KR20080071933A - 패드 텍스쳐에 슬러리를 보유하기 위한 홈을 갖는 연마패드 - Google Patents

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KR20080071933A
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그레고리 피. 멀다우니
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 연마 매체와 함께 사용하기 위한 회전 화학적 기계적 연마 패드에 관한 것이다. 이와 같은 연마 패드는 복수의 홈을 포함하는 연마면을 갖는 연마층을 포함한다. 복수의 홈 각각의 적어도 일부분은 패드의 사용중에 연마 매체의 함수로서 측정한 형상 및 배향을 갖는다.
연마 패드, 복수의 홈

Description

패드 텍스쳐에 슬러리를 보유하기 위한 홈을 갖는 연마 패드 {POLISHING PAD WITH GROOVES TO RETAIN SLURRY ON THE PAD TEXTURE}
본 발명은 화학적 기계적 연마(CMP) 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 슬러리 소비를 감소시키는 홈을 갖는 CMP 패드에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼상의 집적 회로 및 기타의 전자 장치의 제조에서, 전도성, 반도성 및 유전 물질의 복수의 층을 증착시키고, 웨이퍼로부터 에칭 처리한다. 이러한 물질의 박층을 복수의 증착 기법에 의하여 증착시킬 수 있다. 현대의 웨이퍼 처리에서의 통상의 증착 기법은 물리적 증착(PVD)(또한 스퍼터링으로 공지됨), 화학적 증착(CVD), 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 및 전기화학 도금 등이 있다. 통상의 에칭 기법에는 무엇보다도 습식 및 건식 등방성 및 이방성 에칭이 있다.
소재 층이 순차적 적층 및 에칭 처리됨에 따라 웨이퍼의 표면은 평면이 아니게 된다. 차후의 반도체 처리(예, 포토리토그래피)는 웨이퍼가 평면을 지닐 것을 요구하기 때문에, 웨이퍼를 주기적으로 평탄화시켜야만 한다. 평탄화는 원치 않는 표면 토포그래피뿐 아니라, 표면 결합, 예컨대 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치 및 오염된 층 및 물질을 제거하기에 유용하다.
화학적 기계적 평탄화 또는 화학적 기계적 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼 및 기타의 가공물을 평탄화시키는데 사용되는 통상의 기법이다. 이중-축 회전 연마기를 사용한 통상의 CMP에서, 웨이퍼 캐리어 또는 연마 헤드는 캐리어 어셈블리에 장착된다. 연마 헤드는 웨이퍼를 수용하여, 연마기내에서 연마 패드의 연마층과 접하도록 위치시킨다. 연마 패드는 평탄화되는 웨이퍼 직경의 2배보다 더 큰 직경을 갖는다. 연마중에, 연마 패드 및 웨이퍼는 웨이퍼가 연마층과 맞물리는 동안 각각의 동심원 중심 주위에서 회전한다. 웨이퍼의 회전축은, 패드의 회전이 패드의 연마층상에서 환상 "웨이퍼 트랙"을 일소시키도록 웨이퍼의 반경보다 더 큰 거리만큼 연마 패드의 회전축에 대하여 오프셋된다. 웨이퍼의 유일한 이동이 회전인 경우, 웨이퍼 트랙의 폭은 웨이퍼의 직경에 해당한다. 그러나, 일부의 이중-축 연마기에서, 웨이퍼는 이의 회전 축에 대하여 수직인 면에서 진동한다. 이러한 경우, 웨이퍼 트랙의 폭은 진동으로 인한 이동에 해당하는 양만큼 웨이퍼의 직경보다 더 넓게 된다. 캐리어 어셈블리는 웨이퍼 및 연마 패드 사이의 조절 가능한 압력을 제공한다. 연마중에, 슬러리 또는 기타의 연마 매체는 연마 패드상에서 그리고, 웨이퍼와 연마층 사이의 간극으로 유동된다. 웨이퍼면을 연마 처리하고, 표면상의 연마 매체 및 연마층의 화학적 그리고 기계적 작용에 의하여 평면이 되도록 한다.
