KR101328796B1 - 불균일한 간격의 홈을 갖는 ｃｍｐ 패드 - Google Patents

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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
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Abstract

원형의 연마 트랙(124) 및 동심(116)을 갖는 화학적 기계적 연마 패드(100). 상기 연마 패드(100)는 각각이 연마 트랙(124)을 통해 뻗어있는 복수의 홈(128)을 포함하는 홈 패턴을 갖는 연마 층(104)을 포함한다. 복수의 홈은 상기 패드(100)의 동심(116) 주위의 원주 방향에서 가변적 각 피치를 가지며, 웨이퍼 트랙(124) 내 모든 인접한 홈들(128) 사이에서 상기 방사상의 피치는 동일하지 않다.
연마 패드, 연마 물품, 연마 트랙, 홈, 웨이퍼 트랙, 피치

Description

불균일한 간격의 홈을 갖는 ＣＭＰ 패드 {CMP Pad Having Unevenly Spaced Grooves}
본 발명은 일반적으로 화학적 기계적 연마(CMP) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 불균일한 간격의 홈을 갖는 CMP 패드에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 상의 집적 회로 및 기타 전자 장치의 제작에 있어서, 도체, 반도체 및 유전체 물질의 다수 층이 웨이퍼 상에 침착되고 그로부터 에칭된다. 상기 물질로 된 얇은 층은 다수의 침착 기술에 의해 침착될 수 있다. 현대 웨이퍼 가공의 일반적인 침착 기술은 물리적 증착 (PVD) (스퍼터링으로도 알려진), 화학적 증착 (CVD), 플라즈마-증진 화학적 증착 (PECVD) 및 전기화학적 도금을 포함한다. 일반적인 에칭 기술은 다른 것들 중에서도 습식 및 건식 등방성 및 이방성 에칭을 포함한다.
물질의 층이 순차적으로 침착 및 에칭되면, 웨이퍼의 표면은 비-평면이 된다. 후속의 반도체 가공(예, 사진석판술)은 웨이퍼가 편평한 표면일 것을 요구하기 때문에, 상기 웨이퍼는 주기적으로 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 긁힘 및 오염된 층 또는 재료와 같은 표면 결함 뿐만 아니라, 원치 않는 표면 지형을 제거하는 데 유용하다.
화학적 기계적 평탄화, 또는 화학적 기계적 연마 (CMP)는 반도체 웨이퍼 및 기타 작업편을 평탄화하는 데 사용되는 일반적인 기술이다. 2-축 회전 연마기를 이용하는 통상의 CMP에서, 웨이퍼 캐리어, 또는 연마 헤드가 캐리어 어셈블리 위에 탑재된다. 상기 연마 헤드는 웨이퍼를 고정시키고 그를 연마기 내의 연마 패드의 연마 층과 접촉하도록 위치시킨다. 상기 연마 패드는 평탄화되는 웨이퍼의 직경의 2 배보다 큰 직경을 갖는다. 연마 도중, 상기 연마 패드 및 웨이퍼는 상기 웨이퍼가 상기 연마 층과 맞물린 상태에서 그들의 각각의 동심 주위로 회전한다. 상기 웨이퍼의 회전 축은 상기 패드의 회전이 상기 패드의 연마 층 상의 고리형의 "웨이퍼 트랙"을 쓸어내도록, 웨이퍼의 반경보다 큰 거리만큼 상기 연마 패드의 회전 축에 대하여 오프셋된다. 상기 웨이퍼의 유일한 운동이 회전 운동인 경우, 웨이퍼 트랙의 폭은 상기 웨이퍼의 직경과 동일하다. 그러나, 일부 2-축 연마기에서, 상기 웨이퍼는 그 회전축에 수직인 평면에서 왕복운동한다. 이러한 경우, 상기 웨이퍼 트랙의 폭은 상기 왕복운동으로 인한 변위의 원인이 되는 양만큼 웨이퍼의 직경보다 넓다. 상기 캐리어 어셈블리는 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제어가능한 압력을 제공한다. 연마 도중, 슬러리 또는 다른 연마 매질이 상기 연마 패드 상에, 그리고 상기 웨이퍼와 연마 층 사이의 간격 내로 흐른다. 상기 웨이퍼 표면은 연마 층 및 상기 표면 상의 연마 매질의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마되고 평탄하게 된다.
