KR20020038740A - 무창식 벨트 및 원위치에 놓여진 웨이퍼를 모니터링하기위한 방법 - Google Patents
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Abstract
화학 기계식 연마 시스템(10)에서 반도체 웨이퍼와 같은 공작물(1)을 연마하기 위해 벨트(12)는 순환 벨트를 포함한다. 상기 벨트(12)는 구멍(40)을 갖는다. 상기 구멍은 창을 이용하지 않는 등의, 폐쇄부가 없다. 시스템(10)은 벨트(12), 제1 롤러(14), 제2 롤러(13), 플래튼(25), 연마 페드(18), 슬러리 분산기(21), 컨디셔너(20), 모니터(28) 및 제어기(30)를 포함한다. 하나 이상의 구멍(40)은 상기 벨트(12)를 통과하여 제공될 수 있다. 양호하게, 세 개의 구멍(40)이 상기 벨트(12)의 길이를 따라 균등하게 멀리 이격된다. 상기 구멍은 상기 에지(19)들 사이의 상기 벨트(12)에 위치설정된다. 상기 모니터(28)는 상기 웨이퍼(11)의 특성을 측정하기 위해 상기 구멍(40)을 이용한다. 모니터(28)는 웨이퍼(11)의 표면의 막의 유형 및/또는 막 두께를 측정하기 위한 광 방출 장치 및 수용 장치를 포함한다.
Description
화학 기계식 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼를 평탄화하기 위해 이용되어져 왔다. 반도체 장치의 제조중에서 많은 단계는 웨이퍼 상에 매우 불규칙한 표면을 발생시킨다. 웨이퍼 상에서 반도체의 제조를 향상하기 위해, 웨이퍼 표면은 평탄화된다. 예를 들어, 금속 상호연결층의 증착의 균일성을 향상하기 위해, 웨이퍼는 표면 상의 피크와 골(peaks and valleys)이 감소하도록 평탄화된다.
종래의 평탄화 기술에서, 반도체 웨이퍼는 이동 연마 패드에 대해 아래로 향하도록 지지된다. 두 가지 타입의 연마 또는 평탄화 장치가 통상적으로 이용된다. 회전식 평탄화 기술에서, 웨이퍼는 척상에 고정되고 연마 표면을 형성하는 회전 테이블 상에 작창된 편평한 연마 패드와 접촉하게 된다. 선형 평탄화 기술에서, 순환 벨트는 두 개 이상의 롤러 상에서 이동한다. 웨이퍼는 벨트의 연마 표면에 대해 위치된다. 이러한 시스템의 예는 캘리포니아, 프레몬트 소재의 램 리서치 코포레이션에 의해 제조된 등록상표 테레스 CMP 시스템이다.
때때로 웨이퍼의 표면은 연마하는 중에 모니터링되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 벨트 상에 광학 창(optical window)이 제공된다. 광의 빔은 광학 창을 통과한다. 광의 빔은 창을 통과하여 웨이퍼에서 반사하고 반사된 광이 측정된다.
광학 창은 슬러리가 플래튼을 통해 벨트로 지나는 것을 차단하여, 플래튼을 건조시키거나, 오염되거나, 긁히게 하며, 광을 차단하거나 유체 반송 구멍(fluid bearing holes)을 막히게 한다. 일부 광학 창은 광 빔이 슬러리에 의해 방해되지 않도록 창에서 슬러리가 고이는 것을 방지하도록 설계된다. 그러나, 광학창은 광의 빔을 변경하거나 필터링할 수 있다. 창 재료에서 불일치는 웨이퍼의 표면의 모니터링을 모순되게 한다. 기압(air pressure)이 적용될 때 웨이퍼를 향해 수축하도록 설계된 창에 대해서, 불일치하는 창 재료 또는 두께 또는 벨트내의 창의 위치설정은 모니터링을 모순되게 한다. 슬러리 풀링(pooling) 또는 창에서 건조 슬러리의 조성으로 섬세하고 귀중한 웨이퍼의 모순된 모니터링 또는 스크래칭를 또한 야기할 수 있다. 일치되지 않는 모니터링은 평탄화의 종료점을 감지하는 최대 효과를 가져올 수 없다. 또한 많은 경우에, 창의 물리적 실패는 벨트의 연마 표면의 실제 상태와는 무관하게, 대체될 필요가 있는 벨트를 못쓰게 한다.
