KR102587473B1 - 화학적 연마를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은, 복수의 유체 개구부들을 갖는 패드; 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―; 복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및 유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함하는 유체 네트워크 압반 조립체를 사용하여 기판을 화학적 연마하기 위한 시스템들, 장치, 및 방법들을 제공한다. 수많은 부가적인 양상들이 개시된다.
Description
본 출원은 2016년 2월 8일자로 출원된 "SYSTEMS, APPARATUS, AND METHODS FOR CHEMICAL POLISHING" (문서 번호 제23560/L호)이라는 명칭의 미국 가특허 출원 제62/292,850호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허 출원은 모든 목적들을 위해 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 기판 연마에 관한 것이며, 더 구체적으로, 화학적 연마를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들에 관한 것이다.
기존 화학적 기계적 연마(CMP) 재료 제거 방법들은 기판과 연마 패드 사이에 마찰을 발생시키는 기계적 하방력을 사용한다. 재료 제거는 통상적으로, 분당 대략 1500 nm 내지 분당 400 nm까지의 속도로 수행된다. 그러나, 재료 제거 속도를 분당 20 nm 미만으로 감소시키는 것은, 주로 임의의 재료 제거를 실시하기 위해 기판에 가해지도록 요구되는 최소 하방력 때문에, 기존 CMP 공구들의 능력 너머의 일이다. 더욱 더 작은 디바이스들의 생성을 허용하는 개선된 디바이스 형성 기술들은, 더 낮은 제거 속도들이 허용될 것이지만 기존 CMP 공구들로는 가능하지 않은 강화된 제어로부터 이익을 얻을 것이다. 따라서, 기계적 하방력에 의존하지 않는, 화학적 연마를 위한 방법들 및 장치가 필요하다.
일부 실시예들에서, 본 발명은, 복수의 유체 개구부들을 갖는 패드; 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―; 복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및 유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함하는 유체 네트워크 압반 조립체를 제공한다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 기판들을 연마하기 위한 화학적 연마 시스템을 제공한다. 시스템은 연마 헤드; 궤도 작동기; 및 궤도 작동기에 결합되고 연마 헤드 아래에 배치되는 유체 네트워크 압반 조립체를 포함하고, 여기서, 유체 네트워크 압반 조립체는, 복수의 유체 개구부들을 갖는 패드; 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―; 복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및 유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함한다.
또 다른 실시예들에서, 본 발명은 기판을 연마하는 방법을 제공한다. 방법은, 복수의 유체 채널들의 네트워크를 갖는 유체 네트워크 압반 조립체 ― 각각의 채널은 유체 네트워크 압반 조립체에 결합된 패드의 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ― 를 포함하는 화학적 연마 시스템을 제공하는 단계; 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 기판을 제1 화학물질 용액의 박막에 노출시키는 단계; 유체 네트워크 압반 조립체를 통해, 탈이온수의 제1 박막을 사용하여 기판을 헹구는 단계; 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 기판을 제2 화학물질 용액의 박막에 노출시키는 단계; 및 유체 네트워크 압반 조립체를 통해, 탈이온수의 제2 박막을 사용하여 기판을 헹구는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들, 양상들, 및 장점들은, 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최상의 모드를 포함하여 다수의 예시적인 실시예들 및 구현들을 예시함으로써, 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구항들, 및 첨부 도면들로부터 더 완전히 자명해질 것이다. 본 발명의 실시예들은 또한, 다른 응용들 및 상이한 응용들이 가능할 수 있고, 이 실시예들의 여러 세부 사항들은, 모두 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다양한 관점들에서 수정될 수 있다. 이에 따라, 도면들 및 설명들은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 도면들은 반드시 축척에 따라 도시되지는 않는다. 설명은, 청구항들의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 포함하도록 의도된다.
도 1은, 본 발명의 실시예들에 따른 화학적 연마 시스템의 예시적인 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2a-2c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상면도, 정면도, 및 합성 횡단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 분해 상면 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 분해 저면 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 패드의 사시도이다.
