KR20170094402A - Cmp 동안의 인 시튜 부산물 제거 및 플래튼 냉각을 위한 시스템 및 프로세스 - Google Patents

Cmp 동안의 인 시튜 부산물 제거 및 플래튼 냉각을 위한 시스템 및 프로세스 Download PDF

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Abstract

연마 패드 세정 시스템들 및 관련된 방법들이 개시된다. 연마 유체와 같은 유체와 결합한 연마 패드를 포함하는 회전가능한 플래튼은 기판에 접촉하여 기판의 표면에서 재료를 평탄화하고 그 결과로서 잔해물을 생성한다. 세정 시스템은 연마 패드로부터 잔해물을 제거하여 기판 손상을 방지하고 효율성을 개선하기 위한 스프레이 시스템, 연마 패드로부터 사용된 스프레이, 사용된 연마 유체, 및 잔해물을 제거하기 위한 폐기물 제거 시스템, 및 플래튼의 각각의 완전한 회전 시에 기판이 신선한 연마 유체만을 수용하도록, 신선한 연마 유체를 연마 패드에 제공하기 위한 연마 유체 전달 시스템을 도입한다. 이러한 방식으로, 다이 내 성능이 증대되고, 특정 CMP 프로세스들의 범위가 개선되고, 각각의 연마된 기판에 대해, 그리고 나중에 연마되는 기판들에 대해 스크래치들 및 오염이 방지되며, 플래튼 온도들이 감소된다.

Description

CMP 동안의 인 시튜 부산물 제거 및 플래튼 냉각을 위한 시스템 및 프로세스{SYSTEM AND PROCESS FOR IN SITU BYPRODUCT REMOVAL AND PLATEN COOLING DURING CMP}
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 기판들, 및 기판들 상에 형성된 층들 상에 평탄한 표면들을 생성하는 것에 관한 것으로, 연마 패드를 세정하기 위한 장치, 및 이들을 이용하는 방법들을 포함한다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 화학적 기계적 연마(CMP)에 관한 것이다.
집적 회로들 및 다른 전자 디바이스들을 제조할 때, 전도체, 반도체 및 유전체 재료의 복수의 층이 반도체 기판 또는 유리 기판과 같은 기판의 표면 상에 퇴적되거나 표면으로부터 제거된다. 재료의 층들이 순차적으로 기판 상에 퇴적되고 기판으로부터 제거될 때, 기판의 최상부면은 평탄하지 않게 될 수 있고, 추가의 리소그래피 패턴이 그 위에 패터닝될 수 있기 전에 평탄화 및/또는 연마를 필요로 할 수 있다. 평탄화 및 연마는 이전에 퇴적된 재료가 기판의 피쳐 면으로부터 제거되어 대체로 균일하거나 평탄하거나 평평한 표면을 형성하는 절차들이다. 평탄화 및 연마는 원하지 않는 표면 토포그래피 및 표면 결함들, 예컨대 거친 표면들, 응집된 재료들(agglomerated materials), 결정 격자 손상, 스크래치들, 및 오염된 층들 또는 재료들을 제거하는 데에 유용하다. 평탄화는 피쳐들을 채우고 후속하는 리소그래피 기반 패터닝 단계들을 위한 균일한 표면을 제공하기 위해 퇴적된 과잉 재료를 제거함으로써 기판 상에 피쳐들을 형성하는 데에도 유용하다.
화학적 기계적 평탄화 또는 화학적 기계적 연마(CMP)는 후속하는 퇴적 및 처리를 위해 피쳐들을 채우고 균일하거나 평평한 표면을 제공하기 위해 이용되는 과잉 퇴적된 재료를 제거함으로써 기판 상에 피쳐들을 형성하는 데에, 또는 원하지 않는 표면 토포그래피를 제거하는 데에 유용한 흔한 기술이다. 종래의 CMP 기술들에서, 기판 캐리어 또는 연마 헤드는 캐리어 어셈블리 상에 장착되어, 그 안에 고정된 기판을 CMP 장치 내의 연마 패드와 접촉하여 위치시킨다. 캐리어 어셈블리는 연마 패드 쪽으로, 제어가능한 압력을 기판에 제공한다. 연마 패드는 외부 구동력에 의해 기판에 대해 이동된다. 따라서, CMP 장치는 화학적 작용 및 기계적 작용 둘 다에 영향을 주기 위해, 연마 조성물 또는 슬러리를 분산시키면서, 기판의 표면과 연마 패드 사이에 연마 또는 러빙(rubbing) 이동을 발생시킨다. 화학적, 기계적, 또는 전기화학적 프로세스 중 하나 또는 그들의 조합을 통해 패드와 접촉하는 기판의 표면을 평탄화하기 위해, 기판과 연마 표면 사이에 상대적 이동이 제공된다. 연마 패드는 연마 유체를 분산시키고 기판에 접촉하기 위한 정밀한 형상을 갖는다. 연마 패드는 잔해물(debris)을 제거하기 위해 세정될 수 있는데, 그러한 잔해물은 제거되지 않는다면 연마 패드 상에 수집되어 그 연마 패드로 처리되는 기판들에 손상을 야기하고 연마 패드 수명을 감소시킬 것이다.
종래의 세정 방법들은 연마 패드에 대해 탈이온수(DIW) 스프레이를 지향시키는 것을 수반할 수 있다. 스프레이는 종종 슬러리 및 잔해물이 패드 상에 퇴적되게 하고, 그에 의해 바람직하지 않은 위치들에 수집되어, 기판 오염, 또는 나중에 연마되는 기판들의 스크래치를 초래하게 한다. 또한, 스프레이는 박무(mist)를 발생시키거나 잔해물을 포함할 수 있어, 이들은 제조 설비에 누적되어 설비의 전체적인 청결도를 감소시키고 나중에 연마되는 기판들에 스크래치를 발생시킬 수 있다. 잔해물을 더 잘 제어하기 위해 스프레이의 속도를 감소시키는 것은, 연마 패드로부터의 잔해물 제거의 유효성을 감소시키는 효과를 갖는다.
