KR20100068255A - 연마 패드 - Google Patents

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KR20100068255A
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켈리 뉴웰
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캐보트 마이크로일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 연마층 내에 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이로 배치된 복수의 홈 및 홈이 없는 배리어 영역을 포함하는 연마 표면을 갖는 연마층과, 상기 배리어 영역에 배치되고 이로 둘러싸인 투명 윈도우를 포함하는 연마 패드를 제공한다.

Description

연마 패드 {POLISHING PAD}
화학적 기계적 연마 ("CMP") 방법은 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이 및 많은 다른 미세전자 기판 상에 편평한 표면을 형성하기 위해 미세전자 장치의 제조에서 사용된다. 예를 들면, 반도체 장치의 제조는 일반적으로 다양한 공정층의 형성, 그러한 층들 중 일부의 선택적인 제거 또는 패턴화, 및 반도체 웨이퍼를 형성하기 위한 반도전성 기판 표면 위의 추가의 공정층의 침착을 수반한다. 공정층은, 예로서 절연층, 게이트 옥사이드 층, 전도층, 금속 또는 유리의 층 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 공정의 특정 단계에서는 추후 층의 침착을 위해 공정층의 최상부 표면을 평탄화, 즉 평판화하는 것이 일반적으로 바람직하다. 전도성 또는 절연성 재료와 같은 침착된 재료를 연마하여 추후 공정 단계를 위해 웨이퍼를 평탄화시키는 CMP는 공정층을 평탄화시키는데 사용된다.
전형적인 CMP 방법에서, 웨이퍼는 CMP 도구의 캐리어 상에 거꾸로 탑재된다. 일정 힘이 캐리어 및 웨이퍼를 연마 패드를 향해 아래로 누른다. 캐리어 및 웨이퍼는 CMP 도구의 연마 테이블 상에서 회전하는 연마 패드 위에서 회전한다. 연마 조성물 (또한 연마 슬러리라 칭함)은 일반적으로 연마 공정 동안 회전하는 웨이퍼와 회전하는 연마 패드의 사이에 도입된다. 전형적으로, 연마 조성물은 최상부 웨이퍼 층(들) 중 일부와 상호작용하거나 이를 용해시키는 화학물질, 및 상기 층(들)의 일부를 물리적으로 제거하는 연마제 재료를 함유한다. 웨이퍼 및 연마 패드는, 어느 쪽이든지 수행되는 특정 연마 공정에 바람직한, 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 회전할 수 있다. 또한, 캐리어는 연마 테이블 상에서 연마 패드를 가로질러 진동할 수 있다.
웨이퍼의 표면의 연마시, 동일 계내에서(in situ) 연마 공정을 모니터링하는 것이 종종 유리하다. 동일 계내에서 연마 공정을 모니터링하는 한 방법은 구멍(aperture) 또는 윈도우가 있는 연마 패드의 사용을 수반한다. 구멍 또는 윈도우는 연마 공정 동안 웨이퍼 표면의 점검이 가능하도록 광이 통과할 수 있는 입구를 제공한다. 구멍 및 윈도우가 있는 연마 패드는 공지되어 있으며, 반도체 장치의 표면과 같은 기판을 연마하는데 사용된다. 예를 들면, 미국 특허 제5,605,760호는 슬러리를 흡수 또는 이송하는 고유 능력이 없는 중실성 균일 중합체로부터 형성된 투명 윈도우가 있는 패드를 제공한다. 미국 특허 제5,433,651호에는 연마 패드의 일부를 제거하여 광이 통과할 수 있는 구멍이 제공된 연마 패드가 개시되어 있다. 미국 특허 제5,893,796호 및 제5,964,643호에는 연마 패드의 일부를 제거하여 구멍을 제공하고, 상기 구멍에 투명 폴리우레탄 또는 석영 플러그를 위치시켜 투명 윈도우를 제공하거나, 연마 패드의 배면(backing)의 일부를 제거하여 패드에 반투명성을 제공하는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제6,171,181호 및 제6,387,312호에는 유동성 재료 (예를 들면, 폴리우레탄)를 빠른 냉각 속도로 고화시켜 형성되는 투명한 영역이 있는 연마 패드가 개시되어 있다.