도 6a-6c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상부 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 7a-7c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 중간 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 8a-8c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 하부 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 내부 유체 채널 네트워크들의 합성 사시도이다.
도 10a는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 10b는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10a의 선(BB)을 따라 취한 횡단면도이다.
도 10c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(C')의 확대 횡단면 상세도이다.
도 10d는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(D)의 확대 횡단면 상세도이다.
도 10e는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10a의 선(EE)을 따라 취한 횡단면도이다.
도 10f는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10e의 원으로 둘러싸인 부분(F)의 확대 횡단면 상세도이다.
도 11a는, 본 발명의 실시예들에 따라 도시된 기판이 있는 도 1의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 11b는, 본 발명의 실시예들에 따라 도시된 기판, 연마 헤드, 및 궤도 작동기가 있는 도 1의 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 12는, 본 발명의 실시예들에 따른 화학적 연마의 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2a-2c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상면도, 정면도, 및 합성 횡단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 분해 상면 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 분해 저면 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 패드의 사시도이다.
도 6a-6c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상부 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 7a-7c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 중간 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 8a-8c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 하부 데크 판의 상면도, 정면도, 및 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 내부 유체 채널 네트워크들의 합성 사시도이다.
도 10a는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 10b는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10a의 선(BB)을 따라 취한 횡단면도이다.
도 10c는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(C')의 확대 횡단면 상세도이다.
도 10d는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(D)의 확대 횡단면 상세도이다.
도 10e는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10a의 선(EE)을 따라 취한 횡단면도이다.
도 10f는, 본 발명의 실시예들에 따른 도 10e의 원으로 둘러싸인 부분(F)의 확대 횡단면 상세도이다.
도 11a는, 본 발명의 실시예들에 따라 도시된 기판이 있는 도 1의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 11b는, 본 발명의 실시예들에 따라 도시된 기판, 연마 헤드, 및 궤도 작동기가 있는 도 1의 예시적인 실시예의 측면도이다.
도 12는, 본 발명의 실시예들에 따른 화학적 연마의 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
본 발명의 실시예들은, 차세대 디바이스 기술들을 지원하기 위해 분당 20 nm 미만의 제거 속도를 달성하도록 적응된, 화학적 연마(예컨대, 나노 규모 디바이스들)를 위한 시스템들, 장치, 및 방법들을 제공한다. 연마 패드로부터의 어떠한 기계적 하방력도 가하지 않고 노출 기반 화학적 식각 프로세스를 사용하여 기판들을 연마함으로써, 정밀한 재료 제거 속도들을 달성할 수 있다. 차세대 디바이스들을 위해 바람직한, 2 nm 내지 4 nm 이내까지의 개선된 프로세스 제어를 본 발명의 실시예들을 통해 달성할 수 있다. 다시 말해서, 기판 상의 디바이스들의 높이는, 본 발명의 실시예들을 사용하여, 2 nm 내지 4 nm 내에 있도록 제어될 수 있다. 그러한 제어에 대한 예시적인 응용들은, 2 nm 내지 4 nm의 다이-내(WID) 제어가 요구되는 더 낮은 인터커넥트 수준들 및 게이트 높이 제어를 포함하는 FinFET 기술 디바이스들을 연마하는 것을 포함한다.
2 nm 내지 4 nm의 WID 제어를 달성하기 위해 실질적으로 분당 20 nm 미만의 제거 속도들을 갖는 화학적 연마는, 예시적인 순서의 노출들: (1) 화학물질(A) 유체의 박막, (2) 탈이온(DI)수 헹굼, 그 다음 (3) 화학물질(B) 유체의 박막에 어떠한 가해지는 기계적 힘 없이 주기적인 방식으로 기판을 노출시키는 유체 네트워크 압반 조립체를 사용하는 본 발명의 실시예들에 의해 실현될 수 있다. 화학물질들(예를 들어, 화학물질들(A 및 B))의 노출 지속 기간 및 유체들의 전환 속도는, 대략 2 nm 내지 대략 4 nm 범위 이내까지의 프로세스 제어의 정도를 달성하기 위해 재료 제거 속도를 제어한다. 화학물질들 및 물을 전달하기 위한 유체 네트워크를 갖는 압반 조립체의 예시적인 실시예들은 도면들에 관해 아래에서 설명된다.
