KR102238750B1 - 새로운 또는 개장된 정전 척을 폴리싱하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 정전 척을 폴리싱하기에 적합한 폴리싱 링 조립체 및 그러한 조립체를 사용하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 폴리싱 링 조립체는 유지 링 조립체 및 정전 척 픽스쳐(fixture)를 갖는다. 유지 링 조립체는 내측 직경 및 정상부 표면을 갖는 세라믹 유지 링, 및 복수의 외측 구동 링들(drive rings)을 포함하고, 복수의 외측 구동 링들은 세라믹 유지 링의 정상부 표면 상에 위치된다. 정전 척 픽스쳐는 세라믹 유지 링의 내측 직경에 인접한 정전 척 구동 플레이트를 포함한다. 정전 척 구동 플레이트는, 록킹(locking) 메커니즘을 통해 하나의 조립체로부터 다른 조립체로 무게를 전달하지 않으면서, 정전 척 픽스쳐와 유지 링 조립체를 고정시키기 위한 록(lock)을 갖는다.

Description

새로운 또는 개장된 정전 척을 폴리싱하는 방법{A METHOD OF POLISHING A NEW OR A REFURBISHED ELECTROSTATIC CHUCK}
[0001] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 챔버에서의 사용을 위한 정전 척을 준비하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱은 다수의 상이한 화학적 및 물리적 프로세스들을 수반하고, 이러한 프로세스들에 의해 미세한 집적 회로들이 기판 상에 생성된다. 집적 회로를 이루는 재료들의 층들은, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 및 에피택셜(epitaxial) 성장, 등에 의해 생성된다. 재료의 층들 중 일부는 포토레지스트 마스크들 및 습식(wet) 또는 건식(dry) 에칭 기술들을 사용하여 패터닝된다. 집적 회로들을 형성하는 데에 활용되는 기판은 실리콘, 갈륨 비소, 인화 인듐, 유리, 또는 다른 적절한 재료일 수 있다.
[0003] 전형적인 반도체 프로세싱 챔버는, 프로세스 구역을 정의하는 챔버 본체, 가스 공급부로부터 프로세스 구역 내로 가스를 공급하도록 이루어진 가스 분배 조립체, 기판 지지 조립체 상에 포지셔닝된 기판을 프로세싱하기 위해 프로세스 가스를 에너자이징하는(energize) 데에 활용되는 가스 에너자이저(energizer), 예를 들어, 플라즈마 생성기, 및 가스 배기부를 포함한다. 기판 지지 조립체는, 프로세싱 동안 기판을 기판 지지 조립체에 유지하는 척(chuck)을 포함할 수 있다. 반도체 프로세싱 챔버들에서 통상적으로 사용되는 척의 일 예는 정전 척이다. 정전 척의 품질 및 성능은 기판 디바이스 성능 및 수율에 대해 상당한 영향을 갖는다. 정전 척은 또한, 프로세싱 동안 기판의 온도를 유지하는 것을 돕기 위해, 기판 아래에 후면 가스 유동들(backside gas flows)을 제공한다. 정전 척의 엣지는, 후면 가스가 기판 아래로부터 탈출하는 것을 방지하기 위한 밀봉부(seal)를 갖는다. 그러나, 심지어 새로운 정전 척들의 경우에도, 후면 가스에 대한 누설 레이트(leak rate)는 종종, 용인 가능하지 않다.
[0004] 도 1은 종래의 정전 척(100)을 예시한다. 정전 척(100)은 퍽(puck; 120) 및 알루미늄 플레이트(130)를 포함한다. 퍽(120)은 바닥부 표면(131) 및 정상부 표면(121)을 갖는다. 정상부 표면(121)은 프로세싱 동안 기판을 지지한다. 알루미늄 플레이트(130)는 바닥부 표면(132) 및 정상부 표면(122)을 갖는다. 정전 척(100)의 조립 동안, 퍽(120)을 알루미늄 플레이트(130)에 부착시키기 위해, 퍽(120)의 바닥부 표면(131)과 알루미늄 플레이트(130)의 정상부 표면(122) 사이에 접합부(bond; 140)가 형성된다. 그러나, 접합부(140)는 종종, (참조 번호 145에 의해 예시된 바와 같이) 퍽(120)의 정상부 표면(121)이 휘게(bow) 만든다.
[0005] 플라즈마 프로세싱 동안, 편평한 기판(도시되지 않음)은 퍽(120)의 외부 엣지(147)와 접촉하고, 그러한 외부 엣지를 따라 밀봉부를 형성한다. 그러나, 퍽(120)의 휨(145)은 종종, 편평한 기판이 외부 엣지(147)와의 연속적인 접촉을 유지하는 것의 실패를 초래하고, 따라서, 양호한 밀봉부가 퍽(120)과 기판 사이에 확립되는 것을 방해하며, 그러는 동안, 퍽(120)과 기판 사이로부터 밖으로 유동하는 냉각 가스들의 누설 레이트를 증가시킨다. 과도한 냉각 가스 누설은, 퍽(120)의 정상부 표면(121) 상에서 프로세싱되는 기판들에 대한 결함 레이트를 증가시킨다. 그러나, 퍽(120)으로부터 휨(145)을 제거하려는 시도들은, 정상부 표면(121)의 엣지들(147)을 만곡시키는(rounding) 것을 초래하며, 이는 불리하게, 냉각 가스들의 누설 레이트를 증가시킨다.
[0006] 플라즈마 프로세싱 동안, 에너자이징된 가스는 종종, 정전 척(100)의 노출된 부분들을 에칭하고 부식시키는 고도의 부식성 종으로 구성된다. 정전 척(100)이, 휨을 제거하려는 시도들로부터 만곡된 엣지들을 갖는 경우, 정전 척은 더 자주 서비싱될(serviced) 필요가 있을 수 있다.
[0007] 따라서, 정전 척 상의 후면 가스 밀봉부를 개선하는 것에 대한 필요가 존재한다.
[0008] 본 발명의 실시예들은 정전 척을 폴리싱하기에 적합한 폴리싱 링 조립체 및 그러한 조립체를 사용하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 폴리싱 링 조립체는 유지 링 조립체 및 정전 척 픽스쳐(fixture)를 갖는다. 유지 링 조립체는 내측 직경 및 정상부 표면을 갖는 세라믹 유지 링, 및 복수의 외측 구동 링들(drive rings)을 포함하고, 복수의 외측 구동 링들은 세라믹 유지 링 위에 위치된다. 정전 척 픽스쳐는 세라믹 유지링의 일부 위에 배치되고 세라믹 유지 링의 내측 직경에 그 측면이 인접한 정전 척 구동 플레이트를 포함한다.
정전 척 구동 플레이트는, 록킹(locking) 메커니즘을 통해 하나의 조립체로부터 다른 조립체로 무게를 전달하지 않으면서, 정전 척 픽스쳐와 유지 링 조립체를 고정시키기 위한 록(lock)을 갖는다.
[0009] 다른 실시예에서, 정전 척을 평탄화(planarizing)하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 정전 척의 정상부 표면을 폴리싱 패드에 대해 위치시키는 단계 ― 정전 척은, 폴리싱 패드에 대해 또한 배치되는 유지 링에 의해 한정됨(circumscribed) ―, 유지 링 및 정전 척과 접촉하는 동안 폴리싱 패드를 회전시키는 단계, 및 정전 척이 유지 링과 접촉하는 동안 폴리싱 패드에 연마재 슬러리(abrasive slurry)를 적용하는 단계를 포함한다.
[0010] 본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다.
