KR20240003447A - 다이 기반 수정을 이용한 화학적 기계적 연마 - Google Patents

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KR20240003447A
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하오성 우
소-성 장
지안세 탕
브라이언 제이. 브라운
알렉산더 존 피셔
하리 소운다라라잔
마유 펠리시아 야마무라
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판을 처리하는 방법은, 기판 상에 다이별 기준으로 처리 유체를 선택적으로 분배하는 단계, 및 처리 유체를 분배한 후에 기판을 화학적 기계적 연마하는 단계를 포함한다. 처리 유체는, 처리 유체가 도포되지 않은 하나 이상의 나머지 다이(들)와 비교하여, 처리 유체가 도포된 하나 이상의 선택된 다이(들)에서의 화학적 기계적 연마의 연마 속도를 수정한다.

Description

다이 기반 수정을 이용한 화학적 기계적 연마
본 개시내용은 화학적 기계적 연마에 관한 것으로, 더 구체적으로, 연마의 다이-대-다이 수정에 관한 것이다.
집적 회로는 전형적으로, 규소 웨이퍼 상의 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들의 순차적 퇴적에 의해 기판 상에 형성된다. 다양한 제조 프로세스들은 기판 상의 층의 평탄화를 요구한다. 예를 들어, 하나의 제조 단계는 하부 층의 비-평면 표면 위에 필러 층을 퇴적시키고 필러 층을 평탄화하는 것을 수반한다. 일부 응용들의 경우, 필러 층은 하부 층의 최상부 표면이 노출될 때까지 평탄화된다. 다른 응용들의 경우, 필러 층은 하부 층 위에 특정 두께가 남을 때까지 평탄화된다.
화학적 기계적 연마(CMP)는 평탄화의 하나의 용인된 방법이다. 이 평탄화 방법은 전형적으로, 기판이 캐리어 헤드 상에 장착될 것을 요구한다. 기판의 노출된 표면은 전형적으로, 회전 연마 패드에 대해 배치된다. 캐리어 헤드는, 기판을 연마 패드에 대해 누르기 위해, 제어가능한 하중을 기판 상에 제공한다. 전형적으로, 연마액, 예를 들어, 연마 입자들을 갖는 슬러리가 연마 패드의 표면에 공급된다.
CMP에서의 한가지 문제점은, 슬러리 분배, 연마 패드 조건, 연마 패드와 기판 사이의 상대 속도, 기판 층의 초기 두께, 및 기판에 대한 하중의 변동들이, 기판에 걸친 물질 제거 속도의 변동들을 야기할 수 있다는 것이다.
일 양상에서, 기판을 처리하는 방법은, 기판 상에 다이별 기준(die-by-die basis)으로 처리 유체를 선택적으로 분배하는 단계, 및 처리 유체를 분배한 후에 기판을 화학적 기계적 연마하는 단계를 포함한다. 처리 유체는, 처리 유체가 도포되지 않은 하나 이상의 나머지 다이(들)와 비교하여, 처리 유체가 도포된 하나 이상의 선택된 다이(들)에서의 화학적 기계적 연마의 연마 속도를 수정한다.
다른 양상에서, 시스템은 처리 유체를 기판 상에 다이별 기준으로 전달하기 위한 분배기를 포함하는 처리 스테이션, 화학적 기계적 연마 스테이션, 및 기판을 처리 스테이션으로부터 화학적 기계적 연마 스테이션으로 이송하기 위한 기판 이송 로봇을 포함한다. 처리 유체는, 후속 화학적 기계적 연마에서 처리 유체가 도포되지 않는 하나 이상의 나머지 다이(들)와 비교하여 처리 유체가 도포되는 하나 이상의 선택된 다이(들)에서의 연마 속도를 수정하는 물질이다.
구현들은 다음의 장점들 중 하나 이상을 제공할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제거된 물질의 양은 다이별 기준으로 달라질 수 있고, 그에 의해 연마 균일성을 개선한다.
