KR20030029145A - 연마 헤드와 반도체 기판 사이의 중첩 영역의 함수로서연마 압력을 제어하기 위한 연마장치 및 방법 - Google Patents
연마 헤드와 반도체 기판 사이의 중첩 영역의 함수로서연마 압력을 제어하기 위한 연마장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
CMP시스템과 방법은 웨이퍼(206)와 리테이너링(282)에 관련된 연마 패드(202)를 이동시키기 위한 지시와, CMP동작에 대한 압력을 가하기 위한 지시를 실현한다. 연마패드 위치의 피드백은, 웨이퍼(206)와 패드 조정 퍽(220) 및 리테이너링(282)의 변화하는 영역이 연마 패드(202)와 접촉하여 개별적으로 압박되어 각각의 이러한 영역상의 압력이 개별적으로 제어되는 가변하는 힘의 원하는 입력의 결정과 대등하게 된다. 처리 작업부하는 지시의 특성에 관련된 기준에 따라 평가된다. 기준중 아무 것도 초과되지 않으면, 중앙 CMP프로세서(2106)는 처리에 이용된다. 기준중 어느 것이든지 초과되면, 힘 결정은 힘 제어기(2302)에 의해 중앙 CMP프로세서(2106)로부터 개별적으로 이루어지고, 중앙 CMP프로세서(2106)는 힘 콘트롤러로의 데이터 전송을 관리한다.
Description
반도체장치의 조립에 있어서는, 연마와 버핑 및 웨이퍼 세정을 포함하는 CMP동작을 수행할 필요가 있다. 예컨대, 전형적인 반도체 웨이퍼는 실리콘으로 만들 수 있고, 200mm 또는 300mm 직경의 디스크로 될 수 있다. 설명을 쉽게 하기 위해서, 용어 "웨이퍼"는 이하에서 이러한 반도체 웨이퍼와 전기 또는 전자회로에 사용되는 그 밖의 평탄화 구조 또는 기판을 포함하는 것으로 기재된다.
전형적으로, 집적회로장치는 이러한 웨이퍼 상에서 조립된 다중레벨구조 형태이다. 웨이퍼레벨에는 확산영역을 갖는 트랜지스터장치가 형성된다. 연속되는 레벨에는, 상호연결 금속화라인이 패턴으로 되고, 트랜지스터장치에 전기적으로 연결되어 바람직한 기능의 장치를 정의한다. 패턴된 도전성층은 유전성 재료에 의해 다른 도전성층으로부터 차폐된다. 더 많은 금속화 레벨 및 연관된 유전층이 형성됨에 따라서, 유전성 재료를 평탄화할 필요가 증가된다. 평탄화없이, 부가적인 금속화 층의 조립은, 표면 지형의 높은 변화에 기인해서 실질적으로 더 어렵게 된다. 다른 적용에 있어서, 금속화 라인 패턴은 유전성 재료 내에 형성되고, 그 다음 금속 CMP동작이 과도한 금속화를 제거하도록 수행된다.
전형적인 CMP시스템에 있어서, 웨이퍼는 노출된 웨이퍼의 표면과 함께 캐리어 상에 탑재된다. 캐리어와 웨이퍼는 회전 방향으로 회전된다. CMP처리는, 예컨대 회전하는 웨이퍼 및 연마 패드의 노출된 표면이 힘에 의해 서로를 향하게 될 때, 노출된 표면 및 연마 패드가 연마 패드 방향으로 움직이거나 회전할 때, 달성될 수 있다. 몇몇 CMP처리는, 연마 패드에 의해 연마되는 웨이퍼를 회전시킬 때 큰 힘이 사용되는 것을 요구한다. 전형적인 CMP시스템을 사용하는 동안 몇몇 문제들과 충돌하게 된다. 반복하여 발생하는 문제는 "에지-효과"로 불리는데, 이 효과는 CMP시스템이 웨이퍼의 그 밖의 영역 보다 다른 비율로 웨이퍼의 에지를 연마할 때, 야기된다. 에지-효과는, 웨이퍼의 노출된 표면상의 비균일한 프로파일이 특징이다. 에지 효과와 연관된 문제는 2개의 별개의 카테고리로 나누어질 수 있다. 제1카테고리는 연마 패드와 웨이퍼 에지와의 초기 접촉으로부터 기인하는, 소위 "패드 리바운드 효과"와 연관된다. 연마 패드가 초기에 웨이퍼의 에지와 접촉할 때, 패드는 에지를 리바운드(또는 튀게)하여, 패드가 웨이브 같은 형상을 취하게 할 수 있다. 웨이브 같은 형상은 웨이퍼의 노출된 표면 상의 비균일 프로파일을 형성할 수 있다.
제2카테고리는 "번-오프(burn off)"효과이다. 번-오프 효과는, 웨이퍼의 예리한 에지가, 연마 패드의 표면과 접촉함에 따라 과도하게 연마될 때 일어난다. 이는, (에지 접촉 지역으로 정의된) 웨이퍼의 노출된 표면의 매우 작은 접촉 영역에 패드의 표면이 힘을 인가함으로써 상당한 량의 압력이 웨이퍼의 에지 상에 발휘되기 때문에 일어난다. 번-오프 효과의 결과로서, 최종적으로 연마된 웨이퍼의 에지는, 실리콘 장치를 조립하기 위해 에지 영역을 사용할 수 없게 되는 번 링(burn ring)을 나타낸다.
통상적인 CMP의 다른 단점은, 바람직한 최종 층 프로파일을 따라서 웨이퍼의 표면을 연마할 수 없는 것이다. 보통, 몇몇 조립이 진행되는 웨이퍼의 노출된 표면은 소정 영역에서 다양한 두께로 되고, 에지로 나가며 두께가 변하는 경향이 있다. 이러한 패드 표면은, 소위 웨이퍼의 노출된 표면의 "최종 층"부분 상에 힘을 인가하도록 설계된다. 결과적으로, 최종 층의 모든 영역은 최종 층이 실질적으로 평판일 때까지 연마된다. 따라서, 패드의 표면은 최종 층의 웨이브가 있는 프로파일에 상관없이 최종 층을 연마하므로, 최종 층의 두께가 비균일하게 된다. 몇몇 회로 조립 적용은, 작업장치를 건설하기 위해서 소정 두께의 재료가 유지되는 것을 요구한다. 예컨대, 최종 층이 유전층이라면, 금속 라인과 도전성 바이어스를 정의하기 위해서 소정 두께가 필요하게 된다.
종래 CMP동작의 이들 문제점과, 손상을 주는 에지-효과, 패드 리바운드 효과를 실질적으로 제거하면서 특정한 목표 웨이퍼 표면 영역의 정확하고 제어된 연마를 가능하게 하는 CMP시스템을 위한 CMP기술에서의 해결되지 않은 필요는, 상기와 일치하는 제1의 특허출원에 개시된다.
이러한 제1특허출원에서, CMP시스템은 웨이퍼의 노출된 표면의 층 표면의 지형을 따르므로, 전체적으로 균일한 두께를 갖는 CMP-처리된 층 표면을 발생시킨다. 이러한 CMP시스템은 서브어퍼쳐(subaperture) 연마 구성으로 회전하는 캐리어를 실행시켜서, 상기된 결점과 에지 효과, 패드 리바운드 효과 및 에지 번-오프 효과를 제거한다. 예컨대, 이러한 CMP시스템의 1실시예는, 웨이퍼의 표면의 전체 부분 보다 작은 부분인 웨이퍼의 부분에 적용하도록 설계된 연마 헤드와 같은 준비 헤드를 포함한다. 이러한 CMP시스템이 상기된 에지-효과, 패드 리바운드 효과 및 에지 번-오프 효과를 회피시킴에도 불구하고, 이러한 방법으로의 준비 헤드의 적용은 웨이퍼의 노출된 표면으로 그리고, 웨이퍼와 캐리어의 초기 배향에 대해 편심된 위치에서의 캐리어로 힘을 인가시킨다. 초기 배향은 웨이퍼 및 (동축이고 실질적으로 수직하게 위치된) 캐리어의 중심 축의 초기 배향을 포함한다. 또한, 초기 배향은 (웨이퍼와 캐리어의 중심축의 초기의 실질적으로 직각 배향에 대해서 90°의 초기 각도로 위치된) 웨이퍼의 노출된 표면의 초기 배향을 포함한다. 용어 "실질적으로 수직한"의 의미는 실제 수직을 의미하고, 이러한 캐리어를 위한 스핀들 및 그 밖의 지지체에 사용되는 베어링의 전형적인 공차와 같은 실제 수직으로부터 실제 수직플러스 또는 마이너스 정상적인 기계적인 공차를 포함한다.
에지-효과, 패드 리바운드 효과 및 에지 번-오프 효과의 상기 논의로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 편심력이 웨이퍼 및 캐리어의 중심축을 초기 배향으로부터 벗어나 경사지지게 하거나, 경사 배향을 추정하게 하는 것은 바람직하지 않다. 이러한 경사지거나 경사진 배향은, 웨이퍼 및/또는 캐리어의 이러한 중심축이, 예컨대 여러 각도로 실제 수직으로부터의 상기된 정상적인 기계적인 공차 보다 실제 수직으로부터 벗어날 때 일어나게 된다. 웨이퍼 및 웨이퍼 캐리어의 중심축의 이러한 초기 배향은, 웨이퍼의 노출된 표면의 바람직한 평탄화를 달성하기 위해서, 이러한 편심력의 작용하에서 연마동안 유지되어야 하는 배향이다. 즉, 웨이퍼의 노출된 표면의 바람직한 평탄화가 달성되려면, 회피되어야 하는 짐벌(gimbal)에 의해 허용된 경사이다.
제2특허출원은 상기된 문제점을 해결하기 위해 실행되는 CMP시스템 및 방법을 제공함으로써, 이러한 요구를 충족시켰다. 따라서, 특허출원은 편심력의 반복가능한 측정을 용이하게 하는 구조 및 동작을 제공했다. 이러한 시스템 및 방법에 있어서, 웨이퍼 또는 퍽 캐리어와 같은 캐리어에 인가된 힘은, 이러한 힘이 편심적으로 이러한 캐리어에 인가되더라도 정확하게 측정될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 1실시예에 있어서, 회전축과 캐리어축 사이의 초기 동축관계는, 센서가, 이하 정의된 바와 같이 편심력의 반복가능한 측정을 할 수 있도록 편심력의 인가동안 유지되는데, 캐리어는 웨이퍼 또는 퍽 캐리어일 수 있다. 또한, 제2특허출원에서, 선형 베어링 어셈블리는, 캐리어 상에 탑재된 웨이퍼에 대해 움직이기 위해서힘 액츄에이터 또는 모터와 연결된 리테이너링과 함께 조립된다. 이러한 이동은 연마 패드에 의해 속박되는 웨이퍼의 노출된 표면 및 리테이너링의 표면이 연마 동작 동안 동일 평면상에 있을 수 있게 한다.
이러한 제2특허출원이 편심력의 이러한 반복가능한 측정을 용이하게 하는 구조 및 동작을 제공했음에도 불구하고, 이러한 힘 및 웨이퍼, 조정 패드 및, 리테이너링 상의 최종 압력을 어떻게 제어하느냐는 논의되지 않았다. 특히, 연마 동작 동안 웨이퍼, 리테이너링 및 조정 헤드에 대해 움직인 연마헤드에 따라서 웨이퍼, 리테이너링 및 조정 헤드의 교환 영역에 대한 편심력을 어떻게 제어하느냐의 논의는 없었다. 더욱이, 연마동작 동안 웨이퍼, 리테이너링 및, 조정 헤드에 대해 연마 헤드가 움직임에 따라, 웨이퍼, 리테이너링 및, 조정 헤드의 교환 영역에 대한 편심력을 제어하는 시스템의 비용을 감소시키는 방법의 논의는 없었다.
그 다음, 요구되는 것은, 연마 동작 동안 이러한 웨이퍼, 퍽 캐리어 및, 리테이너링에 대해 연마 헤드가 움직임에도 불구하고, 웨이퍼 또는 퍽 캐리어와 같은 캐리어와 이러한 캐리어의 리테이너링에 인가되는 힘이 정확하게 제어될 수 있는 CMP시스템 및 방법이다. 더욱이, 이러한 상대 운동은, 연마 동작 동안 다양한 시간에서 웨이퍼, 퍽 캐리어 및, 리테이너링의 다양한 영역과 연마 패드가 접촉하도록 하므로, 필요로 되는 것은 소정의 특정 시간에 패드에 의해 접촉된 영역에 대한 이러한 힘을 연관시키는 방법이다. 추가적으로 요구되는 것은, 이러한 힘-영역 관계를 비용 효과적으로 결정하는 방법이다.
더욱이, 제2특허출원에 있어서는, 이러한 편심력의 크기를 정확히 지시하는방법이 개시된다. 이러한 정확한 지시는, 용어 "등가 편심력"으로 개시될 수 있는 반복가능한 측정 기술이 된다. 이러한 등가 편심력은, 연마 패드와 같은 패드에 의해 웨이퍼나 패드 조정 퍽을 위한 캐리어에 인가된 값과 동일한 값을 갖는 편심력이다. 반복가능한 측정기술은, 모든 이러한 등가 편심력을 위한 것으로, 측정 시스템 및 캐리어를 지지하기 위한 시스템 내의 힘의 손실은 실질적으로 동일, 즉 반복가능한 것이다. 그 다음, 요구되는 것은, 반복가능한 측정 기술에 의해 측정된 이러한 힘이 정확하게 제어되어, 연마 패드와 웨이퍼 사이와, 연마 패드와 퍽 사이 및, 연마 패드와 리테이너링 사이의 각각의 분리 접촉 영역이 연마 동작 동안 바람직한 압력을 받을 수 있는 CMP시스템 및 방법이다. 더욱이, 필요한 것은, 예컨대 연마 헤드의 이러한 움직임이 연마 동작동안의 다양한 시간에서 연마 패드가 웨이퍼와 퍽 캐리어 및 리테이너링의 다양한 영역과 접촉하도록 함에도 불구하고, 이러한 바람직한 압력을 인가하는 것이다.
본 발명은, 일반적으로 CMP동작의 성능 및 유용성을 개선시키기 위한 화학 기계적 연마(CMP)시스템 및 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 웨이퍼 및 패드 조정 퍽(puck)을 위한 캐리어 헤드에 인가되고, 이러한 캐리어 헤드 상의 리테이너링에 인가된 힘을, 연속적으로 연마된 웨이퍼 상에서 반복될 수 있는 CMP동작을 촉진하기 위해서 힘이 인가된 접촉 영역의 값의 변화와 함께 또는 독립적으로, 웨이퍼, 패드 조정 퍽 및, 리테이너링 중 각각의 하나 상의 분리되어 인가되고 프로그램적으로 변하는 각 압력으로 제어하는 것에 관한 것이다.
도 1a는 하나의 연마 헤드가 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 웨이퍼와 연마 패드 컨디셔너에 의해 수반된 퍽 모두와 접촉하며, 접촉이 각 캐리어의 중심축에 대해 각각 편심적인 본 발명의 제1실시예를 나타내는 개략적인 평면도,
도 1b는 캐리어의 중심축과 편심 접촉으로부터 일어나는 편심력을 나타내는 도 1a에 묘사된 제1실시예를 개략적으로 나타낸 정면도,
도 1c-1은 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 웨이퍼의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 초기 위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1c-2는 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 리테이너링의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 초기 위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1c-3은 연마 헤드의 연마 패드와 퍽 캐리어에 의해 수반된 패드 조정 퍽의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 초기 위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1d-1은 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 웨이퍼의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제2위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1d-2는 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 리테이너링의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제2위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략으로 나타낸 평면도,
도 1d-3은 연마 헤드의 연마 패드와 퍽 캐리어에 의해 수반된 패드 조정 퍽의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제2위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타낸 평면도,
도 1e-1은 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 웨이퍼의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제3위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1e-2는 연마 헤드의 연마 패드와 웨이퍼 캐리어에 의해 수반된 리테이너링의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제3위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 1e-3은 연마 헤드의 연마 패드와 퍽 캐리어에 의해 수반된 패드 조정 퍽의 접촉 영역을 일치시키는 연마 헤드의 제3위치가 도시된 본 발명의 측면을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 2a는 하나의 어셈블리가 주요 베어링 하우징과 척 베어링 플레이트 사이의 상대 운동 방향을 제한하고, 제2의 어셈블리가 주요 베어링 플레이트와 리테이너링 베어링 플레이트 사이의 상대 운동 방향을 제한하는 2개의 분리 선형 베어링 구조를 나타내는 제1실시예의 웨이퍼 캐리어를 개략적으로 나타내는 정면도,
도 2b는 주요 베어링 하우징과 척 베어링 및 부하 셀 플레이트 사이의 상대 운동 방향을 제한하는 선형 베어링 구조를 나타내는 제2실시예의 패드 조정 헤드를 개략적으로 나타내는 정면도,
도 3a는 회전식 도구 교환기(RTC)의 상부 섹션의 바닥을 나타내는 제1실시예의 웨이퍼 캐리어의 구조 엘리먼트를 나타내는 3차원의 개략적인 도면,
도 3b는 웨이퍼 캐리어의 진공 척의 상부를 나타내는 제1실시예의 웨이퍼 캐리어의 구조 엘리먼트를 나타내는 3차원의 개략적인 도면,
도 3c는 캐리어 헤드 및 연마 헤드에 대한지지 및 공급 설비를 위한 스핀들을 쇄선으로 나타내는 웨이퍼 캐리어의 개략적인 도면,
도 4a 및 도 4b는 제1실시예의 분해 사시도로, 도 4b는 구조 엘리먼트의 바닥을 나타내고, 도 4a는 구조 엘리먼트의 상부를 나타낸 도면,
도 5a-1 내지 도 5a-3은 도 4의 우측을 나타낸 다양한 구조 엘리먼트의 확대 사시도,
도 5b-1 내지 도 5b-3은 도 4b에 나타낸 다양한 구조 엘리먼트의 확대 사시도,
도 6a는 내부 구조를 취해서 도시하기 위해서 다양한 선을 나타내는 웨이퍼 캐리어의 평면도,
도 6b는 하우징 상의 원통형상 선형 베어링 내의 플레이트의 베어링 샤프트를 나타내는 척 베어링 및 부하 셀 플레이트와 부하 셀의 부하 센서 버튼 상으로 눌려지는 주요 하우징의 중심과 함께 고정되게 조립된 주요 베어링 하우징을 나타내는 도 6a의 6B-6B선의 단면의 정면도,
도 7은, 플레이트 상에 탑재된 리테이너링의 운동을 제한하는 하우징 상의 원통형상 선형 베어링 내의 플레이트의 베어링 샤프트를 나타내는 리테이너링 베어링 플레이트에 움직일 수 있게 연결된 주요 베어링 하우징을 나타내는 도 6a의 7-7선의 단면의 정면도,
도 8은 웨이퍼 연마에 사용된 유체를 공급하는 다양한 커넥터를 포함하는 설비를 나타내는 도 6a의 8-8선을 따른 단면도,
도 9는 커넥터가 DI수(水)와 진공을 진공 척에 공급하는 유체 커넥터를 통한 도 6a의 9-9선을 따른 단면도,
도 10은 DI웨이퍼 세척수를 공급하기 위해 매니폴드로부터 리테이너링 베이스 내의 6개의 분리 노즐로의 6개의 DI수 도관 중 하나를 나타내는 유체 매니폴드및 부하 셀 플레이트를 통한 도 6a의 10-10선을 따른 단면도,
도 11은 RTC의 상부에 스크류로 조립된 플레이트를 나타내는 척 베어링과 부하 셀 플레이트의 측단면의 정면도,
도 12a는 리테이너링 베이스가 재위치에 완전히 속박되고, CMP동작에 앞서 진공 척 상에 웨이퍼를 위치시키는 도 7의 확대부의 단면도이고, 도 12b는 도 12a를 보다 확대한 도면,
도 13a는 웨이퍼 캐리어로부터의 웨이퍼의 제거를 용이하게 하기 위해서 웨이퍼로부터 해방된 위치의 리테이너링을 나타내는 도 7의 확대부의 단면도이고, 도 13b는 도 13a를 보다 확대한 도면,
도 14a는 웨이퍼의 노출된 표면이 연마되는 한편 웨이퍼의 베이스로의 DI수의 살포를 용이하게 하기 위한 연마 위치 내의 리테이너링 베이스를 나타내는 도 7의 확대부의 단면도이고, 도 14b는 도 14a의 보다 확대된 도면,
도 15는 웨이퍼 캐리어의 내측으로부터 슬러리 및 DI웨이퍼 세척수를 제거하기 위한 출구를 도시하는 리테이너링 베이스를 통한 도 6a의 15-15선을 따른 단면도,
도 16a 및 도 16b는 제1실시예의 분해 사시도로, 도 16a는 구조 엘리먼트의 바닥을 나타내고, 도 16b는 구조 엘리먼트의 상부를 나타낸 도면,
도 17a는 회전식 도구 교환기(RTC)의 상부의 바닥을 나타내는 제1실시예의 퍽 캐리어의 구조 엘리먼트를 나타내는 3차원의 개략적인 도면,
도 17b는 RTC의 상부의 윗면을 나타내는 제1실시예의 퍽 캐리어의 구조 엘리먼트를 나타내는 개략적인 3차원 도면,
도 17c는 캐리어 헤드로의 지지 및 공급 설비를 위한 스핀들을 쇄선으로 나타내고 연마 헤드를 도시하는 웨이퍼 캐리어의 개략적인 도면,
도 18은 부분을 취하는 선들을 나타내는 퍽 캐리어의 평면도,
도 19a는 퍽이 적절하게 척 상에 있는지를 결정하기 위한 척으로의 진공 도관을 나타내는 도 18의 19A-19A선을 따른 단면도,
도 19b는 척과 함께 사용되는 선형 베어링을 나타내는 도 18의 19B-19B선을 따른 단면도,
도 20은 척 상의 퍽을 퍼지하기 위해 DI수를 공급하기 위한 도관을 나타내는 도 18의 20-20선을 따른 단면도,
도 21은 퍽 캐리어의 베이스를 나가는 진공 도관을 나타내는 도 18의 21-21선을 따른 단면도,
도 22는 노즐이 캐리어 축을 포함하는 평면에 대한 각도로 리테이너링 주변의 방향으로 DI수를 부분적으로 향하게 하여 연장되는 것을 나타내는 DI웨이퍼 세척수를 공급하기 위한 리테이너링 베이스 내의 6개의 DI수 노즐 중 3개를 나타내는 도 6a에서 노출된 웨이퍼 표면의 평면에 대한 각도를 취한 웨이퍼 캐리어의 단면도,
도 23 내지 도 37은 본 발명의 다양한 방법의 동작을 나타내는 플로우차트,
도 38은 리테이너링을 위해 모터에 인가된 압력이 한쪽의 연마 패드와 다른 쪽의 웨이퍼 사이의 중첩 량에 따라 어떻게 변하는지를 나타내는 개략적인 그래프,
도 39는 개인용 컴퓨터(PC)의 사용에 의한 연마 압력의 중앙 처리 제어를 제공하는 제1제어시스템의 개략적인 도면,
도 40은 고처리 작업부하가 있는 경우, 연마 압력을 제어하기 위해 PC로부터 분리된 힘 콘트롤러를 제공하는 제2제어시스템의 개략적인 도면,
도 41은 도 40의 시스템이 연마 압력을 제어하게 하는 동작부를 나타내는 플로우차트,
도 42a는 CMP동작이 수행됨에 따라 웨이퍼의 노출된 표면의 윤곽의 변하는 형상을 묘사하는 일련의 쇄선을 나타내는 연마 패드에 의해 중첩된 웨이퍼의 개략적인 단면도,
도 42b는 고처리 작업부하로 귀결될 수 있는 일 타입의 동작 기준에 따라서, 변하는 연마 압력을 도시하는 도 42a에 나타낸 윤곽을 제공하기 위해서, 연마 패드에 의해 웨이퍼가 연마되는 동안 CMP사이클 동안의 시간의 개략적인 도면,
도 42c는 고처리 작업부하로 귀결될 수 있는 다른 일 타입의 동작 기준에 따라서 압력 램프(ramp)를 나타내는 웨이퍼에 인가된 압력이 제1값으로부터 다음의 바람직한 압력으로 증가되는 동안의 CMP사이클 동안의 시간의 개략적인 도면,
도 42d는 고처리 작업부하로 귀결될 수 있는 다른 타입의 기준에 따라서, 시간에 대한 압력의 바람직한 변화 사이의 비교를 나타내는 다양한 압력 램프 사이에서 웨이퍼에 인가된 압력이 변하는 동안의 CMP사이클 동안의 시간의 개략적인 도면,
도 42e는 변화와 저처리 및 고처리 작업부하와의 관계의 가능한 비율을 나타내는 패드 및 웨이퍼의 상대 위치가 변하는 동안의 CMP사이클 동안의 시간의 개략적인 도면,
도 43은 도 39 및 도 40의 시스템이 각각의 연마 압력의 중앙처리 제어나, 분리된 힘 콘트롤러의 사용에 의한 이러한 압력의 오프-보드 처리 제어를 제공할 수 있는 다양한 연마 단계 중 하나의 동작을 나타내는 플로우차트,
도 44는 도 39 및 도 40의 시스템이 연마 압력의 각각의 제어를 제공할 수 있는 제2단계의 동작을 나타내는 플로우차트차트45는 다양한 공기압력시스템을 사용해서 웨이퍼 연마 헤드에 인가된 힘을 제어하기 위한 서보시스템의 개략적인 도면,
도 46은 전자기적인 압력시스템을 사용해서 웨이퍼 연마 헤드에 인가된 힘을 제어하기 위한 서보시스템의 개략적인 도면,
도 47은 도 45에 나타낸 장치와 함께 사용할 수 있는 다양한 공기압력시스템의 개략적인 도면,
도 48은 부록C에서 설명되는 접촉 영역 프로그램 및 힘 프로그램으로 언급되는 바와 같이, 패드와 웨이퍼 퍽 및 리테이너링의 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
넓게 말하면, 본 발명은, 상기 문제점에 대한 해결책을 실행하는 CMP시스템 및 방법을 제공함으로써 이러한 요구를 충족시키는 것으로, 여기서 구조 및 동작은 캐리어 또는 리테이너링에 대한 연마 헤드의 움직임을 위한 방법 및 지시의 세트를 실행하고, 연마 헤드 위치의 피드백이 웨이퍼와 조정 팩 및 리테이너링의 교환 영역이 분리되어 연마 패드와 접촉함으로써 변하는 힘의 바람직한 입력의 결정과 조화되어, 각각의 이러한 영역 상의 압력이 제어될 수 있다. 이러한 결정을 위해서, 각각의 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링의 각각의 이러한 접촉 영역의 값은 연마헤드 위치의 피드백을 기초로 결정된다. 각각의 이러한 접촉 영역은 각 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링에 대해 연마 헤드의 실제 위치와 관련된 값을 갖는다. 이러한 실제 위치는 각 분리 접촉 영역 각각의 값을 결정하는데 사용된다. 접촉 영역과 접촉 영역에 인가되는 압력의 각 쌍을 위해서, 힘 신호가 대응하는 힘을 나타내기 위해 출력된다. 각 힘 신호는 각 웨이퍼와 조정 퍽 및, 리테이너링이 실제 위치가 측정된 특정 시간에서 연마 패드와 분리되어 접촉하게 되는 힘을 제어한다. 더욱이, 적합한 측정 기술(예컨대, 제2특허출원의)에 의해 웨이퍼와 조정 퍽 상의 이러한 힘의 실제 양이 측정된다. 실제 측정된 힘을 나타내는 실제 힘 신호가 피드백 루프에 인가되어, 실제 힘이 변하는 힘의 바람직한 입력에 따르도록 하고, 이에 의해 웨이퍼와, 조정 퍽 및, 리테이너링이 연마 패드와 분리되어 접촉되게 한다.
