KR20180120280A - 국부 영역 속도 제어 및 진동 모드를 갖는 연마 시스템 - Google Patents

국부 영역 속도 제어 및 진동 모드를 갖는 연마 시스템 Download PDF

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개럿 호 이 신
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Abstract

연마 모듈은, 기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척, 및 척의 둘레 주위에 위치된 하나 이상의 연마 패드 조립체를 포함하고, 하나 이상의 연마 패드 조립체 각각은, 기판 수용 표면에 대한 진동 모드, 방사상 방향, 및 스위프 방향으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 방사상 이동에서, 척의 둘레로부터 측정될 때 척의 반경의 약 1/2 미만으로 제한된다.

Description

국부 영역 속도 제어 및 진동 모드를 갖는 연마 시스템
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 연마하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 전자 디바이스 제조 프로세스에서 기판의 국부 영역들을 연마하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
화학적 기계적 연마는, 연마 유체가 존재하는 동안 연마 패드와 접촉하는 기판의 피처 면, 즉, 증착물 수용 표면을 이동시킴으로써, 기판 상에 증착된 재료의 층을 평탄화하거나 연마하기 위해 고밀도 집적 회로들의 제조에서 일반적으로 사용되는 하나의 프로세스이다. 전형적인 연마 프로세스에서, 기판은 기판의 후면을 연마 패드를 향하여 압박하거나 누르는 캐리어 헤드에 유지된다. 재료는, 화학적 및 기계적 활동의 조합을 통해, 연마 패드와 접촉하는 기판의 피처 면의 표면에 걸쳐 전역적으로 제거된다.
캐리어 헤드는 기판의 상이한 영역들에 대해 상이한 압력을 가하는 다수의 개별적으로 제어되는 압력 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판의 중심에서 요구되는 재료 제거와 비교하여 기판의 주변 에지들에서 더 많은 재료 제거가 요구되는 경우, 캐리어 헤드는 기판의 주변 에지들에 더 큰 압력을 가하는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 기판의 강성도는, 기판에 가해지는 압력이 일반적으로 전체 기판에 걸쳐 확산되거나 평활화될 수 있도록, 캐리어 헤드에 의해 기판의 국부 영역들에 가해지는 압력을 재분배하는 경향이 있다. 평활화 영향은 국부 재료 제거를 위한 국부 압력 인가를, 불가능하지는 않더라도, 어렵게 만든다.
그러므로, 기판의 국부 영역들로부터의 재료들의 제거를 용이하게 하는 방법 및 장치가 필요하다.
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 국부 영역들을 연마하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 연마 모듈이 제공된다. 연마 모듈은, 기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척, 및 척의 둘레 주위에 위치된 하나 이상의 연마 패드 조립체를 포함하고, 하나 이상의 연마 패드 조립체 각각은, 기판 수용 표면에 대한 진동 모드, 방사상 방향, 및 스위프 방향 중 하나 이상으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 방사상 이동에서, 척의 둘레로부터 측정될 때 척의 반경의 약 1/2 미만으로 제한된다.
다른 실시예에서, 연마 모듈이 제공된다. 연마 모듈은, 기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척, 둘레 주위에 배치된 연마 헤드, 및 연마 헤드에 결합된 하우징에 배치된 연마 패드 조립체를 포함하고, 연마 헤드들 각각은, 척의 반경의 약 1/2 미만인 방사상 방향 및 스위프 방향으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 연마 헤드는 연마 패드 조립체와 하우징 사이의 진동 이동을 제공하는 작동기 조립체를 포함한다.
다른 실시예에서, 연마 모듈이 제공된다. 연마 모듈은, 기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척, 및 척의 둘레 주위에 위치된 복수의 연마 헤드들을 포함하고, 연마 헤드들 각각은 각각의 하우징에 결합되고, 각각의 하우징은 하우징 상에 배치된 연마 패드 조립체를 갖고, 연마 헤드들 각각은, 척의 반경의 약 1/2 미만인 방사상 방향 및 스위프 방향으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 연마 헤드는 연마 패드 조립체와 하우징 사이의 진동 이동을 제공하는 회전자 및 샤프트에 결합된 모터를 포함한다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 실시예들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 연마 모듈의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 연마 모듈의 다른 실시예의 측면 횡단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 연마 모듈의 등각 상면도이다.
도 3은 연마 헤드의 일 실시예의 등각 저면도이다.
도 4는, 도 3의 선(4-4)을 따른, 연마 헤드의 횡단면도이다.
도 5는, 도 4의 선(5-5)을 따른, 연마 헤드의 횡단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 연마 패드 조립체의 횡단면도이다.
도 7은 도 3의 연마 헤드의 하우징 베이스의 등각 상면도이다.
도 8은, 본원에서 설명되는 바와 같이, 기판에 대한 연마 패드 조립체의 다양한 운동 모드들을 보여주는, 연마 모듈의 개략적인 평면도이다.
도 9는, 연마 패드 조립체의 다양한 운동 모드들의 다른 실시예를 보여주는, 연마 모듈의 개략적인 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 운동 모드들을 사용하여 기판의 국부 영역 상에 생성될 수 있는 연마 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 11a 및 11b는, 도 9에 설명된 운동 모드들을 사용하여 기판의 국부 영역으로부터 제거된 재료의 실시예들을 보여주는, 기판의 국부 영역의 최상부 표면의 그래프들이다.
도 12는 도 9에 설명된 운동 모드들을 활용하여 기판의 국부 영역 내에 제공될 수 있는 연마 패턴의 다양한 실시예들을 보여주는 개략적인 흐름도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우에, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
본 개시내용의 실시예들은, 기판의 국부 영역들을 연마하는 데에 활용되는 연마 모듈을 제공한다. 본 개시내용의 이익들은, 국부 영역들에서의 제한된 디싱(dishing) 및/또는 부식을 갖는 개선된 국부 연마 제어를 포함한다. 본원에서 설명되는 바와 같은 연마 모듈의 실시예들은, 기판 상의 약 20 옹스트롬(Å) 내지 약 200 Å의 재료 두께를 제거할 수 있고, 일부 실시예들에서, 약 10 Å 내지 약 200 Å의 재료 두께가 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 재료는 약 +/- 5 Å의 정확도로 제거될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 기판 재료 자체(예를 들어, 규소) 또는 기판 상에 배치된 임의의 유형의 막의 국부 영역들에 대한 두께 보정들을 수행하는 데에 사용될 수 있고, 또한, 에지 베벨 연마를 위해 사용될 수 있다. 기판의 국부 영역은, 약 6 밀리미터(mm) x 약 6 mm의, 또는 더 큰, 예컨대, 약 20 mm x 약 20 mm까지의, 또는 심지어, 약 50 mm x 약 50 mm까지의, 기판 상의 표면적으로서 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판의 국부 영역은 하나의 다이에 의해 점유된 표면적일 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마 모듈은, 임의의 원하는 형상을 갖는, 기판의 표면 상의 영역들, 예컨대, 기판의 표면 상의, 직사각형 형상 영역들, 섹터들, 환형 영역들, 상호 연결된 직사각형 영역들 또는 임의의 다른 바람직하게 성형된 영역을 연마하는 데에 활용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 연마 모듈은 사용자 사양에 정의된 바와 같이 연마가 필요한 위치(들)에 따라 기판의 임의의 영역을 연마하는 데에 활용될 수 있다.
