KR20030067674A - 웹형식의 패드조정시스템 및 이의 이용방법 - Google Patents

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KR20030067674A
KR20030067674A KR10-2003-7004655A KR20037004655A KR20030067674A KR 20030067674 A KR20030067674 A KR 20030067674A KR 20037004655 A KR20037004655 A KR 20037004655A KR 20030067674 A KR20030067674 A KR 20030067674A
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KR10-2003-7004655A
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존 엠 보이드
카트리나 에이. 미하일리치
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램 리서치 코포레이션
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Abstract

본 발명은 패드조정시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 패드조정수단(234)과 이 패드조정수단의 공급부를 구비한 공급롤(232a) 및, 패드조정수단의 한 끝을 수용하는 권취롤(232b)를 구비하며, 추가로 공급롤과 권취롤 사이에 형성된 가압부재(236)를 구비하는데, 이 가압부재는 패드조정수단 위에서 아래로 가압하게 되어 있어서 패드조정수단이 패드의 표면을 조정하도록 패드를 밀착시킨다.

Description

웹형식의 패드조정시스템 및 이의 이용방법{Web-style pad conditioning system and methods for implementing the same}
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 웨이퍼세척작업을 포함하는 CMP작업을 실행할 필요성이 있다. 전형적으로, 직접회로소자는 다층구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 바람직한 기능성 소자를 한정하는 트랜지스터소자에 전기연결된다. 이미 알려진 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 각각의 금속층과 이에 연관된 절연층에는 금속과 절연재를 편평하게 할 필요성이 있다. 편평화가 되지 않으면, 추가적인 금속층의 제조가 표면형태에서의 많은 변동 때문에 실질적으로 더욱 어려워진다. 다른 응용에서, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속CMP작업이 과잉금속물을 제거하게된다.
CMP시스템은 전형적으로 웨이퍼의 한측면 혹은 양측면을 연마와 버핑 및 세정하도록 사용되는 벨트, 패드 혹은 브러쉬를 갖춘 벨트부, 궤도부 또는 브러쉬부를 이용한다. 슬러리가 CMP작업을 촉진하고 향상시키는데, 슬러리는 대부분 일반적으로 예컨대 벨트와, 패드, 브러쉬 및, 이와 유사한 이동준비표면 위에 주입되고, 준비표면 뿐만 아니라 버핑되거나, 연마되거나, 그렇지 않다면 CMP작업으로 준비되어진 반도체웨이퍼의 표면에 분포된다. 일반적으로, 이 분포는 준비표면의 이동과, 반도체웨이퍼의 이동 및, 반도체웨이퍼와 준비표면 사이에서 생성되는 마찰력과의 조합으로 성취된다.
도 1은 전형적인 종래의 CMP시스템(100)을 도시한 것으로서, 도 1의 CMP시스템(100)은, 준비표면이 연마패드의 회전방향화살표(116)로 지시된 회전방향으로 연마패드(108)를 구동하는 2개의 드럼(114) 상에 장착된 무한연마패드(108)로 되어 있는 벨트형 시스템이다. 웨이퍼(102)는 캐리어(104)에 장착되고, 캐리어(104)는 방향(106)으로 회전된다. 그 다음에, 회전하는 웨이퍼(102)는 회전연마패드(108)에 밀착된다. 어떤 CMP공정에서는 밀착시키기 위한 힘(F)을 필요로 한다. 플래튼(112;platen)은 연마패드(108)를 안정화하고 웨이퍼(102)에 밀착하기 위한 단단한 표면을 제공하기 위해 구비된다. 산재된 마찰미립자(예컨대, SiO2, Al2O3, CeO2, 기타 등등)를 함유한 전형적인 수용액을 함유한 슬러리(118)가 웨이퍼(102)의 앞에서 주입된다. 웨이퍼의 표면을 세정과 버핑 및 연마하는 공정은 비고정형 마찰연마패드 혹은 고정형 마찰연마패드를 사용하여 성취될 수 있다. 상이한 특성을 가지고 있기 때문에, 비고정형 마찰연마패드의 조정방법은 고정형 마찰연마패드의 조정방법과 다소간의 차이점을 갖는다. 비고정형 마찰연마패드 뿐만 아니라 고정형 마찰연마패드의 조정방법에 대해서 간략하게 아래에서 설명한다.
비고정형 마찰연마패드는 다공성 혹은 섬유성 소재와, 수용액(슬러리로 알려진)의 형태로 시스템내로 주입되는 고정마찰미립자로 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비고정형 마찰연마패드(108)가 웨이퍼(102)를 연마한 후에, 조정조립체(110)의 디스크형 조정기(122)는 비고정형 마찰연마패드(108)의 표면에 밀착되어 슬러리의 마찰미립자와 웨이퍼(102)로부터 제거된 미립자들(패드(108)의 다공성표면을 폐쇄하는)로 이루어진 잔여물들을 제거한다. 도 1a-1의 조정시스템(110)의 단면도로 도시된 바와 같이, 디스크형 조정기(122)의 표면은 다이아몬드배열부(124)를 갖춘다. 비고정형 마찰연마패드(108)는 디스크형 조정기(122)로 조정되어서 다이아몬드배열부(124)가 트랙바아(123)를 따라 비고정형 마찰연마패드(108)의 표면을 가로질러 이동된다. 따라서, 비고정형 마찰연마패드를 갖춘 CMP시스템의 디스크형 조정기(122)는 비고정형 마찰연마패드(108)의 표면에서 미립자와 부착된 슬러리를 제거하여 비고정형 마찰연마패드(108)를 청결하게 하고, 거칠기를 줄 뿐만 아니라 비고정형 마찰연마패드의 깨끗한 층을 노출시킨다.
