KR20220170736A - 화학적 기계적 평탄화 동안 불순물을 제거하는 시스템 및 방법 - Google Patents

화학적 기계적 평탄화 동안 불순물을 제거하는 시스템 및 방법 Download PDF

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포-친 니엔
치 훙 첸
잉-셩 첸
케이-웨이 첸
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타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

화학적 기계적 평탄화 시스템은 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 회전하는 화학적 기계적 평탄화 패드를 포함한다. 화학적 기계적 평탄화 헤드는 프로세스 동안 화학적 기계적 평탄화 패드와 접촉하게 반도체 웨이퍼를 배치한다. 슬러리 공급 시스템은 프로세스 동안 패드 상으로 슬러리를 공급한다. 패드 컨디셔너는 프로세스 동안 패드를 컨디셔닝한다. 불순물 제거 시스템은 슬러리로부터 잔해물과 불순물을 제거한다.

Description

화학적 기계적 평탄화 동안 불순물을 제거하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING IMPURITIES DURING CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION}
본 개시는 화학적 기계적 평탄화 분야에 관한 것이다.
스마트 폰들, 태블릿들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들 및 많은 다른 종류들의 전자 디바이스들을 포함한 전자 디바이스들에서의 컴퓨팅 능력을 증가시키는 것에 대한 지속적인 요구가 있었다. 집적 회로들은 이러한 전자 디바이스들에 대한 컴퓨팅 능력을 제공한다. 집적 회로들에서의 컴퓨팅 능력을 증가시키는 한 가지 방법은 반도체 기판의 주어진 면적에 대해 포함될 수 있는 트랜지스터들 및 다른 집적 회로 피처들의 개수를 증가시키는 것이다. 그에 따라, 집적 회로들에서 피처들의 크기를 감소시키기 위해 많은 반도체 프로세스들 및 기술들이 개발되었다.
화학적 기계적 평탄화는 상대적으로 작은 크기의 피처들을 가능하게 하는 박막 재료들의 사용을 가능하게 한 프로세스이다. 화학적 기계적 평탄화는 박막 퇴적 및 패터닝 프로세스들 이후에 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화할 수 있다. 화학적 기계적 평탄화는 화학적 및 기계적 프로세스들을 활용하여 반도체 웨이퍼를 평탄화한다. 매우 유익하지만, 화학적 기계적 평탄화는 또한 손상된 반도체 웨이퍼들을 결과하는 장비 고장에 취약할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 예시이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 메인 폴리싱 스테이션(main polishing station)의 예시들이다.
도 2c 및 도 2d는 일 실시예에 따른, 불순물 제거 시스템의 예시들이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 세척 탱크의 예시이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 사전 세정 스테이션(precleaning station)의 예시이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 브러시 박스의 예시이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템의 증기 건조기의 예시이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템을 작동시키기 위한 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화 시스템을 작동시키기 위한 방법의 흐름 다이어그램이다.
이하의 설명에서, 집적 회로 다이 내의 다양한 층들 및 구조체들에 대한 많은 두께들 및 재료들이 설명된다. 다양한 실시예들에 대한 예로서 특정 치수들 및 재료들이 주어진다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 개시를 바탕으로, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 많은 경우에 다른 치수들 및 재료들이 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
이하의 개시는 설명된 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 본 설명을 단순화하기 위해 컴포넌트들 및 배열들의 특정 예들이 아래에서 설명된다. 이들은, 물론, 예들에 불과하고 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 이하의 설명에서 제2 피처 위에 또는 제2 피처 상에 제1 피처를 형성하는 것은 제1 피처와 제2 피처가 직접 접촉하게 형성되는 실시예들을 포함할 수 있으며, 제1 피처와 제2 피처가 직접 접촉하지 않을 수 있도록, 제1 피처와 제2 피처 사이에 추가적인 피처들이 형성될 수 있는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 추가적으로, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순성 및 명확성을 위한 것이며, 그 자체로 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계에 영향을 미치지 않는다.
게다가, "밑에", "아래에", "하부의", "위에", "상부의" 등과 같은, 공간적으로 상대적인 용어들은, 본 명세서에서 설명의 편의를 위해, 도면들에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 피처와 다른 요소(들) 또는 피처(들) 간의 관계를 설명하는 데 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 묘사된 배향 외에도 사용 또는 동작 중의 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하는 것으로 의도된다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향들로 있을 수 있고), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들도 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.
이하의 설명에서, 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 몇몇 특정 세부 사항들이 기재된다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 본 개시가 이러한 특정 세부 사항들 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 경우에, 전자 컴포넌트들 및 제조 기술들과 연관된 잘 알려진 구조체들은 본 개시의 실시예들에 대한 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
문맥이 달리 요구하지 않는 한, 뒤따르는 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, 단어 "포함하다(comprise)" 및 그 변형들, 예컨대, "포함한다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"이 개방적이고 포함적인 의미로, 즉 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로서 해석되어야 한다.
제1, 제2 및 제3과 같은 서수를 사용하는 것은 반드시 순위가 매겨진 순서 의미를 암시하지 않으며 오히려 행위 또는 구조체의 다수의 인스턴스들을 구별하는 것에 불과할 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 해당 실시예와 관련하여 설명되는 특정의 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 여러 곳에서 나오는 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구들은 모두가 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정의 특징들, 구조들, 또는 특성들이 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들("a", "an" 및 "the")은, 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상들을 포함한다. 또한, "또는"이라는 용어가, 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 이용된다는 점에 유의해야 한다.
본 개시의 실시예들은 전통적인 화학적 기계적 평탄화 시스템들에 비해 많은 이점들을 제공한다. 본 개시의 실시예들은 반도체 웨이퍼들 및 화학적 기계적 평탄화 장비에 대한 손상을 방지하기 위해 불순물 제거 시스템을 활용한다. 그에 따라, 본 개시의 실시예들은 반도체 웨이퍼 수율을 증가시키고 기술자 또는 전문가가 손상된 장비를 수리하거나 교체할 필요성을 감소시킨다. 그 대신에, 불순물 제거 시스템 방지 모듈은 위험한 잔해물(debris)이 웨이퍼 및 화학적 기계적 평탄화 패드를 손상시키는 것을 방지한다. 그 결과 장비 및 폐기된 반도체 웨이퍼들을 교체하는 데 시간과 자원이 낭비되지 않는다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 화학적 기계적 평탄화(CMP) 시스템(100)의 블록 다이어그램이다. CMP 시스템(100)은 CMP 장비(102)를 포함한다. CMP 장비(102)는 웨이퍼에 대해 CMP 프로세스들을 수행한다. CMP 장비(102)는 또한 CMP 프로세스 이후에 다양한 세정 및 건조 동작들을 수행한다.
CMP 시스템(100)은 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 불순물 제거 시스템(104)은 CMP 프로세스 동안 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다. CMP 프로세스 및 CMP 프로세스와 연관된 다양한 세정 프로세스들 동안 잔해물, 연마재 입자들 및 불순물이 존재할 수 있다. 종종 잔해물, 연마재 입자들 및 불순물은 이온들 및 하전 입자들을 포함한다. 전형적으로, 하전 입자들은 전자들이다. 이온들 중 일부는 순 음전하를 띠고 있을 수 있다. 이온들 중 일부는 순 양전하를 띠고 있을 수 있다. 하전 입자 분리 프로세스는 하전 입자들 및 이온들을 끌어내어 제거하며, 이에 의해 CMP 프로세스 및 CMP 프로세스와 연관된 다양한 세정 프로세스들 동안 존재할 수 있는 잔해물, 연마재 입자들 및 불순물을 대부분 제거한다.
