KR20210109664A - 폴리싱 시스템, 폴리싱 패드, 및 관련 방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 폴리싱 시스템, 폴리싱 패드, 및 관련 방법에 관한 것이다. 화학-기계적 폴리싱 시스템이 웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드, 회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드, 및 폴리싱 패드 상에 유체를 분배하기 위한 유체 디스펜서를 갖는 시스템을 포함한다. 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함한다. 화학-기계적 폴리싱 시스템은 각각의 압전 액츄에이터에 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력되는 전압을 측정하고, 측정된 전압에 따라 웨이퍼 표면의 토포그래피를 정성적으로 결정하고, 결정된 토포그래피에 따라 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정한다. 컨트롤러는 폴리싱 패드의 표면 토포그래피를 조정하기 위해 하나 이상의 압전 액츄에이터에서 압전 효과 또는 역압전 효과를 유도함으로써 강도를 조정한다.
Description
우선권 주장
본 출원은 발명의 명칭이 "Polishing System, Polishing Pad, And Related Methods"이며 2019년 1월 28일에 출원된 미국 가특허출원번호 16/259,832를 기초로 우선권을 주장한다.
기술분야
본 개시 내용의 실시예는 일반적으로 반도체 처리 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 웨이퍼의 평탄화 공정에 관한 것이다.
일부 응용 분야에서 제조 중에 반도체 웨이퍼의 화학-기계적 폴리싱 공정으로 특징지어질 수 있는 화학-기계적 평탄화(CMP) 공정은 수년 동안 일반적으로 사용되는 기술이었다. CMP 시스템은 일반적으로 회전 가능한 폴리싱 패드, 회전 가능한 웨이퍼 캐리어, 및 CMP 공정 동안 폴리싱 패드 상에 슬러리를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 유체를 분배하기 위한 유체 디스펜서로 구성된다. 비제한적인 예로서, CMP에 대한 사용 영역 중 하나는 장치 제조 동안 반도체 기판 상에 개별 층(유전체, 금속, 또는 유전체와 금속의 조합)의 평탄화를 위한 것이다. CMP는, 가령, 다마신 공정에 따른 과도한 금속 증착, 얕은 트렌치 소자분리(STI) 단계로부터 과도한 산화물 제거, 또는 레벨간 유전체(ILD) 및 금속간 유전체(IMD) 층의 평탄화와 같은 IC 층의 바람직하지 않은 토포그래피 특징을 제거한다. IC 제조에 사용되는 CMP의 주요 목적은 중첩된 다양한 재료 레벨의 정렬을 유지하고 레벨의 특징의 임계 수치를 보존하기 위해 순차적 재료를 증착하고 패터닝하는 각각의 작업에서 표면 평면성을 유지하는 것이다.
CMP 공정 동안, 유체(예를 들어, 슬러리)와 기판의 화학적 상호작용은 폴리싱 표면에서 화학적으로 개질된 층을 형성한다. 이와 동시에, 유체의 연마제는 화학적으로 개질된 표면 층과 기계적으로 또는 화학적으로 상호작용하여 재료를 제거할 수 있다. 폴리싱 패드는 일반적으로 경질의 마이크로-다공성 폴리머 재료, 가령, 폴리우레탄으로 제조되며 균일한 유체 전달, 웨이퍼의 노출된 표면으로부터 반응 생성물의 분포 및 제거, 웨이퍼를 가로질러 폴리싱 헤드에 의해 제공되는 수직력(이는 또한 업계에서 "압력"으로 특징지어질 수 있음)의 균일한 분포를 제공하는 등 여러 기능을 수행한다. 나노에서 마이크론 규모에서, 얇은 표면층의 형성 및 제거에서 패드와 유체의 상호 작용은 제거율(RR), 표면 평탄도, 표면 불균일성, 표면 결함 및 재료 제거 선택성을 결정한다. 이와 관련하여, 폴리싱 패드의 국부적 재료/마찰학적/기계적 특성은 CMP 공정을 사용하여 구현된 전체 표면 평탄화 및 반도체 기판의 표면 영역의 국부적 평탄화 모두에 중요하다.
다수의 종래의 CMP 시스템에서, 웨이퍼의 상이한 영역들 사이에 인가된 수직력 차이가 존재하지 않는데, 이는 웨이퍼에 가해지는 수직력은 웨이퍼 표면의 모든 영역 사이에서 제어하기 어렵기 때문이다. 이 문제는 차례로 웨이퍼의 전체 표면에 걸친 화학-기계적 평탄화 공정의 균일성 결여를 야기할 수 있다. 균일성의 결여는 차례로 웨이퍼의 중심 영역과 웨이퍼의 주변 영역 사이에서 웨이퍼 재료 제거의 속도 및 정도의 차이를 야기할 수 있다. 따라서, 실제로, 균일한 웨이퍼 평탄도 품질을 얻기가 어렵다.
또한, 웨이퍼 재료 제거율과 정도의 차이로 인해 웨이퍼의 중심 영역과 웨이퍼의 주변 영역 사이의 두께가 차이나고, 웨이퍼로부터 상이하게 반사되는 광을 발생시킨다. 광의 상이한 반사는 웨이퍼에서 수행되는 결함 스캔 공정과 같은 후속 공정에서 감지 실패 또는 오탐으로 쉽게 이어질 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 다양한 경도의 폴리싱 패드를 사용하여 웨이퍼 표면에 걸쳐 서로 다른 압력 분포를 달성하였으며, 다중 구역 에어백 폴리싱 헤드 기술을 사용하여 웨이퍼의 서로 다른 넓은 영역에 가해지는 압력을 변경하였다. 그러나, 이러한 접근 방식은 마이크로 스케일 또는 나노 스케일과 같은 더 작고 국부적인 스케일에서 웨이퍼 표면의 표면 토포그래피 이상을 해결하는 데 성공하지 못하였다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예는 웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드, 회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드, 및 폴리싱 패드 상에 유체를 분배하기 위한 유체 디스펜서를 갖는 시스템을 포함한다. 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성한다. 추가로, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이 위에 배치된 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함한다.