이제 도 1을 참조하면, 화학적 연마 시스템을 위한 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 예시적인 실시예의 사시도가 도시된다. 일부 실시예들에서, 유체 네트워크 압반 조립체(100)는 유체 채널 개구부들(104)의 어레이를 갖는 패드(102)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유체 채널 개구부들(104)은, 연마될 기판(예를 들어, 360 mm 직경 반도체 웨이퍼)보다 더 큰 직경을 갖는, 개구부들의 원형 패턴을 형성하기 위해, 균등하게 이격된 행들 및 열들로 배열된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 유체 채널 개구부들(104)의 원형 패턴은 대략 400 mm +/- 10 mm 내지 대략 520 mm +/- 10 mm의 범위의 직경을 가질 수 있거나, 일부 실시예들에서, 직경은 대략 460 mm +/- 10 mm일 수 있다. 다른 직경들을 사용할 수 있다. 패드(102)는 상부 데크 판(106) 상에 놓이고 이에 제거 가능하게 결합될 수 있고, 상부 데크 판(106)은 중간 데크 판(108) 상에 놓이고 이에 영구적으로 접착 결합될 수 있거나 제거 가능하게 결합될 수 있으며, 중간 데크 판(108)은 하부 데크 판(110) 상에 놓이고 이에 영구적으로 접착 결합될 수 있거나 제거 가능하게 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데크 판들은, 화학적 연마를 위해 사용될 화학물질 용액들과 비반응성인 가소성 중합체, 예컨대, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 또는 임의의 다른 실행 가능한 재료로 구성될 수 있다.
도 2a-2c는 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 상면도, 정면도, 및 합성 횡단면도를 예시한다. 도 2c는 도 2a의 선(CC)의 폭을 따라 취해진 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 합성 횡단면도이다. 유체 네트워크 압반 조립체(100) 내의 유체 채널들의 네트워크를, 개별 노즐들이 패드(102)의 유체 채널 개구부들(104)과 정렬된 도 2c에서 볼 수 있다. 도시된 바와 같이, 유체 채널 개구부들(104)의 행들은 유체 네트워크 압반 조립체(100) 내의 교번하는 유체 채널들에 대응한다. 따라서, 유체 채널들은 일 방향으로 거리(H)만큼 그리고 수직 방향으로 거리(W)만큼 이격된다. 일부 실시예들에서, H는 대략 15 mm +/- 2 mm 내지 대략 35 mm +/- 2 mm의 범위일 수 있거나, 일부 실시예들에서, 대략 25 mm +/- 2 mm일 수 있다. 일부 실시예들에서, W는 대략 15 mm +/- 2 mm 내지 대략 35 mm +/- 2 mm의 범위일 수 있거나, 일부 실시예들에서, 대략 25 mm +/- 2 mm일 수 있다. 다른 치수들이 가능하다. 일부 실시예들에서, H 및 W는 대략 동일할 수 있고, 다른 경우들에서 H 및 W는 상이할 수 있다. 주어지는 치수들은, 처리되는 기판의 주 표면에 하나 이상의 화학물질 용액들의 박막의 균등하고 일정하며 균일한 도포를 허용하도록 선택된다.