일 실시예에서, 불순물 제거 시스템(104)은 제1 전극(108), 제2 전극(110), 및 전원(112)을 포함한다. 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 전압을 인가하는 전압원일 수 있다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 CMP 프로세스 또는 세정 프로세스와 연관된 유체에 배치된다. 전극들(108 및 110) 사이에 인가되는 전압은 전극들 중 한 전극이 양으로 하전된 이온들을 끌어당겨 포획하고 전극들 중 다른 전극이 음으로 하전된 이온들 및 전자들을 끌어당겨 포획하는 것을 결과한다. 그에 따라, 순 전하를 띠고 있는 잔해물, 연마재 입자들 및 불순물이 전극들(108 및 110)에 의해 유체로부터 제거된다. 불순물 제거 시스템(104)에 관한 추가 세부 사항들은 후속 도면들과 관련하여 제공된다.
CMP 시스템(100)은 제어 시스템(106)을 포함한다. 제어 시스템(106)은 불순물 제거 시스템(104) 및 CMP 장비(102)를 제어할 수 있다. 제어 시스템(106)은 CMP 장비(102)를 활성화 및 비활성화시킬 수 있고, 불순물 제거 시스템(104)을 활성화 및 비활성화시킬 수 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른, CMP 시스템(100)의 예시이다. CMP 시스템(100)은 폴리셔(103)를 포함한다. 폴리셔(103)는 2 개의 메인 폴리싱 스테이션(120) 및 2 개의 화학적 버프 스테이션(122)을 포함한다. 메인 폴리싱 스테이션들(120) 및 2 개의 화학적 버프 스테이션(122)은 웨이퍼들에 대해 CMP 프로세스들을 수행한다.
폴리셔(103)는 2 개의 CMP 헤드(142)를 포함한다. 메인 폴리싱 스테이션들(120) 및 화학적 버프 스테이션들(122)에서 웨이퍼의 상부 표면이 폴리싱될 수 있도록 CMP 헤드들(142) 각각은 웨이퍼(도시되지 않음)를 페이스 다운으로 홀드(hold)한다. 웨이퍼들이 양쪽 CMP 헤드들(142)에 로드될 때, CMP 헤드들(142)은 메인 폴리싱 스테이션들로 이동되고, 이 경우에 아래쪽을 향하는, 웨이퍼들의 상부 표면들이 폴리싱 패드의 상부 표면과 접촉할 때까지 하강된다. 도 2a 및 도 2b와 관련하여 더욱 상세히 설명될 것인 바와 같이, 메인 폴리싱 스테이션(120)에서 메인 폴리싱 CMP 프로세스가 수행된다. 메인 폴리싱 스테이션들(120)에서 메인 폴리싱 프로세스가 수행된 후에, CMP 헤드들(142)은 화학적 버프 스테이션들(122)로 이동되고, 웨이퍼들의 상부 표면들이 화학적 버프 스테이션들(122)의 각자의 폴리싱 패드들의 상부 표면들과 접촉할 때까지 하강된다. 도 2a 및 도 2b와 관련하여 더욱 상세히 설명될 것인 바와 같이, 화학적 버프 스테이션들(122)에서 화학적 버프 CMP 프로세스가 수행된다. 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 더욱 상세히 설명될 것인 바와 같이, 화학적 버프 스테이션들(122) 및 메인 폴리싱 스테이션들(120) 각각에 하나 이상의 불순물 제거 시스템(104)이 위치된다.
폴리셔(103)에서 메인 폴리싱 및 화학적 버프 프로세스들이 수행된 후에, CMP 헤드들(142)은 도 1b에 도시된 위치로 복귀한다. 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암(109)은 CMP 헤드들(142)로부터 웨이퍼들을 받아서 이들을 세정기(105)로 이송한다. 웨이퍼 이송 유닛(107)은 세정기(105)의 다양한 세정 스테이션들 사이에서 웨이퍼들을 운반하기 위한 복수의 로봇 암들 및 수송 디바이스들을 포함할 수 있다.
세정기(105)는 세척 탱크(124)를 포함한다. 이송 유닛(107)은 웨이퍼들을 세워서(edgewise) 세척 탱크(124) 내로 하강시킨다. 세척 탱크(124)는 탈이온수로 채워져 있다. 웨이퍼들은 탈이온수 내에서 세척되고 세척 탱크(124)로부터 제거된다. 하나 이상의 불순물 제거 시스템(104)은 세척 탱크(124)로부터 불순물을 제거하는 것을 돕기 위해 세척 탱크(124) 내에 위치된다. 세척 탱크(124) 및 불순물 제거 시스템들에 관한 추가 세부 사항들은 도 3과 관련하여 제공된다.
세정기(105)는 사전 세정 스테이션(126)을 포함한다. 이송 유닛(107)은 웨이퍼들을 세워서 사전 세정 스테이션(126) 내로 하강시킨다. 사전 세정 스테이션(126)에서, 롤러가 웨이퍼들을 회전시키는 동안 화학물질 스프레이 바는 웨이퍼들에 화학물질들을 분사한다. 불순물을 제거하는 데 도움을 주기 위해 하나 이상의 불순물 제거 시스템(104)이 사전 세정 스테이션(126)에 제공된다. 사전 세정 스테이션(126)에 관한 추가 세부 사항들은 도 4와 관련하여 제공된다.
세정기(105)는 브러시 박스(128)를 포함한다. 이송 유닛(107)은 웨이퍼들을 세워서 브러시 박스(128) 내로 하강시킨다. 브러시 박스는 웨이퍼들의 표면을 세정하는 회전하는 브러시들을 포함한다. 브러시 박스(128)는 브러시들이 웨이퍼들을 세정하는 동안 웨이퍼들에 화학물질들을 분사하는 화학물질 스프레이 바들을 또한 포함한다. 불순물을 제거하는 데 도움을 주기 위해 하나 이상의 불순물 제거 시스템(104)이 브러시 박스(128)에 제공된다. 브러시 박스(128)에 관한 추가 세부 사항들은 도 5와 관련하여 제공된다.
세정기(105)는 증기 건조기(130)를 포함한다. 이송 유닛(107)은 웨이퍼들을 증기 건조기 내로 하강시킨다. 증기 건조기는 웨이퍼들의 표면으로부터 물을 밀어내고 이어서 남아 있는 화학물질들을 밀어내기 위해 증기 작용을 사용한다. 증기 건조기(130)는 불순물을 제거하는 데 도움을 주기 위해 하나 이상의 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 증기 건조기(130)에 관한 추가 세부 사항들은 도 6과 관련하여 제공된다.
메인 폴리싱 스테이션들(120), 화학적 버프 스테이션들(122), 이송 유닛(107), 세척 탱크(124), 사전 세정 스테이션(126), 브러시 박스(128), 및 증기 건조기(130)는 모두 도 1a와 관련하여 설명된 바와 같은 CMP 장비(102)의 예들이다. 불순물 제거 시스템들(104)은 도 1b와 관련하여 설명된 CMP 프로세싱 및 세정 장비 각각으로 구현될 수 있다. 제어 시스템(106)은 CMP 장비(102) 및 불순물 제거 시스템들(104)의 작동을 제어할 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른, CMP 시스템의 메인 폴리싱 스테이션(120)의 평면도이다. 도 2a의 메인 폴리싱 스테이션(120)은 도 1b와 관련하여 설명된 메인 폴리싱 스테이션(120)의 일 예이다. CMP 시스템(100)은 CMP 패드(140), CMP 헤드(142), 슬러리 공급 시스템(144), 패드 컨디셔너(146) 및 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 메인 폴리싱 스테이션(120)의 컴포넌트들은 CMP 장비 또는 반도체 웨이퍼들에 대한 손상 가능성을 감소시키는 효율적인 CMP 프로세스를 제공하기 위해 협력한다. 상세하게는, 아래에서 더 상세히 기재될 것인 바와 같이, 불순물 제거 시스템(104)은 CMP 장비 및 반도체 웨이퍼들에 대한 손상을 방지하는 데 도움이 된다.
