KR20060067140A - 중첩되어 단차가 있는 그루브 배열을 구비한 씨엠피 패드 - Google Patents

중첩되어 단차가 있는 그루브 배열을 구비한 씨엠피 패드 Download PDF

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KR20060067140A
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Abstract

연마 패드(104, 300)는 고리 형상의 연마 트랙(152, 320) 및 상기 패드의 회전 중심(128)에 대해 원주 방향으로 반복된 복수의 그루브들(112, 304)의 그룹들(160, 308)을 포함한다. 각 그룹에서의 복수의 그루브들은 상기 고리 형상의 연마 트랙 내에서 복수의 중첩 단차들(172, 316)을 제공하도록 오프셋 및 중첩 방식으로 궤적(164, 312)를 따라 배열된다. 상기 그룹들은 서로 떨어지거나 또는 포개져 배열될 수 있다.
CMP, 연마 패드, 그루브

Description

중첩되어 단차가 있는 그루브 배열을 구비한 씨엠피 패드{CMP PAD HAVING AN OVERLAPPING STEPPED GROOVE ARRANGEMENT}
도 1은 본 발명의 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템에 대한 부분 사시도이다.
도 2a는 패드에 대해 원주 방향으로 서로 이격된 그룹들에 배열된 복수의 중첩되어 단차가 있는 그루브들을 구비한 도 1의 연마 패드에 대한 평면도이고, 도 2b는 서로 떨어져 있는 그루브들의 그룹들 중 하나를 도시하고 있는 도 2a의 연마 패드에 대한 평면도이다.
도 3a는 패드에 대해 연주 방향으로 서로 포개진 그룹들에 배열된 복수의 중첩되어 단차가 있는 그루브들을 구비한 본 발명의 다른 연마 패드에 대한 평면도이고, 도 3b는 포개진 그루브들의 그룹들 중 어느 하나 및 상기 그룹들의 포개짐을 도시하고 있는 도 3a의 연마 패드에 대한 평면도이다.
본 발명은 일반적으로는 화학적 기계적 연마(CMP) 분야에 관련된 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 중첩되어 단차가 있는 그루브 배열을 갖는 CMP 패드에 관한 것이다.
집적회로 및 다른 전자 디바이스들의 제조에 있어서, 다층의 도전성 물질, 반도체 물질 및 유전 물질이 반도체 웨이퍼의 표면에 적층되거나 이로부터 제거된다. 도전성 물질, 반도체 물질 및 유전 물질들의 박막들은 많은 적층 기술들 중 어느 것을 사용하여 적층될 수 있다. 현대의 웨이퍼 처리 공정에서의 일반적인 적층기술들은 스퍼터링으로도 알려진 물리증기증착법(PVD), 화학기상성장법(CVD), 플라즈마 화학기상성장법(PECVD) 및 전기화학 도금 등을 포함한다. 일반적인 제거 기술은 습식 및 건식 등방성 및 이방성 식각 등을 포함한다.
물질층들이 순차적으로 적층되고 식각되면서, 웨이퍼의 최상부 면은 평평하지 않게 된다. 후속 반도체 공정(예를 들면, 배선공정)은 웨이퍼가 평탄한 면을 가질 것을 요구하기 때문에, 웨이퍼는 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 거친 면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크레치 및 오염된 층이나 물질 등의 표면 결함 및 원하지 않는 표면 토폴로지(topology)를 제거하는 데에 유용하다.
화학적 기계적 평탄화, 또는 화학적 기계적 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 소재(workpieces)를 평탄화하기 위해 쓰이는 일반적인 기술이다. 종래의 CMP에서, 웨이퍼 캐리어 또는 연마 헤드는 캐리어 어셈블리 상에 탑재된다. 상기 연마 헤드는 웨이퍼를 잡아서 연마기 내의 연마 패드의 연마층과 접촉하도록 위치시킨다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼와 연마 패드의 사이에 제어 가능한 압력을 제공한다. 이와 동시에, 슬러리 또는 다른 연마 매개체가 연마 패드 위로 유입되어 웨이퍼와 연마층의 사이로 흘러들어온다. 연마를 하기 위해, 연마 패드와 웨이퍼는 통상 서로에 대해 회전하는 방식으로 운동한다. 웨이퍼 표면은 표면에서 연마 매개체 와 연마층 간의 화학적 기계적 활동에 의해 연마되어 평탄화된다. 연마 패드가 웨이퍼의 밑에서 회전하기 때문에, 웨이퍼는 통상적으로 고리 모양의 연마 트랙, 또는 연마 영역을 휩쓸고 지나가되, 웨이퍼의 표면은 연마층과 직면하게 된다.
