KR20090086591A

KR20090086591A - Ｅｃｍｐ 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20090086591A
Application number: KR1020097012106A
Authority: KR
Inventors: 디팩 쿨카니; 데이비드 케이 와츠; 루이 팡
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-08-13
Also published as: US7807036B2; US20080182490A1; WO2008094811A3; WO2008094811A2; TW200849364A

Abstract

전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구에서의 패드 컨디셔닝을 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 패드 전극을 갖는 연마 패드가 eCMP 도구의 플래튼 상에 배치된다. 패드 전극 및 컨디셔닝 디스크가 전극 쌍을 형성하도록, 제2 전극을 갖는 컨디셔닝 디스크가 연마 패드 상에 배치된다. 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위가 확립된다. 이는 연마 패드로부터의 파편들로 하여금 이온화되고 컨디셔닝 디스크로 끌려오게 한다. 그 다음, 컨디셔닝 디스크는 eCMP 도구로부터 제거되어, eCMP 도구가 정규 반도체 웨이퍼에 대한 작업을 다시 시작하는 것이 허용된다.

Description

ＥＣＭＰ 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PAD CONDITIONING IN AN ECMP PROCESS}

본 발명은 화학 기계적 평탄화(CMP, chemical mechanical planarization) 시스템에 관한 것이다. 더 자세하게, 본 발명은 화학 기계적 평탄화(CMP) 시스템에서 사용되는 연마 패드(polishing pad)를 컨디셔닝하기 위한 시스템에 관한 것이다.

전기화학 기계적 연마/평탄화(eCMP, Electrochemical Mechanical Polishing/Planarization)는 종래의 화학 기계적 연마(CMP) 공정과 비교하여 기계적 마모(abrasion)를 감소시켜 기판을 연마하는 동시에 전기화학적 분해에 의해 기판 표면으로부터 전도성 물질을 제거하는데 이용되는 기술이다. eCMP 시스템은 일반적으로 기판과 전극 사이에 인가된 바이어스의 극성을 반전시킴으로써 기판 상의 전도성 물질를 제거하도록 구성될 수 있다. 전기화학 분해는 기판 표면으로부터 주변 전해질 용액으로 전도성 물질을 제거하기 위하여 캐소드와 기판 표면 사이에 바이어스를 인가함으로써 수행된다. 바이어스는 기판이 처리되는 연마 물질 상에 배치되거나 또는 그 연마 물질을 관통하는 전도성 접촉부에 의해 기판 표면에 인가될 수 있다. 예를 들어, 연마 재료는 플래튼(platen) 상에 배치된 연마 패드일 수 있다. 연마 공정의 기계 컴포넌트는 기판으로부터의 전도성 물질의 제거를 향상시키 는 연마 재료와 기판 사이에 상대적 움직임을 제공함으로써 수행된다.

연마 패드는 eCMP 공정의 중요한 측면이다. 연마 패드는 연마 동안에 기판의 결함의 발생을 최소화하는 동시에 기판 평탄화에 적합한 기계적 특성들을 가져야만 한다. 이와 같은 결함들은 패드의 양각(raised) 영역, 또는 패드의 마모된 부분, 연마 슬러리(slurry)로부터의 마모를 일으킬 수 있는 입자 덩어리, 기판으로부터 제거된 물질 등과 같은 패드 표면 상에 배치된 연마 부산물들에 의해 야기되는 기판 표면의 스크래치일 수 있다. 연마 패드는 일반적으로 마멸(wear) 및/또는 패드 표면 상의 연마 부산물들의 축적에 기인하여 연마 동안에 자연적으로 악화된다. 따라서, 패드 표면은 패드의 성능을 복구하기 위해 주기적으로 재생되거나 또는 컨디셔닝되어야 한다. 관례적으로는, 패드 표면의 상층을 바람직한 연마 결과를 가진 상태로 가공하기 위해 다이아몬드 컨디셔닝 디스크가 사용된다. 그러나, 패드와 공격적으로 상호작용하는 종래의 컨디셔닝 공정은 패드의 수명에 불리한 영향을 줄 수 있다. 또한, 공격적인(aggressive) 컨디셔닝 공정은 컨디셔닝 소자의 일부가 컨디셔닝 후에 이탈하여 패드 상에 남겨지는 것을 야기할 수 있는데, 이는 기판 표면 상의 스크래치 및 결함 발생을 야기할 수 있다. 몇몇 연마 패드는 공격적인 컨디셔닝에 상대적으로 잘 견딘다. 다른 연마 패드들은 그들의 얇은 두께, 부서지기 쉬운 속성(fragility), 및/또는 혼합 물질에 기인하여 마모에 의한 컨디셔닝에 훨씬 민감하다. 이러한 패드들의 공격적인 컨디셔닝은 패드 손상을 야기할 수 있고, 및/또는 패드 교체를 위해 손실된 서비스 시간 및 증가된 생산 비용에 더하여 패드 수명을 매우 감소시킬 수 있다.

CMP 및 eCMP 시스템은 종래 기술에 잘 알려져 있으며, 모두 참조문헌으로서 본 명세서에 통합되는 이하의 참조문헌들, 즉 미국 특허 제6,858,531호(Electro Chemical Mechanical Polishing Method) 및 미국 특허 제5,575,706호(Chemical/mechanical Planarization (CMP) Apparatus and Polish Method)의 주제이다.

연마는 반도체 제조 공정에서 중요한 부분이다. 연마 도구들의 처리량을 증진시키면 반도제 제조 작업의 전체 처리량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 연마 패드를 컨디셔닝하기 위한 향상된 방법의 필요성이 있다.

