선택적인 접착/장벽 층이 전체 표면 위에 증착된다. 전형적인 장벽 층은 예컨대 탄탈, 질화 탄탈, 티탄 또는 질화 티탄을 포함할 수 있다. 다음으로, 금속(예컨대, 구리)이 유전체 및 임의의 접착/장벽 층 위에 증착된다. 그 다음, 유전체 표면으로부터 증착된 금속 부분 및 접착/장벽 층의 선택적인 부분 을 제거함으로써 증착된 금속 층이 변경, 정제 또는 마무리된다. 전형적으로, 웨이퍼의 노출된 외부 표면이 금속 및 산화물 유전체 재료 모두를 포함하도록 충분한 표면 재료가 제거된다. 노출된 웨이퍼 표면의 평면도는 금속에 인접한 유전체 재료 및 에칭된 패턴에 대응하는 금속을 갖는 평탄한 표면을 나타낼 것이다. 웨이퍼의 변경된 표면 상에 위치된 금속(들) 및 산화물 유전체 재료(들)는 고유하게 상이한 경도값 등의 상이한 물리적 특징을 갖는다. 다마신 공정에 의해 생성된 웨이퍼를 변경하는데 사용되는 연삭 처리는 재료의 표면을 스크래치하지 않고 금속 및 유전체 재료를 동시에 변경하도록 설계되어야 한다. 연삭 처리는 금속의 노출된 영역과 유전체 재료의 노출된 영역을 갖는 웨이퍼 상에 평탄한 노출된 외부 표면을 생성한다.
구성된 웨이퍼의 노출된 표면을 변경 또는 정제하는 하나의 종래의 방법은 액체 내에 분산된 복수의 유리(loose) 연삭 입자를 포함하는 슬러리로 웨이퍼 표면을 처리한다. 전형적으로, 이 슬러리가 연마 패드에 도포되고, 그 다음 웨이퍼 표면으로부터 재료를 제거하도록 웨이퍼 표면이 연삭 또는 이동된다. 또한, 슬러리는 제거율을 변경하도록 웨이퍼 표면과 반응하는 화학 약품 또는 작업 액체를 포함할 수 있다. 전술된 공정은 통상 화학 기계 평탄화(CMP) 공정이라 한다.
CMP 슬러리 방법의 대안은 반도체 표면을 변경 또는 정제하도록 연삭 물품을 사용하여 상기 슬러리의 필요성을 제거한다. 연삭 물품은 일반적으로 서브패드 구성부를 포함한다. 이러한 연삭 물품의 예는 미국 특허 제5,958,794호, 제6,194,317호, 제6,234,875호, 제5,692,950호 및 제6,007,407호에서 발견될 수 있 다. 연삭 물품은 교결제 내에 분산된 연삭 입자를 포함하는 조직화된 연삭 표면을 갖는다. 사용시, 웨이퍼 상에 단일 층의 재료를 변경하고 평탄하고 균일한 웨이퍼 표면을 제공하도록 된 운동과 함께 종종 작업 액체의 존재시 연삭 물품은 반도체 웨이퍼 표면에 접촉된다. 작업 액체는 화학적으로 변경하도록 웨이퍼의 표면에 도포되거나 또는 연삭 물품의 작용하에서 웨이퍼의 표면으로부터 재료를 제거하는 것을 용이하게 한다.
평탄화 공정은 하나 이상의 단계로 달성될 수 있다. 2단계로 반도체 웨이퍼를 평탄화하는 것이 공지되어 있다. 일반적으로, 2단계의 공정에서 서브 패드를 갖는 고정 연삭 물품을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 고정 연삭 제품은 예컨대 미국 특허 제5,692,950호에 설명되어 있다.