따라서, 웨이퍼 또는 공정 장비에 손상을 주지 않고, 웨이퍼 표면의 더욱 정확하고 더욱 신뢰성 있게 모니터링 할 수 있는 CMP 시스템에 대한 개선된 연마 벨트에 대한 기술이 요구된다.
본 발명은 대체로 웨이퍼를 처리하기 위한 설비에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 화학 기계식 연마용 벨트에 관한 것이다.
도1은 선형 화학 기계식 연마 시스템의 양호한 실시예의 사시도이다.
도2는 도1의 시스템에서 사용하기 위한 벨트의 일부분의 양호한 실시예의 사시도이다.
도3은 공작물을 연마하기 위한 방법의 양호한 실시예를 도시하는 흐름도이다.
도입부에서, 화학 기계식 평탄화(CMP) 시스템에 대한 향상된 연마 벨트가 제공된다. 벨트는 벨트에 창이 존재하지 않도록 벨트를 통과하는 구멍을 갖는다. 광 빔은 폐쇄되지 않은 구멍을 통과한다. 슬러리는 플래튼 또는 벨트의 하부 측면으로 물을 인가함으로써 건조하지 않게 되고 제거된다. 벨트를 통과하는 구멍을 이용함으로써, 더 신뢰할 수 있는 모니터링이 제공된다. 벨트는 더욱 저렴하고 단순화되어져 저비용에서 고품질 벨트를 제조할 수 있다. 벨트에 창이 없음으로써, 보수가 거의 필요하지 않고 벨트 손상 또는 정밀하고 값비싼 웨이퍼의 결함이 감소된다.
제1 실시 형태에서, 벨트는 (1) 화학 기계식 선형 연마 시스템에서 공작물을 연마하기 위한 연마 표면과, (2) 연마 표면에 대향하는 한 측면을 포함한다. 상기 벨트는 순환 루프를 형성하고, 상기 벨트를 통과하는 적어도 하나의 구멍이 제공된다.
제2 실시 형태에서, 화학 기계식 연마 공정에서 공작물 연마용 시스템이 제공된다. 시스템은 모니터를 포함한다. 순환 벨트는 상기 모니터에 인접한다. 상기 순환 벨트는 상기 벨트를 통과하는 적어도 하나의 구멍을 갖는다. 공작물으로부터 모니터까지 상기 구멍을 통과하는 경로는 폐쇄되지 않는다.
제3 실시 형태에서, 화학 기계식 연마 공정에서 공작물을 연마하기 위한 방법이 제공된다. 순환 벨트가 공작물을 따라 지난다. 순환 벨트는 벨트를 통과하는 구멍을 갖는다. 공작물의 특징은 구멍을 통과하여 측정된다. 경로를 통과하여 공작물에 이르는 경로는 구멍에 의해 폐쇄되지 않는다.
양호한 실시예의 상술한 설명은 단지 도입부에서만 제공된다. 이 부분은 본발명의 영역을 한정하는 하기 청구범위에 제한되지 않는다.
양호한 실시예는 벨트와 구멍에 창이 존재하지 않도록 관통 구멍을 갖는 벨트를 포함한다. 구멍은 광학 창에 의한 폐쇄부없이 연마된 공작물의 표면을 감지하도록 한다. 플래튼으로부터 강압된 공기 및/또는 물은 슬러리가 플래튼 및 광에서 유체 반송 구멍을 차단하는 것을 방지하고 그렇지 않다면 플래튼 표면을 오염시키는 것을 방지한다.
도1은 공작물을 연마하기 위한 선형 화학 기계식 연마 또는 공작물 연마 또는 평탄화(CMP) 시스템(10)의 사시도이다. 시스템(10)은 벨트(12), 제1 롤러(14), 제2 롤러(13), 플래튼(25), 연마 헤드(18), 슬러리 분산기(21), 콘디셔너(20), 모니터(28) 및 제어기(30)를 포함한다. 도시된 실시예에서 시스템(10)은 반도체 웨이퍼(11)와 같은, 공작물의 평탄화를 위해 적합하다. 그러나, 시스템(10)에서 구현된 작용 원칙은 마찬가지로 다른 공작물의 화학 기계식 연마에 적용될 수 있다.