연마층을 설계하는 데에 있어야 고려해야 할 중요한 사항에는, 연마층의 표면에서의 연마 매개체의 분포, 연마 트랙으로의 새로운 연마 매개체의 흐름, 연마 트랙으로부터 사용된 연마 매개체의 흐름 및 본래 활용되지 않는 연마 존을 통해 흐르는 연마 매개체의 양 등이 포함된다. 이러한 고려 사항들에 대처하기 위한 방법 중의 하나는 연마층에 그루브들(grooves)을 제공하는 것이다. 수년에 걸쳐, 많은 다양한 그루브 패턴 및 형상들이 실행되었다. 종래의 그루브 패턴들은 방사형, 동심원형, 데카르트적 격자(Cartesian-grid) 및 나선형 등이 있다. 종래의 그루브 형상들은 모든 그루브들의 깊이가 모든 그루브에서 동일한 형상과 그루브의 깊이가 그루브마다 변하는 다른 형상들을 포함한다.
특정 그루브 패턴들은 비슷한 물질 제거율을 달성하기 위해 다른 패턴들보다도 더 높은 슬러리 소비를 초래한다는 것은 CMP 업에 종사하는 사람들 사이에서 일반적으로 인정되는 것이다. 연마층의 주변 가장자리(peripheral edge)와 연결되지 않는 원형 그루브는 패드의 회전으로부터 발생하는 힘 하에서 슬러리가 패드 주변에 도달하기 위한 최단 경로를 제공하는 방사형 그루브보다 슬러리를 적게 소비한다. 연마층의 주변 가장자리까지 다양한 길이 경로를 제공하는 데카르트적 격자형 그루브는 중간적 지위를 차지한다.
연마층에서의 슬러리 소비량을 절감하고 슬러리 유지 시간을 극대화시키기 위한 차원에서 다양한 그루브 패턴들이 종래에 개시되었다. 예를 들면, 오스테르헬드(Osterheld) 등의 미국특허 제 6,241,596 호는 패드의 중심으로부터 외측으로 방사하는 지그재그로 굽은 채널들을 규정하는 그루브들을 구비한 회전형 연마 패드를 개시한다. 일 실시예에서, 오스테르헬드 등의 패드는 직사각형의 "x-y" 격자로 된 그루브들을 포함한다. 지그재그로 굽은 채널들은 x-방향 및 y-방향 그루브들 사이에서의 교차점들 중에서 선택된 교차점들을 차단하고, 반면 다른 교차점들은 차단하지 않음으로써 규정된다. 다른 실시예에서, 오스테르헬드 등의 패드는 복수의 분리된 대체로 방사형으로 지그재그로 굽은 그루브들을 포함한다. 일반적으로, 위와 같은 x-y 격자로 된 그루브들 내에서 또는 분리된 지그재그로 굽은 그루브들에 의해 규정되는 지그재그로 굽은 채널들은 적어도 연속적인 직각사각형의 x-y 격자로 된 그루브들 및 직선의 방사형 그루브들에 대해, 대응하는 그루브들을 통한 슬러리의 흐름을 방해한다. 슬러리 유지 시간을 증가시키는 것으로 기술된 종래의 다른 그루브 패턴은 패드 회전력 하에서 연마층의 중심을 향해 슬러리를 밀어내는 것으로 여겨지는 나선형의 그루브 패턴이다.
최신 컴퓨터 유체 역학 시뮬레이션을 포함하여 CPM에 관한 최신 연구 및 모델링에 의하면 고정 또는 점진적으로 변화하는 깊이를 갖는 그루브 망에서는, 현저한 양의 연마 슬러리가 웨이퍼와 접촉하지 않을 수 있다고 밝혀졌으며, 이는 각 그루브의 가장 깊은 부분에서의 슬러리가 웨이퍼의 밑으로 접촉하지 않으면서 흐르기 때문이다. 연마층의 표면이 마모되어 감에 따라 슬러리를 신뢰성 있게 전달하기 위해서는 그루브들이 최소한의 깊이로 제공되어야 하지만, 과도한 깊이는 연마층에 제공되는 슬러리 중 일부가 활용되지 않는 결과를 초래하는데, 이는 종래의 연마층들에서는 슬러리가 연마에 참여하지 않고 흐르는 연속된 흐름의 경로가 소재의 밑에 존재하기 때문이다.