화학적 기계적 연마 동안 종종 마주치는 문제점은 연마 조성물 및 생성된 연마 잔해가 연마 패드 윈도우에 축적되기 쉽다는 점이다. 축적된 연마 조성물 및 연마 잔해는 윈도우를 통한 광의 투과를 차단하여 광학적 종점 검출 방법의 감도를 감소시킬 수 있다.
상기에 기재된 연마 패드 중 일부는 이의 의도된 적용에 적합하지만, 특히 기판의 화학적 기계적 연마에서 효과적인 광학적 종점 검출과 함께 효과적인 평탄화를 제공하는 다른 연마 패드가 요구되고 있다. 또한, 연마 효율, 연마 패드에 걸친 그리고 연마 패드 내의 슬러리 유동성, 부식성 에칭제에 대한 내성 및/또는 연마 균일성과 같은 특징이 만족스러운 연마 패드가 요구되고 있다. 마지막으로, 비교적 저비용의 방법을 사용하여 제조될 수 있으며 사용 전 컨디셔닝이 거의 또는 전혀 요구되지 않는 연마 패드가 요구되고 있다.
본 발명은 (a) (1) 연마층 내에 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이로 배치된 복수의 홈(groove) 및 (2) 홈이 없는 배리어 영역을 포함하는 연마 표면을 갖는 연마층과, (b) 상기 배리어 영역에 배치되고 이로 둘러싸인 투명 윈도우를 포함하는 연마 패드를 제공한다. 또한, 본 발명은 (i) 연마하고자 하는 가공물(workpiece)을 제공하는 단계, (ii) 가공물을 본 발명의 연마 패드와 접촉시키는 단계, 및 (iii) 연마 시스템을 사용하여 가공물의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 가공물을 연마하는 단계를 포함하는 기판의 연마 방법을 제공한다.
도 1은 연속적인 홈 (40) 및 불연속적인 홈 (50)이 있는 연마 표면 (12)를 포함하는 연마층 (10)과, 실질적으로 홈이 없는 배리어 영역 (20)에 배치된 실질적으로 투명한 윈도우 (15)가 있는 본 발명의 연마 패드를 예시하는 개략적인 평면도이다.
도 2는 연마층 (10) 내에 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이로 배치된 연속적인 홈 (40) 및 불연속적인 홈 (50)이 있는 연마 표면 (12)를 포함하는 연마층 (10)과, 실질적으로 홈이 없는 배리어 영역 (20)에 배치된 실질적으로 투명한 윈도우 (15)가 있는 본 발명의 연마 패드를 나타내는 단편적인 부분 횡단면 투시도이다.
도 3은 연마층 (10) 내에 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이로 배치된 연속적인 홈 (40) 및 불연속적인 홈 (50)이 있는 연마 표면 (12)를 포함하는 연마층 (10)과, 홈이 없는 배리어 영역 (20)에 배치된 실질적으로 투명한 윈도우 (15)가 있으며, 상기 불연속적인 홈의 깊이는 최대 값에서 배리어 영역 (20)에 근접하여 0으로 변화되는 본 발명의 연마 패드를 나타내는 단편적인 부분 횡단면 투시도이다.
도 4는 실질적으로 투명 윈도우 (15)와 나란히 있는 구멍 (35)가 있는 하위층 (30)과 연마층 (10)을 포함하는 본 발명의 연마 패드를 나타내는 단편적인 부분 횡단면 투시도이다.
본 발명은 연마층 및 투명 윈도우를 포함하는 화학적 기계적 연마 패드에 관한 것이다. 연마층은 (a) 연마층 내에 배치된 복수의 홈 및 (b) 홈이 없는 배리어 영역을 포함하는 연마 표면을 갖는다. 투명 윈도우는 배리어 영역에 배치되고 이로 둘러싸인다. 임의의 특정 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 투명 윈도우를 둘러싸는 실질적으로 홈이 없는 배리어 영역의 존재는 투명 윈도우 상에 또는 그 내에 남아 있는 연마 조성물의 양을 감소시키는 것으로 여겨진다.