[0011] 도 1은 종래의 정전 척의 단면도이고;
[0012] 도 2는 폴리싱된 정전 척의 일 실시예를 갖는 예시적인 반도체 프로세싱 챔버의 단면도이며;
[0013] 도 3은, 도 2에 도시된 폴리싱된 정전 척의 분해 사시도이고;
[0014] 도 4는, 정전 척을 평탄화하고 폴리싱하기 위한 폴리싱 링 조립체를 예시하며;
[0015] 도 5는 개장(refurbishing)을 위해 정전 척을 준비하기 위한 방법을 예시하고; 그리고
[0016] 도 6은 정전 척을 폴리싱하기 위한 방법이다.
[0017] 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0018] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시되는 엘리먼트들이, 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유익하게 사용될 수 있다는 점이 고려된다.
[0019] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 정전 척과 정전 척 상에 위치되는 기판 사이의 밀봉부를 개선하는 것에 관한 것이다. 개선된 밀봉부는, 정전 척과 기판 사이에서 유동하는 헬륨과 같은 후면 냉각 가스의 누설 레이트를 감소시킨다. 기판 및 정전 척의 외측 밀봉 밴드(seal band)를 따라 평활한(smooth) 밀봉 표면을 제공하기 위해, 정전 척은 평탄화되고 폴리싱된다. 밀봉 밴드의 평활한 평탄 표면은, 기판과 접촉하고 밀봉부를 형성하는 밀봉 밴드 표면의 양을 증가시킨다. 따라서, 개선된 밀봉부가 밀봉 밴드와 기판 사이에 제공된다. 개선된 밀봉부는 냉각 가스 누설 레이트를 감소시키고, 이로써, 기판 제조 결함들을 감소시키며 기판 지지 조립체의 서비스 수명을 개선하면서 유지 및 제조 비용을 감소시킨다.
[0020] 도 2는, 챔버 내에 배치된 폴리싱된 정전 척(250)의 일 실시예를 갖는 예시적인 반도체 프로세싱 챔버(200)의 단면도이다. 정전 척(250)의 일 실시예가 본원에서 설명되지만, 다른 구성들을 갖는 정전 척들이 본 발명으로부터 이익을 향유하도록 이루어질 수 있음이 고려된다.
[0021] 프로세싱 챔버(200)는, 내부 용적(206)을 에워싸는(enclose) 덮개(204) 및 챔버 본체(202)를 포함한다. 챔버 본체(202)는 전형적으로, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 다른 적합한 재료로 제조된다. 챔버 본체(202)는 일반적으로, 측벽들(208) 및 바닥부(210)를 포함한다. 일반적으로, 기판 액세스 포트(도시되지 않음)는 측벽(208)에 정의되고, 프로세싱 챔버(200)로부터 기판(244)의 입출을 용이하게 하기 위한 슬릿 밸브에 의해 선택적으로 밀봉된다. 챔버 본체(202) 및 프로세싱 챔버(200)의 관련된 컴포넌트들의 치수들은 제한되지 않으며, 일반적으로, 프로세싱될 기판(244)의 크기보다 비례적으로 더 크다. 기판 크기들의 예들은, 특히, 150mm 직경, 200mm 직경, 300mm 직경, 및 450mm 직경들을 갖는 기판들을 포함한다.
[0022] 배기 포트(226)는 챔버 본체(202)에 정의되고, 내부 용적(206)을 펌프 시스템(228)에 커플링시킨다. 펌프 시스템(228)은 일반적으로, 프로세싱 챔버(200)의 내부 용적(206)을 진공배기하고 프로세싱 챔버의 내부 용적(206)의 압력을 조절하는 데에 활용되는 하나 또는 그 초과의 펌프들, 및 스로틀 밸브들(throttle vavles)을 포함한다. 일 실시예에서, 펌프 시스템(228)은 내부 용적(206) 내부의 압력을, 전형적으로 약 10mTorr 내지 약 20Torr인 동작 압력들에서 유지한다.
[0023] 덮개(204)는 측벽(208) 상에서 지지되고, 챔버 본체(202)를 밀봉한다. 덮개(204)는, 프로세싱 챔버(200)의 내부 용적(206)에 대한 액세스를 허용하기 위해, 개방될 수 있다. 프로세스 및/또는 세정 가스들을 가스 분배 조립체(230)를 통해 내부 용적(206)에 제공하기 위해, 가스 패널(258)은 프로세싱 챔버(200)에 커플링된다. 특히, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, CHF3, CH2F3, Cl2 및 SiF4와 같은 할로겐-함유 가스, 및 O2, 또는 N2O와 같은 다른 가스들을 포함하는, 프로세싱 가스들의 예들은 프로세싱 챔버에서 프로세싱하는 데에 사용될 수 있다. 캐리어 가스들의 예들은 N2, He, Ar, 프로세스에 대해 불활성인 다른 가스들, 및 비-반응성 가스들을 포함한다. 가스 분배 조립체(230)는, 가스 유동을 기판(244)의 표면으로 지향시키기 위해, 복수의 개구들(232)을 가스 분배 조립체(230)의 하류 표면(downstream surface) 상에 가질 수 있다. 가스 분배 조립체(230)는, 할로겐-함유 케미스트리들(chemistries)에 대한 내성을 제공하고 가스 분배 조립체(230)가 부식되는 것을 방지하기 위해, 실리콘 카바이드와 같은 세라믹 재료, 벌크 이트륨(bulk Yttrium), 또는 그의 옥사이드에 의해 제조될 수 있고 그리고/또는 코팅될 수 있다.
[0024] 기판 지지 조립체(248)는, 가스 분배 조립체(230) 아래의, 프로세싱 챔버(200)의 내부 용적(206)에 배치된다. 기판 지지 조립체(248)는 프로세싱 동안 기판(244)을 유지한다. 기판 지지 조립체(248)는 일반적으로, 기판 지지 조립체를 통해 배치된 복수의 리프트 핀들(lift pins)(도시되지 않음)을 포함하고, 그러한 복수의 리프트 핀들은, 기판 지지 조립체(248)로부터 기판(244)을 리프팅하고, 종래 방식의, 로봇(도시되지 않음)을 이용한, 기판(244)의 교환을 용이하게 하도록 구성된다.
[0025] 일 실시예에서, 기판 지지 조립체(248)는 장착(mounting) 플레이트(262), 페데스탈(pedestal; 252), 및 정전 척(250)을 포함한다. 정전 척(250)은 베이스(base; 264) 및 퍽(266)을 더 포함한다. 장착 플레이트(262)는 챔버 본체(202)의 바닥부(210)에 커플링되고, 특히, 유체들, 전력 라인들, 및 센서 리드들(leads)과 같은 유틸리티들(utilities)을 베이스(264) 및 퍽(266)으로 라우팅하기(routing) 위한 통로들을 포함한다.
[0026] 퍽(266)은, 프로세싱 챔버(200)의 외부에 포지셔닝된 척킹 전력 소스(282)에 의해 제어되는 적어도 하나의 클램핑(clamping) 전극(280)을 포함한다. 전극(280)(또는 베이스(264) 또는 퍽(266)에 배치된 다른 전극)은, 프로세싱 챔버(200) 내에서 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해, 매칭 회로(matching circuit; 288)를 통해 하나 또는 그 초과의 RF 전력 소스들(284, 286)에 추가적으로 커플링될 수 있다. 전력 소스들(284, 286)은 일반적으로, 약 50kHz 내지 약 3GHz의 주파수 및 최대 약 10,000와트의 전력을 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다.