CMP중에 연마층, 연마 매체 및 웨이퍼면 사이의 상호작용은 연마 패드 디자인을 최적화 하기 위한 시도로서 점차로 연구되고 있다. 수년간에 걸친 대부분의 연마 패드 개발은 본래 실험에 의한 것이었었다. 연마면 디자인 또는 층의 다수는 슬러리 이용 및 연마 균일성을 개선시키기 위한 것으로 청구된 홈의 배열 및 공극 의 다양한 패턴을 갖는 층을 제공하는 것에 촛점이 맞춰졌었다. 수년에 걸쳐, 상당수의 각종 홈 및 공극 패턴 및 배열이 실시되어 왔었다. 종래의 홈 패턴으로는 방사상, 동심원 원형, 데카르트 격자 및 나선형 등이 있다. 종래의 홈 구조는 모든 홈의 폭 및 깊이가 모든 홈 및 구조에서 일정한 구조, 및 홈의 폭 및 깊이가 홈들 서로 간에 변경되는 구조를 포함한다.
사실상, 대부분의 홈 패턴은 슬러리 흐름이 각종 홈 특성, 예를 들면 홈 곡률 및 홈 단면에 반응하는 방법에 대한 이론적인 판단에 기초한다. 이러한 특징은 종종 회전 연마기에 의하여 작동되는 구심력하에서 분배된 슬러리의 이동에 영향을 미치는 근본적인 역할을 한다. 홈 배향이 더욱 원형인 것으로부터 더욱 방사상인 것으로 변화될수록, 분배된 슬러리의 바깥쪽으로의 이동은 증가된다. 방사상 홈은 예를 들면 연마 패드로부터 전적으로 액체가 분리되도록 하는 채널과 같이 작동하여 분배된 슬러리의 최대 방사상 유출을 야기할 수 있다. 이러한 유출은 연마 패드와 웨이퍼면 사이의 접촉 포인트를 과도하게 가열시키게 되어 불량한 연마 성능 및 더 큰 패드 마모와 같은 문제점을 야기함으로써 연마 공정에 부정적인 영향을 미친다.
연마 패드는 여러 가지의 홈 패턴을 지니며, 이러한 홈 패턴의 효과는 패턴에 따라 그리고 연마 공정에 따라 달라지게 된다. 연마 패드 연구자들은 종래의 연마 패드 디자인에 비하여 훨씬 더 효과적이며 유용한 연마 패드를 생성하는 홈 패턴을 지속적으로 연구하였다.
본 발명의 한 구체예에서, 연마 패드의 회전에 의하여 사용중에 부여되는 이상적인 궤적을 갖는 연마 매체와 함께 사용하기 위한 연마 패드이며, 연마중에 환상 연마 트랙을 갖는 원형 연마면을 포함하며, 연마 매체의 존재하에서 자기, 광학 및 반도체 기판 중 1 이상을 연마 처리하도록 형성된 연마층; 및 연마 트랙내에 위치한 직교 부분을 가지며, 상기 직교 부분은 길이를 지니고 전체 길이를 따라 직교 부분을 따른 이상적인 유체 궤적에 대하여 직교되도록 하는 형상을 갖는 것인, 연마층내에 형성된 1 이상의 홈을 포함하는 연마 패드에 관한 것이다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 연마 매체의 존재하에서 자기, 광학 및 반도체 기판 중 1 이상을 연마 처리하도록 배치된 연마층; 및 연마 트랙내에 위치한 직교 부분을 가지며, 상기 직교 부분은 길이를 지니고, 수학식 16에 의한 형상을 갖는 것인 연마층내에 형성된 1 이상의 홈을 포함하는 연마 패드에 관한 것이다:
Figure 112008007971534-PAT00001
상기 수학식에서 r 0 는 연마 패드의 동심원 중심으로부터의 초기 방사상 위치이며, θ는 궤적 각도이다.
본 발명의 또다른 구체예에서, 연마 매체에 대한 궤적을 결정하는 단계, 연마 매체에 대한 궤적의 함수로서 회전 연마 패드에 형성하고자 하는 홈의 홈 형상 및 홈 배향을 결정하는 단계 및 상기 회전 연마 패드내에 상기 홈 형상 및 홈 배향을 갖는 복수의 홈을 형성하는 단계를 포함하는, 연마 매체와 함께 사용하기 위한 회전 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연마 패드는 여러 가지의 홈 패턴에 의하여 그리고 연마 공정에 의하여 더 효과적이며 유용한 연마 패드를 생성할 수 있다.