본 발명의 시스템 및 방법의 일측면은, 캐리어와 리테이너링에 대해 연마 헤드를 움직이기 위한 지시의 세트를 실행하고, 이러한 실행이 변하는 힘의 바람직한 입력의 결정과 조화되어, 이에 의해 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링의 교환 영역이 연마 패드와의 접촉 내로 분리되어 압박되므로, 이러한 영역 각각에 대한 압력이 제어될 수 있게 된다.
본 발명의 시스템 및 방법의 다른 측면에 있어서, 기초 CMP동작의 동작 방안이 수립된다. 방안의 편집된 형태의 하나 이상의 파라미터가 프로세서 가이드라인 내에 포함될 수 있다. 프로세서 가이드라인은 단독의 프로세서 또는 분리된 힘 콘트롤러와 함께의 프로세서인지를 결정하는데 사용되고, 캐리어 및 리테이너링에 대해 바람직한 압력의 입력과 연마 헤드의 위치를 나타내는 데이터를 수신할 수 있으며, 변하는 힘의 바람직한 입력의 결정을 계산하고, 이에 의해 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링의 교체 영역이 연마 패드와의 접촉 내로 분리되어 압박되므로, 이러한 영역 각각으로의 압력을 제어 한다.
본 발명의 시스템 및 방법의 또 다른 측면에서는, 분리된 힘 콘트롤러의 사용에 있어서, CMP동작을 위한 방안의 파라미터가 편집되어 힘 콘트롤러를 위한 초기화 스트링을 준비하는데 사용된 명령 세트를 개발하므로, 바람직한 압력을 나타내는 연마 패드의 위치 및 데이터에 관한 데이터의 힘 콘트롤러로의 입력에 의존하여 힘 콘트롤러가 연마 헤드의 실제 움직임에 대응하는 바람직한 변하는 힘을 계산한다.
본 발명의 그 밖의 측면 및 장점은, 본 발명의 실시예의 원리에 의해 도시된 수반되는 도면과 연관하여 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명백해진다.
본 발명은, 상기된 문제점에 대한 해결책을 제공하는 CMP시스템 및 방법을 개시한다. 구조 및 동작은 연마 헤드와 캐리어 및 리테이너링 사이의 상대 운동을 제공하기 위한 명령 세트를 실행한다. 상대 운동은 변하는 힘의 바람직한 입력의처리된 결정과 조화되는데, 변하는 힘에 의해 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링의 접촉 영역이 연마 패드와 분리되어 접촉되어, 이러한 영역 각각에 대한 압력이 제어될 수 있다. 이러한 결정을 위해서, 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링 각각의 이러한 분리 접촉 영역 각각의 값이 초기에 결정된다. 이러한 접촉 영역 각각은 각 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링에 대한 연마 헤드의 실제 위치에 대한 값을 갖는다. 연마 헤드의 실제 위치가 측정된다. 그 다음, 이러한 실제 위치는 각 분리 접촉 영역 각각의 값을 결정하는데 사용된다. 접촉 영역과 특정 시간(TN)에 접촉 영역에 인가된 압력의 쌍 각각에 대해서, 처리된 데이터는 힘 신호를 나타내는 출력이다. 각 힘 신호 각각은 힘을 제어하고, 이에 의해 각 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링이 실제 위치가 측정된 특정 시간(TN)에서 연마 패드와 분리되어 접촉하게 된다.
힘을 나타내는 데이터와 결과적인 접촉 영역에 대한 연마 헤드 위치의 처리가 프로세서 가이드라인 내의 동작 기준에 따라서, 중앙적으로, 프로세서에 의해 또는 분리되어 힘 콘트롤러에 의해 수행될 수 있다. 프로세서 가이드라인은 처리 작업부하의 수준과 연관되고, 단독의 중앙 프로세서 또는 분리된 힘 콘트롤러가 힘을 나타내는 데이터를 처리하기 위해 적합한지를 결정하는데 사용할 수 있다. 고처리 작업부하로 귀결될 수 있는 일타입의 동작 기준에 따라서, 동작 기준은 연마 처리, 예컨대 압력 램프의 변동의 타이밍을 포함할 수 있다. 그 밖의 동작 기준은 연마 패드의 위치가 웨이퍼 및/또는 패드 조정 퍽에 대해 변하는 비율과 연관된다.
더욱이, (예컨대, 제2특허출원의) 적합한 측정 기술에 의해, 웨이퍼와 조정퍽 상의 이러한 힘의 실제 양이 측정된다. 측정된 힘을 나타내는 실제 힘 신호는 피드백 루프에 적용되어, 실제 힘이 변하는 힘의 바람직한 입력을 따르는 것을 보장하고, 이에 의해 웨이퍼와 조정 퍽 및 리테이너링이 연마 패드와의 접촉으로 분리되어 압박된다.
이하의 설명에 있어서는, 특정한 세부 항목이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 설명된다. 그런데, 당업자에 있어서, 본 발명은 이들 세부 항목 모두 또는 몇몇 없이 실시될 수 있다. 다른 예에 있어서, 널리 공지된 처리 동작 및 구조는 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 자세하게 기재되지 않았다.
도 1a, 도 1b 및 도 2a를 참조하면, 서브어퍼쳐 CMP시스템(200-1)을 포함하는 본 발명의 제1실시예를 개략적으로 나타낸다. 도 1a, 도 1b 및, 도 2a는, 웨이퍼 캐리어와 같은 캐리어(208) 상에 탑재된 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)을 연마하도록 구성된 준비 캐리어나 연마 헤드(202)를 포함한다. 웨이퍼(206)는, 예컨대 상기된 소정의 웨이퍼일 수 있다. 연마 헤드(202)는, Linear Polisher Technology(LPT)에 의해 판매된 패드와, 회전식 CMP패드 재료, 고정된 연마 패드 재료 등을 포함할 수 있는 연마 패드(209)를 사용해서 웨이퍼(206)의 표면(204)을 연마하도록 설계된다. 일반적으로, 바람직한 연마 수준 및 정확성을 가능하게 하는 소정의 패드 재료가 패드(209)를 위해 사용될 수 있다. 이하, 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 이하에서 일치된 힘의 반복가능한 측정을 만들기 위한 특징은, 이하 논의된 기계적인 공차를 보상하기 위한 이러한 패드(209)의 재료의 필요를 감소시킨다.
웨이퍼(206)의 연마를 수행하기 위한, 예컨대 패드(209)가 조정되게 하기 위한 연마 헤드(202)와 헤드(202) 상의 패드(209)의 하나의 운동은, 헤드(202) 및 패드(209)의 각 동축(210,211) 주위로의 회전이다(화살표 209R을 보자). 일반적으로, 헤드(202)는, 이러한 동축(210,211)에 평행한 운동, 예컨대 각 웨이퍼 캐리어(208)로 또는 이로부터 이격되는 운동을 방지하도록 탑재된다. 웨이퍼(206)의 연마를 수행하기 위한 또는, 예컨대 헤드(202) 및 패드(209)를 조정할 수 있게 하기 위한 연마 패드(202) 및 헤드(202) 상의 패드(209)의 다른 운동은 수평으로의 운동이다(화살표 209H를 보자). 이는, 예컨대 힘이 연마 패드(209)에 의해 소정 구조에 인가될 수 있는 도 1a, 도 1b 및, 도 2a의 화살표(209H)로부터 이해할 수 있다. 예컨대, 힘(FR-W)이 웨이퍼(206) 상의 다양한 위치에서 연마 헤드(202)의 패드(209)에 의해 웨이퍼(206) 및, 따라서 웨이퍼 캐리어(208)에 인가될 수 있다. 이러한 위치는 축(212 또는 214)으로부터 측정된 변위(DF-W)에 의해 가리켜진다. 이들 운동은, CMP사이클 동안 소정 시간 "TN"에서 일어날 수 있다. 시간(TN)은, 이하 일반적으로 CMP사이클 동안, 또는 CMP사이클 내의 단계 동안의 소정 순간을 가리키는 것으로 언급되는 반면, 특정 시간(TN)은 숫자, 예컨대 초기 시간(T0)이나 이후의 시간(T1)에 의해 수반되는 "T"에 의해 가리켜진다. 패드(209) 및 웨이퍼(206)의 이들 동작은 패드(209)와 웨이퍼(206) 사이의 상대 운동으로 언급될 수 있는데, 시스템(200-1)의 그 밖의 구성에서, 예컨대 웨이퍼(206)가 운동하고(예컨대, 수평으로), 패드(209)가 수평운동에 대항해서 유지되는 것을 가리킨다.
시스템(200-1)의 서브어퍼쳐 구성은, 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)의 다양한 지역상에 다른 또는 동일 제거율을 사용함으로써, 융통성을 연마 동작에 도입시킨다. 전체 연마 헤드 패드가 웨이퍼의 전체 노출된 표면과 접촉하는 상기된 통상적인 CMP시스템과 달리, 서브어퍼쳐 CMP시스템(200-1)에서는, 소정의 주어진 시간(TN)에서, 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)과 접촉하는 (준비 헤드(202)의) 연마 패드(209)의 접촉 표면의 지역의 사이즈나 값은 변화될 수 있다. 더욱이, 서브어퍼쳐 CMP시스템에 있어서는, 웨이퍼 캐리어(208)를 향한 준비 헤드(202)의 운동을 방지함으로써, 연마 헤드(202)를 향한 웨이퍼 캐리어(208)의 운동(도 2a의 화살표(233)의 위쪽 부분을 보자)이 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)의 선택된 지역(204R)에만 힘(FP-W)을 인가하는 것으로 귀결되어, 이에 의해 특정 시간(TN)에서 배타적으로 이들 선택된 지역(204R)으로부터 초과 재료가 제거된다. 더욱이, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)의 하나의 이러한 선택된 지역(204R)은 웨이퍼 캐리어(208)의 중심축(212)으로부터 수평하게 또는 편심적으로 변위된다. 중심축(212)은 캐리어(208)에 의해 수반된 웨이퍼(206)의 중심축(214)과 중심이 갖게 된다. 도시된 바와 같이, 힘(FP-W)의 변위는 도 1a, 도 1b 및, 도 2a에서 수평하게 측정된 DF-W에 의해 가리켜진다. 이는, 연마 헤드(202)가 수평하게 움직이고, 노출된 표면(204)의 선택된 지역(204R) 중 다른 하나와 접촉할 수 있는 화살표(209H)로부터 이해될 수 있다.
도 1c-1 내지 도 1c-3, 도 1d-1 내지 도 1d-3 및, 도 1e-1 내지 도 1e-3을 참조하면, 예컨대 지역(204R) 중 이들 다른 하나는 연마 헤드(202)의 패드(209)를 접촉시키는 구조에 따라서, 일치될 수 있다. 따라서, 지역(204R)의 영역은, 일반적으로 접촉 영역으로 언급되고, 일반적으로 소정 구조를 갖는 패드(209)의 접촉 영역을 가리키는 "AP"에 의해 확인된다. 문자가 "AP"에 더해져서 다른 접촉된 구조를 가리킨다. 예컨대, "APW"는 패드-웨이퍼 접촉 영역을 가리키고, "APC"는 패드-조정 퍽 접촉 영역을 가리키며, "APRR"은 패드 리테이너링 접촉 영역을 가리킨다. 또한, 이러한 접촉된 노출된 지역(204R)의 이들 영역(AP)의 값 또는 양은 변위(DF-W)의 값에 따라서 변화된다.
본 발명에 따라서, 연마 압력의 값 또는 양은 하나 이상의 많은 변수의 함수 일 수 있거나, 상수값(예컨대, CMP사이클의 단계가 수행되는 시간 동안의 상수값)일 수 있다. 따라서, 연마를 위해서, 예컨대 영역(APW)이 웨이퍼(206)에 연마 헤드(202)에 의해 인가된 힘(FP-W)의 값을 변화시킴에 따라 상수값을 갖는 압력은 영역(APW)에 인가된 압력을 일정하게 유지하기 위해서 웨이퍼(206)에 대한 연마 헤드(202)의 운동량에 따라서 변화되어야 한다. 연마 압력이 일정하든지 변하든지 간에, 설명의 목적을 위해서, 힘(FP-W) 각각은 지역(204R)의 접촉된 영역(APW) 상에 연마 패드(209)에 의해 인가된 평균력이고, 이 평균력은 이러한 영역(APW)의 중심에 인가되는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "초기 배향"에 있어서, 용어 "초기"는 "터치다운" 바로 전의 시간(T0PW)에서 일어나는 상기 배향을 가리킨다. 터치다운에서, 연마 헤드(202)의 패드(209)는 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)과 우선 속박된다. 따라서, 시간(T0PW)에서, 웨이퍼(206) 상에 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-W)은 없다. 이하의 실시예에 있어서, 터치다운은 시간(T0)에서 이고, CMP사이클 동안 이후 시간은, 예컨대 압력 램프-업 동안 시간(T)을 가리키기 위해서, 시간 T1, T2 등이나 시간 Ta,Tb 등으로 가리켜질 수 있다.
또한, 도 1a, 도 1b 및, 도 2b는, 시간(T1)과 같은 소정의 주어진 시간(TN)에서의 CMP시스템(200-1)의 서브어퍼쳐 구성의 사용에 있어서, 연마 패드(209)의 표면과 패드 조정 헤드(220)에 탑재된 연마 패드 조정 퍽(218)의 노출된 표면(216) 사이의 접촉의 접촉 영역(APC)의 사이즈의 변화가 있을 수 있는 것을 보여준다. 이러한 시간(T1)은 패드(209)가 퍽(218)과 우선 접촉하는 터치다운 시간(T0) 후이다. 더욱이, 서브어퍼쳐 CMP시스템(200-1)에 있어서, 패드 조정 헤드(220)가 연마 헤드(202)를 향해 움직임에 따라서 연마 헤드(202)는 축(210 및 211)방향의 운동에 대해 유지되고, 연마 패드(209)는 접촉하여 다른 힘(FP-C:조정력, 도 2b)을 퍽(218)의 선택된 지역(216R)에만 인가한다. 선택된 지역(216R)은 접촉 영역(APC)에 대응한다. 패드 조정 헤드(220)의 퍽(218)의 하나의 이러한 선택된 지역(216R)은 퍽(218)의 중심축(224)과 동축인 패드 조정 헤드(220)의 중심축(222)으로부터 변위되거나 편심으로 된다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 힘(FP-C)의 변위는 DF-C로 가리켜진다. 변위(DF-C)는 도 1b와 도 2b에 수평으로 측정되고, 한쪽의 축(222)과 연마 헤드(202)의 축(210) 사이이다. 평균력(FP-W)인 힘(FP-W)에 대해 상기된 바와 같이, 힘(FP-C)은 평균력이다. 유사하게, 지역(204R)과 연관된 압력과 영역 팩토(factor)가 지역(216R)에 인가된다.
더욱이, 도 1b에 나타낸 바와 같이 수직인 축(210) 상에서 회전하도록 연마 헤드(202)가 설계되는 동일 예의 경우에서는, 퍽(218) 및 패드 조정 헤드(220)의초기 배향도 있게 된다. 이 초기 배향은 헤드(220)의 중심축(222)과 퍽(218)의 중심축(224)의 제3의 초기 배향을 포함한다. 축(222 및 224)의 초기의 제3배향은, 예컨대 연마 헤드(202)가 수직인 축(210) 상에서 회전되도록 설계될 때, 실질적으로 수직이다. 수직인 축(210) 상에서 연마 헤드(202)가 회전되도록 설계된 동일 예의 경우에 있어서, 초기 배향은 노출된 표면(216)과 퍽(218)의 제4의 초기 배향을 포함한다. 노출된 표면(216)의 제4의 초기 배향은 헤드(220)와 퍽(218)의 각 중심축(222 및 224)의 초기의 실질적으로 수직인 배향에 대해 90°의 각도(제1각도)로 위치된다.
본 출원에서 사용되는 용어, "초기 배향"에 있어서, 용어 "초기"는 패드(209)가 퍽(218)의 노출된 표면(216)의 지역(216R)을 우선 속박할 때, 시간(TN)으로 언급되는 터치다운 바로 전의 시간(T0PP)에서 일어나는 상기 배향을 가리킨다. 따라서, 시간(T0PP)에서 퍽(218) 상에서 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-C; 도 2b)은 초기에 없다.
참조가 도 2a에 더 만들어지는데, 연마 헤드(202)가 수직인 축(210) 상에서 회전되도록 설계된다. CMP시스템(200-1)은 웨이퍼 캐리어(208)의 다중 선형 베어링 구조(230 및 232)를 포함한다. 일반적으로, 구조(230 및 232)는 편심력(FP-W)의 반복가능한 측정을 만들기 용이하게 한다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(208)에 인가된 힘(FP-W)은, 상기된 바와 같이 이러한 힘(FP-W)이 이러한 캐리어(208)에 편심적으로 인가되더라도 정확하게 측정될 수 있다. 보다 상세하게는, 구조(230 및 232)는 이러한 편심력(FP-W)의 양의 상기 정의된 정확한 지시의 제공을 가능하게 한다.
도 2a를 고려하여 용어 "정확한 지시"를 기재하면, 예컨대 참조된 반복가능한 측정 기술은, 하나의 시간(T1)으로부터 다른 시간(T2)까지의 많은 예의 힘(FP-W)이 동일 값을 갖는 것으로 기재될 수 있다. 본 발명에 의해서, 이들 동일한 예의 힘(FP-W)이 측정된 시간(T1 및 T2) 각각에서, 측정되거나 지시된 값은 매우 작은 공차 내에서 동일하다. 이러한 동일 예의 편심력(FP-W)은, 예컨대 연마 패드(209)에 의해 웨이퍼 캐리어(208)에 인가된다. 기계적인 장치에서와 같이, 구조(230 및 232)는 마찰에 기인해서 손실되는 동일 예의 편심력(FP-W)의 몇몇 양(힘(FF)이나 마찰력(FF)로 언급된)을 야기시킨다. 이러한 관계에 있어서는, 참조된 반복가능한 측정 기술은, 이러한 동일 예의 편심력(FP-W) 각각에 대해서 측정시스템 및 캐리어를 지지하기 위한 시스템 내에서의 힘(FF)의 손실이 실질적으로 동일, 예컨대 반복할 수 있는 것이다.
이하 기재된 바와 같이, 예의 힘(FP-W)과 구조(230 및 232) 사이에 최소의 기계적인 구조를 제공함으로써, 특정의 각 측정을 위한 힘(FF)의 원천으로서의 분리 베어링 구조(230 및 232) 각각에만 남는 캐리어(208) 내의 힘(FF) 손실을 없게 한다. 구조(230)는, 예컨대 웨이퍼 캐리어(208)의 중심축(212)의 초기의 제1배향에 대해 편심적인 위치에서 웨이퍼(206) 및 캐리어(208)에 인가된 힘(FP-W)의 수직 성분(FP-WV)을 제외하고 모두에 저항한다. 선형 베어링(230)은, 이러한 편심력(FP-W)에 응답하는 바람직하지 않은 방법으로 웨이퍼 캐리(208)의 구조가 움직이지 않도록 보장한다. 예컨대, 이러한 CMP시스템(200-1)에 있어서, 이러한 편심력(FP-W)은, 다음을 제외하고 이러한 웨이퍼 캐리어(208)나 웨이퍼(206)가 각 웨이퍼 캐리어(208) 및 웨이퍼(206)의 각 중심축(212 및 214)의 초기의 제1배향에 대해 움직이지 않게 한다.
도 2a는 3개의 다중 선형 베어링 구조(230) 중 2개를 보다 상세하게 개략적으로 묘사하고, 도 5a-1 내지 도 5a-3과, 도 5b-1 내지 도 5b-3은 3개의 다중 선형 베어링(230)을 보다 상세히 나타낸다. 주요 베어링 하우징(250)이 3개의 선형 베어링(253)의 제1세트(252)와 함께 제공된다. 베어링 각각은 3개의 슬리브(254)를 포함하는데, 이들 각각은 상표명 FRELON으로 판매되는 재료로 만들어진다. FRELON재료는 낮은 마찰 특성 및 증가된 내마모성 모두를 위해서 경입자 재료로 포화된다. 적합한 슬리브(254)는 1/2inch의 내경과 대략 5/4inch의 길이를 가질 수 있다. 이 슬리브는 Rockford, IL의 Pacific Bearing에 의해 판매되는 선형 베어링 모델 넘버 FL08일 수 있다. 도시의 목적을 위해서, 도 2a에는 슬리브(254)가 이격된 원의 쌍으로 묘사된다. 슬리브(254) 각각은 바닥(256)이 개방되어, 도시의 목적으로 위쪽으로 연장되는 선으로 도 2a에 나타낸 짝을 이루는 베어링 샤프트(258)를 수취한다. 각 샤프트(258)는 스테인리스스틸 재료로 만들어진다. 적합한 샤프트(258)는 대략 1/2inch 미만의 외경을 가질 수 있어, 샤프트(258)가 샤프트(258)를 위한 최대 허용 플러스 공차를 기초로한 사이즈를 갖고, 슬리브가 최대 허용 마이너스 공차를 기초로한 사이즈를 가질 때, 0.005inch의 간극을 제공한다. 샤프트(258)는 대략 5/4inch 길이일 수 있다. 샤프트(258) 각각은 척 베어링과 부하 셀 플레이트(260)로부터 위쪽으로 연장되고, 바닥(256)을 통해 슬리브(254) 중 하나로 연장된다. 주요 베어링 하우징(250)은 웨이퍼 캐리어(208)의 진공 척(262)에 고정되어 이를 수반한다. 척(262)은 웨이퍼(206)를 수반하는데, 이는 연마가 편심력(FP-W)에 종속되는 동안 웨이퍼(206) 상에 부가된 웨이퍼(206)로서 가리켜진다.
상기된 바와 같이, 도 1b는 패드(209)와 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)의 터치다운 전에 웨이퍼 캐리어(208)와 웨이퍼(206)의 초기 배향을 나타낸다. 따라서, 초기에 웨이퍼(206) 상의 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-W)은 없고, 초기에 웨이퍼(206)의 웨이퍼 캐리어(208 및 214)의 각 축(212)은 예의 경우에서 수직 및 동축적이다. 예의 경우에 있어서, 연마 헤드(202)는 수직인 축(210) 상에서 회전되도록 설계되고, 웨이퍼(206) 상에서 수직하게 아래쪽으로 편심력(FP-W;도 2a)을 인가하는 것을 상기한다. 구조(230)는 연마 헤드의 축(210)과 패드(209)의 축(211)의 방향으로 선형이다. 따라서, 구조(230)는 웨이퍼(206) 및 캐리어(208)에 인가된 이 편심력(FP-W)의 수직 성분(FP-WV)을 제외한 모두에 저항한다.
상세하게, 3개의 베어링 선형 베어링(253)의 세트(252)는 웨이퍼 캐리어(208)의 구조가 이러한 편심력(FP-W)에 응답하는 바람직하지 않는 방법으로 움직이지 않도록 보장한다. 따라서, 선형 베어링(253)은, 이러한 편심력(FP-W)이 각 웨이퍼 캐리어(208) 및 웨이퍼(206)의 각 중심축(212 및 214)의 초기의 제1배향에 평행한 수직을 제외하고 이러한 웨이퍼 캐리어(208)나 웨이퍼(206)를 움직이지 않게 보장한다. 결과적으로, 편심 웨이퍼 부하(FP-W;웨이퍼(206) 상에 작용하는 도 2a에 나타낸) 마이너스 마찰력(FF)이 주요 베어링 하우징(250)으로 전달되고, 허용된 수직력 성분(FP-WV)으로서 언급된다. 그러므로, 힘 성분(FP-WV)은 힘(FF)의 연역 후의 알짜힘이다.