연마 패드 디자인을 적정화하기 위한 시도로, CMP 도중 연마 층, 연마 매질 및 웨이퍼 표면 사이의 상호작용이 점점 더 많이 연구되고 있다. 여러 해에 걸쳐 대부분의 연마 패드 개발은 본질적으로 경험적인 것이었다. 연마 표면 또는 층의 디자인의 대부분은 슬러리 활용 및 연마 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 하는 다양한 패턴의 공극 및 홈의 배열을 상기 층들을 제공하는 데 중점을 두었다. 여러 해에 걸쳐, 적지 않은 다양한 홈 및 공극 패턴 및 배열이 실시되었다. 종래 기술의 홈 패턴은 다른 것들 중에서도 방사상, 동심원, 직각 격자 및 나선을 포함한다. 종래 기술의 홈 배열은 모든 홈의 폭과 깊이가 모든 홈 사이에서 균일한 배열, 및 홈의 폭 또는 깊이가 홈에 따라 변하는 배열을 포함한다.
더욱 특별하게는, 회전하는 연마 패드를 위한 다수의 종래 기술 홈 패턴은 패드의 동심 부근 또는 그 위치에서 상기 패드의 외부 주변 부근 또는 그곳까지 연장되는 홈을 포함한다. 방사상 홈 및 나선형 홈의 맥락에서 상기 패턴의 예가 미국 특허 제 6,783,436 호(Muldowney)에 나타난다. 멀도우니(Muldowney) 특허에 개시된 모든 방사상 및 나선형 홈 패턴은 그러한 홈 패턴의 전형에서와 같이, 각 패드 주위의 방향에서 일정한 각의 피치를 갖는다. 상기 멀도우니 특허는 또한 직각 격자 및 동심원 홈 패턴을 갖는 연마 패드를 보여준다. 상기 두 특허 모두에서 홈은 일정한 피치를 가지며, 즉 인접한 홈의 간격이 동일하다. 미국 특허 제 5,984,769 호(Bennett 등)는, 상기 홈이 패드 위에서 어디에 위치하는 지에 따라 홈의 피치가 변화되도록 배열된 동심의 원형인 홈을 갖는 연마 패드를 한 예로서 개시한다. 또 다른 예에서, 베넷 (Bennett) 등의 특허는 단일의 나선형 홈의 인접한 부분들 사이의 피치가 상기 홈이 패드 위에서 어디에 위치하는지에 따라 변하는 연마 패드를 개시한다.
종래 기술은 광범하게 다양한 홈 패턴을 갖는 연마 패드를 포함하지만, 이들 홈 패턴의 효과는 패턴마다, 그리고 연마 방법마다 다르다. 연마 패드 고안자는 연마 패드를 종래 기술 패드에 비하여 더 효과적이고 유용하게 만드는 홈 패턴을 계속 추구하고 있다.
본 발명의 하나의 국면에서, 연마 패드는 연마 매질의 존재 하에 자성, 광학 및 반도체 기질의 적어도 하나를 연마하기 위해 배열된 연마 층 (상기 연마 층은 동심을 갖는 연마 표면, 웨이퍼의 연마 도중 그 위에 정의된 웨이퍼 트랙 및 외부 주변을 포함하고, 상기 웨이퍼 트랙은 내부 경계 및 내부 경계로부터 간격을 가진 외부 경계를 가짐); 연마 표면에 위치한 복수의 홈 (상기 복수의 홈의 각 홈은 상기 내부 경계 및 상기 외부 경계 각각을 교차시키도록 웨이퍼 트랙을 통해 뻗어있고, 상기 복수의 홈은 동심으로부터 외부 주변으로 방사상의 방향으로 측정된 홈들 사이의 방사상 피치가 상기 웨이퍼 트랙 내 모든 인접한 홈에 대하여 같지 않은 소정의 방식으로 가변적 각 피치를 가짐); 및 웨이퍼 트랙 내 복수의 홈 세트(상기 복수의 홈 세트의 각각은 복수의 홈에 의해 형성됨)를 포함한다.