이제, 도면을 살펴보면, 도 1 및 도 3은 본 발명의 개시에 따라 제작된 연마 패드(100)의 실시양태를 도시한다. 하기에서 논의하는 바와 같이, 연마 패드(100)는 연마 매체(도시하지 않음), 예를 들면 슬러리가 연마 패드(100)의 회전에 의하여 사용중에 연마 매체상에 부여되는 구심력에 의하여 바깥쪽으로 이동하는 경향을 방해하는 방식으로 설계되었다. 일반적으로, 연마 패드(100)는 홈(108)이 존재하지 않을 경우 연마 패드가 사용중에 회전함에 따라 연마 매체가 이동하게 되는 이동의 평균 경로를 규정하는 유체 궤적(116)의 함수로서 적어도 부분적으로 결정된 홈 형상(112)(도 3)을 각각 갖는 복수의 홈(108)을 포함하는 연마면(104)을 포함한다. 보다 구체적으로, 홈 형상(112)의 전부 또는 이의 일부 그리고, 연마 패드(100)의 회전 방향에 대한 홈 형상의 배향은 해당 각각의 홈(108)이 유체 궤적(116)에 대하여 직교가 되도록 선택한다. 그래서, 유체 궤적(116)과 직교하는 홈(108) 또는 이의 일부는 연마면(104)을 가로질러 그리고 연마 패드(100)로부터 떨어져 유동하는 연마 매체에 상당한 방해를 제공하여 패드에서의 연마 매체의 보 유 시간을 증가시키게 된다. 증가된 보유 시간은 연마 매체 소비를 낮추며, 그리하여 작동 비용을 감소시키게 된다. 홈(108)의 각종 예시적인 기하형태에 대한 상세한 설명을 하기에 제시한다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 연마 패드(100)는 연마면(104)을 형성하는 연마층(120)(도 2)을 포함할 수 있다. 일례로, 연마층(120)은, 연마층(120)과 일체형으로 형성될 수 있거나 또는 연마층(120)과는 별도로 형성될 수 있는 백킹층(124)에 의하여 지지될 수 있다. 다시, 도 1을 살펴보면, 연마 패드(100)는 통상적으로 연마면(104)이 동심원 중심 O 및 원형 외주(128)를 갖도록 원형 디스크 형상을 갖는다. 상기 원형 외주(128)는 반경 R pad 로 예시한 바와 같이 O로부터의 반경 거리에 위치할 수 있다. 연마층(120)은 반도체 웨이퍼, 자기 매체 물품, 예를 들면 컴퓨터 하드 드라이브의 디스크 또는 렌즈, 예를 들면 굴절 렌즈, 반사 렌즈, 평면 반사경 또는 투명 평면 물품과 같은 연마 처리하고자 하는 물품을 연마 처리하기에 적절한 임의의 소재로 생성될 수 있다. 연마층(120) 소재의 예로는 무엇보다도 각종 중합체 플라스틱, 예컨대 폴리우레탄, 폴리부타디엔, 폴리카보네이트 및 폴리메틸아크릴레이트 등을 들 수 있으나, 이들은 예시를 위한 것이며, 이로써 본 발명을 제한하여서는 아니된다.
복수의 홈(108) 각각은 절삭, 성형 등과 같은 임의의 적절한 방법으로 연마층(120)에 형성될 수 있다. 일례로서, 홈(108)은 서로 이격되어 형성되며, 동심원 중심 O의 주위에서 일정한 피치로 반복적으로 배치된다. 또한, 복수의 홈(108) 각 각은 원하는 바와 같이 홈 단면 형상(132)(도 2)으로 형성되어 특정의 디자인 기준 세트에 따르도록 한다. 일례로, 복수의 홈(108) 각각은 예를 들면 홈 단면 형상(132a)에 의하여 도시한 바와 같이 직사각형 단면 형상을 지닐 수 있다. 또다른 일례로, 각각의 홈(108)은 그의 길이 방향을 따라 변경되는 홈 단면(132)을 지닐 수 있다. 또다른 예에서, 단면 형상(132)은 홈(108)들 사이에 서로 변경될 수 있다. 당업자라면, 연마 패드(100)와 같은 연마 패드를 제공할 수 있는 홈 단면 형상(132)의 광범위한 범위 및 다양한 적용예를 이해할 것이다.
