KR20200105972A - 화학 기계적 폴리싱 장치 및 방법 - Google Patents

화학 기계적 폴리싱 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 양태에서, 기판 폴리싱 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 2개 이상의 구역을 갖는 폴리싱 플랫폼을 구비하고, 각각의 구역은 상이한 슬러리 성분을 포함하도록 되어 있다. 다른 양태에서, 기판 폴리싱 시스템이 제공되는데, 이 기판 폴리싱 시스템은 기판을 유지하는 홀더; 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼; 및 시간적 시퀀스에 따라, 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 2가지 상이한 슬러리 성분을 분배하도록 되어 있는 분배 시스템을 갖는다. 다수의 다른 양태들로서, 기판들을 폴리싱하도록 되어 있는 폴리싱 방법들 및 시스템들이 제공된다.

Description

화학 기계적 폴리싱 장치 및 방법{CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHODS}
관련 출원들
본 출원은, 2013년 1월 11일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "CHEMICAL MECHANICAL POLISHING APPARATUS AND METHODS"인 미국 가출원 제61/751,688호에 대해 우선권을 주장하며, 이 가출원은 다목적으로 본 명세서에 포함되어 있다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스 제조에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 기판 표면을 폴리싱하도록 되어 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 기판 제조에 있어서, 실리콘, 산화물, 구리 등과 같은 다양한 층들을 제거하기 위해 화학 기계적 폴리싱(CMP) 프로세스가 이용될 수 있다. 이러한 폴리싱(예를 들어, 평탄화)은 기판(예를 들어, 패터닝된 웨이퍼) 앞에 슬러리가 도포되는 동안에 홀더(예를 들어, 폴리싱 헤드 또는 캐리어)에 유지된 회전하는 기판을 회전하는 폴리싱 패드에 대하여 누름으로써 달성될 수 있다. 슬러리는 통상적으로 산화제, 금속 산화물 연마 입자(abrasive particles), 에천트, 착물화제(complexing agents) 및 부식 억제제의 혼합물로 구성된다. 따라서, 폴리싱 동안, 산화제에 의한 산화 및 연마 입자와 에천트에 의한 재료 제거의 연속적인 프로세스가 슬러리 및 폴리싱 프로세스에 의해 수행된다. 이 폴리싱 프로세스 동안, 기판으로부터의 재료 제거의 양의 정밀한 제어가 추구된다. 그러나, 기존의 프로세스들의 한계를 고려하면, 특히 작은 층 두께들의 제거에 대해 균일성을 달성하기가 어렵다.
따라서, 개선된 폴리싱 장치, 시스템 및 방법이 추구된다.
제1 양태에서, 기판 폴리싱 장치가 제공된다. 이 기판 폴리싱 장치는 2개 이상의 구역을 갖는 폴리싱 플랫폼을 포함하고, 각각의 구역은 상이한 슬러리 성분을 포함하도록 되어 있다.
다른 양태에서, 기판 폴리싱 시스템이 제공된다. 이 기판 폴리싱 시스템은 기판을 유지하도록 되어 있는 기판 홀더; 및 2개 이상의 구역을 갖는 이동가능한 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼 - 각각의 구역은 상이한 슬러리 성분을 수취하도록 동작가능함 - 을 포함한다.
또 다른 양태로서, 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판 홀더 내에 기판을 제공하는 단계; 이동가능한 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼을 제공하는 단계; 및 폴리싱 패드 상의 2개 이상의 구역으로 상이한 슬러리 성분을 분배하는 단계를 포함한다.
다른 양태로서, 기판 폴리싱 시스템이 제공된다. 이 기판 폴리싱 시스템은 기판을 유지하도록 되어 있는 기판 홀더; 기판에 대하여 이동가능한 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼; 및 시간적 시퀀스에 따라(in a timed sequence), 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 2가지 상이한 슬러리 성분을 분배하도록 되어 있는 분배 시스템을 포함한다.
또 다른 양태로서, 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판 홀더 내에 기판을 제공하는 단계; 이동가능한 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼을 제공하는 단계; 및 시간적 시퀀스에 따라, 상이한 화학적 조성을 각각 갖는 2가지 이상의 슬러리 성분을 폴리싱 패드와 기판 사이에 분배하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징들 및 양태들은 다음의 예시적인 실시예들의 상세한 설명, 첨부 청구항들 및 첨부 도면들로부터 보다 충분히 명백해질 것이다.
도 1a는 실시예들에 따른 선형 기판 폴리싱 장치의 개략적인 상면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 섹션 라인 1B-1B를 따라 취해진, 실시예들에 따른 선형 기판 폴리싱 장치의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 1c는 도 1a의 섹션 라인 1C-1C를 따라 취해진, 실시예들에 따른 선형 기판 폴리싱 장치의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 2a는 실시예들에 따른 회전식 기판 폴리싱 장치의 개략적인 상면도를 도시한다.
도 2b는 실시예들에 따른 회전식 기판 폴리싱 장치의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3a는 실시예들에 따른 슬러리 분배기의 상면도를 도시한다.
도 3b는 실시예들에 따른 슬러리 분배기의 측면도를 도시한다.
도 3c는 실시예들에 따른 슬러리 분배기의 제1 단부도(end view)를 도시한다.
도 3d는 실시예들에 따른 슬러리 분배기의 제2 단부도를 도시한다.
도 3e 내지 도 3g는 실시예들에 따른 슬러리 분배기의 다양한 단면도를 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 기판을 폴리싱하는 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 5는 실시예들에 따른 기판을 폴리싱하는 방법의 플로우차트를 도시한다.
도 6은 실시예들에 따른 기판을 폴리싱하는 방법의 페이즈들(예를 들어, 펄스들)의 그래프를 도시한다.
도 7은 실시예들에 따른 기판을 폴리싱하는 다른 방법의 페이즈들(예를 들어, 펄스들)의 그래프를 도시한다.