하나 이상의 구현의 세부사항들이 이하의 설명 및 첨부 도면들에 제시된다. 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백할 것이다.
도 1은 예시적인 화학적 기계적 연마 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다수의 구역들을 갖는 기판의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 3은 다이별 기준으로 연마 작동을 수정하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
다수의 다이들을 포함하는 기판이 화학적 기계적 연마 프로세스를 사용하여 연마될 때, 때때로, 기판 물질은 표면의 상이한 위치들에서 상이한 속도들로 제거된다. 일부 다이들이 적절하게 연마될 때 연마 프로세스가 종료되는 경우, 다른 다이들은 과다연마 또는 과소연마되고 사용불가능할 수 있다.
불균일한 연마를 보상하기 위한 하나의 접근법은, 다수의 독립적으로 제어가능한 동심 가압가능 챔버들을 갖는 캐리어 헤드를 사용하는 것이다. 이는 방사상 불균일성을 보상할 수 있지만, 비대칭 연마라고도 알려진 각도상(즉, 원주방향) 불균일성은 보상할 수 없다. 각도 분산된 챔버들을 갖는 캐리어 헤드들이 제안되었지만, 그러한 캐리어 헤드들은 연마 속도에서의 다이-대-다이 편차들을 해결하기 위해 필요한 해상도를 제공하지 못할 수 있다.
그러나, 다이-대-다이 기준의 연마 균일성을 개선하기 위한 기법은 하나 이상의 예비 처리 단계를 수행하는 것이다. 처리 단계는 연마 단계 이전에 다이-대-다이 기준으로 수행되고, 후속 연마 작동의 유효성을 수정한다. 예를 들어, 처리 단계는, 다이에 대한 연마 속도를 감소시키기 위해 보호 코팅을 제공할 수 있거나, 다이에 대한 연마 속도를 증가시키기 위해 (반드시 물질을 제거할 필요 없이) 다이의 표면을 수정할 수 있다.
도 1은 연마 스테이션(20) 및 예비 처리 스테이션(100) 양쪽 모두를 포함하는 화학적 기계적 연마 시스템(5)의 예를 예시한다. 일부 구현들에서, 화학적 기계적 연마 시스템(5)은, 기판(10) 상의 하나 이상의 다이에서 층 두께를 측정하기 위한 인-라인 계측 시스템을 포함한다.
연마 스테이션(20)은 회전가능한 디스크-형상 플래튼(24)을 포함하고, 이 플래튼 상에 연마 패드(30)가 위치된다. 플래튼(24)은 축(25)을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 예를 들어, 모터(22)는 플래튼(24)을 회전시키기 위해 구동 샤프트(28)를 회전시킬 수 있다. 연마 패드(30)는 외측 연마 층(34) 및 더 연질의 후면 층(32)을 갖는 2층 연마 패드일 수 있다.
연마 스테이션(20)은 연마액(44), 예컨대, 연마 슬러리를 연마 패드(30) 상에 분배하기 위해, 예를 들어, 슬러리 공급 암의 단부에 공급 포트(42)를 포함할 수 있다. 연마 스테이션(20)은 또한, 연마 패드를 기판 간에 일관된 거칠기로 유지하기 위해 연마 패드를 연마하기 위한 컨디셔닝 디스크를 갖는 컨디셔너 시스템을 포함할 수 있다.
캐리어 헤드(70)는 연마 패드(30)에 대해 기판(10)을 유지하도록 작동가능하다. 캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72), 예를 들어, 캐러셀 또는 트랙으로부터 매달리며, 캐리어 헤드가 축(71)을 중심으로 회전할 수 있도록, 구동 샤프트(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결된다. 선택적으로, 캐리어 헤드(70)는, 캐러셀 자체의 회전 진동에 의해, 또는 트랙을 따른 이동에 의해, 예를 들어, 캐러셀 상의 슬라이더들 상에서 측방향으로 진동할 수 있다.