도 1은 연마 모듈(100)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 연마 모듈(100)은 척(110)을 지지하는 베이스(105)를 포함하고, 척은 척 상에 기판(115)을 회전 가능하게 지지한다. 일 실시예에서, 척(110)은 진공 척일 수 있다. 척(110)은 모터 또는 작동기일 수 있는 구동 디바이스(120)에 결합되어, 적어도, 축(A)(Z 방향으로 배향됨)을 중심으로 한 척(110)의 회전 이동을 제공한다. 연마 모듈(100)은, 기판(115)의 국부 영역들을 연마하고/하거나 기판(115)에 대한 두께 보정들을 수행하기 위해, 종래의 연마 프로세스 이전에 또는 종래의 연마 프로세스 이후에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마 모듈(100)은 기판(115) 상의 개별 다이 위의 영역의 재료를 제거하고/하거나 연마하는 데에 사용될 수 있다.
기판(115)은, 기판(115)의 피처 면이 하나 이상의 연마 패드 조립체(125)를 향하도록, "위를 향한" 배향으로 척(110) 상에 배치된다. 하나 이상의 연마 패드 조립체(125) 각각은 기판(115)으로부터 재료를 제거하거나 연마하는 데에 활용된다. 연마 패드 조립체들(125)은, 종래의 화학적 기계적 연마(CMP) 시스템에서 기판(115)을 연마하기 전에 또는 연마한 후에 기판(115)의 주변 에지를 연마하고/하거나 기판(115)의 국부 영역들로부터 재료를 제거하는 데에 사용될 수 있다. 하나 이상의 연마 패드 조립체(125)는 상업적으로 입수 가능한 CMP 연마 패드 재료, 예컨대, CMP 프로세스들에서 전형적으로 활용되는 중합체 기반 패드 재료들을 포함한다.
하나 이상의 연마 패드 조립체(125) 각각은, 연마 패드 조립체들(125)을 기판(115)에 대해 이동시키는 지지 암(130)에 결합된다. 지지 암들(130) 각각은, 척(110) 상에 장착된 기판(115)에 대해 지지 암(130)(및 지지 암 상에 장착된 연마 패드 조립체(125))을 수직(Z 방향)으로 뿐만 아니라 측방향(X 및/또는 Y 방향)으로도 이동시키는 작동기 시스템(135)에 결합될 수 있다. 작동기 시스템(135)은 또한, 지지 암(130)(및 지지 암 상에 장착된 연마 패드 조립체(125))을 기판(115)에 대해 궤도, 궁형, 원형 또는 진동 운동으로 이동시키는 데에 활용될 수 있다. 작동기 시스템(135)은 또한, 지지 암(130)(및 지지 암 상에 장착된 연마 패드 조립체(125))을 축(B 및 B')을 중심으로 이동시켜, 이들의 각각의 축들을 중심으로 세타 방향들로의 스위핑 운동을 제공하는 데에 활용될 수 있다.
일 실시예에서, 유체 공급원(140)으로부터의 연마 유체가 연마 패드 조립체(125) 및/또는 기판(115)에 적용될 수 있다. 유체 공급원(140)은 또한, 세정을 용이하게 하기 위해, 탈이온수(DIW)를 연마 패드 조립체(125) 및/또는 기판(115)에 제공할 수 있다. 유체 공급원(140)은 또한, 연마 패드 조립체(125)에 가해지는 압력을 조정하기 위해, 가스, 예컨대, 청정 건조 공기(CDA)를 연마 패드 조립체(125)에 제공할 수 있다. 베이스(105)는 기판(125)의 에지들로부터 유동된 연마 유체 및/또는 DIW를 수집하기 위한 대야로서 활용될 수 있다.
일반적으로, 연마 모듈(100)은, 연마 모듈(100)의 자동화된 양상들을 제어하도록 구성된 시스템 제어기(190)를 포함한다. 시스템 제어기(190)는 전체 연마 모듈(100)의 자동화 및 제어를 용이하게 하고, 중앙 처리 유닛(CPU)(도시되지 않음), 메모리(도시되지 않음), 및 지원 회로들(또는 I/O)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. CPU는, 다양한 프로세스들 및 하드웨어(예를 들어, 작동기들, 유체 전달 하드웨어 등)를 제어하기 위해 산업용 세팅들에서 사용되고, 시스템 및 챔버 프로세스들(예를 들어, 기판 위치, 프로세스 시간, 검출기 신호 등)을 모니터링하는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리는 CPU에 연결되고, 쉽게 입수 가능한 메모리, 예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 소프트웨어 명령어들 및 데이터는 하나 이상의 활동을 수행하도록 CPU에 명령하기 위해 메모리 내에 코딩 및 저장될 수 있다. 지원 회로들이 또한, 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU에 연결된다. 지원 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다. 시스템 제어기(190)에 의해 판독 가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령어들)은 연마 모듈(100)의 다양한 구성요소들에 의해 어느 작업들이 수행 가능한지를 결정한다. 바람직하게, 프로그램은 시스템 제어기(190)에 의해 판독 가능한 소프트웨어이고, 적어도 기판 위치 정보, 다양한 제어되는 구성요소들의 이동 순서, 연마 모듈(100)의 다양한 구성요소들(예를 들어, 지지 암(130), 연마 패드 조립체(125) 및 기판(115)의 이동)의 협력 이동 및 이들의 임의의 조합을 발생시키고 저장하기 위한 코드를 포함한다.