본 명세서에 설명된 실시예들은, 반도체 디바이스 제조에 있어서 기판의 표면의 폴리싱에 적응되며 이러한 폴리싱에 유용한 장치들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
종래의 시스템들은 혼합된 슬러리 성분들의 슬러리를 이용하였다. 슬러리의 성분들은 기판에 대해 다양한 프로세스들, 예컨대 산화제에 의한 기판 표면의 산화, 및 연마 입자와 에천트에 의한 재료 제거의 프로세스를 달성하도록 되어 있다. 약 250 옹스트롬 미만을 제거하도록 되어 있는 통상적인 작은 제거 프로세스에서, 웨이퍼에 걸친 제거 편차(removal variations)는 제거되는 막 두께의 50%-100%만큼 높을 수 있다. 기술 진보에 따라, 더욱더 얇은 막들이 적용되고 있으며, 폴리싱을 겪을 수 있다. 예를 들어, 전단부 구조체들(front end structures)의 형성에 사용되는 막들, 예컨대 상감 금속 게이트들(inlaid metal gates) 등은 매우 얇다. 이들 막들이 디바이스 구조체들에서 제공될 때, 이들 얇은 막들은 비교적 고도의 균일성 및 제어로 제거되는 것이 요구된다. 따라서, 막들이 더 얇아지게 됨에 따라, CMP에 의해 더 적은 재료 제거가 달성되며, 제거 프로세스에서 더 큰 정밀도가 요구된다. 막 두께가 원자 층(예를 들어, 옹스트롬)으로 측정되는 원자 층 퇴적(ALD: atomic layer deposition)의 극단적인 경우에, 재료 제거 정밀도가 원자 층의 정도인 것이 또한 요구된다.
그러므로, 얇은 막들의 제거를 가능하게 하는 폴리싱 장치 및 방법에 대한 필요성이 있는데, 여기서 이러한 제거는 매우 높은 균일성으로 달성된다. 또한, 이 방법은 제거 프로세스, 즉 상대적인 제거의 양의 정밀한 제어를 제공할 수 있는 것이 요구된다. 일 양태에서, 본 발명의 실시예들은 슬러리 성분들을 물리적으로 분리한다. 이것은 재료 제거의 양에 대한 더 정밀한 제어를 제공하는데 이용될 수 있다. 슬러리 성분들을 물리적으로(예를 들어, 공간적으로) 분리함으로써, 폴리싱 프로세스는 (예를 들어, 산화, 재료 제거 및 부식 억제를 달성하는) 슬러리 성분들 중 2가지 이상의 슬러리 성분 사이에 (예를 들어, 상이한 화학적 조성을 갖는 슬러리 성분들의 물리적 구역들로서 형성되는) 별개의 단절들(distinct breaks)을 가질 수 있다.
예를 들어, 하나 이상의 실시예에서, (예를 들어, 패드 지지체 및 패드를 포함하는) 폴리싱 플랫폼이 2개 이상의 구역을 갖도록 분리될 수 있는데, 여기서 각각의 구역은 상이한 슬러리 성분을 포함하도록 되어 있다. 각각의 슬러리 성분은 상이한 화학적 조성을 가질 수 있다. 폴리싱 동안, 기판은 구역들에 걸쳐 래스터링 방식으로(rastered)(예를 들어, 병진 이동 방식으로(translated)) 이동될 수 있는데, 여기서 각각의 인접 구역은 상이한 슬러리 성분을 포함한다. 순차적으로 구역들에 걸쳐 하나의 사이클을 실행하는 것은 예를 들어 하나의 원자 층을 효과적으로 제거하는데 이용될 수 있다. 전체 재료 제거는 사이클들의 수를 관리함으로써 정밀하게 제어될 수 있다. 제거는 원자 레벨로 제어될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 폴리싱 표면은 다수의 구역으로 분리(예를 들어, 분할)되는데, 여기서 각각의 구역은 산화, 재료 제거 또는 부식 억제 프로세스 중 하나를 수행하는 개별 슬러리 성분을 포함한다. 이들 분리된 구역들에 걸쳐 래스터링(예를 들어, 주사)함으로써, 합당한 전체 폴리싱 시간 내에서 높은 사이클 수가 달성될 수 있다. 예를 들어, 산화 슬러리 성분을 포함하는 산화 구역 내에서, 산화제는 기판의 표면 층을 산화하는 기능을 한다. 이 산화 프로세스는 자기 제한적일(self-limiting) 수 있는데, 그 이유는 표면 층만이 산화제에 노출되기 때문이다. 예를 들어 제거 및 에천트 슬러리 성분을 포함하는 재료 제거 구역 내에서, 연마재 및 에천트는 이전에 산화된 표면 층을 침식(attack)한다. 재료 제거 구역은 산화 구역에 인접할 수 있다. 이 재료 제거 프로세스도 또한 자기 제한적일 수 있는데, 그 이유는 산화된 층만이 제거되기 때문이다. 부식 억제 슬러리 성분(예를 들어, 부식 억제제를 포함함)을 포함하는 부식 억제 구역이 이전에 연마된 표면 층에 대해 작용하여, 그 표면 층의 부식을 제한한다. 부식 억제 구역은 산화 구역에 인접하게 제공될 수 있다.
다른 양태에서, 물리적으로 분리되는 것보다는, 슬러리 성분들의 도포는 시간에 있어서 분리된다. 따라서, 일 양태에서, 본 발명의 실시예들은 균일한 막 제거에 영향을 미치기 위해 다단계 반응들(multi-step reactions)을 이용하는 폴리싱 프로세스(예를 들어, 막 제거 프로세스)를 개시한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 시간적 시퀀스에 따라 별개로 슬러리 성분들을 도입함으로써 시간에 있어서 슬러리 성분들을 분리한다. 이것은 재료 제거의 양에 대한 더 정밀한 제어를 제공하는데 이용될 수 있다. 이러한 다단계 폴리싱 프로세스는 CMP가 경쟁 반응들(competing reactions)을 수반하는 임의의 애플리케이션에 적용될 수 있다.
따라서, 이 양태에서, 폴리싱 프로세스는 산화, 재료 제거 및/또는 부식 억제 프로세스들을 달성하는데 이용되는 다양한 슬러리 성분들의 투입 사이에 별개의 단절들(예를 들어, 시간에 있어서의 분리)을 가질 것이다. 하나 이상의 실시예에서, 산화 슬러리 성분이 시간에 있어서 첫번째로 도입될 수 있으며, 그 다음에 재료 제거 슬러리 성분(예를 들어, 연마재 및/또는 에천트를 포함함)이 도입될 수 있다. 그 다음 순서로, 시퀀스에서 일부 실시예들에 있어서 부식 억제제 슬러리 성분이 도입될 수 있다. 그 다음 순서로, 일부 실시예들에서 세정액(rinsing liquid)(예를 들어, 탈이온(DI: de-ionized)수)의 도입이 이어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 세정액은 다양한 슬러리 도입 페이즈들 사이에 도입될 수 있다. 이들 슬러리 성분들은 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 폴리싱 프로세스 동안 기판과 폴리싱 패드 사이에 투입될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 이들 양태들 및 다른 양태들은 본 명세서에서 도 1a 내지 도 7을 참조하여 후술된다.