연마 패드는 임의의 적합한 치수일 수 있다. 전형적으로, 연마 패드는 형태가 원형이거나 (회전 연마 도구에서 사용되는 경우), 고리달린 선형 벨트 (선형 연마 도구에서 사용되는 경우)로서 제조될 것이다. 바람직하게는, 연마 패드는 원형이다.
도 1은 연마 표면 (12), 연속적인 홈 (40) 및 불연속적인 홈 (50)을 포함하는 연마층 (10)과, 실질적으로 홈이 없는 배리어 영역 (20)에 배치된 투명 윈도우 (15)를 포함하는 본 발명의 원형 연마 패드를 나타낸다.
연마층에 배치된 홈은 연마 패드의 표면을 가로지르는 연마 조성물의 측면 이동을 용이하게 한다. 홈은 임의의 적합한 패턴일 수 있다. 예를 들면, 홈은 경사형 홈, 원형 홈, 동심원형 홈, 나선형 홈, 방사형 홈 또는 XY 망상형 패턴(crosshatch pattern)의 형태일 수 있다. 연마 패드는 둘 이상의 상이한 홈 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마 패드는 동심원형 홈과 방사형 홈의 조합 또는 동심원형 홈과 XY 망상형 홈의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 홈은 동심원형이다.
홈은 연마 패드의 표면에 걸쳐 연계되어 연속적일 수 있다. 별법으로, 홈은 패드의 표면에 걸쳐 불연속적일 수 있으며, 이 때 각각의 불연속적인 홈은 제1 말단 및 제2 말단을 갖는다. 도 1에 나타낸 일 실시양태에서, 홈들 중 일부, 즉 하나 이상의 홈은 연속적이며 (40), 홈들 중 일부, 즉 하나 이상의 홈은 불연속적이다 (50).
도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 홈은 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이를 갖는다. 깊이는 임의의 적합한 깊이일 수 있다. 예를 들면, 깊이는 1 mm 이하, 0.8 mm 이하, 0.6 mm 이하, 0.5 mm 이하, 0.4 mm 이하, 0.3 mm 이하, 0.2 mm 이하, 또는 0.1 mm 이하일 수 있다. 각각의 연속적인 홈 및/또는 불연속적인 홈의 깊이는 일정할 수 있거나, 홈의 길이 또는 원주에 따라 변화할 수 있다. 도 3에 나타낸 일 실시양태에서, 불연속적인 홈 (50)의 깊이는 최대 깊이에서 0으로 변화된다 (즉, 홈은 불연속적인 홈의 적어도 한 말단에서 연마 표면 (12)로 점점 가늘어짐). 바람직하게는, 깊이 변화는 구배로, 즉 약 0.5 mm 이상, 1 mm 이상, 약 2 mm 이상, 약 3 mm 이상, 약 4 mm 이상, 또는 약 5 mm 이상의 길이에 걸쳐 일어난다. 일 실시양태에서, 최대 깊이에서 0으로의 깊이 변화는 배리어 영역에 근접하게 일어난다.
또한, 연마 패드는 실질적으로 홈이 없거나 바람직하게는 홈이 전혀 없는 배리어 영역을 포함한다. 도 1에 나타낸 일 실시양태에서, 배리어 영역 (20)은 동심원형인 불연속적인 홈 (50)의 제1 말단과 제2 말단 사이에 배치된다.
