KR101941586B1 - 압력 제어되는 폴리싱 플래튼 - Google Patents

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Abstract

폴리싱 프로세스에서 기판에 적용되는 압력 또는 힘들을 제어하기 위한 방법 및 장치가 서술된다. 일 실시예에서, 폴리싱 시스템이 서술된다. 상기 시스템은 베이스 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼 ― 내부 체적을 형성하기 위해, 상기 플래튼은 측벽, 그리고 상기 플래튼 상에 배치되는 폴리싱 패드를 가짐 ―; 및 상기 폴리싱 패드의 밑면에 인접한, 상기 플래튼의 상기 내부 체적 내에 배치되는 패드 압력 어플리케이터를 포함한다.

Description

압력 제어되는 폴리싱 플래튼{PRESSURE CONTROLLED POLISHING PLATEN}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 폴리싱하는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명의 실시예들은 폴리싱 프로세스 동안 기판에 적용되거나 또는 기판상에 작용하는 힘들의 수정에 관한 것이다.
삭제
화학적 기계적 폴리싱은, 폴리싱 유체가 존재하는 동안 폴리싱 패드와 접촉하는 기판의 피쳐 면, 즉 증착 수용 표면을 이동시킴으로써, 기판상에 증착되는 물질의 층을 평탄화하거나 또는 폴리싱하기 위해 고밀도 집적된 회로들의 제조에 보통 사용되는 하나의 프로세스이다. 통상적인 폴리싱 프로세스에서, 기판은 폴리싱 매체 쪽으로 기판의 후면을 가압하거나 또는 누르는 폴리싱 헤드에 유지된다. 화학적 그리고 기계적 동작의 조합을 통해, 폴리싱 매체와 접촉하고 있는 기판의 피쳐 면으로부터 물질이 제거된다.
기판의 강도(stiffness)는 기판의 피쳐 면으로부터 물질들을 성공적으로 그리고 균일하게 제거하는데 필요한 접촉을 제공하는데 중요한 역할을 한다. 균일한 물질 제거를 용이하게 하기 위해 기판의 후면에 적용되는 압력의 급격한 이행들이 때때로 바람직하다. 그러나, 기판에 적용되는 압력이 분산될 수 있거나 또는 스무딩될 수 있도록, 기판의 강도는 기판에 적용되는 압력을 재분포시키는 경향이 있다. 몇몇의 경우들에서, 이러한 스무딩(smoothing) 효과는 바람직하지 않으며, 기판상에 바람직하지 않은 폴리싱 결과들을 유발시킬 수 있다.
따라서, 기판의 피쳐 면으로부터 물질들의 제거를 용이하게 하기 위해, 기판에 적용되는 압력 또는 힘의 집중된 높은 분해능 제어를 용이하게 하는 방법 및 장치에 대한 필요가 있다.
폴리싱 프로세스에서 기판에 적용되는 압력 또는 힘들을 제어하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 폴리싱 시스템이 서술된다. 상기 시스템은 베이스 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼 ― 상기 플래튼은, 내부 체적을 형성하기 위해, 측벽 그리고 상기 플래튼의 주변부에서 상기 플래튼에 고정되는 폴리싱 패드를 가짐 ―, 및 상기 폴리싱 패드의 밑면에 인접한, 상기 플래튼의 상기 내부 체적 내에 배치되는 패드 압력 어플리케이터(applicator)를 포함한다.
다른 실시예에서, 폴리싱 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 베이스 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼 ― 상기 플래튼은, 내부 체적을 형성하기 위해, 측벽, 그리고 상기 플래튼의 주변부에서 상기 플래튼에 고정되는 폴리싱 패드를 가짐 ―, 및 상기 폴리싱 패드의 밑면에 인접한, 상기 플래튼의 상기 내부 체적 내에 배치되는 패드 압력 어플리케이터 ― 상기 패드 압력 어플리케이터는 강성 플레이트 또는 가요성 멤브레인을 포함함 ― 를 포함한다.
다른 실시예에서, 기판을 폴리싱하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1압력 어플리케이터로부터 기판의 후면으로 적용되는 제1압력을 사용하여 폴리싱 패드의 제1표면에 대해 기판을 가압하는 단계, 및 상기 폴리싱 패드의 제2표면을 통해 상기 기판의 피쳐 면에 제2압력을 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 기판을 폴리싱하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 폴리싱 패드에 대해 기판을 이동시키도록 적응되는 캐리어(carrier) 헤드에 상기 기판을 유지시키는 단계 ― 상기 캐리어 헤드는 기판과 함께 이동 가능한 제1압력 어플리케이터를 가지며, 상기 제1압력 어플리케이터는 상기 기판의 제1면에 압력을 적용하는 하나 또는 그 초과의 압력 존들을 가짐 ―, 상기 폴리싱 패드의 제1면에 대해 상기 기판을 스위프(sweep) 패턴으로 이동시키는 단계, 및 상기 기판이 스위프 패턴으로 이동함에 따라 제2압력 어플리케이터로부터 상기 기판의 제2면에 저지(counter) 압력을 전달하는 단계 ― 상기 제2압력 어플리케이터는 상기 폴리싱 패드의 제2면 상에 배치됨 ― 를 포함한다.
본 발명의 상기 열거된 피쳐들이 상세히 이해될 수 있는 방식과 위에 간단히 요약된 본 발명의 더욱 특정한 서술은 실시예들을 참고하여 이루어질 수 있으며, 상기 실시예들 중 몇몇이 첨부된 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명이 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부의 도면들은 단지 본 발명의 통상적인 실시예들만을 도시하며 따라서 본 발명의 범위의 제한으로 간주되지 않음이 주의될 것이다.
도 1은 프로세싱 스테이션의 일 실시예의 부분 단면도이다.
도 2a는 프로세싱 스테이션의 다른 실시예의 개략적인 부분 횡단면도이다.
도 2b는 기판의 후면에 대한 압력 적용의 그래픽적 도면이다.
도 2c는 기판상의 압력 재분포의 그래픽적 도면이다.
도 3은 프로세싱 스테이션의 일 실시예의 개략적인 상부 평면도이다.
도 4a는 비대칭 압력 존들을 구비한 패드 압력 어플리케이터를 갖는 프로세싱 스테이션의 다른 실시예의 아이소메트릭(isometric) 상면도이다.
도 4b는 대칭 압력 존들을 구비한 패드 압력 어플리케이터를 갖는 프로세싱 스테이션의 다른 실시예의 아이소메트릭 상면도이다.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시된 프로세싱 스테이션의 아이소메트릭 횡단면도이다.
도 5a는 패드 압력 어플리케이터의 다른 실시예의 개략적인 횡단면도이다.
도 5b는 패드 압력 어플리케이터의 다른 실시예의 개략적인 횡단면도이다.
도 6a는 프로세싱 스테이션의 다른 실시예의 아이소메트릭 상면도이다.
도 6b는 도 6a의 프로세싱 스테이션에 사용될 수 있는 제1패드 압력 어플리케이터의 일 실시예의 아이소메트릭 횡단면도이다.