캐리어 헤드(70)는 기판(10)의 후면측과 접촉하기 위한 기판 장착 표면을 갖는 가요성 멤브레인(80), 및 기판(10) 상의 상이한 구역들, 예를 들어, 상이한 방사상 구역들에 상이한 압력들을 가하기 위한 복수의 가압가능한 챔버들(82)을 포함할 수 있다. 캐리어 헤드(70)는 기판을 유지하기 위한 리테이닝 링(84)을 포함할 수 있다. 작동 시에, 플래튼은 플래튼의 중심 축(25)을 중심으로 회전되며, 캐리어 헤드는 캐리어 헤드의 중심 축(71)을 중심으로 회전되고, 연마 패드(30)의 최상부 표면에 걸쳐 측방향으로 병진된다.
일부 구현들에서, 연마 장치는 기판 상의 연마 중인 층의 두께를 모니터링하는 데 사용될 수 있는 인-시튜 모니터링 시스템, 예를 들어, 광학 모니터링 시스템 또는 와전류 모니터링 시스템을 포함한다.
처리 스테이션(100)은 기판 상의 선택된 다이들 상에 처리 유체(104)를 선택적으로 전달하기 위한 분배기(102)를 포함한다. 일부 구현들에서, 처리 스테이션(100)은 지지부(106)를 포함한다. 기판 지지부(106)는 CMP 캐리어 헤드, 기판이 위 또는 아래를 향하고 있는 척 스테이지, 또는 기판을 유지하기 위한 리프트 핀들 또는 접촉 핀들을 갖는 고정구일 수 있다. 기판은 상향으로, 하향으로, 또는 다른 각도로, 예를 들어, 수직으로 유지될 수 있다.
분배기는 처리 유체를 선택된 다이(들)에 전달하기 위한 노즐 또는 다수의 노즐들을 포함할 수 있다. 노즐들은 x-y 방향들로 이동하거나 지정된 운동 경로들을 따를 수 있다. 노즐들은, 선택된 다이(들)의 적용범위를 보장하면서 다른 다이들의 화학물질들의 넘침을 최소화하기 위해, 조정가능한 높이 및 확산 각도를 가질 수 있다. 처리 유체의 화학물질들은 또한, 폼, 또는 화학물질들로 포화되고 선택된 다이들과 접촉하여 배치된 다른 물질들에 의해 전달될 수 있다.
일부 구현들에서, 액추에이터(103)는 분배기(102) 또는 지지부(106)에 연결되어 이들의 상대 위치를 제어한다. 액추에이터(103)는 분배기(102) 또는 지지부(106)를 2개의 수직 방향들로 이동시키기 위해 선형 액추에이터들의 쌍을 포함할 수 있다. 가능한 분배기 메커니즘들은, (예를 들어, 압전 작동에 의한) 액적 토출, 스핀-온, 스프레이-온, 및 스크린 인쇄를 포함한다.
유체의 화학물질은 아래에 더 논의되는 바와 같이 처리의 유형에 의존할 것이다. 일부 구현들에서, 분배 메커니즘에 따라, 처리 스테이션(100)은 처리 유체(104)가 도포되는 기판의 표면의 영역들을 제어하기 위한 마스크(140)를 포함한다. 마스크(140)는, 처리를 필요로 하는 특정 다이들이 기판 간에 동일할 때, 예를 들어, 상류 프로세스로부터의 일관된 불균일성을 보정하기 위해 사용될 수 있다. 마스크(140)는 분배 프로세스 동안 기판 표면에 대해 고정된 높이로 유지될 수 있고, 기판 상의 특정 영역들만이 처리를 받는 것을 허용할 수 있다. 일부 구현들에서, 수직 액추에이터(142)는 기판(10)의 최상부 표면과 마스크(140) 사이의 거리를 조정할 수 있다.
