KR101420900B1

KR101420900B1 - 슬러리의 수동적 제거를 제공하는 연마 어셈블리들을 구비한 ｃｍｐ 장치들

Info

Publication number: KR101420900B1
Application number: KR1020107001715A
Authority: KR
Inventors: 페르갈 오'무어; 스티브 슐츠; 브라이언 시버슨
Original assignee: 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2014-07-17
Also published as: US20080318495A1; WO2009002351A1; US7632170B2; KR20100051626A

Abstract

슬러리의 수동적 제거를 제공하는 연마 어셈블리들을 갖는 화학적 기계적 평탄화 장치가 제공된다. 일 실시예에 따라, 피가공물 연마 어셈블리는 연마 표면을 포함하는 연마 패드, 및 연마 표면으로부터 연마 패드를 관통하여 연장되고 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성된 배출 개구를 포함한다. 기저 부재는 연마 패드 아래에 놓이면서 배치되고 주변 표면을 포함한다. 기저 부재는 상기 개구와 유체 연통되고 기저 부재의 주변 표면에서 개방되는 채널을 포함한다.

Description

슬러리의 수동적 제거를 제공하는 연마 어셈블리들을 구비한 ＣＭＰ 장치들{CMP APPARATUSES WITH POLISHING ASSEMBLIES THAT PROVIDE FOR THE PASSIVE REMOVAL OF SLURRY}

본 발명은 일반적으로 피가공물(work piece)의 표면을 연마(polish)하기 위한 장치들에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 연마 표면으로부터 슬러리의 수동적 제거(passive removal)를 제공하는 연마 어셈블리들을 구비한 화학적-기계적 평탄화(chemical-mechanical planarization) 장치들에 관한 것이다.

많은 타입들의 피가공물들의 제조는 피가공물의 적어도 하나의 표면의 실질적인 평탄화 또는 연마를 요구한다. 평탄한 표면을 요구하는 그러한 피가공물들의 예들은 반도체 웨이퍼들, 광학 블랭크(optical blank)들, 메모리 디스크들 및 이와 유사한 것을 포함한다. 피가공물의 표면을 평탄화하기 위하여 통상 사용되는 한 가지 기술은 화학적 기계적 평탄화(CMP) 프로세스이다. 용어들 "평탄화" 및 "연마" 또는 이러한 단어들의 다른 형태들은 비록 서로 다른 어감을 가질지라도 상기 용어가 사용되는 맥락에 의해 전달되는 의도된 의미로 당업자들에 의해 종종 상호교환적으로 사용된다. 설명의 용이함을 위하여 그러한 통상적인 어법이 뒤따를 것이고, 용어 "화학적 기계적 평탄화"는 본 명세서에서 "화학적 기계적 평탄화" 또는 "화학적 기계적 연마"의 의미를 전달하면서 상기 용어 및 "CMP"로 일반적으로 사용될 것이다. 용어들 "평탄화" 및 "연마" 또한 상호교환적으로 사용될 것이다.

CMP 방법은 전형적으로, 평탄화될 표면이 노출되는 방식으로 피가공물이 캐리어 헤드 상에 정확히 로딩되어 장착될 것을 요구한다. 그 다음 피가공물의 노출된 측면은 연마 패드에 대항하여 유지되고, 연마 슬러리의 존재 하에서 피가공물 표면과 연마 패드 간의 상대적 운동이 개시된다. 피가공물 표면 상의 재료와 슬러리의 화학적 상호작용과 결합된 연마 패드에 대한 피가공물의 상대적 운동에 의해 야기된 표면의 기계적 마모(mechanical abrasion)는 이상적으로 평탄한 표면을 생성한다.

연마 슬러리는 연마 패드의 연마 표면 상에 직접 슬러리를 침착(deposition)시킴으로써 연마 패드의 표면에 가해질 수 있거나, 대안적으로 슬러리는 연마 패드의 공급 개구들 또는 "관통-홀(through-hole)들"을 통해 연마 패드 아래에 놓인 매니폴드 어셈블리(manifold assembly)로부터 전달될 수 있다. 소비된 슬러리, 즉, 피가공물 표면과 상호작용하여 연마 프로세스로부터의 부산물들을 포함하는 슬러리는 그 다음 연마 패드의 표면으로부터 제거되어, 그것은 균일한 평탄화를 위하여 새로운 슬러리에 의해 대체될 수 있다.