도 2a는 연마 모듈(200)의 다른 실시예의 측면 횡단면도이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 연마 모듈(200)의 등각 상면도이다. 연마 모듈(200)은 본 실시예에서 진공 공급원에 결합되는 척(110)을 포함한다. 척(110)은 기판 수용 표면(205)을 포함하고, 기판 수용 표면은, 기판 수용 표면(205) 상에 배치된 기판(도 1에 도시됨)이 기판 수용 표면 상에 고정될 수 있도록 진공 공급원과 연통하는 복수의 개구부들(도시되지 않음)을 포함한다. 척(110)은 또한, 척(110)을 회전시키는 구동 디바이스(120)를 포함한다. 지지 암들(130) 각각은, 연마 패드 조립체(125)를 포함하는 연마 헤드(222)를 포함한다.
계측 디바이스(215)(도 2b에 도시됨)가 또한, 베이스(105)에 결합될 수 있다. 계측 디바이스(215)는, 연마 동안 기판(도시되지 않음) 상의 금속 또는 유전체 막 두께를 측정함으로써, 연마 프로세스의 인-시튜 메트릭을 제공하는 데에 활용될 수 있다. 계측 디바이스(215)는, 금속 또는 유전체 막 두께를 결정하는 데에 사용될 수 있는 와전류 센서, 광학 센서, 또는 다른 감지 디바이스일 수 있다. 엑스-시튜 계측 피드백을 위한 다른 방법들은, 파라미터들, 예컨대, 웨이퍼 상의 증착의 두꺼운/얇은 영역들의 위치, 척(110) 및/또는 연마 패드 조립체들(125)에 대한 운동 레시피, 연마 시간뿐만 아니라 사용될 압력 또는 하향력을 미리 결정하는 단계를 포함한다. 엑스-시튜 피드백은 또한, 연마된 막의 최종 프로파일을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 인-시튜 계측은 엑스-시튜 계측에 의해 결정된 파라미터들의 진행을 모니터링함으로써 연마를 최적화하는 데에 사용될 수 있다.
지지 암들(130) 각각은 작동기 조립체(220)에 의해 베이스(105) 상에 이동 가능하게 장착된다. 작동기 조립체(220)는 제1 작동기(225A) 및 제2 작동기(225B)를 포함한다. 제1 작동기(225A)는 (각각의 연마 헤드(222)를 갖는) 각각의 지지 암(130)을 수직(Z 방향)으로 이동시키는 데에 사용될 수 있고, 제2 작동기(225B)는 (각각의 연마 헤드(222)를 갖는) 각각의 지지 암(130)을 측방향(X 방향, Y 방향, 또는 이들의 조합들)으로 이동시키는 데에 사용될 수 있다. 제1 작동기(225A)는 또한, 기판 수용 표면(205)을 향하여 연마 패드 조립체들(125)을 압박하는 제어 가능한 하향력을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 오직 2개의 지지 암들(130) 및 연마 헤드들(222) - 연마 헤드는 연마 헤드 상에 연마 패드 조립체들(125)을 가짐 - 만이 도 2a 및 2b에 도시되었지만, 연마 모듈(200)은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 연마 모듈(200)은, (연마 헤드들(222) 및 연마 패드 조립체들(125)이 상부에 장착된) 지지 암들(130)의 스위핑 이동을 위한 공간, 계측 디바이스(215)를 위한 충분한 공간 허용뿐만 아니라 척(110)의 주변(예를 들어, 둘레)에 의해서도 허용되는 바와 같은 임의의 개수의 지지 암들(130) 및 연마 헤드들(222)을 포함할 수 있다.
작동기 조립체(220)는, 제2 작동기(225B)에 결합된 슬라이드 메커니즘 또는 볼 스크류일 수 있는 선형 이동 메커니즘(227)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제1 작동기들(225A) 각각은, 지지 암(130)을 수직으로 이동시키는 선형 슬라이드 메커니즘, 볼 스크류, 또는 실린더 슬라이드 메커니즘을 포함할 수 있다. 작동기 조립체(220)는 또한, 제1 작동기(225A)와 선형 이동 메커니즘(227) 사이에 결합된 지지 암들(235A, 235B)을 포함한다. 지지 암들(235A, 235B) 각각은 제2 작동기(225B)에 의해 동시적으로 또는 개별적으로 작동될 수 있다. 따라서, 지지 암들(130)(및 지지 암들 상에 장착된 연마 패드 조립체들(125))의 측방향 이동은 동기화된 또는 비동기화된 방식으로 기판(도시되지 않음)에 걸쳐 스위프할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지 암들(235A, 235B) 각각은, 회전 작동기(291)에 의한 기판의 이동과 동기화된 방식으로 지지 암들 중 하나 이상의 지지 암이 기판의 표면에 걸쳐 스위프하게 하는 작동기에 의해 작동된다. 제1 작동기(225A)의 일부일 수 있는 지지 샤프트(242) 주위에 동적 밀봉부(240)가 배치될 수 있다. 동적 밀봉부(240)는 지지 샤프트(242)와 베이스(105) 사이에 결합되는 래버린스 밀봉부일 수 있다.
지지 샤프트(242)는, 작동기 조립체(220)에 의해 제공되는 이동에 기초하여 지지 암들(130)의 측방향 이동을 허용하는, 베이스(105)에 형성된 개구부(244)에 배치된다. 지지 암들(130)(및 지지 암들 상에 장착된 연마 헤드들(222))이 기판 수용 표면(205)의 둘레(246)로부터 기판 수용 표면의 중심을 향하여 기판 수용 표면(205)의 반경의 약 1/2까지 이동할 수 있도록, 개구부(244)는 지지 샤프트(242)의 충분한 측방향 이동을 허용하는 크기를 갖는다. 일 실시예에서, 기판 수용 표면(205)은 처리 동안 기판 수용 표면 상에 장착될 기판의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는다. 예를 들어, 기판 수용 표면(205)의 반경이 150 mm인 경우, 지지 암들(130), 특히 지지 암들 상에 장착된 연마 패드 조립체들(125)은 약 150 mm로부터(예를 들어, 둘레(246)로부터) 기판 수용 표면(205)의 중심을 향하여 약 75 mm까지 내측으로 그리고 다시 둘레(246)로 방사상으로 이동할 수 있다. "약"이라는 용어는, 위의 예에서 약 75 mm인, 기판 수용 표면(205)의 반경의 1/2을 0.00 mm(제로 mm) 내지 5 mm 이하로 넘는 것으로서 정의될 수 있다. 다른 예에서, 지지 암들(130)은, 기판의 둘레(246)에 있는 위치로부터 둥근 기판의 중심까지 이동하고 둘레(246)로 되돌아 올 수 있다. 또 다른 예에서, 지지 암들(130)은, 기판의 둘레(246) 내부에 있는 위치로부터, 기판의 중심과 둘레(246) 사이에 있는 위치까지 이동할 수 있고, 그 다음 다시 되돌아 올 수 있다.