도 7a는 도 6a의 제1패드 압력 어플리케이터에 사용될 수 있는 환형(annular) 플레이트의 일 실시예의 아이소메트릭 도면이다.
도 7b는 도 6b의 제1패드 압력 어플리케이터의 확대된 횡단면도이다.
도 7c는 도 7b의 링들의 확대된 횡단면도이다.
도 8은 링 작동기 어레인지먼트의 다른 실시예의 개략적인 평면도이다.
도 9는 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 10은 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에서 공통적인 동일한 엘리먼트들을 표시하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 엘리먼트들이 특정한 열거 없이 다른 실시예들에 유익하게 사용될 수 있음이 예상된다.
도 1은 화학적 전기적 폴리싱(CMP) 프로세스 또는 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP) 프로세스와 같은 폴리싱 프로세스를 수행하도록 구성되는 프로세싱 스테이션(100)의 일 실시예의 부분 단면도이다. 프로세싱 스테이션(100)은 독립적인 유니트 또는 더 큰 프로세싱 시스템의 일부일 수 있다. 프로세싱 스테이션(100)을 사용하도록 적응될 수 있는 더 큰 프로세싱 시스템의 예들은 다른 폴리싱 시스템들 중에서 캘리포니아 산타 클라라에 위치한 Applied Materials, Inc.로부터 입수할 수 있는 REFLEXION®, REFLEXION® LK, REFLEXION® GT™, 및 MIRRA MESA® 폴리싱 시스템들을 포함한다.
프로세싱 스테이션(100)은 베이스(110) 상에 회전 가능하게 지지되는 플래튼(105)을 포함한다. 플래튼(105)은 회전 축선(A)을 중심으로 플래튼(105)을 회전시키도록 적응되는 구동 모터(115)에 작동 가능하게 결합된다. 플래튼(105)은 폴리싱 물질(122)로 만든 폴리싱 패드(120)를 지지한다. 일 실시예에서, 폴리싱 패드(120)의 폴리싱 물질(122)은 CMP 프로세스들에서 통상적으로 사용되는 폴리머 기반 패드 물질들과 같은 상업적으로 입수할 수 있는 패드 물질이다. 폴리머 물질은 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 플루오로폴리머들, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리페닐렌 황화물(PPS), 또는 이들의 조합들일 수 있다. 폴리싱 물질(122)은 개방된 또는 폐쇄된 셀 발포(foamed) 폴리머들, 엘라스토머들, 펠트, 함침 펠트, 플라스틱들, 및 프로세싱 화학반응(chemistry)들과 양립할 수 있는 유사 물질들을 추가로 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 폴리싱 물질(122)은 다공성 코팅을 이용하여 함침되는 펠트 물질이다. 다른 실시예들에서, 폴리싱 물질(122)은 적어도 부분적으로 전도성인 물질을 포함한다.
캐리어 헤드(130)는 폴리싱 패드(120)의 프로세싱 표면(125) 위에 배치된다. 캐리어 헤드(130)는 기판(135)을 유지시키고, 프로세싱 동안 폴리싱 패드(120)의 (Z 축선을 따른) 프로세싱 표면(125) 쪽으로 상기 기판(135)을 제어 가능하게 가압한다. 플래튼(105)은 폴리싱 패드(120)의 밑면에 압력을 적용하는 패드 압력 어플리케이터(138)(점선으로 도시됨)를 포함한다. 캐리어 헤드(130)는, 캐리어 헤드(130)를 지지하고 상기 폴리싱 패드(120)에 대해 캐리어 헤드(130)의 운동을 용이하게 하는 지지 부재(140)에 장착된다. 캐리어 헤드(130)를 폴리싱 패드(120) 위에 매다는 방식으로, 상기 지지 부재(140)가 베이스(110)에 결합될 수 있거나 또는 프로세싱 스테이션(100) 위에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 지지 부재(140)는 프로세싱 스테이션(100) 위에 장착되는 원형 트랙이다. 캐리어 헤드(130)는 회전 축선(B)을 중심으로 캐리어 헤드(130)의 적어도 회전 운동을 제공하는 구동 시스템(145)에 결합된다. 구동 시스템(145)은 폴리싱 패드(120)에 대해 횡방향으로(X 및/또는 Y 축) 지지 부재(140)를 따라 캐리어 헤드(130)를 이동시키도록 추가로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 횡방향 운동 이외에, 구동 시스템(145)은 폴리싱 패드(120)에 대해 수직으로(Z 축선) 캐리어 헤드(130)를 이동시킨다. 예를 들어, 폴리싱 패드(120)에 대한 기판(135)의 회전 및/또는 횡방향 운동을 제공하는 것 이외에, 구동 시스템(145)은 폴리싱 패드(120) 쪽으로 기판(135)을 이동시키는데 사용될 수 있다. 캐리어 헤드(130)의 횡방향 운동은 선형 또는 원호형(arcing) 또는 스위핑(sweeping) 운동일 수 있다.
컨디셔닝(conditioning) 디바이스(150) 및 유체 어플리케이터(155)는 폴리싱 패드(120)의 프로세싱 표면(125) 위에 위치되는 것으로 도시되어 있다. 컨디셔닝 디바이스(150)는 베이스(110)에 연결되며, 컨디셔닝 디바이스(150)를 회전시키거나 또는 폴리싱 패드(120) 및/또는 베이스(110)에 대해 하나 또는 그 초과의 선형 방향들로 컨디셔닝 디바이스(150)를 이동시키도록 적응될 수 있는 작동기(185)를 포함한다. 유체 어플리케이터(155)는 폴리싱 패드(120)의 일부분에 폴리싱 유체를 전달하도록 적응되는 하나 또는 그 초과의 노즐들(160)을 포함한다. 유체 어플리케이터(155)는 베이스(110)에 회전 가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 유체 어플리케이터(155)는 회전 축선(C)을 중심으로 회전하도록 적응되며, 프로세싱 표면(125) 쪽으로 지향되는 폴리싱 유체를 제공한다. 폴리싱 유체는 화학적 용액, 물, 폴리싱 화합물, 세정 용액, 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 2a는 플래튼(105)(점선으로 도시됨) 상에 배치되는 폴리싱 패드(120)와 캐리어 헤드(130)를 갖는 프로세싱 스테이션(200)의 다른 실시예의 개략적인 부분 횡단면도이다. 기판(135)의 피쳐 면이 폴리싱 패드(120)의 프로세싱 표면(125)과 접촉하도록, 캐리어 헤드(130)는 상기 캐리어 헤드(130) 내에 배치되는 기판(135)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 캐리어 헤드(130)는, 기판(135)을 둘러싸고 그리고 프로세싱 동안 기판(135)이 캐리어 헤드(130)를 빠져나가는 것을 방지하는 유지 링(205)을 포함한다. 캐리어 헤드(130)는 기판(135)의 후면과 접촉하는 가요성 멤브레인(210)을 포함한다. 일 실시예에서, 캐리어 헤드(130)는 가요성 멤브레인(210)에 압력 또는 힘을 적용하는 헤드 압력 어플리케이터(220)를 포함하는 몸체(215)를 포함한다. 폴리싱 패드(120)의 프로세싱 표면(125) 쪽으로 기판(135)의 피쳐 면의 존들(225A-225B)을 가압하기 위해, 가요성 멤브레인(210) 상에 작용하는 힘이 기판(135)의 후면에 전달된다.