롤러(13, 14)는 장력으로 소정의 거리로 이격되어 위치되어 있으며, 벨트(12)를 가동한다. 롤러(13, 14)는 양호하게 직경 약5.08 cm 내지 101.6 cm(2 내지 40 인치)의 범위내에 놓여져 있다. 벨트(12)의 이동으로 웨이퍼(11)를 선형 평탄화한다. 롤러(13, 14)중의 하나 또는 모두는 예를 들어, 화살표(16)에 의해 지시된 방향으로 전기 모터에 의해 회전된다. 롤러(13, 14)는 웨이퍼(11)를 지나는 벨트를 이동시킨다. 양호하게, 벨트(12)는 약 10내지 1000 ft/minute(가장 양호하게, 약 100 내지 400 ft/minute)의 속도로 이동한다. 다른 수송 수단은 전기 모터 및 기계 연동기와 같은 합체된 구동 요소를 따라, 벨트(12) 상에 적당한 장력을 유지하는 인장 장치, 풀리 및 휠의 조합을 포함한다.
벨트(12)의 속도 및 장력등의 작동 변수들은 제어기(30)에 의해 제어된다. 제어기(30)는 합체된 메모리에 저장된 데이터 및 지시에 응하여 작동하는 프로세서 또는 다른 계산 장치를 포함한다.
작동중에, 웨이퍼(11)는 연마 헤드(18)상에 장착된다. 웨이퍼(11)는 진공력, 보유 링 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해 적절한 위치에 장착되고 보유된다. 양호하게, 웨이퍼(11) 및 연마 헤드(18) 사이에서 캐리어 막이 이용된다. 연마 헤드(18)는 아암 상에 장착되고 제어기(30)의 제어하에 가동된다. 예를 들어, 연마 헤드(18)는 벨트(12)상에서 회전한다. 연마 헤드(18)는 약 1-15 psi(예를 들어 5 psi)의 압력과 같이, 벨트(12)에 대해 웨이퍼(11)에 연마 압력을 인가한다.
연마 압력을 보다 제어하기 위해서, 웨이퍼(11) 아래에 연마 헤드(18)에 대향하여 플래튼(25)이 위치된다. 양호하게, 플래튼(25)은 유체 플래튼을 포함한다.일 실시예에서, 플래튼(25)의 중심에서 분당 1-250 ml의 물이 제공되고 중심으로부터 반경 방향으로 외부로 동심 링내에 기압이 제공된다. 양호한 플래튼(25)의 중심 유체부는 하기에 설명된 바와 같이 벨트(12)내의 구멍(40)에 상응하는 영역과 형성을 포함한다. 유체 플래튼은 본 명세서에 참고로 합체된 1996년 4월 26일자로 출원된 미국 출원 제08/638,462호 및 미국 특허 제5,558,568호 및 제5,593,334호에서 개시된다. 연마 압력을 제어하기 위한 다른 유형들의 플래튼은 예컨데 기압, 수압, 기계 부착물로부터 압력, 전자기 압력 또는 이들의 조합을 사용하는 기구에서 이용될 수 있다.
벨트(12)는 웨이퍼(11)의 전방면과 플래튼(25) 사이를 통과한다. 플래튼(25)은 벨트(12)에 압력을 인가한다. 일부 분야에서, 제어기(30)의 제어 하에서 플래튼(25)의 조절가능한 대역 또는 영역에 압력을 인가하기 위해 플래튼(25)이 배열된다. 예를 들어, 플래튼(25)의 표면상에 1-30 대역이 반경 방향으로 배열된다. 이러한 제어된 압력 인가는 벨트(12)가 웨이퍼(11)의 표면을 가로질러 균일하게 연마하도록 한다. 양호하게, 슬러리에 의해 유동 채널의 차단을 막도록, 벨트(12) 및 플래튼(25) 사이에서 탈이온수 미스트에 의한 프리-웨트층(pre-wet layer)이 이용된다.