웨이퍼 평탄화 시 서브패드를 갖는 고정 연삭 물품의 사용은 몇몇 바람직하지 않은 효과를 야기할 수 있다. 예컨대, 몇몇 웨이퍼는 웨이퍼를 가로질러 또는 다이 내에서 불균일한 두께를 경험할 수 있다. 본 발명은 고정 연삭 물품을 사용하여 웨이퍼를 평탄화하는 신규한 방법에 관한 것이다. 고정 연삭 물품을 사용하는 이 신규한 방법은 바람직한 연마를 유지하면서 웨이퍼를 가로질러 더욱 균일하게 한다.
본 발명은 3차원의 제1 고정 연삭 요소와, 제1 고정 연삭 요소와 대체로 동일 공간에 있는 제1 서브패드를 포함하는 제1 연삭 물품을 제공하는 단계와, 3차원의 제1 고정 연삭 요소의 표면을 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와, 제1 연삭 물품과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계를 포함하는 웨이퍼 표면을 변경하는 방법에 관한 것이다. 방법은 3차원의 제2 고정 연삭 요소와, 제2 고정 연삭 요소와 대체로 동일 공간에 있는 제2 서브패드를 포함하는 제2 연삭 물품을 제공하는 단계와, 3차원의 제2 고정 연삭 요소를 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와, 제2 연삭 물품과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계를 더 포함한다. 1kg 추의 에지로부터 1.5cm에서 측정할 때 제1 서브패드는 제2 서브패드의 처짐보다 작은 처짐을 가지며, 상기 추는 1.9cm 직경의 접촉 영역을 갖는다.
본 출원에 걸쳐, 이하의 정의가 적용된다.
"표면 변경(surface modification)"은 연마 및 평탄화 등의 웨이퍼 표면 처리 공정을 말한다.
"고정 연삭 요소(fixed abrasive element)"는 작업대상의 표면 변경(예컨대, 평탄화) 동안에 생성될 수 있는 것을 제외하고 부착되지 않은 연삭 입자가 사실상 없는 연삭 물품을 말한다. 이러한 고정 연삭 요소는 이산 연삭 입자를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다.
고정 연삭 요소를 설명하는 데 사용될 때 "3차원(three-dimensional)"은 고정 연삭 요소, 특히 고정 연삭 물품을 말하며, 이는 평탄화 동안에 표면에서 입자 중 몇몇을 제거하여 평탄화 기능을 수행할 수 있는 추가적인 연삭 입자를 노출하도록 두께의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 많은 연삭 입자를 갖는다.
고정 연삭 요소를 설명하는 데 사용될 때 "조직화된(textured)"은 고정 연삭 요소, 특히 고정 연삭 물품을 말하며, 이는 융기부 및 리세스부를 갖는다.
"연삭 복합재(abrasive composite)"는 연삭 입자 및 교결제를 포함하는 조직화된 3차원의 연삭 요소를 수집식으로 제공하는 복수의 성형 몸체 중 하나를 말한다.
"정밀 성형된 연삭 복합재(precisely shaped abrasive composite)"는 복합재가 주형으로부터 제거된 후 포함되는 주형 공동의 역인 성형된 형상을 갖는 연삭 복합재를 말하며, 바람직하게는, 복합재는 미국 특허 제5,152,917호[피퍼(Pieper) 등]에 설명된 바와 같이 연삭 물품이 사용되기 전에 형상의 노출된 표면을 넘어 돌출되는 연삭 입자가 사실상 없다.
도1은 본 발명의 실시예에 사용된 바와 같은 고정 연삭 물품의 일부의 단면도이다.
도2는 연마된 제어 예에서 잔여 질화물 필름 두께의 값을 도시하는 윤곽도이다.
도3은 단계 2 후에 웨이퍼 1 상의 잔여 질화물 필름 두께의 값을 도시하는 윤곽도이다.
도4는 단계 2 후에 웨이퍼 2 상의 잔여 질화물 필름 두께의 값을 도시하는 윤곽도이다.
도5는 단계 2 후에 예2 상의 잔여 질화물 필름 두께의 값을 도시하는 윤곽도이다.