도 5b-1과 도 5a-2는 선형 베어링(253)의 어레이(265)를 포함하는, 다중 선형 베어링 구조(230)를 나타낸다. 어레이(265)는 다중 선형 베어링 구조(230)의 동작을 축(212 및 214)의 방향으로 짧은 길이를 같고, 웨이퍼(206) 및 퍽(218)의 직경(예컨대, 8inch)에 대해 작은 직경을 갖는 부분으로 분할하도록 구성된다. 더욱이, 이러한 분할은 원형 경로(266) 주위로 균등하게 이격된 간격으로 구조(230)의 선형 베어링(253)을 위치시킨다. 이 방법에 있어서는, 웨이퍼 캐리어(208) 또는 패드 조정 헤드(220)가 회전됨에 따라, 예컨대 CMP시스템(200-1)의 동작에서 감지되는 편심력(FP-W) 하에서 위치된 개별 선형 베어링(253)의 빠른 연속이 있게 된다.
힘(FP-WP)은 부하 셀(263; 도 2a 및 도 5b-1)에 작용한다. 부하 셀(263)은, Temecula, CA의 Transducer Techniques에 의해 판매되는 모델 번호 LPU-500-LRC와 같은 표준 응력 계량기일 수 있다. 부하 셀은 대략 0pound의 힘으로부터 500pound의 힘까지의 부하 감지 범위를 가질 수 있다. 특히, 보다 정확한 부하 감지 범위, 예컨대 0으로부터 400pound의 힘이 사용될 수 있다. 부하 셀(263)은 척 베어링 및 부하 셀 플레이트(260)에 고정된다. 힘(FP-WP)의 작용하에서 주요 베어링 하우징(250)의 허용된 운동은 부하 셀(263)에 의해 감지되거나 부하 셀(263)을 가동시키는데, 이 부하 셀은 이러한 운동에 응답해서 웨이퍼 부하 신호(264;도 5b-1)를 출력한다. 상기된 바와 같이, 균일하게 웨이퍼(206)의 노출된 지역(204R)을 연마하기 위해서, 예컨대 제어된 양의 압력이 다양하게 노출되고 접촉된 지역(204R)에 인가되어진다. 노출되고 접촉된 지역(204R)의 영역(APW)이 증가됨에 따라서, 예컨대 힘(FP-W)은 압력 양이 균일할 때까지 증가된다. 한편, 연마 압력 프로파일에 기초해서, 힘(FP-W)은 연마 압력 프로파일을 따르는 압력 량을 갖기 위해서, 일정하게 되거나 접촉 영역(APW)의 변동에 대한 비율 밖에서 변화되도록 제어될 수 있다. 웨이퍼(206)에 인가된 힘(FP-W)은 바람직한 연마를 제공하기 위해서 정확하게 제어되어야 한다. 이러한 제어는 하나의 웨이퍼(206) 상에서 수행되는 연마 동작 동안 화살표(209H)의 방향으로의 연마 패드(202) 운동 및 영역(APW)의 값이 달라지는 이러한 연마 패드 운동의 결과를 고려한다. 보다 완전하게 이하에 기재된 바와 같이, 웨이퍼 부하 신호(254)의 처리가 수행되고, 위쪽 방향(도 1b)으로의 웨이퍼 캐리어(208)의 플레이트(260)에 인가된 힘(F)은 바람직한 연마 압력을 제공하기 위해서, 웨이퍼(206)의 영역(APW) 상에 연마 패드(209)에 의해 인가된 적당한 힘(FP-W)을 제공할 필요에 따라서 조정된다.
선형 베어링 구조(232)가 도 1b, 도 2a, 도 5a-1 내지 도 5a-3 및, 도 5b-1과 도 5b-2를 참조하여 기재된다. 주요 베어링 하우징(250)은 3개의 슬리브(274;이격된 원의 쌍에 의해 묘사된)를 포함하는 제2세트(270)의 3개의 선형 베어링(272)을 제공한다. 슬리브(274)는 짝을 이루는 베어링 샤프트(278;위쪽으로 연장되는 선으로 묘사된)를 수취하기 위해서 개방된 바닥(276)을 갖는다. 샤프트(278)는 보어(283;도 7) 내에 수취된 스크류(281)에 의해 리테이너링 베어링 플레이트(279) 상에 탑재된다. 보어(283)는 리테이너링(283)의 0.050inch의 수직한 이동거리에 대해서와 같이 플레이트(260)에 대해 플레이트(279)와 함께 스크류가 이동하도록 하기 위한 크기로 된다. 베어링(272)은, 예컨대 베어링(253)과 동일 타입의 베어링일 수 있다. 리테이너링 베어링 플레이트(279)는 스크류(285;도 15)에 의해 리테이너링 베이스(280)에 고정된다. 베이스(280)는 제2세트(270)의 선형 베어링(272)에 의해 제한되는 바에 따라 수직으로 움직이고, 예컨대 플레이트(279)와 동일 량의 이동거리(0.050inch)를 자유롭게 움직이다. 리테이너링 베이스(280)의 상부에서, 리테이너링(282)은 연마 패드(209)와 접촉하기 위해 제거할 수 있게 제공된다. 따라서, 리테이너링(282)은 플레이트(260)에 독립적으로 그리고 주요 베어링 하우징(250)에 독립적으로 이동하기 위해 탑재된다. 리테이너링(282)은 연마 패드(209)를 속박시켜서, 스크류(289;도 15)가 느슨해짐으로써 시간에 결처서 리테이너링(282)이 되돌려질 수 있다.
상기된 바와 같이, 도 1b는 웨이퍼 캐리어 헤드(208)의 초기 배향을 나타낸다. 헤드(208)는 리테이너링 베이스(280)와 리테이너링(282)을 포함한다. 리테이너링 베이스(280)는 진공 척(262)으로부터 이격되어 에워싸인다. 리테이너링(282)은 웨이퍼 연마 동작 동안 연마 패드(209)에 의해 속박되도록 설계되어, 연마 패드(209)가 리테이너링(282) 상에 힘(FP-R)을 전달한다. 힘(FP-R)은 웨이퍼 캐리어(208)의 축(212)에 대해 편심적이다.
연마 헤드(202)의 패드(209)가 리테이너링(282)을 속박하는 터치다운 전의 시간(T0PRR)에서, 외측 원통형상 표면(284)은 수직이다. 표면(284)은 리테이너링(280)과 리테이너링(282)에 의해 정의된다. 이러한 시간(T0PRR)에서, 리테이너링(282) 상에 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-R)은 초기에 없게 되고, 리테이너링 베이스(280) 및 리테이너링(282)의 각 중심축(286 및 288)은 수직이다. 예의 경우에서, 연마 헤드(202)는 수직인 축(210) 상에서 회전되도록 설계되는 것을 상기한다. 따라서, 연마 패드(209)는 편심력(FP-R)을 수직하게 아래쪽으로 리테이너링(282) 상에 인가한다. 일반적으로, 구조(232)는 구조(230)의 상기된 기능과 동일한 방법으로 기능한다.
따라서, 구조(232)는 리테이너링(282)에 인가된 이 편심력(FP-R)의 수직 성분(FP-RV)을 제외한 모두에 저항한다. 상세하게는, 3개의 베어링 선형 베어링(273)의 세트(270)는 리테이너링(282)의 구조가 이러한 편심력(FP-R)에 응답해서 바람직하지 않은 방법으로 움직이지 않도록 보장한다. 따라서, 선형 베어링(272)은 이러한 편심력(FP-R)이 다음을 제외하고 이러한 리테이너링(282)을 움직이지 않게 하는 것을 보장한다. 리테이너링(282)은 동축인 각 웨이퍼 캐리어(208)의 중심축(212)의 초기의 제3배향에 수직하게 평행한 이동을 허용한다. 결과적으로, 편심적인 부하(FP-R;도 2b에 나타낸 리테이너링(282)에 작용하는) 마이너스 구조(232)와 연관되는 힘(FF)은 허용된 수직한 힘 성분(FP-RV)으로서 리테이너링 베어링 플레이트(279)로 전달된다. 도2a와 도 6b를 참조하면, 구조(232)에 의해 제한된 리테이너링(282)의 운동은 구조(230)에 의해 제한된 웨이퍼 캐리어(208)의 운동에 독립적이다.
힘 액츄에이터 또는 선형 모터(290)가 척 베어링과 부하 셀 플레이트(260)와 리테이너링 베어링 플레이트(279) 사이에 탑재된다. 바람직하게는, 선형 모터(290)이 밀봉된 공동 형태로 제공되거나, 보다 바람직하게는 공기압 모터나 전자기적인 유닛 또는 전자 기계적인 유닛의 형태일 수 있다. 대부분의 바람직한 선형 모터(290)는, 입구(294)를 통해 공기의 유체(화살표 293을 보자)와 함께 공급된 공기압 블래더(292;bladder)를 포함해서, 도 5a-1, 도 5b-1, 도 7, 도 12a, 도 13a 및, 도 14a에 나타낸다. 도 5b-1과 도 13a에 나타낸 바와 같이, 척 베어링 및 부하 셀 플레이트(260)가 블래더(292)를 수취하기 위한 환형상 그루브(296)와 함께 제공된다. 블래더(292)의 바람직한 스트로크의 양에 따라서 다양한 압력(PB)으로 유체(293)를 블래더(292)에 공급함으로써 선형 모터(290)가 선택적으로 가동된다. 예컨대, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 블래더(292)의 최대 스트로크는 수직하게 측정된 0.10inch일 수 있다. 이러한 최대 스트로크는, 0.02inch일 수 있는 웨이퍼(206)의 수직 디멘젼(또는 두께)과 비교된다. 설명을 위해서, 플레이트(260)는 수직 방향으로 고정되어질 수 있어, 유체(293)의 블래더(292) 내로의 입장이 허락될 때, 블래더는 유체(293)의 압력으로부터 귀결되는 블래더(292)의 특정 스트로크에 대응하는 소정 거리로 위쪽으로 플레이트(279)를 압박하도록 한다. 따라서, 블래더(292)는 리테이너링 베어링 플레이트(279)를 움직이고, 리테이너링 베이스(280)와 리테이너링(282)을 진공 척(262) 상에 위치된 웨이퍼(206)에 대해 그리고, 예컨대 도 1c-2에 나타낸 바와 같이 리테이너링(282)에 대해 위치된 패드(209)에 대해 위로 움직인다.
유체(293)의 압력(PB)은, 예컨대 많은 압력 중 하나일 수 있다. 일반적으로, 예비 감각, 압력 하에서 유체(293)가 3개의 수직 위치 중 하나 내로의 리테이너링(282)을 움직이는데 사용된다. 압력(PB)은 대략 15psi로부터 대략 7 내지10psi의 범위일 수 있다. 도 13a 및 도 13b는 진공 척(262) 상에 탑재된 웨이퍼(206)와 캐리어 필름(298) 모두로부터 (아래로) 이격된 해제 위치인 3개의 위치 중 하나 내의 리테이너링(282)을 나타내는 단면도이다. 해제 위치에서, 리테이너링(282)은 척(262)으로부터 웨이퍼(206)의 제거를 간섭받지 않고, 압력(PB)은 다른 위치의 리테이너링(282)을 위치시키기 위해 요구된 압력(PB)에 비해 낮게된다.
도 14a 및 도 14b에 나타낸 단면은, 일반적으로 이하 보다 상세히 설명되는 "하나의" 연마 위치로 언급된 리테이너링의 3개의 위치 중 다음의 보다 높은 하나를 묘사하는데, 축(214 및 212)에 평행한 위치의 범위일 수 있다. 일반적인 연마 위치는 웨이퍼(206)의 연마 동안의 링(282)의 위치이다. 이 연마 위치에서는, 리테이너링(282)의 상부 표면(299)은 웨이퍼(206)의 상부의 (노출된) 표면(204)과 수평하게 정렬되거나 동일 평면으로 된다. 도 14b에 나타낸 바와 같이, 연마 위치에 있어서, 웨이퍼(206)의 주변 에지(301)는 리테이너링(282)의 내부 벽(303)에 의해 둘러싸이고, 표면(299 및 204)은 동일 평면이 된다.
기재된 바와 같이, 세 번째로, 도 12a와 도 12b는 리테이너링(282)이 웨이퍼 캐리어(208)의 축(212)과 동축인 웨이퍼(206)의 축(214)을 갖는 진공 척(262)의 캐리어 필름(298) 상에 웨이퍼(206)를 위치시키기 적합한 최대 상승 또는 웨이퍼-포획 위치에 있는 단면을 나타낸다. 도 12b에 나타낸 바와 같이, 최대 상승 위치에 있어서, 웨이퍼(206)의 주변 에지(301)는 리테이너링(282)의 내부 벽(303)에 의해 에워싸인 채로 되고, 리테이너링(282)의 상부 표면(299)은 웨이퍼(206)의 노출된표면(204) 위에 있게 되어, 리테이너링(282) 내에서 척(262) 상에 웨이퍼(206)를 위치시키는 것이 쉽게 된다.
보다 상세하게는, 링 부하력(FP-R)은 리테이너링(282) 상에 편심적으로 작용하여, 링(282)을 편심적으로 이동시키는 경향이 있다. 그런데, 선형 베어링(272)은, 리테이너링(282)과 베이스(280)의 운동이 각 리테이너링 베이스(280)와 리테이너링(283)의 각 중심축(286 및 288)의 초기 배향에 평행한 수직만인 것을 보장한다. 결과적으로, 수직한 아래쪽으로 작용하는 힘(FP-R)의 성분(FP-RV;성분(FP-RV)은 리테이너링(282) 상에 수직하게 작용하는 링 부하로서 도 2a에 도시된다)만이 리테이너링 베이스(280)를 통해 리테이너링 베어링 플레이트(279)에 전달된다. 또한, 선형 모터(290)는 위로 향한 힘(FM;도 2a)을 선형 베어링(272)의 샤프트(278)를 지지하는 리테이너링 베어링 플레이트(279)에 인가한다. 또한, 선형 베어링(272)은, 힘(FM)의 수직성분의 힘 또는 알짜힘(FM-V)만이 링 부하력(FP-R)의 수직성분(FP-RV)에 대해 리테이너링 베이스(280) 및 리테이너링(282)을 효과적으로 움직이도록 보장한다. 이 방법에서, 힘(FP-R)에 응답하는 리테이너(282)의 허용된 운동(예컨대 축(212 및 214)의 초기 위치에 평행한 운동)은 힘(FP-W)에 응답하는 척(262) 및 척(262) 상의 웨이퍼(206)의 허용된 운동(예컨대, 축(212 lc 214)의 초기 위치에 평행한 방향)과 동축적이다(따라서, 동일 방향이다).
리테이너링(282)의 연마 위치의 언급된 범위에 대해서는, 웨이퍼 캐리어(208)의 플레이트(260)에 인가된 위로 향한 힘(F;도 1b)을 변화시키는 (예컨대, 노출되고 접촉된 지역(204R)의 영역(APW)의 값에 따른) 상기된 이유에 기인해서, 리테이너링(282) 상에 연마 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-R)을 변화시키게 되는 리테이너링(282)에 모터(290)에 의해 인가된 힘(FM)을 변화시킬 필요가 있다는 것으로 이해할 수 있다. 예컨대, 도 1a, 도 1b, 도 1c-1 내지 도 1c-3, 도 1d-1 내지 도 1d-3 및, 도 1e1 내지 도 1e3에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(209)가 멀리 떨어진 좌측 위치로부터 리테이너링(282)을 중첩하면서 움직여서 우측으로 움직임에 따라, 비교적 큰 영역(APRR)의 초기 값이 연마 패드(209)에 의해 중첩된다. 1실시예에 있어서, 중첩된 영역(APRR)의 값이 이러한 모션(209H)으로 변함에 따라서, 연마 패드(209)에 의해 접촉된 리테이너링(282)의 영역(APRR) 상에서 연마 압력을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다면, 힘(FM)은 연마 패드(209)의 상대 운동의 함수로서 변화되어야 한다. 결과적으로, 리테이너링(282)의 상기된 연마 위치는, 상세하게는 리테이너링(282) 상에서 바람직한 압력을 달성하기 위해서 패드(209)에 리테이너링(282)에 의해 인가되어야 하는 소정의 알짜힘(FM-V)에 따라서 결정된 위치 범위이다.
도 2b와 도 19b는 주요 베어링 하우징(306)과 퍽 베어링 및 부하 셀 플레이트(308) 사이의 상대 운동 방향을 제한하기 위한 선형 베어링 어셈블리(304)를 도시하는 패드 조정 헤드(220)를 나타낸다. 예의 경우에 있어서, 연마 헤드(202)는 수직한 축(210) 상에서 회전되도록 설계되는 것을 상기하자. CMP시스템(200-1)은 패드 조정 헤드(220)의 부가적인 다중 선형 베어링 구조(310)를 포함한다. 일반적으로, 구조(310)는 구조(230)와 유사하다. 따라서, 구조(310)는 상기된 기능의 구조(230)와 동일 방법으로 기능한다. 보다 상세하게는, 구조(310)는 편심적인힘(FP-C)의 반복가능한 측정을 만들기 용이하다. 따라서, 퍽(218)의 영역(APC)에 인가된 힘(FP-C)은 상기된 바와 같이, 이러한 힘(FP-C)이 편심적으로 이러한 퍽(218)에 인가되어도 정확하게 측정할 수 있다. 그러므로, 구조(310)는 이러한 편심력(FP-C)의 양의, 위에서 정의된 정확한 지시를 제공할 수 있게 한다.
보다 상세하게는, 구조(310)는 패드 조정 헤드(220)의 중심축(222)의 초기 배향에 대해 편심적인 위치에서 퍽(218)의 영역(APC)에 인가된 힘(FP-C)의 수직 성분(FP-CV)을 제외한 모두에 저항한다. 이 방법에 있어서, 선형 베어링 구조(310)는, 이러한 편심력(FP-C)에 응답해서 헤드(220)의 구조가 바람직하지 않은 방법으로 움직이지 않게 보장한다. 예컨대, 헤드(220)와 퍽(218)은 동축인 각 중심축(222 및 224)의 초기 배향에 평행(화살표 312)하게만 움직이도록 한다. 화살표(312)는 수직 성분(FP-CV)에 평행하다.
도 2b는 3개의 다중 선형 베어링 구조(310) 중 2개를 보다 상세하게 개략적으로 묘사하고, 도 16a, 도 16b 및 도 19b는 3개의 다중 선형 베어링(310)을 보다 상세하게 나타낸다. 주요 베어링 하우징(306)이 3개의 중공의 원통형 슬리브(316)를 포함하는 3개의 선형 베어링(314)과 함께 제공된다. 슬리브(316)는 수취용의 개방된 바닥(318)을 갖는데, 슬리브(316)가 각 샤프트(320)와 협동하게 한다. 선형 베어링(314)의 슬리브(316)는 베어링(230 및 232)에서와 동일한 Rockford, IL의 Pacific Bearing에 의해 판매되는 모델 번호 FL08일 수 있는데, 도 2a에 나타낸 것과 유사한 방법으로 도 2b에 묘사된다. 샤프트(320)는 샤프트(258)에 대해 기재된 것과 동일 방법으로 만들어질 수 있다. 주요 베어링 하우징(306)은 패드 조정 헤드(220)의 척(322)에 고정되어 이를 수반한다. 척(322)은, 연마 패드(209)와의 접촉 동안 퍽(218) 상에 부과된 퍽 부하로서 도 2b에서 가리켜진 편심력(FP-C)에 종속되는 퍽(218)을 수반한다.
상기된 바와 같이, 도 1b는, 예컨대 초기 시간(T0PP)에서, 연마 헤드(202)의 패드(209)가 퍽(218)의 노출된 표면(216)에 속박되기 전에 패드 조정 헤드(220)와 퍽(218)의 초기 배향을 나타낸다. 따라서, 초기에 퍽(218) 상에 패드(209)에 의해 인가된 힘(FP-C)은 없고, 초기에 퍽(218)의 헤드(220 및 224)의 각 축(222)은 예의 경우에 수직이다. 이 경우, 연마 헤드(202)는 수직인 축(210) 상에서 회전되게 설계되고, 상기된 소정 시간(TN)에서 퍽(218) 및 헤드(220) 상에 수직하게 아래로 향해 편심력(FP-C;도 2b)을 인가할 수 있는 것을 상기한다. 구조(310)는 퍽(218)에 인가된 이 편심력(FP-C)의 수직 성분(FP-CV)을 제외한 모두에 저항한다. 상세하게는, 3개의 선형 베어링(314)은, 헤드(220)의 구조가 이러한 편심력(FP-C)에 응답해서 바람직하지 않은 방법으로 움직이지 않게 보장한다. 따라서, 선형 베어링은, 이러한 편심력(FP-C)이 각 헤드(220) 및 퍽(218)의 각 중심축(222 및 224)의 초기 배향에 평행한 수직을 제외하고 이러한 헤드(220)나 퍽(218)을 움직이지 않는 것을 보장한다. 결과적으로, 편심적인 웨이퍼 부하(FP-C;퍽(218) 상에 작용하는 도 2b에 보여진다) 마이너스 대응하는 힘(FF)은 수직 성분의 힘 또는 알짜힘(FP-CV)으로서 주요 베어링 하우징(306)으로 전달되어, 부하 셀(324) 상에 작용한다(도 2b, 도 16b 및 도 19b). 부하 셀은 퍽 베어링과 부하 셀 플레이트(308)에 고정된다. 주요 베어링 하우징(306)의 허용된 운동은 퍽 부하 신호(326;도 16b)를 출력하는 부하 셀(324)에 의해 감지되거나 이를 가동시킨다. 부하 셀(324)은 부하 셀(263)과 동일할 수 있고, 부하 셀 신호(326)는 부하 셀 신호(264)와 유사한 방법으로 사용될 수 있다.
상기된 관점에서, 척(262)이나 웨이퍼 캐리어(208) 또는 패드 조정 헤드(220)가 기울어지거나, 기재된 초기 배향 밖으로 움직이는 경향은, 예컨대 작용이 일어나지 않는 경향만인 것으로 이해된다. 경사 작용은, 예컨대 선형 베어링 구조(230,232,3120)의 상기된 동작 때문에 일어나지 않는다.
CMP시스템(200-1)은, 예컨대 편심적인 힘(FP-W)의 반복가능한 측정을 만들기 용이하게 하는 상기된 형태와 함께 제공될 뿐 아니라 다른 CMP동작을 위한 설비(참조부호 338로 언급됨)와 함께 제공된다. 웨이퍼 캐리어(208)의 설비(338)는, 예컨대 진공 척(262)을 위한 설비(338C)와, 블래더(292)를 위한 설비(338B), 리테이너링(282)을 위한 설비(338C) 및, 부하 셀(263)을 위한 설비(338LC)를 포함한다. 이러한 설비(338)는 CMP동작과 간섭함이 없이 동작을 위해 CMP동작을 위해 제공된다. 웨이퍼 캐리어(208)의 이들 설비(338)를 고려하면, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 3차원 도면과, 도 4a와 도 4b의 분해도 및, 도 5a-1 내지 도 5a-3와 도 5b-1 내지 도 5b-3의 확대된 사시도가 참조로 만들어진다. 도 3a 내지 도 3c는, 척 베어링과 부하 셀 플레이트(260)가 고정된 회전식 도구 교환기(340)를 포함하는 제1실시예(200-1)의 구조 엘리먼트의 어셈블리를 나타낸다. 회전식 도구 교환기(340)는 상부 섹션(242)와 하부 섹션(344)을 포함한다(도 3c). 하부 섹션(344)은, 회전되며 수직력을 상하 방향으로 하부 섹션(344)에 인가하는스핀들(346)에 부착된다. 위로 향한 수지력은 도 1b에서 힘(F)으로 나타내고, 예컨대 연마 패드(209)가 힘(FP-W)을 인하는 것에 저항하는 힘으로 귀결된다. 도 3a와 도 3c에 나타낸 바와 같이, 스핀들(346)은 진공 척(262)에 사용하기 위해 탈이온수(348;DI수)와 같은 유체와 진공을 도관(350)을 통해 하부 섹션(344)에 공급함으로써 설비(338C)를 제공한다. 더욱이, 스핀들(346)은, 물(206)과 리테이너링 베이스(280)의 내측을 세정하기 위해 DI수(352)와 같은 유체를 도관(354)을 통해 하부 섹션(344)으로 공급함으로써 설비(338S)를 분리하여 제공한다. 또한, 스핀들(346)은, 선형 모터(290)를 동작하기 위해 유체(293;압력 하의 공기와 같은)를 도관(358)을 통해 공급함으로써 설비(338B)를 분리하여 제공한다. 또한, 스핀들(346)은, 하부 섹션(344) 상에서 전기 커넥터(도시생략)와 연결되는 슬립 링(360)을 제공함으로써 설비(338LC)를 제공한다. 하부 섹션(344) 상의 커넥터는 커넥터(도시생략)와 짝을 이뤄서, 시스템(200-1)으로부터의 웨이퍼 부하 셀 신호(264)의 출력을 가능하게 한다.