본 발명의 또 하나의 국면에서, 연마 패드는 연마 매질의 존재 하에 자성, 광학 및 반도체 기질의 적어도 하나를 연마하기 위해 배열된 연마 층 (상기 연마 층은 동심을 갖는 연마 표면, 웨이퍼의 연마 도중 그 위에 정의된 웨이퍼 트랙 및 외부 주변을 포함하고, 상기 웨이퍼 트랙은 내부 경계 및 내부 경계로부터 간격을 가진 외부 경계를 가짐); 연마 표면에 위치한 복수의 홈 (상기 복수의 홈의 각 홈은 상기 내부 경계 및 상기 외부 경계 각각을 교차시키도록 웨이퍼 트랙을 통해 뻗어있고, 상기 복수의 홈은 동심으로부터 외부 주변으로 방사상의 방향으로 측정된 홈들 사이의 방사상 피치가 상기 웨이퍼 트랙 내 모든 인접한 홈에 대하여 같지 않은 소정의 방식으로 변하는 각 피치를 가짐); 및 웨이퍼 트랙 내 복수의 홈 세트(상기 복수의 홈 세트의 각각은 적어도 3 개의 홈에 의해 형성되고, 상기 웨이퍼 트랙은 적어도 3 개의 홈 세트를 포함함)를 포함한다.
가변적 각 피치 및 방사상 방향에서 동일하지 않은 간격을 갖는 복수의 홈은 동등한 크기를 갖지만 동일한 간격의 홈을 갖는 연마 패드에 비하여 연마 제거 속도를 증가시키도록 작용할 수 있다. 또한, 상기 홈을 웨이퍼 트랙에서 일련의 반복되는 홈 세트로 반복하는 것은 웨이퍼 내의 연마 균일성을 촉진하도록 작용한다. 바람직하게는, 상기 웨이퍼 트랙은 상기 홈 세트 내 가변적 방사상 피치를 갖는 홈을 갖는 적어도 3 세트의 홈을 포함한다.
도면을 참고하면, 도 1-3은 이하에 상술하는 바와 같이 CMP 연마 기계와 함께 사용될 수 있는 본 발명에 따라 제조된 연마 패드(100)를 도시한다. 도 2에서 보는 것과 같이, 연마 패드(100)는 연마 표면(108)을 갖는 연마 층(104)을 포함한 다. 연마 층(104)은 안감 층(112)에 의해 지지될 수 있고, 상기 안감 층은 상기 연마 층과 일체로 형성되거나 상기 연마 층으로부터 별도로 형성될 수 있다. 연마 층(104)은 다른 것들 중에서도 반도체 웨이퍼(114)(도시된), 자성 매체 물품, 예를 들면 컴퓨터 하드 드라이브의 디스크, 또는 광학 제품, 예를 들면 회절 렌즈, 반사 렌즈, 평면 반사기 또는 투명한 평면 물품과 같은, 연마될 물품을 연마하는 데 적합한 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 연마 층(104)을 위한 재료의 예는, 예시를 위해 다른 것들 중에서도 폴리우레탄, 폴리부타디엔, 폴리카보네이트 및 폴리메틸아크릴레이트 등의 다양한 중합체 플라스틱을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다.
도 1에서 보는 바와 같이, 연마 패드(100)는 전형적으로, 연마 표면(108)이 동심(116) 및 원형의 외부 주변(120)를 갖도록 둥근 원판 형태를 갖는다. 사용 도중, 전형적으로 반도체 웨이퍼이지만 반드시 그렇지는 않은, 연마되는 물품(여기에서는, 윤곽선(114)으로 표시된 웨이퍼)이 연마 표면(108) 위에서 원형의 연마 (웨이퍼) 트랙 (124)을 쓸어낸다. 연마 트랙(124)은 연마 도중 연마된 물품에 의해 마주보는 연마 표면의 부분이다. 연마 트랙(124)은 일반적으로 내부 경계(124A) 및 외부 경계(124B)에 의해 정의된다. 당업자가 쉽게 인식하듯이, 웨이퍼 트랙(124)의 내부 및 외부 경계(124A-B)는 주로 원형이지만, 상기 연마되는 물품 및/또는 연마 패드(100)에 대하여 궤적 또는 왕복 운동을 부여하는 연마기의 경우에는 기복이 있을 것도 고려될 수 있다.