슬러리 분산기(21)는 양호하게 약 5-5000 ml/minute의 유량에서, 벨트(12)상의 슬러리를 분산한다. 균일한 평탄화 또는 연마를 위해, 슬러리는 웨이퍼(11)의 표면을 가로질러 균등하게 분포된다. 일반적으로, 슬러리는 두 개의 구성요소를 포함한다. 제거되거나 연마되어질 재료에 따라 상이한 분야 또는 재료는 상이한구성요소를 이용한다. 예를 들어, 웨이퍼(11)의 표면 상에 이산화규소 층을 평탄화 하기 위한 슬러리 구성요소는 표면 상에 금속 층을 평탄화하기 위한 슬러리 구성요소와 상이하다. 유사하게는, 텅스텐 금속 층에 적절한 슬러리 구성요소는 구리층에 대한 구성요소와 상이하며, 텅스텐보다 부드럽다. 대부분의 경우에, 이산화규소 또는 알루미늄과 같은 연마 입자는 수산화칼륨, 또는 SiO2용 NH4OH, 또는 H2O, KIO3또는 금속에 대한 Fe(NO3)3등의 화학물질과 조합한다. 그러나, 용해되지 않은 입자를 보유하지 않는 화학 용액은 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 연마 입자는 연마 벨트에 통합될 수 있다. 화학 용액은 표면을 부드럽게 하거나 수산화하고, 연마 입자는 표면 재료를 제거한다. 일 실시예에서, 슬러리는 약 1.5 내지 12의 pH를 갖는다. 슬러리의 한 유형은 획스트(Hoechst)로부터 입수가능한 클렙솔(Klebesol)이다.
콘디셔너(20)는 벨트의 조도 또는 연마를 비교적 일정하게 유지하도록 벨트(12)의 표면을 처리한다. 벨트(12)가 웨이퍼(11)를 평탄화하거나 연마함에 따라, 웨이퍼(11)로부터 제거된 재료는 벨트(12)의 표면상에 증착된다. 콘디셔너(20)는 증착물을 제거하고 벨트(12)의 변형을 방지하기 위해 벨트(12)의 표면을 세척하고 거칠게한다.
벨트(12)는 양호하게 순환 루프 연마 벨트이다. 일 실시예에서, 벨트(12)는 20.32-35.56 cm(8-14 인치)의 폭, 0.0508-0.508 cm(0.020-0.200 인치)의 두께, 약 228.6-279.4 cm(90-110 인치)의 길이이고 500-5000 lb의 장력에서 롤러(13, 14)에의해 유지된다. 도시된 실시예에서, 벨트(12)는 캘리포니아, 프레몬트 소재의 램 리서치 코포레이션으로부터 입수가능한 등록상표 테레스 CMP 시스템으로 이용하기 위해 크기가 정해진다.
벨트(12)는 효과적인 작동을 위해 필요한 임의의 적합한 치수를 갖는다. 상이한 연마 도구는 상이한 벨트 길이 및 폭을 필요로한다. 상이한 공작물 크기는 상이한 벨트 폭을 필요로한다. 또한, 연마의 상이한 유형은 전체 두께, 밀도, 경도, 압축성, 연성 및 다중층의 상이한 상대적 두께와 같은 상이한 특징을 필요로한다. 벨트(12)의 상부면 또는 하부면 중 하나는 오목 또는 볼록일 수 있거나 그렇지 않으면 연마된 공작물의 프로파일과 조화하도록 또는 롤러 또는 벨트(12) 아래 지지 구조와 조화하도록 형상화된다.
벨트(12)의 다양한 유형은 예컨데 (1) 단층 또는 다중층 벨트, (2) 스테인리스 스틸, 섬유 또는 패브릭으로 강화된 벨트 또는 (3) 상기 강화재 없는 벨트, (4) 연마 패드를 지지 벨트 또는 스테인리스 스틸 밴드 또는 소정의 특성을 갖는 다른 재료에 부착함으로써 제조된 벨트등의 다른 공지된 또는 개발중인 벨트가 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 벨트(12)는 연마하기 위한 표면과 부가 강화재 없이 벨트를 장착, 인장 및 트랙킹하기 위한 기계식 강도를 모두 제공하는 단일 순환 층으로 만들어진다. 미세포의 우레탄과 같은 중합체 층은 순환 루프를 형성한다. 중합체 재료는 실질적으로 균일한 두께와 구조로 만들어진다. 벨트(12)는 사용중에 인장을 유지하기 위해 즉, 사용하는 동안에 느슨해지지 않도록 충분히 탄성적이어야 한다. 벨트(12)는 -60 내지 +150 ℃의 범위를 갖는 온도에서 작동하도록 요구된다.