하부 섹션(344)과 상부 섹션(342)은 해제가능 커넥터(361;도 3c)에 의해 표준 방법으로 짝을 이룬다. 섹션(342 및 344)을 해제가능하게 결합시키기 위해서, 커넥터(361)는 피스톤 로드(도시생략)에 의해 하부 섹션(344)으로부터 상부 섹션(342)의 중공 중심(362)으로 구동된 캠(도시생략)을 갖는다. 캠은 볼 베어링(도시생략)을 속박하고, 볼 베어링을 레이스(도시생략)로부터 외측으로 부분적으로, 그리고 부분적으로 V-형상 그루브(도시생략) 내로 압박된다. 볼 베어링은 해제가능하게 상부 섹션(342)을 유지하고, 하부 섹션(344)과 단단하게 결합된다. 상부및 하부 섹션(342 및 344)을 분리하는 것이 바람직할 때, 캠은 상부 섹션(342)으로부터 철수되어, 볼 베어링이 V-형상 그루브를 완전하게 퇴거시키고, 상부 섹션(342)을 해제시키게 한다.
도 3a와 도 9는 상부 섹션(342)의 바닥(366)을 나타낸다. 상부 섹션(342) 내의 4개의 포트는 설비(338)를 위해 제공된다. 제1포트(368)는 하부 섹션(344)의 유사한 포트(도시생략)와 짝을 이뤄서 DI수와 진공을 공급한다(화살표 348을 보자). 포트(368)는 다른 하부 섹션(344)의 유사한 포트로부터 연장되는 표준 원뿔 실(seal)을 수취한다. DI수(348)는 포트(368)를 통해, 도 5a-1에 나타낸 O-링(370)을 지나 플레이트(260)의 나사산이 형성된 포트(374) 내로 나사 결합된 도 5b-1에 나타낸 노즐(372)로 흐르고, 진공(348)이 인가된다.
도 3a 및 도 10은 하부 섹션(344)의 유사한 포트(도시생략)와 짝을 이뤄서 DI수를 공급(화살표 352를 보자)하는 제2포트(376)를 나타낸다. 포트(376)는 하부 섹션(344)의 유사한 포트로부터 연장하는 표준 원뿔 실(도시생략)과 짝을 이루는 실(378)을 갖는다. DI수(352)는 포트(376)를 통해, 도 5a-2에 나타낸 0-링(380)을 지나 도 5b-2와 도 10에 나타낸 6개의 출구 매니폴드 노즐(382)로 흐른다. 노즐(382)은 플레이트(260)의 나사산이 형성된 포트(374) 내에 나사 결합된다.
도 3a, 도 5b-2 및 도 10은 공기를 공급(화살표 293을 보자)하기 위해 하부 섹션(344)의 유사한 포트(도시생략)와 짝을 이루는 제3포트(384)를 나타낸다. 포트(384)는 하부 섹션(344)의 유사한 포트로부터 연장하는 표준 원뿔 실(도시생략)과 짝을 이루는 실(386)을 갖는다. 공기는 포트(384)를 통해, 도 10에 나타낸 0-링(388)을 지나 단일 출구 유체 커넥터(390)로 흐른다(화살표 293을 보자). 커넥터(390)는 플레이트(260)의 나사산이 형성된 포트(392)로 나사 결합되고, 도관(393)을 경유하여 블래더(292)의 입구(294)에 연결된다.
스핀들(346) 상의 슬립 링(360)은 하부 섹션(344)에서 포트 내에 수취된 피고 핀 커넥터와 짝을 이루는 하부 섹션(344) 상의 커넥터(도시생략)를 통해 연결된다. 피고 핀은 상부 섹션(342)의 포트(402)에 제공된 커넥터(400)의 전기 콘택트(398;도 3a)와 함께 위쪽으로 탄성적으로 바이어스된 콘택트 내로 연장된다. 포트(402)는 숄더(도시생략)를 갖는데, 이에 대해서 커넥터(400)는 플레이트(260)가 상부 섹션(342)에 연결될 때 6개의 스크류(404)에 의해 압박된다. 포트(402)는, 플레이트(260)로 제공됨에 따라 도 5a-2에 나타낸 키홀-형상 포트(406)로 정렬된다. 포트(406)는 커넥터(400)를 통과시키기에 (커넥터(400)가 포트(402) 내로 움직이도록 허용하기에) 충분히 크다. 도체(408)는 커넥터(400)로부터 포트(406)를 통해 도 4a에 나타낸 플레이트(260)에 고정된 부하 셀 증폭기(410)로 연장된다. 증폭기(410)는 부하 셀(263)에 연결되고, 웨이퍼 부하 셀 신호(264)를 수신한다.
도 5a-3은 척 베어링과 부하 셀 플레이트(260) 상에 탑재된 노즐(372;도 5b-1)에 연결된 배관(412) 형태의 설비(338C)를 나타낸다. 배관(412)은 위쪽으로 도 5a-2에 나타낸 주요 베어링 하우징(250) 내의 관통홀(414)을 통해 연장되고, 도 4b에 나타낸 푸쉬-투-커넥트 배관 커넥터(416)로 연장된다. 커넥터(416)는 척(262) 내에 드릴로 형성된 포트(418)에 나사 결합된다. 포트(418)는 진공 또는 DI수(348)를 척(262)의 매니폴드(420;도 15)에 공급하여 진공 또는 DI수(348)가척(262)의 표면(422)을 교차하여 균일하게 분배된다.
다공성 층(297)이 상부 표면(422) 상에 탑재된다. 층(297)은 비교적 큰 공(297P;도 7)을 갖는 다공성 세라믹 재료로부터 조립된다. 비교적 큰 공(297P)은 통로를 제공하는데, 이를 통해 DI수(348)가 흐르거나, 진공(348)이 매니폴드(420)로부터 인가된다. 큰 공(297P)은 진공 척(262)의 전체 영역을 가로질러 균일하게 위치되고, 따라서 진공을 매니폴드(420)로부터 척(262)의 전체 영역을 가로질러 인가한다. 유사하게, 큰 공(297P)은 척(262)의 영역 모두를 가로질러 DI수(348)를 공급한다. 더욱이, 큰 사이즈의 공(279P)은, 종래에 있어서 웨이퍼(206)와 직접 접촉하는 비교적 소수(예컨대, 6개)의 진공 홀의 사용에 따라, 너무 크지 않게 되어 진공(348)의 적용이 웨이퍼(206)를 변형시키게 된다. 이들 목적 모두를 위해서, 공(297P)은, 바람직하게는 큰 공 사이즈를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 대략 20 내지 대략 50㎛ 범위의 공 사이즈 범위, 가장 바람직하게는 대략 30 내지 대략 40㎛일 수 있는데, 이는 서브미크론 범위의 공 사이즈를 갖는 전형적인 공에 비해 상당히 큰 것이다.
도 7 및 도 8은 매니폴드(420) 상에 제공되고 다공성 층(297)의 상부 표면(499)에 걸쳐서 연장하여, 척(262)의 영역을 가로질로 진공이나 DI수(348)를 더 균일하게 제공하는 캐리어 필름(298)을 나타낸다. 필름(298)은 상표 RODEL의 모델 번호 RF200으로 판매된 재료로 만들어진다. 필름(298)은, 예컨대 0.010inch 내지 0.015inch의 범위의 사이즈를 갖는 절단 홀 또는 어퍼쳐와 함께 제공된다. 또한, 층(297)은 다공성 특징을 갖고, 층(297)의 통로의 연속을 제공하는데, 이를통해서 DI수(348)가 흐르거나 진공(348)이 층(297)으로부터 인가된다. 층(297)과 필름(298)은 협동하여, 척(262)의 전체 영역을 가로질러 매니폴드(420)로부터 진공(348)을 균일하고 미세하게 분산시킨다. 또한, 층(298)은 입자가 진공 척(262)의 상부 표면(422)과 접촉하지 않게 사용되고, 이하와 같이 세척될 때, 웨이퍼(206)의 오염을 회피시킨다.
진공 척(262)의 동작에 있어서, 웨이퍼(206)가 진공 척(262) 상에 적합하게 탑재될 때, 웨이퍼(206)의 축(214)은 웨이퍼 캐리어(208)의 축(212)과 동축으로 배향되어진다. 웨이퍼(206)를 캐리어 필름(298) 상에 유지하기 위해서, 진공(348)이 제3포트(384)에 인가되고, 따라서 척 매니폴드(420)에 인가되어, 캐리어 필름(298) 하의 압력을 감소시킨다. 감소된 압력은 주변 압력이 캐리어 필름(298)에 대해 웨이퍼(206)를 압박하게 한다. 이 적합한 탑재에 있어서, 웨이퍼(206)는 캐리어 필름(298)의 통로 모두를 막게 하여, 층(297)의 공(297P)이 그것 내의 중대하게 감소된 공기 흐름을 갖게 한다. 웨이퍼(206)가 필름(298) 상에서 기울거나, 그렇지 않으면 언급된 동축 배향으로 필름(298) 상에 위치되지 않으면, 캐리어 필름(298) 내로의 공기 흐름은 부적당한 배향을 가리키는 압력 검출기(299D;도 3c)에 의해 검출된 바와 같이 어느 정도 크게 된다. DI수(348)는 압력 하에서 포트(384)에 공급되고, 따라서 매니폴드(420)에 공급된다. DI수(348)는 매니폴드(420)로부터 층(297)의 공(297P) 내로 흐르고, 층(297)으로부터 캐리어 필름(298)을 통해 웨이퍼(206) 아래로 흐른다. DI수(348)는 웨이퍼(206)를 교차하는 압력 차이를 제거하고, 척(262)으로부터 웨이퍼(206)를 해방하고, 캐리어 필름(298)의 외측, 웨이퍼 접촉표면을 세정한다. 필름(279P)의 공을 통한 DI수(348)의 더 이상의 흐름은 슬러리(426)를 필름(297)의 공(297P) 밖으로 압박하여 필름(298) 밖으로 제거하며, 다음 웨이퍼(206)를 연마하기 위한 준비에서 진공 척(262)을 세정한다. 필름(298) 및 층(297)을 통한 DI수(348)의 이러한 흐름은, 웨이퍼(206)가 필름(298) 상에 탑재될 때, 웨이퍼(206) 아래의 입자의 퇴적이나 축적을 회피시킨다. DI수(348)와 제거된 슬러리(426)는 중앙봉쇄통(도시생략) 내로 흐른다. 도 5b-1과 도 8은 매니폴드(382)로부터의 DI수(352)의 공급을 위한 설비(338S)를 나타낸다. 배관(430)은 6개의 길이를 제공하는데, 하나의 길이는 매니폴드(382)의 6개의 출구(432) 중 하나에 연결된다. 매니폴드(382)는 블래더(292)의 개방된 중심과 리테이너링 플레이트(279)의 개방된 중심을 통해서 위쪽으로 연장되어, 배관(430)의 길이 각각이 리테이너링 베이스(280)와 부하 셀(263) 사이의 공간 내에 있도록 한다. 리테이너링 베이스(280)는 도 8에 나타내는데, 내부 측벽(436) 내로 탭(tap) 가공된 입구(434)를 갖는다. 6개의 이러한 입구(434)가 내부 측벽(436) 주위에 균일하게 이격된 간격으로 제공된다. 내부 측벽(436)은 하드 엔지니어링 플라스틱(hard engineering plastic)으로 조립되는데, 이는 차원적으로 안정된 입구(434)를 제공하는 Port Plastics에 의해 상표면 ERTALYTE로 판매되는 폴리에틸렌테라프탈레이트와 같은 강화되지 않은 반정질 열가소성 폴리머 재료일 수 있다. 입구(434) 각각은 배관(430)의 길이 중 하나와 연결되는 배관 피팅(438;fitting)을 제공한다.
DI수(352)는 스핀들(346)을 통해 매니폴드(382)로 공급되는데, 이는 DI수(352)를 배관(430)의 길이 및 피팅(438)으로 공급한다. 도 14a와 도 14b는리테이너링(282)의 일반적인 연마 위치를 나타내는데, 여기서 웨이퍼(206)의 노출된 표면(204)은 동일 평면이거나, 리테이너링(282)의 상부(299)와 수평하게 정렬된다. 또한, 리테이너링 베이스(280)는 공간(440)에 의해 진공 척(262)으로부터 분리된 것으로 나타낸다. 도 8 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 피팅(438)과 입구(434) 각각은 측벽(436) 내의 통로(442)에 연결된다. 통로(442) 각각은 각도를 갖는 구성을 가지므로, 위쪽으로 그리고 안쪽으로 향한 노즐(444)을 제공한다. 또한, 도 8은 공간(440) 내로 DI수(352)를 향하도록 배향된 노즐(444) 각각을 나타낸다. 또한, 도 22는 방사 방향으로 이격되어 연장되어, 축 노즐(444) 주위의 원주(또는 원형)방향(화살표 445)으로 DI수(352)를 향하게 하는 통로(442) 각각을 나타낸다. 통로(442)는 DI수(352)를 DI수(352)를 공간(440) 내로 원형의 방향으로 향하게 하는 노즐(444)에 공급한다. 도 14b의 확대된 도면에서는, 노즐(444)로부터의 DI수(화살표 352를 보자)가 진공 척(262) 위에 돌출한 웨이퍼(206)의 바닥측(446 또는 오버행(overhang))에 대해서 흐르는 것을 나타낸다. 오버행(446)은 리테이너링 베이스(280)를 넘어 대략 0.040inch 연장될 수 있다. 또한, 도 14b는 리테이너링(282)과 웨이퍼(206) 사이의 크랙이나 환상 슬릿(452)을 통해 슬러리(426)의 흐름 또는 삼투를 나타낸다(화살표 448를 보자). 흐름(448)은 슬러리(426)가 공간(440)으로 들어가게 한다.
웨이퍼(206)의 바닥측(446)에 대해서 향하는 DI수(352)는 공간(440)의 상부 단부로부터 슬러리(450)를 제거한다. 댐(454;dam)은 공간(440)의 상단으로부터 DI수(352)와 슬러리(426)의 출구를 막는다. 댐(454)은 웨이퍼(206)의 돌출된바닥측(446)과 얇은 차원의 슬릿(452)에 의해 정의된다. 도 14a에 나타낸 바와 같이, 출구(456)는 댐(454) 아래에서 그리고 실(458)에 인접하게 측벽(438) 내에 기계 가공된다. 출구(456)는 경사진 입장용 벽(462)에 대향하는 환형상 립(460;lip)을 제공하도록 구성된다. 립(460)과 대향하는 벽(462)은 출구 공동(464)을 정의한다. 웨이퍼 캐리어(208)의 회전 동안 원심력의 작용 하에서, 노즐(444)로부터의 슬러리(426) 및 DI수(353)는 외부로, 공동(464) 내로, 출구 오리피스(466)를 통해 압박된다. 출구 오리피스(466)는 리테이너링 베이스(280)를 통해 봉쇄통(도시생략)으로 연장한다. 실(458)은 환형상이고, 공동(464)으로부터 립(460)에 걸쳐 공간(440)을 가로질러 연장되고, 주요 베어링 하우징(250)과 진공 척(262) 사이에 단단히 고정된다(예컨대, 죄어진다). 이 방법에 있어서, 댐(454)과 실(458) 및, 캐리어(208)의 연관된 인접한 구조는 슬러리(426)와 DI수(352)를 함유한다. DI수(352)는 웨이퍼(206)의 바닥측(446)과 공간(440)을 세정한다. 출구(456)는, 캐리어(208)의 회전과 다른 소정의 펌핑 메커니즘 없이 공간(440)으로부터 압박된 슬러리(426)와 DI수(352)를 수취한다.
CMP시스템(200-1)은 편심력(FP-W)의 반복가능한 측정을 만드는 상기된 형태로 제공될 뿐 아니라 다른 CMP동작을 위한 설비(일반적으로 참조부호 338로 언급된다)로 제공된다. 패드 조정 헤드(220)의 설비(338)는, 예컨대 척(322) 상에서 퍽(218)을 감지하기 위한 설비(338PS)와, 퍽(218)을 퍼지(purge)하기 위한 설비(338PP) 및, 부하 셀(324)을 위한 설비(338LCP)를 포함한다. 이러한 설비(338)는 CMP동작과의 간섭 없이 CMP동작을 위해 제공된다. 패드 조정헤드(220)의 이들 설비(338)를 고려하면, 도 16a와 도 16b의 3차원 분해도와 도 17a의 3차원 도면, 도 19a의 단면도가 참조로 만들어진다. 이하의 상세한 설명에 있어서, 상기된 바와 동일하거나 매우 유사한 구조 엘리먼트가 이전의 참조부호 보다 300이 큰 참조부호를 사용해서 기재한다.
도 17a와 도 17b는 제1실시예(200-1)의 구조 엘리먼트의 어셈블리를 나타내는데, 이는 퍽 베어링과 부하 셀 플레이트(308)가 고정된 회전식 도구 교환기(640)를 포함한다. 회전식 도구 교환기(640)는 상부 섹션(642)과 하부 섹션(644)을 포함한다(도 17c). 하부 섹션(644)은 회전되고 수직력을 하부 섹션(644)으로 상하방향으로 인가하는 스핀들(646)에 부착된다. 도 17c에 나타낸 바와 같이, 스핀들(646)은 척(322)에서의 사용을 위해 DI수(648)와 같은 유체를 도관(650)을 통해 하부 섹션(644)에 공급함으로써 설비(338PP)를 제공한다. 부가적으로, 스핀들(646)은 척(322) 상의 퍽(218)의 존재나 부재를 감지하기 위해 도관(696)을 통해 하부 섹션(644)으로 진공(695)을 인가함으로써 설비(338PS)를 제공한다.
또한, 스핀들(646)은, 연마 동작 동안 퍽(218)과 연마 패드(209)를 함께 압박하는 힘을 결정하기 위해서 증폭된 퍽 부하 셀 신호(326)를 처리하기 위해 시스템(도시생략)에 연결된 슬립 링(660)을 제공함으로써 설비(338LCP)를 제공한다. 슬립 링(660)은 하부 섹션(644)상의 커넥터(도시생략)를 통해 연결되는데, 하부 섹션(644) 내의 포트(도시생략) 내에 수취된 피고 핀 커넥터(도시생략)와 짝을 이룬다. 도 17a를 참조하면, 피고 핀은 상부 섹션(642)의 포트(702) 내에 제공된 커넥터(700)의 전기 콘택트(698)와 함께 위쪽으로 탄성적으로 바이어스된 콘택트 내로연장된다. 포트(702)는 숄더(도시생략)를 갖는데, 이에 대해 플레이트(308)가 6개의 스크류(704)에 의해 상부 섹션(642)에 연결될 때 커넥터(700)가 압박된다. 포트(702)는 플레이트(560)에 제공되는 것으로서 도 16b에 나타낸 포트(706)와 함께 정렬된다. 포트(706)는 커넥터(700)를 통과시키기에 충분히 크다(커넥터(700)가 포트(702) 내로 움직이도록 허락한다). 도체(708)는 커넥터(700)로부터 포트(706)를 통해 플레이트(560)에 고정된 도 16b에 나타낸 부하 셀 증폭기(710)로 연장된다. 증폭기(710)는 부하 셀(324)에 연결되어, 퍽 부하 셀 신호(326)를 수신한다.
하부 섹션(644)과 상부 섹션(642)은 상기 표준 방법, 예컨대 해제가능한 커넥터(611;도 17c)로 짝을 이룬다. 상기된 구조는 섹션(642 및 644)을 해제가능하게 결합시킨다. 2개의 가압된 에어 라인은 커넥터(661)의 피스톤(도시생략)을 가동시켜서 커넥터(661)가 상부 섹션(642)을 하부 섹션(644)에 잠금시키거나 2개의 섹션을 해제시키도록 한다.
퍽은 연마해서 연마 부스러기 및 그 밖의 재료를 제거한다. 퍽(218)은 서로에 부착된 2개의 디스크 형상 층(902a 및 902b)을 포함하는 것으로, 도 16a, 도 16b 및 도 19b에 나타낸다. 제1층(902a)은 천공(903)이 구비된 카본 스틸로 조립된다. 천공(903)은 전체 층(209a)에 걸쳐서 균일하게 퍼진다. 천공된 카본 스틸 층(902a)은 니켈 판금된다. 그 다음, 천공되고 니켈 판금된 층(209a)은 다이아몬드 재료로 코팅된다. 층(209a)은 리테이너링(282)의 외측부의 직경과 제2층(209b)의 직경을 따르는, 대략 9.5inch 직경을 갖는 디스크 형태이다. 제2층(209a)은 접착성의 등받침을 갖는 마그네틱 디스크이다. 층(209b)은 보다 작은 천공이나개구(904)가 구비될 수 있다. 예컨대, 개구(904)는 대략 0.010inch 내지 대략 0.015inch 범위의 사이즈를 가질 수 있다. 퍽(218)은 헤드(220)를 접촉시키는 층(902b)을 갖는 패드 조정 헤드(220) 상에 탑재되므로, 다이아몬드 코팅된 표면은 패드(209)와 대향한다.
퍽(218)을 퍼지하기 위한 설비(338PP)는 상부 섹션(642)을 포함한다. 도 17a, 도 17c, 도 19b 및 도 20은 상부 섹션(642)의 바닥(666)을 나타낸다. 상부 섹션(642)의 3개의 포트가 설비(338)를 위해 구비된다. 제1포트(668)는 하부 섹션(644)의 유사한 포트와 짝을 이뤄서 퍼지 동작을 위한 DI수(화살표 648)를 공급한다. DI수(648)은 포트(668)를 통해 0-링(680)을 지나 플레이트(308)의 나사산이 형성된 포트(674) 내에 나사 결합된 도 20에 나타낸 피팅(672)으로 흐른다. 피팅(672)은 튜브나 도관(712)에 연결된다. 튜브(712)는 피팅(672)으로부터 주요 베어링 하우징(306;도 16a) 내의 관통홀(714)을 통해 연장되고, 푸쉬-투-커넥트 배관 커넥터(716)로 연장된다. 커넥터(716)는 척(322) 내에 드릴로 형성된 포트(718)에 나사 결합된다. 포트(718)는 도 16b에 나타내는데, DI수(648)를 척(322)의 매니폴드(720)로 공급하여 척(322)의 상부 표면(722)을 가로질러 DI수(648)를 분산시킨다. 척(322)이 상부 표면(722) 위로 연장하는 립(900)과 함께 구비된다. DI수(648)가, 바람직하게는 대략 200 내지 3000m3/min(ccm), 보다 바람직하게는 대략 400 내지 2000ccm, 가장 바람직하게는 대략 1000ccm 내지 1200ccm의 흐름율로 척(322)에 공급되고, 매니폴드(720)로부터 척(218) 내의 천공 및 개구를 통해퍽(218)을 지나, 척(322)을 느리게 흘러 나가는 낙수(waterfall)를 형성하는 립(900)에 걸쳐 느리게 외측으로 흐른다. 이 방법에 있어서, 척(322) 상의 퍽(218)은 DI수(648)에 잠기고, 퍽(218)을 지나 흐르는 DI수는 퍽(218)을 퍼지 또는 세정함으로써, 퍽(218)에 의한 연마 패드(209)의 바람직한 조정을 돕는다.
도 19a와 도 21은 도관(696)에 의해 진공(695)이 인가되는 포트(920)로서 구성된 설비(338PS)를 나타낸다. 보어(922)는 포트(920)를 퍽 베어링과 부하 셀 플레이트(308) 상에 탑재된 노즐(924)에 연결한다. 배관(926)이 노즐(924)에 연결되고, 위쪽으로 주요 베어링 하우징(306) 내의 관통홀(928)을 통해 연장된다. 배관(926)은 하우징(306)에 고정된 피팅(930)에 연결된다. 피팅(930)은 진공(695)을 하우징(306)에 드릴로 형성된 보어(932)에 인가하고, 매니폴드(720)의 리지(934;ridge)와 정렬한다. 보어(932)는 리지(934)의 상부로 연장된다. 이 방법에 있어서, 척(322) 상의 적절한 퍽(218)의 존재는 에어가 보어(932) 내로 흐르는 것을 막아서, 보어(932) 내의 압력을 감소시키게 한다. 이 감소된 압력은 도관(696) 내의 감소된 압력에 따라서, 반영된다. 도관(696)은 압력 센서(299D;도 3c)와 유사한 압력 센서와 같은 압력 센서에 연결된다. 압력 센서는 감소된 압력을 감지하고, 퍽(218)이 적합하게 척(322) 상에 있는 지를 결정한다. 퍽(218)이 척(322) 상에 부분적으로만 있거나, 척(322) 상에 전혀 있지 않으면, 보어(932) 내로의 에어의 흐름은 막혀지지 않게 되고, 보어(932), 따라서 도관(696) 내의 압력은 감소하지 않게 된다. 결과적으로, 압력 센서는, 연마 동작을 중단하게 되는 척(322) 상에 적합하지 않게 있거나 전혀 있지 않은 퍽(218)을 결정하게 된다.
