KR200321046Y1

KR200321046Y1 - 전기 화학적 기계식 연마를 위한 전도성 연마체

Info

Publication number: KR200321046Y1
Application number: KR20-2003-0014154U
Authority: KR
Inventors: 용퀴 휴; 얀 왕; 알라인 두보우스트; 펭큐. 리우; 라시드 마브리브; 리앙-유 첸; 라트손 모라드; 사손 소멕
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2003-07-25
Also published as: TW578641U; ATE322959T1; TW592164U; TWI274386B; DE60304505D1; US20030209448A1; EP1361023A2; JP2004134732A; EP1361023A3; KR200331228Y1; DE60304505T2; EP1361023B1; CN100413032C; CN2751972Y; KR20030087569A; JP3100987U; SG117444A1; CN1458671A; CN2737501Y; US6979248B2

Abstract

기판 표면의 평탄화를 위한 제조 연마체, 방법 및 장치가 제공된다. 일 특징에서, 기판을 폴리싱하기 위한 하나 이상의 전도성 표면을 가지는 몸체를 포함하는 기판 폴리싱용 제조 연마체가 제공되며, 상기 전도성 표면은, 폴리머 물질내에 배치된, 전도성 필러, 전도성 재료로 코팅된 섬유, 또는 그 조합을 포함하는 하나 이상의 전도성 요소를 포함한다. 다수의 천공 및 다수의 그루브가 연마체내에 형성되어 연마체를 통한 그리고 연마체 둘레의 재료 흐름을 용이하게 할 수 있다.

Description

전기 화학적 기계식 연마를 위한 전도성 연마체 {CONDUCTIVE POLISHING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL POLISHING}

본 고안은 기판 표면을 평탄화하기 위한 연마체 및 그 장치에 관한 것이다.

화학 기계적 평탄화 또는 화학 기계적 연마(CMP)는 기판을 평탄화하는데 사용되는 일반적인 기술이다. CMP는 기판으로부터 재료를 선택적으로 제거하기 위해 화학 조성물, 통상적으로 슬러리 또는 기타 유체를 사용한다. 종래의 CMP 기술에 있어서, 기판 캐리어 또는 연마 헤드는 캐리어 조립체에 장착되고 CMP 장치의 연마 패드와 접촉되게 위치된다. 캐리어 조립체는 제어가능한 압력을 기판에 제공하여 기판을 연마 패드에 압박한다. 연마 패드는 외부의 구동력에 의해 기판에 대해 이동된다. CMP 장치는 기판의 표면과 연마 패드 사이의 연마 또는 러빙 운동(rubbing movement)을 실행하는 동시에, 화학적 활성도 및/또는 기계적 활성도를 제공하기 위한 화학 조성물을 분산시켜서 기판의 표면으로부터 재료를 순차적으로 제거한다.

전기화학적 기계식 연마(ECMP)기술은 종래의 CMP 공정에 비해 기계적 마모를 감소시키면서 기판을 동시에 연마하는 동안에 전기화학적 용해에 의해 기판 표면으로부터 전도체 재료를 제거한다. 전기화학적 용해는 주변 전해액 내측에 있는 기판 표면으로부터 전도체 재료를 제거하도록 양극에 연결된 기판 표면과 음극 사이에 바이어스를 인가함으로써 수행된다.

ECMP 시스템의 일 실시예에 있어서, 바이어스는 기판 캐리어 헤드와 같은 기판 지지장치 내의 기판 표면와 전기적으로 접속되는 전도체 콘택의 링에 의해 인가된다. 그러나, 상기 콘택 링은 기판 표면에 걸쳐 불균일한 전류 분포를 나타내는 것으로 관찰되었으며, 이는 불균일한 용해를 초래한다. 기계적 마모는 기판을 종래의 연마 패드와 접촉시켜 기판과 연마 패드 사이에 상대 운동을 제공함으로써 수행된다. 그러나, 종래의 연마 패드는 종종 전해액 흐름을 기판의 표면에만 한정시킨다. 또한, 연마 패드는 바이어스를 기판 표면에 인가하는 것에 간섭함으로써 기판 표면으로부터 재료의 불균일하고 가변적인 용해를 초래한다.

결과적으로, 종래 기술에는 기판 표면 상의 전도체 재료를 제거하기 위한 개선된 연마체를 필요로 한다.

본 고안의 특징은 일반적으로, 전기화학적 증착 기술, 전기화학적 용해기술, 연마 기술, 및/또는 이들의 조합 기술을 사용하여 기판 상의 증착 층을 평탄화하기 위한 장치 및 제조물을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 특징으로서, 기판을 연마하기 위한 연마체는 기판을 연마하기 위한 표면을 갖는 몸체 및 그 몸체 내에 적어도 부분적으로 묻혀 있는 하나 이상의 전도체 소자를 포함한다. 상기 전도체 소자는 전도체 재료, 전도체 필러, 또는 이들 조합물로 코팅되며 결합제 재료 내에 분배될 수 있는 섬유들을 포함한다. 전도체 소자들은 몸체 내에 적어도 부분적으로 묻혀 있는 전도체 재료로 코팅된 상호직조된 조직의 섬유; 전도체 재료, 전도체 필러, 또는 이들의 조합물에 의해 코팅된 섬유 복합물; 및 몸체 내에 적어도 부분적으로 묻힌 결합제; 또는 이들의 조합물을 포함한다. 전도체 소자는 연마면에 의해 한정된 평면을 지나쳐 연장하는 접촉면을 가지며 코일, 하나 이상의 루프, 하나 이상의 스트랜드, 상호직조된 섬유 재료, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 복수의 천공 및 복수의 그루브들이 연마체 내에 형성되어서 연마체를 관통 또는 연마체 전체에 걸쳐서 재료의 흐름을촉진시킬수 있다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 연마체는 기판 표면 상에 도포된 전도체 층과 같은 기판 표면을 연마하기 위해 제공된다. 연마체는 전도성 재료로 코팅된 섬유, 전도성 필러, 또는 이들의 조합물의 적어도 일부를 포함하는 몸체를 구비한다. 복수의 천공과 복수의 그루브들이 연마체 내에 형성되어서 연마체를 관통 또는 연마체 전체에 걸쳐서 재료의 흐름을 촉진시킬수 있다.

본 고안의 특징으로서, 기판을 연마하기 위한 연마체가 제공되며, 이 연마체는 중합체 재료 내에 배열되는, 전도성 필러, 전도성 재료로 코팅된 섬유, 또는 이들의 조합물을 갖춘 적어도 하나의 전도체 소자를 포함하며, 기판을 연마하는데 사용되는 적어도 전도체 표면을 구비한 몸체를 가진다.

본 고안의 특징으로서, 기판을 연마하기 위한 연마체가 제공되며, 이 연마체는 지지부상에 배치되는 전도성 연마 부분을 구비하는 몸체를 포함하며, 상기 전도성 부분은 전도성 필러, 전도성 재료로 코팅된 섬유, 또는 이들의 조합물을 갖춘 적어도 하나의 전도체 소자를 포함하며, 상기 몸체는 다수의 천공을 포함하고, 상기 연마 부분은 다수의 그루브를 포함하며, 천공과 그루브의 일부는 서로 교차한다.