대안의 예에서, 벨트(12)는 다중층을 갖는다. 예를 들어, 제2 층은 중합체 연마 층과 조화될 수 있다. 부가 층은 고무 또는 플라스틱을 포함한 임의의 적합한 중합체 재료로 구성될 수 있다. 일반적으로, 상이한 층은 상이한 재료로 구성되고 상이한 특징, 구조, 치수 및 기능을 갖는다. 일 실시예에서, 두 개의 층 벨트(12)는 하기에 설명된 바와 같이 상부 연마 층 및 중합체 바닥 또는 대향 층을 갖는다. 단단한 연마층 아래에 부드러운 하부층은 벨트(12)의 전체 강성을 증가시키고 연마층이 웨이퍼(11)의 표면에 따라 가요성을 갖도록 충분히 부드럽게 한다.
벨트(12)는 순환 루프의 한 측면 상에 연마면(15) 및 순환 루프의 다른 측면 상에 대향 또는 바닥 표면(17)을 갖는다. 벨트는 연마면(15)과 대향 표면(17)을 연결하는 에지(19)를 갖는다. 비록 내부 표면이 연마면일지라도, 전형적으로, 벨트(12)의 외부 또는 상부면은 연마면(15)이다. 또한, 벨트(12)는 모든 표면들이 동일한 또는 상이한 시간에 연마하기 위해서 이용되어 역전가능하다. 두 개의 표면들은 상이한 유형의 연마 작동에 이용될 수 있으며, 다중층 벨트는 상이한 연마 분야에 맞추어 상이한 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 벨트(12)의 연마면(15)은 복수개의 홈을 갖는다. 예를 들어, 홈은 0.0127 cm-0.254 cm(0.005-0.100 인치)의 깊이와, 0.0127 cm-0.254 cm(0.005-0.100 인치)의 폭과, 2.54 cm(1 인치)당 1-50의 피치를 갖는다. 다른 홈 상수들은 슬러리를 웨이퍼(11) 아래로 이송하기 위해 더 작은 홈과 같이 이용될 수 있다. 홈은 선형, 직사각형, U 또는 V 모양과 같은 임의의 다양한 형태이다. 대향 표면(17)은 부드럽게 되거나 직조될 수 있다. 대향 표면(17)은 벨트(12)가 롤러(13, 14)와 적절하게 정합하도록 하는 홈 또는 리지 또는 다른 물리적 특징을 가질 수 있다. 벨트(12)의 표면 상의 직조 및 물리적 특징은 제2 제조 작업에서 성형될 수 있거나 달성될 수 있다. 대안의 예에서는, 홈 또는 직조가 제공되지 않는다.
연마면(15)에 대한 다른 조직들은 홈을 변경하여 또는 부가적으로 제공될 수 있다. 연마층은 고체이거나 다공성일 수 있다. 고체층은 양호하게 길이의 도처 및 단면을 가로질러 균일한 고체이다. 다공성 중합체는 슬러리를 웨이퍼(11)의 표면으로 나르는 공극 또는 구멍을 포함한다. 세포는 개폐될 수 있고 블로잉, 팽창, 포막(frothing) 및 중공형 미세 요소의 함유물로 제한되지 않는 임의의 적합한 수단으로 형성될 수 있다. 하나의 분야에서, 중합체 재료는 0.1 내지 1000 마이크로미터의 크기의 치수에서 세포 또는 공극을 갖는 마이크로셀룰라 폴리우레탄이다. 연마층은 윤활제 및 연마 입자에 한정하지 않고 다양한 첨가물을 포함할 수 있다.
슬러리에서 저농도의 연마 입자를 이용하기 위해, 예컨데, 100 마이크론보다 적은 평균 크기를 갖는, 충전재 및/또는 연마 입자는 연마층을 통해 분산될 수 있다. 슬러리내의 저농도는 더욱 정확한 모니터를 위해 제공된 적은 광 분산을 제공한다.
연마 재료는 고무 또는 플라스틱을 포함한 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 고무 및 플라스틱의 예는 폴리우레탄, 폴리우레아제, 폴리에스테르, 폴리에테르, 에폭시, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 플루오로폴리머, 비닐 폴리머, 아크릴 및 메탈크릴릭 폴리머, 실리콘, 라텍스, 니트라일 루버, 이소프렌 루버, 부타디엔 루버 및 스틸렌, 부타디엔, 아크릴로니트라일의 여러가지 코폴리머로 제한되지 않는다. 중합체 재료는 열경화성 수지 또는 열가소성 물질일 수 있다.