본 기술분야에서는 특정 CMP 프로세스들의 범위를 개선하기 위한 방법 및 장치가 필요하다. 구체적으로, 잔해물을 효과적으로 제거함으로써 연마 패드를 세정하여, 나중에 연마되는 기판을 오염시키거나 스크래치를 발생시킬 잠재성을 최소화할 수 있는 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 연마 패드 세정 시스템들 및 관련된 방법들을 포함한다. 연마 유체와 같은 유체와 결합한 연마 패드를 포함하는 회전가능한 플래튼은 기판에 접촉하여, 기판의 표면에서 재료를 평탄화하고 결과적으로는 잔해물을 발생시킨다. 스프레이 시스템은 연마 패드로부터 잔해물을 제거하여, 기판 손상을 방지하고 효율을 향상시키기 위한 스프레이 노즐 시스템을 도입한다. 폐기물 제거 시스템은 연마 패드로부터 사용된 스프레이, 사용된 연마 유체, 및 잔해물을 제거하고, 연마 유체 전달 시스템은 신선한(fresh) 연마 유체를 연마 패드에 제공한다. 스프레이 시스템, 폐기물 제거 시스템, 및 연마 유체 전달 암 시스템(polishing fluid delivery arm system)은 처리 동안 플래튼의 각각의 완전한 회전 전체에서 계속하여 활성이고, 그에 의해, 기판은 플래튼의 각각의 완전한 회전 시에 신선한 연마 유체만을 수용하게 된다. 이러한 방식으로, 다이 내 성능이 증대되고, 각각의 연마된 기판에 대해, 그리고 나중에 연마되는 기판들에 대해 스크래치들 및 오염이 방지되며, 플래튼 온도들이 감소된다.
일 실시예에서, 연마 패드의 표면을 세정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 연마 패드의 연마 표면에 새로운 연마 유체를 제공하는 단계, 및 연마 패드의 연마 표면 상에서 기판을 연마하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 연마 패드의 연마 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체를 리프트하기 위해 연마 패드의 표면을 스프레이하는 단계, 및 사용된 연마 유체, 사용된 스프레이, 및 잔해물을 연마 패드의 연마 표면으로부터 제거하는 단계를 포함한다. 방법은 상기 방법을 반복하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 연마 패드의 표면을 세정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 연마 패드의 각각의 완전한 선회(full revolution) 동안, 연마 패드의 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체를 리프트하기 위해 연마 패드의 표면을 스프레이하는 단계; 및 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안, 연마 패드의 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체가 제거되도록, 연마 패드에 폐기물 제거 시스템을 적용하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안 연마 패드의 표면에 새로운 연마 유체를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안 연마 패드의 표면 상에서 기판을 연마하는 단계를 더 포함하고, 기판은 새로운 신선한 연마 유체로만 연마된다.
다른 실시예에서, 연마 패드를 위한 세정 시스템이 개시된다. 세정 시스템은 챔버 바디를 포함하는 처리 시스템, 그 위에 배치된 연마 패드를 포함하는 회전가능한 플래튼, 및 연마 패드의 표면에 대하여 기판을 유지하도록 구성된 기판 캐리어 헤드를 포함하는 처리 시스템을 포함한다. 기판 캐리어 헤드는 제1 위치에서 챔버 바디에 결합된다. 처리 시스템은 제2 위치에서 챔버 바디에 결합되는 스프레이 시스템을 또한 포함하고, 제2 위치는 플래튼의 중심 축 주위에 방사상(radially) 배치되고 제1 위치와 제3 위치 사이에 위치되며, 스프레이 시스템은 연마 패드 표면에 탈이온수 스프레이를 제공하도록 구성된다. 워터 스프레이는 사용된 연마 유체 및 잔해물을 제거한다. 처리 시스템은 제3 위치에서 챔버 바디에 결합되는 폐기물 제거 시스템을 더 포함하고, 제3 위치는 플래튼의 중심 축에 대해 방사상으로 배치되고 제2 위치와 제4 위치 사이에 위치된다. 폐기물 제거 시스템은 연마 패드로부터 사용된 스프레이 및 사용된 연마 유체의 혼합물을 제거하도록 구성되고, 연마 유체 전달 시스템은 제4 위치에서 챔버 바디에 결합되고, 제4 위치는 플래튼의 중심 축에 대해 방사상으로 배치되고 제3 위치와 제1 위치 사이에 위치된다. 연마 유체 전달 시스템은 연마 패드 표면에 새로운 연마 유체를 제공하도록 구성된다. 스프레이 시스템, 폐기물 제거 시스템, 및 연마 유체 전달 암 시스템은 연마 시스템의 동작 동안 실시간으로 계속하여 이용된다.
추가의 특징들 및 이점들은 아래의 상세한 설명에 제시될 것이고, 부분적으로는 본 설명으로부터 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 쉽게 분명해지거나, 이하의 상세한 설명, 청구항들은 물론 첨부 도면들을 포함하는 본 명세서에 설명된 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
상술한 개략적인 설명 및 이하의 상세한 설명 둘 다가 실시예들을 제시하며, 본 개시내용의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 골자를 제공하도록 의도된다는 점을 이해해야 한다. 첨부 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함된 것이고, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께, 개시된 개념들의 원리들 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 처리 스테이션의 일 실시예의 상부 평면도이다.
도 2는 CMP 시스템의 연마 패드로부터 잔해물 및 유체를 제거하기 위해 시스템을 이용하는 예시적인 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템의 상부 사시도이다.
도 3은 잔해물을 세정할 연마 패드에 근접한 도 1의 스프레이 시스템의 정면 단면도이며, 스프레이 시스템은 스프레이 바디, 및 스프레이 바디에 의해 지지되고 유체를 각각의 유체 배출구 중심 축들을 따라 지향시키도록 배열된 유체 배출구들의 그룹을 포함하는 것으로 도시되며, 유체 배출구 중심 축들은 서로에 대해 기울어지고, 스프레이 바디의 연관된 유입 포트의 유입 포트 중심 축에서 교차하거나 그에 인접하도록 지향된다.
도 4는 기판을 연마하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 5는 CMP 시스템의 연마 패드로부터 잔해물 및 유체를 제거하기 위한 시스템을 이용하는 예시적인 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템의 상부 사시도이다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 언급 없이도 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있을 것으로 예상된다.
이하에서는 실시예들이 상세하게 참조될 것이고, 실시예들의 예들이 첨부 도면들에 도시되어 있으며, 첨부 도면들에는 실시예들의 전부가 아니가 일부가 도시되어 있다. 실제로, 개념들은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있고, 본 명세서에서 제한으로서 해석되어서는 안 된다. 어디에서든 가능한 곳에서는, 유사한 참조 번호들이 유사한 컴포넌트들 또는 부분들을 지칭하기 위해 이용될 것이다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 연마 패드 세정 시스템들 및 관련된 방법들을 포함한다. 연마 유체와 같은 유체와 결합한 연마 패드를 포함하는 회전가능한 플래튼은 기판에 접촉하여, 기판의 표면에서 재료를 평탄화하고 결과적으로는 잔해물을 발생시킨다. 세정 시스템은 연마 패드로부터 잔해물을 제거하여 기판 손상을 방지하고 효율성을 개선하기 위한 스프레이 시스템, 연마 패드로부터 사용된 스프레이, 사용된 연마 유체, 및 잔해물을 제거하기 위한 폐기물 제거 시스템, 및 플래튼의 각각의 완전한 회전 시에 기판이 새로운 신선한 연마 유체만을 수용하도록, 신선한 연마 유체를 연마 패드에 제공하기 위한 연마 유체 전달 시스템을 도입한다. 이러한 방식으로, 다이 내 성능이 증대되고, 각각의 연마된 기판에 대해, 그리고 나중에 연마되는 기판들에 대해 스크래치들 및 오염이 방지되며, 플래튼 온도들이 감소되고 안정화된다.