도 1a 내지 도 1c는 기판 폴리싱 장치(100) 및 기판 폴링싱 장치(100)의 컴포넌트들의 다양한 도면들을 도시한다. 기판 폴리싱 장치(100)는 다음의 설명으로부터 명백한 바와 같이 기판(101)을 유지하고 폴리싱하도록 되어 있다. 기판 폴리싱 장치(100)는 2개 이상의 물리적 구역, 예컨대 제1 구역(104), 제2 구역(106) 및 제3 구역(108)을 갖는 폴리싱 플랫폼(102)을 포함한다. 2개 이상의 구역(예를 들어, 104, 106 및 108)은 상이한 화학적 성질(chemistry)(화학적 조성)을 갖는 상이한 슬러리 성분을 포함하도록 되어 있다. 2개 이상의 구역은 플랫폼(102)의 폭 "W"에 걸쳐 배열될 수 있다. 도시된 실시예에서, 9개의 구역이 도시되어 있다. 그러나, 더 많거나 더 적은 수의 구역이 제공될 수 있다. 인접하지 않지만, 동일한 화학적 성질을 갖는 슬러리 성분을 포함하는 다수의 구역이 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, 플랫폼(102)은, 2개 이상의 구역이 패드(109)의 폭 "W"에 걸쳐 배열되며 패드의 길이 "L"을 따라 연장되는 선형 폴리싱 플랫폼을 포함하고, 길이 L은 폭 W보다 실질적으로 더 길다. 도시된 실시예에서, 플랫폼(102)의 패드(109)는 방향 화살표(110)에 의해 표시된 바와 같이 선형으로 이동한다.
폴리싱 방법 동안, 슬러리 성분 1, 슬러리 성분 2 및 슬러리 성분 3과 같은 다양한 슬러리 성분들이 분배기(112)에 의해 패드(109)에 도포될 수 있다. 분배기(112)는 슬러리 성분들을 2개 이상의 구역으로(예를 들어, 구역들(104, 106, 108)로) 분배할 수 있는 임의의 적합한 내부 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 슬러리 성분 1, 슬러리 성분 2 및 슬러리 성분 3은 슬러리 성분 공급기들(114, 116, 118)로부터 각각 수취될 수 있다. 더 많거나 더 적은 수의 슬러리 성분이 제공될 수 있다. 분배기(112)로의 슬러리 성분들의 공급은, 하나 이상의 적합한 펌프 또는 다른 유동 제어 메커니즘들(115, 115R)을 갖는 분배 시스템에 의해 달성될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 "슬러리 성분"은 하나 이상의 지정된 폴리싱 기능을 수행하도록 되어 있는 처리 매체를 의미한다. 일부 실시예들에서, 세정액(예를 들어, 탈이온수)이 세정액 소스(123)로부터 제공되고, 구역들 중 2개 이상의 구역 사이에, 예컨대 구역(104)과 구역(106) 사이에, 또는 구역(106)과 구역(108) 사이에, 또는 구역(104)과 구역(106) 사이 및 구역(106)과 구역(108) 사이 모두에 삽입될 수 있다. 세정액 구역에 의해 구역들(104, 106, 108)의 이러한 분리를 달성하는데 임의의 적합한 구성의 분배기(112)가 사용될 수 있다.
예를 들어, 슬러리 성분 1은 표면 변형(surface modification) 기능, 예컨대 산화, 또는 질화물, 브롬화물, 염화물 또는 수산화물 함유 층의 형성과 같은 다른 표면 변형을 실행하도록 되어 있는 재료를 포함할 수 있다. 슬러리 성분 1은 정제수와 같은 액체 캐리어(liquid carrier), 및 과산화 수소, 과황산 암모늄 또는 요오드산 칼륨과 같은 산화제를 포함할 수 있다. 다른 표면 변형 재료들이 사용될 수 있다. 슬러리 성분 1은 예를 들어 성분 공급기 1(114)로부터 분배기(112)의 제1 채널(119A)(도 3g)을 통해 패드(109)의 제1 구역(104)으로 공급될 수 있다.
슬러리 성분 2는 재료 제거 기능을 실행하도록 되어 있는 재료를 포함할 수 있다. 슬러리 성분 2는 정제수와 같은 액체 캐리어, 및 실리콘 이산화물 또는 알루미늄 산화물과 같은 연마재 매체(abrasive media)를 포함할 수 있다. 연마재는 약 20 나노미터 내지 0.5 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다른 입자 크기들이 이용될 수 있다. 슬러리 성분 2는 카르복실산 또는 아미노산과 같은 에천트 재료를 또한 포함할 수 있다. 다른 에천트 또는 착물화제 재료들이 이용될 수 있다. 슬러리 성분 2는 예를 들어 성분 공급기 2(116)로부터 분배기(112)의 제2 채널(119B)(도 3f)에 의해 패드(109)의 제2 구역(106)으로 공급될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 슬러리 성분 3은 부식 억제 기능을 실행하도록 되어 있는 재료를 포함할 수 있다. 슬러리 성분 3은 정제수와 같은 액체 캐리어, 및 벤조트리아졸 또는 1,2,4 트리아졸과 같은 부식 억제제를 포함할 수 있다. 슬러리 성분 3은 예를 들어 성분 공급기 3(118)으로부터 분배기(112)의 제3 채널(119C)(도 3e)에 의해 패드(109)의 제3 구역(108)으로 공급될 수 있다.
구역들(104, 106, 108)은 나란히 배열될 수 있으며, 각각 약 2㎜ 내지 50㎜의 폭을 가질 수 있다. 폭들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다른 폭들이 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 분배기(112)를 포함하는 분배 시스템은 적어도 2가지 상이한 슬러리 성분을 2개 이상의 구역(예를 들어, 구역(104, 106))으로 분배하도록 되어 있다. 전술한 바와 같이, 슬러리 성분들은 표면 변형 슬러리 성분 및 재료 제거 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 분배기(112)는 단일 컴포넌트로서 형성될 수 있으며, 패드(109)에 인접하여(예를 들어, 패드(109) 바로 위에) 위치할 수 있다. 분배기(112)는 2개 이상의 유출구를 통해(예를 들어, 유출구들(121A, 121B 및 121C)을 통해) 동시에 슬러리 성분들의 전달을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3g에 도시된 바와 같이, 분배기(112)는 다수의 채널, 예컨대 분배기 바디(117)의 길이를 따라 연장되는 제1 채널(119A)을 포함할 수 있는 분배 시스템의 일부일 수 있다. 제1 채널(119A)은, 성분 1 공급기(114)로부터, 제1 채널(119A)에 제1 채널(119A)의 길이를 따라 유동적으로(fluidly) 결합되는 하나 이상의 제1 분배 유출구(121A)로 슬러리 성분 1을 분배하도록 되어 있다.
