KR200419418Y1 - 연마 패턴 및 채널이 형성된 폴리싱 패드 컨디셔너 - Google Patents

연마 패턴 및 채널이 형성된 폴리싱 패드 컨디셔너 Download PDF

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KR200419418Y1
KR200419418Y1 KR2020050028968U KR20050028968U KR200419418Y1 KR 200419418 Y1 KR200419418 Y1 KR 200419418Y1 KR 2020050028968 U KR2020050028968 U KR 2020050028968U KR 20050028968 U KR20050028968 U KR 20050028968U KR 200419418 Y1 KR200419418 Y1 KR 200419418Y1
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polishing
polishing pad
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pad conditioner
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벤카타 알 발라가니
조지 라자리
케니 킹-타이 엔간
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

폴리싱 패드 컨디셔너는 베이스 및 베이스 위의 전면을 컨디셔닝하는 패드를 포함한다. 컨디셔닝 면은 중심 및 주변 영역을 포함한다. 연마 입자의 실질적으로 일정한 폭을 구비한 연마 스포크는 중심으로부터 주변 영역으로 연장된다. 스포크는 대칭적이고 서로 별도로 방사형으로 이격되고, 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한 컨디셔닝 면이 폴리싱 패드에 대하여 마찰될 때, 컨디셔닝 면은 폴리싱 슬러리를 수용하는 컷아웃 입구 채널, 컷아웃 입구 채널로부터 폴리싱 슬러리를 수용하는 도관, 및 수용된 폴리싱 슬러리를 방출하는 베이스의 주변 에지에 있는 출구를 구비할 수 있다.

Description

연마 패턴 및 채널이 형성된 폴리싱 패드 컨디셔너{POLISHING PAD CONDITIONER WITH SHAPED ABRASIVE PATTERNS AND CHANNELS}
도 1a(종래 기술)는 직립 섬유를 구비한 거친 상태의 폴리싱 패드의 일부분 측면도.
도 1b(종래 기술)는 패드가 사용되어 섬유가 헝크러져 매끄러워지고 웨이스트 미립자로 막힌 후의 도 1a의 폴리싱 패드를 보여주는 도면.
도 2(종래 기술)은 컨디셔닝 암 및 폴리싱 패드를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너 조립체의 평면도.
도 3a 내지 도 3d(종래 기술)는 실질적으로 연마 입자(도 3a)로 연속적으로 덮혀지며, 연마 입자의 주변 링(도 3b)을 구비하며, 연마 입자의 다중 방사형 아크(도 3c)로 분할되어 있는, 내부 원에 따라 접선 방향으로 배향된 연마 입자의 웨지(도 3d)로 분할되어 있는, 컨디셔닝 패드를 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 4는 연마 스포크가 서로 떨어져 방사형으로 이격된 연마 입자의 직선형 레그(leg)를 포함하는 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 5는 상이한 반경 거리에 위치하는 연마 아크가 공간적으로 이격된 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 6은 연마 스포크가 내부 원으로부터 외측으로 방사형 연장되는 연마 입자 의 S자형 레그를 포함하는 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 7은 연마 스포크가 연마 입자의 직선형 레그와 그 위에 사면체의 제 2 연마 입자를 포함하는 면을 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 8은 서로 떨어져 이격되고 비-연마 그리드에 위치하는 연마 사각형의 어레이를 포함하는 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너의 사시도.
도 9a는 베이스 위에 컷아웃 입구 채널이 컷아웃 채널과 주변 에지의 출구로부터 폴리싱 슬러리를 수용하는 도관을 구비한 컨디셔닝 면을 포함하는 패드 컨디셔너의 사시도.
도 9b는 패드 컨디셔너의 컷아웃 입구 채널, 도관, 및 출구를 도시한 도 9a의 패드 컨디셔너의 단면도.
도 9c는 컷아웃 입구 채널을 갖는 컨디셔닝 면, 및 도관과 출구를 갖는 후방 면을 도시한, 뒤집혀진 도 9a의 패드 컨디셔너의 분해 사시도.
도 10a는 CMP 연마기의 사시도.
도 10b는 도 10a의 CMP 연마기의 부분적으로 분해된 사시도.
도 10c는 도 10b의 CMP 연마기의 다이어그램화된 평면도.
도 11는 폴리싱되는 기판 및 도 10a의 CMP 연마기에 의해 컨디셔닝되는 폴리싱 패드의 다이어그램화된 평면도.
도 12는 폴리싱 패드를 컨디셔닝하고 있을 때 도 10a의 CMP 연마기의 컨디셔닝 헤드 조립체의 일부를 잘라낸 사시도.
※도면부호에 대한 부호의 설명※
20 : 폴리싱 패드 50, 50a 내지 50c : 패드 컨디셔너
52 : 컨디셔닝 면 54, 54a, 54b : 연마 입자
58 : 베이스 70 : 연마 스포크
74 : 중심 영역 76: 주변 영역
82a 내지 82d : 아크 형상 84, 84a 내지 84d : 연마 아크
91 : 연마 사각형 94 : 컷아웃 입구 채널
95, 95a, 95b : 도관 96 : 출구
97 : 주변 에지 100 : 화학 기계적 연마기
108,108a내지108c : 폴리싱 스테이션 112 : 기판 전달 스테이션
116 : 회전 캐루젤 (carousel) 120 : 회전 기판 홀더
140 : 기판 160 : 지지 플레이트
162 : 슬롯 172 : 샤프트
176 : 모터 178 : 제거가능한 측벽
182, 182a 내지 182c : 회전 플래튼 184, 184a 내지 184c : 폴리싱 패드
188, 188a내지188c : 컨디셔닝조립체 192 : 테이블 탑
196 : 컨디셔닝 헤드 200 : 암
204 : 베이스 208 : 컵
220 : 워터 제트 224 : 폴리싱 패드 표면
본 고안의 실시예는 화학 기계적 폴리싱 패드를 컨디셔닝하는 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
화학 기계적 연마(CMP)는 집적 회로 및 디스플레이의 제조에 있어서, 연속적인 에칭과 증착 공정을 위해, 기판의 표면 토포그래피를 매끄럽게 하는데 이용된다. 전형적인 CMP 장치는 연마 입자 슬러리가 그사이에 공급되어 기판을 폴리싱 하는 동안 폴리싱 패드에 대하여 기판을 진동시키고 가압시키는 폴리싱 헤드를 포함한다. CMP는 유전체 층에 평편한 표면, 폴리실리콘 또는 실리콘 산화물, 금속 필름으로 채워진 깊거나 얕은 트렌치, 및 그 밖의 층을 형성하는데 이용될 수 있다. CMP 폴리싱은 일반적으로 화학 및 기계적 영향의 결과로서 발생된다고 여겨져 왔는데, 예를 들면, 화학적 변화 층이 폴리싱 되어 제거되는 재료의 표면에 반복적으로 형성된다. 예를 들면, 금속 폴리싱에서, 금속 산화물 층이 형성되고 폴리싱 되는 금속층의 표면으로부터 반복하여 형성 및 제거된다.