본 발명은 전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구의 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은,

연마 패드 기저 표면이 플래튼에 맞대어 놓이도록, 연마 패드 상부 표면, 연마 패드 기저 표면, 및 패드 전극을 갖는 연마 패드를 eCMP 도구의 플래튼 상에 배치하는 단계,

디스크 하부 표면이 연마 패드 상부 표면에 맞대어 배치되도록 디스크 하부 표면을 갖는 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계로서, 상기 컨디셔닝 디스크가 전극을 형성함으로써 상기 컨디셔닝 디스크와 패드 전극은 전극 쌍을 형성하는 것인, 상기 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계,

컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이의 전위를 확립하는 단계,

디스크 하부 표면에 대하여 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계로서, 연마 패드 상부 표면을 이동시킴으로써 연마 패드로부터의 파편들은 이온화되고 컨디셔닝 디스크로 끌려오는 것인, 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계,

eCMP 도구로부터 컨디셔닝 디스크를 제거하는 단계로서, 컨디셔닝 디스크를 제거함으로써 연마 패드에 대한 컨디셔닝 사이클을 완료하여 연마 패드가 다시 사용될 수 있는 것인, 컨디셔닝 디스크를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 상기 디스크 하부 표면에 대하여 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계가, 연마 패드 상부 표면과 연마 패드 기저 표면 사이로 확장되는 복수의 공동을 연마 패드에 제공하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 공동을 제공함으로써 디스크 하부 표면에 대하여 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계는 연마 패드의 공동으로부터의 파편들이 이온화되고 컨디셔닝 디스크로 끌려오도록 더 야기하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 디스크 하부 표면에 대하여 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계가 컨디셔닝 디스크에 대하여 연마 패드를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 연마 패드를 회전시키는 단계가 약 10rpm 내지 약 30rpm의 속도로 연마 패드를 회전시키는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 황산, 인산, 및 질산으로 구성된 산 그룹으로부터 선택된 컨디셔닝제(conditioning agent)를 연마 패드와 컨디셔닝 패드 사이에서 eCMP 도구 내에 도입시키는 추가 단계를 포함하는 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위를 확립하는 단계가 캐소드로서 연마 패드 전극을 이용하고 애노드로서 컨디셔닝 디스크를 이용하는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝제를 도입시키는 단계가 과산화수소로 이루어진 컨디셔닝제를 도입시키는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 컨디셔닝 디스크 상에 하향력(down force)을 제공하는 추가 단계를 포함하는 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 디스크 상에 하향력을 제공하는 단계가 약 0.5 내지 3.0 파운드의 하향력을 제공하는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계가, 연마 패드의 연마 표면과 접촉하도록 구성된 구리 층을 갖는 반도체 웨이퍼로 이루어진 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계가, 구리, 알루미늄, 및 티타늄으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속으로 이루어진 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위를 확립하는 단계가 컨디셔닝 사이클을 완료하기 위해 미리 설정된 양의 시간 동안 전위를 유지하는 단계를 포함하고, 컨디셔닝 사이클이 완료된 후에 컨디셔닝 디스크의 수집된 파편들을 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 컨디셔닝 사이클 후에 컨디셔닝 디스크를 클리닝하는 단계가 황산, 인산, 및 질산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 산으로 이루어진 용액에 컨디셔닝 디스크를 침전시키는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝을 위한 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구의 연마 패드의 자동화된 컨디셔닝을 위한 시스템을 반도체 제조 라인에 추가 제공하는데, 이 시스템은,

연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하고, 연마 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 표시 신호를 발생시키기 위한 수단;

전극 인터페이스에 접속되는 eCMP 도구에 접속된 전원(electric power supply);

전원을 제어하기 위한 수단;

연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단이, 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 신호를 발생시키는 경우, 컨디셔닝 디스크를 eCMP 도구의 연마 패드에 맞대어 배치하기 위한 수단; 및

연마 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 신호의 발생시 전원을 제어함으로써 전극 인터페이스 상에 전위가 생성되고, 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위가 확립되어, 연마 패드 상의 파편들이 이온화되고 컨디셔닝 디스크로 끌려옴으로써 연마 패드로부터 파편들이 제거되는 것인, 상기 전원을 제어하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명은, 황산, 인산, 질산으로 구성된 산 그룹으로부터 선택된 컨디셔닝제를 연마 패드와 컨디셔닝 디스크 사이에서 도입시키기 위한 수단을 더 포함하는 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단이 정규 연마 사이클의 횟수를 카운팅하고 이 횟수가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 경우 표시 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 미리 결정된 문턱값이 500 내지 2,000회의 정규 연마 사이클 사이인 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단이 정규 연마 사이클을 완료하는데 요구되는 시간을 주기적으로 측정하고 이 시간이 미리 결정된 문턱값을 초과하는 경우 표시 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구 내의 컨디셔닝 디스크에 초음파(ultrasonic wave)를 발생시키기 위한 수단을 더 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명은, 상기 전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구 내의 컨디셔닝 디스크에 메가소닉파(megasonic wave)를 발생시키기 위한 수단을 더 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝을 위한 시스템을 더 제공한다.

본 발명의 다른 목적, 특징요소, 및 이점은 후속하는 설명의 견지에서 명백해질 것이다.

본 발명의 구조, 동작, 및 이점은 첨부한 도면들과 함께 취해지는 후속하는 설명의 이해를 통해 더욱 명백해질 것이다. 도면들은 예시를 위한 것이지 제한을 두려고 의도된 것이 아니다.

도면들 중 일부의 특정 요소들은 명료한 도시를 위해 생략되거나 또는 실측대로 도시되지 않았을 수 있다. 단면도들은 명료한 도시를 위해, 생략되지 않았다면 "실제" 단면도에서는 보였을 특정 배경 선들이 생략된 "일부" 또는 "근시안적인" 단면도의 형태일 수 있다. 후속하는 설명이 수반되는 도면에서, 종종 참조번호 및 범례(라벨, 텍스트 설명) 모두는 요소들을 식별하는데 사용될 수 있다. 범례가 제공된다면, 이들은 단지 판독자를 돕기 위한 것으로서 의도된 것이지 어떠한 방식으로든 제한으로서 해석되어서는 안된다.

종종, 도면의 여러 그림들에서 유사한 요소들은 유사한 참조번호에 의해 언급될 수 있는데, 이러한 경우 통상적으로 마지막 2개의 중요한 아라비아 숫자는 동일할 수 있으며, 가장 중요한 아라비아 숫자는 도면의 숫자이다.

도 1은 본 발명에 따른 eCMP 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 시스템의 예시적 실시예의 개략도이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 연마 패드의 상세도이다.