도1 및 도2를 참조하면, 벨트(12)내에 구멍(40)이 도시되어 있다. 구멍(40)은 벨트(12)의 모든 층을 관통하여 벨트(12)를 통과한다. 벨트(12)에서 형성되거나 삽입된 종래 기술에서의 창과 같은 폐쇄부는 없다. 그러므로, 벨트(12) 또는 구멍(40)에는 창이 존재하지 않는다. 벨트(12)를 통과함으로써, 구멍(40)은 웨이퍼(11) 표면의 원위치에서 직접적으로 모니터링하도록 한다. 구멍(40)은 벨트(12)내의 구멍을 레이저 커팅등의 펀칭 또는 기계 가공에 의해 형성하거나 벨트 성형 또는 형성 공정의 일부로서 구멍(40)을 형성함으로써 형성된다.
하나 또는 그 이상의 구멍(40)이 벨트(12)를 통과하여 제공될 수 있다. 양호하게, 벨트(12)의 길이를 따라 세 개의 구멍(40)이 멀리 균등하게 이격된다. 구멍은 에지(19)들 사이에서 벨트(12)의 중심에 위치설정된다. 일 실시예에서, 각각의 구멍은 0.635-5.08 cm(0.25-2 인치) 직경의 원형이다. 양호하게, 그 형상은 건조한 슬러리의 트랩핑을 막기 위해 타원과 같이 모서리를 거의 또는 전혀 갖지 않는다. 모서리를 구비한 형상이 이용될 수 있다. 구멍(40)의 다른 형태, 크기, 배치 및 개수가 이용될 수 있다.
모니터(28)는 웨이퍼(11)의 특징을 측정하기 위해 구멍(40)을 이용한다. 모니터(28)는 웨이퍼(11)의 표면의 막 두께 및/또는 막의 유형을 결정하기 위한 광방출 및 수용 장치를 포함한다. 예를 들어, 선엑스(SUNX) 모델 넘버 CX-24 센서등의 단거리 분산 반사 센서가 이용된다. 백광을 포함하는 광역 밴드 빔이 방출된다. 다른 파장은 예컨데. 자와선 또는 적외선이 이용될 수 있다. 예컨데, 미국 특허 출원 번호 제09/038,171호에서 개시된 모니터와 같이, 다른 모니터가 이용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "모니터"는 CMP 공정중에 웨이퍼의 원위치에서의 모니터링에 이용할 수 있는 임의의 장치를 광범위하게 포함하는 것으로 의도된다. 이러한 장치는 광원, 간섭계, 일립소미터(ellipsometer), 빔 프로파일 반사미터 또는 광 스트레스 발생기에 제한되지 않는다. 이러한 특징을 측정함으로써, CMP 공정의 종료점이 결정된다. 제거율, 속도 변화 및 평균 제거율이 또한 측정될 수 있다.
모니터(28)는 벨트(12)에 인접하여 위치설정된다. 양호하게, 모니터(28)는 플래튼(25) 아래로 위치설정된다. 모니터(28)는 창을 통해 플래튼(25)내에, 구멍(40)을 통해 웨이퍼(11) 상으로 광빔등의 빔을 향하게 된다. 빔은 측정을 위해 동일한 경로를 따라 후방으로 반사된다. 대안의 예에서, 모니터는 플래튼(25)에 인접하거나 그 위로 또는 벨트(12)에 인접한 다른 위치에서 설정된다.
일 실시예에서, 모니터(28)는 각각의 구멍(40)이 모니터(28) 및 웨이퍼(11) 사이에 있을 때 측정하도록 작동화된다. 모니터(28)는 트리거 기구에 대응하여 활성화된다. 예를 들어, 노치 또는 트리거 구멍(42)은 에지(19) 또는 벨트(12)의 다른 부분을 따라 제공된다. 모니터(28)가 구멍을 통과함에 따라, 트리거 구멍 또는 노치(42)는 구멍(40)이 웨이퍼(11)에 인접함을 나타내기 위해 센서와 결합한다.이에 반응하여, 모니터(28)는 구멍(40)의 주변에서 벨트(12) 상의 광 또는 다른 에너지를 비춘다. 구멍(40)이 웨이퍼(11)를 지나감에 따라, 모니터(28)는 웨이퍼(11)로부터 후방으로 반사된 다른 에너지 또는 광을 측정한다. 에너지와 진동을 측정함에 따라, 측정 시스템은 CMP 시스템(10)의 연마 공정의 지시를 제공한다. 트리거 구멍 또는 노치(42)는 구멍(40)에 임의의 관계로 위치될 수 있다. 게다가, 트리거 구멍 또는 노치(42)는 벨트(12)에서 각각의 구멍(40)이 제공될 수 있다. 대안의 예에서, 모니터(28)는 연속하여 작동한다.