본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 없는(substantially free)"이라는 용어는 연마 유체, 잔해물 및 다른 물질들이 약 90% 넘게 없는 것으로서 정의된다.
도 1은 프로세스 챔버 바디(10) 내에 위치되고 CMP 또는 전기화학 기계적 평탄화(electrochemical mechanical planarization: ECMP) 프로세스와 같은 연마 프로세스를 수행하도록 구성되는 한편, 또한 연마 패드(104)의 연마 표면(102)을 세정하도록 구성된 예시적인 처리 스테이션(100)의 상부 평면도이다. 처리 스테이션(100)은 독립형 유닛 또는 더 큰 처리 시스템의 일부일 수 있다. 처리 스테이션(100)이 함께 이용될 수 있는 더 큰 처리 시스템의 예들은 REFLEXION®, REFLEXION LKTM 및 MIRRA MESA® 연마 시스템들을 포함하고, 이들 모두는 캘리포니아주 산타 클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 다른 장비 제조사들로부터의 것들을 포함하는 다른 처리 스테이션들도 본 개시내용으로부터 혜택을 받도록 적응될 수 있음이 예상된다.
처리 스테이션(100)은 기판 캐리어 헤드(106), 플래튼(108), 선택적인 컨디셔닝 모듈(110), 및 연마 유체 전달 어셈블리(112)(예컨대, 슬러리 전달 어셈블리)를 포함한다. 플래튼(108), 선택적인 컨디셔닝 모듈(110), 및 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 처리 스테이션(100)의 베이스(114)에 장착될 수 있다.
플래튼(108)은 연마 패드(104)를 지지한다. 처리 동안, 연마 패드(104)가 기판 캐리어 헤드(106) 내에 보유된 기판(122)에 대해 회전되도록, 플래튼(108)이 모터(도시되지 않음)에 의해 회전된다. 그러한 것으로서, 업스트림, 다운스트림, 전방, 후방, 앞 및 뒤와 같은 용어들은 일반적으로 플래튼(108) 및 그 위에 지지된 연마 패드(104)의 이동 또는 방향에 대하여 적절하게 해석되어야 한다.
처리 스테이션(100)은 스프레이 시스템(116) 및 세정 시스템(118)을 또한 포함한다. 플래튼(108), 컨디셔닝 모듈(110), 및 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 처리 스테이션(100)의 베이스(114)에 장착되고 챔버 바디(10) 내부에 위치될 수 있다. 연마 유체 전달 어셈블리는 기판 캐리어 헤드(106)의 후방에 위치될 수 있다. 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 전달 라인(170)에 의해 연마 유체 소스(도시되지 않음)에 결합되고 슬러리와 같은 연마 유체(124)를 연마 표면(102)에 전달하도록 구성된 하나 이상의 노즐(도시되지 않음)을 포함한다.
처리 스테이션(100)은 연마 유체(124)가 존재하는 상태에서 기판(122)의 프로세스 표면(120)을 평탄화하여, 바람직하지 않은 토포그래피 및 표면 결함들이 프로세스 표면으로부터 제거되게 하기 위해 이용된다. 이러한 프로세스의 일부로서, 잔해물(126)이 발생되고 연마 패드(104) 상에 수집된다. 아래에서 도 1, 도 2 및 도 3에 관련하여 논의되는 바와 같이, 스프레이 시스템(116)은 스프레이 바디(130), 및 유체를 스프레이 바디(130) 아래에서 연마 패드(104)까지 지향시키기 위한 유체 배출구들(132)의 그룹을 이용한다. 일부 실시예들에서, 유체는 스프레이 바디(130) 아래로, 그리고 스프레이 바디(130)의 유입 포트를 향해 지향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 그룹의 유체 배출구들이 또한 이용될 수 있다. 더욱이, 아래에서 도 1 및 도 2에 관련하여 논의되는 바와 같이, 세정 시스템(118)은 유입 개구(142) 및 출구 개구(144)를 갖는 인클로저 바디(140)를 이용할 수 있다. 출구 개구(144)는 유입 개구(142)로부터 출구 개구(144)까지의 기류를 발생시키기 위해 진공 소스(146)와 연통한다. 기류는 연마 패드(104)로부터 잔해물(126) 및 유체(124)를 이탈시킬(dislodge) 수 있고, 이러한 기류는 이탈된 아이템들을 인클로저 바디(140)를 통해 운반한다. 세정 시스템(118)은 유입 개구로부터 인클로저 바디(140) 내에 배치된 립(150)까지 연장되는 격납 벽(containment wall)(148)을 포함한다. 이러한 방식으로, 인클로저 바디(140) 내의 잔해물(126) 및 유체(124)는 격납 벽(148)에 의해 연마 패드(104)로 되돌아가는 것을 막을 수 있다. 스프레이 시스템(116) 또는 세정 시스템(118)의 세부사항들을 논의하기 전에, CMP 처리 스테이션(100)의 동작 및 다른 컴포넌트들이 맥락을 제공하기 위해 이하에 소개되는데, 이하에서는 연마 패드(104), 선택적인 컨디셔닝 모듈(110), 및 연마 유체 전달 어셈블리(112)가 CMP 처리 스테이션(100)의 일부로서의 그들의 동작의 견지에서 논의된다.
이와 관련하여, CMP 처리 스테이션(100)의 연마 패드(104) 및 기판 캐리어 헤드(106)는 연마 패드(104)에 대한 기판(122)의 프로세스 표면(120)의 물리적 접촉을 이용하여, 그리고 상대적 이동을 이용하여, 연마 패드(104)에 대한 기판(122)의 프로세스 표면(120)을 평탄화하기 위해 이용될 수 있다. 평탄화는 재료들의 층들이 순차적으로 기판(122)의 프로세스 표면(120) 상에 퇴적되고 그로부터 제거되는 후속 프로세스들을 위한 준비로, 원하지 않는 표면 토포그래피 및 표면 결함들을 제거한다. 기판(122)은 예를 들어 반도체 웨이퍼일 수 있다. 평탄화 동안, 기판(122)은 기판 캐리어 헤드(106) 내에 장착될 수 있고, 기판(122)의 프로세스 표면(120)은 CMP 처리 스테이션(100)의 캐리어 어셈블리(128)에 의해, 처리 스테이션(100)의 연마 패드(104)에 접촉하도록 위치된다. 캐리어 어셈블리(128)는 기판 캐리어 헤드(106) 내에 장착된 기판(122)에 제어된 힘(F)을 제공하여, 기판(122)의 프로세스 표면(120)을 연마 패드(104)의 작업 연마 표면(102) 쪽으로 압박한다(urge). 이러한 방식으로, 기판(122)과 연마 패드(104) 사이에 접촉이 이루어진다.