도 3은 본 발명에 따른 eCMP 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 시스템의 대 안적인 실시예의 도면이다.

도 4는 본 발명의 따른 eCMP 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 시스템의 다른 대안적인 실시예의 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 eCMP 공정에서의 패드 컨디셔닝의 방법을 수행하기 위한 단계들을 나타내는 흐름도이다.

처리 패드를 컨디셔닝하기 위한 방법 및 장치가 여기에서 제공된다. 이 방법 및 장치는 종래 기술의 패드 컨디셔닝 기술과 비교하여 패드 표면에 대한 마모를 적게 발생시키면서 처리 패드를 컨디셔닝한다. 본 명세서에 기술되는 클리닝 방법은 실질적으로 패드 물질을 물리적으로 제거하지 않으면서 연마 패드로부터의 연마 부산물들을 제거하기 위해 전기화학 처리를 이용한다. 이는 처리 성능의 일관성을 유지하는 동시에 패드 수명을 증가시킨다. 본 명세서에서 개시되는 원리를 이용하여 eCMP 및/또는 CMP 시스템의 연마 패드를 컨디셔닝할 수 있을 것으로 생각된다.

도 1은 본 발명의 eCMP 시스템(100)의 예시적 실시예의 개략도이다. eCMP 시스템은 상부가 개방되어 있는 둘러싸인 박스 모양의 스테이션(102)을 갖는다. 플래튼(104)은 스테이션(102) 내에 하우징된다. 플래튼(104)의 상단에는 연마 패드(106)가 배치된다. 연마 패드(106)는, 연마 패드(106)의 상단에 배치되는 컨디셔닝 워크피스(108)의 기저 표면과 접촉하는 연마 상부 표면(107)을 갖는다. 정규 이용 동안에, 연마 패드(106)와 컨디셔닝 워크피스(108) 사이에는 액체 연마제가 존재한다. 보통, 정규 이용시, 실리콘 기반의 반도체 웨이퍼(도시 생략)가 통상적으 로 컨디셔닝 워크피스(108) 대신일 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, "정규 이용"은 생산이 의도되는 복수의 다이들을 갖는 반도체 웨이퍼 상에 eCMP를 수행하는 행동이며, 또한 "정규 연마 사이클"로서도 언급된다. 많은 정규 공정 사이클 후에, 연마 패드(106)는 패드의 성능을 복구하기 위하여 자신의 원래의 기계적 특성들로 복구되거나 또는 그와 근접하게 복구될 필요가 있다. 복구 공정 동안에, 아래에 논의되는 바와 같이 연마 패드(106)와 컨디셔닝 워크피스(108) 사이에는 액체 컨디셔닝제가 존재한다. 또한, 복구 공정 동안에, 컨디셔닝 워크피스(108)는 연마 패드(106)를 복구하기 위해 반도체 웨이퍼와 모양이 유사한 컨디셔닝 디스크일 것이고, 이로인해 연마 패드(106)가 eCMP 공정을 수행하는데 계속 이용되는 것이 허용된다. 컨디셔닝 워크피스(108)는 워크피스(108)의 상부 표면에 설치된 종래의 워크피스 홀더(110)에 의해 적절한 곳에 유지된다. 홀더(110)는 샤프트(shaft)(112)에 부착된다. 샤프트(112)는, 샤프트(112)의 하향이동 및 상향이동을 위한 정밀한 동작 제어를 허용하기 위해, 예컨대 모터(예컨대 스텝퍼 모터) 또는 서보(servo)와 같은 액츄에이터(도시 생략)에 결합된다.

플래튼(104)은 드라이브샤프트(116)를 통해 모터(114)에 결합된다. 모터(114)는 드라이브샤프트(116)를 회전시키고, 이어서 드라이브샤프트(116)는 플래튼(104)을 회전시킴으로써, 연마 패드(106)를 회전시킬 수 있다. 일 실시예에서, 플래튼(104)의 회전 속도는 약 10 내지 약 30 rpm(분당 회전수) 사이이다. 회전은 연마 패드(106)로부터의 파편들을 흐트러뜨리는데 도움을 준다. 그러나, 플래튼(104)을 회전시키지 않고 본 발명의 방법을 수행하는 것 또한 가능하다. 대안적 인 실시예에서, 연마 패드(106)를 회전시키는 대신, 컨디셔닝 디스크(108)의 기저 표면은 연마 패드(106)의 전체 연마 표면(107)을 가로질러 이동된다.

제어 가능한 전원(예컨대, 일정전위기(potentiostat)/정전류기(galvanostat))(118)은 아래에서 논의되고 도 2a 및 도 2b에서 더 상세히 도시되는 바와 같이, 2개의 전극 간의 전위를 제어한다. 연마제(polishing agent), 통상적으로는 전해질 용액 또는 슬러리는 연마 패드(106)와 워크피스(108) 사이에 주입되고, 입구(120)로부터 투여되며, 제어 밸브(122)에 의해 계량된다. 연마제는 출구(126)를 통해 스테이션(102)으로부터 제거된다. 도 1의 실시예에서, 연마제는 펌핑 시스템(124)에 의해 제거된다. 그러나, 펌핑 시스템을 필요로하지 않고, 연마제가 중력에 의해 출구(126)를 통해 제거되는 실시예가 가능하다. 일 실시예에서, 인산 기반의 전해질이 연마제로서 사용된다.

eCMP 시스템(100)은, 바람직하게 소프트웨어를 실행하는 처리 유닛, 및 모니터링 및 제어를 목적으로 시스템의 다양한 컴포넌트들과 데이터를 송수신하기 위한 복수의 입력 및 출력 라인들(130a, 130b, 130c, 130d)을 갖는 컴퓨터 시스템을 포함하는 제어기(130)를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어기(130)는 라인(130c)을 통해 모터(114)를 제어하고, 라인(130b)을 통해 전원(118)을 제어하며, 라인(130a)을 통해 제어 밸브(122)를 제어하고, 라인(130d)을 통해 펌핑 시스템(124)을 제어한다. 제어기(130)는 또한 바람직하게 제조 공정의 일부로서 외부 장치로부터 데이터를 수신하도록 구성된다. 이와 같은 실시예는 도 3에 더 상세히 도시되어 있다.