전술한 본 고안의 특징들이 달성될 수 있고 더 상세히 이해될 수 있도록, 서두에서 간단히 요약한 본 고안에 대해 첨부 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

그러나, 첨부된 도면은 단지 본 고안의 전형적인 실시예만을 도시한 것이지본 고안의 범주를 한정하려는 것이 아니며, 그 이외의 다른 균등한 실시예들을 포함하는 것으로 이해해야 한다.

이해를 돕기 위해, 가능한, 동일한 도면부호가 도면에 공통되는 동일한 부재를 나타내도록 사용된다.

도 1은 연마체의 일 실시예의 부분 단면도.

도 2는 그루브가 형성된 연마체의 일 실시예의 평면도.

도 3은 그루브가 형성된 연마체의 다른 실시예를 도시하는 평면도.

도 4는 그루브가 형성된 연마체의 또 다른 실시예를 도시하는 평면도.

도 5a 내지 도 5d는 동력원에 연결된 연장부를 갖춘 연마체의 실시예들을 도시하는 개략적인 평면도 및 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

105 ; 연마체 110 ; 전도성 폴리싱부

120 ; 지지부 150 ; 천공

240 ; 패드 242 ; 그루브

246 ; 천공 248 ; 폴리싱 표면

여기서 사용되는 단어 및 문구는 추가적으로 다르게 정의되지 않으면 본 기술분야의 당업자에 의해 본 기술분야에서 일반적이고 통상적인 의미로 주어진다. 화학 기계적 연마는 넓게 해석되어야 하고, 화학적 작용, 기계적 작용, 또는 화학적 작용 및 기계적 작용 둘다의 조합에 의한 기판 표면의 마모를 포함하여야 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 전기연마는 넓게 해석되어야 하고, 양극 분해(anodic dissolution)에 의한 것과 같은, 전기화학적 작용의 적용에 의한 기판의 평탄화를 포함하여야 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

전기화학적 기계적 연마(ECMP)는 넓게 해석되어야 하고, 기판 표면으로부터 재료를 제거하도록 전기화학적 작용, 화학적 작용, 기계적 작용, 또는 전기화학적 작용, 화학적 작용, 및 기계적 작용의 조합의 적용에 의한 기판의 평탄화를 포함하여야 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

전기화학적 기계적 도금 프로세스(ECMPP)는 넓게 해석되어야 하고, 전기화학적 작용, 화학적 작용, 기계적 작용, 또는 전기화학적 작용, 화학적 작용, 및 기계적 작용의 조합의 적용에 의해 기판에 재료의 전기화학적인 증착 및 증착된 재료를 일반적으로 평탄화하는 것을 포함하여야 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

양극 분해는 넓게 해석되어야 하지만, 기판 표면으로부터 전도성 재료를 주변 전해질 용액으로 제거하는, 직접 또는 간접으로 기판으로 양극 바이어스를 적용하는 것을 포함하여야 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 연마 표면은 프로세싱 동안 기판 표면과 적어도 부분적으로 접촉하거나 전도성 매체를 통한 직접 또는 간접으로 기판 표면에 제조 물품을 전기적으로 결합하는 제조 물품의 부분으로서 넓게 정의된다.

연마체 재료

여기에 개시된 연마체는 전도성 폴리싱 물질을 포함하거나, 또는 유전체 또는 전도성 폴리싱 물질내에 처리된 전도성 성분을 포함할 수도 있는 전도성 물질로부터 형성될 수 있다. 일실시예에 있어서, 전도성 폴리싱 물질은 전도성 섬유, 전도성 필러(filler), 또는 이들의 조합물을 포함할 수도 있다. 이러한 전도성 섬유, 전도성 필러, 또는 이들의 조합물은 폴리머 물질 내에 분산될 수도 있다.

전도성 섬유는, 금속, 탄소계 물질, 전도성 세라믹 물질, 전도성 합금, 또는 이들의 조합물을 포함하는 전도성 물질에 의해 부분적으로 도포되거나 덮여 있는, 유전체 또는 전도성 폴리머 또는 탄소계 물질과 같은 전도성 또는 유전체 물질을 포함할 수 있다. 전도성 섬유는 섬유 또는 필라멘트, 전도성 섬유 또는 직물(cloth), 하나 이상의 루프(loops), 또는 전도성 섬유의 링(rings)의 형태일 수 있다. 복수층의 전도성 물질, 예컨대 복수층의 전도성 직물 또는 섬유는 전도성 폴리싱 물질을 형성하는데 사용될 수 있다.

전도성 섬유는 전도성 물질로 도포된 유전체 또는 전도성 섬유 물질을 포함한다. 유전체 폴리머 물질은 섬유 물질로서 사용될 수 있다. 적합한 유전체 섬유 물질의 실예는 AES(polyacrylontrile ethylene styrene), 아크릴 폴리머 또는 이들의 조합물과 같은 디엔 함유 폴리머, 폴리아미드, 폴리이미드, 나일론 폴리머, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 또는 폴리카보네이트와 같은 폴리머 물질을 포함한다.

전도성 섬유 물질은 폴리아세틸렌, Baytron^TM이라는 상품명으로 시중에서 판매되는 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 탄소-기반 섬유, 또는 이들의 조합물을 포함하는 본질적으로 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 전도성 폴리머의 다른 실예는 폴리머-귀금속 하이브리드 물질이다. 폴리머-귀금속 하이브리드 물질은 내산화성을 가지는 귀금속과 같이, 주위 전해질(surrounding electrolyte)에 의해 대체로 화학적으로 불활성이다. 폴리머-귀금속 하이브리드 물질의 실예는 백금-폴리머 하이브리드 물질이다. 전도성 섬유를 포함하는 전도성 폴리싱 물질의 실예는, "전기화학 기계적 폴리싱을 위한 전도성 폴리싱 물품(Conductive Polishing Article For Electrochemical Mechanical Polishing)"이라는 고안의 명칭의, 공동계류 중인 미국특허출원 제 10/033,732호(2001년 12월 27일 출원)에 보다 완전하게 개시되어 있으며, 이 출원은 본 명세서의 양상들 또는 상세한 설명과 불일치하지 않을 정도로 참조로서 여기에 첨부되어 있다. 본 고안은 또한 여기에 개시된 섬유로서 사용될 수 있는 유기 또는 무기 물질의 사용을 고려한다.

이러한 섬유 물질은 사실상 고형체(solid)이거나 중공체(hollow)일 수 있다. 섬유 길이는 약 1㎛ 내지 1000mm의 범위에 있고, 직경은 약 1㎛ 내지 약 1mm이다. 일 양상에서, 섬유의 직경은 약 5㎛ 내지 200㎛이며, 폴리우레탄 내에 분포된 전도성 섬유와 같은, 전도성 폴리머 조성 및 폼(foam)에 대한 직경 대 길이의 종횡비(aspect ratio)는 약 10 이상과 같이 약 5 이상이다. 섬유의 횡단면 영역은 원형, 타원, 별-형상(star-patterned), 눈 조각(snow flaked), 또는 도전체 또는 전도성 섬유로 제조된 임의의 다른 형상일 수 있다. 약 5mm 내지 약 1000mm의 길이와 약 5㎛ 내지 약 1000㎛의 직경을 가지는 높은 종횡비의 섬유는 전도성 섬유의 메쉬(meshes), 루프, 섬유 또는 직물을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 섬유는 또한, 약 10⁴psi 내지 약 10⁸psi의 범위의 탄성계수를 가질 수 있다. 그러나, 본 고안은 여기에 개시된 프로세스와 연마체에 유순한, 탄성 섬유를 제공하는데 필요한 임의의 탄성 계수를 고려한다.