도 1 내지 3을 참고하면, 연마 패드(100)는 홈 패턴(132)을 정의하도록 연마 층(104)에 형성된 복수의 홈(128)을 포함한다. 각각의 홈(128)은 실제로 특정의 일련의 디자인 기준에 적합하도록 요구되는 임의의 단면 형태 및 단면 크기를 가질 수 있다. 즉, 특히 도 2에 도시된 것과 같은 홈(128)의 직사각형 단면 형태, 및 도시된 상대적인 단면 크기는 단지 예시적인 것이다. 당업자는 본 발명의 연마 패드에 디자이너가 부여할 수 있는, 패드(100)와 같은 홈(128)의 넓은 범위의 형태 및 크기를 이해할 것이다. 당업자는 또한 홈(128)의 단면 형태 및 크기가 각 홈의 길이를 따라서, 또는 홈 마다 (또는 양자 모두) 다를 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
각 홈(128)은 내부 경계(124A) 및 외부 경계(124B)의 양자를 교차시키는 연마 트랙(124)을 통해 뻗어있다. 도시된 구현예에서, 각각의 홈(128)은 연마 표면(108)의 외부 주변(120)에 이르는 내내 점 근접한 동심(116)으로부터 뻗어있다. 물론, 당업자는 도시된 동심(116) 및 외부 주변(120)에 대한 홈(128)의 길이는 단지 예시적이며 비제한적임을 잘 인식할 것이다. 예를 들면, 홈(128)의 일부 또는 전부는 동심(116)에 이르는 내내 뻗어있을 수 있거나, 일부의 또는 모든 홈은 특별한 디자인이 수용할 수 있는 바와 같이, 외부 주변(120)에 못미쳐서 끝날 수 있다.
홈 패턴(132)은, 상기 홈(128)의 각 피치가, 소정의 방식으로 연마 표면(108)의 동심(116)을 원형으로 둘러싸는 방향에서 변한다는 점에서 홈 패턴 사이에서 독특하다. 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 "각 피치"는, 점(136A-B)을 동심(116)까지 각각 연결하는 2 개의 직선(144A-B) 사이의 "피치 각" α에 의해 측정할 때, 동심(116)에 대한 원(140)(도 3)의 동심에 해당하는 한 쌍의 바로 인접한 홈(128) 위에서 같은 점, 예를 들면 점(136A-B)과 같은 점들 사이의 거리로 정의된다. 소정의 방법에 의해, 피치의 변화는 의식적인 디자인 선택의 결과이며, 예를 들면 연마 패드(100)의 배치 또는 제조 도중 하나 이상의 홈(128)의 부정확한 제조나 오배치의 인위적 결과가 아님을 의미한다. 뿐만 아니라, 방사상 피치는 웨이퍼 트랙(124) 내의 모든 인접한 홈들(128) 사이에서 동일하지 않다. "방사상 피치"는, 전방 측벽 대 전방 측벽과 같이, 동심(116)으로부터 외부 주변(120)에 이르는 방사상 방향에서 측정된 홈(128)의 같은 형태 사이의 간격을 나타낸다. 상기 개념은 매우 광범위하고 각 피치가 패턴들 사이에서 무작위로 변하거나 두 개의 변화가 동일하지 않도록 변하는 패턴과 같은 홈 패턴을 포함하며, 상기 개념은 전형적으로, 반드시 그러할 필요는 없지만, 각 피치에서의 변화가 반복적이도록 실시된다.