전통적인 CMP에 대한 대안예로서, 전기화학적 기계적 평탄화(electrochemical mechanical planarization; ECMP)가 피가공물을 연마하기 위해 사용될 수 있다. ECMP는 전해질 용액, 전기 및 피가공물과 연마 패드의 표면 사이의 상대적 운동의 작용을 통해 피가공물의 표면으로부터 물질을 제거하는 것을 수반한다. ECMP 슬러리 또는 전해질은 또한 전통적인 CMP 슬러리가 그러하듯 연마 패드의 표면으로부터 제거되어야 한다.

여러 다양한 방법들이 연마 패드로부터 소비된 슬러리를 제거하기 위해 사용되어 왔다. 한 가지 방법은 연마 패드의 표면 내에 그루브들을 갖는 연마 패드들을 이용하는 것인데, 상기 그루브들은 소비된 슬러리가 연마 패드의 중심으로부터 흘러 나와 패드의 주변 에지로부터 배출되도록 한다. 넓은 그루브들은 슬러리가 자유로이 흐르게 할 수 있는 반면, 더 넓은 그루브들은 피가공물과의 접촉에 이용가능한 연마 패드를 더 작게 하기 때문에 그루브들의 폭은 제한된다. 따라서, 좁은 그루브들을 사용하여, 슬러리의 흐름은 제한될 수 있고 패드의 표면 상의 소비된 슬러리의 체류 시간(residence time)은 목적하는 것보다 더 길 수 있다. 그 결과, 압력 구배(pressure gradient)는 중심으로부터 주변 에지로 연마 패드를 가로질러 형성된다. 이러한 슬러리 축적(build-up)은 또한 연마율(polishing rate)을 감소시키면서, 피가공물로 하여금 연마 패드 상에서 수막 현상으로 미끄러지게(hydroplane) 할 수 있다. 더욱이, 연마 패드가 마모됨에 따라, 그루브들의 깊이는 훨씬 더 작아지고, 그리하여 그루브들이 실을 수 있는 슬러리의 부피를 더 감소시키면서, 전술한 문제점들을 복합시킨다.

연마 패드의 표면으로부터 슬러리를 제거하기 위한 또 다른 방법은 연마 패드 및 아래 놓인 연마 어셈블리를 관통하여 연장되는 배출 포트(exhaust port)들을 포함한다. 연마 어셈블리는 백킹 패드(backing pad)와 같은 하나 이상의 연마 서브-패드들, 연마 패드를 지지하도록 구성된 플래튼(platen), 및 연마 패드의 표면으로 슬러리를 분배하는 매니폴드 어셈블리를 포함할 수 있다. 배출 포트들은 슬러리를 배출하기 위해 중력(force of gravity)을 사용하거나 연마 패드로부터 슬러리를 펌핑하는 펌프에 연결될 수 있다. 따라서 배출 포트들은 연마 패드를 관통해 연장될 뿐만 아니라, 임의의 연마 서브-패드들, 플래튼 및 매니폴드 어셈블리를 관통하여 연장되도록 구성된다. 연마 서브-패드들, 플래튼 및 매니폴드 어셈블리는 별개로 제조되기 때문에, 출구 포트(exit port)들은 연마 패드 어셈블리들의 설계 및 제조에 높은 정도의 복잡성을 부가한다.

따라서, CMP 장치의 연마 패드의 표면으로부터 슬러리의 효과적이고 수동적인 제거를 제공하는 피가공물 연마 어셈블리들을 제공하는 것이 바람직하다. 부가하여, 그러한 피가공물 연마 어셈블리들을 이용하는 CMP 장치들이 바람직하다. 부가하여, 본 발명의 다른 바람직한 특징들 및 특성들은 첨부 도면들 및 본 발명의 이러한 배경기술을 함께 고려하여 후속하는 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 피가공물 연마 어셈블리는 연마 표면을 포함하는 연마 패드, 및 연마 표면으로부터 연마 패드를 관통하여 연장되고 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성된 배출 개구를 포함한다. 기저 부재(underlying member)는 연마 패드 아래에 놓여 주변 표면을 포함하면서 배치된다. 기저 부재는 채널을 포함하고, 상기 채널은 배출 개구와 유체 연통되고(in fluid communication) 기저 부재의 주변 표면에서 개방된다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 화학적 기계적 평탄화 장치는 피가공물을 수평으로 유지하도록 구성된 피가공물 캐리어 및 연마 어셈블리를 포함한다. 연마 어셈블리는 피가공물에 평행하게 배치된 연마 패드 및 연마 패드 아래에 놓인 기저 부재를 포함한다. 기저 부재는 채널을 포함하고, 상기 채널은 연마 패드로부터의 슬러리를 수용하고 슬러리가 기재 부재의 주변 표면으로부터 배출되게 하도록 구성된다.