CMP 공정 동안, 폴리싱 패드(20)는 패드 컨디셔너(24)에 의해 주기적으로 컨디셔닝된다. 다수의 기판 폴리싱 후에, 도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(20)는 꼬인 섬유, 및 패드(20) 섬유 사이의 공간(30)을 막히게 하는 축적되거나 트랩된 잔류물(28)로 인해 더 평탄한 표면으로 매끄럽게 된다. 결과로 나타나는 매끄러운 패드(20)는 결과적으로 폴리싱 슬러리를 보유하지 않으며 증가된 결점을 초래하고 특정 경우에는 또한 기판의 불균일한 폴리싱을 초래할 수 있다. 패드가 매끄러워지는 것을 개선하기 위해, 패드(20)는 도 2에서 도시된 바와 같이, 다이아몬드 입자와 같은, 연마 입자(34)를 구비한 컨디셔닝 면(32)을 갖는 패드 컨디셔너(24)에 의해 주기적으로 컨디셔닝되며, 컨디셔닝 면은 폴리싱 패드(20)의 이용된 폴리싱 표면(38)에 대하여 가압 된다. 컨디셔너(24)가 폴리싱 부스러기를 제거하고, 폴리싱 표면(38) 상의 기공 및 섬유의 장애를 없애며, 때때로 또한 폴리싱 슬러리를 보유하는 미세 스크래치를 형성함으로써 패드(20)를 컨디셔닝하기 위해 패드 표면에 대하여 회전하고, 패드 컨디셔너(24)는 점선으로 표시된 암(dotted arm; 36a)의 제 2 위치에 의해 도시된 바와 같이 앞뒤로 진동하는 암(36)에 장착된다. 패드 컨디셔닝 공정은 - 인-시츄 컨디셔닝(in-situ conditioning)으로 공지된- 폴리싱 공정 동안 또는 엑스-시츄 컨디셔닝(ex-situ conditioning)로 공지된 웨이퍼 폴리싱 공정 밖에서 수행되어 질 수 있다.
통상의 패드 컨디셔너(24)는 연마 입자(34)의 연속적인 층, 또는 패턴 스트립으로 덮힐 수 있다. 예를 들면, 도 3a는 연마 입자가 전체의 컨디셔닝 면(32)을 덮는 패드 컨디셔너(24)를 도시한다. 컨디셔닝 패드의 주위를 따라 연마 입자의 원형 스트립(40)이 도 3b에서 도시된 바와 같이 또한 이용되어 왔다. 원형 스트립(40)은 도 3c에서 도시된 바와 같이, 연마 입자와 매끄러운 영역이 교대로 밴드를 형성하면서 또한 세그먼트(40a, 40b)로 쪼개질 수 있다. 또 다른 구성에서, 연마 입자(24)의 웨지(42)는 다른 것과 이격되어 배치되고 도 3d에서 도시된 바와 같이 컨디셔닝 면(32)을 가로질러 접선을 따라 연장된다. 연마 입자 패턴은 비용을 제한할 수 있는 아이아몬드 접착된 영역의 분량을 제한하는데 이용될 수 있다. 그러나, 다소의 이러한 패턴은 종종 패드 표면을 가로질러 변할 수 있는 불균일하고 일 정치 않는 패드 컨디셔닝 결과를 가져온다. 패턴화된 연마 패드 구성은 또한 슬러리가 패드 컨디셔너(24)의 특정 영역 내에 끼거나 트랩되는 원인일 수 있어, 패드 컨디셔닝의 균일성을 더 감소시킬 수 있다.
통상적인 패드 컨디셔너(24)는 또한 폴리싱 패드 표면(38)으로부터 폴리싱 슬러리를 픽업하여 패드 컨디셔너(24)의 에지로부터 슬러리를 임으로 배출할 때 스플래싱면서 건조된 슬러리 축적의 결과를 가져온다. 예를 들면, 도 2에서 도시된 바와 같이, 회전하는 패드 컨디셔너(24)에 의해 발생된 원심력은 패드 컨디셔너(24)에 의해 픽업된 슬러리가 화살표(44)에 의해 도시된 대로 패드 컨디셔너의 에지를 따라 분출되도록 한다. 패드 컨디셔너(24)에 의한 폴리싱 패드(20)의 표면으로부터 슬러리의 고갈은 폴리싱 패드 표면의 건조한 스폿의 원인이 되고, 증가된 입자 결함 수와 아주 큰/아주 작은 긁힌 결함의 결과를 가져올 수 있다.
따라서, 폴리싱 패드의 균일하고 반복적인 컨디셔닝를 제공하는 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너를 갖추는 것이 바람직하다. 컨디셔닝 과정 동안 폴리싱 슬러리의 과도한 손실없이 폴리싱 패드를 컨디셔닝하는 것이 또한 바람직하다. 컨디셔닝 면에 이용되는 연마 입자의 양을 제어하는 동안 최적 컨디셔닝을 제공하는 연마 입자를 분배시키는 패드 컨디셔너를 갖추는 것이 더 바람직하다.
하나의 양태에서, 본 고안에 따른 폴리싱 패드 컨디셔너는 베이스 및 베이스에 패드 컨디셔닝 면을 포함한다. 컨디셔닝 면은 중심 및 주변 영역을 포함한다. 실질적으로 일정한 폭의 연마 입자를 갖는 연마 스포크는 중심으로부터 주변 영역 으로 연장된다. 스포크는 대칭적이고 서로 방사형으로 이격된다.
또 다른 양태에서, 컨디셔닝 면은 비-연마 스트립에 의해 이격되는 복수의 연마 아크를 포함한다. 연마 아크는 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 1의 반경 거리(R1)에서 하나 이상의 제 1 아크 세트 및 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 2 아크 세트를 포함한다. 연마 아크는 상이한 원주 길이를 가질 수 있다.
또 다른 양태에서, 컨디셔닝 면은 서로 떨어져 이격되고 비-연마 그리드에 위치하는 어레이의 연마 사각형을 포함한다. 어레이는 비-연마 영역과 연마 영역을 교대하면서 컨디셔닝 면을 가로질러 균일하게 분배된 연마 입자 사각형을 제공한다.
다른 또 하나의 양태에서, 패드 컨디셔닝 면은 컨디셔닝 면이 폴리싱 패드에 대하여 마찰될 때, 폴리싱 슬러리를 수용하도록 하는 하나 이상의 컷아웃 입구 채널을 포함한다. 도관은 컷아웃 입구 채널로부터 폴리싱 슬러리를 수용한다. 베이스의 주변 에지에 있는 출구는 수용된 폴리싱 슬러리를 방출하기 위해 제공된다. 이러한 양태는 슬러리를 보존하기 위해 폴리싱 슬러리의 재활용을 허용한다.
본 고안의 특색, 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구항, 및 본 고안의 실시예를 도시한 도면에 의해 더 잘 이해된다. 그러나, 각자의 특색이 본 고안에서, 단지 특별한 도면과의 관계에서가 아니라, 일반적으로 이용될 수 있고 본 고안은 이러한 특색의 어떤 결합이라도 포함할 수 있다는 것이 이해되어 져야 한다.
본 고안의 실시예에 따른 폴리싱 패드 컨디셔너(50)는 도 4 내지 도 8에서 도시된 바와 같이, 화학 기계적 폴리싱 공정 동안 패드를 컨디셔닝하기 위해 폴리싱 패드에 대하여 마찰되는 연마 입자(54)를 구비한 패드 컨디셔닝 면(52)을 포함한다. 베이스(58)는 구조적 강도를 제공하는 지지 구조이며 아크릴 또는 알루미늄 산화물과 같이 강철, 또는 다른 단단한 재료로 만들어 질 수 있다. 일반적으로, 베이스(58)는 디스크와 같은, 평편한 원형 바디를 포함한다. 베이스(58)는 또한 나사 또는 볼트가 연마기에 베이스(58)를 홀딩하기 위해 삽입되도록 컨디셔닝 면(52)을 통해 원추형으로 구멍을 넓힌 두 개의 나사 구멍(62a, 62b), 또는 베이스(58)의 후방 면(64)의 중심에 위치한 잠금 소켓(보이지 않음)처럼, CMP 연마기에 패드 컨디셔너(50)를 홀딩하는 메카니즘을 포함할 수 있다. 패드 컨디셔너(50)의 도시된 실시예가 여기서 설명되는 반면, 다른 실시예가 또한 가능하여, 본 청구항의 범위는 이러한 도시된 실시예에 국한되지 않는다는 것이 이해되어 져야 한다.