부가적으로, 개구부(244)는, 지지 암들(130)의 단부(248)가 척(110)의 둘레(250) 외부로 이동될 수 있도록, 지지 샤프트(242)의 충분한 측방향 이동을 허용하는 크기를 갖는다. 따라서, 연마 헤드들(222)이 둘레(250)를 제거하기 위해 외측으로 이동될 때, 기판은 기판 수용 표면(205) 상에 또는 기판 수용 표면(205)으로부터 이송될 수 있다. 기판은, 전역 CMP 프로세스 이전에 또는 이후에, 종래의 연마 스테이션으로 또는 종래의 연마 스테이션으로부터 로봇 암 또는 엔드 이펙터에 의해 이송될 수 있다.
도 3은 연마 헤드(300)의 일 실시예의 등각 저면도이고, 도 4는, 도 3의 선(4-4)을 따른, 연마 헤드(300)의 횡단면도이다. 연마 헤드(300)는 도 2a 및 2b에 도시된 연마 헤드들(222) 중 하나 이상의 연마 헤드로서 활용될 수 있다. 연마 헤드(300)는, 하우징(305)에 대해 이동 가능한 연마 패드 조립체(125)를 포함한다. 연마 패드 조립체(125)는 도시된 바와 같이 둥글 수 있거나, 타원 형상일 수 있거나, 궁형 형상일 수 있거나, 다각형 형상, 예컨대, 정사각형 또는 직사각형을 포함할 수 있다. 하우징(305)은 강성 벽(310) 및 가요성이거나 반-가요성인 하우징 베이스(315)를 포함할 수 있다. 하우징 베이스(315)는 기판의 표면과 접촉할 수 있고, 일반적으로, 하우징 베이스(315)가 그러한 접촉에 응답하여 구부러지도록 연성이다. 하우징(305)뿐만 아니라 하우징 베이스(315)도, 중합체 재료, 예컨대, 폴리우레탄, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 또는 충분한 경도 및/또는 강도를 갖는 다른 적합한 중합체로 만들어질 수 있다. 다른 예들은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK) 또는 폴리페닐렌 술파이드(PPS)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 경도는 약 95 쇼어 A일 수 있거나, 더 클 수 있다. 연마 패드 조립체(125)는 하우징 베이스(315)의 개구부를 통해 연장된다.
하우징 베이스(315) 및 연마 패드 조립체(125) 둘 모두는, 연마 프로세스 동안 서로에 대해 이동 가능할 수 있다. 하우징(305)은, 차례로 각각의 지지 암(130)(도 1-2b에 도시됨)에 결합되는 지지 부재(320)에 결합된다. 하우징(305)은 지지 부재(320)에 대해 측방향(예를 들어, X 및/또는 Y 방향들)으로 이동 가능하고, 하나 이상의 가요성 기둥(325)에 의해 함께 결합된다. 연마 헤드(300) 당 가요성 기둥들(325)의 개수는 4개 또는 다른 개수일 수 있지만, 도 3 및 4에는 오직 2개만 도시된다. 가요성 기둥들(325)은 하우징(305)의 평면(330A)과 지지 부재(320)의 평면(330B) 사이의 평행 관계를 유지하는 데에 활용된다. 가요성 기둥들(325)은 플라스틱 재료, 예컨대, 나일론 또는 다른 가요성 플라스틱 재료들로 만들어질 수 있다. 측방향 이동은, 하우징 베이스(315)와 기판(도시되지 않음)의 표면 사이의 마찰에 의해 제공될 수 있다. 그러나, 측방향 이동은 가요성 기둥들(325)에 의해 제어될 수 있다. 부가적으로, 측방향 이동은 연마 헤드(300)에 배치된 작동기 조립체(아래에서 설명됨)에 의해 제공될 수 있다.
연마 패드 조립체(125)의 다른 정도의 상대 이동이, 하우징(305)에 제공된 압력 챔버(400)에 의해 제공될 수 있다. 압력 챔버(400)는 연마 패드 조립체(125)에 결합된 가요성 멤브레인(410) 및 베어링 캡(405)에 의해 경계지어질 수 있다. 가요성이지만, 가요성 멤브레인(410)의 경도는, 일부 실시예들에서, 약 55 쇼어 A 내지 약 65 쇼어 A일 수 있다. 압축된 유체들, 예컨대, 청정 건조 공기가, 압력 챔버(400)에 대해 측방향으로 위치된 플레넘(420)에 의해 압력 챔버(400)와 유체 연통하는 유체 유입구(415)를 통해 압력 챔버(400)에 제공될 수 있다. 플레넘(420)은 하우징(305)의 표면들 및 가요성 멤브레인(410)에 의해 경계지어질 수 있다. 압력 챔버(400) 및 플레넘(420)의 체적들은, 유체들이 내부에 담기고/담기거나 가요성 멤브레인(410)과 하우징 베이스(315) 사이의 체적(425)이 플레넘(420)(뿐만 아니라 플레넘(420))의 압력보다 더 낮은 압력에(예를 들어, 주위 압력 또는 방 압력에, 또는 방 압력보다 약간 위에) 있도록, 체적(425)으로부터 유체적으로 분리될 수 있다. 플레넘(420)에 제공되는 유체들은, 제어 가능한 힘을 가요성 멤브레인(410)에 대해 가함으로써 연마 패드 조립체(125)에 하향력을 제공한다. 연마 패드 조립체(125)의 이동이 Z 방향으로 제공되거나 제어되도록, 하향력은 필요에 따라 변할 수 있다.
연마 패드 조립체(125)의 다른 정도의 상대 이동이, 연마 헤드(300)에 배치된 작동기 조립체(430)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 작동기 조립체(430)는, 도 5에서 더 상세히 설명되는, 기판의 표면에 대한 연마 헤드(300)의 이동을 용이하게 하는 데에 활용될 수 있다. 일부 구성들에서, 작동기 조립체(430)는, 기판의 표면에 대한 연마 헤드(300)의 회전, 일정 거리에서의 회전(예를 들어, 편심 축을 중심으로 한 세차 운동), 궤도, 타원 또는 선형 이동을 용이하게 하는 데에 활용될 수 있다.