[0027] 베이스(264) 또는 퍽(266) 중 적어도 하나는, 기판 지지 조립체(248)의 측방향(lateral) 온도 프로파일을 제어하기 위해, 적어도 하나의 선택적 매립형(embedded) 가열기(276), 적어도 하나의 선택적 매립형 아이솔레이터(isolator; 274), 및 복수의 도관들(268, 270)을 포함할 수 있다. 도관들(268, 270)은, 도관들을 통해 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(272)에 유체적으로 커플링된다. 매립형 아이솔레이터(274)는 도관들(268, 270) 사이에 배치된다. 가열기(276)는 전력 소스(278)에 의해 조절된다. 도관들(268, 270) 및 가열기(276)는 베이스(264)의 온도를 제어하는 데에 활용되고, 이로써, 퍽(266)을 가열하고 그리고/또는 냉각한다. 베이스(264) 및 퍽(266)의 온도는 복수의 온도 센서들(290, 292)을 사용하여 모니터링될 수 있다.
[0028] 도 3은 도 2에 도시된 폴리싱된 정전 척(250)의 분해 사시도이다. 정전 척(250)은 퍽(266), 및 퍽(266)에 부착된 베이스(264)를 포함한다. 퍽(266)은, 퍽 상에 포지셔닝되는 기판(도시되지 않음)의 크기 및 형상과 실질적으로 매칭되는(match), 환형 둘레(periphery)(322)를 갖는 디스크-형 형상을 갖는다. 퍽(266)은 밀봉 밴드(316), 복수의 메사들(mesa's; 310), 및 가스 통로들(308)을 더 포함할 수 있다. 그루브들과 같은, 퍽(266)의 전면 표면(306)에 형성되는 가스 통로들(308)은 He와 같은 열 전달(또는 후면) 가스의 소스에 유체적으로 커플링된다. 가스 통로들(308)은, 약 5도 내지 약 10도의 간격을 갖고 내측 원형 그루브(312)에서 종료되는 방사상 채널들을 포함한다. 동작 시에, 퍽(266)과 기판(244) 사이의 열 전달을 강화하기 위해, 후면 가스가 복수의 후면 가스 도관들(327)을 통해 가스 통로들(308) 내에 제공될 수 있다. 밀봉 밴드(316)는 퍽(266)의 환형 둘레(322) 상에, 예를 들어, 외측 엣지(323)로부터 약 1.5mm에 존재할 수 있고, 가스 통로들(308)의 후면 가스가, 프로세싱 챔버(200)의 내부 용적(206) 내로 과도하게 탈출하는 것을 방지하기 위해, 기판(244)과 퍽(266) 사이에 밀봉부를 제공한다.
[0029] 일 실시예에서, 퍽(266)은 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 세라믹 재료들의 적합한 예들은 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 알루미늄 니트라이드(AlN), 티타늄 옥사이드(TiO), 티타늄 니트라이드(TiN), 및 실리콘 카바이드(SiC), 등을 포함한다. 다른 실시예에서, 퍽(266)은, 세라믹 재료 함유 희토류 금속(rare earth metal)으로 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 퍽(266)은 Y2O3로 제조될 수 있다.
[0030] 베이스(264)는 디스크-형 주 부분(324), 및 주 부분(324)으로부터 외측으로 연장되는 환형 플랜지(flange)(320)를 갖고, 퍽(266) 아래에 부착된다. 베이스(264)는 위에 놓인 퍽(266)의 열 특성들과 실질적으로 매칭되는 열 특성들을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 베이스(264)는, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속, 또는 다른 적합한 재료들로 제조될 수 있다. 대안적으로, 베이스(264)는, 양호한 강도(strength) 및 내구성(durability)뿐만 아니라 열 전달 특성들도 제공하는, 세라믹 및 금속 재료의 조성물(composite)로 제조될 수 있다. 조성물 재료는, 퍽(266) 및 베이스(264)의 분리 또는 정전 척(250)의 뒤틀림(warping)을 완화하고 열 팽창의 미스매치(mismatch)를 감소시키기 위해, 위에 놓인 퍽(266)과 실질적으로 매칭될 수 있는 열 팽창 계수를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 베이스(264)는, 분산된(dispersed) 세라믹 입자들을 갖는 금속과 같은, 금속 및 세라믹의 상이한 조성을 포함할 수 있는 조성물 재료로 제조될 수 있다.
[0031] 다시 도 2를 참조하면, 베이스(264)는 접합 재료(bonding material; 238)에 의해 퍽(266)에 커플링될 수 있다. 접합 재료(238)는 퍽(266)과 베이스(264) 사이의 열 에너지 교환을 용이하게 하고, 이들 간의 열 팽창 미스매치를 감소시킨다. 하나의 예시적인 실시예에서, 접합 재료(238)는 베이스(264)를 퍽(266)에 기계적으로 접합시킨다. 다른 실시예에서, 접합 재료(238)는, 실리콘계 화합물(silicon based compound) 및 아크릴계 화합물 중 적어도 하나를 갖는 열 전도성 페이스트(paste) 또는 테이프일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 접합 재료(238)는, 화합물에 금속 또는 세라믹 충전제들(fillers)이 혼합되거나(mixed) 또는 부가된 실리콘계 화합물 및 아크릴계 화합물 중 적어도 하나를 갖는 열 전도성 페이스트 또는 테이프일 수 있다. 금속 충전제는 Al, Mg, Ta, Ti, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있고, 세라믹 충전제는 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 알루미늄 니트라이드(AlN), 티타늄 다이보라이드(diboride)(TiB2), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
[0032] 접합 재료(238)를 이용하여 퍽(266)을 베이스(265)에 접합시킨 후에, 정전 척(250)의 표면은 휨 상태가 될 수 있고, 더이상 평탄화된 상태가 아닐 수 있으며, 냉각 가스 누설의 가능성을 증가시킨다. 부가적으로, 플라즈마 프로세싱 동안, 에너자이징된 가스는 종종, 기판 지지 조립체의 노출된 부분들을 에칭하고 부식시키는 고도의 부식성 종으로 구성된다. 특히, 밀봉 밴드의 부식은, 냉각 가스들에 대한 효과적인 밀봉부를 유지하는 데 있어서 문제가 된다.
[0033] 밀봉 밴드의 밀봉 특성들을 개선하기 위한 현재의 통상적인 실시는, 밀봉 밴드(316)의 표면 거칠기를 감소시키기 위해, 슬러리와 함께 경질(hard)의 세라믹 플레이트들을 사용하여 밴드를 폴리싱하고, 이로써, 기판과 정전 척 사이의 접촉을 강화하는 것이다. 그러나, 경질의 세라믹 폴리싱 플레이트들을 이용한 폴리싱은 강건한(robust) 밀봉 표면을 제공하지 않는다. 본 발명자들은, 연질(soft)의 패드를 이용하여 밴드를 폴리싱하는 것에 의해, 초 평활(ultra smooth) 밀봉 표면 마감처리(finish)가 달성될 수 있음을 발견하였다. 그러나, 연질의 패드들은 정전 척(250)의 외측 엣지(323) 및 밀봉 밴드(316)를 만곡시키는 경향이 있고, 정전 척(250)에 대한 전면 표면(306)의 비-평탄성(non-planarity)을 초래하며, 이로써, 정전 척(250)과 기판 사이에 부실한 밀봉부를 제공하고, 이에 의해, 바람직하지 않은 냉각 가스 누설을 허용한다. 초 평활 마감처리를 제공하려고 폴리우레탄 폴리싱 패드와 같은 연질의 패드를 이용하여 밀봉 표면들을 폴리싱하면서 정전 척(250)의 밀봉 밴드(316) 및 외측 엣지(323)의 만곡을 방지하기 위해, 본 발명자들은, 폴리싱 링 조립체가 만곡을 완화시키고, 따라서, 정전 척(250)의 서비스 수명을 연장시키는 강건한 밀봉 표면을 제공한다는 것을 발견하였다.