컨디셔닝 면(52)은 베이스(58)의 전방 표면일 수 있고, 또는 도 8에 도시된 바와 같이 연마 입자(54)를 전방 면 및 접착 면(46)으로서 제공되는 후방 면을 갖는 디스크와 같이, 분리 구조로 형성될 수 있다. 접착 면(46)은 대체로 상대적으로 매끄럽거나 홈(미도시)으로 약간 거칠게 처리되어 패드 컨디셔너(50)가 CMP 폴리싱 공정 동안 폴리싱 패드에 대하여 가압될 때 발생되는 강한 마찰력으로부터 쉽게 제거되거나 느슨해지지 않는 단단한 접착을 형성하도록 베이스(58)의 수용 면(48)에 연결될 수 있다. 접착 면(46)은 니켈 합금과 같이 브레이징 합금 또는 에 폭시 접착제로 베이스(58)의 수용 면(48)에 고정될 수 있다.
하나의 양태에서, 컨디셔닝 면(52)은 연마 입자(54)를 지지하고 홀딩하는 매트릭스 재료를 포함한다. 예를 들면, 매트릭스 재료는 니켈 또는 코발트 합금처럼, 금속 합금일 수 있고, 이것은 컨디셔닝 면(52)에 바람직한 패턴으로 피막되어, 결과적으로, 연마 입자(54)가 열 연성 피막으로 내장된다. 다른 양태에서, 연마 입자(54)는 베이스(58)의 전방 컨디셔닝 면(52)에 초기에 위치되어, 베이스(58)와 단일의 구조를 형성하는 컨디셔닝 면(52)을 형성하도록, 합금 재료가 높은 온도, 고압 제조 공정에서 연마 입자(54) 사이에 침투된다. 또 다른 양태에서, 예를 들면, 본 명세서에서 전체적으로 참조된, 비랑(Birang) 등에 일반 양도된 미국 특허 제 6,159,087호에서 설명된 것처럼, 매트릭스는 또한 연마 입자(54)가 내장되어 그리드의 X-Y 평면을 따라 서로 관계된 위치에 고정되는 메쉬일 수 있다. 메쉬는 니켈 와이어, 또는 중합체 스트링 메쉬와 같이 와이어 메쉬일 수 있다.
연마 입자(54)는 폴리싱 패드 또는 폴리싱 슬러리 입자의 재료 경도보다 더 높은 경도 값을 갖는 재료로서 선택된다. 연마 입자의 적합한 경도는 약 6 모어(Mohr) 이상이며 바람직하게는 8 모어 이상이다. 통상 사용되는 연마 입자(54)는 공업적으로 생산된 다이아몬드 결정을 포함한다. 예를 들면, 컨디셔닝 면(52)은 입자(54)주위의 지지 매트릭스로 구성된 나머지 부분과 함께 다이아몬드 체적의 약 60% 이상의 영역, 또는 다이아몬드 체적의 약 90% 이상 영역까지도 포함한다. 연마 입자(54)는 또한 예를 들면, 미국 특허 제 3,743,489호 및 3,767,371호에 의해 알려지고 양자 모두 본 명세서에서 전체적으로 참조된 바와 같이, 큐빅 또는 6각형 구조와 같이, 경질상(hard phase)의 붕소 카바이드 결정 일 수 있다.
통상적으로, 연마 입자(54)는 컨디셔닝 면(52)의 바람직한 수준의 거칠기를 제공하기 위해, 크기, 그러한 석질 크기, 또는 무게에 의해 선택된다. 연마 입자(54)는 또한 형태 즉, 상대적으로 매끄러운 외형을 갖는 입자와 대비하여 상대적으로 날카로운 외형 또는 결정 벽개면(cleavage)을 갖는 입자(54)에 의해 정렬된다. 예를 들면, 2004년 7월 8에 출원되고 본 명세서에서 전체적으로 참조었으며 일반 양도된 특허 출원 제 10/888,941호에서 기술된, 연마 입자(54)는 또한 축선 또는 횡단면에 대해 실질적으로 동일한 결정 대칭의 결정 구조를 갖도록 선택될 수 있다. 연마 입자(54)는 적어도 약 80% , 및 바람직하게는 그이상, 적어도 약 90%의 입자(54)가 동일한 결정 대칭을 갖도록 선택될 수 있다. 각각의 대칭적인 연마 입자(54)는 개별적으로 위치될 수 있는데, 예를 들면, 배향되어 특정한 방향, 예를 들면, 컨디셔닝 면(52)의 평면과 수직한 방향 쪽으로 대칭점의 축선이 지정되는 메쉬(미도시) 사이에 이격되어 배치된다. 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 면(52)은 또한 베이스(58) 표면의 선택된 영역에 형성된 금속 피막된 대칭 다이아몬드 입자와 같이 연마 입자(54)를 내장하거나 캡슐화하는 것에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 니켈 밀봉제(encapsulant)는 처음에는 선택된 대칭 다이아몬드 입자와 함께 혼합되고 나서 베이스(58)의 전방 면의 바람직한 영역에만 적용될 수 있다. 적합한 금속은 브레이징 합금 및 다른 금속 및 확산 접합(diffusion bonding), 가열 성형(hot pressing), 저항 용접 등과 같이 접합 기술로 이용되는 합금이다. 브레이징 합금은 낮은 용융점 금속 성분을 포함하는데, 이 금속 성분은 통상적으로 약 400℃ 미만인 용융점 온도까지 그리고 컨디셔닝 면이 함께 결합되고 있는 베이스의 용융점 온도 이하로 금속 합금의 용융점 온도를 감소시킨다. 적합한 브레이징 합금은 니켈 베이스 합금을 포함한다.
패드 컨디셔너(50)의 본 고안의 실시예는 균일한 패드 컨디셔닝, 일정한 패드 마모 비율, 및 선택적으로, 적은 소모 슬러리와 같은 최적 결합의 특성을 제공하도록 디자인된다. 이것은 패드(50)의 컨디셔닝 면(52)의 독특한 디자인의 연마 영역에 의해 달성된다. 예를 들면, 일 양태에서, 패드 컨디셔너(50)는 도 4에서 도시된 바와 같이, 레그(leg)가 중심 영역(74)에서 컨디셔닝 면(52)의 주변 영역(76)까지 실질적으로 일정한 폭의 연마 입자를 갖는 연마 스포크(70)를 구비한 컨디셔닝 면(52)을 포함한다. 스포크(70)는 대칭적이고 방사형으로 서로 이격되며 연마 입자가 없는 컨디셔닝 면(52) 상의 내부 원형(78)으로부터 외측으로 연장된다. 연마 스포크(70) 및 스포크(70) 사이의 비-연마 영역(80)은 내부 원형(78)으로부터 배향되도록 선택되어 스포크(70)가 서로 교차하여 슬러리 흐름 영역 또는 비 연마 영역(80)을 막는 것을 예방한다. 스포크(70)는 컨디셔닝 면(52)을 넘어 연장되어 베이스(58)의 측벽(81) 둘레를 위쪽으로 감쌀 수 있다. 측벽 연장부(83)는 컨디셔닝 패드의 에지까지 완전히 연장하는 더 균일한 컨디셔닝을 제공한다.