도 5는, 도 4의 선(5-5)을 따른, 연마 헤드(300)의 횡단면도이다. 작동기 조립체(430)는 모터(500), 및 샤프트(510)를 에워싸는 베어링(505)을 포함한다. 샤프트(510)는 회전자(515)에 결합되고, 회전자(515) 및 샤프트(510) 중 하나는 편심 형상 부재이다. 예를 들어, 회전자(515) 및 샤프트(510) 중 하나는, 샤프트(510)가 회전될 때 회전자(515)가 압력 챔버(400)의 내부 벽(520)과 간헐적으로 접촉하도록, 편심이다. 편심 운동은 모터(500)의 중심선(525)으로부터 약 +/- 1 mm의 치수(522)일 수 있다. 간헐적인 접촉은 작동 동안 샤프트(510)의 회전 속도(예를 들어, 샤프트(510)의 rpm)에 의해 제어될 수 있다. 간헐적인 접촉은, 연마 패드 조립체(125)가, 원하는 속도로 진동하도록, 작동 동안 하우징(305)을 측방향으로(X/Y 평면에서) 이동시킬 수 있다. 진동은 기판(도시되지 않음)의 표면으로부터 재료의 부가적인 제거를 제공할 수 있다. 하우징(305)의 이동뿐만 아니라, 지지 부재(320)와의 하우징(305)의 평행 관계도, 가요성 기둥들(325)(도 4에 도시됨)에 의해 제어될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 연마 패드 조립체(125)의 횡단면도이다. 연마 패드 조립체(125)는 제1 또는 접촉 부분(600) 및 제2 또는 지지 부분(605)을 포함한다. 접촉 부분(600)은 종래의 연마 패드 재료, 예컨대, 상업적으로 입수 가능한 연마 패드 재료, 예를 들어, CMP 프로세스들에서 전형적으로 활용되는 중합체 기반 패드 재료들일 수 있다. 중합체 재료는 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 플루오로폴리머들, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리페닐렌 술파이드(PPS) 또는 이들의 조합들일 수 있다. 접촉 부분(600)은, 처리 화학물질들과 양립 가능한, 연속 또는 독립 기포형 발포 중합체들, 엘라스토머들, 펠트, 함침 펠트, 플라스틱들 등의 재료들을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 접촉 부분(600)은 다공성 코팅으로 함침된 펠트 재료이다. 또 다른 실시예에서, 접촉 부분(600)은, IC1010TM이라는 상표명으로 판매되는, DOW®로부터 입수 가능한 패드 재료를 포함한다.
지지 부분(605)은, 중합체 재료, 예컨대, 고밀도 폴리우레탄, 폴리에틸렌, DELRIN®라는 상표명으로 판매되는 재료, PEEK, 또는 충분한 경도를 갖는 다른 적합한 중합체일 수 있다. 접촉 부분(600)은 접착제(625), 예컨대, 감압성 접착제, 에폭시, 또는 다른 적합한 접착제에 의해 지지 부분(605)에 결합될 수 있다. 마찬가지로, 연마 패드 조립체(125)는 접착제(625)에 의해 가요성 멤브레인(410)에 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마 패드 조립체(125)의 지지 부분(605)은 가요성 멤브레인(410)에 형성된 함몰부(610)에 배치된다.
일부 실시예들에서, 가요성 멤브레인(410)의 두께(615)는 약 1.45 mm 내지 약 1.55 mm이다. 일부 실시예들에서, 지지 부분(605)의 길이(620)는 약 4.2 mm 내지 약 4.5 mm이다. 도시된 실시예에서, 접촉 부분(600)이 원형인 경우, 접촉 부분(600)의 직경(630)은 약 5 mm일 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 접촉 부분(600)은, 상이한 형상 및/또는 상이한 크기를 가질 수 있다.
도 7은 도 3의 연마 헤드(300)의 하우징 베이스(315)의 등각 상면도이다. 하우징 베이스(315) 내의 그리고 하우징 베이스(315)를 통한 유체 유동은 도 3, 4 및 7에 관하여 설명될 것이다.
도 4를 참조하면, 하우징(305)은, 하우징에 결합된, 제1 유입구(440) 및 제2 유입구(445)를 포함한다. 제1 유입구(440)는 탈이온수(DIW)와 같은 물 공급원(450)에 결합될 수 있고, 제2 유입구(445)는 연마 프로세스에서 활용되는 슬러리일 수 있는 연마 유체 공급원(455)에 결합될 수 있다. 제1 유입구(440) 및 제2 유입구(445) 둘 모두는, 도 7에 도시된 하나 이상의 채널(700)에 의해, 가요성 멤브레인(410)과 하우징 베이스(315) 사이의 체적(425)과 유체 연통한다. 하우징 베이스(315)의 벽(705)에 형성된 채널들(700)의 일부는 파선들로 도시되지만, 채널들(700)은 하우징 베이스(315)의 내부 표면(710) 내로 통한다.
연마 프로세스 동안, 연마 유체 공급원(455)으로부터의 연마 유체는 제2 유입구(445)를 통해 체적(425)에 제공될 수 있다. 연마 유체는 채널들(700)을 통해 체적(425) 내로 유동한다. 개구부(715)가 하우징 베이스(315)의 내부 표면(710)에 형성되고, 개구부(715)는 개구부 내에 연마 패드 조립체(125)를 수용한다. 개구부(715)는, 연마 유체가 개구부(715)를 통해 연마 패드 조립체(125) 주위에 유동할 수 있도록, 연마 패드 조립체(125)보다 약간 더 큰 크기를 가질 수 있다.
마찬가지로, 제1 유입구(440)로부터의 유체, 예컨대, DIW는 제1 유입구(440)로부터 채널들(700)로, 그리고 개구부(715)로 유동할 수 있다. 제1 유입구(440)로부터의 유체는 연마 프로세스 이전에 또는 이후에 연마 패드 조립체(125)를 세정하는 데에 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하우징 베이스(315)는, 도 3에 도시된 바와 같이 하우징 베이스(315)의 외부 표면(340)으로부터 융기된 돌출부(335)를 형성하는 함몰된 부분(720)을 포함한다. 함몰된 부분(720)은, 채널들(700)로부터 개구부(715)로의 유체 수송을 용이하게 하는 채널일 수 있다. 일부 실시예들에서, 함몰된 부분(720)(뿐만 아니라 돌출부(335))은 원호 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하우징 베이스(315)는 체적(425)에서의 유체들의 유동을 느리게 하고/하거나 제어하는 배플들(725)을 포함할 수 있다. 배플들(725)의 벽들은, 도 4에 도시된 바와 같이, 가요성 멤브레인(410)으로 연장될 수 있다. 배플들(725)은, 배플들을 통한 유체 유동을 제공하기 위해 하나 이상의 개구부(730)를 포함할 수 있다.