전도성 또는 유전체 섬유 물질 상에 분포된 전도성 물질은, 금속 물질, 탄소계 물질, 전도성 세라믹 물질, 금속 무기질 화합물 또는 이들의 조합물과 같은 전도성 무기질 화합물을 대체로 포함한다. 여기에서 전도성 금속 도포를 위해 사용될 수 있는 금속의 실예는 귀금속, 구리, 니켈, 코발트 및 이들의 조합물을 포함한다. 귀금속은 금, 백금, 팔라듐, 이리듐, 레늄, 로듐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 및 이들의 조합물을 포함하며, 이들 중 금과 백금이 적합한다. 본 고안은 또한 전도성 물질 코팅을 위해 여기에 설명된 것들 이외의 다른 금속의 사용을 고려한다.탄소계 물질은 카본 블랙, 흑연, 및 섬유면에 부착할 수 있는 카본 입자를 포함한다. 세라믹 물질의 실예는 니오브 카바이드(NbC), 지르코늄 카바이드(ZrC), 탄탈 카바이드(TaC), 티탄 카바이드(TiC), 텅스텐 카바이드(WC), 및 이들의 조합물을 포함한다. 본 고안은 또한, 여기에 설명된 것들 이외의 다른 금속, 다른 탄소계 물질 및 다른 세라믹 물질의 사용을 고려한다.

금속 무기화합물은 예컨대, 아크릴 또는 나일론 섬유와 같이, 폴리머 섬유 상에 분포된 황화구리 또는 단제나이트(danjenite, Cu₉S₅)를 포함한다. 이러한 단제나이트가 도포된 섬유는 일본의 니혼 산모 다잉 코., 엘티디(Nihon Sanmo Dyeing Co., Ltd,)사의 Thunderon^®이라는 상품명으로 시중에서 이용가능하다. 이러한 Thunderon^®섬유는 통상적으로 약 0.03㎛ 내지 약 0.1㎛의 단제나이트(Cu₉S₅)의 도포를 가지며, 약 40Ω/cm의 도전율을 가지는 것으로 관찰되었다.

전도성 도포는 도금, 도포, 물리 기상 증착, 화학 증착, 바인딩, 또는 전도성 물질의 결합에 의해 섬유 상에 바로 분포된다. 또한, 전도성 물질과 섬유 물질 사이의 접착력을 향상시키는데 구리, 코발트 또는 니켈과 같은 전도성 물질의 핵생성(nucleation), 또는 시이드(seed) 층이 사용될 수 있다. 전도성 물질은, 유전체 또는 전도성 섬유 물질로 이루어진 형성된 루프, 폼 및 직물 또는 섬유 상에 뿐만 아니라, 가변 길이의 개별의 유전체 또는 전도성 섬유 상에 분포될 수 있다.

적합한 전도성 섬유의 실예는 금으로 도포된 폴리에틸렌 섬유이다. 전도성섬유의 다른 실예는 금으로 도금된 아크릴 섬유와 로듐으로 도포된 나일론 섬유를 포함한다. 핵생성 물질을 사용하는 전도성 섬유의 실예는 구리 시이드 층으로 도포된 나일론 섬유와 구리층 상에 증착된 금층이다.

전도성 필러는 탄소 기본 물질 또는 전도성 입자 및 섬유를 포함할 수 있다. 전도성 탄소 기본 물질의 실예는 탄소 파우더, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 탄소 나노폼, 탄소 에어로겔, 흑연, 및 이들의 조합물을 포함한다. 전도성 입자 또는 섬유의 실예는 본질적으로 전도성 폴리머, 전도성 물질로 도포된 유전체 또는 전도성 입자, 전도성 물질 내에 도포된 유전체 필러 물질, 전도성 무기립자, 전도성 세라믹 입자, 및 이들의 조합물을 포함한다. 전도성 필러는 여기에 설명된 바와 같이, 귀금속과 같은 금속, 탄소계 물질, 전도성 세라믹 물질, 금속 무기화합물, 또는 이들의 조합물에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 도포될 수 있다. 필러 물질의 실예는 구리 또는 니켈로 도포된 흑연 또는 탄소 필러이다. 전도성 필러는 2 이상의 종횡비를 가지는 종축, 구형 또는 타원형, 또는 제조된 필러의 임의의 다른 형상일 수 있다. 필러 물질은 제 2 물질의 물리적, 화학적, 전기적 상태량을 변경시키도록 제 2 물질내에 분포될 수 있는 물질과 같이, 여기에서는 폭넓게 정의되어 있다. 이와 같이, 필러 물질은 전술한 바와 같이 전도성 금속 또는 전도성 폴리머 내에 부분적으로 또는 완전하게 도포된 유전체 또는 전도성 섬유 물질을 포함할 수 있다. 전도성 금속 또는 전도성 폴리머 내에 부분적으로 또는 완전하게 도포된 유전체 또는 전도성 섬유 물질의 필러는 완전한 섬유 또는 다수의 피스(piece)의 섬유일 수 있다.

전도성 재료는 유전 및 전도성 섬유와 필러 모두의 코팅에 사용되어 전도성 폴리싱 재료의 형성에 바람직한 레벨의 전도성을 제공한다. 일반적으로, 전도성 재료의 코팅은 섬유 및/또는 필러상에 약 0.01㎛과 약 50㎛ 사이, 양호하게 약 0.02㎛과 약 10㎛ 사이의 두께로 증착된다. 이런 코팅은 통상적으로 약 100Ω-cm이하, 양호하게 약 0.001Ω-cm 과 약 32Ω-cm사이의 저항을 가지는 섬유 또는 필러를 만든다. 본 고안은 저항이 섬유 또는 필러 양 재료와 사용된 코팅에 의존하고, 전도성 재료, 예를 들어 0 ℃에서 저항 9.81μΩ-cm을 가지는 백금의 저항으로 생각할 수 있다. 적당한 전도성 섬유의 예는 약 0.1㎛ 구리, 니켈 또는 코발트와 상기 구리, 니켈 또는 코발트층 상에 놓인 약 2㎛의 금으로 코팅되어, 전체 직경이 약 30㎛와 약 90㎛사이인 나일론 섬유를 포함한다.

전도성 폴리싱 재료는 소망의 전기 전도성 또는 다른 연마체 성질을 얻기 위해서 추가의 전도성 재료와 전도성 필러로 적어도 부분적으로 코팅되거나 커버된 전도성 또는 유전 섬유의 조합체를 포함할 수 있다. 조합체의 한 예로는 전도성 폴리싱 재료의 적어도 일부분을 포함하는 전도성 재료로서 그라파이트와 금 코팅된 나일론 섬유를 사용하는 것이다.