본 발명은 2단계의 공정을 사용하는 반도체 웨이퍼를 연마하는 방법에 관한 것이다. 도1은 서브패드(10)와 고정 연삭 요소(16)를 포함하는 본 공정에 사용된 고정 연삭 물품(6)의 일 실시예의 예의 단면도이다. 도1의 실시예에 도시된 바와 같이, 서브패드(10)는 적어도 하나의 강성 요소(12)와 적어도 하나의 탄성 요소(14)를 포함하며, 서브패드는 고정 연삭 요소(16)에 부착 또는 접촉된다. 그러나, 특정 실시예에서, 서브패드는 탄성 요소(14) 또는 강성 요소(12)만을 갖거나 또는 탄성 및 강성 요소 층의 임의의 조합을 갖는다. 도1에 도시된 실시예에서, 강성 요소(12)는 탄성 요소(14)와 고정 연삭 요소(16) 사이에 개재된다. 고정 연삭 요소(16)는 반도체 웨이퍼 등의 작업대상에 접촉하는 표면(17)을 갖는다. 따라서, 본 발명에 사용된 연삭 구성부에서, 강성 요소(12)와 탄성 요소(14)는 일반적으로 고정 연삭 요소(16)에 연속이며 평행하여, 3개의 요소가 사실상 동일 공간에 있다. 도1에 도시되지 않더라도, 탄성 요소(14)의 표면(18)은 전형적으로 반도체 웨이퍼 변경을 위한 기계의 플래튼에 부착되고, 고정 연삭 요소(16)의 표면(17)은 반도체 웨이퍼에 접촉한다.
도1에 도시된 바와 같이, 고정 연삭 요소(16)의 이 실시예는 연삭 코팅(24)에 접합된 표면을 갖는 배킹(22)을 포함하며, 이는 교결제(30) 내에 분산된 연삭 입자(28)를 포함하는 복수의 정밀하게 성형된 연삭 복합재(26)의 소정의 패턴을 포함한다. 그러나, 전술된 바와 같이, 고정 연삭 요소 및 이에 따른 연삭 층은 연삭 입자가 없을 수 있다. 다른 실시예에서, 고정 연삭 요소는 예컨대 [미국 델라웨어주 뉴어크(Newark) 소재의 로델 인크.(Rodel, Inc.)로부터 입수 가능한] 상표명 IC-1000 및 IC-1010으로 판매되는 것과 같은 조직화된 고정 연삭 요소 및 다른 조건의 고정 연삭 요소 내에서 불규칙하다. 연삭 코팅(24)은 배킹 상에서 연속적이거나 또는 불연속적일 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 고정 연삭 물품은 배킹을 요구하지 않는다.
도1이 정밀하게 성형된 연삭 복합재를 갖는 조직화된 3차원의 고정 연삭 요소를 도시하더라도, 본 발명의 연삭 조성은 정밀하게 성형된 복합재로 제한되지 않는다. 즉, 미국 특허 제5,958,794호에 개시된 바와 같은 다른 조직화된 3차원의 고정 연삭 요소가 가능하다.
연삭 구성부의 다양한 구성요소들 사이에 접착 또는 다른 부착 수단의 개재 층이 있을 수 있다. 예컨대, 도1의 실시예에 도시된 바와 같이, 압력 민감성 접착 층이 필요하지 않더라도, 선택적인 접착 층(20)이 고정 연삭 요소(16)의 배킹(22)과 강성 요소(12) 사이에 개재된다. 도1에 도시되지 않더라도, 강성 요소(12)와 탄성 요소(14) 사이에 그리고 탄성 요소(14)의 표면(18) 상에, 개재된 접착 층도 있을 수 있다.
본 발명의 방법은 2중 단계 공정으로 구현된다. 제1 단계는 제1 서브패드를 포함하는 고정 연삭 물품을 사용한다. 제2 단계는 제2 서브패드를 포함하는 고정 연삭 물품을 사용한다.