도 8은, 본원에서 설명되는 바와 같이, 기판(115)에 대한 연마 패드 조립체(125)의 다양한 운동 모드들을 보여주는, 연마 모듈(800)의 개략적인 평면도이다. 연마 모듈(800)은 도 1-2b에 도시된 연마 모듈(100 및 200)과 유사할 수 있지만, 명확함을 위해 부분들은 도시되지 않는다.
지지 암(130)(도 1-2b에 도시됨) 상에 장착된 연마 패드 조립체(125)는, 방사상 방향(805), 세타의 스위프 방향(810), 및 진동 모드 또는 원형 방향(815) 중 하나 또는 임의의 조합으로 이동할 수 있다. 원형 방향(815)은 기판의 연마 동안 진동력을 포함할 수 있다. 연마 패드 조립체(125)의 다자유도는 기판(115)을 연마하는 것에 대한 더 큰 제어 및 정확도를 용이하게 한다.
도 9는, 처리 동안 기판(115)의 이동들뿐만 아니라 기판(115)에 걸친 연마 패드 조립체(125)의 다양한 이동들을 보여주는, 연마 모듈(900)의 개략적인 평면도이다. 도 9에 도시된 연마 모듈(900)은 도 1-2b에 도시된 연마 모듈(100 및 200)과 유사할 수 있지만, 명확함을 위해 일부 부분들은 도시되지 않는다.
일 실시예에서, 기판(115)(척(110)(도 2a 및 2b에 도시됨) 상에 장착됨)은 회전 방향(905) 또는 세타 방향으로 이동할 수 있다. 회전 방향(905)은 전후 운동(예를 들어, 시계 방향 및 반시계 방향, 또는 그 반대)일 수 있다. 지지 암(130) 상에 장착된 연마 패드 조립체(125)는 (축(910)(예를 들어, 도 1의 축(B 또는 B')을 중심으로 이동하는 지지 암(130)에 의해 용이하게 된) 세타의 스위프 방향(810)의 조합으로 이동할 수 있다. 지지 암(130)이, 연마 패드 조립체(125)를 스위프 방향(810)으로 이동시키기 위해, 축(910)을 중심으로 이동하는 동안, 연마 패드 조립체(125)는 원하는 방식으로, 예컨대, 원형 방향(815)으로 이동된다. 부가적으로, 지지 암(130)이 축(910)을 중심으로 이동하고 연마 패드 조립체(125)가 원형 방향(815)으로 이동되는 동안, 기판(115)은 회전 방향(905)으로 이동된다. 일부 실시예들에서, 시스템 제어기(190)는 지지 암(130), 연마 패드 조립체(125) 및 기판(115)의 운동을, 이러한 상이한 구성요소들 각각에 결합된 작동기들의 운동을 제어함으로써 조정하도록 구성된다. 회전 방향(905)은 원호 또는 원 형상 경로, 예컨대, 원호 길이(915)를 갖는 경로를 형성할 수 있다. 원호 길이(915)는 원의 일부, 예컨대, 약 20 도 내지 약 40 도, 예를 들어, 약 25 도 내지 약 35 도일 수 있다.
일부 실시예들에서, 원호 길이(915)에 걸친 회전 방향(905)으로의 기판(115)의 이동은, 약 0.1 rpm(분당 회전수) 내지 약 100 rpm의 평균 회전 속도와 동등한 각속도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위프 방향(810)으로의 지지 암(130)의 이동은, 약 0.1 rpm 내지 약 100 rpm의 평균 회전 속도와 동등한 각속도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 패드의 중심이 회전 중심으로부터 약 0.5 mm 내지 약 30 mm의 거리만큼 오프셋 위치에 있는 동안, 원형 방향(815)으로의 연마 패드 조립체(125)의 이동은 약 100 rpm 내지 약 5000 rpm의 회전 속도를 가질 수 있다. 연마 패드 조립체(125)의 플레넘(420)(도 4)에 제공되는 유체들에 의해 하향력이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 연마 패드 조립체(125)에 의해 공급되는 하향력은 약 0.1 psig 내지 약 50 psig의 압력과 동등할 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 운동 모드들을 사용하여 기판(115)의 국부 영역(920) 상에 생성될 수 있는 연마 패턴(1005)을 보여주는 그래프(1000)이다. 연마 패턴(1005)은 국부 영역(920)에 걸친 래스터형 패턴과 비슷할 수 있다. 연마 패턴(1005)은, 국부 영역(920)에서 기판의 표면에 걸친 연마 패드 조립체(125)의 경로를 나타내는 복수의 제1 선들(1010)을 포함할 수 있다. 제1 선들(1010)의 적어도 일부는, 국부 영역(920)을 횡단하는 연속적인 경로를 형성하기 위해, 제2 선들(1015)에 의해 연결될 수 있다. 제1 선들(1010)과 유사하게, 제2 선들(1015)은, 연마 패드 조립체(125)가 연마 패턴(1005)을 따르면서 국부 영역(920)을 횡단할 때 연마 패드 조립체(125)의 평균 위치를 나타낸다. 제1 선들(1010)은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 선들(1015)의 적어도 일부는 선형일 수 있고, 제1 선들(1010)에 대해 실질적으로 직교할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 선들(1015)은 만곡될 수 있거나 U-형상일 수 있다.
일부 실시예들에서, 국부 영역(920)은 기판 상에 형성된 단일 다이의 표면적일 수 있다. 그러나, 국부 영역(920)은 다수의 다이들의 표면적을 포함할 수 있다. 일 예에서, 국부 영역(920)은, 약 10 mm x 약 10 mm, 또는 그 이상, 예컨대, 약 27 mm, 약 33 mm까지의 표면적을 포함한다. 도 9에 관하여 위에서 논의된 바와 같이, 지지 암(130), 연마 패드 조립체(125) 및 기판(115)의 운동에 의해 생성된, 도 10에 도시된 연마 패턴(1005)은 약 10 초 내지 약 20 초에 완성될 수 있다. 그 이후, 연마 패드 조립체(125)는, 필요하다면 컨디셔닝될 수 있고, 기판 상에 다른 연마 패턴(1005)을 제공하기 위해 준비될 수 있다. 연마 패턴(1005)을 발생시키는 프로세스는 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 11a 및 11b는, 도 9-10과 함께 설명된 운동을 사용하여 기판의 국부 영역(920)으로부터 제거된 재료의 실시예들을 보여주는, 기판의 국부 영역의 최상부 표면의 그래프들이다.