하나의 실시예에서, 스포크(70)는 떨어져 이격되고 내부 원형(78)으로부터 외측으로 방사형 연장되는 직선형 레그(70a)일 수 있다. 예를 들면, 각각의 직선형 레그 스포크(70a)의 중심 축선(79)은 15도 내지 45도의 각도 θ로 분리되어 컨디셔닝 면의 전체 360도 각도 범위에 걸쳐 약 6 내지 약 20 스포크를 제공한다. 직선형 레그 스포크(70a)는 매끄럽고 연마 입자가 없는 비-연마 웨지 영역(80)에 의해 분리된다. 직선형 레그 스포크(70a)의 연마 입자 및 비-연마 웨지(80)는 함께 채널을 만들어, 슬러리 흐름을 외측으로 향하게 하기 때문에 이점이 있다.
또 다른 실시예에서, 스포크(70)는 도 6에서 도시된 양태와 같이, 두 개 이상의 아치 형태(82a, 82b)를 형성하는 컨디셔닝 면의 표면을 가로질러 사인형으로 만곡된 S-자형 레그(70b)를 형성한다. 인접한 S자형 레그(70b)가 배치되어 이 아치 형태(82a,82b 및 82c,82d)는 각각 컨디셔닝 면(52)을 가로질러 동일한 S자형을 그린다. S자형 레그(70b)는 슬러리가 외측으로 흘러가는 거리가 증가되어, 더 오랜 주기 동안 컨디셔닝 공정하에서 슬러리를 유지시키기 때문에 이점이 있다. 또 다른 실시예에서, 스포크(70)는 연마 직선형 레그(70a)에 덧붙여진 제 2 연마 영역을 형성하는 사면체(70c)를 더 포함한다. 스포크는 제 1 연마 입자(54a)를 구비할 수 있고, 사면체(70c)는 제 2 및 상이한 형태의 연마 입자(54b)를 구비하거나, 또는 이것은 동일한 타입의 연마 입자이지만 상이한 넓이 밀도, 크기, 또는 형태로부터 양자 모두로 형성될 수 있다.
또 다른 양태에서, 컨디셔닝 면은 도 5에서 도시된 양태로, 주어진 폭을 갖고 비-연마 아치형 스트립(86)의 옆에 이격된 복수의 연마 아크(84)를 포함한다. 연마 아크(84)는 적어도 컨디셔닝 면의 중심(85)로부터 제 1 반경 거리(R1)에 있는 제 1 아크(84a) 세트, 및 컨디셔닝 면(52)의 중심(85)으로부터 그리고 컨디셔닝 면(52)의 종단(87)에 더 가까운 제 2 반경 거리(R2)에 있는 제 2 아크(84b) 세트를 포함한다. 거리 R1은 약 6.35mm(0.25") 내지 약 25.4mm(1")일 수 있고 R2의 거리는 약 50.8mm(2") 내지 약 101.6mm(4")일 수 있다. 바람직하게, 컨디셔닝 면(52)은 단지 두 개보다 많은 아크 세트, 예를 들면, 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 면(52)의 중심(85)으로부터 각각 상이한 반경에 있는 일련의 연마 아크(84a 내지 84d) 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 아크(84)는 0.125R의 ΔR만큼 분리될 수 있는데, 여기서 R은 컨디셔닝 면의 반경이다. 그러므로, 약 44.45mm(1.75") 내지 약 57.15mm(2.25")의 반경 R을 갖는 컨디셔닝 면(52)에 대해, 적합한 ΔR은 약 3.175mm(0.125") 내지 약 12.7mm(0.5")이다. 하나의 실시예로서, 57.15mm(2.25")의 반경을 갖는 컨디셔닝 면(52)은 중심으로부터 컨디셔닝 면(52)의 경계까지 반경 거리를 가로질러 9개의 연마 아크(84)를 가질 수 있다.
각각의 연마 아크(84)는 또한 연마 아크(84)의 외측 원주의 길이를 의미하는 상이한 원주 길이를 갖는다. 아크(84)의 내부 원주는 외측 원주의 반경 함수이다. 도 5에서 예를 들면, 컨디셔닝 면(52)의 중심(85)은 연마 원형(88)을 갖는데, 이는 컨디셔닝 면(52)의 중심으로부터 반경 거리로 크기가 점차 증가하는 원주 길이를 갖는 연마 아크(84a 내지 84d)에 의해 둘러 쌓인다. 증가하는 크기의 아크는 중심으로부터 증가하는 거리가 더 높은 원심력을 발생시키기 때문에 유리하며, 원심력은 차례로 더 큰 양의 슬러리가 외측 영역에 집중되도록 하여, 아크 크기를 증가시키는 것에 의해, 더 큰 장벽이 제공되어 컨디셔닝 표면 아래에 슬러리를 홀드하며, 이는 폴리싱 패드의 더 탁월한 컨디셔닝을 제공한다.
또 다른 양태에서, 컨디셔닝 면(52)은 서로 이격되고 비-연마 그리드(92)에 위치된 연마 다각형(90)의 어레이를 포함한다. 그리드(92)는 연마 다각형(90)을 형성하는 비-연마 재료의 교차하는 라인(93)을 갖는다. 예를 들면, 다각형(90)은 서로 직각, 평행 면의 평행사변형, 또는 6각형과 같은 4 면 이상의 규칙적인 구조인 면을 갖는 직사각형일 수 있다. 하나의 실시예에서, 연마 재료가 없는, 그리드(92)의 비-연마의 교차하는 라인(93)은 비-연마 그물 사이의 사각형 공간을 갖는 사각형 그리드를 한정하는 X 및 Y 양 평면에 별도로 동등하게 떨어져 이격된다. 각각의 연마 사각형(91)은 연마 입자(54)로 덮혀져서 서로 이격되며 비-연마 그리드에 위치되는 연마 사각형(91)의 어레이를 형성한다. 예를 들면, 각각의 사각형(91)은 약 54.516 mm2(0.1 sq"; inch2)의 표면적을 갖는 컨디셔닝 면에 대해 약 2.54mm(0.1") 내지 약 25.4mm(1")로 만들 수 있다.
패드 컨디셔너(50)의 전술된 양태는 폴리싱 패드의 컨디셔닝을 최적화하는 형태 및 크기로 맞추어진 패턴화된 연마 영역을 제공하여 폴리싱 패드에 더 균일한 세척과 컨디셔닝을 제공한다. 패턴화된 연마 영역은 비-연마 영역, 상승 효과를 내는 결합으로 산재되고 보다 양호한 패드 컨디셔닝을 제공하는 최적화된 형태로 산재된다. 전술된 양태에서, 패드 컨디셔너(50)는 폴리싱 패드의 더 균일하고 일정한 마모를 제공하는 미리 정한 주기적 간격 배치로 연마 영역을 대칭적으로 위치시킨다. 컨디셔닝 면(52)이 폴리싱 패드의 표면에 걸쳐 가압될 때, 패드는 다중 방향으로 마모되어 폴리싱 패드의 보다 양호한 더 균일한 컨디셔닝을 제공한다. 또한, 패턴화된 영역은 하나의 컨디셔닝 패드로부터 또 다른 것까지 연마 영역에서 더 적은 가능성의 변화로 형태 및 크기에서 일정하도록 선택된다.