도 3 및 4는 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 분해 사시도들이다. 도 3은 상면도이고 도 4는 저면도이다. 볼 수 있는 바와 같이, 하부 데크(110)는, 유체 네트워크 압반 조립체(100)를 궤도 운동 작동기(도 4에 도시되지 않지만, 아래에서 설명되는 도 11b를 참고)에 결합시키는 데에 사용되는 장착 디스크(402)를 포함한다. 또한 볼 수 있는 바와 같이, 상부 데크 판(106), 중간 데크 판(108), 및 하부 데크 판(110) 각각은, 다양한 판들이 서로 결합되거나 접착 결합될 때 유체 네트워크 압반 조립체(100) 내의 유체 채널들의 네트워크를 집합적으로 형성하는 정렬된 채널들의 어레이를 포함한다.
도 5는, 처리를 위해 기판이 상부에 배치되는 패드(102)의 사시도이다. 도 6a-6c는, 각각, 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 상부 데크 판(106)의 예의 상면도, 정면도, 및 사시도이다. 도 7a-7c는, 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 중간 데크 판(108)의 예의 상면도, 정면도, 및 사시도이다. 도 8a-8c는, 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 하부 데크 판(110)의 예의 상면도, 정면도, 및 사시도이다. 도 9는, 유체 네트워크 압반 조립체(100) 내의 정렬된 채널들의 집합적 어레이들에 의해 형성되는 유체 네트워크(900)의 사시도를 도시한다. 유체를 유체 네트워크 압반 조립체(100)에 부가하거나, 그로부터 유체를 제거하기 위한 4개의 커넥터들을 주목한다. 배출 채널 배출구 커넥터(902)는, 패드(102)로부터 그리고 유체 네트워크 압반 조립체(100) 밖으로 유체를 뽑아내기 위해, 가요성 진공 라인에 결합될 수 있다. 화학물질(A) 채널 유입구 커넥터(908)는 가요성 화학물질(A) 공급 라인(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 유사하게, 화학물질(B) 채널 유입구 커넥터(904)는 가요성 화학물질(B) 공급 라인(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 헹굼 채널 유입구 커넥터(906)는 가요성 탈이온수(DIW) 공급 라인에 결합될 수 있다.
이제 도 10a-10f를 참조하면, 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 세부 사항들이 더 예시된다. 도 10b는 도 10a의 선(BB)에서 취해진 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 횡단면도이다. 도 10c는, 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(C') 내의 예시적인 화학물질(A 또는 B) 유체 채널(1002)의 확대 횡단면 상세도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 유체 채널(1002)의 일부 또는 전부는 교체 가능한 제거 가능한 관형 인서트(1004)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 유체 채널(1002)이 막히게 되면, 제거 가능한 관형 인서트(1004)를 간단히 교체함으로써 막힘이 쉽게 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제거 가능한 관형 인서트(1004)는 대략 0.5 mm의 직경을 갖는다. 다른 직경들을 사용할 수 있다. 도 10d는, 도 10b의 원으로 둘러싸인 부분(D) 내의 예시적인 배출 채널(1006)의 확대 횡단면 상세도를 도시한다. 도 10e는, 도 10a의 선(EE)에서 취해진 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 횡단면도이다. 도 10f는, 도 10e의 원으로 둘러싸인 부분(F) 내의 예시적인 DIW 유체 채널(1008)의 확대 횡단면 상세도를 도시한다. 일부 실시예들에서, DIW 유체 채널(1008)은 대략 0.5 mm의 직경을 갖는다. 다른 직경들을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, DIW 유체 채널(1008)은 대략 412개의 유체 채널 개구부들(104)과 유체 연통할 수 있다. 이러한 개구부들(104)은 직경이 대략 1 mm일 수 있다. 이 개별 개구부들(104) 각각을 통하는 유량은 분당 대략 8 ml 이하일 수 있다. 헹굼 채널 유입구 커넥터(906)에서의 유체 압력은 대략 10 psi +/- 5 psi 내지 대략 60 psi +/- 5 psi의 범위일 수 있다. 헹굼 채널 유입구 커넥터(906)의 유입구에서의 총 유입은 분당 대략 3000 ml일 수 있다.