본 발명의 추가의 예시적인 실시예에 따라, 피가공물 연마 어셈블리는 슬러리를 사용하여 평탄화 동안 피가공물을 연마하기 위한 연마 수단 및 연마 수단 아래에 놓인 기저 부재를 포함한다. 연마 수단은 연마 수단을 관통하여 연장되는 개구를 갖는다. 기저 수단은 연마 수단으로부터의 슬러리를 수용하여 슬러리가 기저 부재의 주변 표면으로부터 배출되게 하기 위한 제거 수단을 포함한다. 제거 수단은 상기 개구의 단면적보다 더 큰, 자신을 관통하는 슬러리 흐름의 방향에 수직인 단면적을 갖는 부분을 포함한다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 연마 패드를 갖는 피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재가 제공되는데, 상기 연마 패드는 연마 표면 및 배출 개구를 갖고, 상기 배출 개구는 연마 표면으로부터 연마 패드를 관통하여 연장되고 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성된다. 기저 부재는 연마 표면에 평행하게 연마 패드 아래에 놓여 배치되도록 구성된 제 1 표면 및 제 1 표면에 수직인 주변 표면을 포함한다. 채널은 연마 패드가 기저 부재의 위에 놓여 배치될 때 배출 개구와 유체 연통되도록 구성된다. 채널은 기저 부재의 주변 표면에서 개방된다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 피가공물 연마 어셈블리는 연마 패드 및 연마 패드 아래에 놓인 기저 부재를 포함한다. 기저 부재는 주변 표면 및 채널을 포함하고, 상기 채널은 연마 패드로부터의 슬러리를 수용하고 슬러리가 주변 표면으로부터 배출되도록 구성된다.

본 발명은 이하에서 이하의 도면들과 결합하여 기술될 것이고, 여기서 동일한 참고번호들은 동일한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피가공물 연마 어셈블리를 이용하는 화학적 기계적 평탄화 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 피가공물 연마 어셈블리의 분해된 등각도이다.
도 3은 도 2의 피가공물 연마 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 4-4 평면을 따라 절단한 도 3의 피가공물 연마 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피가공물 연마 어셈블리의 단면도이다.
도 6은 6-6 평면을 따라 절단한 도 5의 피가공물 연마 어셈블리의 상면도(top view)이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피가공물 연마 어셈블리의 단면도이다.

본 발명의 이하의 상세한 설명은 속성 상 단지 예시적인 것이고 본 발명 또는 본 발명의 응용 및 용도들을 제한하고자 의도된 것은 아니다. 부가하여, 선행하는 본 발명의 배경기술 또는 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명에 제시된 어떠한 이론에 의해서도 구속될 의도가 없다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 CMP 장치(50)의 측면도이다. CMP 장치는 피가공물 캐리어(52) 및 연마 어셈블리(54)를 포함한다. 피가공물 캐리어(52)는 피가공물의 연마 또는 평탄화의 프로세스 동안에 실질적으로 수평인 평면으로 피가공물(58)을 유지한다. 피가공물 캐리어(52)는 이하에서 기술되는 연마 표면에 대하여 피가공물을 압착하도록 구성되고, 그 동안 피가공물과 연마 표면 간의 상대적 운동이 달성된다. 일 실시예에서, 웨이퍼 캐리어(52)는 축(66)을 중심으로 피가공물(58)을 회전시킨다. 또 다른 실시예에서, 웨이퍼 캐리어(52)는 피가공물(58)을 연마 표면에 대하여 선형으로 또는 오비탈 방향으로(orbitally) 이동시킨다. 연마 어셈블리(54)는 수평 연마 패드(56)를 포함하고, 상기 연마 패드의 경도(hardness) 및 밀도(density)는 연마될 재료 및 연마 프로세스에서 요구되는 정확도에 의존한다. 연마 패드(56)는 피가공물의 표면과 접촉하도록 구성된 상부-패드(top-pad) 및 하나 이상의 서브-패드들로 구성될 수 있다. 상부-패드 및 각각의 서브-패드의 경도 및 밀도는 서로 다를 수 있다. 연마 패드(56)는 플래튼(60)에 의해 지지되어 플래튼(60)에 부착되고, 플래튼(60)은 차례로 매니폴드 어셈블리(64) 위에 놓인다. 매니폴드 어셈블리(64)는 상기 어셈블리를 형성하도록 함께 압착되는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 연마 어셈블리(54)는 거기에 결합된 모터(미도시)에 의해 회전, 선회(orbit) 및/또는 진동하도록 구성된다.