다시, 도 3을 살펴보면, 도시한 유체 궤적(116)은, 연마면(104)이 유체를 싫어하는, 예컨대 소수성이며 그리고 임의의 홈(108) 또는 이의 이동에 대한 기타의 구조적 방해물을 포함하지 않는 경우 유체, 예를 들면 물이 연마 패드(100)의 회전의 영향하에 횡단하는 이상적인 궤적이다. 하기의 수학적 유도는 이와 같은 이상적인 궤적에 기초한 것이다. 그러나, 실제의 패드면에서의 연마 매체의 진정한 궤적은 이상적인 궤적에서 고려하지 않는 연마 매체 점도 및 표면 장력과 같은 각종 요인의 영향으로 인하여 이상적인 궤적으로부터 변경될 수 있는 것으로 이해한다. 결론적으로, 유체 궤적(116)은, 매체가 연마 패드(100)에 의하여 부여되는 물리적 힘 및 패드의 회전에 반응할 때 소정의 연마 매체의 진정한 궤적을 나타낸다. 그러나, 본 개시를 뒷받침하는 개념의 설명을 간략하게 나타내기 위하여, 방해받지 않은 이상적인 궤적만을 위한 수학식을 하기에 상세하게 제시한다. 이는 반드시 본 개시가 하기의 수학식에 따라 제시된 홈 형상에만 해당하는 것을 의미하지는 않는다. 반대로, 본 개시는 이와 같은 궤적이 하기의 이상적인 궤적 수학적 모델에 의하여 정의되거나 또는 정의되지 않거나간에 등가의 홈이 없는 패드의 회전중에 실제의 유체 궤적에 일치시키고자 하는 것이다.
편의상, 유체 궤적(116)은 방사상 위치 r 및 궤적 각도 θ를 나타내는 극좌표를 갖는 복수의 포인트, 예를 들면 포인트(136)(r,θ)로 정의될 수 있다. 이러한 포인트는 연마 패드(100)의 각속도 Ω p 의 영향하에 연마면(104)에서 바깥쪽으로 이동함에 따라 이상적인 연마 매체의 패턴을 정의한다. 이러한 예에서, 유체 궤적(116)은 연마 매체의 방사상 위치 r이 동심원 중심 O에 대하여 증가함에 따라 각 변위에서의 변화 Δθ가 된다.
일반적으로, 연마 매체는 동심원 중심 O에 대하여 방사상 위치 r이 증가함에 따라 연속적으로 가속된다. 유체 궤적(116)은 매체가 동심원 중심 O로부터 바깥쪽으로 이동함에 따른 연마 매체의 각속도 ν r 에 관한 것이다. 각속도 ν r 는 하기 수학식 1에서 제시한 바와 같이 시간 t에 대하여 측정한 동심원 중심 O로부터의 방사상 위치 r에서의 변화로서 설명될 수 있다:
Figure 112008007971534-PAT00002
연마 패드(100)가 일정한 각속도 Ω p 로 회전함에 따른 연마 매체에 부여되는 구심력은 연마면(104)을 따라 바깥쪽으로 이동함에 따라 연마면의 가속도 a이 야기된다(다시, 상기 연마면은 수학 모델의 간략화를 위하여 홈이 없고, 평활하며, 유 체를 싫어하는 것으로 가정한다). 가속도 a는 하기 수학식 2로 나타낸다:
Figure 112008007971534-PAT00003
동심원 중심 O로부터 방사상 위치 r이 증가함에 따라 이와 같은 가속도가 증가한다. 가속도의 증가에 의하여 각속도 ν r 가 증가하게 되며, 이는 초기 각속도 ν r 를 부여하지 않고 연마면(104)에 연마 매체가 분배될 경우 발생하는 바와 같이, 수학식 2를 적분하고, 초기 각속도값 ν r =0을 대입하여 결정될 수 있다. 결과를 하기 수학식 3에 제시한다:
Figure 112008007971534-PAT00004
시간 t에 대한 방사상 위치 r의 변화는 수학식 4에서 제시한 바와 같이 수학식 1 및 수학식 3을 합하여 나타낼 수 있으며, 이는 분리 및 적분하여 하기 수학식 5로 나타낸 결과를 제공하며, 여기서 C는 적분 상수이다:
Figure 112008007971534-PAT00005
Figure 112008007971534-PAT00006
추가로, 방사상 위치 r의 변화는 하기 수학식 6 및 수학식 7에 도시한 바와 같이 시간 t에 대하여 측정한 각 변위에서의 변화 Δθ와 관련될 수 있다:
Figure 112008007971534-PAT00007
Figure 112008007971534-PAT00008