따라서, 본 발명은 연마층에 제공되는 슬러리의 비활용 양을 감소시켜 슬러리의 낭비를 감소시킬 수 있도록 배열된 그루브들을 구비한 연마층을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양상에서, 연마 패드는, a) 연마 매개체의 존재 하에 자성, 광학 또는 반도체 기판 중 적어도 어느 하나의 표면을 연마할 수 있도록 형성되며, 회전축 및 상기 회전축과 동심의 고리 형상의 연마 트랙을 포함하는 연마층, 및 b) 상기 연마층상에 형성되며, 각각 상기 고리 형상의 트랙을 통하여 연장되는 궤적을 따라 복수의 그룹들로 배열되는 복수의 그루브들을 포함하되, 상기 복수의 그루브들 중 각 그룹 내의 그루브들은 상기 고리 형상의 연마 트랙 안에서 중첩되어 단차가 있는 패턴을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상에서, 연마 패드는, a) 연마 매개체의 존재 하에 자성, 광학 또는 반도체 기판 중 적어도 어느 하나의 표면을 연마할 수 있도록 형성되며, 회전축 및 상기 회전축과 동심의 고리 형상의 연마 트랙을 포함하는 연마층, 및 b) 상기 연마층 상에 형성되며, 각각 상기 고리 형상의 트랙을 통하여 연장되는 궤적을 따라 복수의 그룹들로 배열되는 복수의 그루브들을 포함하되, 상기 복수의 그루 브들 중 각 그룹 내의 그루브들은 고리 형상의 연마 트랙 안에서 적어도 하나의 중첩 단차를 이루는 것을 특징으로 한다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 도면 부호 100으로 표시된 본 발명에 따른 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템을 나타내고 있다. CMP 시스템(100)은 반도체 웨이퍼(120) 또는 글라스, 실리콘 웨이퍼 및 자성 정보 저장 디스크와 같은 다른 소재들의 연마 중에 연마 패드에 공급되는 연마 매개체(116)의 활용도를 향상시킬 수 있도록 배열되고 형성된 복수의 그루브들(112)을 포함하는 연마층(108)을 갖는 연마 패드(104)를 포함한다. 편의상, 이하의 기재에서는 "웨이퍼"라는 용어를 사용하도록 한다. 그러나, 본 기술분야에 숙달된 자라면 웨이퍼가 아닌 다른 소재들이 본발명의 범위에 속하다는 것을 이해할 것이다. 연마 패드(104) 및 그 독자적인 특징들이 이하 상세히 기재된다.
CMP 시스템(100)은 테이블 구동부(미도시)에 의해 축(128)에 대해 회전 가능한 연마 테이블(124)을 포함할 수 있다. 테이블(124)은 연마 패드(104)가 탑재되는 상부 면을 구비할 수 있다. 축(136)에 대해 회전 가능한 웨이퍼 캐리어(132)는 연마층(108) 위에서 지지될 수 있다. 웨이퍼 캐리어(132)는 웨이퍼(120)과 결합하는 하부 면을 구비할 수 있다. 웨이퍼(120)는 연마층(108)과 직면하여 연마 중에 평탄화되는 표면(140)을 구비한다. 웨이퍼 캐리어(132)는 웨이퍼(120)를 회전시키고 또 연마 중에 웨이퍼 표면(140)과 연마층(108)의 사이에 원하는 압력이 존재하도록 연마층(108)에 대해 웨이퍼 표면(140)을 압박하는 하향 힘 F를 제공하기에 적합한 캐리어 지지 어셈블리(미도시)에 의해 지지될 수 있다.
또한, CMP 시스템(100)은 연마층(108)에 연마 매개체(116)를 공급하기 위한 공급 시스템(144)을 포함할 수 있다. 공급 시스템(144)은 연마 매개체(116)를 수용하는, 예를 들면 온도 제어 저장고와 같은 저장고(미도시)를 포함할 수 있다. 도관(148)은 상기 저장고로부터 연마 매개체(116)가 연마층(108) 위로 분배되는 연마 패드(104)에 인접한 지점까지 연마 매개체(116)를 운반할 수 있다. 흐름 제어 밸브(미도시)는 패드(104) 위로의 연마 매개체(116)의 분배를 제어하는 데에 이용될 수 있다. 연마 작업 중에, 상기 테이블 구동부는 테이블(124) 및 연마 패드(104)를 회전시키고, 공급 시스템(144)은 연마 매개체(116)를 회전하는 상기 연마 패드 위로 분배하도록 구동된다. 연마 매개체(116)는, 웨이퍼(120)와 연마 패드(104) 사이의 간격을 포함하여, 연마 패드(104)의 회전으로 인해 연마층(108)의 위에서 퍼진다. 웨이퍼 캐리어(132)는 임의로 속도, 예를 들면, 0 rpm 내지 150 rpm으로 회전되어 웨이퍼 표면(140)이 연마층(108)에 대해 이동할 수 있다. 또한, 웨이퍼 캐리어(132)는, 웨이퍼(120) 및 연마 패드(104)의 사이에 원하는 압력, 예를 들면, 0 psi 내지 15 psi(0 kPa 내지 103 kPa)을 유도할 수 있는 하향 힘 F를 제공하도록 제어될 수 있다. 연마 테이블(124)은 통상 0 내지 150 rpm으로 회전된다. 연마 패드(104)가 웨이퍼(120)의 밑에서 회전되면서, 상기 웨이퍼의 표면(140)은 연마층(108) 상에서 통상 고리 형상의 웨이퍼 트랙, 또는 연마 트랙(152)을 쓸고 지나간다.