전도성 섬유 재료, 전도성 필러 재료 또는 이들의 조합체는 결합제(binder material)내에 분산되어지거나 화합 전도성 폴리싱 재료를 형성할 수 있다. 결합제의 한 형태는 종래 폴리싱 재료이다. 종래 폴리싱 재료는 일반적으로 유전 폴리머 재료와 같은 유전 재료이다. 유전 폴리머 폴리싱 재료의 예는 폴리우레탄과 필러가 혼합된 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리페니렌 설파이드(polyphenylenesulfide, PPS), Teflon^TM폴리머, 폴리스티렌, 에틸렌-프로피렌-디엔-메틸렌(ethylene-propylene-diene-methylene, EPDM) 또는 이들의 조합물과 기판 표면을 폴리싱하는데 사용된 다른 폴리싱 재료를 포함한다. 종래 폴리싱 재료는 또한 우레탄이 들어가 있거나 거품 상태로 있는 펠트 섬유(felt fibers)를 포함한다. 본 고안은 어떠한 종래 폴리싱 재료도 여기서 기술한 전도성 섬유와 필러와 함께 결합제로서 사용될 수 있다는 것을 생각할 수 있다.

첨가제는 결합제에 추가되어 폴리머 재료내의 전도성 섬유, 전도성 필러 또는 이들의 조합물의 분산을 도울 수 있다. 첨가제는 섬유 및/또는 필러로부터 형성된 폴리싱 재료와 결합제의 기계적, 열적 및 전기적 특성을 개선하는데 사용될 수 있다. 첨가물은 폴리머의 교차 결합(cross linking)을 개선하기 위한 크로스 링커와 결합제내에 보다 균일하게 전도성 섬유 또는 전도성 필러를 분산시키기 위한 분산제를 포함한다. 크로스 링커의 예들은 아미노 화합물, 실란 크로스링커, 폴리이소시아네이트 화합물과 이들의 조합물을 포함한다. 분산제의 예는 N-치환된 긴 사슬 알케닐 숙신이미드; 고분자량 유리산의 아민염; 아민, 아미드, 이민, 이미드, 하이드로실, 에테르와 같은 극성기를 포함하는 메타그릴산 또는 아크릴산 유도체의 공중합체와; 아민, 아미드, 이민, 이미드, 하이드로실, 에테르와 같은 극성기를 포함하는 에티렌-프로필렌 공중합체를 포함한다. 추가로 티오클리콜산과 관련 에스테르와 같은 황함유 화합물도 결합제내의 금 코팅 섬유와 필러에 효과적인 분산제로서 여겨왔다. 본 고안은 첨가제의 량과 형태가 사용된 섬유 또는 필러 재료 뿐만 아니라 결합제에 따라서 변하고, 전술한 예가 예시적인 것이지 본 고안의 범주를 제한할 목적으로 구성되거나 해석되어져서는 안된다는 것을 생각할 수 있다.

추가로, 전도성 섬유 및/또는 필러 재료의 약간이 결합제내에 형성될 수 있어서, 전도성 섬유 및/또는 전도성 필러 재료의 충분한 량을 제공함으로서 결합제내에 물리적으로 연속성이거나 전기적으로 연속성인 매체 또는 상(medium or phase)을 형성한다.

전도성 메쉬는 전도성 결합제내에 배치된 또는, 전도성 결합제로 코팅된 전도성 섬유 및 전도성 필러를 포함할 수 있다. 전도성 결합제는 폴리머 화합물내에 배치된 전도성 물질 복합체 또는 비금속 전도성 폴리머를 포함할 것이다. 그라파이트 분말, 그라파이트 조각, 탄소 섬유, 탄소 분말, 카본 블랙, 또는 전도성 물질로 코팅된 섬유와 같은 전도성 필러 및, 폴리우레탄 또는 실리콘과 같은 폴리머 물질의 혼합물이 전도성 결합제를 형성하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재한 바와 같이 전도성 물질로 코팅된 섬유들은 전도성 결합제내에서 사용하기 위한 전도성 필러로서 이용될 것이다. 예를 들어, 탄소 섬유 또는 금-코팅 나일론 섬유가 전도성 결합제를 형성하는데 사용될 것이다.

전도성 필러 및/또는 섬유의 분산을 촉진할 필요가 있고, 폴리머와 필러 및/또는 섬유 사이의 접착을 개선할 필요가 있으며, 전도성 호일과 전도성 결합제 사이의 접착을 개선할 필요가 있을 뿐만 아니라, 전도성 결합제의 기계적, 열적 및 전기적 특성을 개선할 필요가 있는 경우, 전도성 결합제는 또한 첨가제를 포함할수 있다. 접착 개선을 위한 첨가제의 예를 들면, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 또는 그 조합을 포함한다.

전도성 결합제는 약 10 microns 및 약 1millimeter 두께와 같이 약 1 microns 및 10 밀리미터 사이의 두께를 구비할 수도 있다. 다층의 전도성 결합제가 전도성 메쉬에 적용될 수도 있다. 전도성 결합제는 전도성 메쉬에 대하여 다층으로 적용될 수도 있다. 일면에서, 메쉬가 천공된 후에 전도성 결합제가 전도성 메쉬에 적용되어 천공 프로세스로부터 노출된 메쉬의 부분을 보호한다.

추가적으로, 전도성 결합제를 적용하기 전에 전도성 프라이머가 전도성 메쉬에 배치되어 전도성 메쉬에 전도성 결합제의 부착을 개선한다. 전도성 프라이머는 전도성 결합제보다 훨씬 크게 재료 상호간의 접촉을 가지는 특성을 생성하도록 개선된 조성으로 전도성 결합제에 유사한 재료로 개조될 수도 있다. 적절한 전도성 프라이머 재료는 예를 들어 0.001Ω-㎝ 및 약 32Ω-㎝사이에서와 같이 약 100Ω-㎝ 이하의 비저항을 구비할 수도 있다.

전도성 섬유 및/또는 필러 재료는 일반적으로 폴리머 결합제와 조합될 때 폴리싱 재료의 약 2wt.%와 약 85wt.%사이, 양호하게 약 5wt.%와 약 60wt.%사이를 포함한다.

전도성 재료와, 선택적으로 전도성 필러로 코팅된 섬유 재료로된 직조 섬유질(interwoven fabric) 또는 천은 결합제내에 놓여질 수 있다. 전도성 재료로 코팅된 섬유 재료는 직조되어 얀(yarn)을 형성한다. 얀은 함께 프레스되어 접착제 또는 코팅의 도움으로 전도성 매쉬(conductive mesh)를 만들수 있다. 얀은 폴리싱패드 재료내에 전도성 소자로서 배치되거나 천 또는 섬유질로 짜여질 수 있다.