시스템은 어레이의 압전 액츄에이터 각각에 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있으며, 컨트롤러는: 적어도 하나의 프로세서; 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 컨트롤러가 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하여, 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 측정된 전압에 따라, 웨이퍼의 적어도 일부의 토포그래피를 결정하게 하고, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 저장하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함한다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는 어레이의 하나 이상의 압전 액츄에이터를 활성화 함으로써 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예는 화학-기계적 폴리싱 시스템을 위한 폴리싱 패드를 포함하고, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성한다. 추가로, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이 위에 배치된 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함한다. 추가 실시예에서, 어레이의 압전 액츄에이터는 서로 바로 인접하게 배향될 수 있다. 추가 실시예에서, 폴리싱 패드는 보호 커버를 포함하는 상부 층 및 상부 층 아래에 형성된 하부 층을 포함할 수 있으며, 압전 액츄에이터의 어레이는 하부 층의 적어도 실질적으로 전체를 형성한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예는 웨이퍼를 폴리싱하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 웨이퍼가 폴리싱 패드에 대해 가압되도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 출력되는 전압을 측정하는 단계, 상기 측정된 전압에 따라 웨이퍼의 불균일 구조물의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 적어도 하나의 압전 액츄에이터의 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계, 및 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 불균일 구조물을 폴리싱 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 웨이퍼의 오버 또는 언더 폴리싱된 영역을 식별하는 단계, 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가함으로써 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하는 단계, 인가된 전기 에너지로 인해 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 변형을 겪도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로지르는 웨이퍼의 불균일 구조물의 예상 경로를 결정하는 단계, 및/또는 불균일 구조물이 폴리싱 패드의 부분에 도달할 때 웨이퍼의 불균일 구조물의 예상 경로에 상관하는 폴리싱 패드의 일부의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 일부 실시예는 웨이퍼를 폴리싱하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 웨이퍼가 폴리싱 패드에 대해 가압되게 하는 단계, 폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하는 단계, 측정된 전압에 따라 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼 영역의 토포그래피를 결정하는 단계, 결정된 토포그래피에 따라, 상기 영역이 언더 폴리싱 또는 오버 폴리싱 되었는지를 결정하는 단계, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 폴리싱 패드의 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계, 및 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 포함하고, 폴리싱 패드의 활성화된 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역을 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 웨이퍼의 오버 또는 언더 폴리싱된 영역을 식별하는 단계, 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가함으로써 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하는 단계, 인가된 전기 에너지로 인해 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 변형을 겪도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로지르는 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로를 결정하는 단계, 및/또는 웨이퍼의 영역이 폴리싱 패드의 부분에 도달할 때 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로에 상관하는 폴리싱 패드의 일부의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 방법은 폴리싱 패드의 토포그래피를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시의 추가 실시예는 웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드 및 회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드를 포함하는 화학-기계적 폴리싱 시스템을 포함한다. 폴리싱 패드는 다공성 폴리머 본체를 포함하는 상부 본체 및 상부 본체 아래에 배치되고 압전 액츄에이터의 어레이를 포함하는 하부 본체를 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 상세한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 제공된 다음의 상세한 설명을 참조해야 하며, 유사한 요소는 일반적으로 유사한 번호로 표시되고:
도 1은 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 화학-기계적 폴리싱 시스템의 개략도;
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 폴리싱 패드의 상면도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 압전 효과 및 역압전 효과를 나타낼 때의 압전 액츄에이터의 기능을 개략적으로 나타낸 도면;
도 4는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 상부에 형성된 불균일 구조물을 갖는 웨이퍼 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 폴리싱 패드의 개략도; 및
도 5는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 웨이퍼 상에서 화학-기계적 연마 공정을 수행하는 방법의 흐름도.
도 1은 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 화학-기계적 폴리싱 시스템의 개략도;
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 폴리싱 패드의 상면도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 압전 효과 및 역압전 효과를 나타낼 때의 압전 액츄에이터의 기능을 개략적으로 나타낸 도면;
도 4는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 상부에 형성된 불균일 구조물을 갖는 웨이퍼 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 폴리싱 패드의 개략도; 및
도 5는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 웨이퍼 상에서 화학-기계적 연마 공정을 수행하는 방법의 흐름도.
본 명세서에 제시된 예시는 화학-기계적 폴리싱 시스템 또는 그 구성요소의 실제 도면이 아니라 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용되는 이상적인 표현일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 것과 같이, "하나", "한", "그"와 같은 단수 형태들은, 문맥에서 명확하게 지시하지 않는 한, 모두 복수 형태들도 포함하는 것으로 이해해야 한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 재료, 구조, 특징, 또는 방법 행위에 관해, 용어 "할 수 있다(may)"는 그러한 것이 본 개시 내용의 실시예의 구현에 사용하기 위해 고려된다는 것을 나타내고, 그러한 용어는 보다 제한적인 용어보다 우선적으로 사용되며, 함께 사용 가능한 그 밖의 다른 호환 가능한 재료, 구조, 특징 및 방법이 제외되어야 하거나 제외되어야 한다는 암시를 피하기 위한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", "위", "상부" 등과 같은 관계 용어는 본 개시 내용 및 첨부 도면을 이해하는데 있어 명확성과 편의를 위해 사용되었으며, 문맥에서 달리 명시적으로 나타내는 경우를 제외하고는, 이에 의존하거나 함축하지 않는다. 예를 들어, 이러한 용어는, 웨이퍼 및/또는 화학-기계적 폴리싱 시스템의 요소의 배향을 통상적인 배향으로 지칭할 수 있다. 또한, 이들 용어는 도면에 예시된 바와 같이 웨이퍼 및/또는 화학-기계적 폴리싱 시스템의 요소의 배향을 지칭할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 주어진 매개변수, 특성 또는 조건에 관해 "실질적으로"라는 용어는 주어진 매개변수, 특성 또는 조건이 작은 정도의 변동, 가령, 허용 가능한 제작 공차 내에서 충족된다는 것을 당업자가 이해할 정도를 의미하고 포함한다. 예로서, 실질적으로 충족되는 특정 매개변수, 특성 또는 조건에 따라, 매개변수, 특성 또는 조건은 적어도 90.0% 충족, 적어도 95.0% 충족, 적어도 99.0% 충족, 또는 심지어 최소 99.9% 충족일 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 주어진 매개변수에 관해, 사용되는 용어 "약"은 명시된 값을 포함하고 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다(예를 들어, 주어진 매개변수의 측정과 관련된 오류의 정도 및 제조 공차 등으로 인한 변동).
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 마이크로미터 및 나노미터 규모의 특징 수치를 포함하는 구조가 부분적으로 또는 완전히 제조되는 재료를 의미하고 포함한다. 그러한 재료는 통상적인 반도체(예를 들어, 실리콘) 웨이퍼, 뿐만 아니라 다른 반도체 재료 및 기타 재료의 벌크 기판을 포함한다. 편의상, 이러한 재료는 아래에서 "웨이퍼"로 언급된다. 이러한 재료 상에 형성된 예시적인 구조는 예를 들어 집적 회로(능동 및 수동), MEMS 장치, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 화학-기계적 폴리싱 시스템(이하 "CMP 시스템"이라 지칭함)(100)의 개략도이다. CMP 시스템(100)은 회전 가능한 플래튼 샤프트(106)에 부착된 회전 가능한 플래튼(104)에 장착된 폴리싱 패드(102)를 포함할 수 있다. CMP 시스템(100)은 회전 가능한 헤드 샤프트(110)에 고정된 회전 가능한 헤드(108) 및 슬러리를 포함할 수 있는 유체(113)를 분배하기 위한 유체 디스펜서(111)를 추가로 포함할 수 있다. 폴리싱 되는 웨이퍼(112)(즉, 기판)가 회전 가능한 헤드(108)에 장착될 수 있다. 작동 시에, 유체(113)는 폴리싱 패드(102)에 제공될 수 있고, 폴리싱 패드(102)와 회전 가능한 헤드(108)는, 도 1에서 화살표로 표시된 방향으로 플래튼 샤프트(106) 및 헤드 샤프트(110)에 의해 회전되거나 이들에 대해 수직일 수 있다. 헤드 샤프트(110)를 회전시켜, 웨이퍼(112)가 폴리싱 패드(102) 및 패드 표면 상의 유체(113)와 접촉하게 하고, 폴리싱 패드(102)와 유체(113)가 웨이퍼(102)의 접촉 표면 상의 재료와 상호 작용에 의해 폴리싱 되게 함으로써, 도 1에서 "하중"으로 표시된 수직력이 회전식 헤드(108)에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, CMP 시스템(100)은 CMP 시스템(100)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(114)를 추가로 포함할 수 있다. 컨트롤러(114)는 입력/출력 컴포넌트(124) 및 메모리(122)에 결합된 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 마이크로프로세서, 필드-프로그래밍 가능한 게이트 어레이, 및/또는 기타 적절한 논리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(122)는 휘발성 및/또는 비휘발성 매체(예를 들어, ROM, RAM, 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 장치, 및/또는 다른 적절한 저장 매체) 및/또는 데이터를 저장하도록 구성된 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리(122)는, 폴리싱 패드(102)의 상부 표면을 가로질러 웨이퍼(112)의 예상 경로를 결정하기 위해, 회전 가능한 플래튼(104) 및 회전 가능한 헤드(108)를 회전시키기 위해, 폴리싱 패드(102)에 유체(113)를 제공하기 위해, 전압을 측정하기 위해, 전압을 제공하기 위해, 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있는 알고리즘 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(120)는 데이터를 서버 또는 개인용 컴퓨터와 같은 컨트롤러(114)에 (예를 들어, 인터넷을 통해) 작동 가능하게 결합된 컴퓨팅 장치에 전송하도록 작동 가능하게 결합된다. 입력/출력 구성 요소(124)는 디스플레이, 터치 스크린, 키보드, 마우스, 및/또는 운영자로부터 입력을 수용하고 운영자에게 출력을 제공하도록 구성된 그 외의 다른 적절한 유형의 입력/출력 장치를 포함할 수 있다.