[0034] 도 4는, 상기 설명된 강건한 밀봉 표면을 생성하는, 정전 척(250)을 평탄화하고 폴리싱하기 위한 폴리싱 링 조립체(400)를 예시한다. 베이스(264) 및 접합된 퍽(266)을 구비한 정전 척(250)은, 새로운 사용되지 않은 척들을 개선하거나, 또는 재사용하기에 앞서, 개장된 척들의 성능을 강화하기 위해, 폴리싱 링 조립체(400)를 사용하여 프로세싱될 수 있다. 폴리싱 링 조립체(400)는, 척(250)이 폴리셔(polisher; 460) 상에서 평탄화되는 동안, 정전 척(250)을 유지한다. 폴리싱 링 조립체(400)는 유지 링 조립체 및 정전 척 픽스쳐를 갖는다. 폴리싱 유지 조립체는 세라믹 유지 링(410), 및 외측 구동 링(420)을 포함한다. 정전 척 픽스쳐는 정전 척 구동 플레이트(430), 퍼징 픽스쳐(purging fixture; 415), 복수의 외측 무게추들(weights)(440), 및 복수의 내측 무게추들(445)을 포함한다. 폴리싱 링 조립체(400)는, 정전 척(250)이 폴리셔(460) 상에서 평탄화될 때, 정전 척(250)의 위치 및 운동을 제어한다.
[0035] 폴리셔(460)는, 인터커넥트(interconnect; 466)에 의해, 폴리싱 패드(461)가 상부에 존재하는 플래튼(462)에 커플링된 모터(465)를 갖는다. 폴리싱 패드(461)는 형상이 원형일 수 있고, 폴리싱 링 조립체(400)의 치수보다 더 큰 치수를 갖는다.
[0036] 세라믹 유지 링(410)의 정상부 표면(411)은 전면 표면(306)과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 외측 구동 링(420)은 세라믹 유지 링(410) 위에 그리고 퍼징 픽스쳐(415)의 외부 둘레(412)를 따라 배치된다. 정전 척 구동 플레이트(430)는 정전 척(250) 위에 적층될(stacked) 수 있고, 복수의 외측 무게추들(440) 및 정전 척(250)과 인터록킹되는(interlock) 록킹 메커니즘을 포함한다. 록킹 메커니즘은, 록킹 메커니즘을 통해 하나의 조립체로부터 다른 조립체로 무게를 전달하지 않으면서, 유지 링 조립체를 정전 척 픽스쳐와 고정시킨다. 록킹 메커니즘은 복수의 구동 핀들(434) 및 구동 키들(keys)(432), 또는 외측 무게추들 및 정전 척(250)을 고정시키기에 적합한 다른 디바이스의 형태일 수 있다. 부가적인 내부 무게추들(445)은 정전 척 구동 플레이트(430) 위에 위치된다. 무게추들(445, 440)은 정전 척(250)을 폴리싱 패드(461)에 대해 가압하는, 고정된, 즉, 미리 정해진 압력을 제공한다. 대안적으로, 정전 척 구동 플레이트(430)는, 록킹되지 않을 수 있는 구동 키들을 가질 수 있다. 부가적으로, 세라믹 유지 링(410)이 또한, 록킹되지 않을 수 있다. ESC 조립체는, 조립체에서의 운동에 기인하여, 약간 편심으로(off center) 회전할 수 있다. 그러나, 작은 간극(clearance)들이, 최종 폴리싱 결과들에 대해 영향이 거의 없음을 보장한다.
[0037] 폴리싱 패드(461)는, 기판이 폴리싱 패드(461)에 대해 강제되는(urged) 동안 그루브들을 통해 탈이온수의 유동을 허용하기 위해, 충분한 깊이 및 폭의 그루브들을 포함할 수 있다. 탈이온수는, 후면 가스 도관들(327)에 유체적으로 연결된, 정전 척 구동 플레이트(430)의 중심에 대한 연결부(450)에 의해, 정전 척(250)의 후면으로부터 펌핑될 수 있다. 연결부(450)는, 후면 가스 도관들(327)을 빠져나가는 대략 400 내지 450ml/분의 탈이온수를 정전 척(250)의 전면 표면(306) 상에 제공한다. 일정한 물의 유동은, 퇴거된(dislodged) 다이아몬드 입자들, 유리된(loose) 패드 재료, 및 제거된 정전 척 재료들이 정전 척의 후면 가스 도관들(327) 내로 진입하는 것을 방지한다.
[0038] 세라믹 유지 링(410)은, 변위된 웨이브(displaced wave)의 패드 재료를, 폴리싱하는 동안 기판과의 인터페이싱(interfacing)으로부터 이격시킨다. 따라서, 폴리싱 패드(461)는, 기판의 엣지와 접촉할 때, 실질적으로 평탄하다. 일 실시예에서, 세라믹 유지 링(410)은, 더 긴 마모 수명을 위해 99퍼센트 Al2O3와 같은 세라믹으로 만들어질 수 있다. 폴리싱 패드(461) 상에서의 정전 척(250)의 프로세싱 동안, 세라믹 유지 링(410)은 동등한 압력을 폴리싱 패드(461) 상에 가할 수 있거나, 세라믹 유지 링(410)은, 약 2PSI 내지 약 3PSI의 살짝 더 낮은 압력을 폴리싱 패드(461) 상에 가할 수 있다. 이러한 방식에서, 세라믹 유지 링(410)은 패드 변형을 제어하고, 세라믹 유지 링(410)의 내측을 향해 변화하려는 폴리싱 패드(461)의 경향들을 감소시키며, 따라서, 실질적으로 편평하고 평탄한 표면 ― 그러한 표면 상에서 정전 척(250)을 폴리싱함 ― 을 제공하고, 이에 의해, 엣지를 따른 만곡이 없는, 전면 표면(306)의 강건한 폴리싱을 제공한다.
[0039] 폴리싱 링 조립체(400)는, 정전 척(250)과 같은 사용된 정전 척을 개장하기 위해, 도 5 및 도 6에 설명되는 방법들을 사용하여 활용될 수 있다. 도 5는, 개장을 위해 정전 척(250)을 준비하기 위한 방법(500)이다. 도 6은, 후면 가스 밀봉부를 개선하기 위해 새로운 또는 개장된 정전 척(250)을 폴리싱하기 위한 방법(600)이다.
[0040] 정전 척(250)의 정상부 표면은, 도 3에 도시된 정전 척(250)의 전면 표면(306) 상에서 볼 수 있는 바와 같이, 메사들(310), 밀봉 밴드(316), 및 가스 통로들(308)과 같은 피쳐들(features)을 포함한다. 몇몇 개장 프로세스들에서, 정전 척(250)의 밀봉 밴드(316) 및 메사(310)는 전면 표면(306)을 편평도 사양으로(flatness specification) 평탄화하는 것에 의해 제거될 수 있다. 적절하게 이루어지지 않는 경우, 정전 척은 큰 만곡, 고도의 오염된 후면 가스 도관들, 긴 폴리싱 시간을 가질 수 있고, 그리고 재료가 추가로 제거될 수 있다. 여러 가지 적합한 장비를 사용하여 방법이 수행될 수 있음이 고려되지만, 방법(500)은 이하의 장비를 사용하여 설명될 것이다.