도 23을 참조하면, 본 발명은 웨이퍼(206)와 CMP연마 패드(209) 사이의 상대 운동을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 척(262) 상에 웨이퍼(206)를 탑재하기 위한 동작(1000)을 포함할 수 있다. 웨이퍼(206)가 대칭축으로서 언급될 수 있는 축(214)을 가질 수 있는 것을 상기한다. 이 탑재된 위치는 웨이퍼 축(214)의 초기 위치로서 상기된다. 이 방법은, 도 1b에 나타낸 연마 패드(209)의 축(210)과 탑재된 웨이퍼(206)의 대칭축(214)을 오프세트함으로써 동작(1002)으로 이동한다. 축(210)은 패드가 회전되는 축이다. 그 다음, 이 방법은, 도 1b에 화살표(209V)로 나타낸 바와 같이 서로 평행한 대칭(214) 축을 향해 패드(209)와 오프세트 웨이퍼(206)를 압박함으로써 동작(1004)으로 움직인다. 웨이퍼 캐리어(208)의 축(212) 방향으로 웨이퍼 캐리어(208)를 위쪽으로 압박하고, 고정 위치에서 척(262)을 유지하는 회전식 도구 교환기와 함께, 압박 동작(1004)은 대칭축(214)에 대해서 편심적으로 탑재된 웨이퍼(206)의 접촉 영역(APW) 상에서 패드(209)에 힘(FP-W)과 같은 연마력이 부가되게 한다. 연마력(FP-W)에 응답해서, 웨이퍼(206)는 대칭축(214)이 패드(209)의 회전축인 축(210)과의 평행으로부터 움직이도록 경사지는 상기 경향을 갖는다. 압박 동안, 방법은, 웨이퍼(206)가 회전(210) 축의 방향에 평행하게 그리고 웨이퍼 축(214)의 초기 위치를 따라 움직이게 하는 한편, 경사지려는 탑재된 오프세트 웨이퍼(206)의 경향에 저항함으로써, 동작(1006)으로 움직인다. 웨이퍼 축(214)의 초기 위치를 따른 운동은 도 2a의 힘(FP-WV)에 응답하고, 예컨대 편심력(FP-W)에 응답해서 선형 베어링(232)의 동작을 반영한다. 또한, 방법은 동작(1008)으로 움직일 수 있는데, 이는 압박 및 저항 동작 동안 연마력, 예컨대 힘(FP-W)의 값을 가리키기 위해서 회전축(210)의 방향에 평행한 웨이퍼(206)의 운동을 측정함으로써 수행된다. 그 다음, 도 23에 나타낸 동작이 행해진다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 연마 표면을 갖는 패드(209)에 의해 수행된 연마 동작을 위해서 웨이퍼(206)를 탑재하기 위한 방법을 제공한다. 시작으로부터, 이 방법은, 웨이퍼(206)의 대칭축(214)에 대해 편심적으로 인가된, 도 1b가 보여주는 연마 표면의 운동에 저항하기 위해서, 척(262) 상에 웨이퍼(206)를 탑재하는 동작(1010)을 포함한다. 웨이퍼(206)는 대칭축(214)과 대칭적인 에지 또는 주변(301)을 갖는 것으로서 도 14b에 나타낸다. 축(214)은 패드(209)의 노출된 표면에 수직이다. 방법은, 축(214)에 수직한 웨이퍼(206)의 운동을 제한하기 위해서, 웨이퍼(206)의 주변(301)을 에워싸는 제1위치(도 12a)를 갖는 리테이너링(282)을 제공함으로써 동작(1012)으로 움직인다. 방법은, 패드(209) 및 웨이퍼(206)의 노출된 표면을 서로를 향해 압박해서, 패드(209)가 접촉 영역(APW) 상에서 웨이퍼(206) 및 대칭축(214)을 연마 표면에 대한 수직으로부터 벗어나 각 위치로 경사지게 하는 연마력(FP-W)을 발휘함으로써, 동작(1014)으로 움직인다. 방법은, 패드(209)와 리테이너링(282)의 노출된 표면을 서로를 향해 압박해서, 패드(209)가 패드(209)의 연마 표면에 대해 수직으로부터 벗어난 각 위치로 리테이너링(282) 및 대칭축(288)을 경사지게 하는 연마력(FP-W)을 접촉 영역(APRR) 상에 발휘함으로써, 동작(1015)으로 움직인다. 방법은, 리테이너링(282)의 경사지려는 경향에 저항하는 선형 베어링(253)의 작용에 의해 동작(1018)으로 움직인다. 이러한 저항은 패드(209)의 노출된 표면에 수직한 운동에 대한 리테이너링(218)의 운동을 제한한다. 상기된 바와 같이, 이 방법에 있어서, 힘(FP-R)에 응답하는 리테이너링(282)의 허용된 운동(예컨대, 축(212 및 214)의 초기 위치에 평행한 운동)은 힘(FP-W)에 응답하는 척(262) 및 척(262) 상의 웨이퍼(206)의 허용된 운동과 동일 방향이다 (축(212 및 214)의 초기 위치에 평행한 방향). 더욱이, 이 방법에서의 저항은 편심력(FP-W)의 반복가능한 측정을 만들기 용이하게 한다. 따라서, 웨이퍼 캐리어(208)에 인가된 힘(FP-W)의 동작(1018)에서의 저항은, 상기된 바와 같이, 힘(FP-R)이 리테이너링(282)에 편심적으로 인가되더라도, 힘(FP-W)의 정확한 측정에 도움을 준다. 또한, 방법은 동작(1019)으로 움직일 수 있는데, 이 동작은 압박 동작(1014 및 1015) 및 저항 동작(1018) 동안 회전축(210)의 방향에 평행한 웨이퍼(206)의 운동을 측정함으로써 수행된다. 상기된 바와 같이, 이 측정은 연마력, 예컨대 힘(FP-W)의 값의 정확한 지시를 제공한다. 그 다음, 도 24에 나타낸 동작이 행해진다.
도 25에 나타낸 바와 같이, 동작(1015)은 척(262)으로부터 이격된 플레이트(260)를 제공하는 서브동작(1022)을 포함할 수 있다. 또한, 동작(1015)은플레이트(260)와 리테이너링(282) 사이에 블래더(292)를 제공하는 서브동작(1024)을 포함할 수 있다. 또한, 동작(1015)은 제1압력으로 블래더(292)를 팽창시킴으로써 블래더(292)를 동작시키는 더 이상의 서브동작(1025)을 포함할 수 있다. 이러한 팽창은 리테이너링(282)과 패드(209)를 서로를 향해 움직인다. 도 26을 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 웨이퍼(206)와 화학적 기계적 패드(209) 사이의 상대운동을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 웨이퍼(206)를 척(262) 상에 탑재하는 동작(1040)을 포함할 수 있는데, 웨이퍼(206)는 패드(209)의 연마 표면에 수직한 대칭축(214)을 갖고, 캐리어 축(212)과 동축이며, 패드(209)의 회전 축(211)과 평행하다. 방법은, 탑재된 웨이퍼(206)의 대칭축(214)으로부터 패드(209)의 회전축(211)을 오프세트함으로써, 동작(1042)으로 움직인다. 방법은, 웨이퍼(206)를 행해 패드(209)의 연마 표면의 운동에 저항함으로써 동작(1044)으로 움직인다. 척 지지 플레이트(260)가 이 목적을 위해 제공된다. 척(262)은 척 지지 플레이트(260)에 대해 이동가능하다. 방법은, 웨이퍼(206)를 척(262) 상에 유지시키려는(예컨대, 척(262) 상에 웨이퍼(206)를 위치시키는데 도움을 주는; 도 12b) 운동을 위해 척(262) 주위에 리테이너링 유닛(예컨대, 링(282) 및 베이스(280))을 제공함으로써 동작(1045)으로 움직인다. 또한, 리테이너링(282)은 웨이퍼(206)를 연마용 패드(209)의 표면에 노출시킬 수 있다(도 14a). 방법은, 패드(209)의 연마 표면에 수직인 베어링 축을 제공하는 하우징(254 또는 274)을 각각 갖는 복수 쌍의 선형 베어링 어셈블리(230 및 232)와 함께 척(262)과 척 지지 플레이트(260) 및 리테이너링 유닛(280 및 282)을 제공함으로써 동작(1048)으로 움직인다. 어셈블리 각각은 하우징(254 또는 274) 중 각각의 하나 내에 수취된 선형 샤프트(258 또는 278)를 갖는다. 어셈블리의 제1세트(252)는 척(262)과 리테이너링 유닛(280 및 282) 사이에 있고, 어셈블리의 제2세트(270)은 척(262)과 척 지지 플레이트(260) 사이에 있다. 방법은, 축(212)을 따른 고정된 위치에 척 지지 플레이트(260)를 유지하여, 웨이퍼(206)를 향한 패드(209)의 연마 표면의 움직임에 저항함으로써동작(1050)으로 움직인다. 한편, 플레이트(260)는 패드(209)를 향해 압박될 수 있다. 이들 경우에서, 패드(209)는 연마력(FP-W)을 탑재된 웨이퍼(206) 상에 부가하고, 힘(FP-R)을 리테이너링(282) 상에 부가하는데, 힘 각각은 대칭축(214)에 대해 편심적이다. 연마력(FP-W)에 응답해서, 웨이퍼(206)와 척(262)은, 대칭축(214)이 회전축(210)과 평행으로부터 벗어나 움직이도록 경사지는 경향을 갖는다. 도 27을 참조하면, 유지동작(1050) 동안, 동작(1052)이 수행되는데, 이에 의해 어셈블리의 제1세트(252)는 대칭축(214)에 평행한 운동에 대한 리테이너링(282)의 운동을 제한하도록 영향을 준다. 척 지지 플레이트(260)의 유지 동안, 예컨대 동작(1054)이 수행되는데, 이에 의해 어셈블리의 제2세트(270)는 대칭축(214)에 평행한 운동에 대한 척 지지 플레이트(260)에 대한 척(262)의 운동을 제한하도록 영향을 준다.
도 28을 참조하면, 본 발명은 웨이퍼(206)와 CMP연마 패드(209) 사이의 상대 운동을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은, 패드(209)의 연마 표면에 평행한 노출된 표면(204)과 함께 척(262) 상에 웨이퍼(206)를 탑재하는 동작(1060)을 포함할 수 있다. 방법은, 웨이퍼(206)의 초기 배향을 하기 위해서 평행한 축과 함께 탑재된 웨이퍼(206)의 대칭축(214)으로부터 연마 패드(209)의 회전축(210)을 오프세트함으로써, 동작(1062)으로 움직인다.
그 다음, 방법은, 패드(209)의 연마 표면과 탑재된 오프세트 웨이퍼(206)를 연마 표면에 저항하는 노출된 표면(204)으로 서로를 향해 움직여서, 힘(FP-W)이 축(214)에 대해 편심적으로 탑재된 웨이퍼(206) 상에 부가되게 함으로써, 동작(1064)으로 움직인다. 도 29를 참조하면, 동작(1066)은 선형 베어링어셈블리(253)의 어레이(265)를 탑재된 웨이퍼(206)에 인접하게 제공한다. 동작(1064)의 운동 동안, 방법은, 웨이퍼의 초기 배향으로부터의 운동을 실질적으로 제한하고, 패드(209)의 연마 표면의 방향에 평행한 노출된 표면(204)과 함께의 탑재된 웨이퍼(206)의 운동만을 허용함으로써, 움직인다. 또한, 방법은, 압박 및 저항 동작 동안, 패드(209)의 연마 표면의 방향에 평행한 노출된 표면(204)과 함께의 웨이퍼(206)의 허용된 운동량을 측정함으로써 수행되는 동작(1070)으로 움직인다. 이는 노출된 표면(204) 상에 부가된 총 연마력의 값을 가리킨다.
또한, 본 발명은 패드 조정 퍽(218)과 패드(209) 사이의 상대 운동을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 도 30을 참조하면, 본 발명은 척(322) 상에 퍽(218)을 탑재하는 동작(1080)을 포함할 수 있는데, 퍽(218)은 (초기위치에서) 대칭축을 갖는다(224). 방법은, 평행 관계로 패드(209)의 회전축(211)과 탑재된 퍽(218)의 대칭축(224)을 오프세트함으로써, 동작(1082)으로 움직인다. 방법은, 회전축(210)의 축에 평행한 오프세트 퍽(218)을 향해 패드(209)를 (초기 위치에서) 압박하여, 패드(209)가 대칭축(224)에 대해 편심적으로 탑재된 퍽(218)의 영역(APC) 상에 조정력(FP-C)을 부가함으로써, 동작(1084)으로 움직인다. 조정력(FP-C)에 응답해서, 퍽(218)은 대칭축(224)이 회전축(211)과의 평행으로부터 벗어나 움직이도록 경사지는 경향을 갖는다. 방법은, 회전축(211)의 방향에 평행하게 퍽(218)이 움직이도록 하는 동안 탑재된 오프세트 퍽(218)의 경사지려는 경향에 저항함으로써, 압박 동작(1084) 동안 동작(1086)으로 움직인다. 또한, 방법은, 조정력(FP-CV)의 값을 가리키기 위해서 회전축(211)의 방향에 평행한 퍽(218)의 운동을 측정함으로써, 압박 동작(1084)과 저항 동작(1086) 동안 수행된 동작(1088)을 포함할 수 있다. 이러한 지시는, 본 발명에 따라서 본 명세서에서 정의된 바와 같은 정확한 지시일 수 있다.
도 31을 참조하면, 본 발명은 화학 기계적 패드(209)와 패드 조정 퍽(218) 사이의 상대 운동을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은, 척(322) 상에 퍽(218)을 탑재하는 동작(1090)을 포함 할 수 있는데, 퍽(218)은 초기 대칭축(224)을 갖고, 퍽 표면은 패드(209)의 연마 표면에 평행하다. 패드(209)는 회전축(211)을 갖는다. 방법은, 탑재된 퍽(218)의 대칭축(224)으로부터 패드(209)의 회전축(211)을 오프세트함으로써 동작(1092)으로 움직인다. 방법은, 패드(209)의 연마 표면의 퍽(218)을 향한 운동에 저항하기 위해 척 지지 플레이트(308)를 제공함으로써, 동작(1094)으로 움직이는데, 척(322)은 척 지지 플레이트(308)에 대해 움직일 수 있다. 방법은, 복수 쌍의 선형 베어링 어셈블리(304)와 함께 척(322)과 척 지지 플레이트(308)를 제공함으로써 동작(1096)으로 움직인다. 어셈블리(304) 각각은 패드(209)의 연마 표면에 수직한 베어링 축이 구비된 하우징(316)을 갖는다. 어셈블리(304) 각각은 하우징(316) 중 각각의 하나 내에 수취되는 선형 샤프트(320)를 갖는다. 어셈블리(304)는 척(322)과 척 지지 플레이트(308) 사이에 있게된다. 방법은, 고정된 위치에 척 지지 플레이트(308)를 유지하여, 퍽(218)을 향한 패드(209)의 연마 표면의 운동에 저항함으로써, 동작(1098)으로 움직인다. 패드(209)는 조정력(FP-W)을 대칭축(224)에 대해 편심적으로 탑재된 퍽(218)의 영역(APC) 상에 부가한다. 조정력(FP-C)에 응답해서, 척(322)과 척(322) 상의퍽(209)은, 대칭축(224)이 회전축(211)과의 평행으로부터 벗어나 움직이도록 경사지는 경향을 갖는다. 고정된 위치에서의 척 지지 플레이트(308)의 유지 동안, 방법은 동작(1098)으로 움직이는데, 이 동작에서 어셈블리(304)는 탑재된 퍽(218)이 패드(209) 및 퍽(218)의 연마 표면의 서로를 향한 운동에 저항하도록 영향을 준다. 도 31을 참조하면, 방법은 동작(2000)으로 움직여서, 대칭축(224)의 초기 위치에 평행한 위치에 대한 척 지지 플레이트(308)에 대한 척(322)의 운동을 제한한다. 이 방법에 있어서, 퍽 표면은 연마 표면에 평행을 유지한다. 방법은, 정확한 값의 조정력(FP-CV)을 가리키기 위해서 척 지지 플레이트(308)에 대한 척(322)의 제한된 운동을 감지함으로써 동작(2002)으로 움직일 수 있다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 화학적 기계적 연마 패드(209)를 조정하기 위한 퍽(218)을 퍼지하는 방법과 연관된다. 방법은, 유체(648)가 흐를 수 있는 퍽(218) 내의 개구(903 및 904)를 제공하는 동작(2030)에 의해 시작된다. 방법은 동작(2032)으로 움직이는데, 여기서 퍽 캐리어(220)는 퍽(218)의 주변 에지에서 상부 표면과 립(900)과 함께 제공된다. 방법은 동작(2034)으로 움직이는데, 이 동작에서 퍽 캐리어는 척(262)의 매니폴드(420)의 구성을 따르도록 구성되어, 퍽 지지 캐리어(220)의 표면을 완전히 가로질러 유체(648)를 살포한다. 방법은 동작(2036)으로 움직이는데, 이 동작에서 퍽(218)은 수평하게 배향된 퍽 지지 표면과지지 표면으로부터 위쪽으로 연장되는 립(900)과 함께 위치된다. 방법은 동작(2038)으로 움직이는데, 이 동작에서 포트(920)와 덕트(926)는 퍽 캐리어(220)의 플레이트(308)와 섹션(642)을 통해 퍽(218)이 위치되는 퍽 지지 표면에 형성된다. 방법은 동작(2040)으로 움직이는데, 이 방법에서 유체 DI수(648)가 퍽 캐리어(220)를 통해 포트(932)로 공급되어, 퍽 캐리어(220;예컨대 매니폴드)의 구성이 립(900) 내에서 퍽 지지 표면을 가로질러 DI수(648)를 살포해서 저장소 내의 DI수(648) 내에 퍽(218)이 잠길 수 있게 한다. 공급은, DI수(648)가 매니폴드(720)로부터 외측으로 퍽(218) 내의 천공(903)과 개구(904)를 통해 흐르고, 척(322)에 느리게 흘러 들어가는 낙수 립(900)에 걸쳐서 느리게 흐르도록 만든다. 이 방법에 있어서, 척(322) 상의 퍽(218)은 DI수(648) 내에 잠기고, 퍽(218)을 지나 흐르는 DI수(648)은 퍽(218)을 퍼지하거나 세정함으로써, 퍽(218)에 의해 연마 패드(209)의 바람직한 조정에 도움을 준다.
도 34를 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 연마 패드를 조정하는 방법과 연관된다. 방법은 동작(2050)으로 시작하는데, 이 동작에서 퍽(218)은 연마 표면에 평행한 패드(209) 및 패드(209)의 조정 표면의 연마 표면에 수직한 퍽 대칭축(224) 상에 탑재된다. 방법은 동작(2052)으로 움직이는데, 이 동작에서 패드(218)의 연마 표면과 퍽(218b)의 조정 표면은 서로를 향해 움직여서, 탑재된 퍽(218)의 조정 표면이 패드(209)의 연마 표면에 저항하게 한다. 방법은 동작(2056)으로 움직여서, 탑재된 퍽(218)에 인접한 구조(310)와 같은 선형 베어링 어셈블리의 어레이(265)를 제공한다.
도 35를 참조하면, 방법은 동작(2058)으로 움직이는데, 이 동작에서 이동 동작(2054) 동안 초기 배향으로부터의 운동의 실질적인 제한이 있게 되어, 패드(218)의 연마 표면에 평행한 퍽(218)의 조정 표면과 함께의 탑재된 퍽(218)의 운동만이허용된다. 방법은 동작(2060)으로 움직이는데, 이 동작에서 제한된 운동과 함께의 이동 동작(2054) 동안, 제한된 운동은 감지되어 퍽(218)의 영역(APC) 상에 인가된 연마력(FP-C)의 정확한 값을 가리킨다.
도 36을 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 연마 패드의 조정 방법과 연관된다. 방법은, 패드(218)의 연마 표면에 수직한 퍽 대칭축(224)과 연마 표면에 평행한 퍽 조정 표면과 함께 척(322) 상에 퍽(218)을 탑재하는 동작(2070)과 함께 시작한다. 방법은, 퍽(218)의 초기 배향을 정의하기 위해서 평행한 축(210 및 224)과 함께 탑재된 퍽(218)의 대칭축(224)으로부터 회전축(210)을 오프세트하는 동작(2072)으로 움직인다. 방법은 패드(218)의 연마 표면과 퍽(218)의 조정 표면을 서로를 향해 움직이는 동작(2074)으로 움직인다. 방법은 탑재된 퍽(218)에 인접한 선형 베어링 어셈블리(310)의 어레이(265)를 제공하는 동작(2076)으로 움직인다. 도 37을 참조하면, 방법은 초기 배향으로부터의 운동을 실질적으로 제한하고, 연마 표면에 평행한 조정 표면과 함께의 탑재된 퍽(218)의 운동만을 허용하기 위해서, 이동 동작(2074) 동안 어셈블리(310)를 사용하는 동작(2078)으로 움직인다. 방법은 조정 표면에 인가된 연마력(FP-C)의 정확한 값을 가리키기 위해서 제한된 운동을 감지하는 동작(2080)으로 움직인다.
도 38을 참조하면, 선형 모터(209)에 넣어진 유체(293)에 인가된 압력(B)이 한쪽의 연마 패드(209)와 다른쪽의 리테이너링(282) 및 웨이퍼(206) 사이의 중첩 OL(도 1b)량에 따라 어떻게 변하는지를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 상기된 바와 같이, 하나의 연마 압력 프로파일은, CMP사이클의 단계 동안 균일한 양의 압력이 다양하게 노출되고 접촉된 지역(204R)에 인가되는 것을 제공할 수 있다. 이 경우, 노출되고 접촉된 지역(204R)의 영역(APW)이 증가됨에 따라서, 힘(FP-W)은 균일한 양의 압력을 갖도록 증가된다. 웨이퍼 부하 신호(264)의 처리는 이하 기재된 시스템(2100)에 의해 수행되고, 상방향으로의 웨이퍼 캐리어(208) 상의 힘(도 1b의 F를 보자)은 웨이퍼(206)의 영역(APW) 상에 연마 패드(209)에 의해 인가된 적합한 힘(FP-W)을 제공할 필요에 따라서 조정된다. 도 38에 나타낸 타입의 그래프는, 소정 시간(TN)에 한쪽의 연마 패드(209)와 다른쪽의 리테이너링(282) 및 웨이퍼(206) 사이의 중첩(OL(;도 1b) 량에 따라서 선형 모터(290)에 입장하는 유체(293)에 인가된 압력(B)을 선택하는데 사용할 수 있다.
제어가능한 압력
중앙 압력 제어
상기된 설명에 있어서, 접촉(또는 중첩) 영역(AP)은 시간(TN)에 대해서 변화되고, 기준이 도 1c-1 내지 도 1c-3, 도 1d-1 내지 도 1d-3 및, 도 1e-1 내지 도 1e-3을 참조로 만들어진다. 이들 도면에 대해서 언급하면, 도 1c-1 내지 도 1c-2는 참조부호 h1로서 웨이퍼(206)의 중심의 X-축 좌표, 또는 X-좌표를 일치시키고, 참조부호 h2로서 리테이너링의 중심의 X-좌표를 일치시키며, 참조부호 h3로서 연마 패드(209)의 중심의 X-좌표를 일치시키고, 참조부호 h4로서 조정 퍽(218)의 중심의 X-좌표를 일치시킨다. 도 1c-1에 있어서, 웨이퍼 반지름은 참조부로 r1으로서 일치되고, 리테이너링 반지름은 참조부호 r2로서 일치되며, 연마 패드 반지름은 참조부호 r3로서 일치되며, 퍽 반지름은 참조부호 r4로서 일치된다. 리테이너링(282)의 외부 에지와 퍽(218)의 외부 에지 사이에 공간 또는 갭(gap)이 있고, 이는 참조부호 xgap으로서 일치된다. 도 1c-1은 h1 및 h2의 값이 0으로 설정될 수 있는 것을 나타낸다. 결과적으로 h3의 값이, 이 예의 연마 패드(209)의 가장 좌측으로의 운동이 웨이퍼(206; 중심(h1)에서)의 Y축 중심선과 리테이너링(282)의 Y축 중심선(중심(h2)에서)과의 탄젠트 위치인 것을 가리키는, r2로서 나타내진다.
바람직한 실시예에 있어서, h3=r2는, CMP사이클 동안의 연마 패드(209)와 웨이퍼의 첫 번째 접촉인 터치다운을 위한 연마 패드(209)의 위치이다. 이 경우, CMP연마 사이클 동안, 연마 패드(209)는 화살표(209H)에 의해 나타낸 바와 같이 움직인다(예컨대, 오른쪽으로). 예컨대, 오른쪽 운동은,h3가 r2 이상이고, r2, xgap, 및 r1의 합 미만인 시간(T0) 후인 시간 TN=T1에서의 위치로 될 수 있다. 이 운동이 터치다운 후에 일어남에 따라서, 이들 접촉 영역(APW, APRR 및 AAPC)의 값은 변화한다. 영역(AP)의 값의 이러한 변화를 나타내기 위해서, 도 1d-1에서는, 도 1c-1에 나타낸 영역(APW) 보다 작은 값을 갖는 것으로서 영역(APW)을 시간 TN=T1에서 나타낸다. 도 1d-2에서는, 도 1c-1에 나타낸 영역(APRR) 보다 작은 값을 또한 갖는 것으로서, 영역(APRR)을 시간(T1)에서 나타낸다.
도 1d-3에서는, 도 1c-3에 나타낸 영역(APC) 보다 큰 값을 갖는 것으로서 영역(APC)을 시간(T1)에서 나타낸다.
도 1e-1에서는 영역(AP)의 값의 이러한 변화의 또 다른 측면을 나타내기 위해서, 도 1c-1 및 도 1d-1에 나타낸 영역(APW)의 한정 값과 비교되는 값을 갖지 않는 것으로서 영역(APW)이 시간(T1) 후의 시간(T2)에서 나타내진다.