제1 서브패드는 일반적으로 제1 탄성 요소를 갖는다. 제1 탄성 요소는 일반적으로 약 60보다 크지 않은 (ASTM-D2240을 사용하여 측정된 바와 같은) 쇼어 A 경도를 갖는다. 다른 실시예에서, 쇼어 A 경도는 약 30보다 크지 않으며, 예컨대 약 20보다 크지 않다. 몇몇 실시예에서, 제1 탄성 요소의 쇼어 A 경도는 약 10보다 크지 않으며, 특정 실시예에서, 제1 탄성 요소는 약 4보다 크지 않은 쇼어 A 경도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 탄성 요소의 쇼어 A 경도는 약 1보다 크며, 특정 실시예에서, 제1 탄성 요소는 약 2보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는다.
전체 제1 서브패드는 1.9cm 직경의 접촉 영역을 갖는 1kg 추의 에지로부터 1.5cm에서 측정된 처짐 측정치를 갖는다. 처짐이 작을수록, 서브패드는 더욱 가요성이 있다. 제1 서브패드는 0.08mm보다 크지 않은 처짐을 갖는다. 특정 실시예에서, 제1 서브패드의 처짐은 0.04mm보다 크지 않다. 일반적으로, 제1 서브패드의 처짐은 0.005mm보다 크며, 예컨대 0.01mm보다 크다.
제2 서브패드는 제1 서브패드보다 큰 처짐 값을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제2 서브패드는 제1 서브패드의 처짐 값의 10배의 처짐 값을 갖는다.
연삭 구성부에 사용하기 위한 탄성 재료는 매우 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 전형적으로, 탄성 재료는 열가소성 또는 열경화성일 수 있으며 고유하게 엘라스토머이거나 아닐 수 있는 유기 폴리머이다. 탄성 재료로서 유용한 것으로 일반적으로 밝혀진 재료는 발포되거나 불어져서 다공성 유기 구조체를 생성하는 유기 폴리머이며, 이는 전형적으로 발포체라한다. 이러한 발포체는 예컨대 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 이들의 코폴리머 등의 천연 또는 합성 고무 또는 다른 열가소성 엘라스토머로부터 준비될 수 있다. 적절한 합성 열가소성 엘라스토머는 클로로프렌 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 부틸 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, EPDM 폴리머, 폴리비닐 클로라이드, 폴리클로로프렌 또는 스 티렌/부타디엔 코폴리머를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다. 유용한 탄성 재료의 특정 예는 발포체 형태의 에틸 비닐 아세테이트와 폴리에틸렌의 코폴리머이다.
또한, 적절한 기계적 특성(예컨대, 영률 및 압축시 잔여 응력)이 달성된다면 탄성 재료는 다른 구성일 수 있다. 종래의 연마 패드에 사용되는 바와 같은 폴리우레탄 주입 펄트계 재료가 예컨대 사용될 수 있다. 또한, 탄성 재료는 예컨대 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드 섬유의 부직포 또는 직포 섬유 매트일 수 있으며, 이는 수지(예컨대, 폴리우레탄)가 주입된다. 섬유는 섬유 매트 내에서 유한한 길이(예컨대, 스테이플)일 수 있거나 또는 사실상 연속적일 수 있다.
본 발명의 연삭 구성부에 유용한 특정 탄성 재료는 [미국 매사추세츠주 로렌스(Lawrence) 소재의 세끼스이 아메리카 코프.(Sekisui America Corp.)의 본부인 볼텍(Voltek)으로부터 입수 가능한] Voltek Volara 2EO 및 Voltek 12EO White 발포체를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
전술되고 도1에 도시된 바와 같이, 고정 연삭 물품 서브패드는 강성 요소도 포함할 수 있다. 연삭 구성부에 사용하기 위한 강성 재료는 유기 폴리머, 무기 폴리머, 세라믹, 금속, 유기 폴리머의 복합재 및 이들의 조합 등의 매우 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 적절한 유기 폴리머는 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. 적절한 열가소성 재료는 (메쓰)아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리퍼플루오로올레핀, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 코폴리머를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적절한 열경화성 폴리머는 에폭시, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 이들의 코폴리머를 포함하지만 이에 제한되 지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, 코폴리머는 2개 이상의 상이한 모노머를 갖는 폴리머(예컨대, 삼량체, 사량체 등)를 포함한다.