일부 실시예들에서, 화학물질(A) 채널 유입구 커넥터(908)는 대략 92개의 채널 개구부들(104)과 유체 연통할 수 있다. 이러한 개구부들(104)은 직경이 대략 1 mm일 수 있다. 이 개별 개구부들(104) 각각을 통하는 유량은 분당 대략 32.5 ml 이하일 수 있다. 화학물질(A) 채널 유입구 커넥터(908)에서의 유체 압력은 대략 10 psi +/- 5 psi 내지 대략 60 psi +/- 5 psi의 범위일 수 있다. 화학물질(A) 채널 유입구 커넥터(908)의 유입구에서의 총 유입은 분당 대략 3000 ml일 수 있다.
일부 실시예들에서, 화학물질(B) 채널 유입구 커넥터(904)는 대략 108개의 채널 개구부들(104)과 유체 연통할 수 있다. 이러한 개구부들(104)은 직경이 대략 1 mm일 수 있다. 이 개별 개구부들(104) 각각을 통하는 유량은 분당 대략 27.5 ml 이하일 수 있다. 화학물질(B) 채널 유입구 커넥터(904)에서의 유체 압력은 대략 10 psi +/- 5 psi 내지 대략 60 psi +/- 5 psi의 범위일 수 있다. 화학물질(B) 채널 유입구 커넥터(904)의 유입구에서의 총 유입은 분당 대략 3000 ml일 수 있다.
일부 실시예들에서, 배출 채널 배출구 커넥터(902)는 대략 184개의 채널 개구부들(104)과 유체 연통할 수 있다. 이러한 개구부들(104)은 직경이 대략 1 mm일 수 있다. 이 개별 개구부들(104) 각각을 통하는 유량은 분당 대략 30 ml 이하일 수 있다. 패드(102)로부터 유체를 뽑아내는 펌프 압력은 대략 10 psi +/- 5 psi 내지 대략 60 psi +/- 5 psi의 범위일 수 있다. 배출 채널 배출구 커넥터(902)의 배출구에서의 총 배출 속도는 분당 대략 5000 ml 이하일 수 있다.
도 11a는, 기판(1102)이 패드(102) 상에 표시된 예시적인 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 상면도이다. 도 11b는, 유체 네트워크 압반 조립체(100), 연마 헤드(1104), 및 장착 디스크(402)와 연동장치(1106)를 통해 유체 네트워크 압반 조립체(100)에 결합되는 궤도 작동기(1108)를 포함하는 화학적 연마 시스템(1100)의 측면도이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 기판(1102)은, 기판의 중심이 패드(102)의 중심으로부터 편심된 상태로 위치된다. 일부 실시예들에서, 기판(1102)의 중심은 패드(102)의 중심으로부터 대략 50 mm +/- 10 mm 편심된다. 다른 편심량들을 사용할 수 있다.
작동 시에, 기판(1102)은, 연마 헤드(1104)에 의해, 패드(102)에 대해 하방력을 가하는 것 없이 패드(102)에 매우 근접하여 고정적으로 유지되고 회전된다. 유체 네트워크 압반 조립체(100)가 궤도 작동기(1108)에 의해 (회전 없이) 궤도 운동으로 이동되는 동안, 미리 정의된 순서의 화학물질 용액들 및 DIW가 순차적으로 출력되고 기판(1102)의 표면 및 패드(102)로부터 제거된다. 유체의 박막이, 기판이 유체 막과 접촉하기 위해 패드(102)와 접촉할 필요가 없도록, 패드(102)와 기판(1102) 사이에 형성된다.