특정 상황에서는, 연마 트랙(152)이 정확하게 고리 형상이 아닐 수 있다. 예를 들면, 만일 웨이퍼(120)의 표면(140)이 어느 한 치수에서 다른 치수보다 더 길고, 이러한 치수들이 연마층(108) 상의 동일한 위치들에서 동일한 방향으로 항상 배향되도록 웨이퍼와 연마 패드(104)가 특정 속도로 회전되면, 연마 트랙(152)은 대체로 고리 형상이지만, 더 긴 치수로부터 더 짧은 치수까지 변화하는 폭을 가질 것이다. 웨이퍼(120)의 표면(140)이 원 또는 정사각 형상으로 쌍축 대칭(bi-axially symmetric)이지만, 웨이퍼가 상기 표면의 회전 중심에 대해 중심을 벗어나 탑재되는 경우라면 특정 회전 속도에서 유사한 결과가 발생할 것이다. 연마 트랙(152)이 완전히 고리 형상이 아닐 경우의 또 다른 예는 웨이퍼(120)가 연마층(108)에 평행한 평면에서 진동하고, 상기 진동으로 인한 상기 연마층에 대한 상기 웨이퍼의 상대적 위치가 연마 패드의 매 회전마다 동일하게 되는 속도로 연마 패드(104)가 회전되는 경우이다. 통상적으로 예외적인 이러한 모든 경우에서, 연마 트랙(152)은 사실상 여전히 고리 형상이어서, 이들은 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 "고리 형상"이라는 용어의 범위에 속하는 것이라 여겨진다.
도 2a 및 도 2b는 도 1보다 더 구체적으로 도 1의 연마 패드(104)를 도시하고 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 그루브들(12)은 연마 패드(104)의 회전축(128)의 주위에서 대체로 방사형으로 분포되며, 바람직하게는, 그러나 반드시 그럴 필요는 없으나, 서로 동일한 복수의 그룹들(160)로 대체로 배열된다. 각 그룹(160)은 개수 N의 그루브들(112)을 포함할 수 있다(여기서 N ≥ 2). 본 실시예에서, 각 그룹(160)은 4 개, 즉 N = 4 의 그루브들(112)을 포함한다. 각 그룹(160)에서의 그루브들(112)은 대체로 궤적(164)를 따라 놓인 "중첩되어 단차가 있는 배열"로 기술될 수 있도록 배열되어 형성된다. 일 그룹(160) 내에서의 각 그루브(112)는 방사상 내측 단(166) 및 방사상 외측 단(168)을 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 따라서, 전술한 "중첩된" 부분은 영이 아닌 중첩 길이 L을 따라 연마 패드(104)에 대해 원주 방향(170)으로 서로 떨어져 있는 바로 인접한 그루브들(112)의 방사상 내측 및 외측 단들(166, 168)을 의미한다. 전술한 "단차가 있는" 부분은 궤적(164)을 따라 불연속적인 연마 매개체 흐름의 경로를 일반적으로 형성할 수 있도록 거리 D만큼 서로 떨어져 있거나 오프셋되어 있는 각 그룹(160)에서의 중첩되는 그루브들(112) 중 인접한 그루브들을 의미한다. 각 궤적의 일단으로부터 타단까지 가로지를 때, 통상 만나게 되는 각 오프셋은 계단의 모양을 취하고 있다. 따라서, 이러한 오프셋들 각각은 하나의 단차를 규정하고, 더 구체적으로는, 중첩 길이 L을 갖는 중첩 단차(172)를 규정하는 것으로 여겨질 수 있다.
상술한 바와 같이, 각 그룹(160)에서의 그루브들(112)은 N ≥ 2 의 어떠한 수로도 제공될 수 있다. 따라서, 각 그룹(160)은 N-1 개의 중첩 단차(172)를 가질 것이다. 바로 아래에 논의될 이유로 인해, 모든 중첩 단차(172)는 연마 트랙(152) 내에 위치하여야 한다. 일반적으로, 그룹(160)에 깔려 있는 가장 주요한 개념은 연마 매개체가 연마 트랙(152) 내에서 흐를 수 있는 분할된 경로를 제공한다는 것이다. 연마 매개체가 어느 하나의 그루브(112)에 있는 경우, 연마 매개체는 통상적으로 연마 중에, 연마 패드(104)가 회전되면서 생기는 원심력의 영향 하에서 그 그루브 내에서 흐른다. 그러나, 이러한 연마 매개체는 이러한 원심력의 영향 하에서 하나의 그루브(112)로부터 랜드 영역(174)을 가로질러 인접한 다른 그루브로 흐르지 않는 경향이 있다. 아니면, 연마 매개체는 일반적으로 웨이퍼가 연마 패드(104)와 맞닿아 회전되거나, 또는 회전 및 진동하면서 연마층(108) 상에서 연마 매개체와 웨이퍼(120)의 상호작용에 주로 기인하여 랜드 영역(174)을 가로질러 다음 인접한 그루브로 이동된다.