연마 동작 동안에, 피가공물(58)은 목적하는 양의 "하향 힘(down force)"으로 연마 패드(56)의 연마 표면(62)에 대해 압착되어, 연마 표면(62)은 피가공물의 표면에 대하여 목적하는 양의 압력을 가한다. 피가공물(58)이 낮은 유전상수(dielectric constant) 재료를 포함할 때, 이러한 압력을 감소된 압력 범위로 제한하는 것이 바람직하고, 상기 감소된 압력 범위는 전형적으로 약 0.10 psi 내지 약 3.0 psi의 압력 범위를 포함한다. 상대적인 측면 운동은 연마를 촉진하기 위하여 캐리어(52)와 연마 패드(56) 사이에서 유도된다. 마모성(abrasive) 또는 비마모성(non-abrasive)일 수 있는 슬러리는 연마 패드(56)의 연마 표면(62)에 가해진다. 그 다음 소비된 슬러리는 연마 표면(62)으로부터 수동적으로 제거된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 새로운 연마 슬러리를 연마 패드(56)의 연마 표면(62)으로 전달하고 연마 어셈블리의 주변 표면을 통해 연마 패드로부터 소비된 슬러리의 제거를 허용하는 연마 어셈블리(54)의 분해된 등각도이고, 도 3은 상기 연마 어셈블리(54)의 단면도이다. 연마 어셈블리(54)는 매니폴드 어셈블리(64) 내에 배치된 분배 매니폴드(distribution manifold)(68)를 포함한다. 펌프(70)는 유체 라인(72)을 통해, 그리고 분배 매니폴드(68)를 통해 플래튼(60) 내에 형성된 하나 이상의 공급 도관(supply conduit)들(74)로 슬러리를 강제로 밀어낸다. 그 다음 슬러리는 공급 도관들(74)로부터 하나 이상의 공급 홀들(76)을 통해 연마 패드(56) 내에 적당히 흐를 수 있다. 연마 어셈블리(54)는 구동 어셈블리(drive assembly)(78)에 연결되고, 상기 구동 어셈블리(78)는 연마 어셈블리(54)를 오비탈 패턴(orbital pattern)으로 이동시키도록 동작한다. 대안적으로, 구동 어셈블리(78)는 연마 어셈블리(54)를 회전, 선형 또는 진동 패턴으로 또는 오비탈, 선형, 진동 및 회전 패턴들의 임의 조합으로 이동시키도록 동작할 수 있다.