유기 폴리머는 강화될 수 있거나 또는 강화되지 않을 수 있다. 강화는 섬유 또는 미립자 재료의 형태일 수 있다. 강화를 위해 사용되는 적절한 재료는 유기 또는 무기 섬유(연속 또는 스테이플), 운모 또는 활석 등의 실리케이트, 모래 및 수정 등의 실리카계 재료, 금속 미립자, 글래스, 금속 산화물 및 칼슘 카보네이트 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
또한, 금속 시트는 강성 요소로서 사용될 수 있다. 전형적으로, 금속이 (예컨대, 50GPa보다 큰) 비교적 높은 영률을 갖기 때문에, 매우 얇은 시트가 사용된다(전형적으로, 약 0.075 내지 0.25mm). 적절한 금속은 알루미늄, 스테인리스 강 및 구리를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 연삭 구성부에 유용한 특정 재료는 (메트)아크릴, 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 및 폴리카보네이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 방법은 연마 패드 및 유리 연삭 슬러리와 함께 사용하기 위해 본 분야에 잘 공지된 바와 같이 반도체 웨이퍼를 평탄화하기 위한 많은 유형의 기계를 사용할 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 적절한 기계의 일 예는 (미국 캘리포니아주 산타 클라라(Santa Clara) 소재의 어플라이드 머티리얼스(Applied Materials)로부터 입수 가능한] REFLEXION WEB 연마기라는 상표명으로 판매된다.
전형적으로, 이러한 기계는 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 지지 패드와 보유 링 모두로 구성될 수 있는 웨이퍼 홀더를 구비한 헤드 유닛을 포함한다. 전형적으로, 반도체 웨이퍼와 연삭 구성부 모두는 바람직하게는 동일한 방향으로 회전한다. 웨이퍼 홀더는 원형 방식, 나선형 방식, 타원형 방식, 불균일한 방법 또는 불규칙 운동 방식으로 회전한다. 웨이퍼 홀더가 회전하는 속도는 특별한 장치, 평탄화 조건, 연삭 물품 및 요구되는 평탄화 기준에 의존할 것이다. 그러나, 일반적으로, 웨이퍼 홀더는 분당 약 2 내지 1000 회전(rpm)의 속도로 회전한다.
본 발명의 연삭 물품은 전형적으로 약 325 내지 12,700cm2, 바람직하게는 약 730 내지 8100cm2, 더욱 바람직하게는 약 1140 내지 6200cm2의 작업 영역을 가질 것이다. 또한, 전형적으로 약 5 내지 10,000 rpm, 바람직하게는 약 10 내지 1000rpm, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 100rpm의 속도로 회전할 수 있다. 본 발명의 연삭 구성부를 이용하는 표면 변경 과정은 전형적으로 약 6.9 내지 70kPa의 압력을 포함한다.
일반적으로, 공정은 작업 액체의 존재시 수행될 것이다. 이러한 작업 액체는 연삭 입자를 포함할 수 있거나 또는 연삭 입자가 없을 수 있다. 적절한 작업 액체는 미국 특허 제6,194,317호 및 미국 특허 출원 US 2002/0151253호에 설명되어 있다.
본 발명의 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 본 분야의 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명은 여기에 제시된 예시적인 실시예로 부당하게 제한되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
예
연마 과정
200mm 직경, 0.17㎛ DRAM STI(HDP 코팅, 3500Å 단계, 200Å 과부하) 웨이퍼가 Obsidian 501 연마기(미국 캘리포니아주 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼스) 상에서 2단계 공정으로 연마되었다.