스크린 인쇄의 경우, 마스크(140)는 기판 표면과 접촉하여 유지될 수 있고, 분배기는 처리 유체를 기판(10)에 걸쳐 확산시키기 위한 롤러 또는 블레이드를 포함할 수 있다. 액적 토출의 경우, 분배기(102)는 처리 유체가, 선택된 다이(들) 상에만 분배되도록 토출이 제어되는 동안 액추에이터(103)에 의해 기판에 걸쳐 측방향으로 이동될 수 있지만, 마스크(140)는 기판(10) 상의 다른 영역들 상으로의 토출을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 스핀-온 인쇄의 경우, 처리 유체는 지지부(106)가 회전하는 동안 분배기로부터 유동할 수 있다.
처리 기법에 따라, 처리 스테이션(100)은 또한, 처리 유체를 경화시키기 위한 에너지 공급원(120)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에너지 공급원은 유체, 예를 들어, 가교 중합체를 경화시키기 위한 UV 광원, 또는 UV 광원의 어레이일 수 있다. 대안적으로, 에너지 공급원은 유체를 도포한 후에 열 처리를 제공하는 가열기, 예를 들어, IR 램프 또는 IR 램프들의 어레이일 수 있다. 일부 구현들에서, 에너지 공급원은, 예를 들어, 액추에이터에 의해 기판에 걸쳐 스캐닝되고, 선택된 다이(들)에 대응하는 특정 영역들을 처리하도록 제어가능하게 변조된다.
처리 기법에 따라, 처리 스테이션(100)은 또한, 기판 표면 세정기(130)를 포함할 수 있다. 표면 세정기(130)는 유체 공급원, 및 기판(10)의 표면에 걸쳐 유체(134)를 유동시키도록 위치된 배출구(132)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 유체는 가스, 예를 들어, 여과된 공기, N2, 또는 불활성 가스이다. 예를 들어, 2개의 CMP 단계들 사이에 표면 처리가 발생하는 경우, 표면 처리 유체를 도포하기 전에, 선택된 다이(들)로부터 과잉의 물 및/또는 연마 유체를 불어내기 위해 가스가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 유체는 처리 유체를 제거하기 위한, 예를 들어, 식각제를 제거하기 위한 액체, 예를 들어, DI수이다. 일부 구현들에서, 예를 들어, 처리 유체가 포토레지스트인 경우, 유체는 처리 유체의 노출된 또는 노출되지 않은 부분들을 제거하기 위한 현상제이다. 기판 표면 세정기(130)는 또한, 과잉의 처리 유체를 흡인 제거하기 위한 진공 공급원을 포함할 수 있다. 따라서, 기판 표면 세정기는 화학물질 또는 가스 전달 노즐, 화학물질 또는 가스 전달 노즐들의 어레이, 진공 노즐, 또는 진공 노즐들의 어레이를 포함할 수 있다.
연마 스테이션(20) 및 처리 스테이션(100)은 단일 툴에 통합될 수 있다. 이 경우, 작동 시에, 연마될 기판(10)은, 기판(10)이 연마 스테이션(20)에서 연마되기 전에, 예를 들어, 카세트로부터 팩토리 인터페이스 모듈을 통해 처리 스테이션(100)으로 이송될 수 있다. 그 다음, 기판은 연마 스테이션(20)으로 이송되고, 연마된 다음, 팩토리 인터페이스 모듈을 통해 동일한 또는 상이한 카세트로 복귀된다. 일부 구현들에서, 기판(10)은, 예를 들어, 트랙을 따른 캐리어 헤드의 이동에 의해 또는 캐러셀의 회전에 의해, 동일한 캐리어 헤드(70)에 남아 있으면서 처리 스테이션(100)으로부터 연마 스테이션(20)으로 이송된다. 그러한 구현들에서, 기판은 처리 및 연마 둘 모두를 위해 상향 또는 하향 자세로 남아있을 것이다. 일부 구현들에서, 기판(10)은 별개의 로봇에 의해 처리 스테이션(100)으로부터 연마 스테이션(20)으로 이송된다. 예를 들어, 기판은 인-라인 처리 스테이션에서 처리될 수 있고, 그 다음, 로봇에 의해 피킹되고 연마 시스템의 로딩 스테이션 내에 삽입될 수 있다. 그러한 구현들에서, 기판은 이송될 때 로봇에 의해 상향 배향으로부터 하향 배향으로 뒤집힐 수 있거나, 기판은 처리 및 연마 둘 모두를 위해 상향 또는 하향 자세로 남아있을 수 있다.