그 대신에, 전도성 섬유 및/또는 필러는 본딩제와 조합될 수 있어 화합 전도성 폴리싱 재료를 형성할 수 있다. 적합한 본딩제의 예는 에폭시, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 폴리아미드, 플루오르폴리머, 이들의 플루오르화 유도체, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 전도성 폴리머와 같은 추가의 전도성 재료, 추가의 전도성 필러와 이들의 조합물은 바람직한 전기 전도성 또는 다른 연마체 특성을 달성하기 위해서 본딩제와 함께 사용될 수 있다. 전도성 섬유 및/또는 필러는 화합 전도성 폴리싱 재료의 약 2wt.%와 약 85wt.%사이, 양호하게 약 5wt.%와 약 60wt.%사이를 포함할 수 있다.

전도성 섬유 및/또는 필러 재료는 약 50Ω-cm이하, 양호하게는 약 3 Ω-cm이하의 부피 또는 표면 저항을 가지는 전도성 폴리싱 재료 또는 연마체를 형성하는데 사용될 수 있다. 연마체의 한 양태에서, 연마체 또는 연마체의 표면은 약 1 Ω-cm이하의 저항을 가진다. 일반적으로, 전도성 폴리싱 재료 또는 전도성 폴리싱 재료와 종래의 폴리싱 재료의 화합물을 제공하여 약 50 Ω-cm이하의 부피 저항(bulk resistivity) 또는 부피 표면 저항을 가지는 전도성 연마체를 만든다. 전도성 폴리싱 재료와 종래의 폴리싱 재료의 화합물의 예는 충분한 량으로 폴리우레탄의 종래의 폴리싱 재료내에 배치된 1 Ω-cm이하의 저항을 나타내는 금 또는 카본 코팅된 섬유를 포함하여, 약 10 Ω-cm이하의 부피 저항을 가지는 연마체를 만든다.

여기서 기술한 전도성 섬유 및/또는 필러로부터 형성된 전도성 폴리싱 재료는 일반적으로 지속된 전기장하에서 약화되지 않고 산성 또는 염기성 전해질내에서약화에 강한 기계적 특성을 가진다. 사용된 전도성 재료와 어느 결합제는 필요하다면 종래 연마체 내에 사용된 종래의 폴리싱 재료의 기계적 특성과 같게 조합된다. 예를 들면, 전도성 폴리싱 재료는 혼자든지 또는 결합제와 조합해서든지 상술하고 미국 펜실베니아 필라데피아에 본사를 둔 ASTM(American Society for Testing and Materials)에 의해 측정한 바와 같이, 폴리머 재료에 대한 쇼어 D 경도계(Shore D hardness scale)에서 약 100 이하의 경도를 가진다. 한 양태에서, 전도성 재료는 폴리머 재료에 대한 쇼어 D 경도계(Shore D hardness scale)에서 약 80 이하의 경도, 양호하게는 종래 경성 폴리싱 패드에 대해 약 50과 약 80사이의 쇼어 D 경도를 가진다. 예를 들면, 전도성 폴리싱 패드는 약 50과 약 70사이의 쇼어 D 경도를 가질 수 있다. 전도성 폴리싱부(110)는 일반적으로 약 500마이크론 이하의 표면 조도를 포함한다. 폴리싱 패드의 특성은 일반적으로 기계 폴리싱 동안과 바이어스를 기판 표면에 가할 때 기판 표면의 스크래칭(scratching)을 감소하거나 최소화하도록 설계되어 있다.

연마체 구조

한 특징에서, 연마체는 지지부 상에 배치된 여기서 전술한 전도성 폴리싱 재료로된 단일 층으로 구성되어 있다. 다른 특징에서, 연마체는 기판 표면상에 하나 이상의 전도성 재료를 포함하거나 기판과 하나 이상의 연마체 또는 하부 패드(sub-pad)를 접촉하기 위한 전도성 표면을 제공하는 다수의 재료층을 포함할 수 있다.

도 1는 연마체(105)의 한 실시예의 부분 단면도이다. 도 1에 도시한 연마체(105)는 기판 표면을 폴리싱하기 위한 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지또는 하부 패드부(120)를 가지는 화합물 연마체를 포함한다.

전도성 폴리싱부(110)는 여기에 기술한 바와 같이 전도성 섬유 및/또는 전도성 필러를 포함하는 전도성 폴리싱 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 폴리싱부(110)는 폴리머 재료내에 배치된 전도성 섬유 및/또는 전도성 필러를 포함하는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 전도성 폴리싱부는 전도성 섬유의 하나 이상의 로프, 코일 또는 링, 또는 전도성 섬유로 짜여진 전도성 섬유질 또는 천을 포함할 수 있다. 전도성 폴리싱부(110)는 또한 다중층의 전도성 재료, 예를 들어 다중층의 전도성 천 또는 섬유질로 구성되어질 수 있다.

전도성 폴리싱부(110)의 한 예는 폴리우레탄내에 배치된 금 코팅된 나일론과 그라파이트 입자를 포함한다. 다른 예는 폴리우레탄 또는 실리콘내에 배치되어 있는, 그라파이트 입자, 카본 나노튜브, 카본 섬유와 이들의 조합체를 포함한다.

연마체 지지부(120)는 일반적으로 전도성 폴리싱부(110)의 직경 또는 폭과 동일하거나 작다. 그러나, 본 고안은 연마체 지지부(120)가 전도성 폴리싱부(110)보다 약간 큰 폭 또는 직경을 가질 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 여기서 도면에는 원형 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지부(120)를 도시하고 있지만, 본 고안은 전도성 폴리싱부(110), 연마체 지지부(120) 또는 이들 둘이 다른 형상, 즉 직사각형 표면 또는 타원형 표면을 가질 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 본 고안은 나아가서 전도성 폴리싱부(110), 연마체 지지부(120) 또는 이들 둘이 재료로된 선형 웨브 또는 벨트를 형성할 수 있다는 것을 생각할 수 있다.

연마체 지지부(120)는 폴리싱 프로세스에서 불활성 재료를 포함할 수 있으며ECMP 동안 소모 또는 손상에 강하다. 예를 들어, 연마체 지지부는 폴리머 재료, 예를 들어 폴리우레탄과 필러가 혼합된 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리페니렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), Teflon^TM폴리머, 폴리스티렌, 에틸렌-프로피렌-디엔-메틸렌(ethylene-propylene-diene-methylene, EPDM) 또는 이들의 조합물과 기판 표면을 폴리싱하는데 사용된 다른 폴리싱 재료를 포함하는 종래 폴리싱 재료로 구성될 수 있다. 연마체 지지부(120)는 프로세싱 동안 연마체(105)와 캐리어 헤드(130)사이에 가해진 약간의 압력을 흡수하기 위해서, 우레탄이 들어가 있는 압축된 펠트 섬유(felt fibers)와 같은 종래의 연성 재료일 수 있다. 연성 재료는 약 20과 약 90사이의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다.

그 대신에, 연마체 지지부(120)를 전도성 귀금속 또는 전도성 폴리머를 포함하는 폴리싱 후 해롭게 작용하지 않았던 주위의 전해질과 호환가능한 전도성 재료로부터 만들 수 있어서, 연마체에 전기 전도를 준다. 귀금속의 예들은 금, 플라티늄, 팔라듐, 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄, 오스뮴과 이들의 조합물을 포함하며, 이들 중 금과 플라티늄이 양호하다. 구리와 같은 주위 전해질과 작용하는 재료는 이런 재료가 종래 폴리싱 재료 또는 귀금속과 같은 불활성 재료에 의해서 주위 전해질로부터 절연되는 경우에 사용될 수 있다.