불연속적인 그루브들(112)의 그룹들(160)을 제공함으로써, 연마 매개체는 연마 트랙을 관통하여 연장되는 연속적인 그루브들을 갖는 종래의 연마 패드(미도시)보다 효과적으로 활용될 수 있다. 일반적으로, 이는, 실질적으로 웨이퍼(120)가 랜드 영역(174)을 가로질러 연마 매개체를 이동시킬 수 있도록 존재하는 경우에만 연마 매개체가 하나의 그루브(112)로부터 다른 그루브(112)로 연마 패드(104)의 주변 가장자리(176) 쪽으로 진행하기 때문이다. 이는 웨이퍼가 존재하지 않는 때에도 단순히 연마 패드의 회전만으로도 연마 매개체가 연마 패드의 주변 가장자리로 진행하는 연속적인 그루브들(미도시)을 갖는 종래의 경우와는 대조적이다.
각 그룹(160)이 3 이상의 그루브(112)를 갖고, 따라서, 2 이상의 중첩 단차들(172)이 연마 트랙(152)에 위치하는 때에, N-2 개수의 그루브들 각각은 통상적으로 연마 트랙(152)의 폭 W보다 작은 직선 단-대-단(end-to-end) 거리 S(즉, 고려의 대상이 되는 그루브의 단들(166, 168)을 서로 연결하는 직선을 따른 거리)를 가질 것이다. 본 실시예의 연마 패드(104)에서, 각 그룹(160)에서 4 개의 그루브(112)는 연마 트랙(152) 내에 완전히 위치하는 3 개의 중첩 단차(172)를 제공한다. 따라서, 각 그룹(160)에서 4 개의 그루브 중 2 개가 연마 트랙의 폭 W보다 짧은 직선 거리 S를 갖는다. 사실, 본 실시예에서, 각 그룹(160) 내의 총 4 개의 그루브(112)는 폭 W보다 짧은 직선 거리 S를 갖는다. S ＜ W의 관계는 모든 설계에 대해 적용되는 사 실은 아니다. 예를 들면, 연마 트랙(152) 내에서 2 개의 중첩 단차(172)를 갖는 N = 3에 대하여, 직선 거리 S는 폭 W와 같거나 그 이상일 수 있으며, 특히, 궤적(164)이 상기 연마 트랙 내에서 상대적으로 큰 원주 성분을 갖는 경우에 그러하다.
연마 트랙(152)은 통상적으로 연마 패드(104)의 회전 축(128)으로부터 떨어져 있는 대체로 원형의 내부 경계선(180) 및 상기 패드의 주변 가장자리(176)와 가깝지만 이로부터 떨어져 있는 대체로 원형의 외부 경계선(184)을 갖는다. 내부 경계선(180)은 통상적으로, 그러나 반드시 그러할 필요는 없으나, 연마층(108)의 중심 여역(188)을 규정한다. 마찬가지로, 외부 경계선(184) 및 주변 가장자리(176)는 통상적으로 주변 영역(190)을 규정한다. 중심 영역(188) 및 주변 영역(190) 중 어느 하나 또는 모두는 없을 수도 있다. 중심 영역(188)은 내부 경계선(180)이 연마 패드(104)의 회전 축(128)과 일치하거나 또는 상기 회전 축이 연마 트랙(152)에 포함된다면 없을 수도 있다. 주변 영역(190)은 외부 경계선(184)이 주변 가장자리(176)와 일치한다면 없을 수도 있다.
중심 영역(188)을 갖는 연마 패드를 활용하고, 도 1의 CMP 시스템(100)과 같이, 상기 중심 영역에서 상기 패드에 연마 매개체를 공급하는 CMP 시스템에서는, 그루브(112)의 각 그룹(160)은 상기 중심 영역으로부터 연마 트랙(152)으로 연장되는 방사상으로 가장 내측의 그루브(192)를 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 그루브(192)는 연마 중에 중심 영역(188)으로부터 연마 트랙(152)으로 연마 매개체를 이동시키는 데에 도움을 준다. 상술한 바와 같이, 연마 매개체는 심지어 웨이퍼(120)가 없는 경우에도 그루브(192)를 포함하여 그루브(112) 내에서 흐르게 될 것 이다. 그루브들(192)이 대체로 방사형일 때, 일정한 속도로 연마 패드(104)를 회전시켜 발생하는 원심력은 이러한 그루브들 내에서의 연마 매개체가 연마 패드의 주변 가장자리 쪽으로 흐르게 할 것이다.