일부 실시예들에서, 연마 헤드(1104)는 대략 0 +/- 5 rpm 내지 대략 500 +/- 5 rpm의 범위로 회전한다. 다른 회전 속도들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유체 네트워크 압반 조립체(100)는 분당 대략 0 +/- 5 주기 내지 분당 대략 500 +/- 5 주기의 주파수 범위 내에서 궤도를 돈다. 다른 궤도 주파수들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마 헤드(1104) 및 유체 네트워크 압반 조립체(100)는 반대 방향들로 이동하는 반면, 다른 실시예들에서는, 이들은 반대되지 않는 방향들로 이동한다. 일부 실시예들에서, 연마 헤드(1104)의 중심과 유체 네트워크 압반 조립체(100)의 중심 사이의 편심량은 처리 이전에 또는 처리 동안에 조정 가능할 수 있고/있거나 가변적일 수 있다. 예를 들어, 유체 네트워크 압반 조립체(100)는 연마 헤드(1104)의 중심으로부터 대략 0 +/- 0.5 인치 내지 대략 2 +/- 0.5 인치 범위 내에서 편심되도록 구성될 수 있다. 다른 편심 값들을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 편심은 특정 범위 내에서 불연속 증분들(예를 들어, 8)로 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 편심은 특정 범위 내에서 무한히 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 기판(1102)에 대한 화학물질 용액들 및 DIW의 전환 기간(예를 들어, 노출의 길이)은 대략 0 +/- 2 초 내지 대략 60 +/- 2 초의 범위에서 변할 수 있다. 다른 노출 기간들을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판의 처리는 기판에 대한 기능적 및/또는 구조적 변화를 실시하도록 각각 의도되는 노출들의 순서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학물질 용액에 대한 제1 노출에서, H202를 사용한 금속 산화물의 형성에는, 억제제에 의한 보강 막의 형성이 후속될 수 있다. 제2 노출에서, 침식 작용에 의한 상대적으로 높은 지점들로부터 보강 막의 제거가 실시될 수 있다. 제3 노출에서, 착화에 의해 산화물 막의 용해가 실시될 수 있고, 보강 막의 재형성이 또한 실시될 수 있다. 제4 노출에서, 전역 평탄화 및 재료 제거가 실시될 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 화학적 연마의 예시적인 방법(1200)을 도시하는 흐름도가 제공된다. 유체 네트워크 압반 조립체 및 연마 헤드를 포함하는 화학적 연마 시스템이 제공된다(1202). 연마 헤드에 의해 기판이 고정되고, 유체 네트워크 압반에 근접하게 된다(1204). 제1 화학물질(화학물질(A))의 박막이 유체 네트워크 압반에 의해 기판과 유체 네트워크 압반 사이에 형성되어, 미리 정의된 노출 기간 동안 기판과 접촉한다(1206). 연마 헤드를 회전시킨다(1208). 유체 네트워크 압반은 기판의 중심으로부터 편심된 점을 중심으로 궤도를 돈다(1210). DIW의 박막이 유체 네트워크 압반에 의해 기판과 유체 네트워크 압반 사이에 형성되어, 미리 정의된 노출 기간 동안 기판과 접촉한다(1212). 제2 화학물질(화학물질(B))의 박막이 유체 네트워크 압반에 의해 기판과 유체 네트워크 압반 사이에 형성되어, 미리 정의된 노출 기간 동안 기판과 접촉한다(1214). DIW의 박막이 유체 네트워크 압반에 의해 기판과 유체 네트워크 압반 사이에 형성되어, 미리 정의된 노출 기간 동안 기판과 접촉한다(1216). 연마 종점이 도달되었는지를 결정한다(1218). 연마 종점이 도달되었다고 결정하면, 처리를 완료하고, 도달되지 않았다고 결정하면, 화학물질(A) 노출(1206)을 수행하는 것으로 흐름이 되돌아간다.