또 다른 양태에서, 패드 컨디셔너(50)는 전술된 디자인의 컨디셔닝 패드 면(52), 또는 예를 들면, 연속적으로 덮힌 표면의 연마 입자(54)를 갖는 컨디셔닝 면(52)과 같이 다른 면(52)과 결합하여 이용될 수 있는 폴리싱 슬러리 재활용 시스템을 포함한다. 도 9a 내지 9c에 도시되어 있는 실시예에서, 이러한 양태의 패드 컨디셔너(50)는 컨디셔닝 면(52)이 폴리싱 패드(20)에 대하여 마찰될 때 폴리싱 슬러리를 수용하는 하나 이상의 컷아웃 입구 채널(94)을 포함한다. 컷아웃 입구 채널(94)은 폴리싱 패드(20)의 표면으로부터 폴리싱 슬러리를 효과적으로 회수하도록 윤곽을 갖는다. 예를 들면, 도시된 양태에서, 컷아웃 입구 채널(94)은 베이스(58)의 중심 영역(74) 주위에 제 1 폭을 갖는 테이퍼 처리된 내측 섹션(94a)과 베이스(58)의 주변 영역(76) 주위에 제 2 폭을 갖는 외측 섹션(94b)으로 윤곽을 갖는다. 채널(94)의 외측 섹션(94b)의 더 큰 폭은 더 큰 양의 폴리싱 슬러리를 주워 담도록 하여, 폴리싱 슬러리는 중심 입구(102)쪽 내부로 향하고, 더 좁은 폭의 내측 섹션(94a)은 중심 입구(102) 내부로 힘을 받아 들어오는 슬러리의 속도를 증가시킨다. 도시된 바와 같이, 일 양태에서, 컷아웃 입구 채널(94)의 내측 섹션(94a)은 만곡되고 테이퍼진 말단부(98)로부터 일정한 폭의 평행 벽을 갖는 중간 섹션(94c)까지 외부로 방사형으로 나선형을 그리고, 평행 벽은 차례로 플래어 처리되어 v자형 종단(99)이 방사형으로 증가하는 폭을 갖는 채널(94)의 외측부(94b)를 형성한다. 컷아웃 입구 채널(94)은 단일 채널, 2 채널(도시) 또는 다중 채널일 수 있다.
하나 이상의 도관(95)은 베이스(58)에 제공되어 컷아웃 입구 채널(94)로부터 폴리싱 슬러리를 수용한다. 도관(95)은 베이스(58)를 통해 연장되어 베이스(58)를 통과하는 네트워크 통로(101)를 형성한다. 예를 들면, 일 양태에서, 도관(95)은 베이스의 중심 영역(74)에 중심 원형 구멍(102)으로부터 별모양으로 방사형으로 퍼지는 복수의 통로(101)를 포함한다. 중심 원형 구멍(102)은 별모양의 통로(101)에 분배되는 컷아웃 입구 채널(94)로부터 폴리싱 슬러리를 수용한다. 통로(101)는 수용된 폴리싱 슬러리를 방출하는 베이스(58)의 주변 에지(97)에 있는 하나 이상의 출구(96)를 공급한다. 출구(96)는 베이스(58)의 주변 에지(97)에 위치하여 폴리싱 슬러리가 컨디셔닝 패드의 주변 에지(97)에 재활용 된다. 이것은 폴리싱 슬러리가 패드 컨디셔너(50)의 주변 에지(97)로부터 방출되어 컨디셔닝 되는 밑에 있는 폴리싱 패드의 표면으로 돌아가게 한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 도관(95a,95b)는 중심 구멍(102)으로부터 베이스(58)의 맞은편 단부 외측으로 방사형 연장된다.
전술된 패드 컨디셔너(50)는 CMP 연마기의 어떤 타입으로도 이용될 수 있어서, 패드 컨디셔너(50)의 이용을 설명한 전술된 CMP 연마기는 이용에 있어 본 고안의 범위를 제한되지 않는다. 패드 컨디셔너를 이용할 수 있는 화학 기계적 연마(CMP)기(100)의 일 실시예는 도 10a 내지 10c에서 도시된다. 일반적으로, 연마기(100)는 다중 폴리싱 스테이션(108a 내지 108c), 기판 전달 스테이션(112), 및 독립적으로 회전 가능한 기판 홀더(120)를 작동하는 회전 가능한 캐루젤(116)을 포함하는 하우징(104)을 포함한다. 기판 로딩 장치(124)는 기판(140)을 포함하는 카세트(136)가 담긴 액체 베스(132)를 포함하는 하우징(104)에 부착된 터브(tub; 126) 를 포함한다. 예를 들면, 터브(126)는 세척 용액을 포함할 수 있거나 폴리싱 전 또는 후에 기판(140)을 세척하기 위해 초음파를 이용하는 메가소닉(megasonic) 린스 세척기, 또는 공기나 액체 드라이어일 수 있다. 암(144)은 선형 트랙(148)을 따라 운행되고 리스트 조립체(wrist assembly; 152)를 지지하며, 리스트 조립체는 홀딩 스테이션(155)으로부터 터브(126) 내부로 카세트(136)를 전달하는 카세트 클로우(154) 및 터브(126)로부터 전달 스테이션(112)까지 기판을 전달하는 기판 블레이드(156)을 포함한다.
캐루젤(116)은 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(120)의 샤프트(172)가 신장된 슬롯(162)을 구비한 지지 플레이트(160)를 구비한다. 기판 홀더(120)는 독립적으로 회전하며 균일하게 폴리싱된 기판 표면을 얻도록 슬롯에서 앞뒤로 진동한다. 기판 홀더(120)는 캐루젤(116)의 제거 가능한 측벽 뒤에 정상적으로 숨겨지는 각각의 모터(176)에 의해 회전한다. 작동 중에, 기판(140)은 터브(126)로부터 전달 스테이션(112)으로 로딩되며, 전달 스테이션으로부터 기판은 초기에 진공으로 유지되는 기판 홀더(120)에 전달된다. 그리고나서 캐루젤(116)은 일련의 하나 이상의 폴리싱 스테이션(108a 내지 108c)을 통해 기판을 전달하고 결국 전달 스테이션(112)에 폴리싱된 기판을 리턴한다.
각각의 폴리싱 스테이션(108a 내지 108c)은 도 10b에 도시된 바와 같이, 회전가능한 플래튼(182a 내지 182c)을 포함하고, 이는 폴리싱 패드(184a 내지 184c), 패드 컨디셔너 조립체(188a 내지 188c)를 지지한다. 플래튼(182a 내지 182c) 및 패드 컨디셔너 조립체(188a 내지 188c) 양자는 연마기(100) 내부에 있는 테이블탑 (192)에 장착된다. 폴리싱 공정 동안, 기판 홀더(120)는 회전하는 폴리싱 플래튼(182)에 첨부된 폴리싱 패드(184a 내지 184c)에 대하여 기판(140)을 홀딩하고, 회전시키고, 가압하며, 폴리싱 플래튼은 기판(140)을 보유하기 위해 기판(140)의 폴리싱 공정 동안 미끄러져 나가는 것을 예방하는 플래튼(182)을 둘러싸는 보유링을 또한 구비한다. 기판(140) 및 폴리싱 패드(184a 내지 184c)는 각각에 대해 회전할 때, 예를 들면, 콜로이드의 실리카 또는 알루미나를 포함한 이온 제거된 폴리싱 슬러리의 측정량은 선택된 슬러리 리시피에 따라 공급된다. 플래튼(182) 및 기판 홀더(120) 양자는 공정 리시피에 따라 상이한 회전 속도 및 방향으로 회전하도록 프로그램될 수 있다.