일 실시예에서, 헤드 압력 어플리케이터(220)는 유체 공급부(235)에 결합되는 하나 또는 그 초과의 블래더(bladder)들(230)을 포함한다. 가요성 멤브레인(210)에 압력을 적용하기 위해, 유체 공급부(235)는 각각의 블래더(230)에 가스 또는 액체를 선택적으로 제공한다. 차례로, 가요성 멤브레인(210)은 기판(135)의 후면에 힘들을 적용하도록 편향된다. 블래더들(230)에 적용된 압력은 상이할 수 있으며, 다른 요인들(factors) 중에서 기판(135)의 강도, 원하는 중심-대-엣지(center-to-edge) 균일도 또는 비-균일도와 같은 요인들에 응답하여 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 블래더들(230)에 적용되는 압력은 약 -10 psi(pounds per square inch) 내지 약 90 psi, 예를 들어 약 -10 psi 내지 약 80 psi이다.
기판(135)의 강도는 가요성 멤브레인(210)으로부터의 힘들을 재분포시키는 경향이 있다. 예를 들어, 도 2b에 도시된 그래프에서 도시된 바와 같이 원하는 중심-대-엣지 균일도를 생성하기 위해 블래더들(230) 사이의 잘 정의된 압력 경계들이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 기판(135)의 중심 존(225A)에 더 많은 압력을 적용하고 기판(135)의 엣지 존(225B)(예를 들어, 기판(135)의 주변으로 안쪽으로 약 10 mm 내지 약 20 mm)에 더 적은 압력을 적용하거나 또는 그 반대인 것이 바람직할 수 있으며, 그리고 이들 존들 사이에 급격한 압력 경계를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 기판(135)의 강도는 도 2c에 도시된 그래프에서 도시된 바와 같이 이들 원하는 급격한 압력 경계들을 스무딩하는 경향이 있다. 그 결과, 엣지 존(225B)을 충분히 폴리싱하기 위해 중심 존(225A)이 오버-폴리싱(over-polishing)될 수 있도록, 기판(135)의 피쳐 면에 의해 스무딩 압력 효과가 경험된다. 스무딩 압력 효과의 대안적인 결과에서, 중심 존(225A)을 충분히 폴리싱하기 위해, 엣지 존(225B)이 언더-폴리싱(under-polishing)될 수 있다. 스무딩된 압력 경계들은 폴리싱 균일도를 제어하는데 어려움을 초래한다. 스무딩된 압력 경계들은 폴리싱에 악영향을 끼칠 수 있으며, 기판(135)의 엣지 프로필의 튜닝(tuning)을 추가적으로 제한할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예와 유사하게, 프로세싱 스테이션(200)은 플래튼(105) 내에 하우징되는 패드 압력 어플리케이터(138)를 포함한다. 일 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)는 유체 베어링(245)을 형성하는 압력 공급부(260)로부터의 액체 또는 가스를 전달하는 하나 또는 그 초과의 압력 소스들(240)을 포함한다. 상기 유체 베어링(245)은 폴리싱 패드(120)의 밑면의 불연속적인 영역들에 대해 독립적으로 압력을 적용하는데 사용될 수 있다. 일 예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)는 압력 소스들(240)을 포함하는 하우징(255)에 결합되는 덮개(lid) 플레이트(250)를 포함한다. 압력 소스들(240)은, 압력 소스들(240)에 의해, 정의된 각각의 존에 미리 결정된 압력을 적용하기 위해 독립적으로 제어될 수 있는 다수의 압력 존들을 제공하도록 적응될 수 있다. 일 실시예에서, 압력 소스들(240)은 압력 소스들(240)을 분리시키는 벽들에 의해 형성되는 블래더들, 배플(baffle)들, 플레넘(plenum)들, 또는 챔버들을 포함할 수 있다. 압력 소스들(240)은 동심이거나 및/또는 대칭이거나, 또는 비-동심이거나 및/또는 비대칭인 압력 존들을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 압력 소스들(240)은 제어기에 결합되는 압력 공급부(260)와 유체 통신(fluid communication)된다. 압력 소스들(240)에 적용되는 압력들 및/또는 유체들을 제어하기 위해, 압력 공급부(260)와 압력 소스들(240) 각각의 사이에 밸브들(도시되지 않음)이 결합된다.
일 실시예에서, 덮개 플레이트(250)는 하우징(255)으로부터 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)으로 유체들을 지향시키도록 적응되는 복수의 노즐들(265)을 갖는 천공된 플레이트를 포함한다. 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)과 덮개 플레이트(250) 사이에 유체 베어링(245)을 제공하기 위해, 압력 소스들(240) 각각이 하나 또는 그 초과의 노즐들(265)에 유체 결합된다. 이 실시예에서, 압력 공급부(260)는 가스 또는 액체와 같은 유체를 포함한다. 일 실시예에서, 압력 공급부(260)는 공기, 질소, 헬륨, 아르곤, 이들의 유도체(derivative)들, 및 이들의 조합들과 같은 압축된 가스를 포함한다. 다른 실시예에서, 압력 공급부(260)는 초순수(de-ionized water)와 같은 액체를 포함한다. 유체는 플래튼(105)의 벽에 형성되는 개구(262)를 통해 플래튼(105)의 내부를 빠져나올 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(110)는 유체가 플래튼(105)을 빠져나올 때 유체를 수용하도록 적응되는 드레인(drain) 포트(264)를 포함할 수 있다.