통상적으로, 다른 크기의 디스크형 조정기가 비고정형 마찰연마패드(108)의 표면을 조정하는 데에 사용될 수 있다. 더욱이, 어떤 비고정형 마찰연마패드는 대단히 미세한 연마미립자로 조정할 필요가 있으므로, 디스크형 조정기는 다양한 크기를 갖춘 연마미립자를 구비해야 한다. 마찰미립자의 한 예로, 다양한 결합기술을 사용하여 캐리어디스크 상에 장착된 다이아몬드배열부로 한정되나, 비고정형 마찰연마패드를 조정하는 다이아몬드배열부를 사용하는 데에는 다이아몬드배열부에 다이아몬드가 견실하게 부착되지 못한다는 일반적인 문제점이 있다. 도 1a-2에 도시된 바와 같이, 다이아몬드(124')가 다이아몬드배열부(124)에 견실치 못하게 부착되는 것은 디스크형 조정기(122)의 마모로 발생한다. 더욱이, 이탈된 다이아몬드(124')는 캐리어디스크(122)와 다이아몬드배열부(124)의 이탈된 다이아몬드(124')의 크기와, 디스크형 조정기(122)에 다이아몬드배열(124)을 장착하는 기술과는 관계없이 발생한다. 이탈된 다이아몬드(124')는 연마패드(108)에 잔존할 수 있으며, 연마순환중에 연마패드(108)와 웨이퍼(102) 사이에 붙어 있을 수 있고, 연마될 웨이퍼(102)의 표면에 흠집을 형성할 수 있다.
다이아몬드배열부를 갖춘 디스크형 조정기의 다른 변형예는 매우 작은 다이아몬드를 갖춰 다이아몬드배열부를 매우 견실하게 유지하는 것이다. 디스크형 조정기의 마모시간이 짧아도, 다이아몬드는 쉽게 떨어진다. 연마도중에 패드상에서 이탈된 다이아몬드의 크기가 작다할지라도 반도체웨이퍼의 표면에 심각한 흠집을 형성할 수 있다. 이는 전기회로소자에서 전기쇼트를 발생할 수 있으며 웨이퍼 상의 일반소자 작동하지 않을 수도 있다. 이는 생산율의 현격한 감소를 야기한다. 그러므로, 디스크형 조정기는 종종 과도한 마모를 방지하기 위해서 교체되어야 한다. 이러한 상황하에서, 떨어져 나간 다이아몬드(124') 뿐만 아니라 디스크형 조정기의과도마모는 미립자와 부착된 슬러리의 제거율을 줄인다. 또한, CMP공정중에 전반적인 웨이퍼상의 결점과 미세한 흠집이 증가한다. 더욱이, 전체적으로 디스크형 조정기의 교체는 큰 불편을 초래할 뿐더러 시간소모가 크다. 덧붙여서, CMP시스템은 전체 디스크형 조정기 혹은 이탈된 다이아몬드의 교체를 위해서 공정을 중단(off-line)시켜야 하므로, CMP시스템의 처리량이 줄어든다.
미세한 마찰소재로 조정을 요하는 특별한 유형의 연마패드로는 고정형 마찰연마패드가 있다. 도 1b-1은 고정형 마찰연마패드층을 갖춘 고정형 마찰연마패드(108)를 도시한 것이다. 이러한 유형의 연마패드의 표면에서 외부로 뻗어 나온 다수의 3차원적 원통형 돌출부를 "돌기부(108')"로 규정한다. 각각의 돌기부(108')는 약 200㎛의 직경과 약 40㎛의 높이를 갖는다. 도 1b-2의 고정형 마찰연마패드의 단면도는 각 돌기부(108')가 다수의 마찰미립자(108a)를 포함하고 있음을 보여준다. 더욱이 도시된 고정형 마찰연마패드(108)는 다수의 간극(108b;間隙)을 갖는다. 따라서, 고정형 마찰연마패드(108)가 사용되는 CMP시스템에서 웨이퍼(102)의 연마는 삽입된 마찰미립자(108a)와 웨이퍼(102)의 표면 사이의 연마경계면에서 마찰력으로 성취된다.
더욱이, 어떠한 고정형 마찰CMP시스템에서 추가 슬러리는 평탄화공정을 강화하고 촉진하도록 연마경계면내에 주입된다. 도 1b-3에 도시된 바와 같이, 각각의 고정형 마찰돌기부(108')는 바람직한 경질성을 갖는 폴리머 매트릭스로 이루어지며, 마찰미립자(108a)는 각 돌기부(108')내에 삽입(즉, 고정)된다. 돌기부(108')가 반도체기판(다시 말하자면, 웨이퍼(102))에서 연마작업을 실행하도록, 폴리머 매트릭스의 상부층(111)은 깨끗한 고정형 마찰미립자(108a)를 노출시키기 위해서 제거되어야 하는데, 그 후에 고정형 마찰미립자(108a)가 웨이퍼(102)의 표면과 접촉되게 안착된다. 결과적으로, 고정형 마찰연마패드(108)는, 폴리머층(111)이 깨끗한 고정형 마찰미립자(108a)를 노출시키도록 위해서 돌기부(108')의 상부에서 제거되게 조정되어야 한다. 따라서, 고정형 마찰연마패드의 조정이 노출된 깨끗한 마찰미립자로 고정형 마찰연마패드를 "연삭(dressing)"하도록 안내된다. 깨끗한 고정형 마찰미립자를 노출시키기 위해 고정형 마찰연마패드 돌기부의 폴리머 매트리스의 상부층(111)을 제거함으로써 성취되는 고정형 마찰연마패드의 조정은 "연삭"이라는 용어로써 언급된다.