배리어 영역은 임의의 적합한 치수 및 임의의 적합한 형태일 수 있다. 인접한 연속적인 홈 및/또는 불연속적인 홈에 의해 한정되는 배리어 영역의 경계선은 임의의 적합한 형태 (예를 들면, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 및 삼각형 등)일 수 있다. 배리어 영역의 형태가 타원형 또는 직사각형인 경우, 배리어 영역은 전형적으로 긴 직경 축 또는 길이가 약 2 cm 이상 (예를 들면, 약 3 cm 이상, 약 4 cm 이상, 약 5 cm 이상, 약 6 cm 이상, 약 7 cm 이상, 약 8 cm 이상, 약 9 cm 이상, 약 10 cm 이상, 약 11 cm 이상, 또는 약 12 cm 이상)이고, 짧은 직경 축 또는 폭이 약 1 cm 이상 (예를 들면, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 약 4 cm 이상, 약 5 cm 이상, 약 6 cm 이상, 약 7 cm 이상, 또는 약 8 cm 이상)이다. 배리어 영역의 형태가 원형 또는 정사각형인 경우, 배리어 영역의 경계선은 전형적으로 직경 또는 폭이 약 2 cm 이상 (예를 들면, 약 3 cm 이상, 약 4 cm 이상, 약 5 cm 이상, 약 6 cm 이상, 약 7 cm 이상, 약 8 cm 이상, 약 9 cm 이상, 또는 약 10 cm 이상)이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 투명 윈도우 (15)는 배리어 영역 (20)에 배치되고 이로 둘러싸인다. 투명 윈도우는 배리어 영역에 대칭적으로 또는 비대칭적으로 배치될 수 있다.
투명 윈도우는 배리어 영역에서 투명 윈도우를 한정하는 경계선을 가질 것이다. 투명 윈도우의 경계선 상의 각각의 지점은 연속적인 홈 및/또는 불연속적인 홈에 대해 최단 간격 L을 가져서, 투명 윈도우의 경계선에서 홈까지의 일련의 최단 길이 또는 간격 (즉, L1, L2, L3, …)을 제공할 것이다. 일련의 최단 거리의 최소 값 (Lmin) 및 최대 값 (Lmax)은 임의의 적합한 길이일 수 있다. 예를 들면, Lmin은 약 0.5 cm 이상 (예를 들면, 약 1 cm 이상, 약 1.5 cm 이상, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 또는 약 4 cm 이상)일 수 있다. 추가로 또는 별법으로, Lmin은 10 cm 이하 (예를 들면, 약 8 cm 이하, 약 7 cm 이하, 약 6 cm 이하, 약 5 cm 이하, 또는 약 4 cm 이하)일 수 있다. Lmax는 독립적으로 약 0.5 cm 이상 (예를 들면, 약 1 cm 이상, 약 1.5 cm 이상, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 또는 약 4 cm 이상)일 수 있다. 추가로 또는 별법으로, Lmax는 독립적으로 10 cm 이하 (예를 들면, 약 8 cm 이하, 약 7 cm 이하, 약 6 cm 이하, 약 5 cm 이하, 또는 약 4 cm 이하)일 수 있다. Lmin 및 Lmax는 독립적으로 연속적인 홈 및 불연속적인 홈에 대해 동일하거나 상이할 수 있다. 더욱이, 일련의 최단 거리 L1, L2 및 L3 등은 투명 윈도우와 홈 사이에 균일한 간격이 존재하도록 동일할 필요는 없다.
투명 윈도우는 임의의 적합한 치수 (예를 들면, 길이, 폭, 직경 및 두께) 및 임의의 적합한 형태 (예를 들면, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 및 삼각형 등)일 수 있다. 투명 윈도우의 형태가 타원형 또는 직사각형인 경우, 투명 윈도우는 전형적으로 긴 직경 축 또는 길이가 약 1 cm 이상 (예를 들면, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 약 4 cm 이상, 약 5 cm 이상, 약 6 cm 이상, 약 7 cm 이상, 또는 약 8 cm 이상)이고, 짧은 직경 축 또는 폭이 약 0.5 cm 이상 (예를 들면, 약 1 cm 이상, 약 1.5 cm 이상, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 또는 약 4 cm 이상)이다. 투명 윈도우의 형태가 원형 또는 정사각형인 경우, 투명 윈도우는 전형적으로 직경 또는 폭이 약 1 cm 이상 (예를 들면, 약 2 cm 이상, 약 3 cm 이상, 약 4 cm 이상, 또는 약 5 cm 이상)이다.