연마체 지지부(120)이 전도성이면, 연마체 지지부(120)는 전도성 폴리싱부(110)보다 큰 전도성, 즉 낮은 저항을 가질 수 있다. 예를 들어, 전도성 폴리싱부(110)는 0℃에서 저항 9.81μΩ-cm을 가지는, 플라티늄을 포함하는 연마체지지부(120)와 비교해서 약 1.0Ω-cm 이하의 저항을 가질 수 있다. 전도성 연마체 지지부(110)는 기판 표면에서의 균일한 양극 분해를 위한 폴리싱 동안, 제품의 표면, 예를 들어 제품의 반경을 따라서 전도성 저항을 최소화하도록 균일한 바이어스 또는 전류를 제공할 수 있다. 전도성 연마체 지지부(120)는 전도성 폴리싱부(110)에 전력을 전송하기 위해서 전원에 결합될 수 있다.

일반적으로, 전도성 폴리싱부(110)는 폴리싱 재료의 사용에 적합하고 폴리싱 프로세스내에서 적합한 종래의 접착제에 의해 연마체 지지부(120)에 접착된다. 접착제는 프로세스의 조건과 제조자의 희망에 따라서 전도성 또는 유전성일 수 있다. 연마체 지지부(120)는 접착제 또는 기계적 클램프에 의해서, 디스크(206)과 같은 지지체에 부착될 수 있다. 그 대신에, 연마체(105)만이 전도성 폴리싱부(110)를 포함한다면, 전도성 폴리싱부는 접착제 또는 기계적 클램프에 의해서, 디스크(206)와 같은 지지체에 부착될 수 있다.

연마체(105)의 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지부(120)는 일반적으로 전해질에 침투성이다. 다수의 천공에는 유체 흐름이 관통하기가 용이하게 제각기 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지부(120)에 형성될 수 있다. 다수의 천공은 프로세싱 동안 전해질이 흘려갈 수 있게 하여 표면에 접촉한다. 천공은 전도성 직물 똔느 천을 짜는 사이와 같은 제조 동안에 본래부터 형성될 수 있거나, 기계적 수단에 의해 재료에 형성 또는 패턴되어질 수 있다. 천공은 연마체(105)의 각 층을 통해서 부분적으로 또는 완전히 형성될 수 있다. 전도성 폴리싱부(110)의 천공과 연마체 지지부(120)의 천공은 유체 흐름이 용이하게 관통하도록 정렬될 수 있다.

연마체(105)내에 형성된 천공(150)의 예는 약 0.02인치(0.5미리미터)와 약 0.4 인치(10mm)사이의 직경을 가지는 연마체 내의 구멍을 포함할 수 있다. 연마체(105)의 두께는 약 0.1mm와 약 5mm사이일 수 있다. 예를 들어, 천공은 약 0.1인치와 약 1인치사이로 서로로부터 이격될 수 있다.

연마체(105)는 연마체 면에서의 전해질의 충분한 질량 흐름을 제공하기 위해서 연마체의 약 20%와 약 80% 천공 밀도를 가질 수 있다. 그러나, 본 고안은 유체 흐름을 제어하는데 사용될 수 있는 여기에 기술한 천공 밀도 아래 또는 이상의 천공 밀도를 가질 수 있다. 한 예에서, 약 50%의 천공 밀도는 기판 표면으로부터 균일한 양극 분해를 용이하는데 충분한 전해질 흐름을 제공하는 것으로 확인되어져 있다. 천공 밀도는 천공을 포함하는 연마체의 볼륨으로서 여기서 폭넓게 기술되어 있다. 천공 밀도는 천공이 연마체(105)내에 형성되어질 때 연마체의 표면 또는 몸체의 천공의 직경 또는 크기와 총수(aggregate number)를 포함한다.

천공 크기와 밀도는 연마체(105)를 통해서 기판 표면에 전해질의 균일한 분포를 제공하도록 선택된다. 일반적으로, 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지부(120) 양자의 천공의 조직, 천공 크기와 천공 밀도는 전도성 폴리싱부(110)와 연마체 지지부(120)를 통해서 기판 표면까지 전해질의 충분한 질량 흐름을 제공하도록 서로 형상되어지고 정렬되어 있다.

그루브는 연마체(105)에서의 전해질 흐름을 촉진시키도록 연마체(105)내에 배치될 수 있어서, 양극 분해 또는 전기 도금 프로세스 동안 기판 표면에 효과적이고 균일한 전해질 흐름을 제공할 수 있다. 그루브는 단일층 또는 다층에 부분적으로 형성될 수 있다. 본 고안에서는 그루브가 기판 표면에 접촉하는 상부층 또는 폴리싱 표면내에 형성되어 질 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 연마체의 표면에 증가되거나 제어된 전해질 흐름을 제공하기 위해서, 천공의 일부분 또는 여러부분은 그루브와 상호연결될 수 있다. 변경적으로, 천공의 모든 연마체(105)내에 배치된 그루브와 상호연결할 수 있거나 또는 하나도 상호연결하지 않을 수 없다.

전해질 흐름을 용이하게 하는데 사용된 그루브의 예는 여러개 중에서도 선형 그루브, 원호 그루브, 환형 원심 그루브, 방사방향 그루브와 헬리컬 그루부를 포함한다. 연마체(105)내에 형성된 그루브는 정사각형, 원형, 반원형의 단면 또는 연마체의 표면에서의 유체 흐름을 용이하게 할 수 있는 임의의 다른 형상도 가질 수 있다. 그루브는 서로 교차할 수 있다. 그루브는 폴리싱 표면상에 배치된 교차 X-Y 패턴, 또는 폴리싱 표면상에 형성된 교차 삼각형 패턴 또는 이들의 조합과 같은, 패턴으로 형상될 수 있어, 기판의 표면에서의 전해질 흐름을 개선한다.

그루브(groove)는 서로 약 30mils 및 약 300mils 사이의 간격으로 이격될 수도 있다. 통상적으로, 연마체(polishing article)에 형성된 그루브는 약 5mils와 약 30mils 사이의 너비를 구비하지만, 폴리싱에 대하여 요구되는 바와 같이 크기가 변할 수도 있다. 그루브 패턴의 일예로는 서로 약 60mils로 이격된 약 10mils 너비의 그루브를 포함한다. 적절한 그루브 형상, 크기, 지름, 단면적 형상, 또는 간격이 전해질(electrolyte)의 원하는 유동을 제공하는데 사용된다. 추가적인 횡단면 및 그루브 형상은, 함께 출원된 출원일이 2001년 10월 11일인 미국 임시출원 제 60/328,434호의 특허로서, 본 청구 범위 및 설명과 모순되지 않는 범위에서 참조로써 통합되며 고안의 명칭이 "Method And Apparatus For Polishing Substrates"인 출원에 더욱 상세하게 기술된다.