예를 들면, 도 1 및 3에서 가장 잘 알 수 있듯이, 홈 패턴(132)은 연마 패드(100)가 동심(116) 주위를 온전히 360°쓸어내는 주위의 3 가지 상이한 피치 각 α, β, γ를 통해 연속적으로 순환하는 나선 형태 및 각 피치를 갖는 15 개의 홈(128)에 의해 정의된다. 각 홈(128)의 나선 형태는 상기 배경기술 부분에서 언급된 멀도우니 특허에 개시된 것과 같이 배열될 수 있다. 홈(128)은 나선 형태를 갖는 것으로 보이지만, 상기 홈은 도 6 및 7에 나타낸 것과 같이 조각별로 방사상-곡선-방사상 형태 및 도 8 및 9에 나타낸 조각별로 방사상-곡선 형태 등 다른 형태를 가질 수 있다.
나타낸 구현예에서 및 도시된 원(140)의 직경에 대하여, α=13°, β=26°및 γ=39°이다. γ는 α 및 β보다 상당히 더 크기 때문에, 사람의 지각은 15 개의 홈(128)을 각각 3 개 홈의 5 개 세트(148)로 무리짓게 하는 경향이 있다. 이러한 방식으로, 즉, 반복되는 피치 각 전부에서 가장 큰 피치 각 (또는 단지 두 피치각이 문제될 경우에는 보다 큰 피치각)이 상기 세트를 분리하는 방식으로, 세트(148)로 무리지어질 경우, 상기 변화하는 각 피치는 하나 이상의 세트-내 피치 각(이 경우에는, 2 개의 피치 각 α 및 β) 및 세트-간 피치 각(이 경우에는 피치 각 γ)을 포함한다. 도시된 구현예에서, 5 개 세트(148)의 같은 세트-내 피치 각(α,β)은 서로 동일하고, 세트-간 피치 각 γ의 5 개 출현은 서로에 대하여 거의 동일하다. 또 다른 구현예에서, 이는 반드시 그러할 필요는 없음이 인지된다. 즉, 피치 각 α, β, γ의 임의의 하나 이상은 세트(148)들 사이에서 및 임의의 두 인접한 세트들 사이에서 변할 수 있다. 일반적으로, 3 개 홈(128)으로 된 시각적으로 구별되는 세트(148)를 유지하는 데 필요한 전부는, 각 세트에서 상기 3 개 홈이 서로와 함께 무리지어지도록 피치 각 γ가 각각의 피치 각 α 및 β보다 충분히 큰 것이다. 피치 각 γ를 증가시키는 것은 또한 인접한 홈들(128) 사이의 방사상 피치 또는 간격을 증가시킨다. 방사상 피치 또는 간격의 이러한 증가 또한 세트(148)를 분리하는 역할을 한다.
도 4-9는 도 1-3의 연마 패드(100)에 대하여 전술한 일반적인 원리에 따라 제조된 또 다른 연마 패드(200, 300, 400)를 도시하였다. 더욱 특별하게는, 도 4 및 5는 피치 각 α'=14°와 피치 각 β'=22°사이에서 교대되는 각 피치를 갖는 20 개의 홈(208)을 갖는 연마 표면(204)을 포함하는 연마 패드(200)를 도시한다. 이와 같이 변할 수 있는 피치는 각각이 세트-내 피치 각 α'만큼의 간격을 갖는 2 개 의 홈을 포함하는 홈(208)의 10 세트(212)의 시각적 느낌을 준다. 따라서, 상기 2 개 홈(208)의 각 세트(212)는 세트-간 피치 각 β'만큼의 간격을 갖는다. 도 1-3의 홈(128)과 마찬가지로 도 4 및 5의 각 홈(208)은 나선 형태를 갖는다. 특별히 나타내지는 않았지만, 각각의 홈(208)은 단면의 형태 및 크기에 있어서 도 1-3의 홈(128)과 같을 수도 있다. 도 4 및 5에 도시된 연마 패드(200)에 관하여, 상기 패드의 실제 견본은 같은 재료로 만들어졌지만 일정한 각 및 방사상 피치를 갖는 홈 패턴을 갖는 종래의 IC1010™ 연마 패드(Rohm and Haas Electronic Materials CMP Technologies, Phoenix, Arizona로부터 입수가능)와 비교할 때 제거율에 있어서 14%의 향상 및 54% 결함 감소를 나타내었음이 인지된다.