일반적으로, 고정형 마찰연마패드(108)의 연삭은 웨이퍼(102)의 특징적인 표면형태의 운동으로 성취된다. 도 1b-4에 도시된 바와 같이, 캐리어(104)는 웨이퍼(102)를 고정형 마찰연마패드(108)에 밀착한다. 또한, 도 1b-4는 다수의 특징적인 표면형태(102a)의 선단을 도시한다. 고정형 마찰연마패드(108)와 웨이퍼의 표면형태(102a)의 마찰력은, 표면형태(102a)의 선단이 폴리머 매트릭스의 상부층(111)과 접촉하여 돌기부(108')의 폴리머 매트릭스의 상부층(111)을 제거하므로 깨끗한 마찰미립자(108a)를 노출시킨다. 결과적으로, 고정형 마찰연마패드의 연삭과 화학기계연마공정이 세밀하게 웨이퍼표면형태를 패턴화한다. 더욱 특별하게는, 고정형 마찰연마패드(108)의 연삭은 표면형태(102a)와 돌기부(108a)의 상대적인 크기 뿐만 아니라 표면형태(102a)의 선단의 갯수에 의존하는 바, 특별한 시간범주내에 각각의 돌기부(108a)를 가로지른다. 그러므로써, 웨이퍼의 표면형태(102a)의 크기가 작은 상태에서는, 고정형 마찰연마패드(108)가 매우 빠르게 조정된다. 한편, 웨이퍼의 표면형태(102a)의 폭이 약 10㎛(micron) 보다 넓은 상태에서는, 고정형 마찰연마패드가 매우 느린 속도로 조정된다. 결론적으로, 웨이퍼의 형태의 크기 또는 밀집도에서 고정형 마찰연마패드로부터 돌기부의 폴리머 매트릭스의 상부층의 제거율에 대한 의존성은 화학기계연마를 실행하는 고정형 마찰연마패드의 사용을 방해하는 중요한 역할을 수행한다.
해결방법은 화학기계연마공정의 연마단계에서 고정형 마찰연마패드의 연삭과정을 분리하는 것이다. 이 상황에서, 고정형 마찰연마패드의 연삭은 연마될 웨이퍼의 표면에서 종종 발견되는 특성과 동일한 미세한 마찰미립자를 갖춘 외부연삭수단의 사용으로 성취된다. 고정형 마찰연마패드는 마일라받침부(Mylar backing)를 갖추고, 실질적으로 1㎛ 보다 작으며 바람직하게는 직경이 0.1㎛ 정도인 마찰미립자를 갖춘다. 전술된 고정형 마찰패드에서 작동하는 일반적인 조정을 충분히 실행할 수 있는 작은 다이아몬드를 갖춘 다이아몬드디스크가 제조가능하다. 반면에, 이러한 다이아몬드디스크형 연삭기(diamond dresser disk)의 제조는 연삭기의 다이아몬드디스크가 상대적으로 빠르게 마모되므로 생산가치가 없으므로 연삭기로서의 효율성을 떨어뜨린다. 그러므로, 다이아몬드디스크형 연삭기는 고정형 마찰연마패드가 한쌍의 웨이퍼만을 연마한 후에는 교체되어야 한다. 더욱이, 다이아몬드디스크형 연삭기는 깨끗한 디스크로 완전히 교체되어야 하므로 CMP시스템에서 고정을 중단해야 할 필요가 있어 이에 따른 처리량이 줄어든다. 추가적으로, 이들의 교체과정에서 시간소비와 이에 따른 작업공수가 늘어난다.
전술된 바와 같이, 당해분야에서는 웨이퍼의 표면층을 연마하는 데에 사용된 연마패드를 조정할 수 있는 화학기계연마시스템에 조정기조립체가 사용될 필요성이 있게 되었는데, 상기 조정기조립체는 유지비가 저렴하고, 조정소재를 사용하며 조정작업의 효율성이 떨어진 후에 더욱 효과적으로 작동해야 한다.
본 발명은 전체적으로 화학기계연마(이하 CMP)작업의 성능과 효과를 향상시키기 위한 CMP시스템과 이의 기술에 관한 것으로, 더욱 특별하기로 본 발명은 패드표면을 조정하기 위한 웹형식의 조정기를 사용하는 CMP시스템에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 종래의 CMP시스템의 도면이고,
도 1a-1은 종래기술에 따른 조정조립체의 다이아몬드배열부의 단면도,
도 1a-2는 종래기술에 따른 이탈된 다이아몬드를 갖춘 조정조립체의 단면도,
도 1b-1은 종래기술에 따른 마찰연마패드수단의 평면도,
도 1b-2는 종래기술에 따른 다수의 마찰미립자를 포함한 다수의 돌기부를 드러낸 마찰연마패드수단의 단면도,
도 1b-3은 종래기술에 따른 다수의 돌기부를 위한 폴리머 매트릭스와 부착된 마찰미립자를 드러낸 마찰연마패드스트립의 단면도,
도 1b-4는 종래기술에 따른 웨이퍼의 표면형태의 활동으로 고정형 마찰연마패드를 조정하는 단면도,
도 2a-1은 본 발명의 한 실시예에 따른 바아형 연삭조립체를 사용하는 벨트형 CMP시스템의 도면,
도 2a-2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공급롤과 권취롤 및 연삭수단의 각각의 위치를 도시한 연삭조립체의 개략적인 단면도,
도 2a-3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 연삭수단의 공급부를 갖춘 공급롤과 권취롤을 도시한 연삭조립체의 개략적인 단면도,
도 2b-1은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바아형 연삭조립체를 사용하는 벨트형 CMP시스템의 도면,
도 2b-2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연삭조립체의 단면도,
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연삭조립체가 연마패드를 가로질러 이동하는 벨트형 CMP시스템의 도면,
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연삭조립체에서 디스크의 중앙에서 디스크의 선단으로, 그리고 디스크의 선단에서 디스크의 중앙으로 연마디스크를 이동하는 회전형 CMP시스템의 도면,
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가압플레이트가 직사각형상으로 되어 있는 컨테이너내에 수용된 연삭조립체의 도면,
도 4b는 본 발명의 다른 양상에 따른 가압부재가 롤러형상으로 되어 있는 컨테이너내에 수용된 연삭조립체의 도면이다.