연마 조건: 제1 단계
웨이퍼 압력 2.0psi(13.8kPa)
링 압력 2.5psi(17.2kPa)
속도 600mm/초
화학물질 KOH로 pH가 11.2로 조절된 탈이온수
연마 시간 90초
웨브 증가 0.25인치(0.635cm)
제2 단계
웨이퍼 압력 3.0psi(20.7kPa)
링 압력 3.0psi(20.7kPa)
속도 600mm/초
화학물질 KOH로 pH가 10.5로 된 2.5% L-프롤린 용액
연마 시간 90초
웨브 증가 0.25인치(0.635cm)
예1
연마 제어는 0.060인치(1.52mm)의 두께를 갖는 폴리카보네이트 층[미국 노스캐롤라이나 헌터스빌(Huntersville) 소재의 지이 폴리머쉐입스(GE Polymershapes)의 8010MC Lexan 폴리카보네이트 시트]을 구비한 서브패드를 사용하여 [미국 미네소타주 세인트 폴(St. Paul) 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수 가능한] SWR159-R2로 연마되었고, 발포체 층은 0.090인치(2.3mm) Voltek 12EO White였다. 서브패드는 Obsidian 501의 플래튼에 부착되었다. 연마 시간이 150초라는 것을 제외하고 상기 제2 단계를 위해 설계된 연마 단계를 사용하여 100Å의 질화물의 목표가 웨이퍼 표면으로부터 제거된 후 연마가 종결되었다. 연마 제어는 웨이퍼 에지에서 질화물 위에 잔여 활성 산화물을 가졌다. 웨이퍼 상의 활성 영역 산화물은 표1에 도시된다.
[표1]
비연마
제어		 연마
제어
산화물 산화물
평균 3761 115
범위 16 96
지지 평균 3757 88
지지 범위 8 56
어레이 평균 3763 130
어레이 범위 11 68
웨이퍼 1과 2는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터 입수 가능한 442 DL 전사 접착제를 사용하여 0.007인치(0.18mm) 폴리카보네이트(미국 노스캐롤라이나주 헌터스빌 소재의 지이 폴리머쉐입스의 8010MC Lexan 폴리카보네이트 시트)의 서브패드 구성부에 부착된 (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠으로부터 입수 가능한) SWR159-R2 연삭재를 사용하여 연마 과정의 단계 1에 따라 연마되었다. 폴리카보네이트 시트의 대향 면은 동일한 전사 접착제를 사용하여 0.125인치(3.175mm) 층의 Voltek Volara 2EO White 발포체(미국 매사추세츠주 로렌스 소재의 세끼스이 아메리카 코프.의 본부인 볼텍)에 적층되고, 이에 따라 Obsidian 501의 플래튼에 부착되었다. 3400Å의 활성 산화물의 목표가 웨이퍼 표면으로부터 제거된 후 연마가 종결되었다.
그 다음, 웨이퍼 1과 2는 서브패드의 폴리카보네이트 층이 0.060인치(1.52mm) 두께의 폴리카보네이트이고 발포체 층이 0.090인치(2.3mm) Voltek 12EO White인 것을 제외하고 단계 1에 사용된 것과 유사한 서브패드를 사용하여 (쓰리엠으로부터 입수 가능한) SWR521-125/10 연삭재를 사용하여 제2 단계에서 연마된다. 1/2 웨이퍼 반경에서 하나의 다이 내에서 다이 내(WID) 측정이 된다. 이 다이 내에서 25개 위치(지지 영역 내에 9개, 어레이를 가로질러 15개)가 측정된다. 활성 영역 산화물 및 질화물 필름 두께를 포함하는 웨이퍼 특징이 표2 및 표3에 요약된다. 웨이퍼 상의 133개 다이 각각의 주요 지지 영역 내에서 웨이퍼 내(WIW) 불균일성이 측정되었다. 결과는 도2 내지 도4에 윤곽도로서 나타난다.