압력 소스들(240) 각각은 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 압축된 유체들을 제공하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 플래튼(105)은 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)과의 사이에 가요성 배킹(275)을 포함할 수 있다. 가요성 배킹(275)은, 플래튼(105)을 덮고 그리고 폴리싱 유체들이 플래튼(105)의 내부 체적(278)에 들어가는 것을 방지하도록 적응되는 가요성 플레이트 또는 멤브레인일 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 배킹(275)은 작은 마찰계수를 갖는 직물/플라스틱 복합 물질이며, 약 10 mils 내지 약 20 mils의 두께를 포함한다. 일 양상에서, 가요성 배킹(275)은 KEVLAR® 직물에 의해 보강되는 PEEK 물질을 포함한다. 가요성 배킹(275)은 액체들 및 폴리싱 잔해(debris)가 플래튼(105)의 내부 체적(278)에 들어가는 것을 방지하는데 사용된다. 부가하여, 가요성 배킹(275)은 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 대한 압력 적용을 제어하는데 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 배킹(275)을 펴고 그리고 플래튼(105) 상에서 가요성 배킹(275)의 팽팽함(tautness)을 용이하게 하도록 적응되는 복수의 클램프들 또는 텐셔너(tensioner) 디바이스들(280)에 의해, 가요성 배킹(275)이 플래튼(105)의 주변부에 결합된다. 텐셔너 디바이스들(280) 중 하나 또는 그 초과는 턴버클(turnbuckle), 스프링 또는 그에 결합되는 다른 인장력 적용 부재를 갖는 해제가능한 클램프로서 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)가 베이스(110)에 대해 정지하도록, 패드 압력 어플리케이터(138)가 베이스(110)에 결합된다. 다른 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)는 베이스(110)에 대해 이동 가능하다. 일 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)의 하우징(255)은, 베이스(110)에 대해 하우징(255)을 이동시키도록 적응되는 작동기(285)에 결합된다. 작동기(285)는 베이스(110)에 대해 적어도 횡방향으로(즉, 수평으로) 패드 압력 어플리케이터(138)를 이동시키도록 적응되며, 그래서 패드 압력 어플리케이터(138)는 캐리어 헤드(130)에 유지되는 기판(135)과 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 작동기(285)는 폴리싱 패드(120)의 밑면(270) 쪽으로 그리고 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)으로부터 멀리(즉, 수직으로) 패드 압력 어플리케이터(138)를 이동시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 적용되는 유체의 압력은 약 -10 psi 내지 약 10 psi 이다. 압력은 일정할 수 있거나, 또는 압력 소스들(240) 내에서 또는 사이에서 간헐적(intermittent)일 수 있다. 일 실시예에서, 캐리어 헤드(130)는 폴리싱 패드(120)의 프로세싱 표면(125)에 걸쳐 기판(135)을 횡방향으로 스위프 패턴으로 이동시키도록 구성된다. 이 실시예에서, 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 적용되는 압력은 패드 압력 어플리케이터(138)에 대한 기판(135)의 위치에 응답하여 변할 수 있다. 다른 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(138)는 기판(135)과 함께 스위프 패턴으로 이동하도록 구성된다. 이 실시예에서, 기판(135) 및 패드 압력 어플리케이터(138)가 스위프 패턴으로 이동할 때, 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 적용되는 압력이 변할 수 있거나 또는 일정할 수 있다.
도 3은 폴리싱 패드(120) 상의 기판(135)의 폴리싱 스위프 패턴(305)의 실시예를 도시하는 프로세싱 스테이션(300)의 일 실시예의 개략적인 상부 평면도이다. 기판(135)은 명확성을 위해 도시되지 않은 캐리어 헤드(130)(도 1)에 유지된다. 기판(135)으로부터 물질의 제거를 실시하기 위해, 회전하는 폴리싱 패드(120)에 대해 기판(135)을 회전시키면서, 캐리어 헤드는 프로세싱 표면(125)에 걸쳐 기판(135)을 선형으로 또는 원호형으로 이동시킨다. 또한, 컨디셔닝 디스크(310)를 갖는 컨디셔닝 디바이스(150)는 폴리싱 패드(120) 상의 컨디셔닝 스위프 패턴(315)의 일 실시예를 나타내도록 도시되어 있다. 기판(135)으로부터 물질의 개선된 제거율을 용이하게 하기 위해, 프로세싱 표면(125)을 컨디셔닝 및/또는 리프레시(refresh)하도록 컨디셔닝 디스크(310)가 프로세싱 표면(125)에 걸쳐 스위핑된다.
프로세싱 스테이션(300)은 폴리싱 패드(120) 아래에 점선으로 도시된 제1패드 압력 어플리케이터(325A)를 포함한다. 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 여기에 서술되는 바와 같이 패드 압력 어플리케이터(138)와 유사하게 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 기판(135)의 구역보다 큰 구역을 정의하는 치수를 포함한다. 또한, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)의 구역은 폴리싱 패드 상의 기판의 스위프 패턴(305)보다 더 큰 크기로 정해질 수 있다. 일 양상에서, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)의 형상은 폴리싱 스위프 패턴(305)의 길이 또는 더 큰 축선과 실질적으로 정렬되는 긴 지름(major diameter) 또는 축선을 갖는, 평면도로 보았을 때 실질적으로 타원형이다. 일 실시예에서, 평면도에서 제1패드 압력 어플리케이터(325A)의 형상은, 기판(135)의 직경보다 더 큰 짧은 지름(minor diameter) 또는 짧은 축선(minor axis), 그리고 기판(135)보다 적어도 2배 큰 긴 지름 또는 긴 축선(major axis)을 포함한다. 예를 들어, 300 mm 기판에 대해, 짧은 지름 또는 축선은 약 310 mm 내지 약 380 mm이고, 긴 지름 또는 축선은 약 310 mm 내지 약 760 mm이다.
일 실시예에서, 프로세싱 스테이션(300)은 컨디셔닝 디스크(310)에 인접한, 폴리싱 패드(120)의 아래에 점선으로 도시되는 제2패드 압력 어플리케이터(325B)를 또한 포함한다. 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 여기에 서술되는 바와 같은 패드 압력 어플리케이터(138)와 유사하게 구성될 수 있으며, 프로세싱 표면(125)에 걸쳐 컨디셔닝 디스크(310)가 이동되는 폴리싱 패드(120)의 밑면에 압력을 적용하도록 구성된다. 또한, 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 컨디셔닝 디스크(310)의 치수보다 더 큰 구역을 정의하는 치수들을 포함할 수 있다. 또한, 제2패드 압력 어플리케이터(325B)의 구역은 컨디셔닝 스위프 패턴(315)보다 더 큰 크기로 정해질 수 있다.
도 4a는 프로세싱 스테이션(400)의 다른 실시예의 아이소메트릭 상면도이다. 프로세싱 스테이션(400)은 베이스(110) 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼(105)을 포함한다. 폴리싱 패드(120)(도시되지 않음)의 밑면(270)과 플래튼(105)의 측벽(409)에 의해 정의되는 내부 체적(405) 내에 하우징되는 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 및 제2패드 압력 어플리케이터(325B)의 일 실시예의 세부사항들을 나타내기 위해, 플래튼(105) 상에는 캐리어 헤드 및 폴리싱 패드가 도시되지 않는다. 일 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 및 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 정지된 베이스(407)에 결합된다. 상기 정지된 베이스(407)는 플래튼(105)의 바닥에 있는 개구(415)를 통해 베이스(110)에 결합된다. 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 및 제2패드 압력 어플리케이터(325B)에 대해 플래튼(105)의 회전을 허용하면서, 상기 정지된 베이스(407)는 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 및 제2패드 압력 어플리케이터(325B)가 베이스(110)에 단단히 결합되게 한다.