바람직하지 않은 토포그래피 및 표면 결함들의 제거는 또한 연마 패드(104)와 기판(122) 사이에 연마 유체 또는 슬러리와 같은 유체(124)가 존재하는 상태에서 연마 패드와 기판 사이의 상대적인 회전 이동에 의해 달성된다. 처리 스테이션(100)의 플래튼(108)은 연마 패드(104)를 지지하고, 연마 패드(104)에 회전 축(A1)에 대한 회전 이동(R1)을 제공한다. 플래튼(108)은 처리 스테이션(100)의 베이스(도시되지 않음) 내의 모터에 의해 회전될 수 있다. 캐리어 어셈블리(128)는 또한 기판 캐리어 헤드(106) 내에 장착된 기판(122)에, 회전 축(A2)에 대한 회전 이동(R2)을 제공할 수 있다. 이러한 환경 내에서, 상대적으로 이동하는 것은 유체(124)이다. 연마 패드(104)의 연마 표면(102)은 대체로 평탄할 수 있지만, 연마 유체 전달 어셈블리(112)의 이용에 의해 연마 표면(102)에 적용되는 유체(124)를 분산시킴으로써 연마 패드(104)의 성능을 향상시킬 수 있는 홈들(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 유체(124)는 기판(122)의 프로세스 표면(120)으로부터 재료를 선택적으로 제거하기 위해, 전형적으로 연마재와 혼합된 화학 조성물을 포함할 수 있다. 유체 전달 어셈블리(112)는 상대적인 이동 전에, 상대적인 이동 동안, 또는 상대적인 이동 이후에 연마 패드(104)의 하나 이상의 반경에 유체(124)를 배치할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 연마 패드(104)는 연마 매체를 보유할 피쳐들, 예를 들어 연마 패드(104) 내에서 발견되는 공극들(pores) 및/또는 연마 패드 홈들을 포함할 수 있다. 유체(124), 연마 패드(104)의 특성들, 힘(F), 및 회전 이동들(R1, R2)은 기판(122)의 프로세스 표면(120)에서 마찰력들 및 연마 힘들(abrasive forces)을 생성한다. 이러한 마찰력들 및 연마 힘들은 원하지 않는 표면 토포그래피 및 표면 결함들이 기판(122)의 프로세스 표면(120)으로부터 제거될 때, 잔해물(126)을 발생시킨다. 이러한 방식으로, 잔해물(126)은 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 상에서 유체(124)의 방향으로 수집될 수 있고, 제거되지 않는다면, 나중에 연마되는 기판들에 오염 또는 스크래치를 발생시킬 수 있다.
CMP 처리 스테이션(100)은 일관된 연마를 가능하게 하기 위한 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2를 계속하여 참조하면, 평탄화 동안, 마찰력들 및 연마 힘들은 또한 연마 패드(104)에 마모를 발생시킬 수 있고, 이에 의해 연마 패드(104)의 유효성을 유지하고 일관된 연마율을 보장하기 위한 주기적인 조면화(roughening)(컨디셔닝)가 필요해질 수 있다. 이와 관련하여, 처리 스테이션(100)은 컨디셔닝 모듈(110) - 컨디셔닝 헤드(160)가 피벗 암(162)의 한 단부에 장착됨 -; 및 컨디셔닝 헤드(160)의 밑면에 장착된 패드 컨디셔너(164), 예컨대 다이아몬드 결정들이 매립된 패드를 선택적으로 포함할 수 있다. 피벗 암(162)은 플래튼(108)에 동작상 연결될 수 있고, 피벗 암(162)이 연마 패드(104)를 컨디셔닝하기 위해 궁형 이동(arcing motion)으로 연마 패드(104)의 반경을 가로질러 앞뒤로 스위프할 때, 연마 패드(104)에 대하여 패드 컨디셔너(164)를 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, 연마 패드(104)는 일관된 연마율을 제공하도록 선택적으로 컨디셔닝될 수 있다.
선택적인 컨디셔닝에 더하여, 연마 패드(104)는 또한 스프레이 시스템(116)을 이용한 세정에 의해 처리 스테이션(100) 내에서 유지보수될 수 있다. 연마 패드(104)의 빈번한 세정은 연마 패드(104)로부터 잔해물(126)(유체로부터의 압축된 연마재들 및 연마 잔류물)의 적어도 일부를 세정하기 위해 스프레이 시스템(116)을 이용하여 수행된다. 일 실시예에서, 이러한 세정은 기판 캐리어 헤드(106) 내에 장착된 기판(122)을 연마 패드(104)와의 접촉으로부터 제거하는 것, 또는 연마 유체 전달 어셈블리(112)로부터의 유체(124)의 공급을 중단하는 것을 수반하지 않는 실시간 세정을 포함할 수 있다. 즉, 스프레이 시스템(116)은 기판(122)의 평탄화 동안 실시간으로, 연마 패드(104)의 작업 연마 표면(102)에서 유체, 예를 들어 탈이온수를 지향시킬 수 있다. 유체는 예를 들어 본 명세서서 논의되는 것과 같은 세정 시스템(118)에 의한 추후의 제거를 위해, 잔해물(126)의 일부를 연마 패드(104)로부터 이탈시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 스프레이 시스템(116)은 기판(122)이 플래튼(108)의 각각의 회전에서 새로운 신선한 연마 유체(124)만을 수용하도록, 연마 패드(104)의 세정에 기여할 수 있다. 더욱이, 스프레이 시스템(116)은 플래튼의 온도를 안정화하는 데에 도움을 준다.
챔버 바디(10) 내에 배치된 제어기(180)는 연마 사이클들 사이에서 연마 유체를 제거하고 새로운 연마 유체를 제공하도록 프로그래밍된다. 일 실시예에서, 제어기(180)는 연마 패드의 연마 표면에 새로운 연마 유체를 제공하고, 연마 패드의 연마 표면 상에서 기판을 연마하고, 연마 패드의 연마 표면으로부터 잔해물들 및 사용된 연마 유체를 리프트하기 위해 연마 패드의 표면을 스프레이하고, 연마 패드의 연마 표면으로부터 사용된 연마 유체, 사용된 스프레이, 및 잔해물을 제거하고, 필요에 따라 상술한 것을 반복하도록 프로그래밍된다.