·36인치 직경 플래튼
·폴리싱 링 조립체(도 4와 관련하여 설명된 바와 같이, 세라믹 유지 링(410), 퍼징 픽스쳐(415), 외측 구동 링(420), 정전 척 구동 플레이트(430), 복수의 외측 무게추들(440), 및 내부 무게추들(445)을 포함함)
·다이아몬드 파우더 100 cts: 타입 MA 30㎛
·다이아몬드 파우더 100 cts: 타입 MA 3㎛
·LP57 34" OD/12" ID (30㎛)
·LP57 34" OD/12" ID (3㎛)
·스프레이 노즐 (30㎛)
·스프레이 노즐 (3㎛)
·스프레이 병(bottle) (30㎛)
·스프레이 병 (3㎛)
·자동 교반(stirring)을 구비한 전기 디스펜서(dispenser) 및 하이프레즈 미니마이저(Hyprez Minimizer)
[0041] 방법(500)은 블록(1)에서 시작하며, 여기서, 정전 척이 평탄화를 위해 준비된다. 정전 척을 로케이팅하고 정전 척의 결함들을 기록하기 위해, 정전 척에 대해 검사가 수행될 수 있다. 정전 척의 표면에 걸쳐서 유전체 두께에 대한 측정이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 약 21개의 균등하게 이격된 위치들은, 와전류 계량기(eddy current meter) 또는 다른 적합한 두께 측정 디바이스를 사용하여, 미크론 단위의 두께에 대해 측정된다. 정전 척 정상부 "척킹" 표면의 편평도는, +/- 1㎛의 용적 측정 정확도(volumetric accuracy)를 갖는 좌표 측정 기계(coordinate measuring machine; CMM)를 사용하여 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 편평도의 치수는 약 10㎛ 미만일 수 있다. 부가적으로, 밀봉 밴드 및 메사 프로파일은, 스키드가 없는(skidless) 표면 형상 측정 장치(surface profilometer)를 사용하여 척킹 표면 상의 약 4개의 위치들에서 측정될 수 있다.
[0042] 정전 척의 정상부 표면의 후면 가스 도관들 및 다른 홀들은 정전 척의 정상부 측(side)으로부터 고무 플러그들을 이용하여 플러깅될(plugged) 수 있다. 정전 척은 베이스 주변이 테이프로 마스킹될 수 있다. 테이프 두께는 약 0.005인치 내지 약 0.007인치일 수 있고, 테이프 자체가 살짝 겹칠 수 있다(wrap over). 일 실시예에서, 정전 척의 외측 직경은 약 1.0인치의 테이프 겉포장(overwrap)을 이용하여 완전하게 마스킹될 수 있다.
[0043] 블록(2)에서, 패드는, 둥근 플레이트 상에 장착된 화학적 기계적 평탄화(CMP) 컨디셔너들을 사용하여 컨디셔닝될(conditioned) 수 있다. 둥근 플레이트의 외측 직경(OD)은 약 11.7인치일 수 있다. 컨디셔닝은, 바싹 건조된(dried up) 슬러리 또는 뭉툭한(blunt) 다이아몬드들을 제거하기 위해, 임의의 폴리싱 또는 평탄화가 일어나기 전에 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 약 400ml/분 내지 약 500ml/분의 유량의 탈이온수와 함께 CMP 컨디셔너들이 패드에 적용되는 동안, 패드를 지지하는 플래튼은 약 5분간 모터에 의해 약 74RPM으로 구동될 수 있다.
[0044] 블록(3)에서, 폴리싱 링 조립체(400)는 정전 척(250) 상에 설치될 수 있다. 세라믹 유지 링은 정전 척 위에 위치될 수 있다. 세라믹 유지 링 및 정전 척 양자 모두는 폴리싱 패드 상에 뒤집힐(flipped) 수 있고, 이에 의해, 정전 척의 정상부 표면은 폴리싱 패드와 접촉한다. 복수의 외측 구동 링들은 세라믹 유지 링위에 위치된다. 외측 구동 링들은, 외측 구동 링의 핀들이 세라믹 유지 링의 수용기들(receivers)과 정렬되는 것을 허용하기 위해, 세라믹 유지 링 상에서 회전된다. 정렬 시에, 외측 구동 링 및 세라믹 유지 링은 동일 평면 상에 있게 되고, 서로에 대한 세라믹 유지 링 및 외측 구동 링의 회전을 록킹한다.
[0045] 정전 척 구동 플레이트는 정전 척 상에 위치된다. 정전 척 구동 플레이트는, 정전 척의 수용기들과 정렬되는 구동 핀들, 및 외측 구동 링 위에 위치된 복수의 외측 무게추들과 정렬되는 구동 키들을 갖는다. 일 실시예에서, 외측 무게추들은 약 55lbs 내지 약 56.5lbs이다. 복수의 내부 무게추들은 정전 척 구동 플레이트 위에 위치된다. 일 실시예에서, 내부 무게추들은 약 75lbs 내지 약 93lbs 범위일 수 있다.
[0046] 정전 척 엣지들의 만곡을 방지하기 위해, 폴리싱 시간은 모니터링되어야 한다. 결합된 내부 무게추들 및 외측 무게추들은, 패드를 터칭하는 정전 척 및 폴리싱 링 조립체 양자 모두에 대해 압력을 가하고, 따라서, 패드 상에서 정전 척을 프로세싱하는 데에 요구되는 폴리싱 시간을 감소시킨다. 폴리싱은, 접촉 압력을 증가시키면서 접촉 표면적을 감소시키는 것에 의해, 더 효율적이 된다. 일 실시예에서, 정전 척은 약 107.5평방 인치의 면적을 갖고, 약 66평방 인치의 면적을 갖는 세라믹 유지 링을 갖는 폴리싱 링 조립체에 위치될 수 있다. 약 57lbs의 무게추들이 세라믹 유지 링 상에 위치되고, 약 75lbs의 무게추들이 정전 척 상에 위치된다. 무게추들은, 정전 척 및 세라믹 유지 링으로 하여금, 각각, 패드에 대해 약 0.86PSI의 압력을 균등하게 가하게 한다.
[0047] 블록(4)에서, 메사들 및 밀봉 밴드는 정전 척의 표면으로부터 제거된다. 메사 제거 동작 동안, 30㎛ 다이아몬드 그릿(grit)을 갖는 패드가 플래튼에 부착될 수 있다. 30㎛ 다이아몬드 그릿 연마재들을 갖는 슬러리가 패드에 제공되어 메사들을 제거하고, 정전 척의 정상부 표면의 Ra를 약 8마이크로-인치의 Ra로 만든다. 연마재 슬러리는, 약 425ml 내지 약 450ml의 탈이온수와 혼합된 약 1.3그램 내지 약 1.6그램의 30㎛ 다이아몬드 파우더를 포함한다. 30㎛ 다이아몬드 그릿 슬러리는, 30㎛ 스프레이 노즐을 이용하여 30㎛ 다이아몬드 패드 상에 스프레잉하기 전에, 자동 교반기 또는 다른 적합한 혼합 디바이스에서 혼합될 수 있다. 스프레이 노즐은 패드의 중앙 트랙을 향하여 향하게 될(pointed) 수 있고, 슬러리는, 약 25초의 간격들에 걸쳐 약 8초 동안, 패드 상에 스프레잉될 수 있다. 슬러리 유량은 약 9ml/분 내지 약 10ml/분의 범위일 수 있다. 30㎛ 다이아몬드 패드를 지지하는 플래튼은 모터에 의해 약 54RPM으로 구동될 수 있다. 정전 척 상에 남아 있는 메사들에 대해 검사하기 위해, 고휘도(bright) LED 광이 사용될 수 있다. 정전 척 상의 메사들을 제거하기 위한 추정된 시간은 약 25분 내지 약 1.75시간일 수 있다.