값의 부족은, 연마 패드(209)와 웨이퍼(206) 사이의 중첩이 없는(따라서 접촉이 없는) 것을 가리킨다. 도 1e-2에 있어서, 영역(APRR)은 도 1d-2에 나타낸 영역(APRR) 보다 작은 값을 또한 갖는 것으로서 시간(T2)에 나타낸다. 이 보다 작은 영역(APRR)은 연마 패드(209)와 리테이너링(282) 사이의 접촉 영역을 감소시킨다. 도 1e-3에 있어서, 영역(APC)은, 도 1d-3에 나타낸 영역(APC) 보다 여전히 큰 값을 갖는 것으로서 시간(T2)에서 나타낸다. 따라서, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 우측방향 화살표(209H)로의 몇몇 (예컨대, 연마 헤드(209)의) 상대 운동 "x"을 위해서, 영역(AP) 중 하나의 값의 변화가 다른 영역(AP) 각각의 변화와 다른 것을 나타낸다. 이러한 관점에서, 상기된 CMP동작을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 이들 영역(APW, APRR 및, APC) 중 하나에 인가되는 압력(P)이 다른 2개의 영역 각각에 인가된 압력(P)으로부터 분리되어 제어될 수 있다. 이하, 압력에 대한 상세한 참조는 접촉 영역(APW) 상의 압력(PWP)과, 접촉 영역(APRR) 상의 압력(PRP) 및, 접촉 영역(APC) 상의 압력(PPC)을 참조한다. 이러한 압력 각각의 분리 제어의 일측면은 분리 접촉 영역(APW, APRR 및 APC) 각각을 위한 지시를 처리하는 분리 세트를 제공하는 것이다.
도 39는 본 발명에 따라 웨이퍼(206)의 CMP를 수행하기 위해서 CMP동작을 제어하기 위한 제1제어시스템(2100)을 나타낸다. CMP동작의 전체 세트는 CMP사이클을 정의한다. 제어 시스템(2100)은 분리 동안 시스템(O/S)과 함께 제공된 PC(2102)를 포함한다. PC(2102)는 600MHz Pentium TM 시리즈 프로세서의 처리 능력 또는 등가의 처리 능력을 갖는 개인용 컴퓨터일 수 있다. 바람직한 제1의O/S(2104;또는 관리자)는 NT O/S일 수 있고, 바람직한 제2의 O/S(2106;또는 CMP제어)는 머신 제어 O/S일 수 있다. O/S(2106)는, 예컨대 Steeplehase에 의해 판매된 비쥬얼 로직 콘트롤러(VLC)일 수 있다. O/S를 갖는 PC(2102)는 프로세서(2108)로서 언급되고, O/S(2106)를 갖는 PC(2102)는 프로세서 또는 머신 제어 프로세서(2110)로 언급된다.
프로세서(2108)는, 비디오, 드라이브 저장, 키보드, 마우스 등과 같은 표준 기능을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(2108)는 CMP사이클을 수행하는 것과 직접 관련되지 않은,CMP방안(2114)을 위한 적용(2112)의 구동을 포함하는 CMP초기화 기능을 수행할 수 있다. 자동 모드에 있어서, 방안(2114)은 CMP프로세스와 연관된 모든 기준을 설정한다. CMP방안 적용(2112)은 방안 에디터(2116)를 포함한다. 에디터(2116)로의 입력은, 하나의 방안(2114)을 선택하고, 모든 CMP사이클을 포함하는 하나의 CMP처리를 정의하기 위해 필요한 처리 변수 모두의 방안 내로 입력하기 위해서, 소정의 표준 입력 유닛(2118;예컨대, 디스크)에 의해 수행될 수 있다. 처리 변수는, 예컨대 연마 비율과, 압력 램핑(ramping), 패드 동작 속도, 압력 프로파일 및 연마 기간을 포함할 수 있다. 매뉴얼 모드에서, 선택된 변수는 제한된 머신 처리 동작을 정의하기 위해서 입력될 수 있다(예컨대, 목적을 테스트 또는 교정하기 위해서).
머신 제어 프로세서(2110)는 웨이퍼 캐리어(208)와 패드(209)의 회전과 패드 헤드(202)의 수평 동작(예컨대, h3의 변화) 및, 힘(FP-VW, FM, FP-C)과 같은 다른 CMP동작 모두를 제어한다. 머신 제어 프로세서(2110)에 의해 처리된 중요부는 CMPO/S(2106) 하에서 구동되어 힘(FP-VW, FM 및 FP-C)을 제어하는 힘 제어 프로그램(2120)의 기능을 수행시킨다. 특정 CMP사이클이 시작되면, 특히 이러한 사이클의 특정 단계가 시작되면, 힘 콘트롤러 프로그램(2120)의 처리가 중단되지 않는 것이 중요하다. 일반적으로, 시스템(2100) 내에서, CMP프로세스의 CMP사이클을 수행하는데 필요한 처리에 우선권을 주기 위해서(표준 및 초기화 기능과 비교할 수 있음에 따라서), 머신 제어 프로세서(2110)는 PC(2102)의 이용가능한 처리 능력에 대해 제1의 우선권을 갖는다. 오버헤드 및 그 밖의 (비-CMP) 필요한 기능을 위한 처리 능력의 사용을 위해 허용된 후 대략 97 내지 98퍼센트의 PC(2102)의 처리 능력을 이용할 수 있다.
테이블1(이하)에 나타낸 구성 기준(2122)이, 이러한 이용가능한 처리 능력이 시스템(2100)이 선택될 수 있는 CMP동작을 위해 충분한지를 결정하기 위해 제공된다. 구성 기준의 설명에 대한 서문에 따라서, CMP사이클 동안 머신 제어 프로세서(2110)의 처리 작업부하에 기여하는 많은 다양한 팩토가 있는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 웨이퍼(206) 및 패드(209)의 상대 운동은 도 1b의 화살표(209H)의 방향으로 일정한 속도로 될 수 있다. 도 1c-1 내지 도 1c-3에 나타낸 바와 같이, 접촉 영역(APW)은 h3의 위치가 변함에 따라서 감소된다. 이는, 상대 운동이 변하는 동안 시간(TN)에 대해서, 어떻게 영역(APW)이 변할 수 있는지의 일례이다. 따라서, 시간은 이 CMP사이클 동안 머신 제어 프로세서(2110)의 처리 작업부하를 결정하는 팩토이다.
패드(209)의 위치는 시간 이외의 원인에 대해서 변화될 수 있다. 예컨대,패드(209)에 의해 수행된 연마는 웨이퍼(206)와 패드(209)의 상대 위치가 변화되는 것을 요구할 수 있다. 이는, 예컨대 연마 포인트에 도달함에 따라서 언급될 수 있다. 연마 포인트에 도달한 후의 더 이상의 연마를 위해 세트업을 변화시키기 위해서 바람직한 연마 압력이 요구될 수 있는 시간에서, 패드(209)가 새로운 h3위치로 움직이는(도 1d-1에 나타낸 바와 같이) 것을 연마 포인트가 지시하는 가리킬 수 있다. 따라서, 패드(209)가 움직일 때, 영역(APW)이 변화됨에도 불구하고, 영역(APW)의 변화는 시간 이외의 팩토를 기초로 하게 된다. 따라서, 이 CMP사이클 동안의 머신 제어 프로세서(2110)의 처리 작업부하는 시간과 연관되지 않은 프로세스 이벤트를 기초로 하게 된다.
패드(209)의 위치는 그 밖의 프로세스 이유에 대해서 변화될 수 있다. 예컨대, 캐리어(208) 상에 웨이퍼(206)를 유지하기 위해서 진공이 사용되고, 시스템(2100)이 진공의 손실을 경험할 때, 패드(209)에 의해 수행된 연마는 즉각적으로 정지되어야 한다. 여기서, 시간 및 그 밖의 처리를 위한 이유에 대해서, 압력은 캐리어(208)로부터의 웨이퍼(206)의 손실을 회피하기 위해서 즉각적으로 감소되어야 한다. 이 CMP사이클 동안 머신 제어 프로세서(2110)의 처리 작업부하가 시간과 연관되지 않은 비상 이벤트를 기초로 하게 되도록, 처리는 압력을 감소할 필요가 있다.
테이블1
구성 기준(2122)
1. 연마 압력을 감소시킴: 시스템(2100);
도 42b의 곡선(L1)의 비율을 초과하지 않는다.
2. 압력을 증가시킴(압력 램프): 시스템(2100):
도 42c의 곡선(LL1)의 비율을 초과하지 않는다.
3. 변수의 함수에 따라 압력 변화: 시스템(2100):
압력 처리 지연은 도 42d에서 곡선(2136)을 초과하지 않는다.
4. 패드 이동 비율: 시스템(2100):
도 42e에서 곡선(2138)의 속도를 초과하지 않는다.
구성 기준 중 아무것도 초과되지 않으면, 시스템(2100)이 선택되고, 머신 제어 프로세서(2110)는 필요한 모든 처리를 적시에 행하기 위해 PC(2102)의 충분히 유효한 처리용량에 일반적으로 접근할 것임은 물론이고, 실제 CMP동작이 어떤 구성 기준을 초과하지 않는다는 것이 제공된다. 어떤 구성 기준이 초과되면, 시스템(2100)이 선택되지 않고, 그 대신에 제2제어시스템(2124)이 선택된다(도 40). 이하에 나타내는 바와 같이, 또한 시스템(2124)은 제2구조(2300)에 있는 PC(2102)를 포함한다. 시스템 (2124)은 시스템(2100)이 충족되지 않는 구성 기준에 의해 필요로 하는 모든 처리를 적시에 행하기 위해 PC(2102)의 충분히 유효한 처리용량에 일반적으로 접근할 것이다.
구성 기준(2122)의 기준(1)과 감소하는 연마 압력에 관련된 마지막 검출 상태에 관하여 도 42a와 관련하여 설명하고, 이 도 42a는 연마패드(209)에 의해 중첩되는 웨이퍼(206)를 나타낸다. 원하는 웨이퍼 두께에 접근함에 따라 웨이퍼(206)의 연마율을 감소시키기 위해 시간이 흐름에 따라 연마 압력이 감소될 수 있다. 시간(TN)은 웨이퍼(206)의 Y축 중심선에 접하는 패드(209)의 에지와 함께 도 1c-1에 나타낸 바와 같은 최초 시간(TO)일 것이다. 시간(TO)은 웨이퍼의 중심선에 인접한 에지와 함께 패드(209)의 에지가 웨이퍼(206)의 접촉 영역(APW)을 구속하는 점을 확인한다. 패드(209)의 대응하는 접촉 영역(APW)은, 예컨대 시간(Td)에 대응하는 웨이퍼(26)의 에지(2126)에 보다 가까운 또는 에지에서의 보다 낮은 제거율에 비해 웨이퍼의 중심선에 가장 가까운 웨이퍼(206)의 부분으로부터 보다 높은 율로 웨이퍼(206)를 제거하기 쉬운 것을 나타낸다. 제거율의 변화를 일련의 쇄선(2128)으로 나타낸다. 시간(TO)부터 시간(Tc)의 기간에 패드(209)는 중심선(h1)에 인접한 웨이퍼(206)로부터 두께(TH1)가 제거되었는 것에 반해, 동일한 기간에서 패드 (209)는 웨이퍼(206)의 에지(2126)에 인접한 웨이퍼(206)로부터 TH1보다 충분히 작은 두께가 제거되었다.
도 42a의 문맥에 있어서, "마지막 검출"은 연마가 시간 TO부터 Tc까지 발생하는 "마지막" 단계의 검출을 말한다. 예컨대, 마지막 검출은 마지막 단계와 동일시한다. 이 예시에 있어서, 마지막은 웨이퍼가 중심선(h1)에 인접한 두께(TH2)를 가질 때이다(도 42a). 이벤트가 일어날 때, 연마에 따라 움직이는 동안 탑재된 계측센서(2160) 또는 패드, 헤드(202)는 마지막 단계를 나타내는 제로값을 가진 신호(2162)를 출력한다. 제로 이외의 값을 가진 신호(2162)는 패드(209)의 에지에 인접한 계측 감지 위치에서의 웨이퍼(206)의 실제 두께가 끝점 두께(TH2) 이상인것을 나타낸다.
중심선(h1)으로부터의 거리에 대한 제거율의 변화의 관점에서, 영역(APW)에 가한 압력의 감소는 비록 원하는 두께(TH2)가 에이퍼 에지(2126)에서 이루어지지 않더라도 중심선(h1)에 인접한 웨이퍼(206)의 원하는 양 이상(예컨대, 두께(TH1) 이하) 제거하는 것을 피하기 위해 정확히 제어되어야만 한다. 압력의 이러한 감소율은 웨이퍼(206)를 구성하고 있는 재료 및/또는 패드(209)를 구성하고 있는 재료에 따라 예컨대 다른 인자 사이에서 변화한다.
구성 기준(2122)에 대해, 도 42b의 그래프는 연마 압력의 감소의 예시적인 비율을 나타낸다. 도 42b는 한계율(L1), 비율(L1)보다 높은 제2비율(L2), L1보다 낮은 제3비율을 나타낸다. 비율(L1)은 연마 압력의 감소율의 예시적인 한계이기 때문에, 프로세서(2110)는 L1 이상의 비율에 이용되지 않아야 하고, 그 대신에 시스템(2124; 도 40)이 L2와 같은 비율에 이용되야 한다.
구성 기준(2122)의 기준(2)과 증가하는 연마 압력에 관련된 상태에 관하여 도 42c와 관련하여 설명한다. 연마패드(209)에 의해 중첩되는 웨이퍼에 대해서는, 도 42c의 램프 커브는 압력 셋트포인트에 램프 시간동안 연마 압력이 점차로 증가되는 비율을 나타낸다.
점차적인 증가는 패드(209)의 접촉 영역(APW)의 형상으로 동적인(모션 유도) 변화를 감소시키고, 제어되지 않은 비율의 제거로부터 웨이퍼(206)를 보호한다. 도 42c에서 커브의 형상은 패드(209)를 구성하고 있는 재료에 따라 예컨대 다른 인자 사이에서 변화한다. 도 42c의 그래프는 다른 예시적인 한계율(LL1)과, 비율(LL1)보다 작은 제2비율(LL3) 및, LL1보다 큰 제3비율(LL2)을 나타낸다. 비율 (LL1)은 연마 압력의 감소율의 예시적인 한계이기 때문에, 프로세서(2110)는 LL1 이상의 비율(예컨대, 비율 LL2)에 이용되지 않아야 하고, 그 대신에 시스템(2124; 도 40)이 이용되야 한다.
구성 기준(2122)의 기준(2)에 관하여 웨이퍼(206)와 패드(209)는 중첩되고, 압력을 변화시키라는 명령이 있다. 도 42d는 패드(209)의 접촉 영역(APW)의 압력의 변화를 시간(TN)의 함수로 나타낸다. 또한, 시간에 따른 압력의 변화는 다른 변수의 함수일 것이다. 도 42d는 필요로 하는 압력의 모든 처리를 적시에 행하기 위해 PC(2102)의 기대되는 유효한 처리용량을 이용하여 결과로서 생기려 하는 원하는 압력을 달성할 때에, 압력의 원하는 변화(커브(2134))를 처리 래그와 처리지연을 나타내는 커브(2135)와 비교한다. 커브(2135)는 받아들일 수 있는 양의 래그를 나타내는 커브(2136)보다 큰 래그를 나타내기 때문에, 기준(3)은 시스템(2124)이 처리지연이 커브(2136)를 넘을 때 이용되야 한다는 것을 나타낸다(커브(3136)에 의해 나타내어지는 바와 같이).
기준(4)의 예시에 있어서, 패드(209)는 최초로 멈춰지고, 패드를 이동시키기 시작하라는 명령이 있다. 도 42e는 패드(209)의 속도, 즉 시간(TN)에 대해 이동된 패드거리의 변화를 나타낸다. 도 42e는 속도를 원하는 속도(또는 속도 한계)를 나타내는 커브(2138)와 비교한다. 커브(2142)는 필요로 하는 모든 처리를 적시에 행하기 위해 PC(2102)의 기대되는 유효한 처리용량을 이용하여 시스템(2100)에 의해 처리되려고 하는 가장 빠른 속도를 나타낸다. 커브(2140)는 커브(2138)보다 빠른속도를 나타내고, 시스템(2124)의 처리용량내에 있다. 구성 기준(4)은 시스템 (2124)이 커브(2138)로 나타내어지는 속도에 의해 필요로 하는 모든 처리를 적시에 행하는데 이용되야 하는 것을 나타낸다. 그러므로, 원하는 속도가 커브(2142)에 의해 나타내어지는 상태는 필요로 하는 모든 처리를 적시에 행하기 위해 PC(2102)의 기대되는 유효한 처리용량을 이용하여 시스템(2100)에 의해 처리된다.
시스템(2100)이 이들 구성 기준(2122)에 따라 선택되었다고 가정하면, 시스템 (2100)은 다음과 같이 이용된다. 방안 에디터(recipe editor; 2116)는 편집된 방안(2114)의 형태로 CMP프로세스에 관련된 모든 기준을 규정지었다. 편집된 방안(2114)은, 예컨대 버스(2144)로 출력되고, 하드드라이브(2146)에 저장된다. 편집된 방안(2114)은 하기의 부록에 설명되어 있는 처리 변수의 리스트에 대응하는 데이터를 포함한다. 프로세서(2110)는 하드드라이브(2146)로부터 편집된 방안 (2114)을 판독하고, 상술한 CMP시스템(200-1)의 하드웨어를 설치하고 작동시키는데 필요한 데이터를 처리한다. 이것은 패드 모션 데이터(2150)와 압력 프로파일 데이터(2152; 각 영역(AP)에 대해), 처리 시퀀스 데이터 및, 캐리어(208)와 패드헤드(202) 및 리테이너링 모터(290)를 작동시키는데 필요한 다른 데이터를 포함한 축모션 데이터를 포함한다. 프로세서(2110)는 단계가 CMP동작을 행하는데 필요하게 되는 시퀀스의 테이블에 의해 편집된 방안(2114)을 규정한다.
부록 A를 참조하면, 예시적인 처리변수는 도 1c-1 내지 3 및 도 48에 의해 확인되고, 16개의 이러한 변수를 포함하는 것이 나타내어진다. 변수 1은 h1의 값, 웨이퍼(206)의 중심의 X축 좌표이다. 변수 2는 h2의 값, 리테이너링(282)의 중심의 X축 좌표이다. 웨이퍼 캐리어(208)의 중심이 CMP사이클동안 이동하지 않기 때문에 h1, h2의 값은 이러한 사이클동안 일정하다. 변수 3은 r1의 값, 웨이퍼(206)의 반경이다. 변수 4는 r2의 값, 리테이너링(282)의 반경이다. 변수 5는 r3의 값, 연마패드(209)의 반경이다. 변수 6은 r4의 값, 패드 조정 퍽(209)의 반경이다. 변수 7은 x갭의 값, 리테이너링(282)의 에지와 패드 조정 퍽(218)의 에지 사이의 거리이다. h4의 값은 x갭의 값에 기초하여 재계산된다. 변수 8, 9, 10은 웨이퍼 캐리어(208)에 대한 힘 액츄에이터(force actuator; 2153W)와, 리테이너링(282)에 대한 힘 액츄에이터(290) 및, 퍽 헤드(220)에 대한 힘 액츄에이터 (2153C)에 의해 발생되는 압력을 설정하는데 이용된다. 변수 11∼13은 패드(209)상의 웨이퍼(206)의 실제 힘과, 리테이너링(282)상의 패드(209)의 실제 힘 및, 퍽(218)상의 패드(209)의 실제 힘의 각각의 값이다. 변수 14는 각각의 힘 액츄에이터(2153W, 290, 2153C)에 가해지는 힘의 계산을 시작한다. 변수 15와 16은 시스템(2100)을 감시하는데 이용된다. 예컨대, 출력을 변화시키지 않고 계산중 어느 것이든지 멈출 필요가 있는 이벤트에 있어서는, 변수 5가 이용된다. 변수 16은 계산중 어느 것이든지 멈추거나 모든 출력을 제로로 설정하는데 이용된다.
시스템(2100)의 동작에 있어서, 프로세서(2110)는 단계가 CMP동작을 행하는데 필요하게 되는 시퀀스의 테이블에 의해 편집된 방안(2114)을 규정한다. 각 단계에 대해, 모든 변수가 지정되고, 액션이 규정된다. 단계는 이벤트가 발생할 때까지 웨이퍼(206)를 연마하는 것을 계속하라는 명령을 나타내는 데이터에 의해 규정된다. 예컨대, 이벤트는 마지막 단계가 웨이퍼가 중심선(h1)으로부터 떨어진 특정한 거리에서 두께(TH2)를 가질 때인 마지막 검출 이벤트일 것이다(도 42a). 이벤트가 발생되었을 때, 패드헤드(220)상에 탑재된 계측센서(2160)는 신호(2162)를 출력한다. 또한, 단계는 시간(TN)의 설정 길이에 대한 웨이퍼를 연마하는 것을 계속하라는 지시에 의해 지정된다. 패드(209)를 갖춘 계측센서(2160)의 움직임은 웨이퍼(206)의 전체 노출된 표면(204)이 CMP동작의 상태를 평가하도록 측정되는 것을 가능하게 한다.
다른 예시로서, 시퀀스 테이블의 어떤 변수는 CMP동작이 행해지는 압력(P)일 것이다. 이러한 압력(P)은 웨이퍼(206)의 어느 하나에 가해지거나(압력 PWP) 리테이너링(282)에 가해지거나(압력 PRP) 조정 퍽(218)에 가해지는(압력 PPC) 압력으로서 선택된다. 혹은, 이러한 압력(P)은 각각의 웨이퍼(206), 리테이너링(282), 조정 퍽(218)에 가해지는 각각의 개별적인 압력(PWP, PRP, PPC)으로서 선택된다. 다른 예시로서, 이러한 압력(P)은 어떤 압력(예컨대, 웨이퍼(206)에 가해지는 그 압력(PWP))을 지정함으로써 선택된다. 그 후, 다른 압력의 값은 압력 (PWP)에 대한 차에 의해 지정된다. 그러므로, 압력(PWP)과 동일한 예시적인 압력 (PRP)은 0psi의 차에 의해 지정된다. 압력(PWP)이 약 7psi일 때 약 1.5psi인 압력 (PPC)은 약 5.5psi의 차에 의해 지정된다.
프로세서(2110)가 스텝이 CMP동작을 행하는데 필요하게 되는 시퀀스의 테이블에 의해 편집된 방안(2114)을 규정한다는 것을 상기하면, 본 발명의 방법을 도 39와 도 43을 참조하여 설명한다. 설명을 용이하게 하기 위해, 도 39는 웨이퍼(206), 리테이너링(282) 또는 조정 퍽(218)에 가해지는 개별적인 압력중 어느 것이든지 처리할 수 있는 시스템(2100)을 나타낸다. 시스템(2100)의 보다 상세한 설명은 웨이퍼(206)에만 또는 리테이너링(282)에만 또는 조절패드에만 적용할 수 있는 시스템(2100)의 개별적인 국면을 아래에 언급한다. 패드 모션 데이터(2150)와 압력데이터(2152)는 힘콘트롤러(2120)에 의해 버스(2144)로부터 수신된다. 버스(2144)를 경유하여, 콘트롤러(2120)는 또한 CMP사이클동안 여러 시간(TN)에 패드(209)의 실제 위치를 나타내는 엔코더(2156)로부터 피드백신호(2154)를 수신한다. 패드(209)는 프로세서(2110)에 의해 버스(2144)로 출력되는 모션 데이터(2158)에 응답하여 이러한 실제 위치로 움직였다.
시퀀스 테이블에 따르면, 특정한 단계에 대해서는 압력데이터(2152)가 연마 압력(P)을 지정한다. 도 43은 프로세서(2110)의 동작의 플로우차트(2164)를 나타낸다. 플로우차트(2164)는 시퀀스 테이블에서의 스텝중 하나에 대해 압력(PWP, PPR, PPC)이 출력되는(압력 데이터(2152)에 의해 나타내어지는) 제1동작(2166)을 포함한다. 출력은 힘콘트롤러(2120)로 입력된다. 이러한 압력은 CMP사이클의 CMP연마 동작의 정상상태(steady-state) 부분이나 도 42b나 도 42d에 대해 상술한 압력중 어느 것에든지 관련시키고, 구성 기준(2122)내에 있다. 웨이퍼(206)와 연마패드(209)가 0∼10psi 범위내에서 예시적인 일정한 압력(PWP)에 의해 서로 압박받는 압력데이터(2152)를 제공한다.
이 방법은 패드 모션 명령이 출력되는 동작(2168)으로 나아간다. 이 명령은 버스(2144)와 패드 모션 시스템(2170)으로 출력되는 패드 모션 데이터(2150)의 형태이다. 이 방법은 모션 시스템(2170)이 웨이퍼(206)와 캐리어(208) 및 리테이너링(282)에 관련 있는 패드(209)로 움직이는 동작(2172)으로 나아간다. 일반적으로, 시퀀스 테이블의 제1스텝에 대해, 관련 있는 움직임은 도 1c-1 내지 도 1c-3에 나타낸 위치에 있다. 커브(2142)로 나타낸 바와 같이 도 42e에 대해 설명된 바와 같은 연마패드 움직임(속도)의 기본 또는 느린 비율인 패드 모션 데이터(2150)를 제공한다. 이 방법은 패드의 실제 위치가 결정되는 동작(2174)으로 나아간다. 이 동작은 버스(2144)를 경유하여 피드백신호(2154)를 출력하는 엔코더(2156)에 의해 행해진다.