폭 넓게 기술하자면, 본 발명은 연마패드의 연마표면을 효율적으로 조정하기 위한 장치 및 이와 관련된 방법으로서 전술된 필요성을 충족시킨다. 바람직하기로, CMP시스템은 연삭수단을 이용하도록 되어 있는데, 이 연삭수단은 유지비를 저렴하게 하고 조정의 효율이 떨어진 후에 더욱 효과적으로 작동된다. 바람직한 실시예에 있어서, 연삭수단은 공급롤과 권취롤 사이에 연결된다. 본 발명은 공정과, 장치, 시스템, 장비 혹은 방법 등과 같은 다양한 수단으로 실행될 수 있다. 본 발명의 다양하면서 독창적인 실시예는 아래에 기술된다.
한 실시예에서는, CMP장치에 사용되는 연마패드조정기가 기술되는 바, 이 연마패드조정기는 제 1부와 제 2부 사이에 형성된 접촉면을 갖춘 웹연삭수단(web dressing media)을 구비한다. 제 1부는 제 2부로부터 이격되어 있다. 웹연삭수단은 고정형 마찰연마패드 상에 위치시켜서 웹연삭수단의 접촉면이 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 밀착되게 되어 있다. 또한, 연마패드조정기는 웹연삭수단의 표면에 대해 밀착되도록 된 가압플레이트를 구비한다. 다른 실시예에서는, 연마패드의 조정방법이 기술되는 바, 이 방법은 마찰연마면을 갖춘 고정형 마찰연마패드를 제공하는 단계를 포함한다. 고정형 마찰연마패드는 제 1부와, 이 제 1부로부터 이격되어 있는 제 2부의 사이에서 이동할 수 있게 되어 있다. 추가로, 이 방법은 제 1부와 제 2부 사이에 웹연삭수단을 제공하는 단계를 포함한다. 웹연삭수단의 접촉면은 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면 상으로 형성된다. 또한 이 방법은 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 웹연삭수단의 접촉면을 밀착하여 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서는, 패드를 조정하는 시스템이 기술되는 바, 이 시스템은 패드조정수단과, 패드조정수단의 공급을 수행하는 공급롤 및, 패드조정수단의 한 끝을 수용하는 권취롤을 구비한다. 또한, 이 시스템은 공급롤과 권취롤 사이에 형성된 가압부재를 구비한다. 가압부재는 패드조정수단 위를 가압하도록 되어 있는데, 패드조정수단이 패드의 표면을 조정하도록 패드에 대해 밀착된다.
본 발명은 다수의 장점을 갖는다. 주목할 만한 사항으로는, 디스크형 혹은 선형 패드조정기 대신에, 웹처리설비의 공급롤과 권취롤 사이에 조정수단의 공급부가 구비된다는 것이다. 그러므로, 조정수단의 사용된 부분을 조정수단의 깨끗한 부분으로의 교체는 최소한의 노력으로 성취될 수 있으며, 더욱 중요하게는 소모시간을 줄인다는 것이다. 더욱이, 조정수단의 재공급이 용이하게 성취될 수 있어서 신속하게 CMP연마시스템의 공정을 중단함에 필요한 시간을 최소화시키므로 시스템의 처리량에 최소한의 영향을 끼친다. 더욱이, 본 발명의 장치와 방법의 프로그램화된 인덱싱(indexing)특성은 시간에 따라 일정한 패드조정을 제공하고, 추가로 종래기술과 연관된 조정소재의 불안정성을 제거하며, 전반적인 결함을 향상시키고, 전반적인 패드의 사용수명을 늘인다. 덧붙여서, 본 발명은 전반적인 미세한 흠집과 CMP공정상의 결함을 향상시켰다. 특별하게는, 본 발명의 장치와 방법은, 연마패드의 연마면층의 미세한 마찰조정이 웨이퍼 표면형태의 밀집도 혹은 웨이퍼 표면형태의 크기에 무관한 실시예에서 실질적으로 균일한 연삭속도를 제공한다. 더욱 중요하게는, 본 발명의 실시예는 고정형 마찰기술의 이용시 매우 유익하다.
본 발명의 다른 양상과 장점은 본 발명의 원리에 대한 예를 도시한 첨부도면을 참조로 하여 아래에 기술된 명세서로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
본 발명은 첨부도면을 참조하여 아래에 기술된 설명으로 더욱 쉽게 이해될 것이며, 유사한 구조적 부재들은 유사한 참조번호로 표기한다.
연마패드의 층표면을 효율적으로 조정가능한 화학기계연마에 사용되는 패드조정시스템의 실시예가 기술된다. 바람직하기로, 조정기는 저렴한 유지비와, 조정수단의 조정효율이 떨어진 후에 더욱 효율적으로 사용되는 조정수단을 이용한다. 조정소재는 바람직하기로 조정수단이 공급롤과 권취롤 사이로 연결되도록 제공된다. 이러한 형태는 웹처리시스템으로 언급된다. 바람직한 실시예에 있어서, 연삭조립체는 고정형 마찰연마패드를 사용하는데, 깨끗한 고정형 마찰미립자를 노출시키도록 고정형 마찰연마패드의 돌기부에서 폴리머 매트릭스를 제거한다.
다음의 설명에서, 다수의 특별한 상세설명이 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 기술되나, 당해분야의 숙련자들에게 있어서 본 발명은 이러한 특별한 설명없이도 실행가능할 것이다. 다른 실례에 있어서, 널리 알려진 공정작업은 본 발명의 불필요한 모호성을 배제하기 위해서 기술하지 않는다.