CMP 처리 스테이션(100)의 동작이 소개되었으므로, 스프레이 시스템(116) 및 세정 시스템(118)이 상세하게 논의된다.
이하에서는, 스프레이 시스템(116)의 실시예들이 상세하게 논의된다. 이와 관련하여, 도 2는 도 1의 하향도(top down view)의 상부 사시도이고, 도 3은 도 1의 스프레이 시스템(116)의 정면 단면도이다. 스프레이 시스템(116)은 스프레이 바디(130), 유체 도관들(208A, 208B), 제1 그룹의 유체 배출구들(210A-210N), 및 제2 그룹의 유체 배출구들(212A-212N)을 포함할 수 있다. 스프레이 바디(130)는 상부 측(216), 하부 측(218), 및 유입 포트(220)를 포함할 수 있다. 스프레이 바디(130)는 동작 동안 유체의 수집을 피하기 위해 볼록한 외부 최상부면(convex exterior top surface)을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 유체 배출구들(210A-210N) 및 제2 그룹의 유체 배출구들(212A-212N)은 탈이온수와 같은 유체를 스프레이 바디(130)의 하부 측(218) 아래로, 그리고 유입 포트(220)를 향해 지향시키도록 배향된다. 사용된 유체가 유입 포트들(220)로 이동할 때, 유체는 연마 패드(104)로부터 잔해물(126)을 끌고 간다. 유입 포트들(220)은 스프레이 바디(130)의 내측 플레넘(222)으로의 통로를 정의하고, 그러한 통로는 유체, 및 유체에 끌려온 잔해물(126)을 출구 포트(도시되지 않음)로, 그리고 연마 패드(104)로부터 멀리 안내할 수 있다. 이러한 방식으로, 연마 패드(104)의 연마 표면(102)에서 잔해물(126)이 효율적으로 세정될 수 있다.
스프레이 시스템(116)은 효율적인 동작을 가능하기 하기 위한 다른 피쳐들을 포함한다. 구체적으로, 유체 배출구들(210A, 212A)은 각각 유체 배출구 중심 축들(AA, AB)을 따라 유체를 지향시키도록 배열될 수 있다. 유체 배출구 중심 축들(AA, AB)은 서로에 대해 기울어지고, 수렴 지점(224)에서 교차한다. 그 방향이 화살표들(226A, 226B)에 도시되어 있는 유체는 수렴 지점(224)의 방향으로 유체 배출구들(210A, 212A)을 빠져나가고, 작업 연마 표면(102)에서 난기류의 고에너지 구역(228)을 형성하도록 상호작용한다. 유체의 운동량은 고에너지 구역(228)에 동력(power)을 제공하고, 여기서 유체는 연마 표면(102)에 미리 수집된 잔해물(126)과 상호작용한다. 유체는 고에너지 구역(228)에서 작업 연마 표면(102)으로부터 잔해물(126)을 이탈시키고, 유체가 화살표(226C)에 의해 나타난 바와 같이 고에너지 구역(228) 내에서 연마 표면(102)으로부터 멀리 이동할 때, 잔해물(126)은 유체 내에 끌려가게 된다. 유체는, 예를 들어 잔해물(126)과 화학적으로 상호작용하여 연마 표면(102)으로부터의 잔해물(126)의 제거를 용이하게 할 수 있는 탈이온수 및/또는 다른 물질들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 잔해물(126)이 연마 표면(102)으로부터 제거될 수 있다.
스프레이 시스템(116)은 또한 연마 패드(104) 및 고에너지 구역(228)으로부터의 잔해물(126)의 이송을 용이하게 할 수 있다. 고에너지 구역(228)에 진입하는 유체의 대향하는 스트림들(opposed streams)의 충격 운동량(impact momentum)은 고에너지 구역(228) 내에 이미 존재하던 유체가 연마 표면(102)에 평행한 방향들로 고에너지 구역(228)에서 벗어나는 것을 방지하는 작용을 한다. 고에너지 구역(228)으로 계속하여 유동하는 유체로 인한 압력은 고에너지 구역(228) 및 유체에 축적되고, 압력[및 연마 표면(102)으로부터 반사되는 유체로부터의 운동량]은 유체를 연마 표면(102)으로부터 멀리 밀고, 고에너지 구역(228)을 스프레이 바디(130)의 적어도 하나의 유입 포트(220)까지 확장시킨다.
스프레이 시스템(116)은 연마 패드(104)로부터 잔해물(126) 및 사용된 연마 유체를 이탈시키도록 구성된 고압 린스 시스템을 포함할 수 있다. 고압 린스 시스템은 연마 패드(104)를 향해 지향되는 제트들을 통해 탈이온수 또는 다른 유체를 스트리밍할 수 있다. 어떠한 스프레이 복구 시스템도 스프레이 시스템(116)에 의해 사용가능하지 않은 경우, 사용된 스프레이, 잔해물(126), 및 사용된 연마 유체는 아래에 논의되는 바와 같이 세정 시스템(118)에 의해 후속하여 수집되고 제거될 수 있다.
스프레이 시스템(116)의 완료 시에, 잔해물(126)이 제거되어 있고, 그에 의해, 연마 패드(104) 및 연마 표면(102)은 연마 패드(104)의 성능을 유지하도록 복원될 수 있다. 스프레이 시스템(116)은 플래튼(108)의 각각의 회전에서 이용되고, 그에 의해, 사용된 모든 연마 유체는 후속하여, 연마 유체가 기판(122)을 통과하고 난 후, 그리고 세정 시스템(118)에 도달하기 전에, 플래튼(108)의 각각의 회전에서, 스프레이 시스템(116)에 의해 린스되게 된다. 스프레이 시스템(116)의 추가의 이점들은 더 차갑고 더 안정화된 플래튼(108)의 온도를 포함한다.
그러나, 연마 패드(104)가 스프레이 시스템(116)을 통과하고 난 후, 스프레이 유체, 사용된 탈이온수, 사용된 연마 유체, 및 잔해물(126)과 같은 과잉 잔류물이 연마 패드(104) 상에 남아있을 수 있다. 과잉 잔류물, 스프레이 유체, 사용된 탈이온수, 사용된 연마 유체, 및 잔해물(126)을 제거하기 위해, 세정 시스템(118)이 도입될 수 있고, 그에 의해, 연마 패드의 연마 표면(102)에는 연마 동안 실시간으로 부산물이 실질적으로 없게 되고, 다이 내 성능을 더 증강시키게 된다.