일부 실시예들에서, 화학물질 노출들은 기판들에 인가되는 펄스들로서 여겨질 수 있다. 예를 들어, 제1 화학물질을 사용하는 산화 펄스가 특정 시간 증분 동안 인가될 수 있고, 그 다음, (예를 들어, DIW를 이용한) 헹굼 펄스가 인가된 이후, 연마 펄스가 특정 시간 증분 동안 기판에 인가될 수 있다. 산화 펄스는, 예를 들어, H2O2의 대략 0.1% 내지 대략 1% (또는 대략 0.25%)의 범위의 농도 및/또는 벤조트리아졸(BTA)의 0.001% 내지 대략 0.1% (또는 대략 0.05%)의 범위의 농도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 테트라데실티오아세트산(TTA)을 BTA 대신에 사용할 수 있다. 연마 펄스는 대략 0.005 wt% 내지 대략 0.05 wt% (또는 대략 0.01 wt%)의 범위의 SiO2 농도일 수 있고, 대략 0.05 wt% 내지 대략 0.5 wt% (또는 대략 0.1 wt%)의 암모늄 시트레이트 또는 다른 카르복실산들, 예컨대, 옥살산 등이 사용될 수 있다.
많은 실시예들이 본 개시내용에 설명되며, 오직 예시적인 목적들을 위해 제시된다. 설명된 실시예들은 어느 의미로도 제한하지 않으며, 제한하도록 의도되지 않는다. 현재 개시되는 본 발명의 실시예들은 본 개시내용으로부터 용이하게 명백한 바와 같이 수많은 구현들에 광범위하게 적용 가능하다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 개시된 실시예들이, 다양한 수정들 및 변경들, 예컨대, 구조적, 논리적, 소프트웨어, 및 전기적 수정들로 실시될 수 있음을 인지할 것이다. 개시된 실시예들의 특정한 특징들이 하나 이상의 특정한 구성들 및/또는 도면들에 대해 설명되었지만, 달리 명시되지 않는 한, 그러한 특징들은 이들이 설명된 하나 이상의 특정한 실시예들 또는 도면들에서의 사용으로 제한되지 않는다는 점을 이해해야 한다.
본 개시내용은 모든 실시예들의 문자 그대로의 설명도 아니고 모든 실시예들에 존재해야 하는 본 발명의 특징들의 나열도 아니다. 발명의 명칭(본 개시내용의 첫 번째 페이지의 시작 부분에 기술됨)은 본 발명의 개시된 실시예들의 범위로서 어떤 방식으로든 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
본 개시내용은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 여러 실시예들 및/또는 발명들의 실시가능한 설명을 제공한다. 이러한 실시예들 및/또는 발명들 중 일부는 본 출원에서 청구되지 않을 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 본 출원의 우선권의 이익을 주장하는 하나 이상의 계속 출원들에서 청구될 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 예시적인 실시예들만을 개시한다. 본 발명의 범위 내에 있는, 위에서 개시된 장치, 시스템들 및 방법들의 수정들은 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 쉽게 자명할 것이다.
이에 따라, 본 발명이 본 발명의 예시적인 실시예들에 관련하여 개시되었지만, 다른 실시예들이, 다음의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범위 내에 있을 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (15)
- 유체 네트워크 압반 조립체로서,
복수의 유체 개구부들을 갖는 패드;
평행하고 직선형의 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 두 개의 유체 개구부와 유체 연통함 ―;
복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및
유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함하는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 유체 채널들의 네트워크는 복수의 압반들로 형성되고, 각각의 압반은 정렬된 채널들의 어레이를 갖는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 유체 개구부들은, 처리될 기판보다 더 큰 직경을 갖는 원형 패턴으로 배치되는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 유체 네트워크 압반 조립체로서,
복수의 유체 개구부들을 갖는 패드;
복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―;
복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및
유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구
를 포함하고,