도 2a-1은 본 발명의 한 실시예에 따른 바아(bar)형 연삭조립체(210)를 사용하는 벨트형 화학기계연마(CMP)시스템(200a)을 도시한 것으로, 이 CMP시스템(200a)에서, 무한연마패드(208)는 연마패드회전방향(216)으로 회전하는 2개의 드럼(214) 상에 장착된다. 바람직한 실시예에서, 연마패드(208)는 고정형 마찰연마패드로 되어 있으나, 당해분야의 숙련자들에게는, 다른 실시예에서 이 연마패드(208)가 임의의 연마패드(예컨대, 부드러운 연마패드 혹은 딱딱한 연마패드와 같은 점이 관계없는 종래의 CMP연마패드)로 될 수 있음을 이해할 것이다.
추가로, 도 2a-1에 도시된 플래튼(212)은 고정형 마찰연마패드(208) 아래에배치되어 있어 공기베어링(air bearing) 혹은 물베어링(water bearing)에 의해 단단한 표면을 제공하여 웨이퍼가 밀착될 수 있다. 플래튼(212)은 추가로 패드회전방향(216)으로 회전하는 고정형 마찰연마패드(208)를 안정화시키도록 되어 있다. 또한 도시된 고정형 마찰연마패드의 표면은 웨이퍼밀착부(244)로서 웨이퍼와 고정형 마찰연마패드(208)의 연마경계면에 일치된다. 이 실시예에서, 웹처리설비로 되어 있는 연삭조립체(210)은 고정형 마찰연마패드(208) 상에 위치된다. 도시된 바와 같이, 연삭조립체(210)과 고정형 마찰연마패드(208) 사이의 접촉면이 웨이퍼밀착부(244)보다 앞에 놓인다. 이와 같이, 연삭조립체(210)는 고정형 마찰연마패드(208)가 연마될 웨이퍼의 표면층을 연마하기 전에 고정형 마찰연마패드(208)의 표면을 연삭하게 되어 있어서, 고정형 마찰연마패드(208)의 연마성능을 최적화한다.
또한 이 실시예에서, 도시된 CMP시스템(200a)의 바아형 연삭조립체(210)는 고정형 마찰연마패드(208) 상에 위치되어 있는 공급롤(232a)과 권취롤(232b)로 되어 있다. 추가적으로, 바람직한 이용에 있어서, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)은 서로 가로질러 대칭적으로 배치되는데, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 폭이 실질적으로 고정형 마찰연마패드(208)의 선단 상으로, 그리고 평행하게 위치된다. 공급롤(232a)은 연삭수단(234)의 롤을 수용하고 연삭수단(234)를 수용할 수 있게 회전하는 권취롤(232b)에 연삭수단이동방향(242)으로 연삭수단(234)를 공급하도록 되어 있다.
이와 같이 바람직하게, 공급롤(232a)과 권취롤(232b) 사이의 직선거리와, 연삭수단(234)와 고정형 마찰연마패드(208)의 접촉면이 실질적으로 고정형 마찰연마패드(208)의 폭과 동일하게 되어 있다. 여기서, 공급롤(232a)과 권취롤(232a)은 약 4mm에서 약 100mm의 폭(W233)을 갖게 되는 한편, 약 8mm에서 25mm 사이의 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 폭을 갖는게 바람직하며, 더욱 바람직하게는 약 15mm의 폭을 갖는 것이다.
연삭수단(234) 상에 위치된 가압플레이트(236)는 연삭수단(234)에 압력을 가할 수 있게 되어 있어서, 연삭수단(234)이 고정형 마찰연마패드(208)에 밀착된다. 밀착아암(238)을 갖춘 안정화부재(240)는 가압플레이트(236)에 필요한 압력을 가할 수 있게 되어서 가압플레이트(236)가 연삭수단(234)의 상부에서 이동하는 것을 방지한다. 바람직하기로, 이 실시예에서 가압플레이트(236)의 크기가 실제로 연삭수단(234)와 고정형 마찰연마패드(208)의 접촉면의 크기와 동일하다. 더욱이, 가압플레이트(236)가 고정형 마찰연마패드(208) 위에서 아래로 가압시키거나, 고정형 마찰연마패드(208) 상에 위치되어 다른 기구들을 사용할 수 있는데, 이 기구는 균등한 분배압을 성취할 수 있도록 자가정렬되는 것(예컨대, 수압기구, 공기압기구, 스프링기구 및, 기타의 기구)이다. 더욱이, 가압플레이트(236)는 임의의 소재(예컨대, 스테인레스, 플라스틱 등등)로 구성되어 있다.
이 실시예에서, 가압플레이트(236)는 직사각형의 형상으로 되어 있되, 당해분야의 숙련자들에게 이해되듯이, 가압플레이트(236)는 고정형 마찰연마패드(208) 상에 연삭수단(234) 위에서 아래로 가압할 수 있는 임의의 형상으로 될 수 있다.더욱이, 당해분야의 숙련자들에게 이해되듯이, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 위치는 연삭조립체(210)의 인덱싱기능을 성취할 수 있게 서로의 위치를 교환될 수 있다. 따라서, 도 2a-1에 실시예에서 연삭조립체(210)는 고정형 마찰연마패드(208)가 웨이퍼밀착부(244)에 도달하기 전에 고정형 마찰연마패드(208)를 연삭하게 되어 있어, 불필요한 소재를 제거하고 바람직하게는 연마작업 전에 깨끗한 마찰미립자를 노출한다. 이와 같이, 웹형식의 연삭조립체(210)의 사용으로 고정형 마찰연마패드(208)의 연삭작업을 최적화하며 시간에 걸쳐 조정할 수 있는 일정한 고정형 마찰연마패드를 제공한다.