[표2] 다이 내(WID) 잔여 활성 산화물 및 질화물(Å)


 단계 1 단계 2
웨이퍼 1 웨이퍼 2 웨이퍼 1 웨이퍼 2
산화물 질화물 산화물 질화물 산화물 질화물 산화물 질화물
평균 111 987 320 997 0 988 0 1001
범위 315 122 402 101 0 54 0 46
지지
평균		 42 1021 252 1017 0 999 0 1005
지지
범위		 230 15 402 36 0 35 0 45
어레이
평균		 188 948 358 955 0 983 0 999
어레이
범위		 183 62 171 39 0 37 0 25
[표3] 웨이퍼 에지에서의 잔여 질화물(Å)


 단계 1 단계 2
비연마 웨이퍼 1 웨이퍼 2 웨이퍼 1 웨이퍼 2
초기 질화물 잔여 질화물 잔여 질화물 잔여 질화물 잔여 질화물
평균 1034 985 989 1000 1038
범위 39 127 161 113 77
예2
예1은 KOH로 pH가 10.5로 조절된 2.5 % L-프롤린 용액이 pH가 11.2로 조절된 탈이온수로 대체된다는 것을 제외하고 반복되었다. L-프롤린은 산화물의 연마 속도를 향상하면서 질화물이 노출될 때 속도 정지부를 제공하도록 제거의 감도를 향상시킨다고 믿어진다. 2단계의 공정은 선택적인 화학 물질에 의존하지 않고 다이 내(WID) 균일성의 수용 가능한 제어를 유지하였다. 웨이퍼 내(WIW) 불균일성은 도5에 도시된다.
[표4] L-프롤린이 없는 다이 내(WID) 잔여 활성 산화물 및 질화물(Å)


 예2
단계 2
산화물 질화물
평균 0 928
범위 0 94
지지 평균 0 955
지지 범위 0 44
어레이 평균 0 911
어레이 범위 0 60
정적 국부 하중 하의 서브패드 처짐
1.9cm 직경의 접촉 영역 상에 1kg 추를 위치시킴으로써 테스트가 수행되었다. 추의 에지로부터 1.5cm에서 처짐이 측정되었다.
패드 1은 상기 단계 1에서 사용된 서브패드였다.
패드 2는 상기 단계 2에서 사용된 서브패드였다.
패드 3은 폴리카보네이트 층이 0.202인치(0.51mm)인 것을 제외하고 단계 2의 서브패드였다.
패드 처짐(mm)
1 0.013
2 0.13
3 0.085

Claims (13)

  1. 웨이퍼 표면을 변경하는 방법이며,
    3차원의 제1 고정 연삭 요소와, 제1 고정 연삭 요소와 동일 공간에 있는 제1 서브패드를 포함하는 제1 연삭 물품을 제공하는 단계와,
    상기 3차원의 제1 고정 연삭 요소의 표면을 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와,
    상기 제1 연삭 물품과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계와,
    3차원의 제2 고정 연삭 요소와, 제2 고정 연삭 요소와 동일 공간에 있는 제2 서브패드를 포함하는 제2 연삭 물품을 제공하는 단계와,
    상기 3차원의 제2 고정 연삭 요소의 표면을 웨이퍼 표면에 접촉시키는 단계와,
    상기 제2 연삭 물품과 웨이퍼를 상대 이동시키는 단계를 포함하며,
    1kg 추의 에지로부터 1.5cm에서 측정할 때 제1 서브패드는 제2 서브패드의 처짐보다 작은 처짐을 가지며, 상기 추는 1.9cm 직경의 접촉 영역을 갖는, 웨이퍼 표면을 변경하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 서브패드는 제1 탄성 요소를 가지며, 제1 탄성 요소는 ASTM-D2240에 따라 테스팅될 때 60보다 작고 1보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는, 웨이퍼 표면을 변경하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 제1 탄성 요소는 10보다 크지 않고 2보다 큰 쇼어 A 경도를 갖는, 웨이퍼 표면을 변경하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 서브패드의 처짐은 제1 서브패드의 처짐의 6.5 내지 10배인, 웨이퍼 표면을 변경하는 방법.
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