이와 같은 수학식, 즉 수학식 7은 하기 수학식 8에서 제시한 바와 같이 r=r 0 인 경우 경계 조건 Δθ=0을 대입하여 방사상 위치 r에서의 변화에 따른 각 변위에서의 변화 Δθ를 정의하도록 배열될 수 있다. 수학식 8로 나타낸 각 변위에서의 변화 Δθ는 동심원 중심 O에 대한 방사상 위치 r이 증가함에 따른 연속의 가속도하에서 회전중인 이상적인 연마면(104)에서 바깥쪽으로 이동하는 연마 매체의 패턴을 제공할 수 있다:
Figure 112008007971534-PAT00009
또한, 각 변위에서의 변화 Δθ는 일반적으로 하기 수학식 9에 제시한 바와 같이 방사상 위치 r에 대하여, 예를 들면 r=r(θ)로 나타낼 수 있다. 일례에서, 이러한 수학식은 점도 및 표면 장력의 효과를 고려하지 않고 연마면(104)을 가로질러 자유로이 이동하는 이상적인 연마 매체의 경로, 즉 유체 궤적(116)에 근접하게 된다:
Figure 112008007971534-PAT00010
상기를 고려하면, 연마 패드(100)(도 1)의 각각의 홈(108)의 홈 형상(112)을 결정하는 접근법은 상기 수학식 8 및 수학식 9로 정의되는 바와 같은 유체 궤적에 직교인 각각의 홈의 적어도 상당 부분을 생성하고자 하는 것이다. 이러한 방법에서, 홈(108)은 상기에서 논의한 바와 같이, 각종 이동 패턴을 대항함으로써 연마 매체의 이동을 방해하도록 하는 형상을 지니게 된다.
유체 궤적(116)에 직교하는 홈 형상, 예를 들면 홈 형상(112)의 수학식을 결정하기 위하여, 유체 궤적의 기울기 s를 구하는 것이 이롭다. 일반적으로, 극좌표 θ=θ(r)의 함수로서 나타낸 유체 궤적(116)의 기울기 s는 하기 수학식 10으로 나타낸 바와 같다:
Figure 112008007971534-PAT00011
상기 수학식 8의 유체 궤적(116)의 도함수(수학식 10)를 사용하여 궤적(116)의 기울기 s(하기 수학식 12)를 결정할 수 있다:
Figure 112008007971534-PAT00012
Figure 112008007971534-PAT00013
직교가 되기 위하여서는, 홈 형상(112)의 기울기 s * 는 기울기 s와 기울기 s * 의 곱이 유체 궤적(116)의 모든 포인트에서 -1이 되도록 하여야만 한다. 그러므로, 수학식 13에 의하여 정의되는 유체 궤적(116)에 직교하는 홈 형상(112)의 기울기 s * 는 하기 수학식 13과 같다:
Figure 112008007971534-PAT00014
수학식 13에 의하여 정의되는 홈 형상(112)의 기울기 s * 는 수학식 10과 함께 사용하여 직교 곡선의 도함수(하기 수학식 14)를 측정할 수 있다. 그후, 직교 궤적 θ * =θ * (r)(하기 수학식 15)은 하기 수학식 14를 분리 및 적분하여 얻을 수 있 다:
Figure 112008007971534-PAT00015
Figure 112008007971534-PAT00016
또한, 직교 궤적은 수학식 15를 r에 대하여 해제를 구하여 하기 수학식 16에서 제시한 바와 같이 r *=r * (θ)로서 나타낼 수 있다:
<수학식 16>
Figure 112008007971534-PAT00017
도 3 및 도 1을 살펴보면, 일단 홈 형상(112)(도 3)이 해당 홈(108)의 길이의 적어도 일부분에서 유체 궤적(116)에 대하여 직교가 되도록 설정되면, 홈은 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 목적하는 바와 같은 연마 패드(100)의 원주 주위에서 반복될 수 있다. 각각의 홈이 연마 패드(100)의 중앙 부분으로부터 패드의 외주까지 연장되는 경우 최적의 연마 매체 보유가 달성될 수 있기는 하나, 일부 경우에는 홈의 전체 길이보다 더 작은 부분이 직교되도록, 즉 유체 궤적에 대하여 45 내지 135°의 국소 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로, 각각의 홈의 직교 부분이 도 1에서 140으로 도시한 웨이퍼 트랙의 폭의 50% 이상을 통 하여 연장되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1에 도시한 각각의 홈(108)은 이의 전체 길이를 따라 유체 궤적(116)에 대하여 직교된다.