일 실시예에서, CMP 패드(140)는 플래튼(platen) 상에 위치된다. 플래튼이 CMP 패드(140) 아래에 있기 때문에, 도 2a의 평면도에서 플래튼이 보이지 않는다. 전형적으로, 플래튼은 평평하고 원형이며 단단한 표면이다. 플래튼은 CMP 프로세스들 동안 회전하도록 구성된다. 플래튼은 20 RPM 내지 40 RPM의 회전 속도로 회전할 수 있지만, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 회전 속도들이 활용될 수 있다. 도 2a의 예에서, 플래튼과 패드(140)는 반시계 방향으로 회전한다. 플래튼은 플래튼의 회전을 드라이빙(driving)하는 샤프트에 결합될 수 있다. 플래튼은 약 50 cm 내지 75 cm의 직경을 가질 수 있지만, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 크기들의 플래튼들이 활용될 수 있다.
CMP 패드(140)는 플래튼 위에 위치된다. CMP 패드(140)는 원형일 수 있고 플래튼의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. CMP 패드(140)는 패스너들에 의해, 흡입(즉, 압력차)에 의해, 정전기력에 의해, 또는 임의의 적합한 방식으로 플래튼에 결합될 수 있다. 플래튼이 회전할 때, CMP 패드(140)도 회전한다. 아래에서 보다 상세히 설명될 것인 바와 같이, CMP 패드(140)의 회전은 반도체 웨이퍼를 평탄화하는 인자들 중 하나이다.
CMP 패드(140)는 다공성 재료로 이루어질 수 있다. 일 예에서, CMP 패드(140)는 20 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 기공 크기를 갖는 중합체 재료로 이루어진다. CMP 패드(140)는 약 50 μm의 거칠기를 가질 수 있다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않지 않으면서 CMP 패드(140)의 다른 재료들, 치수들 및 구조들이 활용될 수 있다. CMP 패드(140)는 실질적으로 강성일 수 있다.
슬러리 공급 시스템(144)은 CMP 프로세스 동안 회전하는 패드(140) 상으로 슬러리(152)를 공급한다. 상세하게는, 슬러리 공급 시스템(144)은 슬러리(152)를 패드(140) 상으로 각각 투출하는 복수의 노즐들 또는 애퍼처들을 가질 수 있다. 슬러리(152)는 물과 하나 이상의 부식성 화합물의 용액을 포함할 수 있다. 부식성 화합물들은 반도체 웨이퍼의 표면 상의 하나 이상의 재료를 화학적으로 에칭하거나 제거하도록 선택된다. 그에 따라, 슬러리(152) 내의 화합물들은 평탄화될 반도체 웨이퍼의 표면 피처들의 재료 또는 재료들에 기초하여 선택된다. 슬러리 공급 시스템(144)은 슬러리를 보유하는 탱크 및 CMP 프로세스 동안 회전하는 CMP 패드(140) 상으로 슬러리를 전달하는 튜브 또는 호스를 포함할 수 있다.
패드 컨디셔너(146)는 CMP 프로세스 동안 회전하는 CMP 패드(140)를 컨디셔닝한다. CMP 프로세스 동안, 회전하는 CMP 패드(140)의 상부 표면은 평탄화 프로세스로 인한 마모를 겪는다. 회전하는 패드(140)의 상부 표면이 고르지 않게 마모될 수 있음으로써 CMP 패드(140)에 함몰부들, 밸리들 및 피크들이 형성될 수 있다. 패드 컨디셔너(146)는 회전하는 CMP 패드(140) 상으로 아래쪽으로 가압되는 회전하는 패드 컨디셔너 헤드를 포함한다. 회전하는 패드 컨디셔너 헤드는 CMP 패드(140)의 표면을 효과적으로 연마(sand down)할 수 있는 단단하고 내구성 있는 재료를 포함하거나 그것으로 코팅된다. 일 예에서, 패드 컨디셔너(146)의 표면은 다이아몬드 재료를 포함한다. 패드 컨디셔너(146)의 회전하는 헤드는 CMP 프로세스 동안 CMP 패드(140)의 실질적으로 고른 상부 표면을 유지하도록 선택되는 패턴으로 회전하는 CMP 패드(140)의 표면을 가로질러 스위프한다. 그에 따라, 패드 컨디셔너(146)는 회전하는 CMP 패드(140)의 표면 상의 함몰부들, 융기부들, 밸리들 또는 고르지 않은 피처들의 형성을 제거하거나 방지한다.
CMP 프로세스 동안, CMP 헤드(142)는 반도체 웨이퍼의 하향 표면을 회전하는 CMP 패드(140)와 접촉하게 위치시킨다. CMP 헤드(142)는 또한 CMP 프로세스 동안 반도체 웨이퍼를 회전시킬 수 있다. 반도체 웨이퍼의 하향 표면의 표면 피처들이 CMP 프로세스 동안 평탄화된다. 평탄화는 기계적 및 화학적 프로세스들 양쪽 모두에 의해 달성된다. 평탄화의 기계적 측면은 CMP 패드(140)가 반도체 웨이퍼의 하향 표면을 문지르는 물리적 효과에 의해 달성된다. 평탄화의 기계적 측면은 초미세 샌딩 프로세스와 유사하다. 평탄화의 화학적 측면은 반도체 웨이퍼의 표면 피처들의 재료들에 대한 슬러리의 화학적 효과에 의해 달성된다. 슬러리의 용액 중의 화합물들은 반도체 웨이퍼의 표면 피처들의 재료들을 에칭하거나 그와 다른 방식으로 반응하여 그를 제거한다. CMP 프로세스의 결과는 반도체 웨이퍼의 노출된 하향 표면이 실질적으로 평면으로 된다는 것이다.
도 2a의 예에서, 슬러리 공급 시스템(144)은 CMP 헤드(142)로부터 업스트림에 위치된다. 새로운 슬러리(152)가 슬러리 공급 시스템(144)으로부터 패드(140) 상으로 공급될 때, 패드(140)의 회전은 CMP 헤드(142)에 의해 홀드되는 웨이퍼(140)와 접촉하게 새로운 슬러리(152)를 운반한다. 슬러리(152)와 웨이퍼(140)의 상호작용은 슬러리(152) 내의 잔해물 및 불순물을 결과한다. 슬러리(152)는 CMP 헤드(142)에 의해 홀드되는 웨이퍼를 만난 후에 더 이상 새것이 아니다.
도 2a의 예에서, 패드 컨디셔너(146)는 CMP 헤드(142)로부터 다운스트림에 위치된다. 그에 따라, 패드(140)의 회전은 CMP 헤드(142)로부터 패드 컨디셔너(146)로 슬러리를 운반한다. 패드 컨디셔너의 작용은 사용된 슬러리(152)와 혼합되는 입자들 및 잔해물(154)을 생성할 수 있다. 패드(140)의 회전은 사용된 슬러리(152)의 일부를 CMP 헤드(142)에 의해 홀드되는 웨이퍼와 다시 접촉하게 운반한다. 그에 따라, 불순물 및 잔해물의 일부 및 슬러리가 CMP 헤드(142)에 의해 홀드되는 웨이퍼와 접촉할 수 있다. 도 2a에 도시되어 있지 않지만, CMP 프로세스 동안 패드(140)의 표면 전체가 슬러리(152)로 덮여 있다. 슬러리(152)는 일반적으로 나선형 패턴을 따르며 패드(140)의 회전 운동으로 인해 패드(140)의 가장자리로 밀려난다. 슬러리 공급 시스템(144)은 CMP 프로세스 동안 새로운 슬러리(152)를 지속적으로 공급한다. 슬러리(152)의 일부는 회전 운동으로 인해 패드(140)의 가장자리에서 흘러나오기 전에 여러 번 웨이퍼와 만날 수 있다.