도 2a 내지 도 2c는 연마 패드의 상세한 부분들을 도시한다. 도 2a는 연마 패드(106)의 상세 부분들 및 다른 eCMP 컴포넌트들의 단면도이다. 연마 패드(106)는 각각 도면부호 142로 표시되는 복수의 공동을 갖는다. 연마 패드(106)는 자신의 기저 표면(109)(연마 표면의 반대 표면) 상에 결합된 패드 전극(138)을 갖는다. 패드 전극(138)은 바람직하게 스테인리스 스틸로 제조되지만, 또한 티타늄과 같은 다른 부식 방지 전도성 물질일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 사용된 연마 패드는 수정된 IC1000이며, 이는 델라웨어주 뉴어크의 롬앤하스사에 의해 제조된다. IC1000 패드에 대한 수정 사항으로는 천공(perforation) 및 밑면의 소프트 패드의 부착이 해당된다(도시 생략). 이러한 수정은 eCMP 공정 자체에서 수행되며, 본 발명의 패드 컨디셔닝의 일부는 아니다. 수정된 IC1000 패드는 강성의 미소공성 폴리우레탄(micro-porous polyurethane) 물질로 만들어진다. 이러한 특성들은 수정된 IC1000 패드가 국소화된 평탄화, 우수한 제거율, 및 낮은 글로벌 비균일성(global non-uniformity)을 이행하게 할 수 있다. IC1000 패드는 eCMP 성능을 최적화하기 위하여 슬러리 및 전해질과 효율적으로 작업한다. 컨디셔닝 워크피스(108)는 패드 전극(138) 및 워크피스(108)가 이후부터는 "전극 쌍"으로 언급되는 한 쌍의 전극을 형성하도록, 제2의 전극으로서 역할한다.

본 발명의 eCMP 시스템(100)에서, 컨디셔닝 워크피스(108) 및 패드 전극(138)은 eCMP 시스템(100) 내의 전극 인터페이스(121)에 전기적으로 접속된다. 전원(118)을 통해 전극 인터페이스(121) 상에 전위가 생성된다(도 2b 참조). 이는 컨디셔닝 워크피스(108)와 패드 전극(138) 사이에 전위를 생성한다. 복구(컨디셔 닝) 공정 동안에, 전극 인터페이스(121)를 가로지르는 전위는 통상적으로 약 1볼트(V) 내지 약 10V 사이의 범위이다.

오직 소수의 공동(142)이 도 2a에 도시되어 있지만, 연마 패드는 통상적으로 수백 또는 심지어 수천개의 공동(142)을 가질 것이다. 도 2a는 연마 패드(106)의 작은 부분만을 도시한 것이라는 것을 분명히 이해해야 한다. 또한, "실제의" 것들은 도시된 것처럼 그렇게 깨끗하고 단정하게 직선으로 균일하게 되어있지 않다. 그러나, 본 발명에 가장 근접하게 관련되어 있는 당업자에게 있어서, 본 특허 명세서에 제시된 이러한 도면 및 다른 도면들은, 본 발명의 이해를 위해 기술된 연관 텍스트의 상황에서 취해질 때 매우 유용할 것이다.

도 2b는 연마 패드(106) 및 다른 eCMP 컴포넌트들의 매우 상세한 단면도이다. 이 도면에서, 연마 패드(106) 내의 공동(142)이 상세하게 도시되어 있다. 공동(142) 내에는, 슬러리 또는 액체 전해질 용액과 같은 연마제(146)가 들어있다.

정규 eCMP 공정 동안에, 연마 패드(106)는 반도체 웨이퍼(이후부터 "웨이퍼"로서 언급하겠음)인 워크피스(108)와 접촉한다. 패드 전극(138)은 캐소드로서 역할하고, 연마 파편(150)들이 컨디셔닝 워크피스(108)와 패드 전극(138) 사이의 전위에 기인하여 패드 전극(138)으로 끌려온다. 이 전위는 전원(118)을 통해 제어된다. 많은(예컨대, 500 내지 3000개의) 웨이퍼들을 연마한 후에, 패드(106)는 공동(142) 내에 너무 많은 파편(150)들을 축적하여 비효율적이게 된다. 예를 들어, 구리 금속배선 층(도시 생략)을 가진 웨이퍼를 처리하는 경우, 파편(150)들은 연마 패드(106)의 공동(142) 내에 및/또는 패드 전극(138) 상에 축적되어, 연마 패드의 효 율성을 감소시키는 구리 입자의 형태일 것이다. 이 때에, 연마 패드(106)가 효율성을 되찾는 것을 허용하기 위해 연마 패드(106)를 재컨디셔닝하는 것이 바람직하다. 연마 패드(106)를 재컨디셔닝하기 위해, 컨디셔닝 디스크(108)는 표준 웨이퍼를 교체한다. 전원(118)(도 2a 내지 도 2c 참조)은 컨디셔닝 디스크(108)와 패드 전극(138) 간의 전위를 제어한다.

컨디셔닝 사이클 동안에, 컨디셔닝 디스크(108)가 웨이퍼 대신 사용된다. 일 실시예에서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 디스크(108)는 구리 층(212)이 배치되어 있는 반도체 웨이퍼(210)이다. 이러한 경우, 구리 층(212)은 연마 패드(106)의 연마 표면(107)과 접촉한다. 이러한 종류의 컨디셔닝 디스크는 일회용(disposable) 애플리케이션에 매우 적합하다. 다른 실시예에서, 컨디셔닝 디스크(108)는 구리, 알루미늄, 또는 티타늄과 같은 전도성 금속으로 만들어진다. 이러한 디스크들은 재사용되기에 매우 적합하다.