도 3에 예시된 바와 같이, 연마 패드(56)는 슬러리가 공급 홀들(76)로부터 연마 표면(62) 상으로 흐르게 하는 하나 이상의 그루브들(80)을 갖는다. 그루브들(80)은 원래 제작될 때 연마 패드(56) 안으로 몰딩(mold)되거나, 또는 제작 이후에 패드 안으로 가공될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 좌표계(130)에 대하여, 그루브들은 평행한 x-방향 그루브들(82) 및 교차하는 수직 y-방향 그루브들(84)로 그리드(grid)를 형성하기 위하여 "x" 방향 및 "y" 방향으로 진행될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, x-방향 그루브들(80)은 주(major) x-방향 그루브들(86) 및 부(minor) x-방향 그루브들(88)을 포함할 수 있고, y-방향 그루브들(84)은 주 y-방향 그루브들(90) 및 부 y-방향 그루브들(92)을 포함할 수 있다. 주 그루브들은 부 그루브들보다 슬러리 흐름의 방향에 수직으로 더 큰 단면적을 갖는다. 슬러리 흐름의 방향에 수직인 면적(area)은 z-방향으로의 그루브의 깊이에 의해 각각 곱해진, x-방향 또는 y-방향으로의 그루브(80 또는 84)의 폭으로서 정의된다. 부 x-방향 그루브들(88) 및 부 y-방향 그루브들(92)은 공급 홀들(76)에서 교차하여, 슬러리가 공급 홀들(76)로부터 주 그루브들(86 및 90)로 흐르게 한다. 부 그루브들(88 및 92) 및 주 그루브들(86 및 90)은 평탄화 동안에 연마 패드(56)를 가로질러 슬러리의 분배를 돕는다. 연마 패드(56)가 수직 관계의 부 그루브들 및 주 그루브들로 예시되는 반면에, 그루브들(80)은 임의의 단면 크기로 이루어질 수 있고 슬러리의 분배를 촉진하도록 구성된 임의의 적합한 패턴으로 구성될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 연마 패드(56)는 단지 주 그루브들만을 포함하거나 단지 부 그루브들만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 연마 패드(56)는 6각형 패턴 또는 다른 패턴의 균일한 단면적의 그루브들을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 연마 표면(62)으로 슬러리를 전달하기 위한 공급 홀들(76)에 부가하여, 연마 패드(56)는 또한 하나 이상의 배출 개구들(94)을 포함하고, 상기 배출 개구들(94)을 통해 소비된 슬러리가 연마 표면(62)으로부터 흘러 나갈 수 있다. 배출 개구들(94)은 유입 단부(inlet end)(96)를 갖고, 상기 유입 단부(96)를 통해 소비된 슬러리는 연마 표면(62) 및 출구 단부(exit end)(98)에 진입한다. 상기 개구들(94)은 예를 들어, 연마 서브-패드(미도시)와 같은 연마 어셈블리의 기저 부재(110)의 채널들, 또는 매니폴드 장치와 유체 연통된다. 예시적인 일 실시예에서, 기저 부재(110)는 플래튼(60)이고, 플래튼(60)은 플래튼(60)을 통해 수평으로 연장되는 하나 이상의 채널들(100)을 포함한다. 일 실시예에서, 채널들(100)은 도시된 바와 같이, 플래튼(60)의 표면(102)에 배치되어 개방된다. 또 다른 실시예에서, 채널들(100)은 완전히 플래튼(60) 내에 배치되고, 플래튼 내에서 도관들(미도시)을 통해 배출 개구들(94)과 유체 연통된다. 각각의 배출 개구(94)의 출구 단부(98)는 채널들(100) 중 하나로 개방된다. 채널들은 플래튼(60)의 주변 표면(104)으로 연장되는 적어도 하나의 단부(140)를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "주변 표면"은 구조물의 수평 표면에 거의 수직인 구조물의 외부 표면을 지칭한다. 예시적인 일 실시예에서, 채널들(100)은 배출 개구들(94)의 단면적(124)보다 큰, 흐름 방향에 수직인 단면적(126)을 갖는다. 이러한 실시예에서, 용어 채널들(100)의 "단면적(126)"은 슬러리 흐름의 방향에 수직인 채널들(100)의 단면적이고, z-방향으로의 채널의 깊이(142)에 의해 곱해진, 흐름 방향에 수직인 채널(100)의 폭(138)으로서 정의된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 채널들(100)은 x-방향으로 연장되는 채널들(200) 및 y-방향으로 연장되는 수직 채널들(202)을 포함할 수 있다. 그리하여, 채널들(200)의 단면적(126)은 z-방향으로의 채널의 깊이(142)에 의해 곱해진 y-방향으로의 채널의 폭으로서 정의된다. 유사하게, 채널들(202)의 단면적(126)은 z-방향으로의 채널의 깊이(142)에 의해 곱해진 x-방향으로의 채널의 폭으로서 정의된다. 수직 배출 개구들(94)에서, 용어 배출 개구들(94)의 "단면적(124)"은 슬러리 흐름의 방향에 수직인 단면적이고 y-방향으로의 폭(미도시)에 의해 곱해진 x-방향으로의 폭(136)으로서 정의된다. 이와 관련하여, 채널들은 플래튼의 수직 표면에서 대기압으로 개방되기 때문에, 그리고 채널들은 배출 개구들의 단면적(124)보다 더 큰 단면적(126)을 갖기 때문에, 배출 개구들 및 채널들 내의 소비된 슬러리는 대기압에 있고, 그 결과 슬러리는 화살표들(115)에 의해 도시된 바와 같이, 연마 패드(56)의 연마 표면(62)으로부터 배출 개구들(94)을 통해 수동적으로 흐르고, 플래튼의 주변 표면(104)에서 배출된다. 따라서, 연마 표면(62) 상의 피가공물의 수막 현상으로 인한 미끄러짐(hydroplaning) 가능성을 증가시킬 수 있는 채널들(100) 또는 배출 개구들(94) 내의 슬러리의 최소 백업만이 존재하거나 아무런 슬러리의 백업도 존재하지 않는다. 부가하여, 채널들(100)은 연마 패드(56) 내에 존재하지 않기 때문에, 슬러리의 배출 흐름은 연마 패드의 마모에 의해 영향받지 않는다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 채널들(100)은 크기, 단면적 또는 패턴이 균일하지 않다. 예를 들어, 채널들의 단면적들(126)은 중심에서보다 플래튼의 주변 근처에서 더 클 수 있다. 또 다른 실시예에서, 채널들의 단면적은 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 채널들과 유체 연통되는 배출 개구들의 위치에 기초하여 가변될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 채널들은 x-y 수직 패턴으로 놓이는 것이 아니라, 오히려 소비된 슬러리를 플래튼의 주변으로 배출하는 것을 허용하는 임의의 다른 패턴으로 놓인다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 채널들(100)은 연마 패드(56)의 그루브들(80) 아래에 놓여 배치되고, 채널들(100)의 패턴은 연마 패드(56) 내 그루브들(80)의 패턴의 적어도 일 부분을 모방한다. 이와 관련하여, 피가공물("착지 영역(land area)들")(122)과 접촉하는 연마 패드의 구역들은 플래튼(60)에 의해 완전히 지지되어, 연마 패드(56)는 평탄화 동안에 피가공물과의 충분한 접촉을 유지한다. 예시적인 실시예에서, 채널들의 폭(138)은 개구들(94)의 폭(136)과 거의 동일하고, 그 결과 연마 패드의 "착지 영역들"(122)은 플래튼(60)에 의해 완전히 지지된다. 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서, 채널들의 폭(138)은 배출 개구들(94)의 폭(136)보다 더 크다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 연마 패드(56)는 복수 개의 공급 홀들(76) 및 복수 개의 배출 개구들(94)을 갖고, 적어도 하나의 배출 개구는 공급 홀(76)에 근접하여 배치된다. 예를 들어, 300 mm 피가공물들의 연마를 위한 본 발명의 예시적인 실시예에서, 배출 개구(94)는 공급 홀(76)의 약 0.25 인치 내지 약 1 인치 내에 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 배출 개구(94)는 공급 홀(76)의 0.5 내지 약 0.7 인치 내에 있다. 그러나 공급 홀들 및 배출 개구들의 구성이 소비된 슬러리의 연마 표면(62)에서의 체류 시간을 최소화하도록 배출 개구들(94)이 공급 홀들(76)로부터 임의의 적합한 거리에 있을 수 있음이 이해될 것이다. 새로운 슬러리가 공급 홀들(76)로부터 연마 표면(62)으로 흐름에 따라, 새로운 슬러리는 피가공물 표면과 상호작용한다. 배출 개구들(94)은 공급 홀들(76)에 가깝기 때문에, 소비된 슬러리는 즉시 연마 표면(62)으로부터 배출될 수 있고, 그 결과 소비된 슬러리는 연마 표면에 걸쳐 새로운 슬러리를 심각하게 희석하지 않는다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 하나 이상의 채널들(100)은 완전히 플래튼(60) 내부에 배치되고, 연마 패드(56)의 배출 개구들(94)의 폭(136)보다 더 큰, 쌍촉 화살표(double-headed arrow)(132)에 의해 표시된 폭을 갖는 하나 이상의 저장소들(116)로서 구성된다. 저장소(116)는 플래튼(60)의 주변 표면(104)으로 개방된 적어도 하나의 단부(128)를 갖는다. 일 실시예에서, 저장소(116)의 폭으로 인하여, 하나 이상의 공급 튜브들(108)이 플래튼(60)의 표면(160)으로부터 저장소(116)를 통해 플래튼(60) 내의 공급 도관들(74)로 연장되고, 상기 공급 도관들(74)은 공급 튜브들(108)과 축방향 정렬되어 유체 연통된다. 공급 튜브들(108)은 폴리머와 같은 유연성 재료, 또는 열경화성 폴리머(thermoset polymer), 세라믹, 또는 금속과 같은 강체 재료(rigid material)로 형성될 수 있다. 배출 개구들(94)은 플래튼(60)의 일 부분을 통해 연장되는 배출 도관들(106)을 경유하여 저장소(들)(116)에 결합된다. 따라서, 평탄화 프로세스 동안에, 소비된 슬러리는 연마 표면(62)으로부터 배출 개구들(94) 및 배출 도관들(106)을 통해 저장소(들)(116)로 흐를 수 있고, 여기서 슬러리는 화살표들(120)에 의해 도시된 바와 같이, 대기압 하에서 수평으로 공급 튜브들(108) 둘레에서 흘러, 플래튼(60)의 주변 표면(104)에서 배출된다.