사용된 슬러리(152) 내의 다양한 불순물 및 잔해물의 접촉은 웨이퍼에 손상을 야기할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼에 스크래치들이 발생할 수 있다. 스크래치들은 슬러리(152)에 의해 운반되는 연마재 입자들, 폴리싱 패드 잔해물, 및 브러시 플레이크들이 웨이퍼와 접촉하는 것에 기인할 수 있다. 슬러리 내의 물, 화학물질들 및 불순물들과 같은, 다양한 pH 용액들 중에서 2 개의 상이한 금속이 접촉될 때 부식이 발생할 수 있다. 반도체 웨이퍼가 잔해물, 불순물 또는 화학 작용에 의해 손상되는 경우, 반도체 웨이퍼가 폐기될 필요가 있을 수 있다. 추가적으로, 패드 컨디셔너 잔해물이 CMP 패드(140)의 표면과 반도체 웨이퍼의 표면 사이에 끼어들 때에도 CMP 패드(140)가 손상될 수 있다. 이것은 폐기되거나 수리될 필요가 있는 CMP 패드(140)를 결과할 수 있다. 이들 중 어느 하나라도 발생하면 반도체 웨이퍼 또는 CMP 패드(140)의 손상을 수리하거나 이들을 폐기하기 위해 시간, 자원, 및 금전 면에서 많은 비용을 초래한다. 게다가, 수리가 이루어지는 동안 CMP 프로세스들이 일정 시간 기간 동안 중단될 수 있다.
CMP 시스템(100)은 슬러리에서 운반되는 잔해물 및 불순물로 인한 반도체 웨이퍼 및 CMP 패드(140)의 손상을 방지하기 위해 불순물 제거 시스템(104)을 활용한다. 불순물 제거 시스템(104)은 CMP 프로세스 동안 슬러리(152)로부터 불순물 및 잔해물을 제거한다.
불순물 제거 시스템(140)은 제1 전극(108), 제2 전극(110) 및 전원(112)을 포함한다. 전원(112)은 전압원 또는 전류원에 대응할 수 있다. 일 예에서, 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 전압을 인가한다. 제1 전극(108)에는 양의 전압이 인가될 수 있고, 제2 전극(110)에는 음의 전압이 인가될 수 있다. 슬러리가 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이 또는 그 근처를 통과할 때 불순물 제거 시스템(140)은 슬러리(152)에 대해 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다.
슬러리(152) 내의 잔해물 및 불순물은 양으로 하전된 입자들(156) 및 음으로 하전된 입자들(158)을 포함한다. 양으로 하전된 입자들(156)은 양이온들을 포함할 수 있다. 양으로 하전된 입자들(156)은 순 양전하를 띠고 있는 화합물들 또는 재료들을 포함할 수 있다. 음으로 하전된 입자들(158)은 음이온들을 포함할 수 있다. 음으로 하전된 입자들(158)은 순 음전하를 띠고 있는 화합물들 또는 재료들을 포함할 수 있다. 음으로 하전된 입자들은 자유 전자들을 또한 포함할 수 있다. 그에 따라, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "하전 입자들"이라는 용어는 순 전하를 띠고 있을 수 있는 전자들, 양성자들 또는 아원자 입자들에만 국한되지 않고, 순 전하를 띠고 있는 이온들, 분자들, 화합물들 또는 재료를 또한 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 불순물 제거 시스템(120)은 흡착(adsorption)에 의해 슬러리(152)로부터 하전 입자들을 제거한다. 흡착 프로세스 동안, 양으로 하전된 입자들(156) 및 음으로 하전된 입자들(158)이 제1 및 제2 전극들(108, 110) 상에 흡착됨에 따라 슬러리가 탈이온화된다. 이 프로세스는 하전 입자 분리라고 한다. CMP 프로세스 이후에, 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 탈착(desorption) 단계에서 작동될 수 있다. 탈착 단계 동안, 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)은 패드(140)의 표면으로부터 제거되고, 탈이온수와 같은, 유체 중에 위치될 수 있다. 제1 전극(108)이 양의 전압을 수신하고 제2 전극(110)이 음의 전압을 수신하도록 제1 및 제2 전극들(108, 110)의 극성들이 반전될 수 있다. 그 결과 하전 입자들(156 및 158)이 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)으로부터 유체 내로 탈착된다. 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 이제 하전 입자들이 없다. 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 이어서 다른 CMP 프로세스를 위한 하전 입자 분리를 수행하기 위해 패드(140) 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 탈착 프로세스가 수행되기 전에 다수의 CMP 프로세스들 동안 하전 입자 분리 또는 하전 입자들의 흡착에 활용될 수 있다. 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 탈착 프로세스가 수행되기 전에 최대 20 개의 CMP 프로세스에서 흡착에 활용될 수 있다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 탈착 프로세스가 수행되기 전에 다른 수의 흡착 프로세스들이 수행될 수 있다.
불순물 제거 시스템(104)이 슬러리(152)로부터 대부분의 잔해물 및 불순물을 제거하기 때문에, 웨이퍼가 슬러리(152) 내의 잔해물 및 불순물에 의해 손상될 가능성은 훨씬 더 적다. 그에 따라, 불순물 제거 시스템(104)은 웨이퍼에 대한 스크래치들 및 부식을 방지한다. 그 결과 웨이퍼 수율이 증가되고 CMP 장비의 수명이 증가된다.
일 실시예에서, 제어 시스템(106)은 CMP 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들을 제어한다. 제어 시스템(106)은 CMP 시스템(100)을 제어하기 위한 소프트웨어 명령어들을 저장하는 하나 이상의 컴퓨터 메모리를 포함할 수 있다. 제어 시스템(106)은 소프트웨어 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어 시스템(106)은 유선 또는 무선 연결을 통해 CMP 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 전자적으로 연결될 수 있다. 제어 시스템(106)은 CMP 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 동작을 활성화, 비활성화 및 조정할 수 있다. 제어 시스템(106)은 CMP 시스템(100)의 컴포넌트들 중 하나 이상에 분산될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 시스템(106)은 CMP 프로세스가 시작되자마자 불순물 제거 시스템(104)을 활성화시킨다. 이 경우에, 불순물 제거 시스템(104)은 CMP 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 노후 정도(age) 또는 누적 사용량에 관계없이 CMP 프로세스 전반에 걸쳐 활성이다. 제어 시스템(106)은 CMP 프로세스가 종료될 때 불순물 제거 시스템(104)을 비활성화시킨다.