제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 하우징(255) 상에 배치되는 덮개 플레이트(250)를 포함한다. 하우징(255)은 중심 압력 존(440A) 및 하나 또는 그 초과의 엣지 압력 존들(440B-440E)로서 점선으로 도시된 하나 또는 그 초과의 압력 존들을 포함한다. 압력 존들(440A-440E) 각각은 도 2a에 서술되는 압력 소스들(240)에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1압력은 캐리어 헤드(130)(도 2a)에 의해 기판의 후면에 적용되고, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 폴리싱 패드(120)를 통해 기판의 피쳐 면에 제2압력을 적용한다. 일 양상에서, 압력 존들(440A-440E) 각각은 폴리싱 패드의 밑면에 서브-압력(sub-pressure)을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 중심 압력 존(440A)은 폴리싱 패드의 밑면에 제1서브-압력을 제공하도록 구성될 수 있으며, 하나 또는 그 초과의 엣지 압력 존들(440B-440E)은 폴리싱 패드의 밑면에 제2서브-압력을 제공하도록 구성될 수 있다. 제1서브-압력은 제2서브-압력과 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 기판의 주변부보다 기판의 중심에, 또는 그 반대로, 더 많은 압력을 적용하기 위해, 제1서브-압력은 제2서브-압력보다 더 크다.
이 실시예에서, 폴리싱 패드의 밑면에 적용되는 압력들이 상이하고 그리고 압력 존들(440A-440E)과 접촉하거나 또는 유체 통신되는 구역들에 인접한 전이 영역들을 생성하도록, 압력 존들(440A-440E)은 비대칭이다. 일 예에서, 전이 영역들은 압력 존들(440A-440E)의 인접한 경계들이다. 일 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 압축되지 않는 구역들(410)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 압축되지 않는 구역들(410)은 압력 존(440A-440E)과 접촉되지 않거나 또는 유체 통신되지 않는 덮개 플레이트(250)의 영역들을 포함한다. 상기 압축되지 않는 구역들(410)은 기판(135)의 오버-폴리싱을 야기시킬 수 있는 폴리싱 효과들을 대항하는데 사용될 수 있다. 일 예에서, 상기 압축되지 않는 구역들(410)은 회전하는 기판(135)의 트레일링(trailing) 엣지가 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 위에 있을 때 발생할 수 있는 기판(135)의 오버 폴리싱을 방지하거나 또는 최소화시키는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 압축되지 않는 구역들(410)은 감소되거나 또는 제거되며, 압력 존들(440A-440E) 중 하나 또는 그 초과의 압력 존들에서의 압력은 기판(135)의 오버-폴리싱에 반대로 작용하도록 감소된다. 일 실시예에서, 압력 존들(440A-440E) 중 하나 또는 그 초과의 압력 존들에서의 압력은 기판(135)의 오버-폴리싱에 반대로 작용하도록 진공으로(즉, 약 -10 psi) 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 도 2a에 서술되는 패드 압력 어플리케이터(138)와 유사한 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 덮개 플레이트(417) 및 하우징(420)을 포함한다. 하우징(420)은 도 2a에 서술되는 압력 소스(240)에 의해 형성되는 압력 존(430)을 포함할 수 있다. 단 한 개의 압력 존(430)이 도시되어 있지만, 추가의 압력 존들이 사용될 수 있다. 압력 존(430)은 컨디셔닝 디스크(310)가 폴리싱 패드에 걸쳐 스위핑되는 폴리싱 패드의 밑면에 압력을 적용하도록 적응된다. 덮개 플레이트(417)는 덮개 플레이트(250)와 유사할 수 있고, 폴리싱 패드의 밑면와 접촉하도록 적응되게 천공될 수 있고, 그리고 이들의 조합들일 수 있어, 폴리싱 패드의 밑면에 압력이 적용된다.
도 4b는 제1패드 압력 어플리케이터(325A) 내의 대칭 또는 동심 압력 존들(440A-440E)을 제외하고, 도 4a에 도시된 실시예와 유사한 프로세싱 스테이션(400)의 다른 실시예의 아이소메트릭 상면도이다. 이 실시예에서, 상기 압축되지 않는 구역(410)(도 4a)이 제거되며, 그리고 기판(135)의 오버 폴리싱에 반대로 작용하도록 압력 존들(440A-440E) 중 하나 또는 그 초과의 압력 존들에서의 압력이 감소될 수 있다.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에 도시되는 프로세싱 스테이션(400)의 아이소메트릭 횡단면도이다. 이 도면에서 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 도시되지 않으며, 그래서 베이스(110)와 플래튼(105) 사이의 인터페이스의 세부사항들이 보여질 수 있다. 일 양상에서, 폴리싱 패드(120)는 원형 또는 링형이다. 내부 체적(405)의 일측과 경계를 이루도록, 폴리싱 패드(120)의 주변부가 플래튼(105)에 결합된다. 일 실시예에서, 플래튼(105)은 기어 메카니즘(450)에 의해 모터(115)에 결합된다. 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 개구(415)를 통해 베이스(110)에 결합되며, 기어 메카니즘(450) 및/또는 플래튼(105)의 회전과 간섭하지 않는 방식으로 기어 메카니즘(450)으로부터 오프셋된다. 다른 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(325A)는 (도 2a에 도시된 작동기(285)와 같은) 작동기에 의해 베이스(110)에 이동 가능하게 결합될 수 있다.
도 5a는 도 1의 프로세싱 스테이션(100)에서 또는 도 4a 및 도 4b의 제1패드 압력 어플리케이터(325A)와 제2패드 압력 어플리케이터(325B) 중 어느 한쪽에서 사용될 수 있는 패드 압력 어플리케이터(500)의 다른 실시예의 개략적인 횡단면도이다. 이 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(500)는 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)과 접촉하도록 적응되는 복수의 접촉 베어링들(510)을 포함하는 베어링 표면(505)을 포함한다. 접촉 베어링들(510) 각각은 베어링 표면(505)으로부터 연장하는 돌출부들, 상기 베어링 표면(505)으로부터 돌출하는 롤러 엘리먼트들, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 접촉 베어링들(510)은 베어링 표면(505)의 돌출부들 또는 융기된 구역들이며, 낮은 마찰계수를 갖는 물질로 만들어지거나 또는 상기 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 접촉 베어링들(510)은 패드 압력 어플리케이터(500)의 덮개 플레이트(250)에 배치되는 포켓들(515)에 적어도 부분적으로 포함되는 롤러 엘리먼트들을 포함한다. 롤러 엘리먼트들 각각은 낮은 마찰계수를 갖는 물질로 만들어지거나 또는 상기 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(500)의 하우징(255)은 베어링 표면(505) 및/또는 접촉 베어링들(510)에 힘을 적용하도록 적응되는 압력 공급부(260)에 결합되는 하나 또는 그 초과의 블래더들(520)을 포함한다. 블래더들(520) 각각에 전달되는 압력은 접촉 베어링들(510)에 그리고 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 제어되는 힘을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 블래더들(520)에 적용되는 유체의 압력은 약 -10 psi 내지 약 10 psi이다.