도 2-5에 관해 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 폴리싱 패드(102)는 CMP가 폴리싱 되는 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 감지하도록 구성된 압전 액츄에이터(예를 들어, 마이크로 압전 액츄에이터)의 어레이를 포함할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 웨이퍼의 표면 토포그래피는 상당히 다양할 수 있고, 종래의 시스템에서, 웨이퍼 표면 상의 노출된 재료 수준의 상대적으로 높은 영역은 웨이퍼(112)의 상대적으로 낮은 영역에 대해 상이하게 폴리싱 될 수 있다(예를 들어, 웨이퍼 표면으로부터 재료 제거의 상이한 속도 및 정도를 겪을 수 있다). 이러한 현상은 웨이퍼 표면의 상이한 영역의 오버 폴리싱 또는 언더 폴리싱을 야기하여 웨이퍼로부터 다이스의 높은 수율 손실을 야기할 수 있다. 또한, 에지 조정 가능성(즉, 웨이퍼(112)의 외주 에지 근처에서 폴리싱을 조정하는 능력) 및 국부적 오버/언더 폴리싱 영역의 균일성을 제어하는 능력의 부족은 웨이퍼로부터 다이스의 높은 수율 손실로 이어진다. 또한, 에지 조정 능력의 부족 및 제어 균일성 제어 능력의 부족은, 하류 공정, 가령, 예를 들어, 후속 니트라이드 화학-기계적 폴리싱 공정에서 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 에지 조정 가능성의 부족 및 제어 균일성 제어 능력의 부족은 에지 균일성에 영향을 미칠 수 있다.
추가로, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 폴리싱 패드(102)의 압전 액츄에이터의 어레이는 웨이퍼(112)의 토포그래피를 감지하기 위해 사용될 수 있고, 컨트롤러(114)는 웨이퍼(112)의 감지된 토포그래피 불균일성에 대응하기 위해 폴리싱 패드(102)의 국부적 토포그래피(예를 들어, 상부 표면의 형상, 크기 및 높이)를 조정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 웨이퍼(112)의 또는 개선된 웨이퍼 균일성을 제공할 수 있는 웨이퍼(112)의 토포그래피의 더 높고 불균일한 영역을 제거하기 위하여, 웨이퍼(112)의 작은 국부적 영역이 폴리싱되는 강도를 조절할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "강도"라는 용어는, 웨이퍼(112)를 폴리싱하는 동안, 폴리싱 패드(102)의 한 주어진 부분 또는 전체 폴리싱 패드(102)가 웨이퍼(112)로부터 재료를 제거하는 속도를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하는 것은, 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 상대적으로 높은 영역 및 낮은 영역의 폴리싱 패드 제거의 강도의 국부적이고 심지어 마이크로 제어 또는 나노 제어를 제공할 수 있고, CMP 공정 동안 웨이퍼(112) 표면의 오버-폴리싱 및 언더-폴리싱된 영역의 면적 및 정도를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 본 개시의 폴리싱 패드(102)는 CMP 시스템(100)의 성능을 개선할 수 있고, 제조의 각각의 단계에서 웨이퍼(112)의 처리 품질을 개선할 수 있고, 웨이퍼(112)의 표면 전체에 걸쳐, 그리고, 특히 웨이퍼(112)의 주변 에지에 근접한, 수용 가능한 반도체 다이스의 수율을 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 폴리싱 패드(102)의 상면도이다. 일부 실시예에서, 폴리싱 패드(102)는 압전 액츄에이터(202)(예를 들어, 마이크로 압전 액츄에이터(202))의 어레이(201)를 포함할 수 있다. 도 3a 및 3b에 관해 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 명세서에서 사용되는 용어 "압전"은, 기계적 응력을 받을 때 전압을 생성(즉, 출력)하는 요소 및/또는 전기 에너지(예를 들어, 인가된 전압 또는 전기장)를 선형 변위로 변환하는 요소를 의미할 수 있다.
일부 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)는 일반적인 원형 형상(예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 형상 및 크기에 대응하는)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 어레이(201)의 압전 액츄에이터(202)는 일반적인 원형 형상을 형성하기 위해 서로에 대해 크기가 결정되고 배향될 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 서로 바로 인접하게 배향될 수 있다. 예를 들어, 압전 액츄에이터(202)는 폴리싱 패드(102)의 본체의 적어도 실질적으로 전체를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 필러 재료가 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)의 압전 액츄에이터(202) 중 적어도 일부 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패드 재료의 폴리우레탄이 인접한 압전 액츄에이터(202) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)는, 활성화되지 않을 때, 폴리싱 패드(102)의 적어도 실질적으로 평면의 상부 표면을 형성할 수 있으며, 이러한 실질적으로 평면의 상부 표면은 선택적으로는 아래에서 논의되는 바와 같이 또 다른 재료로 덮인다.
하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터(202) 각각은 아치형 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)는 압전 액츄에이터(202)의 복수의 동심원을 형성할 수 있으며, 압전 액츄에이터(202)의 각각의 동심원은 복수의 아치형이고 서로 횡방향으로 인접한 압전 액츄에이터(202)를 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 주어진 동심원 내의 압전 액츄에이터(202)의 경계(204)는 반경 방향으로 인접한 동심원의 압전 액츄에이터(202)의 경계(204)와 공통 반경을 따라 정렬될 수 있다. 따라서, 압전 액츄에이터(202)의 경계(204)는 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)의 중심으로부터 반경 방향으로 외부를 향해 연장될 수 있다. 하지만, 도 2에 도시된 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)는 예시를 위해 도시되었으며, 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201)는 어레이(201)를 제공하기 위해 압전 액츄에이터(202)의 임의의 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 압전 액츄에이터(202)는 원형 형상, 직사각형 형상, 육각형 형상, 팔각형 형상, 또는 임의의 다른 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 액츄에이터 형상 및 크기의 조합이 사용되어 어레이를 형성할 수 있다.