전술한 바와 같이, 연마 어셈블리의 기저 부재(110)는 또한 연마 서브-패드일 수 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 연마 어셈블리(150)는 공급 홀들(76) 및 배출 개구들(94)을 갖는 연마 상부-패드(56), 공급 도관들(74)을 갖는 플래튼(60), 및 그 아래에 놓이면서 배치된 매니폴드 어셈블리(64)를 포함한다. 연마 서브-패드(152)는 상부-패드(56)와 플래튼(60) 사이에 삽입된다. 연마 서브-패드(152)는 연마 패드 백킹 층, 유전 층, 격막(diaphragm) 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 연마 서브-패드(152)는 연마 서브-패드의 표면(154) 상에서 또는 연마 서브-패드(152) 내에서 수평으로 배치된 하나 이상의 채널들(100)을 포함할 수 있다. 각각의 배출 개구(94)의 출구 단부(98)는 채널들(100) 중 하나로 개방된다. 채널들은 연마 서브-패드(152)의 주변 표면(104)으로 연장되는 적어도 하나의 단부(140)를 갖는다. 전술한 바와 같이, 하나의 예시적인 실시예에서, 채널들(100)은 개구들(94)의 단면적(124)보다 더 큰 단면적(126)을 갖는다. 따라서, 채널들은 연마 서브-패드의 주변 표면에서 대기압으로 개방되기 때문에, 그리고 채널들은 배출 개구들의 단면적보다 더 큰 단면적을 갖기 때문에, 개구들 및 채널들 내의 소비된 슬러리는 대기압에 있고, 그 결과 슬러리는 상부-패드(56)의 연마 표면(62)으로부터 배출 개구들(94)을 통해 수동적으로 흘러 나와, 그 다음 화살표들(125)에 의해 도시된 바와 같이, 수평으로 흘러 나와 연마 서브-패드의 주변 표면(104)에서 배출된다.