도 5b는 도 1의 프로세싱 스테이션(100)에서 또는 도 4a 및 도 4b의 제1패드 압력 어플리케이터(325A)와 제2패드 압력 어플리케이터(325B) 중 어느 한쪽에서 사용될 수 있는 패드 압력 어플리케이터(525)의 다른 실시예의 개략적인 횡단면도이다. 이 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(525)는 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)의 일부분과 접촉하도록 적응되는 접촉 표면(530)을 포함한다. 접촉 표면(530)은 패드 압력 어플리케이터(525)의 하우징(255) 내에 배치되는 가요성 멤브레인(535)을 포함한다. 가요성 멤브레인(535)은 패드 압력 어플리케이터(525)의 덮개 플레이트(250)(도시되지 않음) 상에 배치될 수 있거나, 또는 덮개 플레이트(250)를 대체할 수 있다. 가요성 멤브레인(535)은 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)과 접촉하도록 적응된다. 가요성 멤브레인(535)은 플루오로폴리머들, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초 고분자량(UHMW) 플라스틱들, 폴리페닐렌 황화물(PPS), 또는 이들의 조합들과 같은 낮은 마찰계수를 갖는 물질로 만들어질 수 있다.
일 실시예에서, 패드 압력 어플리케이터(500)의 하우징(255)은 가요성 멤브레인(535)에 힘을 적용하도록 적응되는 압력 공급부(260)에 결합되는 하나 또는 그 초과의 챔버들(540)을 포함한다. 챔버들(540) 각각에 전달되는 압력은, 가요성 멤브레인(535)에 그리고 폴리싱 패드(120)의 밑면(270)에 제어되는 힘을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 챔버들(540)에 적용되는 유체의 압력은 약 -10 pis 내지 약 10 psi이다.
도 6a는 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 다른 실시예를 갖는 프로세싱 스테이션(600)의 다른 실시예의 아이소메트릭 상면도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 프로세싱 스테이션(400)의 실시예와 유사한 프로세싱 스테이션(600)의 엘리먼트들은 간결함을 위해 반복되지 않을 것이다. 이 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(625A)는 덮개 플레이트(250) 내에 이동 가능하게 배치되고 그리고 하나 또는 그 초과의 압력 존들(440A-440C) 내에 산재되는 복수의 링들(605, 610, 615)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 복수의 링들(605, 610, 615) 중 하나 또는 그 초과는 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 덮개 플레이트(250) 내에서 독립적으로 이동 가능한 반 가요성(semi-flexible) 링들이다.
도 6b는 도 6a의 프로세싱 스테이션(600)에 사용될 수 있는 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 일 실시예의 아이소메트릭 횡단면도이다. 이 실시예에서, 제1패드 압력 어플리케이터(625A)는 내부 압력 존(620A), 중간 압력 존(620B), 제1외부 압력 존(620C), 및 제2외부 압력 존(620D)을 포함한다. 내부 압력 존(620A), 중간 압력 존(620B), 제1외부 압력 존(620C), 및 제2외부 압력 존(620D) 각각은 제어기에 의해 독립적으로 제어되는 하나 또는 그 초과의 압축 유체 소스들에 결합된다.
일 실시예에서, 내부 압력 존(620A)은 독립적으로 제어되는 서브-내부 존(626A) 및 서브-외부 존(626B)을 갖는 이중 존 공기 베어링을 포함한다. 서브-내부 존(626A)은 도관(635A)에 의해 압력 공급부(260)에 결합되는 제1플레넘(630A)을 포함하며, 동시에 하나 또는 그 초과의 도관들(635B)에 의해 서브-외부 존(626B)이 압력 공급부(260)에 결합된다. 일 실시예에서, 제1플레넘(630A)은 복수의 개구들(632)과 통신되며, 동시에 서브-외부 존(626B)은 채널(634)을 포함한다. 압축된 유체는 압력 공급부(260)로부터 채널(634)로 및/또는 개구들(632)과 채널(634)을 통해 압축된 유체가 덮개 플레이트(250)를 해제시키는 제1플레넘(630A)으로 유동된다.
중간 압력 존(620B)은 도관(635C)에 의해 압력 공급부(260)에 결합되는 제2플레넘(630B)을 포함한다. 제2외부 압력 존(620D)은 도관(635D)에 의해 압력 공급부(260)에 결합되는 제3플레넘(630C)을 포함한다. 압력 공급부(260)로부터의 유체들은 플레넘들(630B 및 630C)로 그리고 덮개 플레이트(250)의 개구들(632)을 통해 유동된다. 일 실시예에서, 내부 압력 존(620A) 및 중간 압력 존(620B)은 기판의 중심 존(225A)(도 2a)에 반대(counter) 압력을 제공하고, 동시에 제1외부 압력 존(620C)은 기판의 주변 존(225B)(도 2a)에 반대 압력을 제공한다. 일 양상에서, 제1외부 압력 존(620C)은 기판의 주변부에 위치되고, 동시에 제2외부 압력 존(620D)은 캐리어 헤드(130)의 유지 링(205)(둘 다 도 2a에 도시)에 반대 압력을 제공하도록 크기가 정해지며 위치된다.
이 실시예에서, 제1외부 압력 존(620C)은 하나 또는 그 초과의 링들(605, 610 및 615)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1외부 압력 존(620C)은 기판의 주변부에 대응하도록 덮개 플레이트(250) 상에 위치된다. 일 양상에서, 제1외부 압력 존(620C)의 지름은 약 280 mm 내지 약 320 mm, 예컨대 약 290 mm 내지 약 310 mm이다. 일 실시예에서, 링들(605-615) 중 하나는 약 300 mm의 지름을 포함하며, 동시에 다른 링들은 동심이고 300 mm보다 살짝 더 클 수 있거나 또는 더 작을 수 있는 지름을 포함한다. 링들(605, 610 및 615) 각각은 독립적으로 제어되는 하나 또는 그 초과의 작동기들(640)에 결합된다. 일 실시예에서, 작동기들(640) 각각은 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 베이스(650)에 대해 선택적으로 상승 또는 하강하도록 적응되는 피스톤(645)을 포함한다.
도 7a는 도 6a의 제1패드 압력 어플리케이터(625A)에 사용될 수 있는 환형 플레이트(655)의 일 실시예의 아이소메트릭 도면이다. 환형 플레이트(655)는 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 베이스(650)에 결합되는 내부 지름 상에 단단한 일부분(660A)을 포함한다. 상기 단단한 일부분(660A)은 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 베이스(650)에 장착되기 위한 구멍들(700)을 포함한다. 또한, 환형 플레이트(655)는 환형 플레이트(655)의 외부 지름 상에 가요성 일부분(660B)을 포함한다. 상기 가요성 일부분(660B)으로부터 상기 단단한 일부분(660A)을 적어도 부분적으로 분리시키고 그리고 연결 물질(710)이 라이브 스프링(live spring)을 형성하도록 하기 위해, 환형 플레이트(655)에 슬롯(705)이 형성된다. 환형 플레이트(655)는 플라스틱 물질들 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 물질들로부터 제조될 수 있다.
도 7b는 도 6b의 제1패드 압력 어플리케이터(625A)의 확대된 횡단면도이다. 피스톤(645)은 환형 플레이트(655)의 가요성 일부분(660B)과 접촉하도록 적응된다. 상기 가요성 일부분(660B)은 피스톤(645)으로부터의 압력에 의해 구부러지도록 적응되며, 링들(605-615) 각각에 결합되는 레그(leg)(665A-665C)와 접촉한다.