각각의 폴리싱 패드(184)는 전형적으로 폴리우레탄과 같은 중합체로 만들어진 다중 층을 구비하고 첨가된 입체적 안정성을 위한 충전재, 및 외측의 탄력층을 포함한다. 폴리싱 패드(184)는 마모될 수 있고 전형적인 폴리싱 컨디셔닝 하에서 약 12 시간의 사용 후에 대체된다. 폴리싱 패드(184)는 견고하고, 산화물 폴리싱를 위해 이용되는 비압축성의 패드, 다른 폴리싱 공정에서 이용되는 유연한 패드, 또는 스택 배치된 패드일 수 있다. 폴리싱 패드(184)는 슬러리 용액의 분배를 촉진시키고 입자를 트랩시키는 표면 홈을 구비한다. 폴리싱 패드(184)는 보통 기판(140)의 직경보다 적어도 수배 더 큰 크기을 가지고, 기판은 폴리싱 패드(184)에 상에 중심이 벗어나게 유지되어 기판(140) 위에 비-평탄 표면으로 폴리싱하는 것을 예방한다. 기판(140)과 폴리싱 패드(184)는 서로 평행하게 회전하는 축선으로 동시에 회전될 수 있으나, 동일 선상이 아니어서, 기판 내부로 테이퍼 폴리싱되는 것 을 예방한다. 전형적인 기판(140)은 반도체 웨이퍼 또는 전자 평면 패널용 디스플레이를 포함한다.
CMP 장치(100)의 각각의 패드 컨디셔닝 조립체(188)는 도 11 및 도 12에서 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 헤드(196), 암(200), 및 베이스(204)를 포함한다. 패드 컨디셔너(50)는 컨디셔닝 헤드(196) 상에 장착된다. 암(200)은 컨디셔닝 헤드(196)에 연결된 원단부(distal end; 198a) 및 베이스(204)에 연결된 인접부(proximal; 198b)를 포함하고, 암은 컨디셔너 헤드(196)가 폴리싱 패드 표면(224)을 가로질러 스위핑하여, 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 면(52)이 폴리싱 패드 표면을 마찰시키는 것에 의해 폴리싱 패드(184)의 폴리싱 표면(224)을 컨디셔닝 해서 불순물을 제거하고 표면을 재생 처리한다. 각각의 폴리싱 스테이션(108)은 또한 컵(208)을 포함하고, 이는 컨디셔닝 헤드(196)에 장착된 패드 컨디셔너(50)를 린스하거나 세척하는 세척액를 포함한다.
폴리싱 공정 동안, 폴리싱 패드(184)가 기판 홀더(120)에 장착되는 기판을 폴리싱하는 반면, 폴리싱 패드(184)는 폴리싱 컨디셔닝 조립체(188)에 의해 컨디셔닝 될 수 있다. 패드 컨디셔너(50)는 폴리싱 패드(184)를 컨디셔닝하기 위해 이용되는 연마 입자(52)를 갖는 컨디셔닝 면(52)을 구비한 연마 디스크(24)를 갖는다. 일반적으로, 진동하거나 병진하는 경로를 따라 패드 또는 디스크를 회전시키거나 이동시키는 동안, 디스크(24)의 컨디셔닝 면(52)은 폴리싱 패드(184)에 대하여 가압된다. 컨디셔닝 헤드(196)는 폴리싱 패드(184)를 가로질러 기판 홀더(120)의 이동과 동기화 되는 왕복 운동으로 폴리싱 패드(184)를 가로질러 패드 컨디셔너(50) 를 스위핑 한다. 예를 들면, 폴리싱 될 기판과 함께 기판 홀더(120)는 폴리싱 패드의 중심에 위치될 수 있고 패드 컨디셔너(50)를 갖는 컨디셔닝 헤드(196)는 컵(208) 내부에 포함된 세척액에 침지 된다. 폴리싱 공정 동안, 컵(208)은 화살표(212)에 의해 도시된 대로 방해가 되지 않는 곳으로 피봇 되고, 컨디셔너 헤드(196)의 패드 컨디셔너(50) 및 기판을 운반하는 기판 홀더(120)는 각각 화살표(214)와 화살표(216)에 의해 도시된 바와 같이 폴리싱 패드(184)를 가로 질러 앞뒤로 스위핑 될 수 있다. 3 개의 워터 제트(220)는 천천히 회전하는 폴리싱 패드(184) 쪽으로 물 흐름을 관리하여 기판(120)이 뒤로 전달되는 동안 폴리싱 패드 또는 상부 패드 표면(224)로부터 슬러리를 린스한다. 연마기(100)의 전형적인 작동 및 일반적인 특징은 구루사미(Gurusamy) 등에 의해 1998년 3월 31일에 출원되고, 본 고안에서 참조되고 일반 양도된, 미국 특허 제 6,200,199B1에 의해 더 잘 기술되어 있다.
도 12를 참조하면, 컨디셔너(196)는 헤드의 중심으로 수직하게 배향된 길이 방향 축선(254)에 대해 패드 컨디셔너(50)를 운반하는 컨디셔너 헤드(196)를 회전시키는 작동 및 구동 메카니즘(228)을 포함한다. 작동 및 드라이브 메카니즘은 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 면(52)이 패드(184)의 폴리싱 표면(224)과 맞물리는 상승된 수축 위치와 하강된 연장 위치(도시) 사이의 컨디셔닝 헤드(196) 및 패드 컨디셔너(50)의 운동을 추가로 제공한다. 작동 및 구동 메카니즘(228)은 열처리된 440C 스테인네스 강철로 형성될 수 있는 수직으로 신장된 샤프트(240)를 포함하며, 이는 알루미늄 풀리(250)로 마무리된다. 풀리(250)는 암(200)의 길이를 따라 연장 되고 길이 방향 축선(254)에 대해 샤프트(240)를 회전시키는 원격 모터(미도시)에 연결된 벨트(258)를 갖는 튼튼한 운반체이다. 상부 및 하부 피스(260, 262)를 갖는 스테인네스 강철 칼라는 각각 구동 축선(240)과 동일 축선이다. 샤프트, 풀리, 및 칼라는 일반적으로 길이 방향 축선(254)에 대해 유닛으로 회전하는 견고한 구조를 형성한다. 스테인네스 강철의 일반적으로 환형인 구동 슬리브(266)는 구동 샤프트(240)에 컨디셔닝 헤드(196)를 연결하고, 패드 컨디셔너 홀더(274)에 유압 또는 기압을 적용시킨다. 구동 샤프트(240)는 풀리로부터 슬리브(266)에 토크 및 회전을 전달하고 베이링이 이들 사이에(미도시) 위치한다.