도 2a-2는 본 발명의 한 양상에 따른 연삭조립체(210)의 단면도로, 고정형 마찰연마패드(208)에서 공급롤(232a)과 권취롤(232b) 및 연삭수단(234)의 위치를 더욱 명료하게 도시하였다. 도시된 바와 같이, 우선적으로 공급롤(232a)과 권취롤(232b) 및 연삭수단(234)은 고정형 마찰연마패드(208) 상에 위치된다. 도시된 바와 같이, 가압플레이트(236)는 연삭수단(234)의 상부로 형성된다. 일단 밀착아암(238)이 가압플레이트(236) 위에서 아래로 가압하면, 가압플레이트(236)와 연삭수단(234)은 고정형 마찰연마패드(208)에 연삭수단(234)을 밀착하기 위해 아래로 밀쳐지게 되어 패드회전방향(216)의 방향을 따라 이동하는 고정형 마찰연마패드(208)를 연삭한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 연삭조립체(210)의 개략적인 단면도가 도 2a-3에 도시된다. 도시된 바와 같이, 연삭수단(234)의 일부가 권취롤(232b)에 공급된다. 고정형 마찰연마패드(208)가 주어진 다수의 웨이퍼를 연마한 후에,연삭수단(234)의 접촉면으로 형성되는 고정형 마찰연마패드(208)에 접촉하는 연삭수단의 부분은 연삭효과가 떨어져서 교체되어야 한다. 그런 후에, 연삭수단(234)의 사용된 부분은 프로그램화된 속도로 연삭수단(234)을 인덱싱하는 공급롤(232a)로 연삭수단(234)의 사용하지 않은 부분으로 교체된다. 이와 같이, 각 CMP용도에서, 인덱싱 매개변수는 마찰미립자의 크기 뿐만 아니라 연마에 필요한 고정형 마찰연마패드영역에 의존하여 최적화될 수 있다. 더욱이, 인덱싱은 고정형 마찰연마패드(208)의 전체 폭 상으로 연삭수단(234)의 깨끗한 부분을 놓도록 실행될 수 있다. 선택적으로 연삭수단(234)의 작은 부분만이 교체가 필요한 상황에서, 연삭조립체(210)는 연삭수단(234)의 작은 부분만이 인덱싱되도록 프로그램화시킬 수 있다. 연삭수단(234)이 인덱싱되면, 연삭수단(234)의 사용된 부분이 권취롤(232b)에 의해 집결된다. 일단 공급롤(232a)의 연삭수단(234)의 공급이 완전하게 끝나면, 용이하게 연삭수단(234)의 새로운 롤로 교체될 수 있다. 연삭수단(234)을 갖춘 공급롤(232a)의 재공급공정에서 시간의 소비와 노동력의 소비가 필요하지 않게 된다. 더욱 중요하게는, CMP기계는 필요에 따라서 자주는 아니지만 짧은 시간 동안만 공정을 중단시켜서, 기계의 처리량에 최소한의 영향을 끼친다.
도 2a-3은 연삭수단(234)의 마찰층(234')을 개략적으로 도시한 것으로, 연삭수단(234)이 공급롤(232a)과 권취롤(232b)상에 적재되어서 연삭수단(234)의 마찰층(234')이 노출된다. 그러므로, 일단 밀착아암(238)이 연삭수단(234) 위에서 가압플레이트(236)를 밀착하면, 연삭수단(234)의 마찰층(234')은 고정된 마찰연마패드(208)에 접촉한다. 이와 같이, 마찰층(234')은 유니트(unit)로 형성된 다수의 마찰미립자를 구비하므로 마찰유니트가 고정형 마찰연마패드(208)와 접촉하고, 고정형 마찰연마패드(208)의 돌기부에서 폴리머 소재를 제거하여 돌기부상에 깨끗한 마찰미립자를 노출한다. 바람직한 실시예에 있어서, 마찰층(234')의 마찰유니트의 평균적인 크기는 대략 몇 마이크로미터(㎛) 정도의 크기로 되어 있다. 마찰유니트는 폴리머 혹은 불필요한 미랍자의 제거를 성취하도록 다이아몬드 혹은 임의의 마찰소재로 형성된다.
도 2b-1의 실시예는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트형 CMP시스템(200b)의 연삭조립체(210)를 도시한 것이다. 2개의 드럼(214)에 장착된 연마패드(200b)는 패드회전방향(216)으로 회전한다. 바람직하기로 이 예에서, 연마패드(208)는 고정형 마찰연마패드이다. 원형의 웨이퍼밀착부(244)는 고정형 마찰연마패드의 상부로 한정되고 고정형 마찰연마패드(208)와 연마될 웨이퍼 사이의 연마접촉면을 나타낸다. 이 실시예에 있어서, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)은 고정형 마찰연마패드(208) 상에 위치되고 연삭수단이송방향(242)으로 회전하게 되어 있다. 바람직하기로 이 예에서, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 폭은 실질적으로 고정형 마찰연마패드(208)의 폭과 동일하게 되어 있다. 이와 같이, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)은 드럼(214)에 실질적으로 평행하게 형성된다.