분배기(112)는 제2 채널(119B)을 또한 포함할 수 있는데, 이 제2 채널은 분배기 바디(117)의 길이를 따라 연장되고, 성분 2 공급기(116)로부터, 제2 채널(119B)에 제2 채널(119B)의 길이를 따라 유동적으로 결합되는 하나 이상의 제2 분배 유출구(121B)로 슬러리 성분 2를 분배하도록 되어 있다.
분배기(112)는 제3 채널(119C)을 또한 포함할 수 있는데, 이 제3 채널은 분배기 바디(117)의 길이를 따라 연장되고, 성분 3 공급기(118)로부터, 제3 채널(119C)에 제3 채널(119C)의 길이를 따라 유동적으로 결합되는 하나 이상의 제3 분배 유출구(121C)로 슬러리 성분 3을 분배하도록 되어 있다. 다른 슬러리 성분들 및/또는 세정액을 분배하기 위해 다른 채널들 및 상호접속된 유출구들이 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 세정액은 분배된 슬러리 성분들을 분리하기 위해 별개의 분리 구역에서 수취될 수 있다. 유출구들(121A, 121B, 121C)은 일부 실시예들에서 약 5㎜ 미만 또는 약 1㎜ 내지 15㎜의 직경을 가질 수 있다. 피치(예를 들어, 인접 유출구들 사이의 간격)는 일부 실시예들에서 약 50㎜ 미만, 약 25㎜ 미만 또는 심지어 약 10㎜ 미만일 수 있다. 일부 실시예들에서, 피치는 약 2㎜ 내지 50㎜일 수 있다. 다른 직경들 및 피치들이 이용될 수 있다.
다른 실시예들에서, 분배기는, 각각의 슬러리 성분에 대해 하나씩, 패드(109) 상의 상이한 공간적 위치들에 배열될 수 있는 별개의 분배기 헤드들로 이루어질 수 있다. 유출구들(121A-121C)의 전부 또는 일부를 통해 또는 세정액을 위해 특별하게 설계된 별개의 유출구들을 통해 세정액(예를 들어, DI수)이 전달될 수 있다. 세정액은 펌프 및/또는 밸브(예를 들어, 유동 제어 메커니즘(115R), 도 1a)에 의해 세정액 공급기(123)로부터 유출구들(121A-121C) 각각의 일부 또는 전부로 제공될 수 있다. 선택적으로, 세정액은 분배기(112)로부터 별개의 유출구들 또는 별개의 분배기 헤드에 의해 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 분배기는 플랫폼(102)의 패드 지지체(127)에 포함될 수 있다. 이 실시예에서, 슬러리 성분 1, 2, 3은 패드(109) 아래로부터 다양한 구역들(104, 106 및 108)로 분배될 수 있다. 패드 지지체(127)는 패드(109)의 폭에 걸쳐 배열되는 분배기(112)의 유출구들(121A-121C)과 같은 홀들을 포함할 수 있다. 각각의 홀은 슬러리 성분 공급기들(114, 116, 118) 중 하나에 유동적으로 결합될 수 있다. 다양한 분리된 슬러리 성분 1, 2, 3은 홀들을 통과하고, 패드(109)가 롤러들(124, 126) 상에서 회전할 때, 접속된 개방 구멍들(connected open pores)의 내부 다공성 구조를 포함하는 패드(109)를 통해 윅킹(wick)할 수 있다. 윅킹은 슬러리 성분 1, 2, 3을 하나 이상의 구역(104, 106, 108)으로 각각 제공한다. 홀들의 전부 또는 일부를 통해 세정액이 또한 분배될 수 있다.
다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 슬러리 성분들이 패드(109)의 구역들(104, 106, 108)로 공급되고 있을 때, 기판 폴리싱 장치(100)의 기판 홀더(120)가 회전될 수 있다. 기판 홀더(120)는 기판(101)을 패드(109)와 접촉한 상태로 유지하고, 폴리싱이 일어날 때 기판(101)을 회전시키도록 되어 있다. 회전 대신에 또는 회전에 부가하여 궤도 모션과 같은 다른 모션들이 제공될 수 있다. 회전 속도는 예를 들어 약 10 내지 150 RPM일 수 있다. 회전은 홀더 모터(122)로 홀더(120)를 구동함으로써 달성될 수 있다. 임의의 적합한 모터가 사용될 수 있다. 폴리싱 동안 기판(101) 상에 가해지는 압력은 예를 들어 약 0.1 psi 내지 1 psi일 수 있다. 스프링 하중식 메커니즘(spring-loaded mechanism) 또는 다른 적합한 수직으로 작용하는 액추에이터(vertically-acting actuator)와 같이 압력을 가하기 위한 임의의 적합한 통상적인 메커니즘이 사용될 수 있다. 다른 회전 속도들 및 압력들이 이용될 수 있다. 기판 홀더들(리테이너들 또는 캐리어 헤드들이라고도 지칭됨)은 예를 들어 본 양수인에 대해 등록된 미국 특허 제8,298,047호; 미국 특허 제8,088,299호; 미국 특허 제7,883,397호; 및 미국 특허 제7,459,057호에 기재되어 있다.
슬러리 성분 1, 2, 3이 각각의 구역들(104, 106, 108)에 도포될 때, 패드(109)는 화살표(110)의 방향으로 이동될 수 있다. 화살표(110)의 방향으로의 패드(109)의 선형 이동 속도는 예를 들어 약 40㎝/sec 내지 약 600㎝/sec일 수 있다. 다른 속도들이 이용될 수 있다. 도 1b 및 도 1c에 최상으로 도시된 바와 같이, 패드(109)는 연속 또는 무단 벨트(endless belt)의 형태로 제공될 수 있다. 패드(109)는 패드(109)의 단부들에서 제1 및 제2 롤러(124, 126)(예를 들어, 원통형 롤러들)에 의해 그리고 패드(109)의 상부 아래에서 패드(109)의 폭에 걸치는 패드 지지체(127)에 의해 지지될 수 있다. 롤러들(124, 126)은 예를 들어 베어링이나 부싱(bushing)에 의하여 또는 다른 적합한 저마찰 디바이스들에 의하여 프레임(128) 상에서의 회전을 위해 지지될 수 있다. 롤러들 중 하나, 예컨대 롤러(126)는, 전술한 패드(109)의 선형 폴리싱 속도를 달성하기 위해서 적절한 회전 속도로 구동될 수 있는 패드 구동 모터(130)에 결합될 수 있다. 패드 지지체(127)는 하나 이상의 위치에서 프레임(128)에 또한 결합될 수 있으며, 패드(109)의 상부 표면의 길이 L의 일부 또는 대부분 아래에서 패드(109)의 상부를 지지할 수 있다.