이 방법은 프로세서(2110)의 힘콘트롤러(2120)에 의해 행해지는 동작(2176, 2178)으로 나아간다. 패드 모션 데이터(2150)와 압력데이터(2152)는 힘콘트롤러 (2120)에 의해 수신되었다. 동작(2176)에 있어서, 각각의 압력(PWP, PPR, PPC)에 대해, 접촉 영역 프로그램(2180)은 피드백신호(2154)를 이용하여 처리된다(처리되는 단계에 있어서 시간(TN)에서 X축 위치(h3)를 나타냄). 접촉 영역 프로그램(2180)을 부록 C에 나타낸다. 연속하여, 동작(2176)에 있어서 접촉 영역 프로그램(2180)의 처리는 각각의 접촉 영역(APW, APRR, APC)을 나타내는 힘콘트롤러(2120) 내부의 데이터(2182)를 결정한다.
이 방법은 압력(P; 데이터(2152)에 기초함)과 접촉 영역(A; 데이터(2182)에 기초함)을 나타내는 3개 세트의 각 입력데이터에 대해 P×A를 결정한다. 힘 프로그램(2184)을 부록 B에 나타낸다. 제1세트는 원하는 압력(PWP)에 대응하는 압력 데이터(2152)와, 웨이퍼(206)와 연마패드(209)의 접촉 영역(APW)에 대응하는 접촉 영역 데이터(2182)에 기초하여 P를 포함한다. 제2세트는 리테이너링(209)상의 원하는 압력(PRP)에 대응하는 압력데이터(2152)와, 접촉 영역(APRR)에 대응하는 접촉 영역 데이터(2182)를 포함한다. 제3세트는 퍽(218)상의 원하는 압력(PPC)에 대응하는 압력데이터(2152)와, 접촉 영역(APC)에 대응하는 접촉 영역 데이터(2182)를 포함한다. 동작(2178)에 있어서, 힘 프로그램(2184)에 따른 3개 세트의 P와 A의 연속하는 처리는 힘(FP-VW, FM, FP-C)에 대응하는 힘의 3개의 연속하는 각 값을 초래한다. 이들 힘을 나타내는 데이터(2186)는 아날로그 I/O 장치(2179)를 통해 출력된다.
이 방법은 각 축에 대해(즉, 캐리어(208)에 대해서는 리테이너링과 퍽(218)) 각 힘(FP-VW, FM, FP-C)을 나타내는 장치(2179)로부터의 출력은 힘 액츄에이터(2153W, 2153C, 290)를 구동시키는 동작(2188)으로 나아간다. 각 힘(FP-VW, FM, FP-C)을 나타내는 데이터(2186)는 현 단계에 대해 CMP처리의 타입과 기간을 달성하기 위해 상술한 바와 같이 출력되고, 이 방법은 현 단계가 처리되었다는 것을 나타내면서 행해진다.
프로세서(2110)가 하나의 단계의 처리의 완료시에 스텝이 CMP동작을 행하는데 필요하게 되는 시퀀스의 테이블에 의해 편집된 방안(2114)을 규정한다는 것을 상기하면, 다음 단계는 도 39와 도 44를 참조하여 설명되는 본 발명의 방법에 의해 처리된다. 프로세서(2110)는 다음 단계에 대한 시퀀스 테이블을 따르는 다음 단계에 대응하는 압력데이터(2152)를 선택한다. 몇몇 또는 모든 압력데이터(2152)는 그것보다 다르거나 이전 단계의 처리에 대한 것이다(도 43). 이들 다음 데이터 입력은 이전 단계에서 처리된 데이터 입력과 구별하기 위해 현재 데이터 입력으로 불리워진다. 또한, 상태에 따라, 피드백신호(2154)의 값은 다음의 이전 피드백신호(2154)의 값일 수 있거나 다를 수 있다.
도 44는 프로세서(2110)의 동작의 플로우차트(2190)를 나타내고, 여기에서 설명이 도 43과 같은 부분은 생략한다. 플로우차트(2190)는 시퀀스 테이블에서 다음 단계에 대해 압력(PWP, PPR, PPC)이 연속적으로 출력되는(압력 데이터(2152)로 나타냄) 제1동작(2192)을 포함한다. 이러한 압력은 구성 기준(2122)내에 있다.
이 방법은 패드 모션 명령이 출력되는 동작(2194)으로 나아간다. 이 명령은 버스나 패드 모션 시스템(2170)으로 출력되는 패드 모션 데이터(2150)의 형태이다. 이 방법은 웨이퍼(206)와 캐리어(208) 및 리테이너링(282)에 관련된 패드(209)로 나아간다. 예컨대, 도 42e, 커브(2142)에 대해 설명된 바와 같은 연마패드 움직임이 있는 이 단계에서 패드 모션 데이터(2150)를 제공한다. 이 방법은 패드(209)의 실제 위치가 결정되는 동작(2198)으로 나아간다. 이 동작은 버스(2144)를 경유하여 피드백신호(2154)를 출력하는 엔코더(2156)에 의해 행해진다.
이 방법은 프로세서(2110)의 힘콘트롤러(2120)에 의해 행해지는 동작(2200, 2202)으로 나아간다. 패드 모션 데이터(2150)와 압력데이터(2152)는 힘콘트롤러 (2120)에 의해 수신되었다. 동작(2200)에 있어서, 각 압력(PWP, PPR, PPC)과 접촉 영역 프로그램(2180)은 현재 피드백신호(2154)를 이용하여 다시 처리된다. 연속하여, 동작(2200)에 있어서 접촉 영역 프로그램(2180)의 처리는 각 접촉 영역(APW, APRR, APC)을 나타내는 힘콘트롤러(2120) 내부의 데이터(2182)를 결정한다.
이 방법은 힘 프로그램(2184)이 압력(P; 데이터(2152)에 기초함)과 접촉 영역 (A; 데이터(2182)에 기초함)을 나타내는 3개 세트의 각 입력데이터에 대해 P×A를 결정하도록 연속적으로 다시 처리되는 동작(2202)으로 나아간다. 동작(2202)에 있어서, 힘 프로그램(2184)을 따르는 3개 세트의 P와 A의 처리는 힘(FP-VW, FM, FP-C)의 값을 나타내는 연속적인 데이터를 초래한다. 이들 힘을 나타내는 데이터(2186)는 아날로그 I/O 장치(2179)를 통해 출력된다.
이 방법은 각 축에 대해(즉, 캐리어(208)에 대해서는 리테이너링(282)과 퍽(218)) 각 힘(FP-VW, FM, FP-C)을 나타내는 장치(2179)로부터의 출력은 힘 액츄에이터(2153W, 2153C, 290)를 구동시키는 동작(2204)으로 나아간다. 각 힘(FP-VW, FM, FP-C)은 현 단계에 대해 CMP처리의 타입과 기간을 달성하기 위해 상술한 바와 같이 출력되고, 이 방법은 현 단계가 처리되었다는 것을 나타내면서 행해진다.
플로우차트(2164, 2190)를 다시 보면, 마지막 단계가 처리될 때까지 하나의 CMP사이클에 대한 데이터를 계속적으로 처리하는데 필요로 하는 다수의 동작이 있다는 것은 물론이다. 게다가, 보다 많은 변수는 구성 기준(2122)의 한계에 접근하고, 프로세서(2110)에 의한 보다 많은 처리는 실제 CMP동작에 대한 데이터가 적시에 처리될 수 없는 점에 접근한다. 어떤 CMP시스템을 이용할지의 계획에 있어서 이러한 한계가 밀접하게 접근되는 것이 나타나면, 시스템(2124)이 이용된다.
개별적으로 처리되는 압력제어에 의해 제어할 수 있는 압력 제공하기
시스템(2100, 2124)의 상기 설명에 있어서, 표 1에 나타낸 구성 기준(2122)은 PC(2102)의 유효한 처리용량이 누군가 시스템(2100)을 선택하는 CMP동작에 충분한지 어떤지를 결정하기 위해 제공되었다. 이러한 CMP동작이 구성 기준(2122)중어느 것이든지 넘는 것을 야기하면, 시스템(2100)이 선택되지 않고, 그 대신에 제2제어시스템(2124)이 선택된다. 도 40을 참조하면, 제2제어시스템(2124)은 또한 제2구조(2300)에 있는 PC(2102)를 포함한다. 제2구조(2300)의 경우, 시스템(2124)은 시스템(2100)이 충족시키지 않는 구성 기준 의해 필요로 하는 모든 처리를 적시에 행하기 위해 일반적으로 PC(2102)의 충분히 유효한 처리용량에 접근하고, 부가적으로 유효한 처리용량에 접근할 것이다. 이러한 이중 접근은 개별적인 힘콘트롤러(2302)의 이용에서 생기는 PC(2102)의 유효한 처리용량의 이용시에 실질적인 감소가 있는 구조(2300)의 특징에 주로 관련된다. 개별적인 힘콘트롤러(2302)는 처리용량을 위한 PC(2102)에 의존하지 않고, 예컨대 동작(2176, 2178; 도 43)의 처리와 동작(2200, 2202; 도 44)의 처리에 제공된다. 제2로, 이러한 억세스는 도 40의 프로세서(2110)와 힘콘트롤러(2302)간의 I/O 지연이 최소화되는 데이터 전달과 다른 프로토콜에 관련된다.
도 40은 본 발명의 다른 국면에 따른 웨이퍼(206)의 CMP를 행하기 위해 CMP동작을 제어하기 위한 제어시스템(2124)의 제2구조(2300)를 나타낸다. 제1제어시스템(2100)과 제2제어시스템(2124)의 차이는 다음의 논의에 명기된다. 구조적으로, PC(2102)는 여전히 동일한 개별적인 O/S(2104, 2106)를 갖추고 있다. PC(2102)는 여전히 600MHz 펜티엄 TM 시리즈 프로세서나 등가물의 정격 처리용량을 갖는 개인용 컴퓨터이다. O/S 2104를 갖춘 PC(2102)는 다시 프로세서(2108)로 불리워진다. O/S 2106을 갖춘 PC(2102)는 프로세서나 머신 제어 프로세서로 불리워지고, 다른 기능이 행해지는 것을 강조하기 위해 제2구조(2300)의 머신 제어 프로세서는 참조부호 2110-2로 불리워진다.
프로세서(2108)는 CMP사이클을 행하는데 직접 관련되지 않은 표준기능과 초기화 기능을 여전히 행한다. 자동 모드에 있어서, 방안(2114)은 CMP프로세스에 관련된 모든 가능한 기준의 세트이다. 방안 편집기(2116)는 하나의 방안(2114)을 선택하고 그 선택된 방법으로 도입하기 위해 어떤 표준 입력유닛에 의한 입력과, 모든 CMP사이클과 CMP사이클에서의 단계(관련 변수를 갖춤)를 포함한 하나의 CMP처리를 규정하는데 필요한 모든 처리 변수를 갖추고 있다.
머신 제어 프로세서(2110-2)는 힘콘트롤러(2302)가 제공되는 동작(2176, 2178; 도 43)의 처리와 동작(2200, 2202; 도 44)의 처리를 제외한 모든 다른 CMP동작을 제어한다. 그러므로, 머신 제어 프로세서(2110-2)는 또한 웨이퍼 캐리어 (208)의 회전과 패드(209)의 회전 및 패드헤드(202)의 수평이동(예컨대, h3의 위치에서의 변화)을 제어한다.
또한, 구조(2300)는 RS232 통신링크(2304)를 포함한다. 프로세서(2110-2)의 I/O 오버헤드와 힘콘트롤러(2302)의 I/O 오버헤드를 최소화하기 위해, 링크(2304)의 이용의 관점에서 보면, 머신 제어 프로세서(2110-2)는 도 41에 나타낸 플로우차트(2310)에 기초한 초기화 방법을 행한다. 이 방법은 머신 제어 프로세서(2110-2)가 편집된 방안(2114)을 얻는(예컨대, 하드드라이브(2146)로부터) 동작(2312)으로 나아간다. 단계가 CMP동작을 행하는데 필요로 하는 상술한 시퀀스의 테이블에 의한 이 방법은 편집된 방안(2114)을 실행하고, CMP프로세스의 단계의 시퀀스를 준비하는 동작(2314)으로 나아간다. 또한, 머신 제어 프로세서(2110-2)는 CMP프로세스동안 제어되는 압력(PWP, PPR, PPC)의 명세인 압력 프로파일을 확인한다. 이 방법은 머신 제어 프로세서(2110-2)가 명령 세트(2320)를 포함하는 초기화 스트링 (2317)을 출력하는 동작(2316)으로 나아간다. 이 명령 세트(2320)는 명령 세트(2320)를 판독하도록 프로그램된 힘콘트롤러(2302)에 대한 RS232 링크(2304)를 경유하여 통신하는 구조로 되어 있다. 이 명령 세트(2320)는 하기에 설명되는 부록 B에 나타낸 구조를 갖추고, I/O 처리시간을 최소화하기 위해 처리되는 각각의 완전한 CMP사이클에 대해 한번만 힘콘트롤러(2302)에 입력된다.
이 방법은 프로세스 개시 시퀀스가 주행하는 동작(2319)으로 나아간다. 동작(2319)에 있어서, 머신 제어 프로세서(2110-2)는 패드 모션 데이터(2150) 등의 모든 축 모션 데이터를 포함하는 CMP시스템(200-1)의 상술한 하드웨어를 설치하고 작동시키는데 필요한 데이터를 처리한다(화살표 209H, 도 1b를 참조). 이 방법은 프로세스 시퀀스에 기초하여 머신 제어 프로세서(2110-2)는 CMP프로세스동안 제어되는 압력(PWP, PPR, PPC)에 대한 지시를 힘콘트롤러(2302)로 출력하는 동작(2322)으로 나아간다. 압력 지시는 연속적으로 입력되지만, 바람직하게는 힘콘트롤러 (2302)의 3개 축 처리능력과 동일한 시간에 3개 축을 처리할 얻어진 능력의 관점에서 동시에 입력된다. 이 프로세스는 프로세스의 마지막 단계가 머신 제어 프로세서(2110-2)에 의해 처리되었는지의 여부를 결정하는 동작(2324)으로 나아간다. 프로세스 종료 시퀀스가 행해지는 동작(2326)으로 이동하라는 "예" 답이 되돌아오면, 프로세스는 종료된다. "아니오" 답이 되돌아오면, 동작(2322)은 마지막 단계가 처리될 때까지 되풀이하여 행해진다.
명령세트(2320)를 부록 B에 나타내고, 접촉 영역 프로그램(2180)과 힘 프로그램(2184)을 처리할 때 힘콘트롤러(2302)에 의해 이용되는 하부레벨 세트의 파라미터이다. 부록 B를 참조하면, 명령세트(2320)를 35개의 예시적인 파라미터를 포함하여 나타낸다. 파라미터 H1은 웨이퍼(206)의 중심의 X축 좌표인 h1의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 H2는 리테이너링(282)의 중심의 X축 좌표인 h2의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 R1은 웨이퍼(206)의 반경으로서 상술된 r1의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 R2는 리테이너링(282)의 반경인 r2의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 R3는 연마패드(209)의 반경인 r3의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 R4는 패드 조정 퍽(218)의 반경인 r4의 값을 되돌린다(또는 설정한다). 파라미터 GAP는 리테이너링(282)의 에지와 패드 조정 퍽(218)의 에지간의 거리인 x갭의 값을 되돌린다(또는 설정한다). h4의 값은 x갭의 값에 기초하여 재계산된다.
도 40에 나타낸 제2제어시스템(2124)에 있어서, 힘콘트롤러(2302)에 제2엔코더(도시하지 않음)가 있다. 이 제2엔코더는 연마패드(209)의 위치를 나타내는 신호(2154)를 출력하는 엔코더와 동기화된다. 이러한 동기화 목적 때문에, 파라미터 POSEC는 제2엔코더의 현 위치를 되돌리고(카운트로), 파라미터 POSIN은 인치(inch)로 그 현 위치를 되돌린다.
연마패드(209)의 모션은 보통 규정된 범위내에 있어야만 한다. 이 범위는 도 1c-1과 도 1e-1에 나타내고, 여기에서 예컨대 h3는 r2∼(r2+r3) 범위이다. 파라미터 EC1, EC2는 제2엔코더에 대해 좌측 한계와 우측 한계를 각각 설정한다. 파라미터 IN1, IN2는 인치에 의해 이러한 한계를 되돌리거나 설정한다. 이러한 한계가 초과되지 않는 경우에 동작을 막기 위해, 파라미터 LIM은 좌측 및 우측 한계에 관련된 연마헤드(202)의 X축을 따라 x위치(h3)에서 최대 에러의 값을 규정한다. LIM의 이 값이 초과되면, 패드 모션 시스템(2170)의 동작이 멈춰질 것이다.
파라미터 PWP, PRP, PPC는 웨이퍼 캐리어(208)에 대한 각각의 힘 액츄에이터 (2153W)에 의해 발생되는 압력과, 리테이너링(282)에 대한 힘 액츄에이터(290)에 의해 발생되는 압력 및, 퍽 헤드(220)에 대한 힘 액츄에이터(2153C)에 의해 발생되는 압력을 설정하는데 이용된다. 파라미터 POW는 각각의 힘 액츄에이터(2153W, 290, 2153C)에 가해지는 힘의 힘콘트롤러(2302)에 의한 계산을 시작하도록 패스되는 마지막 파라미터이다. 파라미터 NOP, NOZ는 시스템(2124)을 감시하는데 이용된다. 예컨대, 출력을 변화시키지 않고 계산중 어느 것이든지 멈출 필요가 있는 경우에는, NOP가 이용된다. NOZ는 계산중 어느 것이든지 멈추거나, 모든 출력을 제로로 설정하는데 이용된다.
파라미터 V1, V2, V3는 시스템(2124)을 관리하는데 이용된다. 예컨대, 테스트 목적 때문에, 이들 파라미터는 각각의 힘 액츄에이터(2153W, 290, 2153C)를 구동시키기 위해 간단한 힘 전압을 제공할 것이다. 파라미터 QUI는 DOS로의 출구이다.
힘콘트롤러(2302)는 명령 세트(2320)를 판독하고, 각각의 접촉 영역 프로그램 (2180)과 힘 프로그램(2184)을 처리하도록 프로그램된다. 이 목적 때문에, 힘콘트롤러(2302)는 로고솔 주식회사에 의해 판매되는 DSP(programmable signalprocessor)이고, 486 시리즈 인텔 TM 프로세서나 등가물의 퍼(per) 축 처리용량을 갖는다. 이 DSP 프로세서(2302)는 3개 축을 갖추고 있고, 이것은 3개 축이 같은 시간(TN)에 처리된다는 것을 의미한다. 게다가, 힘콘트롤러(2302)는 힘(FP-VW, FM, FP-C; 도 40에 FPW, FPR, FPC로 각각 나타냄)을 나타내는 힘 데이터(2186)를 출력하는데 필요한 데이터를 처리하도록 제공되기 때문에, 어떤 다른 데이터는 처리하지 않고, 머신 제어 프로세서(2110-2)는 힘 데이터(2186)를 출력하는데 필요한 데이터를 처리하기 위한 PC(2102)의 처리용량을 이용할 필요가 없다. 그 결과, 머신 프로세서(2110-2)는 제1제어시스템(2100)의 머신 제어 프로세서(2110)가 유효한 프로세서 용량에 대한 프로세서(2108)와의 경쟁에서 행해야만 하는 현저한 처리 작업부하로부터 해방된다. 게다가, 0.25 밀리세컨드가 3개 축(웨이퍼 힘(FP-W, FP-R, FP-C))에 대한 도 43의 동작(2176, 2178)을 동시에 행하기 위해 전형적인 시간의 총량일 것으로 기대된다. 이것은 프로세서(2110)가 3개 축 각각(웨이퍼 힘(FP-W, FP-R, FP-C))에 대한 도 43의 동일한 동작(2176, 2178)을 처리하기 위해 약 15 밀리세컨드를 취한다는 기대와 비교한다. 3개 축 각각과 이들 힘 각각에 대한 도 43의 동일한 동작(2176, 2178)을 처리하도록 이용되야 할 다수의 밉스(mips)가 주어지면, 처리시간에서 기대되는 약 180번 세이빙(saving)이 현저하다.
상술한 것은 이러한 콘트롤러(2302)가 처리용량을 위한 PC(2102)에 의존하지 않고, 또 이러한 콘트롤러(2302)가 동작(2176, 2178; 도 43)의 처리와 유사한 동작(2200, 2202; 도 44)의 처리에 제공되지 않기 때문에, PC(2102)의 충분히 유효한 처리용량에 대한 머신 제어 프로세서(2110-2)의 이러한 접근이힘콘트롤러(2302)의 제공과 주로 관련이 있다는 것을 나타낸다. 또한, 상술한 것은 이러한 접근이 RS232 링크(2304)를 경유하여 초기화 스트링(2317)과 명령 세트(2320)의 1회 데이터 전송에 제2로 기초하고 있다는 것을 나타낸다. 그러므로, 시스템(2124)은 시스템(2100)과 비교하여 PC(2102)의 처리용량에 대한 보다 적은 요구를 나타내고, CMP프로세스의 CMP사이클을 행하는데 필요한 모든 동작의 O/S(2106)에 의한 처리에 우선권을 준다.
그 후, 제2제어시스템(2124)이 도 41에 대해 상술된 것은 제외하고, 도 43과 도 44에 나타낸 시스템(2100)의 것과 유사한 방법의 동작을 행함은 물론이다. 특히, CMP데이터의 처리가 상술한 바와 같은 시스템(2100)에서 머신 제어 프로세서(2124)에서 완전히 종료되는 동안에, 또 시스템(2124)에서 CMP데이터의 처리가 상술한 바와 같은 머신 제어 프로세서(2110-2)와 힘콘트롤러(2302)에 분배되는 동안에, 각 시스템(2100, 2124)에서 도 43의 동작(2176, 2178)이 행해진다. 또한, 이들 동작(2176, 2178)은 처리되고 있는 단계에 대해 통용되는 데이터와 여러번 유사하게 행해진다. 그러므로, 동작(2176, 2178)에 대해서는, 예컨대 입력데이터는 아마 웨이퍼(206)나 퍽(218)에 관련된 패드(209)의 실제 위치를 나타내는 다른 값의 피드백신호(2154)를 포함하고, 대응하는 값의 압력데이터(2152)를 포함한다. 제2제어시스템(2124)의 동작에 있어서, 이러한 입력데이터는 다른 CMP처리상태뿐만 아니라, 도 42a 내지 도 42e에 대해 설명된 상태중 어느 것이든지 나타낼 수 있다.
도 39와 도 40은 힘 액츄에이터(2153W, 2153C, 290)를 나타낸다. 힘 액츄에이터(290)는 위에 상세히 나타내어져 있고, 힘 데이터(2186)의 출력에 따라 공급되는 공기압을 갖는다. 각각의 힘 액츄에이터(2153W, 2153C)는 도 45나 도 46에 나타낸 바와 같다. 편의상, 도 45는 힘 액츄에이터(2153W)를 나타낸다. 웨이퍼 (206)에 대한 힘 데이터(2186)에 대응하는 힘을 제공하기 위해, 힘 데이터(2186)는 차동증폭기(2340)에 가해진다. 또한, 차동증폭기(2340)는 웨이퍼 캐리어(208)로부터의 부하셀 신호를 가지고 있다. 이 신호(264)는 캐리어(208)상의 실제 힘(FP-WP)을 나타낸다. 이러한 힘 데이터(2186)와 신호(264)가 다른 힘을 나타낸다는 점에서, 차동증폭기(2340)는 처리되고 있는 단계 시간에 필요로 하는 힘의 변화를 나타내는 신호(2342)를 출력할 것이다. 이 신호(2342)는 실린더(2346)의 피스톤의 반대측에 접속된 공기밸브(2344)와 같은 밸브를 작동시킨다. 힘(FP-WP)을 조절하도록 차동신호(2342)에 응답하여 2개 방법중 어느 하나로 실린더(2346)의 피스톤(도시하지 않음)을 구동시킨다. 차례로, 부하셀(263)은 조절된 실제 힘을 감지한다. 액츄에이터(2153C)가 도 45에 대해 설명한 것과 같고, 전자기력 액츄에이터 (2153C)는 도 46에 나타낸다. 전자기력 액츄에이터(2153C)는 액츄에이터(2153W)에서 사용되고, 2000년 7월 4일자 미국특허 제6,083,082호에 개시되어 있는 바와 같다. 힘(FP-CV)을 제공하기 위해, 예컨대 퍽(218)에 대한 힘 데이터(2186)에 대응하여, 대응하는 힘 데이터(2186)는 차동증폭기(2350)에 가해진다. 또한, 차동증폭기(2350)는 퍽 헤드(220)의 부호셀(324)로부터의 부하셀 신호(326)를 가지고 있다. 이러한 힘 데이터(2186)와 신호(326)가 다른 힘을 나타낸다는 점에서, 차동증폭기 (2350)는 처리되고 있는 단계 시간에 필요로 하는 힘의 변화를 나타내는 신호(2352)를 출력할 것이다. 이 신호(2352)는 힘(FP-CV)을 조절하기 위해 도 46에 나타낸 바와 같이 아래나 위로 움직이도록 작동되는 전자기 모터(2354)의 코일(2356)을 작동시킨다. 차례로, 부하셀(324)은 조절된 실제 힘을 감지한다.
도 45나 도 46중 어느 하나에 나타낸 구조는 패드 모션 시스템(2360)에 제공된다(도 40). 그러므로, 헤드(202)는 설명된 패드 모션을 제공하기 위해 공기 또는 전자기 설비중 어느 하나에 의해 이동된다.