추가로, 가압플레이트(236)는 연삭수단(234)의 상부에 배치되어서 연삭수단(234)이 고정형 마찰연마패드(208) 위에서 아래로 가압하는 동안에 연삭수단(234)을 안정시키게 된다. 도시된 바와 같이 이 실시예에 있어서, 연삭수단(234)의 접촉면이 고정형 마찰연마패드(208)와 연마될 웨이퍼 사이의 연마접촉면보다 앞에 놓인다. 따라서, 고정형 마찰연마패드(208)는 웨이퍼밀착부(244)에 도달하기 전에 연삭되어서, 연마접촉면에서 적당한 마찰유니트를 가지게 한다. 명료하게 도시된 바와 같이, 본 실시예의 연삭조립체(210)는 연삭수단(234)의 접촉면이 고정형 마찰연마패드(208)에서 요구되는 연삭 정도에 따라 다양하게 실행될 수 있는 한편, 바람직하기로 가압플레이트(236)의 폭(W237)과 이에 의한 고정형 마찰연마패드(208)와 연삭수단(234)의 접촉면이 약 4mm에서 100mm 사이의 범위를 갖게 되어 있으며, 바람직하게는 가압플레이트(236)의 폭(W237)이 약 12mm로 되어 있다. 도 2b-2는 연삭수단(234)의 접촉면이 실질적으로 작은 연삭조립체의 융통성있는 사용을 도해한 연삭조립체(210)의 개략적인 단면도이다. 이와 같이, 이 예는 고정형 마찰연마패드(208)의 임의로 주어진 부분이 연삭되는 시간을 제한하여서, 실질적으로 고정형 마찰연마패드(208)를 과도하게 연삭하거나 미비하게 할 가능성을 줄인다.
도 3a의 실시예는 벨트형 CMP시스템(200c)을 도시한 것으로, 연삭조립체(210')가 본 발명의 다른 예에 따른 연마패드(208)를 가로질러 이동하게 되어 있다. CMP시스템(200c)의 연마패드(208)는 드럼(214)에 장착되고 바람직하게는 고정형 마찰연마패드로 되어 있다. 도시된 바와 같이, 공급롤(232a)과 권취롤(232b) 및 연삭수단(234)은 고정형 마찰연마패드(234) 상에 배치된다. 바람직하게 이 실시예에 있어서, 연삭조립체(210')의 공급롤(232a)과 권취롤(232a) 및가압디스크(236')의 길이는 연마패드(208)의 폭보다 작게 되어 있다. 바람직한 예에서, 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 길이는 약 12mm에서 약 75mm 사이의 범위를 갖는다. 더욱이, 연삭조립체(210')가 이동방향(239)으로 고정형 마찰연마패드(208)를 가로질러 이동하기 때문에, 가압플레이트(236')는 디스크형상으로 되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 가압디스크(236')의 직경은 공급롤(232a)과 권취롤(232b)의 길이와 동일하다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 가압디스크(236')의 직경은 약 12mm에서 약 75mm 사이의 범위를 갖는데, 바람직하게는 약 25mm의 직경을 갖춘다. 더욱이, 가압디스크(236')의 두께는 약 2mm에서 약 30mm 사이의 범위를 갖는다. 물론, 다른 디스크형상과, 직사각형상, 정사각형상 및, 이와 유사한 형상은 바람직한 조정작업이 성취되도록 작용한다.
이와 유사한 방식으로, 도 3b의 실시예는 회전형 CMP시스템을 도시한 것으로, 연삭조립체(210')가 연마디스크(208')를 연삭하게 되어 있다. 이 예에서, 연삭조립체(210')는 연마디스크(208')의 중심에서 연마디스크(208')의 선단으로, 그리고 연마디스크(208')의 선단에서 연마디스크(208')의 중심으로 이동방향(250)을 따라 이동된다. 바람직하게는, CMP시스템(200c')의 연마디스크(208')는 고정형 마찰연마패드로 되어 있다.
도 4a의 실시예에 따른 연삭조립체(210)는 공급롤(232a)과 권취롤(232b)을 구비하는데, 연삭수단(234)은 연삭수단이동방향(242)으로 공급롤(232a)에서 권취롤(232b)로 공급된다. 공급롤과 권취롤 및 연삭수단(234)은 연마패드(208) 상에 위치된다. 이 실시예에 있어서, 연마패드(208)는 고정형 마찰연마패드로 되어있다. 도시된 바와 같이, 밀착아암(238)은 가압플레이트(236)에 압력을 가하여 연삭수단(234)에서 위에서 아래로 가압하도록 되어서, 연삭수단(234)이 고정형 마찰연마패드(208)에 밀착된다. 바람직하게 이 예에서, 연삭조립체(210)의 공급롤(232a)과, 권취롤(232b), 연삭수단(234), 밀착아암 및, 가압플레이트(236)는 하우징(252)으로 차폐되어 연삭조립체(210)를 수적(水滴)과, 수분, 얼룩 및, 이와 유사한 오염물질로부터 보호한다. 더욱이, 연삭조립체(210)는 압력조절기(254)를 구비한 컨테이너(256)에 장착된다. 이와 같이, 컨테이너(256)와 연삭조립체(210)는 회전방향(262)으로 회전된다. 따라서, 연삭조립체(210)는 고정형 마찰연마패드(208)를 연삭하면서 고정형 마찰연마패드(208) 상에서 회전하고 이동하여서 깨끗한 마찰미립자를 노출한다.
도 4b에 도시된 바와 같이 다른 실시예에 있어서, 가압부재(236")는 롤러형상으로 되어 있다. 그러므로 도시된 바와 같이, 가압부재(236")는 연삭수단(234) 에, 그리고 고정형 마찰연마패드(208) 상에서 아래로 가압하는 기능을 성취하도록 임의의 형태로 되어 있다.
전술된 발명은 명료한 이해를 위한 목적으로 상세하게 기술되었지만, 임의의 변경 및 변형이 첨부된 청구범위의 범주내에서 실현가능함을 명백하게 밝혀둔다. 예컨대, 본 명세서로 기술된 실시예는 우선적으로 웨이퍼조정을 지향하고 있지만, 조정작업은 임의의 형태의 기판에 대해 적당하게 될 수 있다. 더욱이, 본 명세서로 기술된 실례들은 특별하게 고정형 마찰연마패드의 연삭을 지향하고 있지만, 조정작업은 임의의 형태의 연마패드에 대한 조정에 적합하다. 따라서, 본 실시예는 도시된 바와 같이 고려되나 이에 한정되지는 않으며, 본 발명은 여기에 기술된 내용으로 한정되지 않고, 첨부된 청구범위의 범주내에서 변형될 수 있다.