기판 홀더(120)의 회전 및 패드(109)의 모션에 부가하여, 홀더(120)는 방향 화살표(132)의 방향으로 병진 이동될 수 있다. 병진 이동은 패드(109)의 선형 모션에 일반적으로 수직인, (예를 들어, 화살표(132)에 의해 표시된 바와 같은) 횡단 방향(transverse direction)을 따른 앞뒤 진동일 수 있다. 병진 이동은 지지 빔(136)을 따라 앞뒤로 기판 홀더(120)를 이동시키는 임의의 적합한 병진 이동 모터(134) 및 구동 시스템(도시되지 않음)에 의해 야기될 수 있다. 병진 이동을 달성하도록 되어 있는 구동 시스템은 랙과 피니언, 체인과 스프로켓, 벨트와 풀리, 드라이브와 볼 스크류, 또는 다른 적합한 구동 메커니즘일 수 있다. 다른 실시예들에서, 적합한 메커니즘에 의해 궤도 모션이 제공될 수 있다. 패드(109)의 회전, 기판 홀더(120)의 회전과 병진 이동(예를 들어, 진동), 및 슬러리 성분 1, 2 및 3과 세정액(123)의 분배 유동은 제어기(138)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(138)는 임의의 적합한 컴퓨터이며, 이러한 모션들 및 기능들을 제어하도록 되어 있는 구동 및/또는 피드백 컴포넌트들에 접속될 수 있다.
패드(109)는 예를 들어 적합한 폴리싱 패드 재료로 이루어질 수 있다. 패드(109)는 폴리머 재료, 예컨대 폴리우레탄일 수 있으며, 개방 표면 공극(open surface porosity)을 가질 수 있다. 표면 공극은 개방 공극일 수 있으며, 예를 들어 약 2 마이크로미터 내지 100 마이크로미터의 평균 구멍 크기를 가질 수 있다. 패드는 롤러들(124, 126)의 중심들 사이에서 측정될 때 예를 들어 약 30㎝ 내지 300㎝의 길이 L을 가질 수 있다. 다른 치수들이 이용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 기판 폴리싱 장치(200) 및 기판 폴리싱 장치(200)의 컴포넌트들의 대안적인 실시예의 다양한 도면들을 도시한다. 앞서와 같이, 기판 폴리싱 장치(200)는 다음의 설명으로부터 명백한 바와 같이 기판(101)을 유지하고 폴리싱하도록 되어 있다. 기판 폴리싱 장치(200)는 폴리싱 플랫폼(202)을 포함하며, 이 폴리싱 플랫폼은 패드(209) 및 패드 지지체(227)(예를 들어, 플래튼)를 갖는다. 폴리싱 플랫폼(202)은 2개 이상의 물리적 구역, 예컨대 제1 구역(204)과 제2 구역(206) 및 심지어 제3 구역(208)을 갖는다. 이 실시예에서의 구역들(204, 206, 208)은 동심 고리들로서 배열되며, 플랫폼(202)은 회전가능하다.
각각의 구역(204, 206, 208)은 전술한 슬러리 성분 1-3과 같이 상이한 화학적 성질을 갖는 상이한 슬러리 성분을 포함하도록 되어 있다. 슬러리 성분들은 전술한 바와 같이 제어기(238)에 의해 지시되는 대로 밸브들 또는 다른 유동 제어 메커니즘을 통하여 성분 공급기들(114, 116, 118)에 결합된 분배기(212)에 의해 다양한 구역들(204, 206, 208)로 분배될 수 있다. 2개 이상의 구역(204, 206, 208)은 플랫폼(202)의 직경 "D"에 걸쳐 배열될 수 있다. 각각의 고리형 구역의 폭은 동일하거나 상이한 폭일 수 있으며, 전술한 바와 같을 수 있다. 도시된 실시예에서, 9개의 고리형 구역이 도시되어 있다. 그러나, 더 많거나 더 적은 수의 구역이 제공될 수 있다. 또한, 서로 인접하지 않지만, 동일한 화학적 성질(예를 들어, 화학적 조성)을 갖는 슬러리 성분을 포함하는 다수의 구역이 존재할 수 있다. 예를 들어, 204로 라벨링된 구역들 각각은 동일한 슬러리 화학적 성질을 수취하고 포함할 수 있다. 206으로 라벨링된 구역들 각각은 동일한 슬러리 화학적 성질을 수취하고 포함할 수 있으며, 208로 라벨링된 구역들 각각은 동일한 슬러리 성분 화학적 성질을 수취하고 포함할 수 있다. 그러나, 구역들(204, 206 및 208) 각각에서의 화학적 성질은 서로 비교하여 볼 때 상이한 슬러리 성분 화학적 성질을 가질 수 있다.
도시된 실시예에서, 플랫폼(202)은, 2개 이상의 구역(예를 들어, 구역들(204, 206 또는 204, 206 및 208))이 패드(209)의 직경 D에 걸쳐 배열되는 회전식 폴리싱 플랫폼을 포함한다. 플랫폼(202)과 패드(209)는 플랫폼 모터(230)에 의해 약 10 내지 약 200 RPM의 회전 속도에서 방향 화살표(210)의 방향으로 회전될 수 있다. 앞서와 같이, 기판 홀더(220)는 폴리싱이 일어날 때 기판(101)을 회전시키기 위해서 적합한 홀더 모터(222)에 의해 회전될 수 있다. 홀더(220)의 회전 속도는 예를 들어 약 10 RPM 내지 200 RPM일 수 있다. 유사하게, 홀더(220)는 패드(209)의 접선 모션(tangential motion)에 일반적으로 수직인 횡단 방향(232)을 따라 앞뒤로 병진 이동(예를 들어, 진동)될 수 있다. 병진 이동은 전술한 바와 같이 임의의 적합한 병진 이동 모터(234) 및 구동 시스템(도시되지 않음)에 의해 야기될 수 있다.
폴리싱 동안 기판(101) 상에 가해지는 압력은 예를 들어 전술한 바와 같을 수 있다. 스프링 하중식 메커니즘 또는 액추에이터와 같이 압력을 가하기 위한 임의의 적합한 통상적인 메커니즘이 사용될 수 있다. 다른 회전 속도들 및 압력들이 이용될 수 있다. 기판 홀더(220)는 예를 들어 미국 특허 제8,298,047호; 미국 특허 제8,088,299호; 미국 특허 제7,883,397호; 및 미국 특허 제7,459,057호에 기재된 바와 같을 수 있다.