[0048] 후면 가스 도관들은, 패드로부터 정전 척을 제거한 후, 탈이온수를 이용하여 퍼징된다. 일 실시예에서, 후면 가스 도관들은 약 1분 동안 퍼징된다. 탈이온수를 이용한 가스 도관들의 퍼징은, 슬러리가, 후면 가스 도관들의 홀들에서 건조되는 것을 방지한다. 그런 다음에, 정전 척은 약 5분 동안 린싱될(rinsed) 수 있고, 정전 척의 표면은 스폰지를 이용하여 세정될 수 있고, 클린 룸 와이프들(clean room wipes)을 이용하여 와이핑 건조될(wiped dry) 수 있다.
[0049] 정전 척의 정상부 표면의 표면 거칠기는, 스키드가 없는 표면 형상 측정 장치 또는 다른 적합한 측정 디바이스를 사용하여, 정전 척 표면 상에 균등하게 분포된 복수의 위치들에서 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 표면 거칠기는 정전 척 표면을 따라 약 17개의 위치들에서 측정된다. 30㎛ 다이아몬드 패드 및 30㎛ 다이아몬드 그릿 슬러리를 이용한 폴리싱 이후 표면 거칠기(Ra)는 약 10μin 내지 약 13μin 이어야 한다. 임의의 하나의 측정된 위치에서 표면 거칠기가 약 13μin보다 더 높은 경우, 그러면 폴리싱은, 상이한 위치들에서 측정된 표면 거칠기들 모두가 약 13μin보다 더 높지 않을 때까지 계속되어야 한다.
[0050] 정전 척의 메사들, 및 다른 표면 피쳐들을 제거하는 데에 사용된 패드는 플래튼으로부터 제거될 수 있다. 슬러리를 위한 30㎛ 다이아몬드 노즐이 제거될 수 있고, 플래튼은 임의의 접착제 또는 먼지를 제거하는 것에 의해 세정될 수 있다. 폴리싱 패드는, 버블들이 패드 하에 포획되지(trapped) 않도록, 편평한 방식으로 설치될 수 있다. 폴리싱 패드는, 3㎛ 다이아몬드 그릿 또는 다른 적합한 연마재를 포함하는 연마재 표면을 가질 수 있다. 패드는, 패드에 대한 컨디셔닝을 시작하기 전에, 플래튼에 대해 정렬된다. 그런 다음에, 패드는, 모터를 이용하여 약 5분 동안 플래튼을 약 90RPM으로 구동시키는 것에 의해 컨디셔닝되는 한편, 패드는 CMP-타입 컨디셔너들을 사용하여 컨디셔닝된다.
[0051] 블록(5)에서, 정전 척은, 3㎛ 다이아몬드 연마재들을 갖는 슬러리를 사용하여 평탄화된다. 슬러리는, 3㎛ 다이아몬드 그릿 슬러리를 형성하기 위해, 약 425ml 내지 약 450ml의 탈이온수와 혼합된 약 1.3그램 내지 약 1.6그램의 3㎛ 다이아몬드 파우더를 포함할 수 있다. 슬러리는, 3㎛ 슬러리 노즐로부터의 스프레잉에 적합한 슬러리를 만들기 위해, 자동 교반기, 또는 다른 적합한 디바이스에서 혼합될 수 있다. 슬러리 노즐은, 스프레잉되는 슬러리가 패드의 중앙을, 예를 들어, 패드의 중앙으로부터 약 1인치를 접촉하도록, 지향될 수 있다. 슬러리는 약 25초 간격들에 걸쳐 대략 약 8초 동안 연속적으로 스프레잉될 수 있다. 일 실시예에서, 3㎛ 다이아몬드 그릿 슬러리는, 54RPM으로 회전하는 3㎛ 다이아몬드 패드의 중앙 상에 스프레잉될 수 있다. 슬러리 유량은 약 5ml/분 내지 약 50ml/분의 범위일 수 있다. 약 56.5lbs의 외측 무게추들 및 약 75lbs의 내측 무게추들을 갖는 정전 척은, 약 5분 동안의 린싱 이전에, 약 60분 동안 3㎛ 다이아몬드 패드 상에서 폴리싱된다.
[0052] 정전 척을 3㎛ 다이아몬드 패드로부터 제거한 후에, 후면 가스 도관들은 탈이온수로 즉시 퍼징된다. 일 실시예에서, 후면 가스 도관들은 약 1분 동안 퍼징된다. 탈이온수는 도관들로부터 슬러리를 제거하고, 건조된 슬러리로부터의 도관들의 막힘(clogging)을 방지한다. 정전 척의 전면 표면은 스폰지로 세정될 수 있다. Al2O3 600 그릿 드레싱 스틱들(dressing sticks)을 이용한 부가적인 세정은 모든 슬러리 잔류물들이 제거될 때까지 수행될 수 있다. 후면 가스 도관들 및 정전 척 표면은, 깨끗한(clean) 건조한 공기를 이용하여 블로잉 건조될(blow dried) 수 있을 뿐만 아니라, 클린 룸 와이프들을 이용하여 와이핑 건조될 수 있다.
[0053] 표면 거칠기는, 스키드가 없는 표면 형상 측정 장치 또는 다른 적합한 측정 디바이스를 사용하여 측정될 수 있다. 측정들은 정전 척 표면을 따라 균등하게 분포된 약 17개의 위치들에서 이루어질 수 있다. 측정된 위치들 각각에서의 표면 거칠기는 약 6μin 내지 약 9μin 범위이어야 한다. 정전 척은, 모든 측정된 표면 거칠기 위치들이 약 9μin 미만일 때까지, 블록(5)에서 설명된 바와 같은 평탄화를 반복할 수 있다.
[0054] 유전체 두께는, 와전류 계량기 또는 다른 적합한 두께 측정 디바이스를 사용하여, 균등하게 이격된 위치들에서 다시 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 정전 척 정상부 또는 "척킹" 표면의 편평도는, 정전 척의 표면을 따라, CMM을 사용하여, 약 21개의 균일하게 분포된 위치들에서 측정될 수 있다. 정전 척은, 모든 편평도 측정들이 약 10㎛ 미만일 때까지, 단계(5)에서 설명된 바와 같은 평탄화 프로세스를 반복할 수 있다.
[0055] 블록(6)에서, 폴리싱 링 조립체는 정전 척 및 패드로부터 제거될 수 있다. 복수의 외측 무게추들 및 내부 무게추들이 먼저 제거된다. 정전 척 구동 플레이트는 구동 핀들 및 키들과 함께 제거될 수 있다. 세라믹 유지 링을 제거하기 위해 정전 척을 뒤집기 전에(즉, 정상부 표면을 위로 배향시키기 전에) 외측 구동 링이 제거될 수 있다. 정전 척 제거 동안에, 정전 척과 패드 사이의 진공이 까다로운 것으로 드러날 수 있고 정전 척의 표면에 대한 손상이 쉽게 일어날 수 있기 때문에, 정전 척을 패드로부터 당겨서 떼어내는 것에 주의한다.
[0056] 블록(7)에서, 정전 척은 팩키징될(packaged) 수 있다. 팩키징된 정전 척은 최종 폴리싱을 위한 준비가 되어 있다.
[0057] 새로운 또는 개장된 정전 척을 폴리싱하기 위한 방법(600)은 도 7의 흐름도를 이용하여 설명된다. 정전 척은 최종 폴리싱을 위한 준비가 되어 있고, 여기서, 메사들 및 밀봉 밴드와 같은 모든 표면 피쳐들은 존재하지 않으며, 정전 척 상에 아직 형성되지 않았다. 여러 가지 적합한 장비를 사용하여 방법이 수행될 수 있음이 고려되지만, 방법은 이하의 장비를 사용하여 설명될 것이다.