일 실시예에서, 제어 시스템(106)은 다양한 기준들에 기초하여 불순물 제거 시스템(104)을 선택적으로 활성화시킨다. 예를 들어, 제어 시스템(106)은 패드 컨디셔너(146)의 노후 정도 또는 누적 사용량에 기초하여 불순물 제거 시스템을 활성화시킬 수 있다. 패드 컨디셔너가 많이 사용되기 전에는, 패드 컨디셔너(146)로부터의 입자들이 떨어져 나갈 가능성이 보다 적다. 그에 따라, 일부 경우에, 패드 컨디셔너가 새것이거나 약간만 사용되는 동안 불순물 제거 시스템(104)을 활성화시키는 것을 유보하는 것이 바람직할 수 있다. 패드 컨디셔너(146)가 노후화되거나 보다 많이 사용된 후에, 제어 시스템(106)은 다이아몬드 입자들과 같은 입자들이 패드 컨디셔너로부터 이탈될 수 있는 가능성의 증가로 인해 불순물 제거 시스템(104)을 활성화시킬 수 있다. 제어 시스템(106)은 또한 CMP 패드(140)의 노후 정도 또는 누적 사용량에 기초하여 불순물 제거 시스템(104)을 선택적으로 활성화시킬 수 있다. 불순물 제거 시스템(104)을 선택적으로 활성화시키는 것은 불순물 제거 시스템(104)의 수명을 연장시킬 수 있다. 상세하게는, 불순물 제거 시스템(104)을 선택적으로 활성화시키는 것은 필터(114)의 수명을 연장될 수 있다. 추가적으로, 제어 시스템(106)은 CMP 프로세스 동안 간헐적으로 불순물 제거 시스템(104)을 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(106)은 CMP 패드(140)의 두 번째 회전마다, CMP 패드(140)의 세 번째 회전마다, 또는 다른 선택된 간헐적인 패턴들로 불순물 제거 시스템(104)을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 메인 폴리싱 스테이션(120)은 트랜지스터의 게이트 전극을 위한 금속의 퇴적 이후에 CMP 프로세스를 수행한다. 예를 들어, 텅스텐은 트랜지스터의 게이트 전극을 위해 형성된 트렌치에 퇴적될 수 있다. 게이트 전극 텅스텐의 퇴적 이후에, 웨이퍼가 메인 폴리싱 스테이션(120)으로 이송될 수 있다. 메인 폴리싱 스테이션(120)은 이어서 CMP 프로세스를 수행하여 잉여 텅스텐을 제거하고 게이트 전극의 표면을 평탄화할 수 있다. 메인 폴리싱 스테이션(120)은 매우 다양한 반도체 프로세스들 이후에 평탄화 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러한 반도체 프로세스들은 금속 플러그들을 위한 금속 퇴적, 금속 라인들을 위한 금속 퇴적, 트렌치 격리 또는 다른 목적들을 위한 실리콘 산화물 퇴적, 및 다른 반도체 프로세스들을 포함할 수 있다.
도 2a에서의 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)의 배향은 플로 바이(flow by) 구성이라고 알려져 있다. 플로 바이 구성에서, 슬러리(152)는 주로 제1 및 제2 전극들(108, 110)에 거의 평행한 방향으로 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이를 흐른다. 그렇지만, 도 2b와 관련하여 더욱 상세히 설명될 것인 바와 같이, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 및 제2 전극들(108, 110)의 다른 배향들이 활용될 수 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 메인 폴리싱 스테이션(120)의 평면도이다. 메인 폴리싱 스테이션(120)은, 제1 및 제2 전극들(108, 110)이 플로 스루(flow-through) 모드로 배열된다는 점을 제외하고는, 도 2a의 메인 폴리싱 스테이션과 실질적으로 유사하다. 플로 스루 모드에서, 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 슬러리(152)의 흐름 방향에 실질적으로 수직으로 배열된다. 도 2b에 도시되어 있지 않지만, 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)은 슬러리(152)가 제1 및 제2 전극들(108, 110)을 통해 흐를 수 있게 하는 갭들, 슬롯들, 기공들, 또는 다른 애퍼처들을 포함한다. 그에 따라, 슬러리(152)가 패드(140)와 함께 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)으로 운반됨에 따라, 슬러리(152)는 제1 및 제2 전극들(108, 110) 내의 갭들, 구멍들, 기공들, 애퍼처들, 또는 슬롯들을 통해 흐른다. 양의 전압이 인가되는 제2 전극(110)에 의해 음으로 하전된 입자들(158)이 흡착된다. 음의 전압이 인가되는 제1 전극(108)에 의해 양으로 하전된 입자들이 흡착된다. 이러한 방식으로, 슬러리(152)가 제1 전극(108) 및 제2 전극(110)을 통해 흐름에 따라, 잔해물 및 불순물이 슬러리(152)로부터 제거된다.
도 2a 및 도 2b 양쪽 모두를 참조하면, 불순물 제거 시스템(104)이 메인 폴리싱 스테이션들(120)과 동일한 방식으로 화학적 버프 스테이션들(122)에서 구현될 수 있다. 화학적 버프 스테이션들(122)은 메인 폴리싱 스테이션들(120)과 동일한 컴포넌트들을 포함하고 메인 폴리싱 스테이션들(120)과 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 한 가지 차이점은 화학적 버프 스테이션들(122)에서는 슬러리 공급 시스템(144)이 메인 폴리싱 스테이션들(120)의 슬러리(152)에 포함되는 것과 상이한 화학물질들을 포함하는 슬러리(152)를 공급한다는 것이다. 그럼에도 불구하고, 화학적 버프 스테이션들(122)의 컴포넌트들의 위치들 및 동작들은 메인 폴리싱 스테이션들(120)의 위치들 및 동작들과 실질적으로 동일하다. 그에 따라, 도 2a 및 도 2b의 불순물 제거 시스템들(104)이 화학적 버프 스테이션들(122)에서 구현될 수 있다. 슬러리가 제1 및 제2 전극들(108 및 110) 옆을 지나 또는 이들을 통해 운반될 때 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 슬러리에 대해 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다.
도 2c는 일 실시예에 따른, 불순물 제거 시스템(104)의 사시도이다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 전도성 재료는 금, 은, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 주석, 니켈, 철, 코발트, 알루미늄, 크롬 또는 망간 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전도성 재료는 위에서 설명된 재료들 중 하나 이상의 재료의 합금들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 위에서 설명된 것들 이외의 재료 분석을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극들(108, 110)은 도 2c에 도시된 바와 같은 폭(W)을 갖는다. 일 예에서, 폭(W)은 0.01 cm 내지 30 cm이다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 이 범위 밖의 폭을 가질 수 있다.
제1 및 제2 전극들(108, 110)은 도 2c에 도시된 바와 같은 길이(L)를 갖는다. 일 예에서, 길이(L)는 0.5 cm 내지 80 cm이다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 이 범위 밖의 길이(L)를 가질 수 있다.
제1 및 제2 전극들(108, 110)은 도 2c에 도시된 바와 같은 높이(H)를 갖는다. 일 예에서, 높이(H)는 0.01 cm 내지 30 cm이다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 및 제2 전극들(108, 110)은 이 범위 밖의 높이(H)를 가질 수 있다.
불순물 제거 시스템은 정전압 모드에서 작동될 수 있다. 정전압 모드에서, 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 정전압을 인가한다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)이 플로 바이 모드 또는 플로 스루 모드 중 어느 하나로 배향될 때 정전압 모드가 활용될 수 있다. 일 예에서, 정전압 모드에서 전원(112)은 0 V 내지 ±50 V의 전압을 인가한다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 전원(112)에 의해 다른 전압들이 인가될 수 있다.
불순물 제거 시스템은 정전류 모드에서 작동될 수 있다. 정전류 모드에서 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 정전류를 드라이빙한다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)이 플로 바이 모드 또는 플로 스루 모드 중 어느 하나로 배향될 때 정전류 모드가 활용될 수 있다. 일 예에서, 정전류 모드에서 전원(112)은 0 A 내지 ±30 A 사이의 미세 전류 값(current thin value)을 드라이빙한다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 전류들이 전원(112)에 의해 주어질 수 있다.