도 4는 기판(예를 들어, 기판(101))을 처리하는 방법(400), 특히 기판(101)(예를 들어, 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 웨이퍼)의 표면(예를 들어, 정면 또는 후면 표면)을 폴리싱하는 방법을 도시한다. 방법(400)은, 402에서, 기판 홀더(예를 들어, 기판 홀더(120, 220)) 내에 기판을 제공하는 단계; 404에서, 이동가능한 폴리싱 패드(예를 들어, 폴리싱 패드(109, 209))를 갖는 폴리싱 플랫폼(예를 들어, 폴리싱 플랫폼(102, 202))을 제공하는 단계; 및 406에서, 폴리싱 패드 상의 2개 이상의 구역(예를 들어, 구역들(104, 106, 108))으로 상이한 슬러리 성분을 분배하는 단계를 포함한다. 폴리싱 패드는 선형으로 이동하는 버전(예를 들어, 패드(109)) 또는 회전식으로 이동하는 버전(예를 들어, 패드(209))의 것일 수 있다. 슬러리 성분들은 (예를 들어, 윅킹 또는 다른 모세관 작용(capillary action)에 의해) 패드(109) 위의 또는 패드(109) 아래의 구역들(예를 들어, 구역들(104, 106, 108))로 분배될 수 있다.
다른 양태에서, 도 1a-도 1c 또는 도 2a와 도 2b 중 어느 하나에서 설명된 바와 같은 기판 폴리싱 시스템이 제공된다. 기판 폴리싱 장치(100, 200)는 기판(101)을 유지하도록 되어 있는 폴리싱 홀더(120, 220); 기판(101)에 대하여 이동가능한 폴리싱 패드(109, 209)를 갖는 폴리싱 플랫폼(102, 202); 및 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 2가지 상이한 슬러리 성분을 분배하도록 되어 있는 분배 시스템을 포함한다. 이 양태에서, 패드(109, 209)의 폭 W 또는 직경 D에 걸쳐 배열된 구역들로 분배되는 것보다는, 2가지 이상의 슬러리 성분은 시간적 시퀀스에 따라 차례로 분배된다.
이 양태에 따르면, 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제1 슬러리 성분이 패드(예를 들어, 패드(109, 209)) 상에 첫번째로 분배된다. 미리 결정된 시간량이 경과한 이후에, 제1 슬러리 성분의 공급이 중단된 다음, 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제2 슬러리 성분이 패드(예를 들어, 패드(109, 209)) 상에 분배된다. 다른 미리 결정된 시간량이 경과한 이후에, 제2 슬러리 성분의 공급이 중단된 다음, 산화 슬러리 성분, 재료 제거 슬러리 성분 및 부식 억제 슬러리 성분으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제3 슬러리 성분이 패드(예를 들어, 패드(109, 209)) 상에 분배될 수 있다. 제3의 미리 결정된 시간량이 경과한 이후에, 제1 슬러리 성분을 다시 분배하는 것에 의해 시간적 시퀀스가 다시 시작될 수 있다. 이 시퀀스는 원하는 양의 막 제거와 같은 원하는 결과를 달성하는데 필요한 횟수만큼 반복될 수 있다. 폴리싱 시퀀스 다음에, 패드(109, 209)는 패드(109, 209)에 대해 세정액을 공급함으로써 세정될 수 있다.
도 5 및 도 6은 기판을 폴리싱하는 다른 방법(500)을 도시한다. 방법(500)은, 502에서, 기판 홀더(예를 들어, 홀더(120, 220)) 내에 기판(예를 들어, 기판(101))을 제공하는 단계; 및 504에서, 이동가능한 폴리싱 패드를 갖는 폴리싱 플랫폼을 제공하는 단계를 포함한다. 506에서, 이 방법은, 시간적 시퀀스에 따라, 상이한 화학적 조성을 각각 갖는 2가지 이상의 슬러리 성분을 폴리싱 패드와 기판 사이에 분배하는 단계를 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 슬러리 성분들은 도시된 바와 같은 시간적 시퀀스에 따라 패드(예를 들어, 패드(109, 209))와 기판(101) 사이에 분배될 수 있다. 제1 시간 증분(650)에서, 제1 슬러리 성분(예를 들어, 산화 슬러리 성분)이 공급될 수 있다. 다음으로, 제2 시간 증분(651) 동안 제2 슬러리 성분(예를 들어, 재료 제거 슬러리 성분)이 이어진다. 제1 슬러리 성분과 제2 슬러리 성분의 화학적 조성은 상이하다. 다음으로, 제3 시간 증분(652) 동안 제3 슬러리 성분(예를 들어, 부식 억제 슬러리 성분)의 제공이 이어질 수 있다. 이들 분배 페이즈들 중 2개 이상은 (예를 들어, 후속 시간 증분들(653-655)에서) 반복될 수 있다. 다른 부가 또는 대체 페이즈들이 수행될 수 있다. 단일 기판에 대해 요구되는 횟수만큼 되풀이하여 3 또는 그 이상의 분배 시퀀스들이 반복될 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이 움직이는 패드(예를 들어, 패드(109, 209))에 대하여 기판이 진동 및 회전하고 있는 동안에 수행될 수 있다. 이러한 폴리싱 페이즈들이 완료된 이후에, 패드(예를 들어, 패드(109, 209))는 세정 페이즈를 겪을 수 있는데, 여기서 패드(예를 들어, 패드(109, 209))에는 656에서 세정액(예를 들어, DI수 또는 다른 불활성 액체 용액)이 공급될 수 있다. 세정액(예를 들어, 탈이온수)의 분배는 마지막에 가해진 화학적 성질을 희석하는데 이용될 수 있다. 다음에, 방법(500)이 중단될 수 있고, 새로운 기판이 기판 홀더(예를 들어, 기판 홀더(120, 220))에 배치될 수 있으며, 657에서 시작하여 제2 기판에 대해 전술한 방법(500)이 구현될 수 있다.
페이즈들 각각은 약 1초 내지 약 60초 걸릴 수 있다. 다른 시간 길이들이 이용될 수 있다. 펄스들 중 일부는 1초 미만일 수 있다. 각각의 페이즈는 동일하거나 상이한 길이로 이루어질 수 있다. 슬러리 성분들 중 일부는 일부 실시예들에 있어서 단일 펄스에서 하나보다 많은 처리 페이즈를 실시하기 위해 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 산화 및 부식 억제제 페이즈가 하나의 슬러리 성분으로서 결합되어, 하나의 펄스로서 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 착물화제가 연마재(예를 들어, 금속 산화물 연마재)와 단일 펄스에서 결합될 수 있다. 산화제는 과산화수소일 수 있다. 부식 억제제는 트리아졸일 수 있다. 착물화제는 유기산, 유기산염 또는 아미노산일 수 있다. 다른 타입의 산화제, 부식 억제제, 착물화제 및 연마재가 이용될 수 있다.