전술한 실시예들은 분배 매니폴드를 경유하여 연마 어셈블리를 통한 슬러리의 공급 전달을 위해 구성된 연마 어셈블리를 가진 CMP 장치를 기술하는 반면, 임의의 다른 적합한 수단이 연마 패드(56)의 연마 표면(62)으로 슬러리를 전달하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 슬러리는 연마 패드의 연마 표면(62) 상에서 직접 침착될 수 있다. 따라서, 평탄화 동안에, 슬러리는 피가공물 및 연마 어셈블리의 운동에 의해 연마 패드에 걸쳐 분배될 것이고, 그루브들이 존재하는 경우, 그루브들(80)을 경유하여 분배될 것이다. 슬러리는 그 다음 배출 개구들(94) 및 채널들(100)을 통해 연마 표면(62)으로부터 수동적으로 제거될 수 있다.

적어도 하나의 예시적인 실시예가 본 발명의 전술한 상세한 설명에 제시되었으나, 광대한 개수의 변형들이 존재함이 이해되어야 한다. 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단시 예시들에 불과하며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위, 응용가능성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않음이 또한 이해되어야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 당업자들에게 본 발명의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 로드맵을 제공할 것이고, 여러 다양한 변화들이 첨부된 청구항들 및 그들의 법적인 균등물들에서 제시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예에 기술된 엘리먼트들의 기능 및 배열 내에 이루어질 수 있음이 이해된다.