도 47은 힘 액츄에이터(2153W, 2153C)의 가장 바람직한 실시예를 나타낸다. 특히, 도 45에 나타낸 증폭기(2340)가 밸브(2344)와 함께 이용되고, 도 47은 복동식 롤링 다이어프램 실린더(double acting rolling diaphragm cylinder; 2370)로 불리는 다른 구조의 공기 실린더를 나타낸다. 또한, 이 실린더(2370)는 압력 입력 포트(2372; P1용)와 압력 입력 포트(2374; P2용)를 매개로 차압 동작을 갖는다. 각 포트(2372, 2374)는 2개의 롤링 다이어프램(2376P1, 2376P2)중 하나에 접속되어 있다. 각 다이어프램(2376)은 실린더(2370)의 직경보다 작은 값의 직경과, 함입된 부분(2378)을 갖는다. 각 부분(2378)은 각 압력(P1 또는 P2)하에서 그 자체로 더 접히거나 그 자체로부터 펴진다. 더 상세히, 압력(P1)이 압력(P2)을 초과할 때, 어떤 방향으로 원하는 힘을 제공하도록 피스톤(2380)을 아래쪽으로 누르면(도 47에서), 부분(237 8P1)은 펴지고 늘어날 것이다. 압력(P2)이 압력(P1)을 초과할 때, 다른 방향으로 원하는 힘을 제공하도록 피스톤(2380)을 위쪽으로 누르면(도 47에서), 부분(2378P2)은 펴지고 늘어날 것이다. 선형 베어링(2382)은 실린더(2370)와 피스톤(2380)의 로드(rod) 사이에 제공된다.
웨이퍼(206)에 대한 힘 데이터(2186)에 대응하는 힘을 제공하기 위해 도 45에서 실린더(2346) 대신에 실린더(2370)를 사용하면, 그 힘 데이터(2186)는 차동증폭기(2340)에 가해진다. 차동증폭기(2340)는 웨이퍼 캐리어(208)로부터의 부하셀 신호를 가지고 있다. 이러한 힘 데이터(2186)와 신호(264)가 다른 힘을 나타낸다는 점에서, 차동증폭기(2340)는 처리되고 있는 단계 시간에 필요로 하는 힘의 변화를 나타내는 신호(2342)를 출력할 것이다. 이 신호(2342)는 밸브(2344)를 작동시킨다. 차례로, 부하셀(263)은 조절된 실제 힘을 감지한다.
부록 A
압력을 접촉영역의 함수로서 결정하기 위해 사용되는 변수
1. h1값. 디폴트값은 0.
2. h2값. 디폴트값은 0.
3. r1값. 디폴트값은 3.937008인치(100mm).
4. r2값, h4를 재계산. 디폴트값은 4.75인치.
5. r3값. 디폴트값은 4.75인치.
6. r4값, h4를 재계산. 디폴트값은 4.75인치.
7. Xgap값, h4를 재계산. 디폴트값은 0.1인치.
8. Pwp의 값. 디폴트값은 10.
9. Prp의 값. 디폴트값은 10.
10. Ppc의 값. 디폴트값은 10.
11. Fwp의 현재 값. 디폴트값은 0.
12. Frp의 현재 값. 디폴트값은 0.
13. Fpc의 현재 값. 디폴트값은 0.
14. 힘의 계산을 가능하게 한다.
15. 힘의 계산을 불가능하게 한다. 출력을 변화시키지 않는다.
16. 힘의 계산을 불가능하게 하고, 모든 출력을V0(0V DC)으로 설정한다.
부록 B
명령 설정
1.H1- h1값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
2.H2- h2값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
3.R1- r1값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 3.937008인치(100mm).
4.R2- r2값을 리턴하거나 설정하고, h4를 재계산. 디폴트값은 4.75인치.
5.R3- r3값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 4.75인치.
6.R4- r4값을 리턴하거나 설정하고, h4를 재계산. 디폴트값은 4.75인치.
7.GAP- Xgap값을 리턴하거나 설정하고, h4를 재계산. 디폴트값은 0.1인치.
8.POSEC- 엔코더 카운트(계수값)의 현재 위치로 리턴.
9.POSIN- 인치의 현재 위치로 리턴.
10.EC1- 엔코더에 대한 좌측 한계치를 리턴하거나 설정.
11.EC2- 엔코더에 대한 좌측 한계치를 리턴하거나 설정.
12.LIM-EC1이하 혹은EC2이상의 엔코더 카운트의 최대 에러.
13.IN1- (EC1에 대응하는) 인치의 좌측 한계치를 리턴하거나 설정. 디폴트값은 4.75인치.
14.IN2- (EC2에 대응하는) 인치의 우측 한계치를 리턴하거나 설정.
15.WP1- 0V DC에 대응하는 Fwp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
16.WP2- 10V DC에 대응하는 Fwp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 Fwp(Pwp=10, h3=r2).
17.RP1- 0V DC에 대응하는 Frp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
18.RP2- 10V DC에 대응하는 Frp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 Frp(Prp=10, h3=r2).
19.PC1- 0V DC에 대응하는 Fpc의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
20.PC2- 10V DC에 대응하는 Fpc의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 Fpc(Ppc=10, h3=r2+r1).
21.PWP- Pwp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 10.
22.PRP- Prp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 10.
23.PPC- Ppc의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 10.
24.FWP- Fwp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
25.FRP- Frp의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
26.FPC- Fpc의 값을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0.
27.V0- 최소 출력전압을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0800h(0V DC).
28.V10- 최대 출력전압을 리턴하거나 설정. 디폴트값은 0fffh(10V DC).
29.POW- 힘의 계산을 가능하게 한다.
30.NOP- 힘의 계산을 불가능하게 한다. 출력을 변화시키지 않는다.
31.NOZ- 힘의 계산을 불가능하게 하고, 모든 출력을V0(0V DC)으로 설정한다.
32.V1- 전압의 주어진 값을 제1보드로 출력. 힘의 계산이 불가능할 때에만 작용한다.
33.V2- 전압의 주어진 값을 제2보드로 출력. 힘의 계산이 불가능할 때에만 작용한다.
34.V3- 전압의 주어진 값을 제3보드로 출력. 힘의 계산이 불가능할 때에만 작용한다.
35.QUI- DOS로 나간다.
부록 C
본 발명은 이해를 명료하게 하기 위해 상기 실시예에 의거 기재했지만, 첨부의 청구범위의 범위내에서 특정의 변화 및 변형이 있을 수 있음은 명백하게 될 것이다. 따라서, 이 개시(開示)의 일부를 이루는 논술 및 도면은 이 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 본 발명은 여기에 주어진 기재에 한정되는 것이 아니라, 첨부의 청구의 범위의 범위 및 등가물내에서 변형될 수 있는 것이다.
Claims (28)
- 화학기계적 연마동작의 단계 동안 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하기 위한 데이터 처리장치에 있어서,연마단계 동안 접촉영역에 인가되어지는 압력을 나타내는 압력데이터를 제공하도록 프로그램된 제1프로세서와;중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉영역의 값을 나타내는 영역데이터를 제공하기 위해 중첩된 접촉위치에서 웨이퍼와 패드 사이에서의 상대운동을 나타내는 데이터를 처리하도록 프로그램된 제2프로세서를 구비하여 구성되고;제2프로세서가 시퀀스의 연마단계 동안 접촉영역에 대해 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하기 위해 영역데이터와 압력데이터를 처리하도록 더 프로그램되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 제2프로세서가 화학기계적 연마동작 동안 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력의 실시간 제어를 위해 충분한 처리 능력을 갖추고, 처리능력의 충분성이 압력 변동의 값과, 압력 변화의 시간비, 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동의 빈도, 상대운동의 비 및, 화학기계적 연마동작 동안 비시간관련 행위를 설명하는 처리 포인트에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 제2프로세서가 중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉영역의 값을 나타내는 영역 데이터를 제공하기 위해 중첩된 접촉위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터와, 영역 데이터 및, 압력 데이터만을 처리하도록 프로그램되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 각 웨이퍼와 패드가 원의 반경에 관하여 정의된 각 접촉영역에 따른 디스크로서 구성되고,제2프로세서의 프로그래밍이 하나의 변수만으로 각 웨이퍼와 패드의 원의 가능한 중첩된 접촉영역을 정의하고, 변수가 웨이퍼와 패드의 상대위치로 되며;제2프로세서의 프로그래밍이 접촉영역과 압력의 값을 나타내는 데이터만으로 힘을 더욱 정의하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 연속적인 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터의 시퀀스가 존재하고, 각 운동 데이터 항목에 대응하는 압력 데이터 항목이 존재하며,제1프로세서가 운동 데이터의 각 순차 항목을 처리하도록 프로그램되고;하나의 항목이 하나의 상대운동 항목에 대응하는 압력데이터의 모든 항목에 따라 입력되어, 제1프로세서가 동시에 데이터의 하나의 상대운동 항목을 제2프로세서에 입력하도록 프로그램되고;제2프로세서가 운동데이터의 하나의 항목과 압력데이터의 대응하는 항목을동시에 처리하도록 프로그램되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 제1접촉영역에 인가되어지는 제1압력을 제어하고, 압력이 제1접촉영역에 인가되어지는 힘의 값을 특정하는 힘 데이터에 따라 인가되는 장치에 있어서,장치가,중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 야기시키도록 구성된 구동시스템과;화학기계적 연마동작을 특정하도록 데이터를 처리하고, 데이터가 상대운동을 야기시키도록 구동시스템에 대한 명령을 포함하며, 데이터가 웨이퍼와 연마패드의 제1접촉영역에 인가되어지는 압력을 더욱 나타내는 중앙 프로세서;상대운동의 증가를 나타내는 출력신호를 제공하기 위한 피드백회로 및;중앙 프로세서와 분리되고, 콘트롤러가 실제 상대운동을 나타내는 압력데이터와 출력신호의 양쪽에 응답하며, 힘 콘트롤러가 웨이퍼와 패드의 제1접촉영역중 하나에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하도록 접촉영역 프로그램과 힘프로그램을 연속적으로 처리하는 힘 제어프로세서를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제6항에 있어서, 힘 제어프로세서가 2개의 스테이지에서 힘데이터를 제공하고, 제1스테이지가 접촉영역의 값을 나타내는 영역 데이터를 제공하도록 출력신호에 응답하며, 제2스테이지가 힘 데이터를 제공하도록 압력 데이터와 접촉영역 데이터에 응답하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제6항에 있어서, 웨이퍼를 위한 캐리어를 더 구비하고, 캐리어가 힘에 응답하여 경사지는 웨이퍼의 경향을 저지하는 선형 베어링 어셈블리을 포함하고; 어셈블리가 접촉영역상에서 힘을 감지하는 위치에서 선형 베어링 어셈블리상에 탑재된 센서를 더 포함하며, 센서가 힘의 양의 정확한 지시를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제6항에 있어서, 리테이너 링이 웨이퍼를 방향짓기 위해 제공되고, 장치가 링과 패드의 제2접촉영역에 인가되어지는 제2압력을 더욱 제어하며, 상대운동이 링과 패드의 상대운동을 야기시키고;장치가,제2압력의 값을 나타내는 제2압력데이터를 더욱 처리하는 중앙 프로세서와;웨이퍼와 패드의 상대운동을 나타내는 제2압력데이터와 출력신호에 더욱 응답하고, 링과 패드의 제2접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 제2힘 데이터를 제공하도록 접촉영역 프로그램과 힘 프로그램을 더욱 연속적으로 처리하는 힘 제어프로세서를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제6항에 있어서, 패드 조절퍽이 패드를 조절하기 위해 제공되고, 장치가 퍽과 패드의 제2접촉영역에 인가되어지는 제2압력을 더욱 제어하며, 상대운동이 퍽과 패드의 상대운동을 야기시키고;장치가,제2압력의 값을 나타내는 제2압력데이터를 더욱 처리하는 중앙 프로세서와;웨이퍼와 패드의 상대운동을 나타내는 제2압력데이터와 출력신호에 더욱 응답하고, 퍽과 패드의 제2접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 제2힘데이터를 제공하도록 접촉영역 프로그램과 힘 프로그램을 더욱 연속적으로 처리하는 힘 제어프로세서를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 각 접촉영역에 인가되어지는 일정 압력을 유지하기 위한 장치에 있어서,장치가,다수의 다른 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 야기시키기 위한 드라이브와;각각 다른 중첩위치에서 각 접촉영역이 접촉됨과 더불어 다른 값을 갖도록 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하고, 압박을 위해 다른 힘을 제공할 수 있는 힘 인가시스템;상대운동의 각 제1 및 제2증가를 나타내는 제1 및 제2출력신호를 제공하고, 제1 및 제2증가가 공간지워진 제1 및 제2시간에서 이루어지는 피드백회로;제1출력신호에 응답하여 제1위치데이터를 계산하고, 제1위치데이터가 제1시간에서 실제 상대운동을 나타내며, 제2출력신호에 응답하여 제2위치데이터를 계산하기 위해 더욱 프로그램되고, 제2위치데이터가 제2시간에서 실제 상대운동을 나타내며, 유지되어지는 일정 압력을 나타내는 압력데이터를 계산하기 위해 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서;중앙 프로세서와 분리되고, 제1위치데이터를 제1시간에서 제1접촉영역의 값을 나타내는 제1영역데이터로 변환시키며, 제1시간에서 제1접촉영역에 인가되어지는 제1힘을 나타내는 제1힘데이터를 출력하도록 제1영역데이터와 압력데이터를 처리하기 위해 더욱 프로그램되는 힘 콘트롤러;제1시간에서 제1접촉영역상에 일정 압력을 제공하도록 제1힘에 따라 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하기 위해 제1힘데이터에 응답하는 힘 인가시스템;제2위치데이터를 제2시간에서 제2접촉영역의 값을 나타내는 제2영역데이터로 변환시키기 위해 더욱 프로그램되고, 제2시간에서 제2접촉영역에 인가되어지는 제2힘을 나타내는 제2힘데이터를 출력하도록 제2영역데이터와 압력데이터를 처리하기 위해 더욱 프로그램되는 힘 콘트롤러 및;제1시간에서 제2접촉영역상에 일정 압력을 제공하도록 제2힘에 따라 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하기 위해 제2힘데이터에 응답하는 힘 인가시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마 동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하는 방법에 있어서,방법이,연마단계 동안 접촉영역에 인가되어지는 압력을 나타내는 압력데이터를 입력하도록 제1프로세서를 제공하는 동작과;제1형태의 데이터가 중첩된 접촉위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 테이터이고, 압력 데이터가 데이터를 압력하는 제2형태의 데이터이며, 3가지 형태의 데이터만을 처리하도록 제1프로세서와 다른 전용 프로세서를 제공하는 동작;영역데이터가 제3형태의 데이터이고, 전용 프로세서의 이용에 의해, 중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉영역의 값을 나타내는 영역데이터를 계산하는 동작 및;전용 프로세서의 이용에 의해, 시퀀스의 연마 단계 동안 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 계산하도록 영역데이터와 압력데이터를 처리하는 동작을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하도록 데이터를 처리하기 위한 프로세서의 가능한 처리능력의 값을 결정하는 방법에 있어서,화학기계적 연마동작 동안 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하기 위해 충분한 비율로 단계의 실시간 처리를 위해 요구되는 가능한 처리 능력에 따라 화학기계적 연마의 단계를 특징화하고, 특징화가 단계의 다음의 특징 -- 압력 변동의 값, 또는 압력 변화의 시간비, 또는 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동의 빈도, 또는 상대운동의 비 -- 중 적어도 하나와 관련되는 동작과;각각 적어도 하나의 특징을 위해,화학기계적 연마동작의 단계에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하는데 필요한 단계 데이터의 실시간 처리를 위해 요구되는 가능한 처리능력의 값을 결정하는 동작을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제13항에 있어서, 처리에 연마단계 동안 접촉영역에 인가되어지는 압력을 나타내는 압력데이터의 입력이 제공되고; 값을 결정하는 동작이 3가지 형태의 데이터만을 처리하는 전용 프로세서와 관련하여 수행되며, 제1형태의 데이터가 중첩된 접촉위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터이고, 압력데이터가 데이터를 압력하는 제2형태의 데이터이며, 제3형태의 데이터가 중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉영역의 값을 나타내는 영역데이터이고;값을 결정하는 동작이 영역데이터를 계산하는 전용 프로세서와 관련하여 더욱 수행되고, 이어 시퀀스의 연마동작 동안 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 계산하도록 영역데이터와 압력데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하기 위한 데이터 처리장치에 있어서,중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉의 접촉영역의 값을 나타내는 영역데이터를 제공하기 위해 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터를 처리하도록 프로그램된 프로세서와;영역데이터와 상대운동 동안 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하기 위해 제어되어지는 압력을 나타내는 데이터를 처리하도록 더욱 프로그램되는 프로세서를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제15항에 있어서, 연속적인 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터의 시퀀스가 존재하고:웨이퍼와 패드 사이의 하나의 상대운동을 나타내는 데이터의 각 순차적 항목에 대해 프로세서가 데이터의 항목을 처리함과 더불어 중첩된 위치에서 접촉영역의 값을 나타내는 분리 영역데이터를 순차적으로 제공하고; 프로세서가 각 순차 분리 영역데이터와 상대운동 동안 접촉영역에 순차적으로 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 순차적으로 제공하기 위해 대응하는 현재 순차시간에서 제어되어지는 압력을 나타내는 데이터의 이후-현재 각 항목을 더욱 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제16항에 있어서, 연속적인 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터의 시퀀스 동안 압력데이터는 변화되지 않은 압력을 나타내고:웨이퍼와 패드 사이의 하나의 상대운동을 나타내는 데이터의 각 순차적 항목에 대해 프로세서는 데이터의 항목을 처리함과 더불어 중첩된 위치에서 접촉영역의 값을 나타내는 분리 영역데이터를 순차적으로 제공하고; 프로세서가 상대운동 동안 접촉영역에 순차적으로 인가되어지는 힘을 나타내는 힘 데이터를 순차적으로 제공하기 위해 각 순차 분리 영역데이터와 압력데이터를 더욱 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제15항에 있어서, 다른 압력을 나타내는 데이터의 시퀀스가 존재하고:압력데이터의 각 순차적인 항목에 대해 프로세서는 압력데이터의 현재 항목과, 접촉영역에 순차적으로 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 순차적으로 제공하기 위해 중첩된 위치에서 접촉영역의 현재 값을 나타내는 데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제15항에 있어서, 프로세서가 처리능력의 한계를 갖추고, 프로세서가 화학기계적 연마동작 동안 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하기 위해 충분한 비율로 실시간 처리를 할 수 있는가의 여부를 지시하는 표준을 위해 데이터가 제공되고, 표준은 압력 변화의 값과, 압력 변화의 시간비, 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동의 빈도 및, 상대운동의 비를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 제1접촉영역에 인가되어지는 제1압력을 제어하고, 압력이 제1접촉영역에 인가되어지는 힘의 값을 특정하는 힘 데이터에 따라 인가되는 장치에 있어서,중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 야기시키도록 구성된 구동시스템과;화학기계적 연마동작을 특정하도록, 상대운동을 위한 구동시스템에 대한 명령을 포함하고, 웨이퍼와 연마패드의 제1접촉영역에 인가되어지는 압력을 더욱 나타내는 데이터를 처리하기 위한 중앙 프로세서;상대운동의 증가를 나타내는 출력신호를 제공하기 위한 피드백회로 및;압력데이터와 실제 상대운동을 나타내는 출력신호의 양쪽에 응답하고, 웨이퍼와 패드의 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하도록 접촉영역 프로그램과 힘프로그램을 연속적으로 처리하는 중앙 프로세서를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제20항에 있어서, 중앙 프로세서가 2개의 스테이지에서의 힘데이터를 제공하고, 제1스테이지가 접촉영역의 값을 나타내는 영역 데이터를 제공하도록 출력신호에 응답하며, 제2스테이지가 힘데이터를 제공하도록 압력 데이터와 접촉영역 데이터에 응답하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제20항에 있어서, 웨이퍼를 위한 캐리어를 더 구비하고, 캐리어가 힘에 응답하여 경사지는 웨이퍼의 경향을 저지하는 선형 베어링 어셈블리을 포함하고; 어셈블리가 접촉영역상에서 힘을 감지하기 위한 위치에서 선형 베어링 어셈블리상에 탑재되는 센서를 더 포함하며, 센서가 힘의 양의 정확한 지시를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 각 접촉영역에 인가되어지는 일정 압력을 유지하기 위한 장치에 있어서,장치가,다수의 다른 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 야기시키기 위한 드라이브와;각각 다른 중첩위치에서 각 접촉영역이 접촉됨과 더불어 다른 값을 갖도록 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하고, 압박을 위해 다른 힘을 제공하는 힘 인가시스템;상대운동의 각 제1 및 제2증가를 나타내는 제1 및 제2출력신호를 제공하고, 제1 및 제2증가가 공간지워진 제1 및 제2시간에서 이루어지는 피드백회로;제1출력신호에 응답하여 제1위치데이터를 계산하기 위해 프로그램되고, 제1위치데이터가 제1시간에서 실제 상대운동을 나타내는 중앙 프로세서;제2출력신호에 응답하여 제2위치데이터를 계산하기 위해 더욱 프로그램되고, 제2위치데이터가 제2시간에서 실제 상대운동을 나타내는 중앙 프로세서;유지되어지는 일정 압력을 나타내는 압력데이터를 계산하기 위해 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서;제1위치데이터를 제1시간에서 제1접촉영역의 값을 나타내는 제1영역데이터로 변환시키기 위해 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서;제1시간에서 제1접촉영역에 인가되어지는 제1힘을 나타내는 제1힘데이터를 출력하도록 제1영역데이터와 압력데이터를 처리하도록 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서;제1시간에서 제1접촉영역상에 일정 압력을 제공하도록 제1힘에 따라 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하기 위해 제1힘데이터에 응답하는 힘 인가시스템;제2위치데이터를 제2시간에서 제2접촉영역의 값을 나타내는 제2영역데이터로 변환시키기 위해 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서;제2시간에서 제2접촉영역에 인가되어지는 제2힘을 나타내는 제2힘데이터를 출력하도록 제2영역데이터와 압력데이터를 처리하기 위해 더욱 프로그램되는 중앙 프로세서 및;제1시간에서 제2접촉영역상에 일정 압력을 제공하도록 제2힘에 따라 서로에 대해 웨이퍼와 패드를 압박하기 위해 제2힘데이터에 응답하는 힘 인가시스템을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하는 방법에 있어서,방법이,중첩된 위치에서 웨이퍼와 패드 사이의 접촉의 접촉영역의 값을 나타내는 영역데이터를 출력하도록 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터를 처리하는 동작과;영역데이터와 상대운동 동안 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하도록 제어되어지는 압력을 나타내는 데이터를 처리하는 동작을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 제24항에 있어서, 연속적인 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터의 시퀀스를 제공하는 동작과;데이터의 항목을 처리하는 웨이퍼와 패드 사이의 하나의 상대운동을 나타내는 데이터의 각 연속적인 항목에 대해, 하나의 상대운동에 대응하는 중첩된 위치에서 접촉영역의 값을 나타내는 분리 영역데이터 항목을 제공하는 동작;데이터의 항목을 처리하는 웨이퍼와 패드 사이의 하나의 상대운동을 나타내는 데이터의 각 연속적인 항목에 대해, 하나의 상대운동에 대응하는 중첩된 위치에서 각 접촉영역상에 인가되어지는 압력의 값을 나타내는 분리 영역데이터 항목을 제공하는 동작 및;상대운동 동안 접촉영역에 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 제공하도록 각 분리 영역데이터 항목과 압력데이터의 대응하는 각 항목을 처리하는 동작을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법
- 제25항에 있어서, 연속적인 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동을 나타내는 데이터의 시퀀스 동안 압력데이터는 변화되지 않은 압력을 나타내고:웨이퍼와 패드 사이의 하나의 상대운동을 나타내는 데이터의 각 순차적 항목에 대해, 중첩된 위치에서 접촉영역의 값을 나타내는 분리 영역데이터를 순차적으로 제공하도록 데이터의 항목을 처리하는 동작과;상대운동 동안 접촉영역에 순차적으로 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 순차적으로 제공하기 위해 각 순차 분리 영역데이터와 압력데이터를 처리하는 동작을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 다른 압력을 나타내는 데이터의 시퀀스가 존재하고:압력데이터의 각 순차적인 항목에 대해, 압력데이터의 현재 항목과, 접촉영역에 순차적으로 인가되어지는 힘을 나타내는 힘데이터를 순차적으로 제공하기 위해 중첩된 위치에서 접촉영역의 현재 값을 나타내는 데이터를 처리하는 동작을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
- 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하도록 데이터를 처리하기 위해 이용되는 제1 및 제2프로세서의 결정방법에 있어서,제1 및 제2프로세서가 화학기계적 연마동작 동안 웨이퍼와 패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하기 위해 충분한 비율로 실시간 처리가 가능한 것을지시하는 가능한 처리능력의 적어도 하나의 한계를 제공하고, 처리능력의 적어도 하나의 한계가 다음의 특징 -- 압력 변동의 값, 또는 압력 변화의 시간비, 또는 중첩된 위치로 웨이퍼와 패드 사이의 상대운동의 빈도, 또는 상대운동의 비 -- 중 적어도 하나를 기초로 하는 동작과;가장 큰 가능한 처리능력을 요구하는 특징을 갖춘 화학기계적 연마동작에서 웨이퍼와 연마패드의 접촉영역에 인가되어지는 압력을 제어하도록 데이터의 실시간 처리를 위해 이용되는 충분한 가능한 처리능력을 갖춘 제2프로세서를 선택하는 동작을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
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| TW377467B (en) * | 1997-04-22 | 1999-12-21 | Sony Corp | Polishing system, polishing method, polishing pad, and method of forming polishing pad |
| US5899798A (en) * | 1997-07-25 | 1999-05-04 | Obsidian Inc. | Low profile, low hysteresis force feedback gimbal system for chemical mechanical polishing |
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