선택적으로 제거 가능한 패드 컨디셔너 홀더(274)는 도 12에 도시된 바와 같이, 패드 컨디셔너(50)와 백킹 플레이트(270) 사이에 위치할 수 있다. 환형 림(284)에 고정된 원단부를 구비한 4개의 통상 평면 시트 같은 스포크(282)는 허브(278)로부터 외측으로 방사형 연장된다. 스포크(282)는 상방 및 하방으로 탄성적으로 가요적이어서, 다른 중립의 수평 방향으로부터 축선(254)에 대해 림(rim)의 경사를 허용하며, 반면, 스포크는 실질적으로 축선(254)에 대해 가로로 비가요적이어서, 허브(278)로부터 림(284)까지 축선(254)에 대해 토크와 회전을 효과적으로 전달한다. 스포크 아래에서, 백킹 플레이트는 외측으로 방사형 연장된 견고한, 일반적으로 디스크 형태의 폴리에티렌 페레프탈레이트(PET) 플레이트(270)을 포함한다. 패드 컨디셔너(50)는 나사 또는 홀더(274)의 매칭되는 실린더 구멍에 위치한 실린더 자석에 의해 패드 컨디셔닝 홀더(274)에 장착될 수 있다.
작동 중, 컨디셔너 헤드(196)는 전술된 폴리싱 패드(20) 위에 위치되고, 구 동 샤프트(240)는 회전하여 패드 컨디셔너(50)의 회전을 야기시킨다. 그리고 나서 컨디셔너 헤드(196)는 수축 위치로부터 연장 위치로 시프팅되어 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 면(52)을 폴리싱 패드(184)의 폴리싱 표면(224)과 잘 맞물리게 한다. 예를 들면, 패드(184)에 대하여 패드 컨디셔너(50)를 응축하는 하강하는 힘은 실린더(266) 내에 적용된 유압 또는 기압을 모듈화하는 것에 의해 제어될 수 있다. 하강하는 힘은 구동 슬리브(266), 허브(278), 백킹 플레이트(270)를 통해 패드 컨디셔너 홀더(274)에 전달되고, 그 후 패드 컨디셔너(50)에 전달된다. 폴리싱 패드(184)에 관계된 패드 컨디셔너(50)를 회전시키는 토크는 구동 샤프트(240)로부터 허브(278), 스포크(282), 백킹 플레이트(270)의 림(284), 패드 컨디셔너 홀더(274)를 거쳐 패드 컨디셔너(50)에 공급된다. 회전하는 패드 컨디셔너(50)의 하단 표면은 회전 폴리싱 패드(184)의 폴리싱 표면과 맞물리면서, 전술된 바와 같이 회전 폴리싱 패드를 따라 경로에서 왕복한다. 이러한 공정 동안, 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 면(52)은 폴리싱 패드(184)의 꼭대기에 있는 폴리싱 슬러리의 얇은 층으로 침지 된다.
패드 컨디셔너(50)를 세척하기 위해, 컨디셔너 헤드는 린스되고, 패드 컨디셔너(50)가 폴리싱 패드로부터 연결이 풀리게 한다. 그리고 나서 컵(208)은 헤드 아래 위치에 피봇되어 컨디셔너 컵(208)의 세척액에 패드 컨디셔너(50)를 침지 될 수 있도록 헤드(196)가 신장된다. 패드 컨디셔너(50)는 세척액(패드 컨디셔너는 패드와 맞물리기 때문에 회전은 변경될 필요 없다)의 바디 내에서 축선(254)에 대해 회전된다. 회전은 패드 컨디셔너(50)를 지나 세척액의 흐름을 일으키서 패드, 폴리싱 등의 부산물로부터 닳은 재료를 포함하는 패드 컨디셔너에서 불순물을 세척한다.
패드 컨디셔너(50)의 전술된 양태는 표면(224)이 반복되는 폴리싱으로부터 점차 매끄럽게 됨에 따라 폴리싱 패드(184)의 폴리싱 표면(224)을 균일하게 거칠게 한다. 패드 컨디셔너(50)는 또한 스위핑과 헤드 압력의 패턴이 폴리싱 패드(184)의 고르지 않은 마모를 야기시킬 때 패드(184)의 표면(224)을 더 평평하게 유지한다. 표면(224)은 패드(184)의 매우 고르지 않은 영역 밑으로 그라인딩하는 것에 의해 매끄럽게 유지된다. 패드 컨디셔너(50)의 대칭적인 연마 입자(54)는 연마 입자(54)의 더 균일한 형태 및 대칭성으로 인해 더 일정한 연마 비율을 제공하여 패드의 폴리싱 표면(224)를 가로질러 컨디셔닝의 균일성을 개선시킨다. 패드 컨디셔너(50)는 또한 연마 입자(54)의 동일한 형태를 구비한 패드 컨디셔너가 더 양호하고 더 균일한 컨디셔닝 비율을 생산하기 때문에 하나의 패드 컨디셔너(50)로부터 또 다른 것까지 더 일정하고 재생산할 수 있는 결과물을 제공한다.
본 고안은 특정한 바람직한 양태를 참조하여 설명되었으나 다른 양태가 가능하다. 예를 들면, 패드 컨디셔너는 통상의 기술, 예를 들면, 모래 표면으로서 명백하게 다른 형태의 응용례에서 이용될 수 있다. CMP 연마기의 다른 구성은 또한 이용될 수 있다. 더욱이, 선택적 채널 구성 또는 설명된 것들과 동등한 연마 패턴은 통상의 기술 중 하나와 명백하게 설명된 기구의 파라미터와 일치하여 또한 이용될 수 있다. 그러므로, 첨가된 청구항의 고안의 사상은 본 명세서 포함된 바람직한 양태의 상세한 설명에 국한되지 않는다.
본 고안은 폴리싱 패드의 균일하고 반복적인 컨디셔닝를 제공하는 컨디셔닝 면을 구비한 패드 컨디셔너를 갖추어, 컨디셔닝 과정 동안 폴리싱 슬러리의 과도한 손실없이 폴리싱 패드를 컨디셔닝하며, 컨디셔닝 면에 이용되는 연마 입자의 양을 제어하는 동안 최적 컨디셔닝을 제공하는 연마 입자를 분배시키는 패드 컨디셔너를 갖추는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 폴리싱 패드 컨디셔너로서,
    (a) 베이스; 및
    (b) 상기 베이스 위에 컨디셔닝 면을 포함하며,
    상기 컨디셔닝 면이 (ⅰ) 중심 및 주변 영역, 및 (ⅱ) 상기 중심 영역으로부터 상기 주변 영역으로 연장하는 실질적으로 일정한 폭의 연마 입자를 포함하는 연마 스포크를 포함하며 상기 연마 스포크가 서로 방사형으로 이격되어 있는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 스포크는 다음 특성들 중 하나 이상을 포함하며,
    상기 특성은
    (1) 상기 연마 스포크가 직선형 또는 S자형인;
    (2) 각각의 연마 스포크가 중심축선을 포함하며, 인접하는 스포크의 상기 중심축선이 약 15°내지 약 45°의 각도 만큼 분리되어 있는;
    (3) 6개 내지 20개의 연마 스포크가 있는;
    (4) 상기 연마 스포크가 사면체의 제 2 연마 입자를 포함하는;
    (5) 매끄러운 연마 스포크와 연마 입자가 없는 곳 사이에 비-연마 웨지 영역이 있는;
    (6) 상기 연마 스포크가 상기 컨디셔닝 면을 넘어 연장되어 상기 베이스의 측벽 둘레를 위쪽으로 감싸는;
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 다이아몬드 입자를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연마 입자의 약 80% 이상이 실질적으로 동일한 결정 대칭인 결정체 구조를 갖는
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  5. 제 1 항의 패드 컨디셔너를 포함하는 화학 기계적 장치로서;
    (ⅰ) 폴리싱 패드를 홀딩하는 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 기판을 홀딩하는 지지대, 상기 플래튼 또는 상기 지지대에 전력을 공급하는 드라이브, 및 상기 폴리싱 패드 상에 슬러리를 분배하는 슬러리 분배기를 포함하는 폴리싱 스테이션;
    (ⅱ) 제 1 항의 상기 패드 컨디셔너를 수용하는 컨디셔너 헤드;
    (ⅲ) 상기 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면이 상기 패드를 컨디셔닝하기 위해 상기 폴리싱 패드에 마찰될 수 있도록 상기 컨디셔너 헤드에 전력을 공급하는 드라 이브를 더 포함하는,
    화학 기계적 장치.