기판 표면으로의 전해질 운송(transport)은 몇몇의 천공(perforations)을 그루브와 교차시킴으로써 강화되어, 한 세트의 천공으로 전해질이 유입될 수 있게 하고, 그루브를 통하여 기판 표면 주변에 고루 분포될 수 있게 하는데, 그런 후 프로세싱 전해질은 천공을 통하여 유입되는 추가적인 전해질을 통하여 다시 충진된다. 패드 천공 및 그루빙의 일예는 여기서의 일면들과 청구 범위에 모순되지 않는 범위에서 참조로써 통합되는 2001년 12월 20일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제 10/026,854호에 더욱 상세하게 기술된다.

천공 및 그루브를 구비하는 연마체의 일예는 다음과 같다. 도 2는 그루빙된 연마체의 일실시예의 평면도이다. 연마체(105)의 라운드 패드(240)가 기판 표면으로의 전해질 유동을 허용하는 충분한 크기와 구조의 다수 개의 천공(246)을 구비하는 것이 도시된다. 천공(246)은 서로 약 0.1인치와 약 1인치 사이의 간격으로 이격될 수 있다. 천공은 약 0.02인치(0.5millimeters)와 약 0.4인치(10㎜) 사이의 지름을 구비하는 원형 천공일 수도 있다. 천공의 추가적인 개수와 형상은 사용되는 장비, 프로세싱 파라미터, 및 ECMP 조성에 따라 변할 수도 있다.

그루브(242)는 내부의 연마체(105)의 폴리싱 표면(248)에 형성되어, 베이신(basin, 202)으로부터의 벌크 용액(bulk solution)으로부터 기판과 연마체 사이의 갭으로 새로운 전해질을 운송하는 것을 돕는다. 그루브(242)는, 도 2에 도시된 폴리싱 표면(248)의 거의 원형인 중심 그루브의 그루브 패턴, 도 3에 도시된X-Y패턴 및 도 4에 도시된 삼각형 패턴을 포함할 수도 있다. 천공 및 그루브가 없는 선택적인 외측 부분(244)은 패드(240)를 지지하기 위해 형성되거나 또는 연마 시스템내에서 연마 패드(240)가 로딩 및 언로딩되는 동안 접촉 영역을 제공하기 위해 형성될 수 있다.

도 3는 폴리싱 패드(340)의 폴리싱 부분(348)의 X-Y 패턴에 배치된 그루브(342)를 구비하는 폴리싱 패드의 또 다른 실시예의 평면도이다. 천공(346)은 수직 및 수평으로 배치된 그루브의 교차점에 배치될 수도 있고, 또는 그루브(342) 외부의 연마체(348)에 배치될 수도 있다. 천공(346) 및 그루브(342)는 연마체의 내부 지름(344)에 배치되고 그리고 폴리싱 패드(340)의 외부 지름(350)에는 천공 및 그루브 및 천공이 없을 수도 있다.

도 4는 패턴화된 연마체(440)의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 그루브는 X-Y 패턴화된 그루브(442)와 교차하는 비스듬하게 배치되는 X-Y 패턴에 배치될 수도 있다. 비스듬한 그루브(445)는 X-Y 그루브(442)로부터 일정한 각을 가지고 배치될 수도 있는데, 예를 들어 X-Y 그루브(442)로부터 약 30° 및 약 60° 사이의 각으로 배치될 수도 있다. 천공(446)은 X-Y 그루브(442)의 교차점에 배치될 수도 있고, 그루브(442 및 445)을 따라 X-Y 그루브(442)와 비스듬한 그루브(445)의 교차점에 배치될 수도 있고, 또한 그루브(442 및 445)의 외부의 연마체(448)에 배치될 수도 있다. 천공(446) 및 그루브(442)는 연마체의 내부 지름(444)에 배치되고 그리고 폴리싱 패드(440)의 외부 지름(450)은 천공 및 그루브가 없을 수도 있다.

나선형 그루브, 서펜타인형 그루브(serpentine grooves)과 같은 형태의 추가적인 그루브 패턴의 예는 함께 출원된 2001년 10월 11일자 미국 임시특허 출원 제 60/328,434호에 더욱 상세하게 기술되는데, 이는 여기서의 청구 범위와 설명에 모순되지 않는 범위에서 참조로써 통합된다.

전력 인가

전력은 전술된 커넥터 또는 전력 전달 장치를 이용함으로써 전술된 연마체(105)에 연결될 수도 있다. 전력 전달 장치는 2001년 12월 27일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/033,732호에 보다 상세히 설명되어 있으며, 본 고안의 측면 및 청구범위와 일치하는 범위 내에서 본원에 참조된다.

도 5a 내지 도 5d는 전력원(도시 않음)에 연결된 연장부를 갖는 연마체의 실시예의 개략적인 평면도 및 측면도이다. 전력원은 성능(capability), 즉 양극 바이어스를 기판 표면에 이송하는 전류를 ECMP 프로세스에서 양극 용해에 공급한다. 전력원은 전도성 연마부 및/또는 연마체의 지지부 주위에 배열된 하나 이상의 전도성 접촉부에 의해 연마체에 연결될 수도 있다. 하나 이상의 전력원은 기판 표면의 일부분을 가로질러 가변 바이어스 또는 전류의 발생을 허용하도록 하나 이상의 접촉부에 의해 연마체에 연결될 수도 있다. 선택적으로, 하나 이상의 납이 전도성 연마부 및/또는 연마체의 지지부에 형성되어, 전력원에 결합된다.

도 5a는 전도성 커넥터에 의해 전력원에 결합된 전도성 연마 패드(505)의 일 실시예의 평면도이다. 전도성 연마부는 연마체 지지부(520) 보다 큰 폭 또는 직경을 갖는 전도성 연마부(510) 내에 형성된 연장부, 예를 들어 쇼울더 또는 개개 플러그를 가질 수도 있다. 연장부는 전류를 연마체(505)에 공급하기 위해 커넥터(525)에 의해 전력원에 결합된다. 도 5b에서, 연장부(515)는 전도성 연마부(510)의 평면으로부터 평행하게 또는 측면으로 연장하도록 형성될 수도 있고 연마 지지부(520)의 직경을 초과해서 연장할 수도 있다. 천공 및 그루빙의 패턴은 도 4에 도시된 것과 같다.

도 5b는 와이어와 같은 전도성 경로(532)를 통해 전력원(도시 않음)에 결합된 커넥터(525)의 일 실시예의 개략적인 횡단면도이다. 커넥터는 전도성 경로(532)에 연결되고 스크류와 같은 전도성 패스너(530)에 의해 연장부(515)의 전도성 연마부(510)에 전기적으로 결합된다. 볼트(538)는 전도성 연마부(510)를 고정시키는 전도성 패스너에 결합될 수도 있다. 워셔와 같은 스페이서(536)는 전도성 연마부(510)와 패스너(530) 및 볼트(538) 사이에 배치될 수도 있다. 스페이서(536)는 전도성 재료를 포함할 수도 있다. 패스너(530), 전기적 결합부(534), 스페이서(536) 및 볼트(538)는 예를 들어 금, 백금, 티탄, 알루미늄, 또는 구리와 같은 전도성 재료로 제조될 수도 있다. 전해질과 반응하는 재료, 예를 들어 구리가 사용된다면, 재료는 전해질과 반응하지 않는 재료, 예를 들어 백금으로 피복될 수도 있다. 도시되진 않지만, 전도성 패스너의 선택적인 실시예로는 전도성 클램프, 전도성 접착 테이프, 또는 전도성 접착제를 포함할 수도 있다.