도 6은 (예를 들어, 개별 슬러리 성분들의 펄스들로서) 시간적 시퀀스에 따라 분배되는 일련의 슬러리 성분들을 이용하는 방법(600)의 다른 실시예를 도시한다. 폴리싱 화학적 성질의 시간-분리 도입의 이용은 화학적 작용제들(예를 들어, 2가지 이상의 슬러리 성분)의 이용에 있어서 증가된 융통성을 허용한다. 예를 들어, 산화 화학적 성질은 일반적으로 자기 제한적이다. 표면 막은 약 20 옹스트롬의 깊이로 산화된 다음, 중단될 수 있다. 시간에 있어서 슬러리 성분들을 분리함으로써, 보다 공격적인 산화 화학적 성질들이 이용될 수 있는데, 여기서 산화의 깊이는 기판에 공급된 화학적 슬러리 성분의 펄스의 길이에 의해 제어될 수 있다.
특히, 기판의 표면 상에 변형된 층을 형성하도록 특정 반응들에 영향을 미치기 위해서 개별 페이즈들이 실시될 수 있다. 일부 통상적인 재료 제거 프로세스들에서, 시스템들은 더 낮은 폴리싱 압력에서 제거를 억제할 수 있는 슬러리 첨가제들을 이용한다. 이러한 종래의 폴리싱 시스템들은 WID(within die) 두께의 양호한 제어를 제공할 수 있는데, 그 이유는 토포그래피(topography)가 제거되고나면 제거율이 극적으로 저하하기 때문이다. 그 결과, 낮은 밀도를 갖는 다이의 영역들에서의 토포그래피가 신속하게 제거되고, 그 후 다이의 다른 영역들에서의 토포그래피 제거가 계속되어 평탄화될 때까지 폴리싱이 이루어지는 동안에, 유전체 제거가 중단된다. 그러나, 이러한 시스템들은, 메인 토포그래피가 평탄화되고나면, (설계에 의해) 제거율이 매우 낮아지는 문제가 있다. 이들은 또한 큰 피처들이 불완전하게 제거되는 문제가 있을 수 있다. 슬러리 성분들(예를 들어, 첨가제, 첨가제가 없는 연마재, 그리고 가능하게는 간삽 및/또는 후속 세정)의 페이즈(예를 들어, 시간적) 도입을 갖는 본 발명의 일 양태에 따른 다단계 방법은 이러한 종래의 제한들을 극복하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 첨가제가 처음에 도입된 다음, 첨가제를 희석하고 제한된 막 제거를 가능하게 하는 연마재 용액이 도입될 수 있다. 첨가제를 신속하게 희석할 수 있으며, 연마 슬러리 성분의 차지(charge)가 없어질 때까지 제한된 막 제거를 허용하는 세정의 도입에 의해 부가적인 제거가 달성될 수 있다.
다단계 방법 및 시스템의 일례가 아래에 제공된다. 이 방법은 금속막 제거에 유용할 수 있고, 막 산화를 포함하는 산화 페이즈, 및 산화된 표면의 억제제 흡착 및 착물화제 지원 연마(complexing agent aided abrasion)의 페이즈를 수반할 수 있는데, 이는 반응 사이클마다 막 제거를 달성하기 위해 순차적으로 실행된다. 이 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 슬러리 성분들 각각은 시간적 시퀀스에 따라 패드(예를 들어, 패드(109, 209))와 기판(101) 사이에 분배될 수 있지만, 각각의 슬러리 성분의 분배 사이에 세정 페이즈가 실시된다. 따라서, 슬러리 성분(예를 들어, 산화, 억제제, 착물화제, 재료 제거제)의 각 펄스는 기판(101) 및 패드(예를 들어, 패드(109, 209))의 표면을 세정하기 위해서 세정제(예를 들어, DI수)의 펄스에 의해 분리될 수 있다.
특히, 제1 시간 증분(650)에서, 제1 슬러리 성분(예를 들어, 산화 슬러리 성분)이 공급될 수 있다. 이것 다음에 증분(702)에서 세정이 이어진다. 다음에, 제3 시간 증분(652) 동안 제2 슬러리 성분(예를 들어, 재료 제거 슬러리 성분)이 분배될 수 있다. 이것 다음에 증분(704)에서 다른 세정이 이어질 수 있다. 제1 슬러리 성분과 제2 슬러리 성분의 화학적 조성은 상이하다. 증분(704) 동안의 이 두번째 세정 다음에, 제5 시간 증분(654) 동안 제3 슬러리 성분(예를 들어, 부식 억제 슬러리 성분)이 이어질 수 있다. 이것 다음에 증분(706)에서 다른 세정이 이어질 수 있다. 이 시퀀스가 완료된 이후에, 이 시퀀스는 원하는 재료 제거를 달성하기 위해서 요구되는 횟수만큼 동일한 기판(101)에 대해 다시 반복될 수 있거나, 또는 새로운 기판이 기판 홀더(예를 들어, 120, 220) 내에 삽입될 수 있으며, 방법(700)에 의한 기판의 폴리싱이 새로운 기판에 대해 시작될 수 있다. 시간은 폴리싱 프로세스의 각각의 페이즈에 대해 동일하거나 상이할 수 있다.
억제제 흡착 페이즈 및 착물화-연마 페이즈와 같이, 시퀀스에서 다른 단계들이 이용될 수 있다. 페이즈들 중 2개 이상은 일부 실시예들에서 결합될 수 있다. 각각의 페이즈의 상대적인 지속시간은 특정 페이즈의 반응 동역학(reaction kinetics)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 산화 페이즈는 구리 폴리싱에 대해서는 상대적으로 짧을 수 있는 한편, 그것은 루테늄 또는 더 불활성인 금속들(more noble metals)의 폴리싱에 대해서는 상대적으로 길 수 있다. (억제제 흡착을 포함하는) 부식 억제제 페이즈의 펄스 지속시간 또한 흡착의 동역학에 기초하여 길이가 변할 수 있다. 마찬가지로, 착물화-연마 페이즈도 동역학에 기초하여 길이가 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 산화 슬러리 성분(예를 들어, 산화 용액)의 펄스 다음에, 부식 억제제 슬러리 성분(예를 들어, 억제제 용액)의 펄스가 이어질 수 있고, 그 다음에 착물화 슬러리 성분(예를 들어, 착물화제)의 펄스가 이어질 수 있다. 이들 순차적인 펄스들은 기판(101)이 패드(예를 들어, 패드(109, 209))의 움직이는 표면에 대해 눌려지고 있는 동안에 제공될 수 있다.