도 2d는 일 실시예에 따른, 불순물 제거 시스템(104)의 사시도이다. 도 2d의 불순물 제거 시스템(104)은, 제1 및 제2 전극들(108, 110)이 애퍼처들(160)을 포함하는 것을 제외하고는, 도 2c의 불순물 제거 시스템(104)과 실질적으로 유사하다. 애퍼처들(160)은 슬러리(152), 또는 다른 실시예들에서 다른 유체들이 제1 및 제2 전극들(108 및 110)을 통해 흐를 수 있게 한다. 이것은 플로 스루 모드에 특히 적합할 수 있다. 그렇지만, 도 2d의 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 플로 바이 모드에서도 활용될 수 있다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 갭들, 기공들, 슬롯들, 또는 도 2d에 도시된 애퍼처들(160) 이외의 유형들의 개구부들을 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, CMP 시스템(100)의 세정기(105)의 세척 탱크(124)의 예시이다. 세척 탱크(124)는 메인 폴리싱 스테이지들(120) 및 화학적 버프 스테이지들(122)에 의해 CMP 프로세스들이 수행된 후의 제1 세정 스테이지이다. 이송 시스템(107)의 로봇 암은 웨이퍼(164)를 세척 탱크(124) 내로 하강시킨다. 세척 탱크(124)는 탈이온수로 채워져 있다. 웨이퍼(124)는 탈이온수에 잠겨 있다.
세척 탱크(164)는 웨이퍼(164)가 세척 탱크에 있는 동안 웨이퍼(164)를 회전시키는 롤러들(166)을 포함한다. 롤러들(166)은 웨이퍼(164)의 가장자리와 접촉하고 마찰력에 의해 웨이퍼(164)를 회전시킨다. 일 실시예에서, 롤러들(166)은 5 rpm 내지 20 rpm의 속도로 웨이퍼를 회전시키지만, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 회전 속도들이 활용될 수 있다.
일 실시예에서, 세척 탱크(164)는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서(168)를 포함한다. 초음파 트랜스듀서들(168)은 전기 신호들을 수신하고 세척 탱크(124)의 탈이온수 내에 대응하는 초음파 진동들을 생성한다. 초음파 진동들은 웨이퍼(164)를 세척하는 데 도움이 될 수 있다.
일 실시예에서, 세척 탱크(164)는 주입구(170)를 포함한다. 탈이온수가 주입구(170)를 통해 탱크 내로 공급된다. 실제로, 탈이온수는 세척 탱크(124)로부터 배수구를 포함하는 넘침 탱크(overflow tank)로 넘친다.
세척 탱크(124)는 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 불순물 제거 시스템(104)은 제1 전극(108), 제2 전극(110) 및 전원(112)을 포함한다. 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 전압을 인가하거나 전류를 드라이빙한다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 탈이온수 내의 순 전하를 띠고 있는 불순물 및 잔해물이 제1 및 제2 전극들(108 및 110)에 의해 흡착되는 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다. 불순물 제거 시스템(104)은 도 1a 내지 도 2d와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 웨이퍼(164)가 세척 탱크(124)에서 세정된 후에, 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 세척 탱크(124)로부터 웨이퍼(164)를 제거하고 웨이퍼(164)를 사전 세정 스테이션(126)으로 운반한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 도 1b의 CMP 시스템(100)의 세정기(105)의 사전 세정 스테이션(126)의 예시이다. 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 웨이퍼(164)를 사전 세정 스테이션(126) 내로 하강시킨다. 웨이퍼(164)는 롤러 시스템(174) 위에 놓여 있다. 롤러 시스템(174)은 웨이퍼(164)를 회전시킨다. 롤러 시스템(174)은 5 rpm 내지 20 rpm의 회전 속도로 웨이퍼(164)를 회전시킬 수 있다.
사전 세정 스테이션(126)은 화학물질 스프레이 바들(172)을 포함한다. 화학물질 스프레이 바들(172)은 노즐들 또는 애퍼처들(175)을 포함한다. 노즐들 또는 애퍼처들(175)은 세정 화학물질(177)을 웨이퍼(164) 상으로 분사한다. 세정 화학물질(177)은 웨이퍼(164)를 사전 세정하도록 선택된다. 일 예에서, 세정 화학물질(177)은 이소프로필 알코올을 포함한다.
사전 세정 스테이션(126)은 세정 암(cleaning arm)(176)을 포함한다. 세정 암(176)은 웨이퍼(164)에 대해 회전되고 웨이퍼(164)의 표면을 부드럽게 브러싱하거나 스크러빙하는 브러시를 갖는 헤드를 포함할 수 있다. 웨이퍼(164)의 표면을 세정하는 동안 브러시가 회전하도록 세정 암(176)의 헤드가 또한 회전할 수 있다.
사전 세정 스테이션(126)은 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 불순물 제거 시스템(104)은 제1 전극(108), 제2 전극(110) 및 전원(112)을 포함한다. 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 전압을 인가하거나 전류를 드라이빙한다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 세정 화학물질(177) 내의 순 전하를 띠고 있는 불순물 및 잔해물, 또는 세정 암(176)의 작용에 의해 웨이퍼(164)로부터 제거되는 입자들이 제1 및 제2 전극들(108 및 110)에 의해 흡착되는 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다. 불순물 제거 시스템(104)은 도 1a 내지 도 3과 관련하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 웨이퍼(164)가 사전 세정 스테이션(126)에서 세정된 후에, 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 사전 세정 스테이션(126)으로부터 웨이퍼(164)를 제거하고 웨이퍼(164)를 브러시 박스(130)로 운반한다.
도 5는 일 실시예에 따른, 도 1b의 CMP 스테이션(100)의 세정기(105)의 브러시 박스(130)의 예시이다. 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 웨이퍼(164)를 브러시 박스(130) 내로 하강시킨다. 브러시 박스(130)는 롤러 브러시들(180a 및 180b)을 포함한다. 웨이퍼(164)는 롤러 브러시들(180a 및 180b) 사이에 위치된다. 롤러 브러시들(180a 및 180b)은 웨이퍼(164)의 표면들을 회전시켜 세정한다. 브러시 박스(130)는 롤러 브러시들(180a 및 108b)이 웨이퍼를 세정하는 동안 웨이퍼(164)를 회전시키는 롤러들(166)을 또한 포함한다. 롤러 브러시들(180a 및 180b)은 웨이퍼(164)의 표면을 손상시키지 않을 비연마성의 부드러운 재료로 이루어져 있다.
브러시 박스(130)는 화학물질 스프레이 바들(172a 및 172b)을 또한 포함한다. 화학물질 스프레이 바들(172a, 172b)은 웨이퍼(164)의 표면들 상으로 세정 화학물질(179)을 분사하는 애퍼처들 또는 노즐들(175)을 포함한다. 화학물질 스프레이 바들(172)은 도 4의 화학물질 스프레이 바들(172)과 실질적으로 유사할 수 있다. 세정 화학물질(179)은 에틸 글리콜을 포함할 수 있다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 세정 화학물질(179)은 다른 화학물질들을 포함할 수 있다.
브러시 박스(130)는 복수의 불순물 제거 시스템들(104a 내지 104c)을 포함한다. 불순물 제거 시스템(104a)은 제1 화학물질 스프레이 바(172a)에 인접하게 위치된다. 불순물 제거 시스템(104a)은 웨이퍼(164) 상으로 분사되는 세정 화학물질(179)로부터 하전된 불순물 및 잔해물을 제거하는 하전 입자 분리 프로세스를 수행하도록 구성된다. 불순물 제거 시스템(104b)은 제2 화학물질 스프레이 바(172b)에 인접하게 위치된다. 불순물 제거 시스템(104b)은 제2 화학물질 스프레이 바(172b)로부터 웨이퍼(164) 상으로 분사되는 세정 화학물질(179)로부터 하전된 불순물 및 잔해물을 제거하는 하전 입자 분리 프로세스를 수행하도록 구성된다.