투명 윈도우 (15)는 광학적으로 투과성인 재료를 포함한다. 투명 윈도우의 존재는 연마 패드를 동일 계내(in situ) CMP 방법 모니터링 기술과 함께 사용될 수 있게 한다. 전형적으로, 광학적으로 투과성인 재료는 약 190 nm 내지 약 10,000 nm (예를 들면, 약 190 nm 내지 약 3500 nm, 약 200 nm 내지 약 1000 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 780 nm)의 하나 이상의 파장에서 광 투과율이 적어도 약 10％ 이상 (예를 들면, 약 20％ 이상, 약 30％ 이상, 또는 약 40％ 이상)이다. 광학적으로 투과성인 재료는 임의의 적합한 재료일 수 있으며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 광학적으로 투과성인 재료는 연마 패드의 나머지에서의 재료와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 광학적으로 투과성인 재료는 연마 패드의 구멍에 삽입되는 유리 또는 중합체 기재의 플러그로 이루어질 수 있거나, 연마 패드의 나머지에서 사용되는 중합체 재료와 동일한 중합체 재료를 포함할 수 있다.
투명 윈도우는 임의의 적합한 방식으로 연마 패드에 고정될 수 있다. 예를 들면, 투명 윈도우는 접착제의 사용을 통해 연마 패드에 고정될 수 있다. 바람직하게는, 투명 윈도우는, 예를 들면 용접(welding)에 의해 접착제의 사용 없이 연마층에 고정된다. 유사하게, 투명 윈도우는 임의의 적합한 구조 (예를 들면, 결정성), 밀도 및 다공성을 가질 수 있다. 예를 들면, 투명 윈도우는 중실성 또는 다공성 (예를 들면, 미세다공성, 또는 평균 기공 크기가 1 ㎛ 미만인 나노다공성)일 수 있다. 바람직하게는, 투명 윈도우는 중실성이거나 거의 중실성이다 (예를 들면, 공극 부피가 약 3％ 이하임).
도 2에 나타낸 바와 같이, 투명 윈도우 (15)는 연마층의 연마 표면 (12)와 같은 높이일 수 있다 (즉, 최상부 윈도우 표면은 실질적으로 연마 표면과 동일 평면에 있음). 별법으로, 투명 윈도우는 연마층의 연마 표면에 비해 오목할 수 있다.
연마층은 단독으로, 또는 임의로는 다층 적층된 연마 패드의 하나의 층으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 연마 표면 (12), 실질적으로 홈이 없는 배리어 영역 (20), 연속적인 홈 (40) 및 불연속적인 홈 (50)을 포함하는 연마층 (10)과 투명 윈도우 (15)는 연마층과 실질적으로 동일하게 연장되어 있는 하위층 (30)과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하위층 (30)은 실질적으로 연마층의 투명 윈도우 (15)와 나란히 있는 구멍 (35)를 포함한다.
연마 패드의 연마층, 배리어 영역, 투명 윈도우 및 하위층은 동일하거나 상이할 수 있는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 연마 패드의 연마층, 배리어 영역, 투명 윈도우 및 하위층은 각각 독립적으로 중합체 수지를 포함한다. 중합체 수지는 임의의 적합한 중합체 수지일 수 있다. 전형적으로, 중합체 수지는 열가소성 엘라스토머, 열경화성 중합체, 폴리우레탄 (예를 들면, 열가소성 폴리우레탄), 폴리올레핀 (예를 들면, 열가소성 폴리올레핀), 폴리카르보네이트, 폴리비닐알코올, 나일론, 엘라스토머 고무, 엘라스토머 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리아라미드, 폴리아릴렌, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 중합체 수지는 폴리우레탄, 더 바람직하게는 열가소성 폴리우레탄이다. 연마층, 배리어 영역, 투명 윈도우 및 하위층은 상이한 중합체 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 연마층은 다공성 열경화성 폴리우레탄을 포함할 수 있으며, 하위층은 밀폐-셀 다공성 폴리우레탄 발포체를 포함할 수 있으며, 투명 윈도우는 중실성 열가소성 폴리우레탄을 포함할 수 있다.