추가로, 각각의 압전 액츄에이터(202)는, 예를 들어, 적절한 버스 구조에 의해, 컨트롤러(114)(도 1)에 개별적으로 작동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 압전 액츄에이터(202) 각각은, 컨트롤러(114)가 개별 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압을 측정할 수 있고 다양한 크기의 전기 에너지(예를 들어, 전압, 전기장 등)를 압전 액츄에이터(202)에 인가할 수 있도록, 컨트롤러(114)(도 1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 압전 액츄에이터(202)가, 위에 설명된 바와 같이, 도 2에 더 큰 수치로 도시되어 있지만, 압전 액츄에이터(202)는 마이크로-압전 액츄에이터(202)를 포함할 수 있다. 특히, 압전 액츄에이터(202)는 100μm 미만인 폴리싱 패드(102)의 주 평면에서 적어도 하나의 수치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각각의 압전 액츄에이터(202)는 재료의 필름을 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 나노-압전 액츄에이터(202)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 압전 액츄에이터(202)는 100nm 미만인 폴리싱 패드(102)의 주 평면에서 적어도 하나의 수치를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 폴리머를 포함할 수 있다. PVDF 폴리머가 약 
의 압전 전압 상수를 갖기 때문에, PVDF 폴리머는 감지 분야에 유용하다. 또한, PVDF 폴리머는 대부분의 다른 압전 재료보다 높은 전압 상수를 갖는다. 또한, PVDF 폴리머는 다른 압전 결정(crystal)보다 훨씬 낮은 밀도를 나타내므로, 향상된 구조적 유연성이 제공되고 감지 분야에 유용할 수 있다. 일부 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 PVDF 및 폴리우레탄(PU)을 포함하는 복합재를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 하나 이상의 다른 압전 재료, 가령, 석영, 납 지르코네이트 티타네이트(PZT), 폴리 비닐 카보네이트(PVC), 나일론 11, 및 바륨 티타네이트를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 폴리싱 패드(102)는 유체(113)(도 1)로부터 압전 액츄에이터(202)를 보호하고 웨이퍼(112)(도 1)와 직접 인터페이싱 하기에 적합한 토포그래피, 밀도 및 경도를 나타내는 표면을 제공하기 위한 폴리싱 커버(206)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 커버의 사용은 동일한 폴리싱 패드(102)가 웨이퍼 표면으로부터 상이한 재료의 제거를 포함하는 다양한 CMP 공정에서 사용되는 것을 허용할 수 있다. 폴리싱 커버(206)는 폴리싱 패드(102)의 구조를 더 잘 도시하기 위해 도 2에서 부분적으로 제거된다. 하나 이상의 실시예에서, 보호 커버(206)는 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 폴리싱 커버(206)는 폴리싱 패드에 사용가능한 임의의 다른 적절한 폴리머 또는 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 폴리싱 커버(206)는 상대적으로 얇을 수 있고, 따라서 폴리싱 패드(102)에 대해 가압될 때 폴리싱 커버(206)의 표면이 웨이퍼(112)(도 1)의 표면 토포그래피에 순응하도록 허용하게끔 매우 유연할 수 있다. 이러한 순응성은, 압전 액츄에이터(202)의 감지 능력 뿐만 아니라 활성화된 압전 액츄에이터로부터 웨이퍼(112)에 대한 상향 수직력의 국부적이고 집중된 전달을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리싱 커버(206)는 재료의 필름을 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 폴리싱 패드(102)는 별개의 폴리싱 커버를 포함하지 않을 수도 있다. 오히려, 압전 액츄에이터(202)는 폴리우레탄 또는 다른 패드 재료의 본체 내에 내장될 수 있고, 압전 액츄에이터(202)는 본체를 통해 노출되지 않을 수도 있다.
일부 실시예에서, 폴리싱 패드(102)는 상부 본체(예를 들어, 층) 및 상부 본체 아래에 배치된 하부 본체(예를 들어, 층)를 가질 수 있다. 상부 본체는 폴리싱 커버(206)를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 상부 본체는 종래의 폴리싱 패드의 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 본체는 내부에 형성된 공극 및/또는 홈을 갖는 폴리머(예를 들어, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리카보네이트 등) 본체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 본체는 임의의 통상적인 개방-공극 또는 폐쇄-공극 폴리싱 패드의 일부를 포함할 수 있다. 또한, 상부 본체는 웨이퍼(112)와의 접촉으로 인해 상부 본체가 겪는 힘을 하부 본체로 전달하기에 충분히 유연할 수 있다. 폴리싱 패드(102)의 하부 본체는 본 명세서에 설명된 압전 액츄에이터(202)의 어레이(201) 중 임의의 어레이를 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 압전 액츄에이터(202)는 압전 효과(즉, 기계적 응력(예를 들어, 압축 또는 인장 응력)를 받을 때 전하를 축적함) 및 역압전 효과(즉, 인가된 전기 에너지를 기계적 응력(예를 들어, 즉, 압축 또는 인장 응력)으로 변환함)를 나타낼 수 있으며, 각각의 경우 압전 액츄에이터(202)의 재료의 수치 변화가 야기된다. 도 3a 및 3b는 각각 압전 효과 및 역압전 효과를 나타낼 때 압전 액츄에이터(202)의 기능의 개략도이다. 도 1, 2 및 3a를 함께 참조하면, 압전 액츄에이터(202)가 압축을 받게 되면, 압전 액츄에이터(202)는 전압을 생성(예를 들어, 출력)할 수 있으며, 마찬가지로, 압전 액츄에이터(202)에 인가되는 전압을 증가시키면(예를 들어, 양의 전압), 액츄에이터(202)는 압축을 받게 되어 서로를 향하는 방향의 화살표로 표시된 바와 같이 음의 수치 변위를 생성할 수 있다. 도 1, 2 및 3b를 함께 참조하면, 압전 액츄에이터(202)가 인장을 받게 되면, 압전 액츄에이터(202)는 전압을 생성(예를 들어, 출력)할 수 있으며, 마찬가지로, 압전 액츄에이터(202)에 인가되는 전압을 감소시키면(예를 들어, 음의 전압), 액츄에이터(202)는 인장을 받게 되어 대향 방향의 화살표로 표시된 바와 같이 양의 수치 변위를 생성할 수 있다. 전술한 도면에서, 압전 액츄에이터(202)에 인가된 전압을 증가시키거나 또는 감소시키면 압전 액츄에이터(202)의 상대적 변위가 변경될 것이다. 일부 실시예에서, 압전 액츄에이터(202)는 활성화 시에 폴리싱 패드(102)의 회전 방향에 대해 수직 방향으로의 변위를 나타낸다.
더욱이, 주어진 전압을 받을 때 압전 액츄에이터(202)에 의해 나타나는 변위는 인가된 전기장 세기(E), 압전 액츄에이터(202)의 길이(L), 및 압전 액츄에이터(202)의 재료의 특성의 함수이다. 예를 들어, 압전 액츄에이터(202)의 변위는 다음 방정식으로 표현된다:
(1) 
여기서, dij는 압전 재료의 변형 계수를 나타내고, T0은 압전 액츄에이터(202)의 두께(예를 들어, 원래 길이)를 나타내고, 
은 당업계에 알려진 바와 같이 압전 액츄에이터(202)의 길이 변화를 나타낸다.
도 4는 불균일한 토포그래피 표면 특징부(402)를 갖는 웨이퍼(112) 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 폴리싱 패드(102)의 개략도이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "불균일 특징부"는, 웨이퍼(112)의 원하는 균일한 표면 토포그래피에 대해 돌출하거나 및/또는 오목하게 형성된 돌출부 및/또는 오목부를 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 불균일 특징부(402)는 웨이퍼(112) 표면의 오버-폴리싱 또는 언더-폴리싱된 영역을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 불균일 특징부(402)는, 웨이퍼(112) 내의 휨, 굽힘, 또는 굴곡으로 인해, 웨이퍼(112)의 또 다른 부분보다, 회전 가능한 헤드(108)(도 1)로부터 폴리싱 패드(102)를 향해 하향으로 돌출되는 웨이퍼(112)의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불균일 특징부(402)는 웨이퍼(112)의 외주 에지(예를 들어, 웨이퍼(112)의 에지)에 근접한 웨이퍼(112)의 영역을 지칭할 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 불균일 특징부(402)는 설명을 용이하게 하기 위해 일반적인 원형 형상을 갖는다. 그러나, 불균일 특징부(402)는 임의의 형상을 가질 수 있다는 것이 이해된다.
도 1 및 4를 함께 참조하면, 도 1에 관해 위에서 언급한 바와 같이, 작동 시에, 웨이퍼(112)는 폴리싱 패드(102)에 대해 가압될 수 있다. 폴리싱 패드(102)에 대해 가압될 때, 불균일 특징부(402)의 위치와 상관되는(즉, 불균일 특징부(402)에 대해 가압된) 압전 액츄에이터(202)는 불균일 구조물(402)의 토포그래피에 따라 인장 또는 압축을 받을 수 있고, 인장 또는 압축으로 인해 컨트롤러(114)에서 탐지할 수 있는 전압을 생성(예를 들어, 출력)할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼(112)에 대해 가압된(예를 들어, 폴리싱 패드(102) 상의 웨이퍼(112)의 위치에 상관되는) 모든 압전 액츄에이터(202)는 적어도 일부 인장 또는 압축을 받을 수 있으며 상기 인장 또는 압축에 따라 전압을 생성(즉, 출력)할 수 있다.