상기 복수의 유입구들은 제1 화학물질 채널을 위한 제1 유입구; 제2 화학물질 채널을 위한 제2 유입구; 및 헹굼 채널을 위한 제3 유입구를 포함하는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 배출구는 유체 펌프에 결합되고, 배출부로서 기능하도록 작동하는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 궤도 작동기에 결합시키기 위한 장착 디스크를 더 포함하는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 유체 네트워크 압반 조립체로서,
복수의 유체 개구부들을 갖는 패드;
복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―;
복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및
유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구
를 포함하고,
상기 복수의 유체 채널들 중 적어도 일부는 제거 가능한 관형 인서트들을 포함하는, 유체 네트워크 압반 조립체. - 기판들을 연마하기 위한 화학적 연마 시스템으로서,
연마 헤드;
궤도 작동기; 및
상기 궤도 작동기에 결합되고 상기 연마 헤드 아래에 배치되는 유체 네트워크 압반 조립체
를 포함하고,
상기 유체 네트워크 압반 조립체는, 복수의 유체 개구부들을 갖는 패드; 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―; 복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및 유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함하고,
상기 복수의 유입구들은, 제1 화학물질 채널을 위한 제1 유입구; 제2 화학물질 채널을 위한 제2 유입구; 및 헹굼 채널을 위한 제3 유입구를 포함하는, 화학적 연마 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 유체 채널들의 네트워크는 복수의 압반들로 형성되고, 각각의 압반은 정렬된 채널들의 어레이를 갖는, 화학적 연마 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 유체 개구부들은, 처리될 기판보다 더 큰 직경을 갖는 원형 패턴으로 배치되는, 화학적 연마 시스템. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 배출구는 유체 펌프에 결합되고, 배출부로서 기능하도록 작동하는, 화학적 연마 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 궤도 작동기에 결합시키기 위한 장착 디스크를 더 포함하는, 화학적 연마 시스템. - 기판들을 연마하기 위한 화학적 연마 시스템으로서,
연마 헤드;
궤도 작동기; 및
상기 궤도 작동기에 결합되고 상기 연마 헤드 아래에 배치되는 유체 네트워크 압반 조립체
를 포함하고,
상기 유체 네트워크 압반 조립체는, 복수의 유체 개구부들을 갖는 패드; 복수의 유체 채널들의 네트워크 ― 각각의 채널은 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ―; 복수의 유입구들 ― 각각의 유입구는 상이한 유체 채널에 결합됨 ―; 및 유입구에 결합되지 않은 유체 채널들 중 하나에 결합된 배출구를 포함하고,
상기 복수의 유체 채널들 중 적어도 일부는 제거 가능한 관형 인서트들을 포함하는, 화학적 연마 시스템. - 기판을 연마하는 방법으로서,
복수의 유체 채널들의 네트워크를 갖는 유체 네트워크 압반 조립체를 포함하는 화학적 연마 시스템 ― 각각의 채널은 상기 유체 네트워크 압반 조립체에 결합된 패드의 적어도 하나의 유체 개구부와 유체 연통함 ― 을 제공하는 단계;
기판을 상기 유체 네트워크 압반 조립체에 근접하여 회전시키는 단계;
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 궤도를 돌게 하는 단계 ― 상기 유체 네트워크 압반 조립체의 중심은 상기 기판의 중심으로부터 편심됨 ―;
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 제1 화학물질 용액의 박막에 미리 정의된 시간 동안 상기 기판을 노출시키는 단계;
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 탈이온수의 제1 박막을 사용하여 상기 기판을 헹구는 단계;
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 제2 화학물질 용액의 박막에 미리 정의된 시간 동안 상기 기판을 노출시키는 단계;
상기 유체 네트워크 압반 조립체를 통해 탈이온수의 제2 박막을 사용하여 상기 기판을 헹구는 단계; 및
종점이 도달될 때까지 상기 제1 화학물질 용액의 박막에 대한 상기 기판의 상기 노출 단계, 상기 제1 박막을 사용하는 상기 기판의 상기 헹굼 단계, 상기 제2 화학물질 용액의 박막에 대한 상기 기판의 상기 노출 단계, 및 상기 제2 박막을 사용하는 상기 기판의 상기 헹굼 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 기판을 연마하는 방법.
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