불순물 제거 시스템(104c)은 제1 롤러 브러시(180a)에 인접하게 위치된다. 불순물 제거 시스템(104c)은 하전 입자 제거 프로세스를 수행하는 것에 의해 롤러 브러시(180a)로부터 하전된 불순물 및 잔해물을 제거하도록 구성된다. 도 5에 도시되어 있지 않지만, 브러시 박스(130)는 제2 롤러 브러시(180b)에 인접하게 위치되고 제2 롤러 브러시(180b)로부터 하전된 불순물 및 잔해물을 제거하도록 구성된 제4 불순물 제거 시스템(104)을 포함할 수 있다. 도 5의 불순물 제거 시스템들(104a 내지 104c)은 동일한 컴포넌트들을 포함할 수 있고 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명된 불순물 제거 시스템들과 실질적으로 유사하게 기능할 수 있다. 브러시 박스(130)가 세정 프로세스를 수행한 후에, 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 웨이퍼(164)를 증기 건조기(132)로 이송한다.
도 6은 일 실시예에 따른, 도 1b의 CMP 시스템(100)의 세정기(105)의 증기 건조기(132)의 예시이다. 웨이퍼(164)는 리프트(183) 상에 위치된다. 리프트(183)는 증기 건조기(132) 내에서 웨이퍼(164)를 상승 및 하강시킨다.
증기 건조기(132)는 액체 화학물질(184)의 풀을 포함한다. 증기 건조기(132)는 히터(186)를 또한 포함한다. 히터(186)는 액체 화학물질(184)을 가열한다. 액체 화학물질(184)의 가열은 액체 화학물질(184)로부터 증기(188)를 생성한다. 증기(184)는 증기 건조기(132) 위로 상승한다. 리프트(183)는 웨이퍼(164)를 증기 내로 하강시킨다. 증기(188)는 웨이퍼(164)의 표면에서 탈이온수 및 다른 화학물질들을 밀어내는 효과가 있다. 이는 증기와 남아 있는 탈이온수 또는 다른 화학물질들의 상이한 표면 장력들로 인해 달성된다. 일 예에서, 액체 화학물질(184)은 이소프로필 알코올이다. 그에 따라, 증기(188)는 이소프로필 알코올 증기이다. 이소프로필 알코올 증기는 웨이퍼(164)의 표면에서 남아 있는 탈이온수 및 다른 화학물질들을 밀어내는 것에 의해 웨이퍼(164)의 표면을 건조시킨다.
증기 건조기(132)는 불순물 제거 시스템(104)을 포함한다. 불순물 제거 시스템(104)은 제1 전극(108), 제2 전극(110) 및 전원(112)을 포함한다. 전원(112)은 제1 전극(108)과 제2 전극(110) 사이에 전압을 인가하거나 전류를 드라이빙한다. 제1 및 제2 전극들(108 및 110)은 증기(188) 및 다른 유체들 내의 순 전하를 띠고 있는 불순물 및 잔해물이 제1 및 제2 전극들(108 및 110)에 의해 흡착되는 하전 입자 분리 프로세스를 수행한다. 불순물 제거 시스템(104)은 도 1a 내지 도 5와 관련하여 설명된 불순물 제거 시스템들(104)과 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 웨이퍼(164)가 세척 탱크(124)에서 세정된 후에, 웨이퍼 이송 유닛(107)의 로봇 암은 세척 탱크(124)로부터 웨이퍼(164)를 제거하고 웨이퍼(164)를 사전 세정 스테이션(126)으로 운반한다.
도 7은 방법(700)의 흐름 다이어그램이다. 702에서, 이 방법(700)은 반도체 웨이퍼를 회전하는 화학적 기계적 평탄화 패드와 접촉하게 배치하는 것에 의해 화학적 기계적 평탄화 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다. 반도체 웨이퍼의 일 예는 도 3의 웨이퍼(164)이다. 회전하는 화학 기계적 평탄화 패드의 일 예. 704에서, 이 방법(700)은 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 패드 컨디셔너를 사용하여 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하는 단계를 포함한다. 패드 컨디셔너의 일 예는 도 2a의 패드 컨디셔너(146)이다. 706에서, 이 방법(700)은 슬러리 공급 시스템을 사용하여 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 화학적 기계적 평탄화 패드 상으로 슬러리를 공급하는 단계를 포함한다. 슬러리 공급 시스템의 일 예는 도 2a의 슬러리 공급 시스템(144)이다. 708에서, 이 방법(700)은 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 것에 의해 슬러리로부터 잔해물을 제거하는 단계를 포함한다.
도 8은 일 실시예에 따른, 방법(800)의 흐름 다이어그램이다. 802에서, 이 방법(800)은 웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하는 단계를 포함한다. 웨이퍼의 일 예는 도 3의 웨이퍼(164)이다. 804에서, 이 방법(800)은 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 제1 전극의 일 예는 도 1a의 제1 전극(108)이다. 제2 전극의 일 예는 도 1a의 제2 전극(110)이다. 806에서, 이 방법(800)은, 제1 및 제2 전극들을 사용하여, 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스에 관여된 유체로부터 하전된 불순물을 흡착하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 반도체 웨이퍼를 회전하는 화학적 기계적 평탄화 패드와 접촉하게 배치하는 것에 의해 화학적 기계적 평탄화 프로세스를 수행하는 단계 및 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 패드 컨디셔너를 사용하여 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하는 단계를 포함한다. 이 방법은 슬러리 공급 시스템을 사용하여 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 화학적 기계적 평탄화 패드 상으로 슬러리를 공급하는 단계 및 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 것에 의해 슬러리로부터 잔해물을 제거하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 시스템은 웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스들을 수행하도록 구성된 화학적 기계적 평탄화 장비를 포함한다. 이 시스템은 화학적 기계적 평탄화 장비에 인접하게 위치되고 웨이퍼에 인접한 유체로부터 하전된 불순물을 제거하도록 구성된 불순물 제거 시스템을 포함한다. 불순물 제거 시스템은 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 전원을 포함한다. 이 시스템은 화학적 기계적 평탄화 장비 및 전원을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 방법은 웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하는 단계, 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계, 및 제1 및 제2 전극들을 사용하여, 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스에 관여된 유체로부터 하전된 불순물을 흡착하는 단계를 포함한다.
본 개시의 실시예들은 전통적인 화학적 기계적 평탄화 시스템들에 비해 많은 이점들을 제공한다. 본 개시의 실시예들은 반도체 웨이퍼들 및 화학적 기계적 평탄화 장비에 대한 손상을 방지하기 위해 불순물 제거 시스템을 활용한다. 그에 따라, 본 개시의 실시예들은 반도체 웨이퍼 수율을 증가시키고 기술자 또는 전문가가 손상된 장비를 수리하거나 교체할 필요성을 감소시킨다. 그 대신에, 불순물 제거 시스템 방지 모듈은 위험한 잔해물이 웨이퍼 및 화학적 기계적 평탄화 패드를 손상시키는 것을 방지한다. 그 결과 장비 및 폐기된 반도체 웨이퍼들을 교체하는 데 시간과 자원이 낭비되지 않는다.
위에서 설명된 다양한 실시예들은 추가 실시예들을 제공하기 위해 조합될 수 있다. 실시예들의 양태들은, 필요한 경우, 추가 실시예들을 제공하기 위해 다양한 특허들, 출원들 및 공보들의 개념들을 이용하도록 수정될 수 있다.
이상의 상세한 설명을 바탕으로 실시예들에 대해 이들 및 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 일반적으로, 이하의 청구항들에서, 사용되는 용어는 청구항들을 명세서 및 청구항들에 개시된 특정 실시예들로 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 그러한 청구항들의 권리 범위가 될 수 있는 등가물들의 전체 범위와 함께 모든 가능한 실시예들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 그에 따라, 청구항들이 개시에 의해 제한되지 않는다.