도 1-5의 연마 패드(100, 200)는 상기 언급된 바와 같이 나선 형태를 갖는 홈(128, 208)을 포함하지만, 본 발명의 연마 패드는 나선형의 홈을 가져야 할 필요는 없다. 각각의 홈(128, 208)이 웨이퍼 트랙을 통해 일정한 각 피치를 가짐에도 불구하고, 상기 각 피치는 웨이퍼 트랙 내에서 변하는 것이 가능하다. 도 6-9는 나선형 홈에 대한 다수의 대체물 중 2 가지를 도시한다. 특히, 도 6 및 7은 연마 표면(312) 주위에 고르게 분포된 20 쌍(세트)(304)의 홈(308)을 갖는 연마 패드(300)를 나타낸다. 연마 패드 중심(318)과 동심인 원(316)의 위치에서, 각 쌍(304) 내 홈들(308) 사이의 세트-내 피치 각 α"는 약 5.3°이고, 바로 인접한 쌍들의 바로 인접한 홈들 사이의 세트-간 피치 각 β"는 약 12.7°이다. 이들 피치 각 α", β"의 각각은 원(316) 주위로 20 회 반복되어, 홈(308)의 20 쌍(304)의 내부에 및 그들 사이에서 균일한 간격을 제공한다.
본 실시예에서, 도 6에서 보는 바와 같이, 각 홈(308)은 첫 번째 직선 방사상 부분(308A), 두 번째 직선 방사상 부분(308C), 및 상기 첫 번째 및 두 번째 방사상 부분의 각각에, 상응하는 전이(308D-E)에 의해 연결된 나선형 부분(308B)을 포함한다. 각각의 홈(308)은 웨이퍼 트랙(320)을 가로질러 뻗어있고, 상기 웨이퍼 트랙의 내부 및 외부 경계(320A-B)의 각각을 교차시킨다.
도 8 및 9는 본 개시에 따라서 제조된 또 다른 연마 패드(400)를 도시한다. 연마 패드(400)는, 홈들(404)이 연마 패드(400) 주위에 각각 15 차례 반복되는 세트-내 피치 각 α"'(도 9) 및 세트-간 피치 각(β"')에 의해 교대로 분리되어, 홈(404)의 15 개 쌍(세트)(408)을 시각적으로 정의하는 도 6 및 7의 연마 패드(300)와 일반적으로 유사하다. 상기 구현예에서, 각각의 홈(404)은 전이 부분(404C)에 의해 한데 연결된 직선 방사상 부분(404A) 및 나선형 부분(404B)을 포함하고, 세트-내 피치 각 α"'은 약 9°이고 세트-간 피치 각 β"'는 약 15°이다.
도 10은, 도 1-9의 연마 패드 (100, 200, 300, 400) 중 하나이거나, 웨이퍼(508) 등의 물품을 연마하기 위한 본 발명의 다른 연마 패드일 수 있는 연마 패드(504)와 함께 사용하기 적합한 연마기(500)를 도시한다. 연마기(500)는 연마 패드(504)가 그 위에 탑재되는 압반(512)을 포함할 수 있다. 압반(512)은 압반 구동기(도시되지 않음)에 의해 회전 축(A1) 주위를 회전할 수 있다. 연마기(500)는 또한 압반(512)의 회전축(A1)에 평행하거나 그로부터 간격을 가진 회전축(A2) 주위로 회전할 수 있고 연마 도중 웨이퍼(508)를 지지하는 웨이퍼 캐리어(520)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 캐리어(520)는 웨이퍼(508)를 연마 패드(504)의 연마 표면(524)에 아주 약간 비-평행한 국면에서 생각하는 것을 허용하는 짐벌 결합(도시되지 않음)을 특징으로 할 수 있고, 이러한 경우 회전축(A1, A2)은 서로에 대하여 아주 약간 비스듬할 수 있다. 웨이퍼(508)는 연마 표면(524)을 마주하고 연마 도중 평탄하게 되는 연마 표면(528)을 포함한다. 웨이퍼 캐리어(520)는 웨이퍼(508)를 회전시키고 하향력(F)을 제공하여 연마된 표면(528)을 연마 패드(504)에 대하여 압박하여 연마 도중 상기 연마 표면과 상기 패드 사이에 원하는 압력이 존재하도록 개조된 캐리어 지지 어셈블리(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 연마기(500)는 또한 연마 매질(536)을 연마 표면(524)에 공급하기 위한 연마 매질 입구(532)를 포함할 수 있다.