상기에서 설명한 원리를 예시하기 위하여, 도 4 내지 도 7은 이러한 원리를 사용하여 생성될 수 있는 다수의 대체의 홈 디자인 중 2 개만을 예시하는 또다른 연마 패드(200, 300)를 도시한다. 도 4 및 도 5를 살펴보면, 연마 패드(200)는 유체 궤적(208)(도 4)과는 상관 없는 형상을 갖는 내부 부분(204A)을 각각 포함하며, 본 명세서에서 참고로 인용하는 2004년 8월 31일자로 허여된 '최적화된 홈을 갖는 연마 패드 및 이의 형성 방법'이라는 명칭의 미국 특허 제6,783,437호(Muldowney)호에 개시된 잇점을 갖는 다수의 홈(204)(도 5)을 포함한다. 또한, 각각의 다수의 홈(204)(도 5)은 유체 궤적에 대하여 직교되도록 하는 형상을 갖는 외부 부분(204B)을 포함한다. 이러한 예에서, 복수의 홈(204)의 내부 부분(204A) 각각은 연마 패드(200)의 동심원 중심 O에 근접한 포인트로부터 반경 R1에서의 포인트까지 패드의 반경의 약 1/3 정도로 연장되어 있다(도 4). 각각의 홈(204)의 직교 외부 부분(204B)은 반경 R1에서의 해당 각각의 포인트로부터, 이 예에서는 연마 패드(200)의 전체 반경이 되는 반경 R2까지 연장된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 트랙(212)의 폭(W)의 약 4/5는 홈의 직교 외부 부분(204B)을 포함한다.
도 6 및 도 7을 살펴보면, 연마 패드(300)는 도 5의 홈(204)으로부터 대향 배치된 복수의 홈(304)을 포함한다. 즉, 일반적으로 비직교 부분으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 홈의 직교 부분을 갖는 것 대신에, 연마 패드(300)(도 7)의 각각 의 홈(304)의 내부 부분(304A)은 유체 궤적(308)(도 6)에 대하여 직교되도록 하는 형상을 지니며, 외부 부분(304B)은 유체 궤적에 대한 직교성과는 상관 없이 그리고 상기에서 언급한 미국 특허 제6,783,436호에 개시된 잇점을 갖도록 하는 형상을 지닌다. 이러한 예에서, 각각의 직교 내부 부분(304A)은 연마 패드(300)의 동심원 중심 O 부근의 반경 R1'에서의 포인트로부터, 이 경우 패드의 전체 반경의 약 2/3 정도가 되는 반경 R2'에서의 포인트까지 연장된다. 해당하는 각각의 직교를 의도하지는 않은 외부 부분(304B)은 반경 R2'에서의 포인트로부터 연마 패드(300)의 외주까지 연장된다. 도 7에서 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 트랙(312)의 폭 W'의 약 2/3는 홈(304)의 직교 내부 부분(304A)을 포함한다.
당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 도 5의 홈(204)의 의도적으로 직교하지 않는 내부 부분(204A) 및 도 7의 홈(304)의 의도적으로 직교하지 않는 외부 부분(304B)은 형상이 나선형인 것으로 제시되어 있으나, 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들면, 기타의 실시양태에서, 나선형 형상의 홈은 기타의 형상 및 배향을 갖는 홈, 예를 들면 직선형 및 방사형, 약간 굽은 형 및 방사형, 지그재그형 및 방사형, 지그재그형 및 원주형, 파상형 및 방사형 및, 파상형 및 원주형 등으로 대체될 수 있다. 또한, 홈의 의도적으로 직교하지 않는 부분은 기타의 더 단순한 홈 패턴, 예를 들면 데카르트 격자 또는, 격자의 중첩 및 원형 또는 나선형 패턴과 같은 중첩이 될 수 있다. 또한, 기타의 실시양태는 홈의 기타의 전체적인 구조를 지닐 수 있다. 예를 들면, 특정의 실시양태는 도 5 및 도 7의 연마 패드(200, 300)의 하이 브리드가 될 수 있다. 즉, 대체의 실시양태는 유체 궤적에 대하여 의도적으로 직교되지 않는 내부 및 외부 부분 그리고 관련 유체 궤적에 대하여 직교되도록 하는 형상을 갖는 중앙 부분을 각각 갖는 홈을 포함할 수 있다.