연마 패드(104)가 주변 영역(190)을 포함할 때, 각 그룹(160)의 그루브들(112)은 연마 트랙(152)과 상기 주변 영역 양쪽에 모두에 존재하는 방사상으로 가장 외측 그루브(194)를 포함할 수 있다. 연마 패드(104)의 회전 방향에 대한 이들의 방향에 따라, 그루브들(194)은 연마 트랙(152)으로부터의 연마 매개체를 운반하는 데에 도움을 준다. 구체적인 설계에 따라, 방사상 가장 외측 그루브들(194) 중 일부 또는 모두는 주변 가장자리(176)로 연장될 수도 있고, 또, 모두 연장되지 않을 수도 있다. 가장 외측 그루브(194)를 주변 가장자리(176)로 연장하면 이들 그루브가 상기 주변 가장자리에 미치지 못하여 종단된 경우와 비교하여 더 높은 비율로 주변 영역(190)의 외부 및 연마 패드(104) 바깥으로 연마 매개체를 이동시키기게 된다. 특정 방향들에 대해, 이는 연마 패드(104)의 회전의 영향 하에서 연마 매개체가 그루브들(194)의 내부에서 흐르는 경향 때문에 그러하다.
각 그룹(160)의 궤적(164)은 대체로 일반적으로 도시된 바와 같은 아치형, 도시된 아치보다 더 크거나 더 적은 아치를 가지거나 도시된 방향과 반대 방향으로의 굴곡을 갖는 어떠한 아치형, 반지름 방향이나 이에 대해 각이 있는 방향으로의 직선, 또는 웨이브 또는 지그재그로 굽은 형상 등의 어떠한 소망하는 형상일 수도 있다. 그룹들(160)은 도시된 바와 같이 원주 방향으로 서로 떨어져 있을 수도 있고, 다르게는, 이하 기술하는 되는 도 3A에 도시된 바와 같이 서로 포개질 수도 있 다. 대체로, 궤적(164)과 같은 특성을 갖는 중간선(196)이 두 그룹의 궤적들 사이의 중간에서 그려질 수 있고, 일 그룹의 모든 그루브들(112)이 상기 중간선의 일측에 위치하며, 다른 그룹의 모든 그루브들이 상기 중간선의 타측에 위치한다면 일 그룹(160)은 바로 인접한 그룹에 대해 서로 떨어져 있는 것이다.
도 3a 및 3b는 도 1의 CMP 시스템(100)과 같은 CMP 시스템과 함께 사용될 수 있는 본 발명의 다른 연마 패드(300)를 도시하고 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 연마 패드(300)의 기본 개념은 그루브들(304)을 도 2a 및 2b의 연마 패드(104)의 그루브들(112)이 대응하는 궤적들(164)을 따라 그룹(160)에서 배열된 방식과 실질적으로 같은 방식으로 대체로 궤적들(312)에 평행한 복수의 중첩되어 단차가 있는 그룹들(308)로 배열하는 것이다. 도 3a 및 3b의 각 그룹(308) 내에서의 그루브들(304)의 배열에 대한 보다 상세한 설명을 위해, 도 2a 및 2b의 각 그룹(160)과 그루브들(112)의 배열에 대한 종전의 설명이 유사하게 사용될 수 있다. 도 3a 및 3b의 실시예에 따른 연마 패드(300)에서, 각 그룹(308)은 고리 형상의 연마 영역(320) 내에서의 궤적(312)에 대체로 평행한 5 개의 중첩 단차(316)를 제공하는 6 개의 그루브들(304)을 포함한다. 상기 그루브들(304)의 중첩되어 단차가 있는 배열은 도 2a 및 2b와 관련하여 상술한 그루브 배열의 기능과 유사한 기능을 제공한다. 도 2a 및 2b의 그룹들(160)과 같이, 도 3a 및 3b의 그룹들(308)은 어떤 개수 N의 그루브(304) 및 이에 대응하는 개수 N-1의 중첩 단차(316)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 그룹들(308)의 궤적(164)은 도 2b의 궤적(164)과 관련하여 상술한 어떠한 형상을 가질 수도 있다. 또한, 연마 트랙(320) 내부에 완전히 포함되는 적어도 N-2 의 그루브들(304)은 각각 연마 트랙(320)의 폭 W'보다 적은 직선 거리 S'를 가질 수 있다.