Claims

연마 패드를 갖는 피가공물 연마 어셈블리(work piece polishing assembly)의 기저 부재(underlying member)로서,
상기 연마 패드는 연마 표면 및 배출 개구(exhaust aperture)를 갖고, 상기 배출 개구는 상기 연마 표면으로부터 상기 연마 패드를 관통하여 연장되며 상기 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성되며,
상기 기저 부재는:
상기 연마 표면에 평행하여 상기 연마 패드의 아래에 놓이면서 배치되도록 구성된 제 1 표면;
상기 제 1 표면에 수직인 주변 표면; 및
상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 배출 개구와 유체 연통(in fluid communication)되도록 구성되고 상기 기저 부재의 상기 주변 표면에서 개방된 채널을 포함하고,
상기 연마 패드는 공급 홀을 포함하고, 상기 기저 부재는 공급 도관(supply conduit)을 포함하며, 상기 기저 부재는 상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 공급 도관이 상기 공급 홀과 유체 연통되도록 구성되고, 상기 공급 홀 및 상기 공급 도관은 상기 슬러리를 수용하며 상기 슬러리가 상기 연마 패드의 상기 연마 표면으로 흐르게 하도록 구성되는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
연마 패드를 갖는 피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재로서,
상기 연마 패드는 연마 표면 및 배출 개구를 갖고, 상기 배출 개구는 상기 연마 표면으로부터 상기 연마 패드를 관통하여 연장되며 상기 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성되며,
상기 기저 부재는:
상기 연마 표면에 평행하여 상기 연마 패드의 아래에 놓이면서 배치되도록 구성된 제 1 표면;
상기 제 1 표면에 수직인 주변 표면; 및
상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 배출 개구와 유체 연통되도록 구성되고 상기 기저 부재의 상기 주변 표면에서 개방된 채널을 포함하고,
상기 채널은 상기 배출 개구의 단면적(cross-sectional area)보다 더 큰 단면적을 포함하고, 상기 채널의 단면적은 상기 채널을 통한 상기 슬러리의 흐름에 수직이며, 상기 배출 개구의 단면적은 상기 배출 개구를 통한 상기 슬러리의 흐름에 수직인,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
제1항에 있어서,
상기 연마 패드는 또한 상기 연마 표면에 배치된 그루브(groove)를 포함하고, 상기 기저 부재는 상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 그루브가 상기 배출 개구와 유체 연통되고 상기 채널의 폭이 상기 배출 개구 또는 상기 그루브의 폭과 동일하도록 구성되는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
연마 패드를 갖는 피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재로서,
상기 연마 패드는 연마 표면 및 배출 개구를 갖고, 상기 배출 개구는 상기 연마 표면으로부터 상기 연마 패드를 관통하여 연장되며 상기 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성되며,
상기 기저 부재는:
상기 연마 표면에 평행하여 상기 연마 패드의 아래에 놓이면서 배치되도록 구성된 제 1 표면;
상기 제 1 표면에 수직인 주변 표면; 및
상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 배출 개구와 유체 연통되도록 구성되고 상기 기저 부재의 상기 주변 표면에서 개방된 채널을 포함하고,
상기 연마 패드는 그루브를 포함하고, 상기 기저 부재는 상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 채널이 상기 그루브 아래에 놓이고 상기 채널의 패턴이 상기 그루브의 패턴의 적어도 일 부분을 모방하도록 구성되는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
제1항에 있어서,
상기 채널은 상기 기저 부재의 수평 표면에 배치되는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
연마 패드를 갖는 피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재로서,
상기 연마 패드는 연마 표면 및 배출 개구를 갖고, 상기 배출 개구는 상기 연마 표면으로부터 상기 연마 패드를 관통하여 연장되며 상기 연마 표면으로부터의 슬러리를 수용하도록 구성되며,
상기 기저 부재는:
상기 연마 표면에 평행하여 상기 연마 패드의 아래에 놓이면서 배치되도록 구성된 제 1 표면;
상기 제 1 표면에 수직인 주변 표면; 및
상기 연마 패드가 상기 기저 부재 위에 놓이면서 배치될 때 상기 배출 개구와 유체 연통되도록 구성되고 상기 기저 부재의 상기 주변 표면에서 개방된 채널을 포함하고,
상기 채널은 상기 기저 부재의 상기 주변 표면에서 개방되는 적어도 하나의 단부를 포함하고 상기 배출 개구의 폭보다 더 큰 폭을 포함하는 저장소(reservoir)로서 구성되는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
제1항에 있어서,
상기 기저 부재는 플래튼(platen), 연마 서브-패드, 또는 매니폴드 어셈블리(manifold assembly)인,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
삭제
제1항에 있어서,
상기 배출 개구는 상기 공급 홀에 근접하는,
피가공물 연마 어셈블리의 기저 부재.
피가공물 연마 어셈블리로서,
연마 패드; 및
상기 연마 패드 아래에 놓이는 기저 부재;
를 포함하고,
상기 기저 부재는 주변 표면 및 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 연마 패드로부터의 슬러리를 수용하고 상기 슬러리가 상기 주변 표면으로부터 배출되게 하도록 구성되고,
상기 연마 패드는 상기 채널과 유체 연통되는 배출 개구를 포함하고,
상기 채널은 상기 배출 개구의 단면적보다 더 큰, 상기 채널 내에서의 슬러리 흐름의 방향에 수직인 단면적을 가지며, 상기 배출 개구의 단면적은 상기 배출 개구에서의 슬러리 흐름의 방향에 수직인,
피가공물 연마 어셈블리.
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