연마층 및 하위층은 전형적으로 상이한 화학적 특성 (예를 들면, 중합체 조성) 및/또는 물리적 특성 (예를 들면, 다공성, 압축성, 투명성 및 경도)을 가질 것이다. 예를 들면, 연마층 및 하위층은 독립적으로 밀폐 셀 (예를 들면, 다공성 발포체), 개방 셀 (예를 들면, 소결된 재료), 또는 중실성 (예를 들면, 중실성 중합체 시트로부터의 절단물)일 수 있다. 바람직하게는, 연마층은 하위층보다 압축성이 낮다. 연마층 및 하위층은 임의의 적합한 방법으로 형성될 수 있으며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 적합한 방법은 다공성 중합체를 목적하는 연마 패드 형태로 캐스팅(casting), 절단, 반응 사출 성형, 사출 취입 성형, 압축 성형, 소결, 열성형 및 가압하는 것을 포함한다. 또한, 목적하는 경우, 다공성 중합체를 성형하기 전에, 동안에 또는 후에 다른 연마 패드 부재가 다공성 중합체에 첨가될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 당업계에 공지된 다양한 방법으로, 배면 재료가 적용될 수 있거나, 홀이 천공될 수 있거나, 표면 텍스처 (예를 들면, 홈 및 채널)가 제공될 수 있다.
연마층은 임의로는 유기 또는 무기 입자를 더 포함한다. 예를 들면, 유기 또는 무기 입자는 금속 산화물 입자 (예를 들면, 실리카 입자, 알루미나 입자 및 세리아 입자), 다이아몬드 입자, 유리 섬유, 탄소 섬유, 유리 비드, 알루미노실리케이트, 필로실리케이트 (예를 들면, 운모 입자), 가교 중합체 입자 (예를 들면, 폴리스티렌 입자), 수용성 입자, 수 흡수성 입자, 중공 입자 및 이들의 배합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 입자는 임의의 적합한 크기일 수 있다. 예를 들면, 입자의 평균 입자 직경은 약 1 nm 내지 약 10 ㎛ (예를 들면, 약 20 nm 내지 약 5 ㎛)일 수 있다. 연마 패드의 본체 중 입자의 양은 임의의 적합한 양, 예를 들면 연마 패드 본체의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량％ 내지 약 95 중량％일 수 있다.
본 발명의 연마 패드는 화학적 기계적 연마 (CMP) 장치와 함께 사용하기에 특히 적합하다. 전형적으로, 장치는 사용시에 이동하며 궤도형, 선형 또는 원형 이동을 생성하는 속도를 갖는 플래튼(platen), 플래튼과 접촉하여 이동시에 플래튼과 함께 이동하는 본 발명의 연마 패드, 및 연마 패드의 표면과 접촉시키고 이에 대해 이동시켜 연마되는 가공물을 유지하는 캐리어를 포함한다. 가공물의 연마는 가공물을 연마 패드와 접촉하도록 위치시키고, 이어서 전형적으로 연마 패드와 가공물 사이의 연마 조성물과 함께 연마 패드를 가공물에 대해 이동시켜서, 가공물의 적어도 일부를 마모시켜 가공물을 연마함으로써 수행된다. 연마 조성물은 임의의 적합한 연마 조성물일 수 있다. 연마 조성물은 전형적으로 액체 담체 (예를 들면, 수성 담체), pH 조정제 및 연마제를 포함한다. 연마되는 가공물의 유형에 따라, 연마 조성물은 임의로는 산화제, 유기 산, 착화제, pH 완충제, 계면활성제, 부식 억제제 및 소포제 등을 더 포함한다. CMP 장치는 임의의 적합한 CMP 장치일 수 있으며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 또한, 본 발명의 연마 패드는 선형 연마 도구와 함께 사용될 수 있다.