그래프(1105)는, 종이 면에 수직한 방향으로 연장된 3개의 인접한 제1 선들(1010)을 따르는 경로를 연마 패드 조립체(125)가 횡단할 때 연마 패드 조립체(125)에 의해 제공된 제거 프로파일의 일 실시예를 보여준다. 3개의 인접한 선들은 도 11a 및 11b에서 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)로서 식별되고, 이들 각각은 경로들(1110A-1110C)의 방향에 수직인 (예컨대, 가우시안 형상 곡선들에 의해 예시된) 특정 거리에 걸쳐 다양한 양의 재료를 제거한다. 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)의 피크들의 상대 위치(즉, 연마 패드 조립체(125)의 평균 위치)는 피치(1120, 1125)를 정의할 수 있고, 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)의 중첩부는, 파선(1115)에 의해 예시된 바와 같이 연마 패드 조립체(125)가 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)을 따라 이동할 때 연마 패드 조립체(125)에 대한 재료 제거의 평균량을 정의할 수 있다.
그래프(1130)는, 경로(1110A, 1110B 및 1110C)로서 식별되는, 도 10에 도시된 3개의 인접한 제1 선들(1010)에 의해 제공된 제거 프로파일의 다른 실시예를 보여준다. 도 11a의 실시예와 유사하게, 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)은 경로들(1110A-1110C)의 방향에 수직인 특정 거리에 걸쳐 다양한 양의 재료를 제거한다. 그러나, 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)의 피크들은, 도 11a에 도시된 피치(1120, 1125) 미만인 피치(1135, 1140)를 정의할 수 있고, 이들의 중첩부는 파선(1145)으로서 참조된, 재료의 평균 제거를 제공할 수 있다. 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 경로들(1110A, 1110B 및 1110C)의 서로에 대한 상대 위치에서의 조정으로 인해, 평균 재료 제거 프로파일의 형상이 조정될 수 있다(예컨대, 평균 제거 프로파일들(1115, 1145)). 이러한 제거 프로파일은, 더 많은 양의 재료를 국부 영역(920)으로부터 제거해야 할 때 유용할 수 있다. 그러므로, 2개 이상의 인접한 제1 선들(1010)의 상대 위치를 조정함으로써, 재료 제거 프로파일이, 원하는 형상, 예컨대, 평평한 또는 균일한 패턴을 갖도록 조정될 수 있다.
도 12는, 상이한 시간들에, 예컨대, 국부 영역(920)의 시간 스냅샷들(1210, 1215, 1230, 1235A, 1235B 및 1250)에 국부 영역(920) 내에 제공될 수 있는 연마 패턴(1205A, 1205B)의 다양한 실시예들을 보여주는 개략적인 흐름도(1200)이다. 지지 암(130), 연마 패드 조립체(125) 및 기판(115)의 운동을, 이러한 상이한 구성요소들 각각에 결합된 작동기들의 운동을 시스템 제어기(190)를 사용하여 제어함으로써 활용하여 연마 패턴들(1205A, 1205B)이 제공될 수 있다. 연마 패턴들(1205A, 1205B)은 각각, 위에서 설명된 연마 패턴(1005)과 유사한 연마 패턴을 포함할 수 있다.
1210에서, 연마 패드 조립체(125)는 국부 영역(920)의 제1 코너(1215A)에서 연마를 시작할 수 있다. 제1 지점(1220A)은, 1225에 도시된 바와 같은 제1 선(1010)을 시작하는, 제1 코너(1215A)에서의 초기 연마를 나타낸다. 스냅샷(1225)에 도시된 바와 같이, 연마 패드 조립체(125)가 국부 영역(920)을 횡단할 때, 2개의 제1 선들(1010) 및 2개의 제2 선들(1015)이 도시된다. 스냅샷(1230)에서, 연마 패턴(1205A)은 제2 코너(1215B)의 제2 지점(1220B)에서 정지되거나 종료된다. 스냅샷(1230)에서, 연마 패턴(1205A)은, 제1 코너(1215A)로부터 제2 코너(1215B)로 연장되는 연속적인 경로를 따름으로써, 국부 영역(920)을 걸쳐 횡단했다. 일부 실시예들에서, 연마 패드 조립체(125)에 가해진 하향력 또는 압력은, 연마 패턴(1205A, 1205B)의 시작 시에 제1 지점(1220A)에서, 제로 압력으로부터 원하는 연마 압력까지 증가될 수 있고/있거나 제2 지점(1220B)에서 연마 패턴(1205A, 1205B)의 종료 시에, 원하는 연마 압력으로부터 제로 압력으로 감소될 수 있다. 연마 패턴의 시작 지점 및/또는 종료 지점에서, 연마 패드 조립체(125)에 가해지는 압력 또는 하향력을 변화시키는 프로세스는, 연마 패턴의 시작 및/또는 종료 시에 연마 패드 조립체(125)에 의해 발생되는 결함들을 감소시키는 데에 활용될 수 있다.
스냅샷들(1235A 및 1235B)은, 스냅샷(1250)에 도시된 연마 패턴(1205B)을 제공하기 위한 대안적인 실시예들을 나타낸다. 스냅샷(1235A)은, 지지 암(130), 연마 패드 조립체(125) 및 기판(115)의 협력 운동에 의해 형성된, 선(1240)(스냅샷(1225)과 비교하여, 반대 방향인 것을 제외하고 제1 선(1010)과 유사함) 및 선(1255)(스냅샷(1225)과 비교하여, 반대 방향인 것을 제외하고 제2 선(1015)과 유사함)을 보여준다. 스냅샷(1235A) 구성에서, 연마 패턴(1205B)은, 반대 방향인 것을 제외하고, 스냅샷(1230)에 도시된 바와 실질적으로 동일한, 제1 선들(1010) 및 제2 선들(1015)의 패턴을 횡단함으로써 시작한다.