종래의 세정 시스템들은 컨디셔닝 모듈 부근에서 진공을 유지하고, 일반적으로 고압 스프레이의 업스트림에 있다. 그러므로, 종래의 세정 시스템들은 연마 패드로부터 잔해물을 효과적으로 제거하지 않는데, 왜냐하면, 연마 표면으로부터 충분한 잔해물을 효과적으로 이탈시키기 전에 연마 패드가 진공배기되기(vacuumed) 때문이다. 세정 시스템(118)을 스프레이 시스템(116)과 연마 유체 전달 어셈블리(112) 사이에 배치하면, 잔해물(126)이 세정 시스템(118)에 도달하기 직전에 연마 패드(104)의 연마 표면(102)으로부터 유리되고(loosen) 이탈되는 것이 효과적으로 허용된다. 이러한 방식으로, 연마 패드(104)가 플래튼(108)의 각각의 회전에서 스프레이되고 세정되므로, 기판(122)은 후속하여 더 다운스트림에서 새로운 신선한 연마 유체(124)만을 수용할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 세정 시스템(118)의 부분도가 유지된다. 일 실시예에서, 세정 시스템(118)은 진공 어셈블리(302)를 포함할 수 있고, 전달 라인(308)에 의해 진공 소스(146)에 결합된 유입 개구(142)를 포함할 수 있다. 유입 개구(142)는 유입 개구(142)와 연마 표면(102) 사이의 조절가능한 거리에서 연마 표면(102)을 진공배기하도록 구성된다. 진공 어셈블리(302)는 과잉의 사용된 또는 남겨진 스프레이, 사용된 연마 유체, 및 잔류물을 포함하는 잔해물(126)을 연마 표면(102)으로부터 제거하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 진공 어셈블리(302)는 유입 개구(142)를 통해 진공 소스(146) 내로 기류를 발생시키도록 구성된다. 일단 이탈되고 끌려온 물질들, 예컨대 잔해물(126) 및 사용된 스프레이는 유입 개구(142)를 통과하고 전달 라인(308)을 경유하여 진공 소스(146) 내로 이동함으로써 연마 패드(104)로부터 제거될 수 있고, 여기서, 끌려온 물질들은 필터링되고 폐기된다. 진공 소스(146)는 기류, 잔해물(126), 및/또는 유체의 성분들일 수 있는 가스들, 유체들, 및 고체들과 호환가능할 수 있다. 이러한 방식으로, 잔해물(126), 과잉의 사용된 스프레이, 및 사용된 연마 유체가 연마 패드(104)로부터 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 세정 시스템(118)은 플래튼(108)의 각각의 완전한 회전 동안, 잔해물(126), 사용된 스프레이, 및 사용된 연마 유체와 같은 오염물질들을 연마 패드(104)의 연마 표면(102)으로부터 스위프하도록 구성된 가요성 스크레이퍼 블레이드(flexible scraper blade)(320)를 포함할 수 있다. 가요성 스크레이퍼 블레이드(320)는 처리 스테이션(100)에 동작상 결합된 제1 단부(324), 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 위에 유지된 제2 단부(326), 및 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 쪽으로 향하는 베이스(328)를 갖는 고정된 암(322)을 포함할 수 있다. 가요성 재료(330)는, 가요성 재료(330)가 고정된 암(322)의 베이스(328)로부터 연마 표면(102)을 향해 하향 연장되고 연마 표면(102)과 중첩되어, 가요성 재료(330)가 연마 패드(104)의 표면을 스크레이프하도록, 베이스(328)에 부착된다. 가요성 재료(330)는 고무 화합물 또는 다른 적절한 재료와 같은 방수성 재료이고, 가요성 재료(330)가 잔해물(126), 사용된 스프레이, 및 다른 그러한 오염물질들을 연마 표면(102)으로부터 제거하기에 충분할 정도로 강건하게 되는 강성을 유지하지만, 가요성 재료(330)는 플래튼(108)이 움직이고 있을 때 연마 패드(104)의 연마 표면(102)과의 접촉 시에 구부러지기에 충분한 가요성을 갖는다.
스크레이퍼 블레이드(320)는 처리 스테이션(100)으로부터 플래튼(108)의 중심 축(A1)을 향해 내측으로 방사상으로 연장될 수 있다. 스크레이퍼 블레이드(320)를 스프레이 시스템(116)과 연마 유체 전달 어셈블리(112) 사이에 배치하면, 플래튼(108)의 각각의 완전한 회전 시에 스크레이퍼 블레이드(320)가 연마 패드(104)의 연마 표면(102)의 각각의 지점에 도달하는 것이 효과적으로 허용될 것이다. 스크레이퍼 블레이드(320)는 스크레이퍼 블레이드의 제2 단부(326)가 스크레이퍼 블레이드(320)의 제1 단부의 업스트림에 있도록 더 기울어질 수 있고, 그에 의해 잔해물(126), 및 사용된 스프레이 및 유체는 연마 표면(102)으로부터 스크레이퍼 블레이드(320)의 제1 단부(324)를 향해, 그리고 폐기물 제거 리셉터클(도시되지 않음) 내로 지향될 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 처리 스테이션(100) 내에 위치될 수 있고, 신선한 새로운 연마 유체(124)를 연마 패드(104)의 연마 표면(102)에 제공할 수 있다. 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 처리 스테이션(100)에 동작상 연결된 제1 단부(342), 및 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 위에 유지된 제2 단부(344)를 갖는 고정된 암(340)을 포함할 수 있다. 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 연마 유체(124)를 연마 패드(104)에 전달되도록 구성된 유체 전달 호스(도시되지 않음)에 연결된 적어도 하나의 유체 전달 홀(도시되지 않음)을 더 포함한다. 연마 유체(124)가 연마 패드(104)에 전달되고 나면, 고정된 암(340)은 연마 패드(104)의 연마 표면(102)에 걸쳐 연마 유체(124)를 균일하게 확산시키도록 작용할 수 있다.