바람직하게는, CMP 장치는 동일 계내 연마 종점 검출 시스템을 더 포함하며, 이의 다수가 당업계에 공지되어 있다. 가공물의 표면으로부터 반사된 광 또는 다른 복사선을 분석함으로써 연마 공정을 점검 및 모니터링하는 기술은 당업계에 공지되어 있다. 이러한 방법은, 예를 들면 미국 특허 제5,196,353호, 미국 특허 제5,433,651호, 미국 특허 제5,609,511호, 미국 특허 제5,643,046호, 미국 특허 제5,658,183호, 미국 특허 제5,730,642호, 미국 특허 제5,838,447호, 미국 특허 제5,872,633호, 미국 특허 제5,893,796호, 미국 특허 제5,949,927호 및 미국 특허 제5,964,643호에 기재되어 있다. 바람직하게는, 연마되는 가공물에 대한 연마 공정의 진행의 점검 또는 모니터링은 연마 종점의 결정, 즉 특정 가공물에 대해 연마 공정을 종결할 시점의 결정을 가능하게 한다.
본 발명의 연마 패드는 많은 유형의 가공물 (예를 들면, 기판 또는 웨이퍼) 및 가공물 재료의 연마 방법에 사용하기에 적합하다. 예를 들면, 연마 패드는 메모리 저장 장치, 유리 기판, 메모리 또는 경질 디스크, 금속 (예를 들면, 귀금속), 자기 헤드, 층간 유전체 (ILD) 층, 중합체 필름, 저 및 고 유전 상수 필름, 강유전체, 미세전자기계 시스템 (MEMS), 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이 및 다른 미세전자 기판, 특히 절연층 (예를 들면, 금속 산화물, 질화규소 또는 저 유전성 재료) 및/또는 금속 함유 층 (예를 들면, 구리, 탄탈, 텅스텐, 알루미늄, 니켈, 티탄, 백금, 루테늄, 로듐, 이리듐, 이들의 합금 및 이들의 혼합물)을 포함하는 미세전자 기판을 비롯한 가공물을 연마하는데 사용될 수 있다. 용어 "메모리 또는 경질 디스크"는 정보를 전자기 형태로 보존하기 위한 임의의 자기 디스크, 하드 디스크, 경질 디스크 또는 메모리 디스크를 지칭한다. 메모리 또는 경질 디스크는 전형적으로 니켈-인을 포함하지만 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있는 표면을 갖는다. 적합한 금속 산화물 절연층은, 예를 들면 알루미나, 실리카, 티타니아, 세리아, 지르코니아, 게르마니아, 마그네시아 및 이들의 배합물을 포함한다. 또한, 가공물은 임의의 적합한 금속 복합물을 포함할 수 있거나, 이를 주성분으로 포함할 수 있거나, 이로 이루어질 수 있다. 적합한 금속 복합물은, 예를 들면 금속 질화물 (예를 들면, 질화탄탈, 질화티탄 및 질화텅스텐), 금속 탄화물 (예를 들면, 탄화규소 및 탄화텅스텐), 니켈-인, 알루미노-보로실리케이트, 보로실리케이트 유리, 포스포실리케이트 유리 (PSG), 보로포스포실리케이트 유리 (BPSG), 규소/게르마늄 합금 및 규소/게르마늄/탄소 합금을 포함한다. 또한, 가공물은 임의의 적합한 반도체 기재 재료를 포함할 수 있거나, 이를 주성분으로 포함하거나, 이로 이루어질 수 있다. 적합한 반도체 기재 재료는 단결정질 규소, 다결정질 규소, 비결정질 규소, 절연체상규소(silicon-on-insulator) 및 비소화갈륨을 포함한다.
본원에 인용된 공보, 특허 출원 및 특허를 비롯한 모든 문헌은 각각의 문헌이 참조로 도입됨을 개별적으로 그리고 구체적으로 나타내어지고 전체가 본원에 나타내어진 경우와 동일한 정도로 본원에 참조로 도입된다.