당업자가 잘 인식하듯이, 연마기(500)는 시스템 제어기, 연마 매질 저장 및 분배 시스템, 가열 시스템, 헹굼 시스템 및 연마 공정의 다양한 국면을 제어하기 위한 다양한 제어기, 예를 들면, 다른 것들 중에서도 (1) 웨이퍼(508) 및 연마 패드(504)의 회전 속도의 하나 또는 양자를 위한 속도 제어기 및 선택기; (2) 패드로의 연마 매질(536)의 전달 속도 및 위치를 변화시키기 위한 제어기 및 선택기; (3) 웨이퍼와 연마 패드 사이에 적용된 힘(F)의 크기를 제어하기 위한 제어기 및 선택기, 및 (4) 패드의 회전축(A1)에 대한 웨이퍼의 회전축(A2)의 위치를 제어하기 위한 제어기, 작동기 및 선택기와 같은 여타 요소(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 당업자는 이들 요소가 어떻게 구성되고 실시되는지를 이해할 것이므로, 이들 요소의 상세한 설명은 본 발명을 이해 및 실시하기 위해 당업자에게 필요하지 않다.
연마 도중, 연마 패드(504) 및 웨이퍼(508)는 그 각각의 회전 축(A1, A2) 주 위에 회전되고, 연마 매질(536)은 연마 매질 입구(532)로부터 상기 회전하는 연마 패드 위로 분배된다. 연마 매질(536)이, 웨이퍼(508) 아래의 갭 및 연마 패드(504)를 포함하여, 연마 표면(524) 위로 확산된다. 연마 패드(504) 및 웨이퍼(508)는 전형적으로 0.1 rpm 내지 150 rpm의 선택된 속도로 회전하지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 힘(F)은 전형적으로 웨이퍼(508)와 연마 패드(504) 간에 0.1 psi 내지 15 psi(6.9 내지 103 kPa)의 원하는 압력을 유도하도록 선택된 크기이지만, 반드시 그러한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 연마 패드의 평면도이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 자른 도 1의 연마 패드의 확대된 단면도이다.
도 3은 상기 패드의 중심 부분을 나타내는 도 1의 연마 패드의 확대된 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 대체의 연마 패드의 평면도이다.
도 5는 상기 패드의 중심 부분을 나타내는 도 4의 연마 패드의 확대된 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 또 다른 대체의 연마 패드의 평면도이다.
도 7은 상기 패드의 중심 부분을 나타내는 도 6의 연마 패드의 확대된 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 또 다른 대체의 연마 패드의 평면도이다.