컨트롤러(114)는 웨이퍼(112)의 표면과의 접촉에 응답하여 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급된 바와 같이, 압전 액츄에이터(202) 각각은, 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압이 컨트롤러(114)에 의해 측정 가능하도록, 컨트롤러(114)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 출력 전압에 기초하여, 컨트롤러(114)는 불균일 특징부(402)와의 접촉을 포함하여 웨이퍼(112)의 표면과의 접촉에 의해 야기되는 다양한 압전 액츄에이터(202)의 변위를 결정할 수 있다. 결과적으로, 컨트롤러(114)는 불균일 특징부(402)의 토포그래피(예를 들어, 위치, 크기, 형상 및 높이)를 포함하는 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 전술한 공식 1 및/또는 감지된 전압 출력에 적용되는 그 밖의 다른 종래의 알고리즘을 이용할 수 있으며, 따라서 불균일 특징부(402)의 표면 토포그래피 및/또는 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 결정하기 위해 각각의 압전 센서(202)의 양의 또는 음의 수치 변위를 이용할 수 있다. 일부 실시예에서, 감지된 모든 전압은 인가된 압축을 나타낼 수 있고, 컨트롤러(114)는 상대 전압에 따른 불균일 구조물(402)의 표면 토포그래피를 포함하는 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼(112)의 토포그래피는 웨이퍼의 전체 평면(예를 들어, 평평하거나 더 평평한) 표면에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, CMP 시스템(100)은 전체 평면 표면에 대해 정성적으로 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 측정할 수 있다.
불균일 구조물(402)의 결정된 표면 토포그래피에 따라, 컨트롤러(114)는, CMP 공정에 의해 웨이퍼(112)의 표면으로부터 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거하기 위하여, 그리고, 웨이퍼(112)의 에지를 포함하여 표면에 더 많은 균일성을 제공하기 위하여, 폴리싱 패드(102)의 바람직한 카운터(예를 들어, 조정된) 표면 토포그래피를 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 웨이퍼(112)로부터 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거하기 위하여, 그리고, 웨이퍼(112)의 표면에 더 많은 균일성을 제공하기 위하여, 폴리싱 패드(102)의 영역의 강도를 조정하도록 압전 액츄에이터(202)의 필요한 변위를 결정할 수 있다. 또한, 폴리싱 패드(102)의 결정된 카운터 토포그래피에 따라, 컨트롤러(114)는 어느 압전 액츄에이터(202)가 각각의 압전 액츄에이터(202)의 수치 변위 정도를 활성화되는지(예를 들어, 압축 또는 인장을 받는지) 결정할 수 있다. 예를 들어, 불균일 특징부(402)의 높은 부분(예를 들어, 돌출부)과 상관하는 압전 액츄에이터(202)에 대해, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)가 인장(예를 들어, 돌출)을 겪게 하여, 폴리싱 패드(102)가 불균일 구조물(402)의 높은 부분을 폴리싱하는(예를 들어, 높은 부분으로부터 재료를 제거하는) 강도를 증가시키도록 결정할 수 있다. 이와 유사하게, 불균일 특징부(402)의 낮은 부분(예를 들어, 리세스)에 상관하는 압전 액츄에이터(202)에 대해, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)가 상대 압축(예를 들어, 후퇴 또는 철회)을 겪게 하여, 폴리싱 패드(102)가 불균일 특징부(402)의 낮은 부분을 폴리싱하는(예를 들어, 낮은 부분으로부터 재료를 제거하는) 강도를 감소시키도록 결정할 수 있다.
결정된 변위에 따라, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)에 필요한 전압을 인가하여, 폴리싱 패드(102)의 카운터 토포그래피 및 필요한 변위를 구현하도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 필요한 전압을 결정하기 위한 임의의 공지된 적절한 공식 및/또는 알고리즘 또는 전술한 공식 1을 이용하여, 재료 특성에 따라 압전 액츄에이터(202)의 필요한 변위를 구현할 수 있다.
폴리싱 패드(102)의 카운터 토포그래피(즉, 압전 액츄에이터(202)의 필요한 변위)를 결정할 때, 컨트롤러(114)는 불균일 특징부(402)에 상응하는 압전 액츄에이터(202)의 하나 이상의 영역(도면부호 406으로 표시됨)을 활성화하여, 카운터 토포그래피를 폴리싱 패드(102)에 구현할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)에 전기 에너지(예를 들어, 전압, 전기장 등)를 인가하여, 압전 액츄에이터(202)가 압축 또는 인장 정도를 겪게 하여, 카운터 토포그래피를 폴리싱 패드(102)에 구현할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)가 인장을 겪게 하여, 폴리싱 패드(102)가 웨이퍼(112)의 영역을 폴리싱하는 강도를 증가시키거나 및/또는 액츄에이터(202)가 압축을 겪게 하여 폴리싱 패드(102)가 웨이퍼(112)의 영역을 폴리싱하는 강도를 감소시키게 할 수 있다.
또한, 컨트롤러(114)는, 회전 가능한 헤드(108)의 알려진 회전 속도 및 모션 및 폴리싱 패드(102)와 회전 가능한 플래튼(104)의 알려진 회전 속도에 따라, CMP 공정 동안 폴리싱 패드(102)의 상부 표면을 가로지르는 불균일 특징부(402)의 예상 경로를 결정할 수 있다. 더욱이, 결정된 경로에 따라, 컨트롤러(114)는, 불균일 특징부(402)가 압전 액츄에이터(202)에 도달함에 따라, 불균일 구조물(402)의 결정된 경로를 따라 압전 액츄에이터(202)를 선택적으로 활성화하고, 불균일 특징부(402)의 통과 후에는, 압전 액츄에이터(202)를 비활성화할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(114)는 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압을 연속적으로 빠르게 측정하고, 웨이퍼(112)의 불균일 구조물(402)의 결정된 경로를 따라 압전 액츄에이터(202)를 동일하게 신속하게 활성화 및 비활성화하며, 불균일 특징부(402)를 폴리싱하는 강도를 조정하여, 웨이퍼(112)로부터 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거할 수 있다. 그 결과, 불균일 특징부(402)는 웨이퍼(112)의 다른 영역의 오버 폴리싱 및/또는 언더 폴리싱 없이도 감소 및/또는 제거될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(114)는 전압 및/또는 전압의 변화에 대해 압전 액츄에이터(202)를 연속적으로 모니터링하는 폐쇄 루프 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 컨트롤러(114)는 CMP 공정 동안 압전 액츄에이터(202)를 연속적으로 활성화 및 비활성화 한다. 추가로, 컨트롤러(114)는 회전 가능한 헤드(108) 및 폴리싱 패드(102)의 회전 속도 및 위치를 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
웨이퍼(112)의 측정되고 결정된 표면 토포그래피에 따라 웨이퍼(112)의 영역이 폴리싱되는 강도를 조정하기 위해 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하면, 종래의 CMP 시스템에 비해 추가 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 표면 토포그래피를 조정하면, 개선된 에지 조정성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 표면 토포그래피를 조정하면, 웨이퍼(112)의 외주 에지가 폴리싱되는 강도가 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피에 따라 조정될 수 있게 한다. 또한, 폴리싱 패드(102)의 표면 토포그래피를 조정하면, 폴리싱 패드(102)의 강도가 적어도 마이크로스케일로 조정(즉, 조절)될 수 있게 된다. 따라서, 본 개시의 CMP 시스템(100)은 웨이퍼(112)의 표면에서 감지된 불균일성에 따라 웨이퍼(112)의 외주 에지 또는 그 밖의 다른 영역의 오버 폴리싱 및/또는 언더 폴리싱하는 문제를 감소 및/또는 제거할 수 있다. 추가로, 본 개시의 CMP 시스템(100)은 개선된 "웨이퍼 내 불균일성"을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 본 개시의 CMP 시스템(100)은 웨이퍼(112) 내의 불균일 특징부의 개수 및/또는 크기를 감소시킬 수 있다. 웨이퍼(112) 내의 불균일 특징부의 개수 및/또는 크기를 감소시키면, 웨이퍼(112)의 품질이 개선될 수 있으며, 추가 처리 공정에 응답하여 웨이퍼(112)로부터 수용 가능한 다이스의 더 높은 수율로 이어질 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(112) 내의 불균일 특징부의 개수 및/또는 크기를 감소시키면, 촙 옥사이드 CMP 레벨 및 추후의 니트라이드 CMP 레벨에서 웨이퍼(112)의 주변 에지에서의 오버 폴리싱의 제어성을 제공할 수 있다. 또한, 본 개시의 CMP 시스템(100)은 장치 제조의 임의의 CMP 단계 및 임의의 부품 유형에 제공될 수 있으며 본 명세서에 설명된 예에만 제한되지 않는다.