Claims (24)

  1. 마찰연마면을 갖춘 고정형 마찰연마패드와;
    제 1부와 제 2부의 사이에 형성된 접촉면을 구비하되, 상기 제 1부는 상기 제 2부에서 이격되어 있으며, 고정형 마찰연마패드 상에 위치되어서 상기 접촉면이 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 밀착되도록 되어 있는 웹연삭수단(web dressing media) 및;
    접촉면의 반대면에 있고서 제 1부와 제 2부의 사이에 형성되어 있는 웹연삭수단의 밀착면에 대해서 밀착되도록 된 가압플레이트;를 구비한, 화학기계연마(CMP)장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 웹연삭수단의 표면은 고정형 마찰연마패드에서 다량의 폴리머 매트릭스재를 제거시켜 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하여서, 고정형 마찰소재의 깨끗한 표면을 노출하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드수단 상에 위치되고, 웹연삭수단의 공급부를 갖추고서 제 1부 주위에 위치되는 공급롤과;
    상기 고정형 마찰연마패드수단 상에 위치되고, 웹연삭수단의 적어도 선형부를 수집하면서 제 2부 주위에 위치되는 권취롤;을 추가로 구비하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드에 웹연삭수단을 밀착하고 제어되면서 연삭하도록, 웹연삭수단의 반대면에 가압플레이트를 제어가능하게 밀착할 수 있는 안정화부재를 추가로 구비하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 안정화부재는 밀착아암을 구비하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1부와 제 2부는 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 형성된 웨이퍼밀착영역보다 앞에 놓이게 되어 있는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 연삭수단과 공급롤 및 권취롤이 웹처리시스템을 형성하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 웹처리시스템은 고정형 마찰연마패드의 제 1선단과 고정형 마찰연마패드의 제 2선단 중 하나의 사이에서 이동방향으로 이동되고, 고정형 마찰연마패드의 제 2선단에서 고정형 마찰연마패드의 제 1선단 사이의 이동방향으로 이동되는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 웹처리시스템은 추가로 이 웹처리시스템을 둘러싸는 하우징을 구비하는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 하우징은 회전되도록 되어 있는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드는 궤도형 패드 또는 벨트형 패드 중 하나로 되어 있는 화학기계연마장치에 사용되는 연마패드 조정기.
  12. 마찰연마면을 갖추되, 제 2부와 제 2부로부터 떨어져 있는 제 1부 사이에서 이동하는 고정형 마찰연마패드를 제공하는 단계와;
    웹연삭수단의 접촉면이 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면 상에 형성되도록 제 1부와 제 2부 사이에 웹연삭수단을 제공하는 단계 및;
    상기 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하도록 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 웹연삭수단의 접촉면을 밀착하는 단계;를 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 웹연삭수단의접촉면을 밀착하는 단계는,
    웹연삭수단 상에 조정가능한 압력을 가하여 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 웹연삭수단의 접촉면을 낮추는 단계와;
    상기 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면에 웹연삭수단의 접촉면을 접촉시키는 단계;를 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하는 단계는,
    고정형 마찰소재의 깨끗한 표면을 노출시키도록 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면의 돌기부에서 폴리머 매트릭스재를 제거하는 단계를 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 제 1부와 제 2부 사이에 웹연삭수단을 제공하는 단계는,
    상기 웹연삭수단 상에 이 웹연삭수단의 공급부를 갖추도록 된 공급롤을 제공하는 단계와;
    상기 웹연삭수단 상에 이 웹연삭수단의 적어도 선형부를 수집하도록 된 권취롤을 제공하는 단계 및;
    상기 공급롤로부터 권취롤로 웹연삭수단을 공급하는 단계;를 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 공급하는 단계는,
    프로그램화된 속도로 웹연삭수단을 인덱싱(indexing)하는 단계를 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드의 제 1선단과 고정형 마찰연마패드의 제 2선단 중 하나의 사이에서 이동방향으로, 그리고 고정형 마찰연마패드의 제 2선단과 고정형 마찰연마패드의 제 1선단 사이의 이동방향으로 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 가로질러 이동하여 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하는 단계를 추가로 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 고정형 마찰연마패드의 중앙부와 고정형 마찰연마패드의 선단 중 하나의 사이에서 이동방향으로, 그리고 고정형 마찰연마패드의 중앙부와 고정형 마찰연마패드의 선단 사이의 이동방향으로 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 가로질러 이동하여 고정형 마찰연마패드의 마찰연마면을 연삭하는 단계를 추가로 포함하는 연마패드를 조정하는 방법.
  19. 패드조정수단과;
    이 패드조정수단의 공급부를 구비하는 공급롤;
    상기 패드조정수단의 끝을 수용하는 권취롤 및;
    상기 공급롤과 권취롤 사이에 형성되되, 패드조정수단이 패드의 표면을 조정하도록 패드에 밀착되게 패드조정수단 위에서 압력을 가하도록 된 가압부재;를 구비하는 패드조정시스템.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 패드조정수단과, 공급롤, 권취롤 및, 가압부재를 수용하는 하우징을 추가로 구비하는 패드조정시스템.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 패드는 고정형 마찰패드와, 비고정형 마찰패드, 벨트형 패드, 회전형 패드 및, 궤도형 패드 중 하나로 이루어진 패드조정시스템.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 패드조정수단은 마찰유니트의 배열부를 구비하는 패드조정시스템.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 유니트는 다이아몬드와, 유리관 배열부 및, 세라믹 중 하나로 이루어진 패드조정시스템.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 가압부재는 프레이트와 디스크 및 롤러 중 하나의 형태로 이루어진 패드조정시스템.
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