도 2c는 컨디셔닝 사이클의 결과를 보여준다. 컨디셔닝 사이클 동안에, 전원(118)은 컨디셔닝 디스크 또는 워크피스(108)가 캐소드로서 역할하고, 패드 전극(138)이 애노드로서 역할하도록 전위를 반전시킨다. 전기화학 반응은 아래와 같이 일어난다:

애노드 반응: Cu → Cuⁿ⁺ + n e-

캐소드 반응: Cuⁿ⁺ + n e- → Cu (n = 1 또는 2)

파편(150)들은 이온화되며, 워크피스 또는 컨디셔닝 디스크(108)로 끌려온 다. 워크피스(108)를 재사용하는 것이 바람직하다면, 현재 파편(150)들을 갖고 있는 워크피스(108)는, 컨디셔닝 디스크가 다시 사용되도록 허용하기 위해 클리닝될 것이다. 한 가지 가능한 클리닝 방법은, 황산, 인산, 또는 질산과 같은 희석된 산으로 이루어진 산성욕(acid bath)에 워크피스(108)를 배치하는 것이다. 이는 오염 입자들(예컨대, 구리 입자)을 용해시키고 컨디셔닝 디스크가 다시 사용되는 것을 허용한다.

도 3은 본 발명의 제조 시스템(300)의 대안적인 실시예의 도면이다. 제조 시스템(300)은 상술되었던 eCMP 시스템(100)과 유사하게, 본 발명의 eCMP 도구(301)를 포함한다. 이 실시예에서, 상향식(upstream) 공정 도구(302)(예컨대, CVD [Chemical Vapor Deposition] 도구)는 연마를 요구하는 반도체 웨이퍼(308)의 공급을 제공한다. 웨이퍼(308)는 웨이퍼 운송 시스템(305)을 통해 공정 도구(302)로부터 eCMP 도구(301)로 운송된다. 웨이퍼(308P)는 연마된 웨이퍼로서 eCMP 도구(301)로부터 나오며, 이제 본 발명의 범위 이상의 후속 제조 단계로 진행된다. 런투런(Run-to-Run) 제어기(310)(이후부터 "R2R 제어기"로 축약됨)는 네트워크 접속들(318a, 318b, 318c)을 포함하는 데이터 통신 네트워크(318)를 통해 시스템(300)의 다양한 컴포넌트들을 제어한다. 데이터 통신 네트워크(318)가 가능한 상호접속 방식으로 도시되어 있지만, 당업자들은 다른 네트워크 토폴로지도 가능하다는 것을 인식할 것이다. 또한, 데이터 통신은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 물리적 접속을 사용하지 않고 무선으로 구축될 수 있다. R2R 제어기(310)는 고도 공정 제어(APC, Advanced Process Control) 프레임워크와 같은 반도체 공정을 위한 표준 공장 자동화 방법을 이용할 수 있다. CIM (SEMI E81-0699-Provisional Specification for CIM Framework Domain Architecture) 및 APC (SEMI E93-0999- Provisional Specification for CIM Framework Advanced Process Control Component) 사양은 흔히, SEMI라고 알려진, 반도체 장비 및 재료 연구소(The Semiconductor Equipment and Materials Institute)로부터 공개적으로 입수 가능하다. 이는 반도체 산업의 다양한 사양들을 공개하는, 캘리포니아주 산호세에 본부를 둔 조직이다. APC는 본 발명이 교시하는 제어 전략을 구현하기 위해 선호되는 플랫폼이다. 몇몇 실시예들에서, APC는 공장 너비의 소프트웨어 시스템일 수 있고, 따라서 본 발명이 교시하는 제어 전략은 사실상 공장 작업장 상의 임의의 반도체 제조 도구에 적용될 수 있다. APC 프레임워크는 또한, 원격 액세스 및 공정 수행의 모니터링을 허용한다. 또한, APC 프레임워크를 이용함으로써, 데이터 저장이 로컬 드라이브보다 더욱 편리하고, 융통성 있으며, 비용 절감될 수 있다. APC 플랫폼은 필요한 소프트웨어 코드를 기록하는데 있어서 상당한 융통성을 제공하기 때문에 더욱 복잡한 유형의 제어를 허용한다.

R2R 제어기(310)는 네트워크 접속(318a)을 통해 CVD 도구(302)와 통신하고, 네트워크 접속(318c)을 통해 eCMP 도구(301)와 통신하며, 운송 제어기(도시 생략)를 통해 운송 시스템(305)과 통신한다. CVD 도구(302)가 예로서 도 3에 도시되었지만, "상향식 도구"의 본질 및 기능은, CVD 도구(302)가 eCMP 도구(301)에 워크피스를 공급할 수 있는 한, 본 발명의 기능에 결정적으로 중요한 것은 아니라는 것에 주목해야 한다. 일 실시예에서, R2R 제어기(310)는 패드 컨디셔닝이 요구된다는 것 을 나타내는 메시지(또는 신호)와 같은 표시를 eCMP 도구(301)로부터 수신한다. 이러한 메시지 발생의 기준은 미리 결정된 수의 반도체 웨이퍼들의 연마일 수 있다. 예를 들어, 2,000개의 반도체 웨이퍼(308)의 연마 후에, eCMP 도구(301)는 데이터 통신 네트워크 접속(318c)을 통해 R2R 제어기(310)에 "패드 컨디셔닝이 요구됨" 메시지를 전송할 수 있다. 대안으로서, eCMP 도구(301)는 연마 패드(106)(도 1)의 상태를 자동으로 모니터링하고 연마 패드가 컨디셔닝을 요구한다고 간주되는 경우 메시지를 발생시키기 위한 수단을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 컨디셔닝 사이클이 필요한 때를 자동으로 판단하기 위하여 요구되는 연마 시간이 모니터링된다. 이는 제조 시스템(300)의 동작 동안에 요구되는 바와 같은 연마 패드(106)(도 1)의 자동화 컨디셔닝을 제공한다.

각각의 정규 사용 후에 연마 패드(106)(도 1)는 효율성이 약간 떨어지기 때문에, 반도체 웨이퍼의 표면 층을 원하는 두께까지 연마하는데 요구되는 시간은 증가한다. 연마 시간이 미리 결정된 문턱값에 도달하는 경우, 앞서 논의된 바와 같이, 컨디셔닝 사이클은 "패드 컨디셔닝이 요구됨" 메시지의 발생에 의해 초기화된다.