추가로, 처리 스테이션(100) 요소들의 위치는 연마 표면(102)을 처리하고 세정하기 위한 유리한 순서를 제공한다. 기판 캐리어 헤드(106)는 연마 유체 전달 어셈블리(112)의 바로 다운스트림에 위치된다. 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 연마 이전에 기판(122)의 업스트림에서 연마 표면(102)에 연마 매체를 제공한다. 연마 유체 전달 어셈블리(112)는 기판(122)을 연마 유체(124)에 도입하기 직전에 연마 패드(104)의 연마 표면(102)에 걸쳐서 연마 유체(124)를 균일하게 전달하고 확산시킨다. 스프레이 시스템(116)은 기판 캐리어 헤드(106)의 다운스트림에 위치되고, 기판 캐리어 헤드(106)와 세정 시스템(118) 사이에 위치된다. 세정 시스템(118)은 스프레이 시스템(116)의 다운스트림에 위치되고, 연마 유체 전달 어셈블리(112)와 스프레이 시스템(116) 사이에 위치된다. 스프레이 시스템(116)은 고압수 제트(jet of high pressure water)를 연마 표면(102)에 제공하고, 이것은 연마 패드(104)가 신선한 연마 유체(124)로 기판(122)을 처리하고 난 후에 연마 표면(102)으로부터 잔해물(126)을 리프트하고, 그에 따라, 추가의 연마 유체(124)를 연마 패드에 전달하기 전에, 세정 시스템(118)이 잔해물(126) 및 사용된 스프레이 시스템(116)의 폐수(water waste)를 연마 패드(104)로부터 즉시 제거하는 것을 허용한다. 선택적인 컨디셔닝 모듈(110)이 이용되는 경우, 그 컨디셔닝 모듈은 기판(122)이 연마되고 난 후 연마 표면(102)을 컨디셔닝하기 위해 기판 캐리어 헤드(106)의 다운스트림에 유리하게 위치될 수 있다. 기판 캐리어 헤드(106)와 세정 시스템(118) 사이에 스프레이 시스템(116)이 위치되는 것으로 인해, 유리되어 연마 패드(104) 내에 매립된 연마재들은 연마 패드(104)로부터의 잔해물(126)의 더 효율적인 제거를 위해 세정 시스템(118)으로부터의 세정 이전에 스프레이 시스템(116)의 고압 탈이온수에 의해 연마 패드(104)로부터 유리되고 이탈될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 처리 스테이션(100) 요소들의 위치는 연마 표면(102)을 세정하기 위한 유리한 순서를 제공한다. 구체적으로, 세정 시스템(118)이 기판 캐리어 헤드(106)로부터 다운스트림에 있는 스프레이 시스템(116)의 다운스트림에 유리하게 위치됨으로써, 플래튼(108)의 각각의 완전한 회전 동안, 그리고 새로운 연마 유체(124)가 연마 패드(104) 및 기판(122)에 도입되기 전에, 연마 패드(104)로부터의 잔해물의 더 효율적인 제거를 허용하고, 따라서 기판(122)이 각각의 회전에서 새로운 신선한 연마 유체를 만나는 것만을 허용한다. 처리 스테이션(100) 요소들의 위치는 플래튼 온도가 안정적으로 유지되는 것을 더 허용하고, 그에 의해 플래튼(108) 온도의 불안정한 증가를 방지한다.
도 4는 기판들을 연마하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않고서 순서의 하나 이상의 요소가 추가, 삭제 및/또는 재배열될 수 있기 때문에, 아래에 논의되는 방법의 순서는 본 명세서에 설명되는 개시내용의 범위에 관한 제한으로 의도되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
동작(402)에서, 방법은 연마 패드(104)의 회전에 대해 기판 캐리어 헤드(106)의 다운스트림의 위치에서, 탈이온수와 같은 스프레이를 스프레이 시스템(116)을 경유하여 연마 표면(102)에 제공함으로써 시작될 수 있다. 연마 패드(104)의 연마 표면을 스프레이하는 것은, 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안, 연마 패드(104)의 연마 표면(102)으로부터 잔해물(126) 및 사용된 연마 유체를 리프트한다. 위치는 기판 캐리어 헤드(106)와 세정 시스템(118) 사이의 영역으로서 정의된다. 동작(404)에서, 연마 패드(104)의 연마 표면(102)으로부터 사용된 스프레이, 잔해물(126), 및 사용된 연마 유체(124)를 제거하기 위해, 세정 시스템(118), 또는 폐기물 제거 시스템이 적용된다. 동작(404)이 완료된 후, 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 및 플래튼(108)에는 연마 유체(124) 및 과잉의 탈이온수 스프레이가 실질적으로 없게 된다. 더욱이, 플래튼 온도가 안정화되어 있다. 위치는 스프레이 시스템(116)과 연마 유체 전달 어셈블리(112) 사이의 영역으로서 정의된다. 동작(406)에서, 새로운 연마 유체(124)는 연마 유체 전달 어셈블리(112)를 경유하여 디스펜스되고, 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 상에 제공된다. 기판 캐리어 헤드(106) 및 기판(122)이 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 위를 통과할 때마다, 기판(122)에는 연마 유체(124)의 새로운 투여량(dose)만 도입된다. 위치는 기판 캐리어 헤드(106)와 세정 시스템(118) 사이의 영역으로서 정의된다. 동작(408)에서, 기판 캐리어 헤드(106)는 새로운 신선한 연마 유체(124)가 존재하는 상태에서 연마되도록 연마 패드(104)의 연마 표면(102) 쪽으로 기판(122)을 압박한다. 위치는 연마 유체 전달 어셈블리(112)와 스프레이 시스템(116) 사이의 영역으로서 정의된다. 동작(410)에서, 기판(122)의 연마가 완료되었는지가 판정된다. 기판(122)이 추가의 연마를 필요로 하는 경우, 즉 연마가 아직 완료되지 않은 경우, 방법은 동작(402)으로 복귀한다. 기판(122)이 추가의 연마를 필요로 하지 않는 경우, 즉 연마가 완료된 경우, 방법은 연마가 완료되었음을 나타내는 동작(412)으로 이동한다.
따라서, 처리 동안의 새로운 신선한 연마 유체(124) 및 탈이온수 스프레이의 계속적인 도입으로 인해, 연마 표면(102)에서는 연마 프로세스들로부터의 입자들 및 잔해물(126)이 유리하게 제거되고, 후속 기판들의 연마가 증강되고, 연마 패드(104)의 온도가 감소되고 기판 연마 동안 더 안정화된다.
상술한 설명들 및 관련 도면들에 제공된 교시의 혜택을 받는, 실시예들에 관련되는 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 제시되지 않은 다수의 수정 및 다른 실시예들을 생각해낼 것이다. 그러므로, 설명 및 청구항들은 개시된 특정 실시예들에 한정되어서는 안되며, 수정들 및 다른 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 점을 이해해야 한다. 실시예들이 첨부된 청구항들 및 그 등가 범위 내에 든다면, 실시예들은 실시예들의 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된다. 본 명세서에서는 구체적인 용어들이 이용되지만, 포괄적이고 설명적인 의미에서만 이용되었고 제한을 목적으로 하는 것이 아니다.