시간적 시퀀스에서의 슬러리 성분들의 페이즈 도입의 다른 예는 다음과 같다. 구리막 제거 프로세스가 제공되는데, 여기서 본 명세서에 설명된 바와 같이 기판(예를 들어, 웨이퍼)이 패드(예를 들어, 패드(109, 209))의 움직이는 표면에 대해 눌려지고 있는 동안에, 산화제와 억제제 용액의 결합된 슬러리 성분의 제1 페이즈 다음에 착물화제의 분리된 펄스가 이어진다. 일부 실시예들에서, 산화제와 억제제 용액의 결합된 슬러리 성분의 펄스와 착물화제의 분리된 펄스 사이에 세정액의 세정 펄스가 삽입될 수 있다. 선택적으로, 세정 펄스는 2-페이즈 시퀀스의 끝에 있을 수 있다.
금속 산화막 폴리싱 및 제거에 적응된 다른 방법 실시예에서, 2-페이즈 방법은 산화 슬러리 성분의 제1 펄스를 포함하고, 그 다음에 금속 산화물 연마재와 착물화제를 갖는 결합된 슬러리 성분의 분리된 순차적인 펄스가 이어질 수 있다. 선택적으로, 착물화제 슬러리 성분 및 금속 산화물 연마재 슬러리 성분은 3-페이즈 폴리싱 프로세스에서 분리된 페이즈들로서 차례로 실시될 수 있다. 시퀀스의 끝에 또는 페이즈들 사이에 세정 페이즈가 실시될 수 있다.
슬러리 성분들의 시간적 시퀀스 도입의 한가지 현저한 이점은, 각각의 단계 또는 펄스가 자기 제한적일 수 있으며, 이는 아주 작은 두께들, 특히 500 옹스트롬 미만, 특별히 200 옹스트롬 미만의 두께의 비교적 더 균일한 제거를 초래할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 일단 표면(예를 들어, 구리 표면)의 표면 산화 페이즈가 (약 25 내지 30 옹스트롬의) 수개의 원자 층에 대해 완료되면, 산화율이 극적으로 늦춰질 수 있다. 결과적으로, 착물화-연마 페이즈가 다음에 실행될 때, 막 제거는 페이즈의 길이에 상관없이 약 25 내지 30 옹스트롬으로 자동으로 제어될 수 있고, 막 제거 균일성은 제거율에 비교적 독립적이게 될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법들 각각에서, 슬러리 성분들의 분배는 본 명세서에 설명된 시스템 및 장치에 의해 제공될 수 있다. 선택적으로, 슬러리 성분들의 시간적 시퀀스 전달 및 가능하게는 세정을 수행하도록 되어 있는 다른 적합한 시스템들이 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 다른 실시예들이 다음의 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 화학 기계적 폴리싱 장치로서,
    폴리싱 패드를 지지하는 플래튼;
    상기 폴리싱 패드와 접촉하여 기판을 홀드하는 캐리어 헤드;
    복수의 상이한 슬러리 성분들을 제공하기 위한 복수의 슬러리 성분 공급기들 - 상기 복수의 상이한 슬러리 성분들의 각각의 슬러리 성분은 i) 연마제 및 에천트 중 적어도 하나, ii) 산화제, 또는 iii) 부식 억제제 중 하나를 포함함 -;
    상기 복수의 상이한 슬러리 성분들을 상기 폴리싱 패드로 분배하도록 구성된 분배기; 및
    상이한 슬러리 성분들이 상이한 시간들에서 전달되는 시간 시퀀스에 따라 상기 분배기가 상기 복수의 상이한 슬러리 성분들을 상기 폴리싱 패드로 전달하게 하도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 시퀀스는, 상기 시간 시퀀스에서의 상기 연마제 및 에천트 중 적어도 하나의 전달 이전에 상기 산화제의 전달을 포함하는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시간 시퀀스는, 상기 시간 시퀀스에서의 상기 연마제 및 에천트 중 적어도 하나의 전달 이후에 상기 부식 억제제의 전달을 포함하는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    세정액(rinsing liquid)을 제공하기 위한 세정액 소스를 포함하고, 상기 시간 시퀀스는, 상기 부식 억제제의 전달 이후에 상기 세정액의 전달을 포함하는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 시간 시퀀스 이후에, 상기 기판의 계속적인 폴리싱을 위해 상기 시간 시퀀스를 다시 시작하도록 구성되는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분배기는 각각의 슬러리 성분에 대해 하나의 분배기 헤드를 포함하는 복수의 별개의 분배기 헤드들을 포함하는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    세정액을 제공하기 위한 세정액 소스를 포함하고, 상기 분배기는 상기 세정액을 상기 폴리싱 패드에 분배하도록 구성되는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 분배기가 상기 복수의 상이한 슬러리 성분들의 전달과는 상이한 시간들에서 상기 세정액을 분배하게 하도록 구성되는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 분배기가 각각의 슬러리 성분의 전달 사이에서 상기 세정액을 분배하게 하도록 구성되는, 화학 기계적 폴리싱 장치.
  10. 기판을 폴리싱하는 방법으로서,
    기판을 움직이는 폴리싱 패드에 접촉시키는 단계; 및
    상이한 슬러리 성분들이 상이한 시간들에서 전달되도록 시간 시퀀스에 따라 복수의 상이한 슬러리 성분들을 상기 폴리싱 패드 상으로 분배하는 단계 - 상기 복수의 상이한 슬러리 성분들의 각각의 슬러리 성분은 i) 연마제 및 에천트 중 적어도 하나, ii) 산화제, 또는 iii) 부식 억제제 중 하나를 포함함 -
    를 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시간 시퀀스는, 상기 시간 시퀀스에서의 상기 연마제 및 에천트 중 적어도 하나의 전달 이전에 상기 산화제의 전달을 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시간 시퀀스는, 상기 시간 시퀀스에서의 상기 연마제 및 에천트 중 적어도 하나의 전달 이후에 상기 부식 억제제의 전달을 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 부식 억제제의 전달 이후에 세정액을 전달하는 단계를 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 슬러리 성분들의 전달 사이에 세정액을 전달하는 단계를 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 시간 시퀀스 이후에, 상기 기판의 계속적인 폴리싱을 위해 상기 시간 시퀀스를 다시 시작하는 단계를 포함하는, 기판 폴리싱 방법.
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