"패드 컨디셔닝이 요구됨" 메시지가 수신되면, R2R 제어기(310)는 컨디셔닝 디스크(306)가 컨디셔닝 디스크 공급원(304)으로부터 eCMP 도구(301)로 운송될 수 있게 하기 위하여 웨이퍼 운송 시스템(305)을 제어할 것이다. 이 실시예에서, 컨디셔닝 디스크(306)는 바람직하게 구리 층이 배치되어 있는 반도체 웨이퍼로부터 형성되며, 사용 후에 폐기되도록 의도된다. 컨디셔닝 디스크(306)가 eCMP 도구(301) 의 워크피스(108)(도 1)가 되는 경우, R2R 제어기(310)는 데이터 통신 네트워크(318c)를 통해 eCMP 도구에 "컨디셔닝 사이클 준비됨" 메시지를 전송할 것이다. "컨디셔닝 사이클 준비됨" 메시지를 수신하면, eCMP 도구(301)는 자신의 전원(118)(도 1 참조)을 컨디셔닝 모드로 설정할 것이다. 그 다음, 워크피스(108)(도 1 참조)가 캐소드로서 역할하고, 패드 전극(138)(도 2a 참조)이 애노드로서 역할하도록 전위가 생성된다. 그 다음, 도 2a 내지 도 2c에 의해 설명된 클리닝 공정이 실시됨으로써, eCMP 도구(301)의 연마 패드(106)(도 1)가 컨디셔닝되고, 반도체 웨이퍼(308)의 추가 연마가 가능해진다. 컨디셔닝 디스크(306D)가 eCMP 도구(301)를 벗어날 때, R2R 제어기는 폐기될 컨디셔닝 디스크(306D)가 사용된 컨디셔닝 디스크 저장소(312)에 보내지도록 운송 시스템(305)을 제어할 수 있다. 사용된 컨디셔닝 디스크 저장소(312) 내의 컨디셔닝 디스크(306D)는, 바람직하게 패드 컨디셔닝 사이클 동안에 컨디셔닝 디스크에 붙어있는 파편들을 용해시키기 위하여 컨디셔닝 디스크를 산성욕에 침전시킴으로써 복구될 수 있다. 대안으로서, 일회용 컨디셔닝 디스크가 사용된다면, 컨디셔닝 디스크는 간단히 폐기된다.

패드 컨디셔닝 사이클이 완료될 때, eCMP 도구(301)는 정규 반도체 웨이퍼 처리에 필요한 상태를 복구하기 위하여, R2R 제어기(310)와 같은 시스템(300)의 다른 장치들에 전송되는 "컨디셔닝 사이클 완료" 메시지를 발생시킨다.

도 4는 본 발명의 제조 시스템(400)의 또 다른 실시예의 도면이다. 제조 시스템(400)은 제조 시스템(300)과 유사하며, 연마제 실렉터(322)가 추가된다. 연마제 실렉터(322)는 적합한 연마제를 eCMP 도구(301)에 안내할 수 있도록 제어 밸브 및 데이터 통신 수단(도시 생략)을 갖춘 배관부설을 통해 바람직하게 구현된다. 이러한 실시예에서, "컨디셔닝 사이클 준비됨" 메시지를 수신하면, eCMP 도구(301)는 도 3의 논의에서 앞서 언급한 단계들을 수행하는 것에 더하여, 또한 연마제 실렉터(322)와 통신할 것이다. 그 다음, 연마제 실렉터(322)는 도관(conduit)(326)을 통해 eCMP 도구(301)로 새 연마제를 도입시킨다. 이러한 실시예에서, 연마제는 "컨디셔닝제", 즉 컨디셔닝 사이클에 맞춤된 연마제이다. 컨디셔닝 사이클이 완료될 때, eCMP 도구(301)는 정규 반도체 웨이퍼를 처리하는데 필요한 상태를 복구하기 위하여, R2R 제어기(310)와 같은, 시스템(400)의 다른 장치들에 제공되는 "컨디셔닝 사이클 완료" 메시지를 발생시킨다. 이는 연마제 실렉터(322)를 통해 반도체 웨이퍼를 위한 연마제를 선택하는 단계를 포함한다.

도 5는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 공정 단계들을 나타내는 흐름도(560)이다.

공정 단계(562)에서, 패드 컨디셔닝에 대한 필요성의 평가는 도 3 또는 도 4의 eCMP 도구(301)에 대응하는 eCMP 도구에 의해 수행된다. 이 평가는 앞서 논의한 바와 같이, 연마된 반도체 웨이퍼의 수의 기록을 유지하는 단계와, 미리 결정된 수의 반도체 웨이퍼(예컨대, 2,000개)가 eCMP 도구(301)에 의해 연마된 후에 패드 컨디셔닝이 요구된다는 표시를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 공정 단계(562)는 컨디셔닝 사이클이 필요한 때를 자동으로 판단하는데 요구되는 연마 시간을 모니터링함으로써 구현된다.

다음으로, 공정 단계(564)에서, 도 1의 워크피스(108)에 대응하는 컨디셔닝 디스크 워크피스가 도 3 또는 도 4의 eCMP 도구(301)에 대응하는 eCMP 도구 내로 삽입된다. 이는 바람직하게, 데이터 통신 네트워크(318)를 통해 R2R 제어기(310)로부터의 명령어를 수신하는 웨이퍼 운송 시스템(305)에 의해 수행된다.

다음으로, 공정 단계(566)에서, 컨디셔닝 디스크인 워크피스(도 1의 108)가 캐소드로서 역할하고 패드 전극(도 2a의 138)이 애노드로서 역할하도록 전위를 확립함으로써 워크피스(도 1의 108)와 패드 전극(도 2a의 138) 사이의 전위가 패드 컨디셔닝을 위해 구성된다. 이 전위는 전원(도 2a의 118)을 통해 제어된다.