도 7c는 도 7b의 링들(605-615)의 확대된 횡단면도이다. 링 작동기 어레인지먼트의 일 실시예에서, 각각의 링(605-615)은 환형 플레이트(655)의 가요성 일부분(660B)의 원하는 구역과 맞물리도록 적응되는 레그(665A-665C)를 포함한다. 상기 가요성 일부분(660B)의 맞물림이 다른 레그와의 접촉 없이 특정한 레그(665A, 665B, 또는 665C)와 접촉하도록, 각각의 레그(665A-665C)는 가요성 일부분(660B)에 대해 위치되며, 이는, 링들(605-615)이 개별적으로 작동되도록 한다. 일 양상에서, 작동될 때 하나보다 많은 레그가 가요성 일부분(660B)에 의해 접촉되는 것을 방지하도록, 각각의 레그(665A-665C)는 다른 레그로부터 떨어져 이격되도록 형상화되거나 및/또는 스태거드(staggered)된다. 각각의 레그(665A-665C)는 단단한 금속 물질 또는 플라스틱 물질로부터 제조될 수 있다.
링들(605-615) 각각은 압축 가능한 부재(675)를 지지하는 환형 채널(670)을 포함한다. 환형 채널(670)은 단단한 플라스틱들 또는 금속들로부터 제조될 수 있다. 환형 채널(670)은 압축 가능한 부재(675)를 위한 뻣뻣한(stiff) 또는 단단한 배킹을 제공하는 구조 및/또는 두께를 포함한다. 일 실시예에서, 환형 채널(670)은 스테인리스 스틸 물질로부터 제조된다. 압축 가능한 부재(675)는 폴리싱 패드(도시되지 않음)의 밑면과 접촉하도록 적응되며, 그리고 폴리싱 패드와 환형 채널(670) 사이의 접촉을 방지하도록 형상화되며 크기가 정해진다. 일 실시예에서, 환형 채널은 C 또는 U 형 단면을 포함하며, 동시에 압축 가능한 부재(675)는 도시된 바와 같이 T 형 단면을 포함한다. 압축 가능한 부재(675)는 PEEK와 같은 작은 마찰계수를 갖는 압축 가능한 물질들로부터 만들어질 수 있다. 또한, 복합 물질을 형성하기 위해, PEEK 물질은 탄소 섬유들과 같은 다른 물질들을 포함할 수 있다.
도 8은 링 작동기 어레인지먼트(800)의 다른 실시예의 개략적인 평면도이다. 이 실시예에서, 피스톤들(810A-810C)의 위치는 링들(605-615)에 대해 개략적으로 도시되어 있다. 피스톤들(810A-810C) 각각은 도 6b 및 도 6c의 작동기(640)에 결합되는 피스톤(645)의 개략적인 표현들이다. 일 양상에서, 각각의 링(605-615)은 링을 따라 실질적으로 동일한 간격들로 이격되어 있는 3개의 피스톤과 정렬된다. 예를 들어, 링(605)은 피스톤들(810C)과 정렬되고, 링(610)은 피스톤들(810B)과 정렬되며, 링(615)은 피스톤들(810A)과 정렬된다. 피스톤들(810A-810C) 각각은 다른 링들 또는 피스톤들과는 독립적인 각각의 링의 적어도 일부분에 압력을 제공하도록 독립적으로 작동 가능하다. 일 실시예에서, 각각의 링(605-615)은 3개의 작동기들에 의해 독립적으로 작동 가능하다. 일 실시예에서, 3개의 작동기들 각각은 하나의 링 및/또는 하나의 링의 반지름에 대해 약 120°의 간격들로 이격된다. 다른 실시예에서, 작동기들 각각은 동심으로 이격되며 그리고 약 40°로 각도를 이루어 이격된다. 이 실시예에서, 도 6b 및 도 6c에 서술된 바와 같은 환형 플레이트(655)는 링들(605-615) 각각과 피스톤들(810A-810C) 사이에 사용될 수 있다.
도 9는 방법(900)의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다. 단계(910)에서, 기판(135)은 폴리싱 패드(120)의 제1표면(예를 들어, 프로세싱 표면(125))에 대해 가압된다. 일 실시예에서, 기판의 후면과 통신하는 제1압력 어플리케이터(예를 들어, 헤드 압력 어플리케이터(220))로부터의 적어도 제1압력은 제1표면에 대해 기판(135)을 가압하는데 사용된다. 일 예에서, 기판(135)의 후면에 압력을 제공하기 위해, 제1압력 어플리케이터에 배치되는 하나 또는 그 초과의 블래더들(230)에 압력이 전달된다. 블래더들(230)은 기판(135)의 엣지 존(225B)으로의 제2압력과는 독립적으로, 기판(135)의 중심 존(225A)에 제1압력을 제공할 수 있다. 제1압력 및 제2압력은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 블래더들(230)에 적용되는 제1압력 및 제2압력은 약 -10 psi 내지 약 80 psi이다.
단계(920)에서, 기판(135)의 피쳐 면에 제2압력이 전달된다. 제2압력은 기판(135)에 대해 폴리싱 패드(120)의 반대면 상에 배치되는 제2압력 어플리케이터(예를 들어, 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525, 또는 625A))로부터 폴리싱 패드의 제2표면을 통해 전달된다. 제2압력은 제1압력과 실질적으로 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 제2압력 어플리케이터는 중심 압력 존(440A) 및 하나 또는 그 초과의 에지 압력 존들(440B-440E)을 포함한다. 중심 압력 존(440A) 및 하나 또는 그 초과의 에지 압력 존(440B-440E)은 제2압력 어플리케이터 내에 형성되는 블래더들 또는 불연속적인 챔버들을 포함하는 압력 소스들(240)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 압력 소스(240)로 전달되는 압력은 중심 압력 존(440A) 및 하나 또는 그 초과의 엣지 압력 존들(440B-440E)로의 적어도 제3압력 및 제4압력을 각각 포함한다. 상기 제3압력 및 제4압력은 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 압력 소스들(240)에 적용되는 제3압력 및 제4압력은 약 -10 psi 내지 약 10 psi일 수 있다. 다른 실시예에서, 제2압력은 도6a-도 6c에 서술된 바와 같이 하나 또는 그 초과의 압력 존들 (620A-620D) 이외에 하나 또는 그 초과의 링들(605, 610 및 615)에 의해 제공된다.
도 10은 방법(1000)의 다른 실시예를 도시하는 흐름도이다. 단계(1010)에서, 폴리싱 패드(120)에 대해 기판(135)을 이동시키도록 적응되는 캐리어 헤드(130)에 기판(135)이 유지된다. 캐리어 헤드(130)는 기판과 함께 이동 가능한 제1압력 어플리케이터(예를 들어, 헤드 압력 어플리케이터(220))를 포함한다. 일 실시예에서, 제1압력 어플리케이터는 기판(135)의 제1면(예를 들어, 후면)에 압력을 적용하는 하나 또는 그 초과의 압축 가능한 존들(예를 들어, 블래더들(230))을 포함한다. 일 실시예에서, 기판의 제1측부에 적용되는 압력은 약 -10 psi 내지 약 80 psi 이다.