임의의 노치(42)에 추가하여, 벨트(12)의 에지(19)는 매끄럽고, 직조되거나 패턴화된다. 에지(19)는 정렬을 조력하고 사용시에 벨트를 추적하거나 회전 계산을 조력하는 등의, 다른 기능적 목적을 제공하는 구멍 또는 다른 물리적 형태를 보유할 수 있다. 벨트(12)의 에지(19)는 몰딩중에 형성되거나, 자르기, 구멍 뚫기, 걸기 또는 펀칭등의 보조 제조 작동에서 생성된다.
작동중에, 웨이퍼(11)는 벨트(12)에 인접하여 위치설정된다. 벨트(12)는 롤러(13, 14)가 회전함에 따라 웨이퍼(11)를 연마한다. 슬러리 분산기(21)는 벨트(12) 상에 슬러리를 위치한다. 슬러리 중 일부는 웨이퍼(11) 아래를 지나간다. 웨이퍼(11)는 일부 슬러리를 벨트(12)의 측면 또는 에지로 이동시킨다. 콘디셔너(20)는 연마 후에 벨트(12)를 조절한다. 물, 공기 또는 다른 압력 장치를 이용하여, 플래튼(25)은 벨트(12)에 압력을 인가한다. 압력은 최적 압력 분배와 연마 표면(15) 및 웨이퍼(11) 사이에서 적절한 접촉을 보장한다.
도3은 CMP 모니터 공정의 한 예를 나타내는 흐름도이다. 연마를 모니터링하기 위하여, 구멍(40)은 단계 (50)에서 웨이퍼(11)와 모니터(28) 사이로 통과한다. 노치(42) 중 하나가 센서를 지나감에 따라, 모니터(28)는 활성화된다. 센서는 위치설정되므로 모니터(28)는 상응하는 구멍(40)이 모니터(28)와 웨이퍼(11)사이에 있는 동안 트리거된다. 하나 이상의 구멍(40)이 제공되는 곳에서, 각각의 구멍(40)은 웨이퍼(11)를 따라 지나간다. 모니터(28)는 각각의 구멍(40)에 대해 트리거된다. 활성화될 때, 모니터(40)는 웨이퍼(11)에 광 빔등의, 빔을 직사한다. 반사에 근거하여, 웨이퍼(11)의 특징은 단계 (52)에서 탐지된다.
건조 슬러리가 플래튼의 일부 및 유체 반송 구멍을 막거나 긁거나 광을 차단하는 것을 방지하기 위하여, 벨트(12)에 압력을 인가하도록 플래튼(25)에 의해 공기 및 물이 양호하게 이용된다. 물은 플래튼(25)의 중심을 미리 적셔준다. 물은 슬러리가 플래튼(25)상에 건조해지는 것을 방지하고, 유체(즉, 공기 또는 물)가 유체 담지를 형성하기 위한 플래튼 오리피스에서 건조해지는 것을 막고, 플래튼 창 상에 필름 형성 또는 스크래치를 방지한다. 다른 수단에 의해 적용된 물, 공기 또는 압력이던 간에, 압력은 슬러리가 모니터(28) 또는 플래튼(25) 상에 구멍(40)을 통과하여 유출하는 것을 막을 수 있다. 압력은 웨이퍼(11)에 인접하는 벨트(12)의 연마 표면(15) 상에 슬러리의 일부를 강화할 수 있다. 변경예에서, 건조 슬러리는 구멍(40)을 통과하여 떨어지는 것이 방지된다. 다른 변경예에서, 흡인관 또는 중력은 구멍으로부터 이격된 슬러리를 당기도록 이용되고 플래튼의 수행을 손상하거나 방해하는 것을 막는다. 또 다른 변경예에서, 습기찬 공기는 벨트(12)의 하부로 압력을 적용하고 슬러리가 플래튼(25)을 건조시키거나 오염시키는 것을 막도록 이용될 수 있다.