도 5는 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따른 웨이퍼 상에서 CMP 공정을 수행하는 방법(500)의 흐름도이다. 도 1-5를 함께 참조하면, 방법(500)은 도 5의 단계(505)에 도시된 바와 같이 CMP 시스템(100)의 회전 가능한 헤드(108)에 장착된 웨이퍼(112)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)은 임의의 통상적인 방법을 통해 CMP 시스템(100)의 회전 가능한 헤드(108)에 장착된 웨이퍼(112)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 추가로, 단계(505)는 회전 가능한 헤드(108)에 장착된 웨이퍼(112)를 폴리싱 패드(102) 위에 제공하는 것을 포함할 수 있다.
방법(500)은 회전 가능한 헤드(108) 및 웨이퍼(112)에 힘이 제공하여, 도 5의 단계(510)에 도시된 바와 같이, 회전 가능한 플래튼 샤프트(106)에 부착된 폴리싱 패드(102)에 대해 수직으로 웨이퍼(112)를 가압하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 회전가능한 헤드(108)가 회전하는 동안 그리고 폴리싱 패드(102)가 예를 들어 도 1에 도시된 방향으로 회전하는 동안, 웨이퍼(112)가 폴리싱 패드(102)에 대해 가압되게 할 수 있다. 비제한적인 예로서, 컨트롤러(114)는 웨이퍼(112)가 임의의 통상적인 방법에 의해 폴리싱 패드(102)에 대해 가압되게 할 수 있으며, 힘은 당업자에게 공지된 바와 같이 폐쇄 루프 피드백 시스템에 의해 제어된다.
추가로, 방법(500)은 도 5의 단계(515)에 도시된 바와 같이, 유체(113)가 폴리싱 패드(102)에 제공되게 하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 종래의 방법에 의해 유체 디스펜서(111)가 유체(113)를 폴리싱 패드(102)의 표면에 분배하게 할 수 있다.
방법(500)은 또한 단계(520)에 도시된 바와 같이 폴리싱 패드(102)의 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)로부터 출력된 전압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 관해 위에 설명된 바와 같이, 폴리싱 패드(102)의 압전 액츄에이터(202) 각각은 컨트롤러(114)가 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압을 측정할 수 있도록 컨트롤러(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 웨이퍼를 폴리싱 패드(102)에 대해 가압함으로써 폴리싱 패드(102)에 가해지는 힘은 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 압축되거나 인장되게 할 수 있다. 또한, 압축 또는 연장(즉, 인장)으로 인해, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)는 전하를 수집하거나 및/또는 전압을 출력할 수 있다. 컨트롤러(114)는, 특정 장치, 가령, 예를 들어, 멀티미터 또는 데이터 획득 장치에 의해 출력 전압의 크기 및 극성을 측정할 수 있다.
또한, 방법(500)은, 측정된 전압에 따라, 단계(525)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼(112)의 토포그래피의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계는 웨이퍼(112) 내의 불균일 특징부(402) 형태의 적어도 하나의 이상을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계는 웨이퍼(112)의 외주 에지에 인접한 웨이퍼(112)의 영역의 표면 토포그래피를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계는 웨이퍼(112)의 에지의 표면 토포그래피를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정된 전압에 따라, 컨트롤러(114)는 웨이퍼(112)의 일부, 예를 들어, 불균일 특징부(402)와의 접촉에 의해 야기되는 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 수치 변위를 결정할 수 있으며, 결정된 수치 변위에 응답하여, 컨트롤러(114)는 불균일 특징부(402)의 표면 토포그래피와 같은 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 적어도 하나의 양태의 특성 및 범위를 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 가령, 불균일 특징부(402)의 표면 토포그래피와 같은 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피의 적어도 하나의 양태를 결정하기 위해 전술한 공식 1 및/또는 다른 종래의 알고리즘을 이용할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 적어도 하나의 양태는 웨이퍼(112)의 또 다른 표면 부분에 대한 돌출부, 웨이퍼(112)의 또 다른 표면 부분에 대한 리세스, 또는 웨이퍼(112)에 돌출부 또는 리세스가 없는 것(즉, 평면 표면)을 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예에서, 웨이퍼(112)의 토포그래피는 웨이퍼의 전체 평면의(예를 들어, 평평하거나 더 평평한) 표면에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, CMP 시스템(100)은 전체 평면 표면에 대해 정성적으로 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피를 측정할 수 있다.
토포그래피의 적어도 하나의 양태가 불균일 특징부(402)(예를 들어, 돌출부, 리세스, 오버 폴리싱된 영역, 언더 폴리싱된 영역 등)를 포함하는 경우, 방법(500)은 또한, 도 5의 단계(530)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(112)의 토포그래피에서 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거하기 위하여, 폴리싱 패드(102)의 적어도 일부의 폴리싱 강도(즉 폴리싱 강도)를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리싱 패드(102)의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는, 단계(535)에 도시된 바와 같이, CMP 공정에 의해 웨이퍼(112)로부터 불균일 특징부(102)를 감소 및/또는 제거하기 위해 폴리싱 패드(102)의 카운터(예를 들어, 조정된) 표면 토포그래피를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 폴리싱 패드(102)의 표면의 일부의 강도(즉, 폴리싱 강도)를 조정하기 위해 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 원하는 변위를 결정할 수 있다. 또한, 폴리싱 패드(102)의 결정된 카운터 토포그래피에 따라, 컨트롤러(14)는 어느 압전 액츄에이터(202)가 활성화되는지(예를 들어, 압축 또는 인장을 겪는지) 및 압전 액츄에이터(202)를 어떻게 활성화할지를 결정할 수 있다. 비제한적인 예에서, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 불균일 특징부(402)의 높은 부분(예를 들어, 돌출부)과 상관되는 경우, 컨트롤러(114)는 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 폴리싱 패드(102)가 불균일 특징부(402)의 높은 부분을 폴리싱하는(예를 들어, 재료를 제거하는) 강도를 증가시키기 위해 인장(예를 들어, 돌출)되도록 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 불균일 특징부(402)의 낮은 부분(예를 들어, 리세스)에 상관될 때, 컨트롤러(114)는 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 압축(예를 들어, 후퇴 또는 철회)을 겪게 하여, 폴리싱 패드(102)가 불균일 특징부(402)의 낮은 부분을 폴리싱하는(예를 들어, 낮은 부분으로부터 재료를 제거하는) 강도를 감소시키도록 결정할 수 있다.