다음으로, 공정 단계(568)에서, 패드 컨디셔닝 사이클 동안 상이한 연마제가 사용될 것인지에 대해 판단하기 위해 구성 옵션이 확인된다. 정규 반도체 웨이퍼 연마 및 패드 컨디셔닝 모두를 위해 하나의 연마제를 이용하여 본 발명을 실시하는 것이 가능하다. 그러나, 패드 컨디셔닝을 위해 상이한 연마제를 이용하는 것이 가능하다. 이는 당업자로 하여금 특정한 용례(예컨대, 정규 반도체 웨이퍼 연마 또는 패드 컨디셔닝)를 위해 연마제를 "미세 조정"하는 것을 허용한다. 이 구성 옵션은 바람직하게 도 3 또는 도 4의 eCMP 도구(301)에 대응하는 eCMP 도구의 제어기(도 1의 130)에 저장된다. 상이한 연마제가 사용된다면, 공정 단계(570)가 수행된다. 그렇지 않다면, 공정 단계(570)는 스킵되며, 공정은 곧바로 공정 단계(572)로 진행된다.

공정 단계(570)에서, 컨디셔닝 연마제가 로딩된다. 이 단계는 출구(126)(도 1)를 통해 펌핑 시스템(124)에 의해 스테이션(102)으로부터 연마제를 제거함으로써, eCMP 도구(301)에 존재하는 연마제를 제거하는 단계를 수반할 수 있다. 그 다 음, 데이터 통신 네트워크(318)를 통해 연마제 실렉터(도 4의 322)에 메시지가 전송되어, 연마제 실렉터(도 4의 322)로 하여금 도관(326)을 통해 eCMP 도구(301)에 컨디셔닝 연마제를 공급하게 한다.

공정 단계(572)에서, 앞서 논의한 바와 같이, 전극 쌍(도 2a의 108, 138) 사이에 원하는 전위를 인가하는 동시에 모터(도 1의 114) 및 드라이브샤프트(도 1의 116)를 통해 연마 패드(도 1의 106)를 회전시키는 eCMP 도구(301)에 의해 패드 컨디셔닝이 수행된다.

다음으로, 공정 단계(574)에서, 컨디셔닝 디스크가 재사용될 것인지 여부를 판단하기 위해 구성 옵션이 확인된다. 재사용 가능한 컨디셔닝 디스크로 본 발명을 실시하는 것이 가능하다. 일회용 컨디셔닝 디스크로 본 발명을 실시하는 것 또한 가능하다. 일회용 컨디셔닝 디스크는 바람직하게, 정규 반도체 웨이퍼 상에 구리 층을 배치함으로써 만들어진다. 컨디셔닝 디스크가 재사용된다면, 공정 단계(576)가 수행된다. 그렇지 않다면, 단계(576)는 스킵되며, 공정은 컨디셔닝 디스크가 폐기되는 공정 단계(578)로 진행된다.

단계(576)에서, 재사용 가능한 컨디셔닝 디스크가 복구된다. 이는 바람직하게, 희석된 황산, 질산, 또는 인산과 같은 산성욕 내로의 침전을 통해 달성된다. 산성욕은 선택적으로 과산화수소와 같은 산화제를 포함할 수 있다.

단계(580)에서, 패드 컨디셔닝 사이클이 완료되면, eCMP 시스템(도 3의 시스템(300) 또는 도 4의 시스템(400)에 대응하는 시스템)은 정규 반도체 웨이퍼 연마를 다시 시작하도록 구성된다. 이 단계는 워크피스(도 2a의 108)와 패드 전극(도 2a의 138) 사이에 적당한 전위를 생성하기 위해 전원(도 2a의 118)을 구성하는 단계를 포함한다. 이 단계는 또한, 연마제 실렉터(도 4의 322)를 통해 새 연마제를 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.

단계(582)에서, 정규 반도체 웨이퍼 연마가 계속된다. 이 단계에서, 워크피스(도 1의 108)는 정규 반도체 웨이퍼(즉, 제조 작업을 위해 알려져 있는 양호한 다이를 생산하도록 의도된 웨이퍼)이다. eCMP 도구(301)로의 정규 반도체 웨이퍼의 투입은 바람직하게 웨이퍼 시스템(305)에 의해 수행되는데, 이 웨이퍼 시스템(305)은 데이터 통신 네트워크(318)를 통해 R2R 제어기(310)로부터의 명령어를 수신한다.

앞서 언급한 전기화학 공정에 더하여, 화학 공정이 또한 결합될 수 있다. 아마도 과산화수소와 같은 산화제로 희석된 산(황산, 인산, 또는 질산)을 연마제에 추가하는 것은 컨디셔닝 공정 동안에 오염물들을 용해하는데 도움을 준다.

또 다른 실시예에서, 예컨대 기계적 공정이 또한 포함될 수 있다. 패드로부터의 오염물들을 흐트러뜨리는 것을 돕기 위해 컨디셔닝 디스크가 마멸될 수 있다. 컨디셔닝 효율성을 향상시키기 위하여, 하향력 Fd(도 1)가 선택적으로 샤프트(112)(도 1)를 통해 워크피스(컨디셔닝 디스크)(108)에 가해질 수 있다. 일 실시예에서, 사용되는 하향력은 약 0.5 내지 3.0 파운드의 범위이다.

또 다른 실시예에서, 초음파(예컨대, 30 내지 100kHz) 또는 메가소닉파(예컨대, 0.8 내지 1.2 MHz)를 발생시키기 위한 변환기가 또한 포함될 수 있다. 예컨대, 컨디셔닝 효율성을 향상시키기 위하여 초음파 팁에 컨디셔닝 디스크가 결합될 수 있다. 초음파 또는 메가소닉파 변환기는 워크피스 홀더(110)와 통합될 수 있다. 대안으로서, 변환기는 이러한 전기화학 컨디셔닝 동작과 인-시츄(in-situ) 또는 엑스-시츄(ex-situ)로 작업하는 스테이션(102)내의 단독형 유닛(도시 생략)일 수 있다.

본 발명은 패드 수명 향상의 이점을 포함하여, 다양한 이점들을 갖는다. 주로 표면에서 패드를 클리닝하는 순수 기계적 패드 컨디셔닝과 달리, 본 발명은 패드 전반을 클리닝하여, 거의 새 상태에 근접하게 패드를 복구한다. 이는 긴 기간동안 패드가 사용되는 것을 허용함으로써, 패드 교체 관련 비용을 절감할 수 있게 한다.