·36인치 직경 플래튼
·폴리싱 링 조립체(400)(도 4에 도시된 바와 같이, 세라믹 유지 링(410), 퍼징 픽스쳐(415), 외측 구동 링(420), 정전 척 구동 플레이트(430), 복수의 외측 무게추들(440), 및 내부 무게추들(445)을 포함함)
·반도체 사용을 위해 승인된 하이프레즈 다이아몬드 0.5(S7520)60-SO 슬러리
·폴리싱 패드, 12인치 내부 직경을 갖는 34인치 직경 (오직 0.5㎛ 슬러리만)
·스프레이 노즐 (오직 0.5㎛ 슬러리만)
·스프레이 병 (오직 0.5㎛ 슬러리만)
·자동 교반을 구비한 전기 디스펜서 및 하이프레즈 미니마이저
[0058] 블록(1)에서, 정전 척이 검사될 수 있다. 정전 척을 로케이팅하고 정전 척의 결함들을 기록하기 위해, 정전 척에 대해 검사가 수행될 수 있다. 이하의 측정들 중 몇몇은 도 5의 메사 및 밀봉 밴드 제거 방법(500)에서 취해졌으며, 따라서, 다시 취해질 필요가 없다. 그러나, 새로운 정전 척의 경우, 표면 거칠기는, 표면에 걸쳐 균등하게 분포된 복수의 위치들에서, 스키드가 없는 표면 형상 측정 장치 또는 다른 적합한 측정 디바이스를 사용하여, 측정될 수 있다. 부가적으로, 복수의 위치들에서 엣지 프로파일이 측정되고 기록될 수 있다. 일 실시예에서, 엣지 프로파일은, 4개의 등거리(equidistant) 위치들에서 측정될 수 있고, 표면 거칠기는, 정전 척 표면을 따른 약 17개의 균등하게 분포된 위치들에서 측정될 수 있다.
[0059] 0.5㎛ 슬러리 패드(LP57)는 플래튼에 설치될 수 있고, 플래튼과 정렬될 수 있다. 그러나, 예를 들어, 반도체 관련 재료들을 위한 충전되지 않은(unfilled) 폴리우레탄 패드를 폴리싱하기 위해, 부가적인 연질의 슬러리 패드들이 또한 사용될 수 있다. 슬러리 패드는 충전제들을 갖지 않을 수 있고, 약 0.41g/㎤ - 내지 약 0.61g/㎤ 범위의 밀도, 약 65 내지 약 95의 쇼어 A 경도(shore A hardness), 약 4% 내지 약 15%의 압축률, 및 약 80% 내지 약 95%의 탄성 반발(elastic rebound)을 갖는다. 슬러리 패드는 약 5mm 만큼이나 플래튼과 오정렬될 수 있다. 블록(2)에서, 0.5㎛ 패드는, 둥근 플레이트에 장착된 화학적 기계적 평탄화(CMP) 컨디셔너들을 사용하여 컨디셔닝될 수 있다. 둥근 플레이트의 외부 직경(OD)은 약 11.7인치의 직경을 가질 수 있다. CMP 컨디셔닝 디스크들의 외부 직경들은 둥근 플레이트에 접한다. 건조된 슬러리 또는 뭉툭한 다이아몬드들을 제거하기 위해 폴리싱 또는 평탄화 이전에 컨디셔닝이 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 약 400ml/분 내지 약 500ml/분의 유량으로 제공되는 탈이온수가 존재하면서 CMP 컨디셔너들이 패드에 적용되는 동안, 패드를 지지하는 플래튼은 약 5분간 모터에 의해 약 74RPM으로 구동될 수 있다.
[0060] 블록(3)에서, 정전 척은 폴리싱을 위해 준비될 수 있다. 정전 척의 정상부 표면의 후면 가스 도관들 및 다른 홀들은 정전 척의 정상부 측으로부터 고무 플러그들을 이용하여 플러깅될 수 있다. 정전 척은 베이스 주변이 테이프로 마스킹될 수 있다. 테이프 두께는 약 0.005인치 내지 약 0.007인치일 수 있고, 테이프 자체가 살짝 겹칠 수 있다. 일 실시예에서, 정전 척의 외측 직경은 약 1.0인치의 테이프 겉포장을 이용하여 완전하게 마스킹될 수 있다.
[0061] 블록(4)에서, 폴리싱 링 조립체는 정전 척 상에 설치될 수 있다. 세라믹 유지 링은 정전 척 위에 위치될 수 있다. 세라믹 유지 링 및 정전 척 양자 모두는 폴리싱 패드 상에 뒤집힐(flipped) 수 있고, 이에 의해, 정전 척의 정상부 표면은 패드와 접촉한다. 복수의 외측 구동 링들은 세라믹 유지 링 위에 위치된다. 외측 구동 링들은, 외측 구동 링의 핀들이 세라믹 유지 링의 수용기들(receivers)과 정렬되는 것을 허용하기 위해, 세라믹 유지 링 상에서 회전된다. 정렬 시에, 외측 구동 링 및 세라믹 유지 링은 동일 평면 상에 있게 되고, 서로에 대한 세라믹 유지 링 및 외측 구동 링의 회전을 록킹한다.
[0062] 정전 척 구동 플레이트는 정전 척 상에 위치된다. 정전 척 구동 플레이트는, 정전 척의 수용기들과 정렬되는 구동 핀들, 및 외측 구동 링 위에 위치된 복수의 외측 무게추들과 정렬되는 구동 키들을 갖는다. 일 실시예에서, 외측 무게추들은 약 55lbs 내지 약 56.5lbs의 무게가 나간다. 복수의 내부 무게추들은 정전 척 구동 플레이트 상에 위치된다. 일 실시예에서, 내부 무게추들의 전체 무게는 약 75lbs 내지 약 93lbs 범위일 수 있다.
[0063] 결합된 내부 무게추들 및 외측 무게추들은, 폴리싱 링 조립체 및 정전 척이 패드에 대해 동일한 힘을 가하는 것을 초래한다. 일 실시예에서, 약 107.5 평방 인치의 면적을 갖는 정전척은, 약 66 평방 인치의 면적을 갖는 세라믹 유지 링을 구비한 폴리싱 링 조립체에 위치된다. 약 57lbs의 무게추들은 세라믹 유지 링 상에 위치되고, 약 75lbs의 무게추들은 정전 척 상에 위치된다. 무게추들은, 정전 척 및 세라믹 유지 링으로 하여금, 각각, 패드에 대해 약 0.86PSI의 압력을 가하게 한다.
[0064] 블록(5)에서, 정전 척이 폴리싱된다. 0.5㎛ 다이아몬드 연마재들을 갖는 슬러리는 부피로 약 1:1 비율로 탈이온수와 혼합될 수 있다. 슬러리는, 노즐로부터 스프레잉하기에 적합한 슬러리를 만들기 위해, 자동 교반기 또는 다른 적합한 디바이스에서 혼합될 수 있다. 노즐 개구부는, 약 5ml/분 내지 약 50ml/분 범위의 대응하는 유량을 갖는 약 0.030인치 내지 약 0.040인치일 수 있다. 슬러리 노즐은, 스프레잉되는 슬러리가 패드의 중앙 근처에서 패드와 접촉하도록, 향하게 될 수 있다. 일 실시예에서, 슬러리 노즐은, 패드의 중앙으로부터 약 1인치에 슬러리를 스프레잉하도록 향하게 된다. 슬러리는 약 매 25초마다 대략 8초 간격들 동안 연속적으로 스프레잉될 수 있다. 일 실시예에서, 패드가 54RPM으로 회전하는 동안, 0.5㎛ 다이아몬드 그릿 슬러리가 패드 상에 스프레잉될 수 있다. 슬러리 유량은 약 9ml/분 내지 약 10ml/분이다. 정전 척은, 약 56.5lbs의 외측 무게추들 및 약 75lbs의 내측 무게추들을 이용하여 패드에 대해 가압된다. 정전 척은, 약 5분 동안의 린싱 이전에, 약 60분 내지 약 90분 동안 폴리싱될 수 있다.