상술한 것으로부터 도시될 수 있는 바와 같이, 본 실시예는 개선된 화학 기계식 연마 벨트 및 벨트를 이용하기 위한 방법을 제공한다. 벨트는 창 재료를 필요로하지 않는다. 벨트를 통과하여 폐쇄부가 없는 구멍은 더욱 신뢰성 있는 모니터, 제조의 절감된 비용, 상이한 벨트를 모니터하기 위한 향상된 일치성, 편리한 유지 및 실패 위험의 감소를 제공한다. 모니터링 빔은 상이한 필터링을 갖는 창과 반사 특징이 동일한 또는 상이한 벨트 상에 이용되는 임의의 창에 의해 필터되거나 반사되지 않는다.
본 발명의 특별한 실시예가 도시되고 설명되는 동안 변형될 수 있다. 따라서 첨부된 청구범위는 본 발명의 기술 사상 및 범위내에서 모든 변경 및 수정을 커버하도록 의도된다.
Claims (23)
- (a) 화학 기계식 선형 연마 시스템에서 공작물을 연마하기 위한 연마 표면과, (b) 연마 표면에 대향하는 한 측면을 포함하고, 순환 루프를 형성하는 벨트에 있어서,실질적으로 창이 존재하지 않도록 상기 벨트를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제1항에 있어서, 상기 벨트는 실제로 두 개의 평행한 에지를 갖고 구멍은 두 개의 실제로 평행한 에지 사이의 중심에 있는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제1항에 있어서, 상기 구멍은 실제로 원형을 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제1항에 있어서, 상기 벨트는 벨트를 관통하는 적어도 세 개의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제4항에 있어서, 적어도 세 개의 구멍은 순환 루프 주위에 균등하게 이격되는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제1항에 있어서, 상기 벨트의 제1 에지를 따르며, 상기 구멍에 상대적으로 위치되는 노치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 제1항에 있어서, 상기 구멍에 상대적으로 위치되는 트리거 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트.
- 화학 기계식 연마 공정에서 공작물을 연마하기 위한 시스템에 있어서,모니터와,상기 모니터에 인접하게 위치설정된 순환 벨트를 포함하고,상기 순환 벨트는 상기 벨트를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 갖고 상기 공작물로부터 모니터까지 상기 구멍을 관통하는 경로는 폐쇄되지 않으며, 상기 구멍은 실제로 창이 없는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 순환 벨트는 실질적으로 평행한 두 개의 에지를 갖고 상기 구멍은 실질적으로 상기 두 개의 평행한 에지 사이에 중심이 위치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 벨트는 벨트를 관통하는 적어도 세 개의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 순환 벨트는 노치 또는 상기 벨트의 제1 에지를 따른 트리거 구멍을 갖고, 상기 노치 또는 트리거 구멍은 상기 구멍에 상대적으로 위치되고, 상기 모니터는 상기 공작물에 대해 상기 노치 또는 상기 트리거 구멍의 위치에 반응하여 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 순환 벨트의 연마 측면에 인접하여 위치설정된 슬러리 분산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 순환 벨트에 물을 공급하도록 조절된 플래튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 물은 상기 슬러리의 건조를 방지하고 플래튼상의 슬러리가 실질적으로 제거되도록 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 플래튼은 상기 순환 벨트에 공기를 인가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
- 화학 기계식 연마 공정에서 공작물을 연마하기 위한 방법에 있어서,(a) 벨트를 관통하는 창이 없는 구멍을 갖는 순환 벨트를 공작물을 따라 통과시키는 단계와,(b) 상기 벨트에서 상기 구멍에 의해 차단되지 않는 공작물을 측정하기 위해 상기 구멍을 관통하는 경로와, 상기 구멍을 통해 상기 공작물의 특징을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 (a) 단계는 복수개의 이격된 구멍을 상기 공작물을 따라 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 (b) 단계는 구멍을 통해 상기 공작물에 광 빔을 직사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서,(c) 상기 공작물에 대해 트리거 노치 또는 구멍의 위치에 대응하여 상기 (b) 단계를 트리거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서,(c) 상기 순환 벨트의 연마 측면에 슬러리를 인가하는 단계를 더 포함하며, 상기 연마 측면의 일부분은 상기 공작물에 인접한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제20항에 있어서,(d) 상기 순환 벨트에 물로 압력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제21항에 있어서,(e) 상기 (d) 단계의 물로써 플래튼 상의 구멍이 건조 슬러리에 의해 차단되는 것을 방지하는 단계와,(f) 상기 (d) 단계의 물로써 상기 플래튼 상의 상기 구멍으로부터 슬러리를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제21항에 있어서,(e) 상기 순환 벨트에 공기로 압력을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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