실시예
1. 방법에 있어서,
반도체 웨이퍼를 회전하는 화학적 기계적 평탄화 패드와 접촉하게 배치하는 것에 의해 화학적 기계적 평탄화 프로세스를 수행하는 단계;
상기 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 패드 컨디셔너를 사용하여 상기 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하는 단계;
슬러리 공급 시스템을 사용하여 상기 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 상기 화학적 기계적 평탄화 패드 상으로 슬러리를 공급하는 단계; 및
하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 것에 의해 상기 슬러리로부터 잔해물(debris)을 제거하는 단계
를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 화학적 기계적 평탄화 패드에 인접한 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 플로 바이(flow-by) 배향으로 배향시키는 단계
를 더 포함하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 플로 스루(flow-through) 배향으로 배향시키는 단계
를 더 포함하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전류를 드라이빙(driving)하는 단계를 포함하는 것인 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전압을 인가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 시스템에 있어서,
웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하도록 구성된 화학적 기계적 평탄화 장비;
상기 화학적 기계적 평탄화 장비에 인접하게 위치되고 상기 웨이퍼에 인접한 유체로부터 하전된 불순물을 제거하도록 구성된 불순물 제거 시스템 - 상기 불순물 제거 시스템은:
제1 전극,
제2 전극, 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 전원을 포함함 -; 및
상기 화학적 기계적 평탄화 장비 및 상기 전원을 제어하도록 구성된 제어 시스템
을 포함하는 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 메인 폴리싱 스테이션을 포함하며, 상기 메인 폴리싱 스테이션은:
화학적 기계적 평탄화 패드;
상기 패드 상으로 슬러리를 공급하도록 구성된 슬러리 공급 시스템; 및
상기 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하도록 구성된 패드 컨디셔너 - 상기 제1 및 제2 전극은 상기 화학적 기계적 평탄화 패드에 인접하게 위치됨 - 를 포함하는 것인 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 유체는 상기 슬러리이고, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 슬러리로부터 상기 하전된 불순물을 흡착하도록 구성되는 것인 시스템.
10. 제7항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 웨이퍼에 대해 세정 관련 프로세스를 수행하도록 구성된 웨이퍼 세정 장비를 포함하고, 상기 유체는 세정 유체인 것인 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 유체로 채워지고 상기 웨이퍼가 상기 유체에 잠길 때 상기 웨이퍼를 세정하도록 구성된 세정 탱크를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 유체 내에 위치되는 것인 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 유체는 물인 것인 시스템.
13. 제10항에 있어서, 상기 유체는 세정 화학물질이고, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 세정 화학물질을 상기 웨이퍼 상으로 분사하도록 구성된 스프레이 바를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 스프레이 바에 인접하게 위치되는 것인 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 세정 화학물질이 이소프로필 알코올인 것인 시스템.
15. 제13항에 있어서, 상기 세정 화학물질이 에틸 글리콜인 것인 시스템.
16. 제13항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 웨이퍼를 세정하도록 구성된 롤러 브러시를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 롤러 브러시에 인접하게 위치되는 것인 시스템.
17. 제13항에 있어서, 상기 유체는 증기(vapor)이고, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 증기를 사용하여 상기 웨이퍼를 건조시키도록 구성된 증기 건조기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 증기 내에 위치되는 것인 시스템.
18. 방법에 있어서,
웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하는 단계;
상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 전극을 사용하여, 상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스에 관여된 유체로부터 하전된 불순물을 흡착하는 단계
를 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스는 웨이퍼 세정 프로세스인 것인 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스는 화학적 기계적 평탄화 프로세스인 것인 방법.

Claims (10)

  1. 방법에 있어서,
    반도체 웨이퍼를 회전하는 화학적 기계적 평탄화 패드와 접촉하게 배치하는 것에 의해 화학적 기계적 평탄화 프로세스를 수행하는 단계;
    상기 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 패드 컨디셔너를 사용하여 상기 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하는 단계;
    슬러리 공급 시스템을 사용하여 상기 화학적 기계적 평탄화 프로세스 동안 상기 화학적 기계적 평탄화 패드 상으로 슬러리를 공급하는 단계; 및
    하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 것에 의해 상기 슬러리로부터 잔해물(debris)을 제거하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 화학적 기계적 평탄화 패드에 인접한 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 플로 바이(flow-by) 배향으로 배향시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 플로 스루(flow-through) 배향으로 배향시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전류를 드라이빙(driving)하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 하전 입자 분리 프로세스를 수행하는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 정전압을 인가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  7. 시스템에 있어서,
    웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하도록 구성된 화학적 기계적 평탄화 장비;
    상기 화학적 기계적 평탄화 장비에 인접하게 위치되고 상기 웨이퍼에 인접한 유체로부터 하전된 불순물을 제거하도록 구성된 불순물 제거 시스템 - 상기 불순물 제거 시스템은:
    제1 전극,
    제2 전극, 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 전원을 포함함 -; 및
    상기 화학적 기계적 평탄화 장비 및 상기 전원을 제어하도록 구성된 제어 시스템
    을 포함하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 메인 폴리싱 스테이션을 포함하며, 상기 메인 폴리싱 스테이션은:
    화학적 기계적 평탄화 패드;
    상기 패드 상으로 슬러리를 공급하도록 구성된 슬러리 공급 시스템; 및
    상기 화학적 기계적 평탄화 패드를 컨디셔닝하도록 구성된 패드 컨디셔너 - 상기 제1 및 제2 전극은 상기 화학적 기계적 평탄화 패드에 인접하게 위치됨 - 를 포함하는 것인 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 화학적 기계적 평탄화 장비는 상기 웨이퍼에 대해 세정 관련 프로세스를 수행하도록 구성된 웨이퍼 세정 장비를 포함하고, 상기 유체는 세정 유체인 것인 시스템.
  10. 방법에 있어서,
    웨이퍼에 대해 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스를 수행하는 단계;
    상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스 동안 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 전극을 사용하여, 상기 화학적 기계적 평탄화 관련 프로세스에 관여된 유체로부터 하전된 불순물을 흡착하는 단계
    를 포함하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078801A (en) * 1990-08-14 1992-01-07 Intel Corporation Post-polish cleaning of oxidized substrates by reverse colloidation
US5575706A (en) * 1996-01-11 1996-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Chemical/mechanical planarization (CMP) apparatus and polish method
US6372111B1 (en) * 2000-01-18 2002-04-16 David K. Watts Method and apparatus for reclaiming a metal from a CMP process for use in an electroplating process
TW436333B (en) * 2000-06-01 2001-05-28 Ind Tech Res Inst Process and apparatus for cleaning semiconductor wafer/thin film
CN1914004B (zh) * 2004-01-26 2010-06-02 Tbw工业有限公司 用于化学机械平面化的多步骤、原位垫修整方法
KR100614659B1 (ko) * 2005-04-22 2006-08-22 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 방법
US7807036B2 (en) * 2007-01-31 2010-10-05 International Business Machines Corporation Method and system for pad conditioning in an ECMP process
US8336148B2 (en) * 2010-07-12 2012-12-25 Stmicroelectronics, Inc. System and method for cleaning a charging wafer surface
CN104742007B (zh) * 2013-12-30 2017-08-25 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 化学机械研磨装置和化学机械研磨方法
US9437453B2 (en) * 2014-03-31 2016-09-06 Stmicroelectronics, Inc. Control of wafer surface charge during CMP
US10967478B2 (en) * 2017-09-29 2021-04-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus and method
US11446785B2 (en) * 2018-10-31 2022-09-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Methods to clean chemical mechanical polishing systems
US11069533B2 (en) * 2019-07-18 2021-07-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMP system and method of use
US11679469B2 (en) * 2019-08-23 2023-06-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Chemical mechanical planarization tool

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