대조적으로, 스냅샷(1235B)에서, 선(1240)은, 연마 패턴(1205B)의 제1 선들(1010) 및 제2 선들(1015)이 연마 패턴(1205A)의 제1 선들(1010) 및 제2 선들(1015)과 동일한 위치에 있지 않도록 조정된다. 일 예에서, 연마 패턴(1205B)이 연마 패턴(1205A)과 동일한 경로를 횡단하지 않도록, 제1 선들(1010) 및 제2 선들(1015)은 1245에 표시된 거리만큼 오프셋된다. 스냅샷(1235B)에서 선(1240)에 의해 제공되는 연마 패턴(1205B)은, 적어도, 스냅샷(1230)의 연마 패턴(1205A)에 도시된 제1 선들(1010) 사이에 있을 수 있다(뿐만 아니라, 반대 방향이다).
연마 패턴들(1205A 및 1205B) 둘 모두에서, 연마는 지점(1220C)에서 정지된다. 연마 패턴들(1205A 및 1205B)은 동일한 국부 영역(920)에 걸쳐 제공될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 연마 패턴(1205A)이 한 국부 영역(920)에 대해 사용될 수 있는 반면, 연마 패턴(1205B)은 다른 국부 영역(920)에 대해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 연마 패턴들(1205A 및 1205B)은 동일한 국부 영역(920)에 대해 1회, 2회, 3회, 또는 더 많은 횟수만큼 활용될 수 있다. 연마 패드 조립체(125)는 각각의 연마 패턴(1205A, 1205B)이 완료된 이후에, 또는 다른 적합한 간격으로 컨디셔닝될 수 있다.
세리아를 함유하는 슬러리들을 사용하는 것이, 지점(1220A)으로부터 지점(1220C)까지 증가하는 제거율을 제공한다는 것을 발견하였다. 국부 영역(920)에 걸쳐 제거된 재료의 양에서의 변화들을 갖는 것을 피하기 위해, 상보적인 연마 패턴들, 예컨대, 연마 패턴(1205A, 1205B)이, 시간에 따라 증가하는 연마율의 영향을 평균화하는 데에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템 제어기(190)는, 시간의 함수로서 재료 제거율에서의 변화를 조정하는 데에 상이한 연마 패턴들을 활용하도록 구성된다. 이는 유리하게, 제거율 및 연마 균일성을 증가시키는 데에 사용될 수 있다.
본원에서 설명된 바와 같은 연마 패드 조립체(125)를 갖는 연마 모듈(100, 200, 800 및 900)을 사용하여 연마된 기판들은 개선된 재료 제거 프로파일을 보여준다. 암의 하나 이상의 스위프 운동 및 작동기에 의한 방사상 운동들을 사용하여 연마 패드 조립체(125)를 진동시키는 것은, 진동이 없는 운동과 대조적으로, 개선된 재료 제거 균일성(평균 제거율)을 보여주었다. 다른 시험들은, 진동 모드가 척(110)의 기판 수용 표면(205)(도 2a 및 2b에 도시됨)의 편평도에 덜 민감했다는 것을 보여주었다. 예를 들어, 기판은, 기판이 평평하지 않도록 일 위치에 시밍되었고, 진동이 없는 제거율과 대조적으로, (스위프 운동, 방사상 운동, 및 기판 회전 중 하나 이상과 함께) 척(110)이 연마 패드 조립체(125)에 대해 경사졌을 때 평균 제거율이 실질적으로 균일하였다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 이의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 연마 모듈로서,
    기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척; 및
    상기 척의 둘레 주위에 위치된 하나 이상의 연마 패드 조립체를 포함하고, 상기 하나 이상의 연마 패드 조립체 각각은, 상기 기판 수용 표면에 대한 진동 모드, 방사상 방향, 및 스위프 방향 중 하나 이상으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 방사상 이동에서, 상기 척의 둘레로부터 측정될 때 상기 척의 반경의 약 1/2 미만으로 제한되는, 연마 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연마 패드 조립체 각각은 연마 헤드에 결합되는, 연마 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연마 헤드는, 샤프트 및 회전자에 결합된, 상기 연마 헤드 내에 위치된 모터를 포함하는, 연마 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 샤프트는 편심 형상인, 연마 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회전자는 편심 형상인, 연마 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 연마 헤드는 2개 이상의 가요성 기둥들에 의해 지지 부재에 결합된 하우징을 포함하고, 상기 2개 이상의 가요성 기둥들은 상기 지지 부재 및 상기 하우징을 실질적으로 평행 관계로 유지하는, 연마 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 베이스를 포함하고, 상기 하우징 베이스는 내부에 형성된 체적을 가지며, 상기 체적은 상기 하우징을 통해 상기 연마 패드 조립체들로의 유체 유동 경로를 제공하도록 작동 가능한, 연마 모듈.
  8. 연마 모듈로서,
    기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척;
    상기 둘레 주위에 배치된 연마 헤드; 및
    상기 연마 헤드에 결합된 하우징에 배치된 연마 패드 조립체를 포함하고, 연마 헤드들 각각은, 상기 척의 반경의 약 1/2 미만인 방사상 방향 및 스위프 방향으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 상기 연마 헤드는 상기 연마 패드 조립체와 상기 하우징 사이의 진동 이동을 제공하는 작동기 조립체를 포함하는, 연마 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 작동기 조립체는, 샤프트 및 회전자에 결합된 모터를 포함하는, 연마 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샤프트는 편심 형상인, 연마 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 회전자는 편심 형상인, 연마 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    2개 이상의 가요성 기둥들은 지지 부재와 상기 하우징 사이에 결합되고, 상기 지지 부재 및 상기 하우징을 실질적으로 평행 관계로 유지하는, 연마 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 베이스를 포함하고, 상기 하우징 베이스는 내부에 형성된 체적을 갖는, 연마 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 체적은 상기 하우징을 통해 상기 연마 패드 조립체로의 유체 유동 경로를 제공하는, 연마 모듈.
  15. 연마 모듈로서,
    기판 수용 표면 및 둘레를 갖는 척; 및
    상기 척의 둘레 주위에 위치된 복수의 연마 헤드들을 포함하고, 연마 헤드들 각각은 각각의 하우징에 결합되고, 각각의 하우징은 하우징 상에 배치된 연마 패드 조립체를 갖고, 연마 헤드들 각각은, 상기 척의 반경의 약 1/2 미만인 방사상 방향 및 스위프 방향으로의 각각의 연마 패드 조립체들의 이동을 제공하는 작동기에 결합되고, 상기 연마 헤드는 상기 연마 패드 조립체와 상기 하우징 사이의 진동 이동을 제공하는 회전자 및 샤프트에 결합된 모터를 포함하는, 연마 모듈.
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