패드들이 더욱 철저히 클리닝되기 때문에, 공정 안정성이 향상되고 연마/평탄화 공정에서의 편차가 감소된다. 패드 컨디셔닝 공정이 웨이퍼의 연마와 유사하게 취급될 수 있기 때문에 도구 중단시간(downtime)이 감소된다. 전반적으로, 감소된 중단시간은 반도체 제조 라인에서의 웨이퍼의 전체 처리량을 증가시킬 것이다.

상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 eCMP 공정에서의 패드 컨디셔닝을 위한 향상된 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명은 다양한 다른 실시예들을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 도시되고 기술된 본 발명의 형태가 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하지만, 이는 본 발명의 모든 가능한 형태를 도시하려고 의도된 것은 아니다. 사용된 단어들은 제약의 의미라기 보다는 설명을 위한 것이며, 개시된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것 또한 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 주어진 예들에 의해 단독으로 결정되기 보다는 첨부한 청구범위 및 그들의 합법한 등 가물에 의해 결정되어야 한다.

본 발명은 반도체 제조에서의 화학 기계적 평탄화(CMP) 시스템에서 그 효용성을 찾는다.

Claims

전기화학 기계적 평탄화(eCMP, Electrochemical Mechanical Planarization) 도구(100)에서의 패드 컨디셔닝(conditioning)을 위한 방법에 있어서,

연마 패드 기저 표면(109)이 상기 eCMP 도구의 플래튼(104)에 맞대어 놓이도록, 연마 패드 상부 표면(107), 연마 패드 기저 표면(109), 및 패드 전극(138)을 갖는 연마 패드(106)를 상기 플래튼(104) 상에 배치하는 단계;

디스크 하부 표면이 상기 연마 패드 상부 표면에 맞대어 배치되도록, 디스크 하부 표면을 갖는 컨디셔닝 디스크(108)를 배치하는 단계로서, 상기 컨디셔닝 디스크는 전극을 형성함으로써 상기 컨디셔닝 디스크 및 패드 전극은 전극 쌍을 형성하는 것인, 상기 컨디셔닝 디스크(108)를 배치하는 단계;

상기 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위를 확립하는 단계;

상기 디스크 하부 표면에 대하여 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계로서, 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시킴으로써 상기 연마 패드로부터의 파편(150)들은 이온화되고 상기 컨디셔닝 디스크로 끌려오는 것인, 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계; 및

상기 eCMP 도구로부터 상기 컨디셔닝 디스크를 재이동시키는 단계로서, 상기 컨디셔닝 디스크를 재이동시킴으로써 상기 연마 패드가 다시 사용될 수 있도록 상기 연마 패드에 대한 컨디셔닝 사이클을 완료하는 것인, 상기 컨디셔닝 디스크를 재이동시키는 단계

를 포함하는 패드 컨디셔닝 방법.
제1항에 있어서, 상기 디스크 하부 표면에 대하여 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계는, 상기 연마 패드 상부 표면과 상기 연마 패드 기저 표면 사이로 연장되는 복수의 공동(142)을 상기 연마 패드에 제공하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 공동을 제공함으로써 상기 디스크 하부 표면에 대하여 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계로 하여금 상기 연마 패드의 공동으로부터의 파편들이 이온화되고 상기 컨디셔닝 디스크로 끌려오도록 더 야기하는 것인, 패드 컨디셔닝 방법.
제1항에 있어서, 상기 디스크 하부 표면에 대하여 상기 연마 패드 상부 표면을 이동시키는 단계는, 상기 컨디셔닝 디스크에 대하여 상기 연마 패드를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝 방법.
제1항에 있어서, 황산, 인산, 및 질산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 컨디셔닝제(146)를 상기 연마 패드와 상기 컨디셔닝 디스크 사이에서 상기 eCMP 도구 내에 도입시키는 단계를 더 포함하는 패드 컨디셔닝 방법.
제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 디스크 상에 하향력(down force)를 가하는 단계를 더 포함하는 패드 컨디셔닝 방법.
제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계는, 상기 연마 패드의 연마 표면과 접촉하도록 구성된 구리 층(212)을 갖는 반도체 웨이퍼(210)로 이루어진 컨디셔닝 디스크를 배치하는 단계를 포함하는 것인, 패드 컨디셔닝 방법.
반도체 제조 라인(300)에서의 전기화학 기계적 평탄화(eCMP) 도구(100)에서의 연마 패드(106)의 자동화 컨디셔닝 시스템에 있어서,

상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하고 상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 표시 신호를 발생시키기 위한 수단;

전극 인터페이스에 접속되는 상기 eCMP 도구에 접속된 전원(electric power supply)(118);

상기 전원을 제어하기 위한 수단;

상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단이 상기 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 신호를 발생시키는 경우, 상기 컨디셔닝 디스크(108)를 상기 eCMP 도구의 연마 패드에 맞대어 배치하기 위한 수단; 및

연마 패드가 컨디셔닝을 요구한다는 신호의 발생시 전원을 제어함으로써 전극 인터페이스 상에 전위가 생성되고, 컨디셔닝 디스크와 패드 전극 사이에 전위가 확립되어, 연마 패드 상의 파편들이 이온화되고 컨디셔닝 디스크로 끌려옴으로써 연마 패드로부터 파편들이 제거되는 것인, 상기 전원을 제어하기 위한 수단

을 포함하는 연마 패드의 자동화 컨디셔닝 시스템.
제7항에 있어서, 황산, 인산, 및 질산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 컨디셔닝제를 상기 연마 패드와 상기 컨디셔닝 디스크 사이에서 도입시키기 위한 수단을 더 포함하는 연마 패드의 자동화 컨디셔닝 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단은, 정규 연마 사이클의 횟수를 카운팅하고 상기 횟수가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 경우 표시 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝 시스템.
제7항에 있어서, 상기 연마 패드가 컨디셔닝을 요구하는지 여부를 판단하기 위한 수단은, 정규 연마 사이클을 완료하는데 요구되는 시간을 주기적으로 측정하고 상기 시간이 미리 결정된 문턱값을 초과하는 경우 표시 신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것인, 연마 패드의 자동화 컨디셔닝 시스템.