추가로, 단계(530)는, 폴리싱 패드(102)의 결정된 카운터 토포그래피에 따라, 단계(540)에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(102)의 결정된 카운터 토포그래피를 구현하기 위해 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)에 인가하는 데 필요한 전압(들)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는, 폴리싱 패드(102)의 결정된 카운터 토포그래피를 생성하기 위해 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 필요한 변위를 구현하기 위해 필요한 전압(들)을 결정하기 위해 위에서 설명된 공식 1 또는 임의의 다른 알려진 방정식 및/또는 알고리즘을 이용할 수 있다.
단계(530)는, 단계(545)에 도시된 바와 같이, 전기 에너지(예를 들어, 전압 전기장 등)가 폴리싱 패드(102)의 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)에 인가되게 하는(즉, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)를 활성화시키게 하는) 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 하나 이상의 일반적인 전원(예를 들어, AC 전원)에 의해 적어도 압전 액츄에이터(202)에 전기 에너지(예를 들어, 전압, 전기장 등)를 인가할 수 있다.
단계(530)는, 또한, 단계(550)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(112)를 향하는 폴리싱 패드(102)의 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 적어도 하나의 표면의 변위가 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하게 하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)에 전기 에너지를 인가하는 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 적어도 하나의 표면의 변위를 구현하기 위해 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 압축 또는 인장 레벨을 겪게 할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)의 적어도 하나의 표면의 변위 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터(202)가 압전 효과 또는 역압전 효과를 나타내도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리싱 패드(102)의 강도를 조정할 때, 방법(500)은, 단계(555)에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(102)의 조정된 강도로 웨이퍼(112)를 폴리싱하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(114)는 회전 가능한 헤드(108) 및 폴리싱 패드(102)가 회전되게 하고(예를 들어, 도 1에 표시된 방향으로 회전되게 하고), 조정된 강도를 갖는 폴리싱 패드(102)의 적어도 일부가 식별된 불균일 특징부(402)와 접촉하고 폴리싱하게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 방법(500)은 또한 웨이퍼(112)의 토포그래피로부터 불균일 특징부를 감소 및/또는 제거하기 위해 임의의 횟수로 단계(540-555)을 반복하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 방법(500)은, 회전 가능한 헤드(108)의 알려진 회전 속도 및 모션 및 폴리싱 패드(102)와 회전 가능한 플래튼(104)의 알려진 회전 속도에 따라, CMP 공정 동안 폴리싱 패드(102)의 상부 표면을 가로지르는 불균일 특징부(402)의 예상 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 결정된 경로에 따라, 컨트롤러(114)는 불균일 특징부(402)가 압전 액츄에이터(202)에 도달함에 따라 불균일 구조물(402)의 결정된 경로에서 압전 액츄에이터(202)를 활성화하고 불균일 특징부(402)의 통과 후에 이를 비활성화할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(114)는 웨이퍼(112)의 불균일 구조물(402)의 결정된 경로를 따라 압전 액츄에이터(202) 및 활성화 압전 액츄에이터(202)에 의해 출력된 전압을 연속적으로 측정하여 불균일 구조물(402)을 폴리싱하는 강도를 조정하여, 웨이퍼(112)로부터 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거할 수 있다. 그 결과, 방법(500)은 웨이퍼(112)의 다른 영역의 오버 폴리싱 및/또는 언더 폴리싱 없이 불균일 특징부(402)를 감소 및/또는 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법(500)은 종래의 CMP 시스템 및 공정에 비해 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하면, 개선된 웨이퍼 에지 조정성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하면, 웨이퍼(112)의 외주 에지가 폴리싱되는 강도가 웨이퍼(112)의 표면 토포그래피에 따라 조정될 수 있게 한다. 또한, 폴리싱 패드(102)의 토포그래피를 조정하면, 폴리싱 패드(102)의 강도가 적어도 마이크로스케일로 조정(즉, 조절)될 수 있게 한다. 따라서, 방법(500)은 웨이퍼(112)의 불균일성에 따라 웨이퍼(112)의 외주 에지 또는 그 밖의 다른 영역의 오버 폴리싱 및/또는 언더 폴리싱하는 문제를 감소 및/또는 제거할 수 있다. 추가로, 방법(500)은 개선된 "웨이퍼 내 불균일성"을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 방법(500)은 웨이퍼(112) 내의 불균일 구조물의 개수 및/또는 크기를 감소시킬 수 있다. 웨이퍼(112) 내의 불균일 구조물의 개수 및/또는 크기를 감소시키면, 웨이퍼(112)의 품질이 개선될 수 있으며, 추가 처리 공정에서 웨이퍼(112)로부터 수용 가능한 다이의 더 높은 수율로 이어질 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(112) 내의 불균일 구조물의 개수 및/또는 크기를 감소시키면, 촙 옥사이드 CMP 레벨 및 추후의 니트라이드 CMP 레벨에서 웨이퍼(112)의 주변 에지에서의 오버 폴리싱의 제어성을 제공할 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예는 웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드, 회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드, 및 폴리싱 패드 상에 유체를 분배하기 위한 유체 디스펜서를 갖는 시스템을 포함한다. 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성한다. 추가로, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이 위에 배치된 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함한다.
시스템은 어레이의 압전 액츄에이터 각각에 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있으며, 컨트롤러는: 적어도 하나의 프로세서; 및 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 컨트롤러가 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하여, 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 측정된 전압에 따라, 웨이퍼의 적어도 일부의 토포그래피를 결정하게 하고, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 저장하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함한다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는 어레이의 하나 이상의 압전 액츄에이터를 활성화 함으로써 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예는 화학-기계적 폴리싱 시스템을 위한 폴리싱 패드를 포함하고, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성한다. 추가로, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이 위에 배치된 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함한다. 추가 실시예에서, 어레이의 압전 액츄에이터는 서로 바로 인접하게 배향될 수 있다. 추가 실시예에서, 폴리싱 패드는 보호 커버를 포함하는 상부 층 및 상부 층 아래에 형성된 하부 층을 포함할 수 있으며, 압전 액츄에이터의 어레이는 하부 층의 적어도 실질적으로 전체를 형성한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예는 웨이퍼를 폴리싱하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 웨이퍼가 폴리싱 패드에 대해 가압되도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 출력되는 전압을 측정하는 단계, 상기 측정된 전압에 따라 웨이퍼의 불균일 구조물의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 적어도 하나의 압전 액츄에이터의 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계, 및 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 불균일 구조물을 폴리싱 하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 웨이퍼의 오버 또는 언더 폴리싱된 영역을 식별하는 단계, 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가함으로써 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하는 단계, 인가된 전기 에너지로 인해 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 변형을 겪도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로지르는 웨이퍼의 불균일 구조물의 예상 경로를 결정하는 단계, 및/또는 불균일 구조물이 폴리싱 패드의 부분에 도달할 때 웨이퍼의 불균일 구조물의 예상 경로에 상관하는 폴리싱 패드의 일부의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 일부 실시예는 웨이퍼를 폴리싱하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 웨이퍼가 폴리싱 패드에 대해 가압되게 하는 단계, 폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하는 단계, 측정된 전압에 따라 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼 영역의 토포그래피를 결정하는 단계, 결정된 토포그래피에 따라, 상기 영역이 언더 폴리싱 또는 오버 폴리싱 되었는지를 결정하는 단계, 폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 폴리싱 패드의 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계, 및 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 포함하고, 폴리싱 패드의 활성화된 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역을 폴리싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 웨이퍼의 오버 또는 언더 폴리싱된 영역을 식별하는 단계, 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가함으로써 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하는 단계, 인가된 전기 에너지로 인해 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 변형을 겪도록 하는 단계, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로지르는 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로를 결정하는 단계, 및/또는 웨이퍼의 영역이 폴리싱 패드의 부분에 도달할 때 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로에 상관하는 폴리싱 패드의 일부의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 방법은 폴리싱 패드의 토포그래피를 조정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시의 추가 실시예는 웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드 및 회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드를 포함하는 화학-기계적 폴리싱 시스템을 포함한다. 폴리싱 패드는 다공성 폴리머 본체를 포함하는 상부 본체 및 상부 본체 아래에 배치되고 압전 액츄에이터의 어레이를 포함하는 하부 본체를 포함할 수 있다.