도 9는 상기 패드의 중심 부분을 나타내는 도 8의 연마 패드의 확대된 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따르는 연마 시스템의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
연마 패드(100) 연마 층(104)
연마 표면(108) 안감 층(112)
반도체 웨이퍼(114) 동심(116)
원형의 외부 주변(120) 연마 (웨이퍼) 트랙 (124)
내부 경계(124A) 외부 경계(124B)
홈(128) 홈 패턴(132)
점(136A-B) 원(140)
직선(144A-B) 세트(148)
연마 패드(200) 연마 표면(204)
홈(208) 세트(212)
연마 패드(300) 20 쌍(세트)(304)
홈(308) 첫 번째 직선 방사상 부분(308A)
나선형 부분(308B) 두 번째 직선 방사상 부분(308C)
전이 부분(308D-E) 연마 표면(312)
원(316) 연마 패드 중심(318)
웨이퍼 트랙(320) 내부 및 외부 경계(320A-B)
연마 패드(400) 홈(404)
직선 방사상 부분(404A) 나선형 부분(404B)
전이 부분(404C) 15 개 쌍(세트)(408)
연마기(500) 연마 패드(504)
웨이퍼(508) 압반(512)
웨이퍼 캐리어(520) 연마 표면(524)
연마 표면(528) 연마 매질 입구(532)
연마 매질(536)

Claims (10)

  1. a) 연마 매질의 존재 하에 자성, 광학 및 반도체 기질의 적어도 하나를 연마하기 위해 배열된 연마 층 (상기 연마 층은 동심을 갖는 연마 표면, 웨이퍼의 연마 도중 그 위에 정의된 웨이퍼 트랙 및 외부 주변을 포함하고, 상기 웨이퍼 트랙은 내부 경계 및 내부 경계로부터 간격을 가진 외부 경계를 가짐);
    b) 연마 표면에 위치한 복수의 홈 (상기 복수의 홈의 각 홈은 상기 내부 경계 및 상기 외부 경계 각각을 교차시키도록 웨이퍼 트랙을 통해 뻗어있고, 상기 복수의 홈은 동심으로부터 외부 주변으로 방사상의 방향으로 측정된 홈들 사이의 방사상 피치가 상기 웨이퍼 트랙 내 모든 인접한 홈에 대하여 같지 않은 소정의 방식으로 변하는 각 피치를 가짐); 및
    c) 웨이퍼 트랙 내 복수의 홈 세트(상기 복수의 홈 세트의 각각은 복수의 홈에 의해 형성됨)를 포함하는 연마 패드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 홈 세트 각각이 적어도 하나의 세트-내 피치 각을 가지고, 상기 복수의 홈 세트가 인접한 세트-간 피치 각을 가지며, 상기 세트-간 피치 각의 적어도 일부는 상기 복수의 홈 세트의 적어도 일부의 적어도 하나의 세트-내 피치와 상이한 연마 패드.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세트-내 피치 각이 상기 복수의 세트 를 가로질러 실질적으로 동일한 연마 패드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 세트-간 피치 각이 서로에 대하여 실질적으로 동일한 연마 패드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 홈이, 각각이 서로 상이한 복수의 세트-내 피치 각을 갖는 복수의 홈 세트로 배열되는 연마 패드.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 세트-내 피치 각이 복수의 홈 세트 사이에서 반복되는 연마 패드.
  7. 제 1 항에 있어서, 복수의 홈 각각이 상기 웨이퍼 트랙 내 일정한 각 피치를 갖는 나선형 곡선을 정의하는 연마 패드.
  8. a) 연마 매질의 존재 하에 자성, 광학 및 반도체 기질의 적어도 하나를 연마하기 위해 배열된 연마 층 (상기 연마 층은 동심을 갖는 연마 표면, 웨이퍼의 연마 도중 그 위에 정의된 웨이퍼 트랙 및 외부 주변을 포함하고, 상기 웨이퍼 트랙은 내부 경계 및 내부 경계로부터 간격을 가진 외부 경계를 가짐);
    b) 연마 표면에 위치한 복수의 홈 (상기 복수의 홈의 각 홈은 상기 내부 경계 및 상기 외부 경계 각각을 교차시키도록 웨이퍼 트랙을 통해 뻗어있고, 상기 복 수의 홈은 동심으로부터 외부 주변으로 방사상의 방향으로 측정된 홈들 사이의 방사상 피치가 상기 웨이퍼 트랙 내 모든 인접한 홈에 대하여 같지 않은 소정의 방식으로 변하는 각 피치를 가짐); 및
    c) 웨이퍼 트랙 내 복수의 홈 세트(상기 복수의 홈 세트의 각각은 적어도 3 개의 홈에 의해 형성되고, 상기 웨이퍼 트랙은 적어도 3 개의 홈 세트를 포함함)를 포함하는 연마 패드.
  9. 제 8 항에 있어서, 적어도 하나의 세트-내 피치 각이 상기 복수의 홈 세트 각각에 대하여 반복되는 값을 갖는 연마 패드.
  10. 제 8 항에 있어서, 복수의 홈 각각이 상기 웨이퍼 트랙 내 일정한 각 피치를 갖는 나선형 곡선을 정의하는 연마 패드.
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