본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본 발명을 설명하는 문맥에서 (특히 하기 청구의 범위의 문맥에서) 단수형 용어 및 유사한 지시어의 사용은 단수형 및 복수형 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 명시되지 않은 한, 용어 "포함하는", "갖는", "비롯한" 및 "함유하는"은 개방형 용어 (즉, "포함하나 이에 제한되지 않는"을 의미하는 것)로서 해석되어야 한다. 본원에 달리 나타내지 않은 한, 본원에서 값들의 범위의 인용은 단지 범위 내에 해당하는 각각의 별도의 값을 개별적으로 언급하는 속기 방법으로서 기능하려는 것이며, 각각의 별도의 값이 개별적으로 본원에 인용된 경우와 같이 각각의 별도의 값이 명세서에 도입된다. 본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본원에 기재된 모든 방법은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적인 용어 (예를 들면, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 예시하려는 것이며, 달리 청구되지 않은 한 본 발명의 범위에 대한 제한을 포함하지 않는다. 명세서의 어떠한 용어도 임의의 청구되지 않은 요소를 본 발명의 실시에 본질적인 것으로서 나타내는 것으로 해석되어선 안된다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자에게 알려져 있는 최선의 방식을 비롯한 본 발명의 바람직한 실시양태를 본원에 기재하였다. 통상의 당업자는 상기 명세서를 읽으면 그러한 바람직한 실시양태의 변형을 알 수 있다. 본 발명자는 숙련된 당업자가 적절한 경우 이러한 변형을 이용하는 것으로 예상하였으며, 본 발명자는 본 발명을 본원에 구체적으로 기재된 것과 달리 실시하는 것을 의도하였다. 이에 따라, 본 발명은 해당법에 의해 허용된 본원에 첨부된 청구의 범위에 인용된 대상체의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 더욱이, 본원에 달리 나타내거나 명백하게 문맥에 의해 부정되지 않은 한, 본 발명의 모든 가능한 변형에서 상기에 기재된 요소들의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (20)

  1. (a) (1) 연마층 내에 연마 표면으로부터 측정가능한 깊이로 배치된 복수의 홈(groove), 및
    (2) 홈이 없는 배리어 영역
    을 포함하는 연마 표면을 갖는 연마층과,
    (c) 상기 배리어 영역에 배치되고 이로 둘러싸인 투명 윈도우
    를 포함하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 깊이가 최대 값에서 배리어 영역에 근접하여 0으로 변화되는 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서, 깊이 변화가 구배인 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서, 연마 패드가 원형이고 홈이 동심원형인 연마 패드.
  5. 제4항에 있어서, 동심원형 홈들 중 하나 이상이 불연속적이며 제1 말단 및 제2 말단을 갖고, 배리어 영역이 상기 제1 말단과 제2 말단 사이에 배치되는 연마 패드.
  6. 제1항에 있어서, 투명 윈도우가 실질적으로 연마 표면과 동일 평면에 있는 최상부 윈도우 표면을 갖는 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서, 연마층이 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드.
  8. 제1항에 있어서, 투명 윈도우가 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 연마 패드.
  9. 제1항에 있어서, 하위층을 더 포함하는 연마 패드.
  10. (i) 연마하고자 하는 가공물(workpiece)을 제공하는 단계,
    (ii) 가공물을 제1항의 연마 패드와 접촉시키는 단계, 및
    (iii) 연마 패드를 사용하여 가공물의 표면의 적어도 일부를 마모시켜 가공물을 연마하는 단계
    를 포함하는 기판의 연마 방법.
  11. 제10항에 있어서, 동일 계내에서(in situ) 연마 종점을 검출하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 가공물이 가공물과 연마 패드 사이에 위치하는 화학적 기계적 연마 조성물과 접촉되는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 깊이가 최대 값에서 배리어 영역에 근접하여 0으로 변화되는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 깊이 변화가 구배인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 연마 패드가 원형이고 홈이 동심원형인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 동심원형 홈들 중 하나 이상이 불연속적이며 제1 말단 및 제2 말단을 갖고, 배리어 영역이 상기 제1 말단과 제2 말단 사이에 배치되는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 투명 윈도우가 실질적으로 연마 표면과 동일 평면에 있는 최상부 윈도우 표면을 갖는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 연마층이 폴리우레탄을 포함하는 방법.
  19. 제10항에 있어서, 투명 윈도우가 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 방법.
  20. 제10항에 있어서, 연마 패드가 하위층을 더 포함하는 방법.
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