도 5c는 도 2에 도시된 플레이튼 또는 디스크(206)의 상부면과 같은 지지부(560)를 통해 전력원(도시 않음)에 결합된 커넥터(525)의 일 실시예의 개략적인 횡단면도이다. 커넥터(525)는 지지부(560)와 결합하기 위해 연장부(515)의전도성 연마부(510)을 관통할 수 있는 충분한 길이를 갖는 스크류 또는 볼트와 같은 패스너(540)를 포함한다. 스페이서(542)는 전도성 연마부(510)와 패스너(540) 사이에 배치될 수도 있다.

지지부는 일반적으로 패스너(540)를 수용하도록 형성된다. 개구(546)는 도 5c에 도시된 것처럼 패스너를 수용하기 위해 지지부(560)의 표면 내에 형성될 수도 있다. 선택적으로, 전기적 결합부가 패스너(540)와 전도성 연마부(510) 사이에 배치되어 패스너가 지지부(560)와 결합될 수도 있다. 지지부(560)는 전도성 연마부(510)와 전기적 연결을 제공하도록 연마 플레이튼 또는 챔버의 외부의 전력원 또는 연마 플레이튼 또는 챔버에 일체화된 전력원에서, 와이어와 같은 전도성 경로(532)에 의해 전력원에 연결된다. 전도성 경로(532)는 지지부(560)와 일체화되거나 도 5b에 도시된 것처럼 지지부(560)로부터 연장할 수도 있다.

다른 실시예에서 패스너(540)는, 도 5d에 나타난 것처럼 전도성 폴리싱부(515)를 통해 연장되어 볼트(548)에 의해 고정되는 지지부(560)의 일체식 연장부일 수도 있다.

이제까지의 설명은 본 고안의 다양한 실시예에 대한 것이지만, 고안의 범위를 벗어나지 않고 본 고안에 대한 다른 추가의 실시예도 구현될 수 있으며, 따라서 본 고안의 범위는 이하의 청구의 범위에 의해 정해진다.

본 고안은 전기화학적 증착 기술, 전기화학적 용해기술, 연마 기술, 및/또는 이들의 조합 기술을 사용하여 기판 상의 증착 층을 평탄화하기 위한 장치 및 제조물을 제공한다.

Claims

기판을 처리하기 위한 연마체로서,

기판을 폴리싱하기 위한 적어도 전도성 표면을 가지는 몸체를 포함하며,

상기 전도성 표면은 폴리머 물질내에 배치된, 전도성 필러, 전도성 재료로 코팅된 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 전도성 요소를 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 섬유는 폴리아미드, 나일론 폴리머, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리머를 함유하는 디엔, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴 에틸렌 스틸렌, 아크릴릭 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리머 물질을 포함하며, 상기 전도성 재료는 금속, 탄소 재료, 전도성 세라믹 재료, 금속 무기 재료 또는 이들의 조합을 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 전도성 필러는 탄소 파우더, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 탄소 나노포옴, 탄소 에어로겔, 그라파이트 및 이들의 조합을 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 전도성 필러는 전도성 폴리머, 전도성 섬유, 전도성재료로 코팅된 유전체 또는 전도성 입자, 전도성 재료로 코팅된 유전체 필러 물질, 전도성 무기 입자, 전도성 세라믹 입자 및 이들의 조합을 포함하는 연마체.
제2항에 있어서, 상기 폴리머 물질은 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 황화폴리페닐렌, 우레탄이 함침된 펠트 파이버 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 전도성 재료로 코팅된 상기 섬유는 상기 섬유와 전도성 재료 사이에 배치되는 바인딩 재료 또는 핵성성 재료를 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 금이 위에 배치된 폴리아미드 섬유 및 폴리우레탄 결합제내에 배치된 그라파이트를 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 폴리우레탄 또는 실리콘내에 배치된, 그라파이트 입자, 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 및 이들의 조합을 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 몸체는 적어도 부분적으로 내부에 형성된 다수의 그루브 또는 천공을 더 포함하는 연마체.
제8항에 있어서, 상기 천공의 일부와 상기 그루브의 일부가 교차되는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 몸체는 지지부 위에 배치되는 폴리싱부를 포함하고, 상기 하나 이상의 전도성 요소는 상기 전도성 폴리싱부 위에 배치되는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 몸체는 상기 연마체를 전원에 연결하기 위한 커넥터를 더 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 커넥터는 하나 이상의 평행한 와이어, 상호 연결된 와이어의 메쉬, 또는 외측 둘레로부터 방사상으로 연장하는 패드의 연장부를 포함하는 연마체.
제11항에 있어서, 상기 연마체를 전원에 연결하기 위한 커넥터가 폴리싱부와 지지부 사이에 배치되고 하나 이상의 전도성 요소에 전기적으로 연결되는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 전도성 표면은 약 50 Ω- cm 또는 그보다 낮은 비저항을 가지는 연마체.
제1항에 있어서, 쇼어 D 경도 스케일로서 약 100 또는 그보다 낮은 경도를 가지는 연마체.
제16항에 있어서, 쇼어 D 경도 스케일로서 약 50 내지 약 80의 경도를 가지는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 몸체는 전도성 필러의 전도성 메쉬, 전도성 재료로 코팅된 다수의 섬유, 또는 이들의 조합, 및 그 위에 배치되는 접합제를 포함하는 연마체.
제1항에 있어서, 상기 폴리싱 패드는 지지부상에 배치된 전도성 폴리싱부를 구비하는 몸체를 포함하며,

상기 전도성 폴리싱부는 폴리머 물질내에 배치된 전도성 필러, 전도성 재료로 코팅된 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 전도성 요소를 포함하며, 상기 몸체는 다수의 천공을 포함하며, 상기 폴리싱부는 다수의 그루브를 포함하고, 상기 천공과 그루브의 일부가 서로 교차하는 연마체.
제19항에 있어서, 상기 몸체는 상기 폴리싱부와 상기 지지부 사이에 배치된 전원에 연마체를 연결하기 위한 커넥터를 더 포함하고 하나 이상의 전도성 요소에 전기적으로 연결되는 연마체.
제19항에 있어서, 상기 전도성 표면은 약 50 Ω- cm 또는 그보다 낮은 비저항을 가지는 연마체.
제19항에 있어서, 쇼어 D 경도 스케일로서 약 100 또는 그보다 낮은 경도를 가지는 연마체.
제22항에 있어서, 쇼어 D 경도 스케일로서 약 50 내지 약 80의 경도를 가지는 연마체.
제19항에 있어서, 상기 폴리싱부는 금이 위에 배치된 폴리아미드 섬유 및 폴리우레탄 결합제 내에 배치된 그라파이트를 포함하고 또는 폴리우레탄이나 실리콘 내에 배치된 그라파이트 입자, 카본 나노튜브, 카본 섬유 및 이들의 조합을 포함하는 연마체.