  6. 폴리싱 패드 컨디셔너로서,
    (a) 베이스; 및
    (b) 상기 베이스 위에 컨디셔닝 면을 포함하며,
    상기 컨디셔닝 면이 (ⅰ) 중심 및 주변 영역, 및 (ⅱ) 상기 중심 영역으로부터 상기 주변 영역으로 연장하는 실질적으로 일정한 폭의 연마 입자를 포함하는 복수의 직선 연마 스포크를 포함하며,
    연마 스포크 각각은 중심 축선을 포함하고 인접하는 스포크의 상기 중심축선이 약 15°내지 약 45°의 각도 만큼 분리되도록 서로 방사형으로 이격되어 있는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 다이아몬드 입자를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 연마 입자의 약 80% 이상이 실질적으로 동일한 결정 대칭인 결정체 구조를 갖는
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  9. 제 6 항의 패드 컨디셔너를 포함하는 화학 기계적 장치로서;
    (ⅰ) 폴리싱 패드를 홀딩하는 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 기판을 홀딩하는 지지대, 상기 플래튼 또는 상기 지지대에 전력을 공급하는 드라이브, 및 상기 폴리싱 패드 상에 슬러리를 분배하는 슬러리 분배기를 포함하는 폴리싱 스테이션;
    (ⅱ) 제 6 항의 상기 패드 컨디셔너를 수용하는 컨디셔너 헤드;
    (ⅲ) 상기 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면이 상기 패드를 컨디셔닝하기 위해 상기 폴리싱 패드에 마찰될 수 있도록 상기 컨디셔너 헤드에 전력을 공급하는 드라이브를 더 포함하는,
    화학 기계적 장치.
  10. 폴리싱 패드 컨디셔너로서,
    (a) 베이스; 및
    (b) 상기 베이스 위에 컨디셔닝 면을 포함하며,
    상기 컨디셔닝 면이 (ⅰ) 중심 및 주변 영역, 및 (ⅱ) 상기 중심 영역으로부터 상기 주변 영역으로 연장하는 실질적으로 일정한 폭의 연마 입자를 포함하는 복수의 S자형 연마 스포크를 포함하며, 상기 S자형 연마 스포크가 서로 방사형으로 이격되어 있는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연마 입자는 다이아몬드 입자를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 연마 입자의 약 80% 이상이 실질적으로 동일한 결정 대칭인 결정체 구조를 갖는
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  13. 제 10 항의 패드 컨디셔너를 포함하는 화학 기계적 장치로서;
    (ⅰ) 폴리싱 패드를 홀딩하는 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 기판을 홀딩하는 지지대, 상기 플래튼 또는 상기 지지대에 전력을 공급하는 드라이브, 및 상기 폴리싱 패드 상에 슬러리를 분배하는 슬러리 분배기를 포함하는 폴리싱 스테이션;
    (ⅱ) 제 10 항의 상기 패드 컨디셔너를 수용하는 컨디셔너 헤드;
    (ⅲ) 상기 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면이 상기 패드를 컨디셔닝하기 위해 상기 폴리싱 패드에 마찰될 수 있도록 상기 컨디셔너 헤드에 전력을 공급하는 드라이브를 더 포함하는,
    화학 기계적 장치.
  14. 비-연마 스트립에 의해 이격되는 복수의 연마 아크를 포함하는 컨디셔닝 면을 구비한 베이스를 포함하며,
    상기 연마 아크가 적어도 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 1 반경 거리 (R1)에 있는 제 1 아크 세트, 및 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 2 반경 거리 (R2)에 있는 제 2 아크 세트를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연마 아크가 0.125R의 ΔR 만큼 분리되고, 상기 R은 상기 컨디셔닝 면의 반경인,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 ΔR은 약 3.175mm(0.125") 내지 약 12.7mm(0.5")인,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 연마 아크가 상이한 원주 길이를 갖는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 연마 아크의 원주 길이가 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 반경 거리에 따라 증가하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 연마 아크는 다이아몬드 입자를 포함하는 연마 입자를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 연마 입자의 약 80% 이상이 실질적으로 동일한 결정 대칭인 결정체 구조를 갖는
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  21. 제 14 항의 패드 컨디셔너를 포함하는 화학 기계적 장치로서;
    (ⅰ) 폴리싱 패드를 홀딩하는 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 기판을 홀딩하는 지지대, 상기 플래튼 또는 상기 지지대에 전력을 공급하는 드라이브, 및 상기 폴리싱 패드 상에 슬러리를 분배하는 슬러리 분배기를 포함하는 폴리싱 스테이션;
    (ⅱ) 제 14 항의 상기 패드 컨디셔너를 수용하는 컨디셔너 헤드;
    (ⅲ) 상기 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면이 상기 패드를 컨디셔닝하기 위해 상기 폴리싱 패드에 마찰될 수 있도록 상기 컨디셔너 헤드에 전력을 공급하는 드라이브를 더 포함하는,
    화학 기계적 장치.
  22. 비-연마 스트립에 의해 이격되는 복수의 연마 아크를 포함하는 컨디셔닝 면을 구비한 베이스를 포함하며,
    상기 연마 아크가 적어도 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 1 반경 거리 (R1)에 있는 제 1 아크 세트, 및 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 제 2 반경 거리 (R2)에 있는 제 2 아크 세트를 포함하며,
    상기 연마 아크가 0.125R의 ΔR 만큼 분리되고, 상기 R은 상기 컨디셔닝 면의 반경인,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 ΔR은 약 3.175mm(0.125") 내지 약 12.7mm(0.5")인,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 연마 아크가 상이한 원주 길이를 갖는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 연마 아크의 원주 길이가 상기 컨디셔닝 면의 중심으로부터 반경 거리에 따라 증가하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 연마 아크는 다이아몬드 입자를 포함하는 연마 입자를 포함하는,
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 연마 입자의 약 80% 이상이 실질적으로 동일한 결정 대칭인 결정체 구조를 갖는
    폴리싱 패드 컨디셔너.
  28. 제 22 항의 패드 컨디셔너를 포함하는 화학 기계적 장치로서;
    (ⅰ) 폴리싱 패드를 홀딩하는 플래튼, 상기 폴리싱 패드에 기판을 홀딩하는 지지대, 상기 플래튼 또는 상기 지지대에 전력을 공급하는 드라이브, 및 상기 폴리싱 패드 상에 슬러리를 분배하는 슬러리 분배기를 포함하는 폴리싱 스테이션;
    (ⅱ) 제 22 항의 상기 패드 컨디셔너를 수용하는 컨디셔너 헤드;
    (ⅲ) 상기 패드 컨디셔너의 컨디셔닝 면이 상기 패드를 컨디셔닝하기 위해 상기 폴리싱 패드에 마찰될 수 있도록 상기 컨디셔너 헤드에 전력을 공급하는 드라이브를 더 포함하는,
    화학 기계적 장치.
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