도 8은 도 1 내지 도 7의 연마 패드(100, 200, 300) 또는, 웨이퍼(408)와 같은 물품을 연마 처리하기 위한, 본 개시에서의 기타의 연마 패드 중 하나가 될 수 있는 연마 패드(404)와 함께 사용하기에 적절한 연마기(400)를 도시한다. 연마기(400)는 연마 패드(404)를 장착한 플래튼(412)을 포함할 수 있다. 플래튼(412)은 플래튼 드라이버(도시하지 않음)에 의하여 회전축(A1)의 주위에서 회전 가능하다. 연마기(400)는, 연마 처리중에 웨이퍼(408)를 지지하며 플래튼(412)의 회전축(A1)으로부터 이격되어 그에 평행하게 위치한 회전축(A2)의 주위에서 회전 가능한 웨이퍼 캐리어(420)를 더 포함할 수 있다. 웨이퍼 캐리어(420)는 웨이퍼(408)가 연마 패드(404)의 연마면(424)에 대하여 약간 평행하지 않은 양상을 가정하도록 하는 짐발(gimbal) 결합(도시하지 않음)을 특징으로 할 수 있으며, 이 경우, 회전축(A1, A2)은 서로에 대하여 약간 경사를 형성할 수 있다. 웨이퍼(408)는 연마면(424)과 대면하여 연마 처리중에 평탄화되는 연마 처리 면(428)을 포함한다. 웨이퍼 캐리어(420)는, 웨이퍼(408)를 회전시키고 소정의 압력이 연마중에 연마 처리된 면 및 패드 사이에 존재하도록 연마 패드(404)에 대하여 연마 처리된 면(424)을 가압시키는 하향력(F)을 제공하기에 적절한 캐리어 지지 어셈블리(도시하지 않음)에 의하여 지지될 수 있다. 또한, 연마기(400)는 연마 매체(436)를 연마면(424)에 제공하기 위한 연마 매체 투입구(432)를 포함할 수 있다.
당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 연마기(400)는 시스템 제어기, 연마 매체 저장 및 분배 시스템, 가열 시스템, 헹굼 시스템 및, 예를 들면 (1) 웨이퍼(408) 및 연마 패드(404)의 회전 속도 중 하나 또는 모두에 대한 속도 조절기 및 선택기; (2) 패드로의 연마 매체(436)의 전달 속도 및 위치를 변경시키기 위한 조절기 및 선택기; (3) 웨이퍼 및 연마 패드 사이에 인가된 힘(F)의 크기를 조절하기 위한 조절기 및 선택기; 및 (4) 패드의 회전축(A1)에 대하여 웨이퍼의 회전축(A2)의 위치를 조절하기 위한 조절기, 작동기 및 선택기와 같은 연마 공정의 각종 구체예를 조절하기 위한 각종 조절을 비롯한 기타의 부품(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이들의 상세한 설명이 당업자가 본 발명을 이해하고 실시하는데 반드시 필요하지 않도록, 당업자는 이와 같은 부품을 구조하고 그리고 실행하는 방법을 이해할 것이다.
연마 처리중에, 연마 패드(404) 및 웨이퍼(408)는 각각의 회전축(A1, A2)의 주위에서 회전하며, 연마 매체(436)는 연마 매체 투입구(432)로부터 회전중인 연마 패드로 분배된다. 연마 매체(436)는 웨이퍼(408) 및 연마 패드(404) 사이의 간극을 포함한 연마면(424)에 퍼지게 된다. 연마 패드(404) 및 웨이퍼(408)는 통상적으로 0.1 rpm 내지 850 rpm의 소정의 속도로 회전되나, 반드시 그럴 필요는 없다. 힘(F)은 연마 패드(404) 및 웨이퍼(408) 사이에서 0.1 psi 내지 15 psi(6.9 내지 103 ㎪)의 소정의 압력을 유도하도록 선택된 크기를 지니나, 반드시 그럴 필요는 없다.