[0065] 정전 척을 패드로부터 제거한 후, 후면 도관들의 처음 퍼징은 탈이온수를 이용하여 수행될 수 있다. 최종 퍼징은, 후면 도관들을 탈이온수를 이용하여 퍼징하는, 후면 도관들에 위치된 퍼징 픽스쳐를 이용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 후면 도관들은 탈이온수를 이용하여 약 5분 동안 퍼징된다. 탈이온수는 도관들로부터 슬러리를 제거하고, 건조된 슬러리로부터의 도관들의 폐색(obstruction)을 방지한다. 정전 척의 전면 표면은 스폰지를 이용하여 세정될 수 있다. Al2O3 600 그릿 드레싱 스틱들을 이용한 부가적인 세정은 모든 슬러리 잔류물들이 제거될 때까지 수행될 수 있다. 정전 척은 클린 룸 와이프들을 이용하여 와이핑 건조될 수 있다. 후면 가스 도관들 및 정전 척 표면은, 깨끗한 건조한 공기를 이용하여 블로잉 건조될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 후면 가스 도관은 약 2분 동안 깨끗한 건조한 공기를 이용하여 블로잉된다.
[0066] 표면 거칠기는, 스키드가 없는 표면 형상 측정 장치 또는 다른 적합한 측정 디바이스를 사용하여, 정전 척 표면 상에 균등하게 분포된 복수의 위치들에서 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 표면 거칠기는, 정전 척 표면을 따라 약 17개의 위치들에서 측정된다. 측정된 위치들 각각에서의 표면 거칠기는 약 3μin 미만의 범위이어야 한다. 정전 척은, 모든 측정된 표면 거칠기 위치들이 약 3μin 미만일 때까지, 블록(5)에서 설명된 방법을 사용하여 대략 추가 15분 동안 다시 폴리싱될 수 있다. 블록(6)에서, 메사들 및 밀봉 밴드와 같은, 정전 척 상에 형성될 표면 피쳐들을 위해 준비가 된 정전 척이 팩키징될 수 있다.
[0067] 본원에서 제시된 실시예들은 정전 척 상에서 가스 밀봉을 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공하였다. 특히, 정전 척은 헬륨 냉각 가스에 대한 누설 레이트를 감소시킨다. 정전 척은, 정전 척의 정상부 표면을 평탄화하고 폴리싱할 목적을 위해 폴리싱 링 조립체에 끼워맞춤될(fitted) 수 있다. 폴리싱된 표면은 기판과 정전 척 사이에 평활한 밀봉 표면을 제공한다. 평활한 밀봉 표면은 냉각 가스 누설 레이트를 감소시키고, 이로써, 기판 제조 결함들을 감소시키고, 유지 및 제조 비용을 감소시키면서 기판 지지 조립체의 서비스 수명을 개선한다.
[0068] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 발명의 기본 범위에서 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 폴리싱 링 조립체로서,
    유지 링 조립체 ― 상기 유지 링 조립체는,
    내측 직경 및 정상부 표면(top surface)을 갖는 세라믹 유지 링,
    상기 세라믹 유지 링 위에 존재하도록 이루어진 복수의 외측 구동 링들을 포함함 ―, 및
    정전 척 픽스쳐(fixture)를 포함하고,
    상기 정전 척 픽스쳐는,
    상기 복수의 외측 구동 링들과 인터페이싱하도록(interface) 구성된 복수의 외측 무게추들(weights);
    정전 척 구동 플레이트 ― 상기 정전 척 구동 플레이트는 상기 세라믹 유지 링의 일부 위에 배치되고, 상기 정전 척 구동 플레이트의 측면은 상기 세라믹 유지 링의 내측 직경에 인접하고, 상기 정전 척 구동 플레이트는, 상기 세라믹 유지 링, 상기 복수의 외측 구동 링들, 및 상기 정전 척 구동 플레이트를 서로 고정시키는 록킹(locking) 메커니즘을 갖고, 상기 정전 척 구동 플레이트는 정전 척 상에 적층되고, 상기 정전 척 구동 플레이트는 상기 정전 척 및 상기 복수의 외측 무게추들에 록킹됨 ―; 및
    상기 정전 척 구동 플레이트와 인터페이싱하도록 구성된 복수의 내부 무게추들을 포함하는,
    폴리싱 링 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척 픽스쳐는 퍼징 픽스쳐(purging fixture)를 더 포함하는,
    폴리싱 링 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 유지 링은 Al2O3로 형성되는,
    폴리싱 링 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 록킹 메커니즘은 핀들(pins) 및 키들(keys)을 포함하는,
    폴리싱 링 조립체.
  5. 정전 척을 평탄화하기(planarizing) 위한 방법으로서,
    정전 척의 정상부 표면을 폴리싱 패드에 대해 위치시키는 단계 ― 상기 정전 척은, 상기 폴리싱 패드에 대해 또한 배치되는 유지 링에 의해 한정되고(circumscribed), 정전 척 구동 플레이트가 상기 정전 척 상에 적층됨 ―;
    복수의 내부 무게추들을 상기 정전 척 구동 플레이트 상에 배치하는 단계;
    복수의 외측 무게추들을 상기 유지 링 상에 배치하는 단계;
    상기 정전 척 구동 플레이트를 상기 정전 척 및 상기 복수의 외측 무게추들에 록킹하는 단계;
    상기 유지 링 및 상기 정전 척과 접촉하는 동안 상기 폴리싱 패드를 회전시키는 단계; 및
    상기 정전 척이 상기 유지 링과 접촉하는 동안 상기 폴리싱 패드에 연마재 슬러리(abrasive slurry)를 적용하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유지 링은 상기 정전 척에 록킹되는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연마재 슬러리를 적용하는 단계는,
    425ml 내지 450ml의 탈이온수(deionized water) 당 1.3그램 내지 1.6그램의 다이아몬드 파우더를 포함하는 슬러리를 적용하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 내부 무게추들은 상기 복수의 외측 무게추들 보다 가벼운,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 연마재 슬러리를 적용하는 단계는,
    30㎛ 다이아몬드 파우더를 포함하는 슬러리를 상기 폴리싱 패드에 적용하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드는 30㎛ 다이아몬드 그릿(grit)을 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 정전 척의 정상부 표면을 폴리싱하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드는 0.5㎛ 다이아몬드 그릿을 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연마재 슬러리를 적용하는 단계는,
    3.0㎛ 다이아몬드 그릿을 포함하는 제 1 슬러리를 상기 폴리싱 패드에 적용하는 단계;
    상기 폴리싱 패드에 대해 상기 다이아몬드 그릿 및 상기 정전 척의 정상부 표면을 린싱하는(rinsing) 단계;
    0.5㎛ 다이아몬드 그릿을 포함하는 제 2 슬러리를 상기 폴리싱 패드에 적용하는 단계; 및
    상기 정전 척의 정상부 표면을 3μin의 표면 거칠기까지로 폴리싱하는 단계를 포함하는,
    정전 척을 평탄화하기 위한 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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