단계(1020)에서, 기판(135)은 폴리싱 패드(120)의 제1면(예를 들어, 프로세싱 표면(125))에 대해 예를 들어 스위프 패턴(305)으로 이동된다. 단계(1030)에서, 반대 압력이 기판(135)의 제2면(예를 들어, 피쳐 면)에 전달된다. 기판이 스위프 패턴으로 이동할 때, 폴리싱 패드(120)(예를 들어, 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525, 또는 625A))의 제2면(예를 들어, 밑면(270)) 상에 배치되는 제2압력 어플리케이터로부터 반대 압력이 제공된다. 따라서, 기판(135)이 폴리싱 패드(120)에 걸쳐 이동할 때, 기판(135)의 제1면 상에 작용하는 제1압력은 제2압력에 의해 거슬러질 수 있다. 일 실시예에서, 제2압력 어플리케이터는 폴리싱 패드(120)에 대해 정지되어 있다. 다른 실시예에서, 제2압력 어플리케이터는 폴리싱 패드(120)에 대해 이동 가능하다. 반대 압력은 실질적으로 제1압력과 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 반대 압력은 약 -10 psi 내지 약 10 psi일 수 있다. 반대 압력은 정지력 또는 공기 베어링의 형태일 수 있다.
폴리싱 프로세스에서 기판에 적용되는 압력 또는 힘들을 제어하기 위한 방법 및 장치가 서술된다. 여기에 서술되는 방법 및 장치는 기판에 적용되는 압력 또는 힘의 집중된 높은 분해능 제어를 용이하게 하며, 이는 기판으로부터 물질의 개선된 제거를 용이하게 한다. 상기 장치는 여기에 서술되는 바와 같이 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525 또는 625A)의 실시예들을 포함한다. 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525 또는 625A)는 폴리싱 프로세스에서 기판이 경험할 수 있는 압력 경계들을 제어하는데 사용된다. 따라서, 기판상에 작용하는 압력들 또는 힘들의 개선된 제어는 프로필 튜닝을 개선시킬 뿐만 아니라 더 큰 폴리싱 균일도, 개선된 제거율을 용이하게 한다. 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525 또는 625A)는 기판이 스위프 패턴으로 이동할 때, 약 -10 psi 내지 약 10 psi 의 압력을 적용하도록 적응된다. 이 방식으로, 기판은 스위프 패턴의 전체를 따라 원하는 반대 압력을 경험한다. 부가하여, 컨디셔닝 장치를 위해 제2패드 압력 어플리케이터(325B)가 서술된다. 제2패드 압력 어플리케이터(325B)는 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525 또는 625A)와 유사한 방식으로 구성될 수 있고 동작될 수 있다. 패드 압력 어플리케이터(138, 325A, 500, 525 또는 625A)로부터 폴리싱 패드(120)에 제공되는 반대 압력은, 제2패드 압력 어플리케이터(325B)로부터 폴리싱 패드(120)에 적용되는 압력으로부터 독립적으로 제어될 수 있다.
상술이 본 발명의 실시예들로 지향되지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들 본 발명의 기본적인 범위로부터의 벗어남 없이 창안될 수 있다.
100: 프로세싱 스테이션 105: 플래튼
110: 베이스 120: 폴리싱 패드
122: 폴리싱 물질 130: 캐리어 헤드
135: 기판 150: 컨디셔닝 디바이스
155: 유체 어플리케이터

Claims (18)

  1. 폴리싱 시스템으로서,
    베이스 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼 ― 내부 체적을 형성하기 위해, 상기 플래튼은 측벽, 그리고 상기 플래튼의 주변부에서 상기 플래튼에 고정되는 폴리싱 패드를 가짐 ―; 및
    상기 폴리싱 패드의 밑면 근처의, 상기 플래튼의 상기 내부 체적 내에 배치되는 패드 압력 어플리케이터;를 포함하며,
    상기 패드 압력 어플리케이터는, 상기 폴리싱 패드의 밑면에 접촉하도록 그리고 상기 폴리싱 패드의 밑면에 압력을 전달하도록 구성되는 복수의 접촉 베어링들을 포함하고, 상기 접촉 베어링들은 롤러 엘리먼트들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 폴리싱 패드의 밑면을 향해 유체를 지향시키도록 구성되는 복수의 천공부들을 갖는 플레이트를 더 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 천공부들은 압력 소스에 결합되는,
    폴리싱 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압력 소스는 하우징 내에 배치되는 하나 또는 둘 이상의 챔버들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 폴리싱 패드의 밑면과 접촉하도록 구성되는 하나 또는 둘 이상의 동심 링들을 더 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드의 밑면과 접촉하도록 구성되는 가요성 멤브레인을 더 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가요성 멤브레인은 하나 또는 둘 이상의 텐셔너 디바이스들에 의해 상기 플래튼의 주변부에 결합되는,
    폴리싱 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 가요성 멤브레인과 상기 패드 압력 어플리케이터 사이에 공기 베어링을 제공하는,
    폴리싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공기 베어링은 복수의 횡방향으로 이격된 압력 존들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 폴리싱 패드의 밑면에 대해 이동 가능한,
    폴리싱 시스템.
  11. 폴리싱 시스템으로서,
    베이스 상에 회전 가능하게 배치되는 플래튼 ― 내부 체적을 형성하기 위해, 상기 플래튼은 측벽, 그리고 상기 플래튼의 주변부에서 상기 플래튼에 고정되는 폴리싱 패드를 가짐 ―; 및
    상기 폴리싱 패드의 밑면 근처의, 상기 플래튼의 상기 내부 체적 내에 배치되는 이동가능한 패드 압력 어플리케이터 ― 상기 패드 압력 어플리케이터는 강성 플레이트 또는 가요성 멤브레인을 포함함 ― ;를 포함하며,
    상기 패드 압력 어플리케이터는, 상기 폴리싱 패드의 밑면에 접촉하도록 그리고 상기 폴리싱 패드의 밑면에 압력을 전달하도록 구성되는 복수의 접촉 베어링들을 포함하고, 상기 접촉 베어링들은 롤러 엘리먼트들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 강성 플레이트는 상기 폴리싱 패드의 밑면을 향해 유체를 지향시키도록 구성되는 복수의 천공부들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 천공부들은 압력 소스에 결합되는,
    폴리싱 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 소스는 하우징 내에 배치되는 하나 또는 둘 이상의 챔버들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 폴리싱 패드의 밑면과 접촉하도록 구성되는 하나 또는 둘 이상의 동심 링들을 더 포함하는,
    폴리싱 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 가요성 멤브레인은 하나 또는 둘 이상의 텐셔너 디바이스들에 의해 상기 플래튼의 주변부에 결합되는,
    폴리싱 시스템.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 패드 압력 어플리케이터는 상기 가요성 멤브레인과 상기 패드 압력 어플리케이터 사이에 공기 베어링을 제공하는,
    폴리싱 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 공기 베어링은 복수의 횡방향으로 이격된 압력 존들을 포함하는,
    폴리싱 시스템.
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