도 1은 본 발명에 의하여 생성된 연마 패드의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 취한 도 1의 연마 패드의 확대 개략도를 도시한다.
도 3은 이상적인 유체 궤적에 대하여 패드상의 홈 중 하나의 형상을 도시하는, 도 1의 연마 패드의 상면 개략도를 도시한다.
도 4는 패드에서의 홈 중 하나의 형상을 예시하는 본 발명에 의하여 생성된 또다른 연마 패드의 개략도를 도시한다.
도 5는 연마 패드의 완전한 형성을 예시하는 도 4의 연마 패드의 평면도를 도시한다.
도 6은 패드에서의 홈중 하나의 형상을 예시하는 본 발명에 의하여 생성된 또다른 연마 패드의 개략도를 도시한다.
도 7은 연마 패드의 완전 형성을 예시하는 도 6의 연마 패드의 평면도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 의한 연마계의 개략도를 도시한다.

Claims (10)

  1. 연마 패드의 회전에 의하여 사용중에 부여되는 이상적인 궤적을 갖는 연마 매체와 함께 사용되며,
    (a) 연마중에 환상 연마 트랙을 갖는 원형 연마면을 포함하며, 연마 매체의 존재하에서 자기, 광학 및 반도체 기판 중 1 이상을 연마 처리하도록 형성된 연마층 및
    (b) 연마 트랙내에 위치한 직교 부분을 가지며, 상기 직교 부분은 길이를 지니고 전체 길이를 따라 직교 부분을 따른 이상적인 유체 궤적에 대하여 직교되도록 하는 형상을 갖는 것인 연마층내에 형성된 1 이상의 홈
    을 포함하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마 트랙이 폭을 가지며, 직교 부분은 상기 폭의 50% 이상을 횡단하는 것인 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 직교 부분이 상기 연마 트랙의 폭의 75% 이상을 횡단하는 것인 연마 패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연마면의 원주 둘레에서 직교 부분을 반복하여 부분적으로 정해지는 복수의 홈을 포함하는 것인 연마 패드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 홈이 일정한 각도 피치에서 연마면의 원주 둘레에서 직교 부분을 반복하여 부분적으로 정해지는 것인 연마 패드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 직교 부분의 형상이 수학식 16으로 정의되는 것인 연마 패드:
    <수학식 16>
    Figure 112008007971534-PAT00018
    상기 수학식에서 r 0 는 연마 패드의 동심원 중심으로부터의 초기 방사상 위치이며, θ는 궤적 각도이다.
  7. (a) 연마 매체의 존재하에서 자기, 광학 및 반도체 기판 중 1 이상을 연마 처리하도록 형성된 연마층 및
    (b) 연마 트랙내에 위치한 직교 부분을 가지며, 상기 직교 부분은 길이를 지니고 하기 수학식 16에 의한 형상을 갖는 것인, 연마층내에 형성된 1 이상의 홈
    을 포함하는 연마 패드:
    <수학식 16>
    Figure 112008007971534-PAT00019
    상기 수학식에서 r 0 는 연마 패드의 동심원 중심으로부터의 초기 방사상 위치이며, θ는 궤적 각도이다.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연마면이 연마중에 폭을 갖는 연마 트랙을 포함하며, 상기 직교 부분은 상기 폭의 50% 이상을 횡단하는 것인 연마 패드.
  9. 제7항에 있어서, 일정한 각도 피치에서 연마면의 원주 둘레에서 직교 부분을 반복하여 부분적으로 정해지는 상기 복수의 홈을 포함하는 것인 연마 패드.
  10. 연마 매체에 대한 궤적을 결정하는 단계,
    연마 매체에 대한 궤적의 함수로서 회전 연마 패드에 형성하고자 하는 홈의 홈 형상 및 홈 배향을 결정하는 단계 및
    상기 회전 연마 패드내에 상기 홈 형상 및 홈 배향을 갖는 복수의 홈을 형성하는 단계를 포함하는, 연마 매체와 함께 사용하기 위한 회전 연마 패드의 제조 방법.
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