테스트가 완료되었고, 결과들은 CMP 동안의 인 시튜 부산물 제거 및 플래튼 냉각을 보여줬다. 기판 토포그래피 및 스크래치 성능은 다양한 패턴의 웨이퍼들 상의 다이 내 범위에 있어서 30% 내지 50% 개선되었고, 테스트된 50×50 마이크로미터 사이트 상에서의 트렌치 손실이 150A 개선되었고, 내부 테스트 패턴 웨이퍼들에서의 스크래치 카운트가 60% 감소되었다. 추가의 테스트에 의해, 종래의 방법들에 비교하여 연마 시간 동안 더 낮은 플래튼 온도를 보여주는 결과들이 나왔다. 개시된 장치들 및 방법들의 테스트에서는, 종래의 베이스라인 프로세스들과 비교하여, 동일한 연마 압력을 이용하여 다이 내 성능의 50% 개선을 더 산출했다. 개시된 방법들 및 장치들을 이용하여 연마된 기판들을 종래의 베이스라인 프로세스를 이용하여 연마된 기판들과 비교하는 테스트들에서, 개시된 방법 및 장치로 연마된 기판은 베이스라인 프로세스로 연마된 기판보다 대략 50% 낮은 다이 내 범위를 야기했다. 더욱이, 개시된 방법 및 장치로 처리된 기판들은 웨이퍼 당 대략 17개의 스크래치로부터 웨이퍼 당 대략 6개의 스크래치로 60% 초과하여 감소된 평균 스크래치 카운트를 나타냈고, 감소된 스크래치들은 상당히 크기가 더 작고 깊이가 더 얕다.
상술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 장래의 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 연마 패드의 표면을 세정하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 연마 패드의 연마 표면에 새로운 연마 유체를 제공하는 단계;
    (b) 상기 연마 패드의 상기 연마 표면 상에서 기판을 연마하는 단계;
    (c) 상기 연마 패드의 상기 연마 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체를 리프트하기 위해 상기 연마 패드의 상기 표면을 스프레이하는 단계;
    (d) 상기 연마 패드의 상기 연마 표면으로부터 사용된 연마 유체, 사용된 스프레이, 및 잔해물을 제거하는 단계; 및
    (e) 단계 (a) 내지 (d)를 반복하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용된 연마 유체, 사용된 스프레이, 및 잔해물을 제거하는 단계는 진공 소스로 완료되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사용된 연마 유체, 사용된 스프레이, 및 잔해물을 제거하는 단계는 스크레이퍼 블레이드(scraper blade)로 완료되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 (e)로 진행하기 전에, 상기 연마 패드에는 스프레이 및 연마 유체가 실질적으로 없는, 방법.
  5. 연마 패드의 표면을 세정하기 위한 방법으로서,
    상기 연마 패드의 각각의 완전한 선회(full revolution) 동안, 상기 연마 패드의 상기 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체를 리프트하기 위해 상기 연마 패드의 상기 표면을 스프레이하는 단계;
    상기 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안, 상기 연마 패드의 상기 표면으로부터 잔해물 및 사용된 연마 유체가 제거되도록, 상기 연마 패드에 적용되는 폐기물 제거 시스템을 경유하여 폐기물을 제거하는 단계;
    상기 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안 상기 연마 패드의 상기 표면에 새로운 연마 유체를 제공하는 단계; 및
    상기 연마 패드의 각각의 완전한 선회 동안 상기 연마 패드의 상기 표면 상에서 기판을 연마하는 단계 - 상기 기판은 새로운 연마 유체로만 연마됨 -
    를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폐기물 제거 시스템은 진공 소스 또는 스크레이퍼 블레이드를 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 플래튼의 각각의 완전한 회전에서 새로운 연마 유체가 수용되기 직전에 상기 연마 패드에는 스프레이 및 연마 유체가 실질적으로 없는, 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 연마 패드의 표면을 컨디셔닝하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 처리 시스템으로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 배치된 회전가능한 플래튼;
    기판을 연마 패드의 표면에 대하여 유지하도록 구성된 기판 캐리어 헤드 - 상기 기판 캐리어 헤드는 상기 챔버 바디 내에서 제1 위치에 배치됨 -;
    상기 챔버 바디 내에서 제2 위치에 배치되는 스프레이 시스템 - 상기 제2 위치는 상기 플래튼의 중심 축에 대해 방사상으로 배치되고 상기 제1 위치와 제3 위치 사이에 위치됨 -;
    상기 챔버 바디 내에서 상기 제3 위치에 배치되는 폐기물 제거 시스템 - 상기 제3 위치는 상기 플래튼의 중심 축에 대해 방사상으로 배치되고 상기 제2 위치와 제4 위치 사이에 위치됨 -;
    상기 챔버 바디 내에서 상기 제4 위치에 배치되는 연마 유체 전달 시스템 - 상기 제4 위치는 상기 플래튼의 중심 축에 대해 방사상으로 배치되고 상기 제3 위치와 제1 위치 사이에 위치됨 -; 및
    연마 사이클들 사이에서 연마 유체를 제거하고 새로운 연마 유체를 제공하도록 프로그래밍된 제어기
    를 포함하는 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폐기물 제거 시스템은 진공 소스 또는 스크레이퍼 블레이드를 포함하는, 처리 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 연마 패드의 표면을 컨디셔닝하도록 위치된 컨디셔너 암을 더 포함하는 처리 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 스프레이 시스템은 고압 린스를 더 포함하는, 처리 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 스프레이 시스템은,
    상기 플래튼을 향하는 하부 측, 및 상부 측을 갖는 스프레이 바디 - 상기 스프레이 바디는 상기 하부 측에 개방된 유입 포트, 내측 플레넘, 및 출구 포트를 포함함 -; 및
    유체 배출구들의 그룹 - 상기 유체 배출구들의 그룹은 상기 유체 배출구들의 그룹에서 빠져나온 유체를 상기 스프레이 바디의 상기 하부 측 아래로, 그리고 상기 유입 포트를 향해 지향시키는 배향을 가짐 -
    을 더 포함하는, 처리 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 스프레이 시스템은 상기 연마 패드의 표면에 탈이온수 스프레이를 제공하도록 구성되고, 상기 탈이온수 스프레이는 사용된 연마 유체 및 잔해물을 제거하고;
    상기 폐기물 제거 시스템은 상기 연마 패드로부터 사용된 탈이온수 스프레이와 사용된 연마 유체의 혼합물을 제거하고 상기 연마 패드를 건조하도록 구성되며;
    상기 연마 유체 전달 시스템은 상기 연마 패드의 표면에 새로운 연마 유체를 제공하도록 구성되고, 상기 스프레이 시스템, 상기 폐기물 제거 시스템, 및 상기 연마 유체 전달 시스템은 상기 연마 시스템의 동작 동안 실시간으로 계속하여 이용되는, 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 플래튼의 각각의 완전한 회전에서 새로운 연마 유체가 수용되기 직전에 상기 플래튼에는 탈이온수 스프레이 및 연마 유체가 실질적으로 없는, 처리 시스템.
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