위에서 설명되고 첨부 도면에 예시된 본 발명의 실시예는 하기 청구범위 및 그 법적 동등예의 범위에 의해 포함되는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 임의의 동등한 실시예도 본 개시의 범위 내에 있다. 실제로, 본 명세서에 도시되고 설명된 실시예 외에도, 본 개시 내용의 다양한 변형예, 가령, 설명된 요소의 대안의 유용한 조합이 본 명세서의 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 이러한 변형예 및 실시예는 또한 하기 청구범위 및 그 동등예의 범위에 속한다.
Claims (36)
- 시스템에 있어서, 시스템은:
웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드;
회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드를 포함하되, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함하며; 및
폴리싱 패드에 유체를 분배하기 위한 유체 디스펜서를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 폴리싱 패드의 주 평면에 대해 평행한 방향으로 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이 위에 배치된 커버를 추가로 포함하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 어레이의 압전 액츄에이터 각각에 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 추가로 포함하며, 컨트롤러는:
적어도 하나의 프로세서; 및
적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 컨트롤러가 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하게 하는 명령을 저장하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는, 시스템. - 제6항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 측정된 전압에 응답하여 웨이퍼의 적어도 일부의 토포그래피를 결정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 시스템.
- 제6항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 시스템.
- 제6항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 어레이의 하나 이상의 압전 액츄에이터를 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 어레이의 압전 액츄에이터는 활성화 시에 폴리싱 패드의 회전 방향에 대해 수직 방향으로의 변위를 나타내도록 구성되는, 시스템.
- 폴리싱 시스템을 위한 폴리싱 패드에 있어서, 폴리싱 패드는 압전 액츄에이터의 어레이를 포함하는, 폴리싱 패드.
- 제11항에 있어서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함하는, 폴리싱 패드.
- 제11항에 있어서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 폴리싱 패드의 주 평면에 대해 평행한 방향으로 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함하는, 폴리싱 패드.
- 제11항에 있어서, 어레이의 압전 액츄에이터 중 적어도 일부는 서로 바로 인접하게 위치되는, 폴리싱 패드.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 패드는, 추가로:
커버를 포함하는 상부 층; 및
상부 층 아래에 형성된 하부 층을 포함하며, 압전 액츄에이터의 어레이는 하부 층의 적어도 실질적으로 전체를 형성하는, 폴리싱 패드. - 웨이퍼 폴리싱 방법에 있어서, 상기 방법은:
회전 웨이퍼의 표면이 회전 폴리싱 패드에 대해 가압되도록 하는 단계;
폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 각각 출력되는 전압을 측정하는 단계;
상기 측정된 전압에 따라, 폴리싱 패드와 접촉하는 웨이퍼의 표면의 불균일 특징부의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계;
폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 적어도 하나의 압전 액츄에이터의 웨이퍼를 향하는 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계; 및
폴리싱 패드의 활성화된 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 표면의 불균일 특징부를 폴리싱 하는 단계를 포함하는, 방법. - 제16항에 있어서, 웨이퍼의 불균일 특징부의 적어도 하나의 양태를 결정하는 단계는 웨이퍼의 오버 폴리싱된 영역 또는 언더 폴리싱된 영역을 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제18항에 있어서, 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 인가된 전기 에너지에 응답하여 변형을 겪도록 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로질러 웨이퍼의 불균일 특징부의 예상 경로를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제20항에 있어서, 불균일 특징부가 폴리싱 패드의 부분에 도달함에 따라 웨이퍼의 불균일 특징부의 예상 경로와 상관되는 폴리싱 패드의 부분의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 웨이퍼 폴리싱 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 방법은: 웨이퍼가 폴리싱 패드에 대해 가압되게 하는 단계;
폴리싱 패드와 웨이퍼의 접촉에 응답하여 폴리싱 패드의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하는 단계;
측정된 전압에 따라, 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 표면의 영역의 토포그래피를 결정하는 단계;
결정된 토포그래피에 따라, 상기 영역이 언더 폴리싱 또는 오버 폴리싱 되었는지를 결정하는 단계;
폴리싱 패드의 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화하고 웨이퍼를 향하는 적어도 하나의 압전 액츄에이터의 적어도 하나의 표면을 변위시킴으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계; 및
폴리싱 패드의 활성화된 적어도 하나의 압전 액츄에이터로 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역을 폴리싱하는 단계를 포함하는, 방법. - 제22항에 있어서, 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터에 전기 에너지를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제23항에 있어서, 적어도 하나의 압전 액츄에이터를 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는 적어도 하나의 압전 액츄에이터가 인가된 전기 에너지로 인해 변형을 겪도록 하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 패드의 상부 표면을 가로질러 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제25항에 있어서, 웨이퍼의 영역이 폴리싱 패드의 부분에 도달함에 따라 웨이퍼의 외주 에지에 근접한 웨이퍼의 영역의 예상 경로와 상관되는 폴리싱 패드의 부분의 강도를 조정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 패드의 적어도 일부의 강도를 조정하는 단계는 웨이퍼를 향하는 폴리싱 패드 표면의 토포그래피를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 폴리싱 시스템에 있어서, 상기 폴리싱 시스템은:
웨이퍼를 장착하기 위한 회전 가능한 헤드;
회전 가능한 플래튼에 장착된 폴리싱 패드를 포함하되, 폴리싱 패드는:
다공성 폴리머 본체를 포함하는 상부 본체; 및
상부 본체 아래에 배치되고 압전 액츄에이터의 어레이를 포함하는 하부 본체를 포함하는, 폴리싱 시스템. - 제28항에 있어서, 어레이의 각각의 압전 액츄에이터는 폴리싱 패드의 주 평면에서 100 마이크로미터 미만인 적어도 하나의 수치를 포함하는, 폴리싱 시스템.
- 제28항에 있어서, 압전 액츄에이터의 어레이는 활성화되지 않을 때 적어도 실질적으로 평면의 표면을 형성하는, 폴리싱 시스템.
- 제28항에 있어서, 각각의 압전 액츄에이터는 폴리비닐리덴 플루오라이드 폴리머를 포함하는, 폴리싱 시스템.
- 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리싱 시스템은 어레이의 압전 액츄에이터 각각에 작동 가능하게 결합된 컨트롤러를 추가로 포함하며, 컨트롤러는:
적어도 하나의 프로세서; 및
적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 컨트롤러가 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 전압을 측정하게 하는 명령을 저장하는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하는, 폴리싱 시스템. - 제32항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 웨이퍼의 적어도 일부와 접촉하는 어레이의 압전 액츄에이터에 의해 출력된 측정된 전압에 응답하여 웨이퍼의 적어도 일부의 토포그래피를 결정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 폴리싱 시스템.
- 제32항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 폴리싱 시스템.
- 제32항에 있어서, 컨트롤러는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 컨트롤러가 어레이의 하나 이상의 압전 액츄에이터를 선택적으로 활성화함으로써 폴리싱 패드의 적어도 하나의 부분의 강도를 조정하게 하는 명령을 추가로 포함하는, 폴리싱 시스템.
- 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 어레이의 압전 액츄에이터는 활성화 시에 폴리싱 패드의 회전 방향에 대해 수직 방향으로의 변위를 나타내도록 구성되는, 폴리싱 시스템.
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