도 2a의 그루브(112)의 그룹들(160)은 바로 인접한 그룹들로부터 떨어져 있는 것에 반하여, 도 3a의 그룹들(308)은 인접한 그룹들과 포개지는 것으로 간주된다. 그룹들(308)의 포개짐은 도시의 편이를 위해 구체적으로 열거된 도 3b의 G1, G2, G3, 및 Gn 그룹과 연관하여 가장 잘 이해할 수 있다. G1 그룹은 6 개의 그루브 G11, G12, G13, G14, G15, G16를 포함한다. 이와 유사하게, G2 및 G3 그룹들도 그루브 G21, G22, G23, G24, G25, G26 및 그루브 G31,G32, G33, G34, G35, G36를 각각 포함한다. 넓은 의미에서, 인접한 그룹들(308)의 "포개짐"은 두 개의 인접한 궤적들의 사이에서 중앙에 위치하는 궤적(312)과 같은 특성을 갖는 중간선(도시하지는 않았으나, 도 2a의 중간선(196)과 유사함)이 일 그룹을 타 그룹과 분리하지 않는다. 반대로, 두 개의 인접한 그룹들(308) 각각으로부터의 그루브들(304) 및 아마도 심지어 다른 그룹들로부터의 그루브들이 중간선의 양측에 위치한다. 포개진 그룹들(308)의 구체적인 실행에 있어서, 일 그룹으로부터의 그루브들(304) 중 특정 그루브들은 다른 그룹들에서의 특정 그루브들과 정렬되도록 위치한다. 이는 도 3a에 도시되어 있으며, 도 3b에서 G1, G2, G3 및 Gn과 연관하여 구체적으로 도시되어 있다. 이런 점을 감안하면, 포개짐은 그룹(308)의 그루브들(304)이 다른 그룹의 그루브들 중 어떤 것과 반드시 정렬될 필요는 없다는 점에 주목해야 한다.
특히, 도 3b를 참조하면, G2 그룹이 G1 그룹과 포개지는 때, G2 그룹의 그루브 G23는 G1 그룹의 그루브 G11과 정렬됨을 알 수 있다. 마찬가지로, G2 그룹의 그루브 G24가 G1 그룹의 그루브 G12와 정렬된다. 그 다음, G3 그룹이 G2 그룹 및 G1 그룹과 포개지는 때, 그룹 G3의 그루브 G36는 G2 및 G1 그룹의 그루브 G24 및 G11과 각각 정렬한다. 마찬가지로, G3 그룹의 그루브 G35가 G2 및 G1 그룹의 G23 및 G12와 각각 정렬한다. 이러한 포개짐은 Gn 그룹이 최종적으로 G1 그룹과 포개지는 때, 즉, 그루브 Gn1이 그루브 G13와 정렬하고, 그루브 Gn2가 그루브 G14와 정렬하고, 그루브 Gn3가 그루브 G15와 정렬하고, 그루브 Gn4가 그루브 G16와 정렬하는 때까지 원주 방향으로 진행한다. 도 3B에 도시된 그루브 Gn1-6의 배열에 의해 제공되는 포개짐은 슬러리가 어느 일 그루브로부터 다른 인접한 그루브로 이동하기 위한 다중의 연속 및 평행 경로를 생성함으로써 웨이퍼 하부에서의 슬러리의 이동을 촉진하고, 슬러리가 일 그룹의 그루브들에 의해 제공된 단차가 있는 경로 및 서로 정렬된 인접한 포개진 그룹들에서의 그루브들에 의해 집합적으로 제공된 완만한 분할 경로를 따라 랜드 영역을 가로질러 진행할 수 있게 한다.
본 발명에 의하면, 연마층에 제공되는 슬러리의 비활용 양을 감소시켜 슬러리의 낭비를 감소시킬 수 있도록 배열된 그루브들이 제공된 연마층을 갖는 화학적 기계적 연마 패드를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. a) 연마 매개체의 존재 하에 자성, 광학 또는 반도체 기판 중 적어도 어느 하나의 표면을 연마할 수 있도록 형성되며, 회전축 및 상기 회전축과 동심의 고리 형상의 연마 트랙을 포함하는 연마층; 및
    b) 상기 연마층상에 형성되며, 각각 상기 고리 형상의 트랙을 통하여 연장되는 궤적을 따라 복수의 그룹들로 배열되는 복수의 그루브들을 포함하되,
    상기 복수의 그루브들 중 각 그룹 내에서의 그루브들은 상기 고리 형상의 연마 트랙 안에서 중첩되어 단차가 있는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 그루브들은 회전축에 대해 원주 방향으로 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 그룹들은 회전축에 대해 원주 방향으로 서로 포개져 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 그룹들은 적어도 3 개의 그루브를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 그룹들 각각의 궤적은 아치형인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  6. 제 5 항에 있어서, 연마 패드는 소정의 설계 회전 방향을 가지며, 상기 복수의 그룹들 각각의 궤적은 상기 설계 회전 방향으로 굴곡된 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  7. a) 연마 매개체의 존재 하에 자성, 광학 또는 반도체 기판 중 적어도 어느 하나의 표면을 연마할 수 있도록 형성되며, 회전축 및 상기 회전축과 동심의 고리 형상의 연마 트랙을 포함하는 연마층; 및
    b) 상기 연마층에 형성되며, 각각 상기 고리 형상의 트랙을 통하여 연장되는 궤적을 따라 복수의 그룹들로 배열되는 복수의 그루브들을 포함하되,
    상기 복수의 그루브들 중 각 그룹 내의 그루브들은 상기 고리 형상의 연마 트랙 안에서 적어도 하나의 중첩된 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 그루브들 중 각 그룹 내의 그루브들은 고리 형상의 연마 트랙 내에 적어도 두 개의 중첩 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 패드는 주변 가장자리를 더 포함하고, 상기 고리 형상의 연마 트랙은 내부 원형 경계선을 포함하며, 상기 연마층은 상기 고리 형상의 연마 트랙의 상기 내부 원형 경계선에 의해 규정되는 중앙 영역, 및 상기 패드의 주변 가장자리와 상기 고리 형상의 연마 트랙의 사이에 위치하는 주변 영역을 더 포함하고, 상기 복수의 그룹들 각각은 상기 고리 형상의 연마 트랙 및 상기 중앙 영역에만 존재하는 내부 그루브, 및 상기 고리 형상의 연마 트랙 및 주변 영역에만 존재하는 외부 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 고리 형상의 연마 트랙은 소정의 폭을 가지며, 상기 복수의 그루브들 각각에서의 각 그루브는 상기 고리 형상의 연마 트랙의 폭보다 짧은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7125318B2 (en) * 2003-11-13 2006-10-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad having a groove arrangement for reducing slurry consumption
US7520796B2 (en) * 2007-01-31 2009-04-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with grooves to reduce slurry consumption
US7520798B2 (en) * 2007-01-31 2009-04-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with grooves to reduce slurry consumption
US7311590B1 (en) 2007-01-31 2007-12-25 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with grooves to retain slurry on the pad texture
DE102007024954A1 (de) * 2007-05-30 2008-12-04 Siltronic Ag Poliertuch für DSP und CMP
US9180570B2 (en) 2008-03-14 2015-11-10 Nexplanar Corporation Grooved CMP pad
US8062103B2 (en) * 2008-12-23 2011-11-22 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High-rate groove pattern
US8057282B2 (en) * 2008-12-23 2011-11-15 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High-rate polishing method
CN101817160A (zh) * 2010-04-13 2010-09-01 王敬 硅锭的抛光方法、系统及抛光板
TWI599447B (zh) 2013-10-18 2017-09-21 卡博特微電子公司 具有偏移同心溝槽圖樣之邊緣排除區的ｃｍｐ拋光墊
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
SG11201703114QA (en) 2014-10-17 2017-06-29 Applied Materials Inc Cmp pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
CN108290267B (zh) 2015-10-30 2021-04-20 应用材料公司 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
JP7299970B2 (ja) 2018-09-04 2023-06-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 改良型研磨パッドのための配合物
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ
CN115070606B (zh) * 2022-06-30 2023-11-14 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种用于对硅片进行抛光的抛光垫和抛光设备

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5177908A (en) 1990-01-22 1993-01-12 Micron Technology, Inc. Polishing pad
US5650039A (en) 1994-03-02 1997-07-22 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus with improved slurry distribution
US5645469A (en) 1996-09-06 1997-07-08 Advanced Micro Devices, Inc. Polishing pad with radially extending tapered channels
JPH11156699A (ja) * 1997-11-25 1999-06-15 Speedfam Co Ltd 平面研磨用パッド
US5990012A (en) 1998-01-27 1999-11-23 Micron Technology, Inc. Chemical-mechanical polishing of hydrophobic materials by use of incorporated-particle polishing pads
JP2000042901A (ja) * 1998-07-29 2000-02-15 Toshiba Ceramics Co Ltd 研磨布およびその製造方法
GB2345255B (en) 1998-12-29 2000-12-27 United Microelectronics Corp Chemical-Mechanical Polishing Pad
US20020068516A1 (en) 1999-12-13 2002-06-06 Applied Materials, Inc Apparatus and method for controlled delivery of slurry to a region of a polishing device
KR100553834B1 (ko) * 1999-12-27 2006-02-24 삼성전자주식회사 연마잔류물의 용이한 배출을 위한 구조를 갖는 화학기계적연마 패드
US6241596B1 (en) 2000-01-14 2001-06-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for chemical mechanical polishing using a patterned pad
KR20020022198A (ko) * 2000-09-19 2002-03-27 윤종용 표면에 비 선형 트랙이 형성된 연마 패드를 구비하는화학적 기계적 연마 장치
JP2002200555A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Ebara Corp 研磨工具および該研磨工具を具備したポリッシング装置
US6783436B1 (en) * 2003-04-29 2004-08-31 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with optimized grooves and method of forming same
US6843711B1 (en) 2003-12-11 2005-01-18 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc Chemical mechanical polishing pad having a process-dependent groove configuration
JP4563025B2 (ja) * 2003-12-19 2010-10-13 東洋ゴム工業株式会社 Ｃｍｐ用研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法

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