일부 구현들에서, 연마 스테이션(20) 및 처리 스테이션(100)은 서로에 대해 독립형이고, 서로의 부근에, 예를 들어, 동일한 청정실에 위치된다.
연마 장치(5)는 제어 시스템(90), 예를 들어, 제어기, 예컨대, 프로그래밍된 컴퓨터 또는 마이크로제어기에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은, 연마 스테이션(20)의 다양한 파라미터들을 제어할 수 있는데, 예를 들어, 캐리어 헤드 위치 및 회전 속도, 플래튼 회전 속도, 연마액 유량 등을 제어하기 위해 모터들 또는 액추에이터들을 제어할 수 있다. 유사하게, 제어 시스템(90)은 처리 스테이션(100)의 다양한 파라미터들을 제어할 수 있는데, 예를 들어, 기판(10)과 분배기(102)의 상대 위치를 제어하기 위해 액추에이터(103)를, 선택된 위치들에서 처리 유체를 제어가능하게 분배하기 위해 처리 유체(104)의 분배의 타이밍을 제어하기 위해 밸브들을 제어할 수 있다. 또한, 제어 시스템(90)은 처리 스테이션(100)으로부터 연마 스테이션(20)으로 기판을 운반하는 로봇 또는 다른 이송 메커니즘의 운동을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판(10)은 다수의 다이들(12)을 포함한다. 다이들(12)은 스크라이브 라인들(14)에 의해 분리될 수 있다. 다이들(12a) 중 적어도 하나는 다른 다이들에 비해 더 많거나 더 적은 연마를 가질 필요가 있다. 이는, 유입 기판의 불균일성, 예를 들어, 다른 다이들에 비해 다이(12a) 위에서 층이 더 두껍거나 더 얇은 것으로 인한 것일 수 있거나, 연마 스테이션(20)에 의한 연마의 고유한 불균일한 연마 속도로 인한 것일 수 있거나, 이들의 조합으로 인한 것일 수 있다.
처리 스테이션에서의 분배기는, 연마 스테이션에서의 선택된 다이(들)(12a)의 후속 연마 속도를 조정하기 위해, 선택된 다이(들)(12a)에 대응하는, 기판의 영역들(16) 상에 처리 유체를 도포하는 데 사용된다. 각각의 영역(16)은 대응하는 선택된 다이(12a)와 완전히 중첩될 수 있다. 처리 유체는 나머지 다이(들), 즉, 다이들(12) 중 적어도 하나에 도포되지 않는다.
도 3을 참조하면, 제어 시스템에 의해 연마 장치를 작동시키는 방법은 기판 상의 어느 다이 또는 다이들(선택된 다이(들)라고도 함)이 처리를 필요로 하는지를 나타내는 데이터를 획득하는 단계(202)를 선택적으로 포함할 수 있다. 데이터는 또한, 처리가 연마 속도를 증가시키거나 감소시키는지 여부를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 피드포워드 기법에서, 연마될 층의 두께는 기판 상의 다수의 다이들 중 각각의 다이 상의 위치에서 측정될 수 있다. 측정은 인-라인 또는 독립형 계측 스테이션에서 수행될 수 있다. 두께 측정들에 기초하여, 제어기는, 어느 다이들이, 기본 두께 값으로부터 또는 다이들의 평균 두께로부터 임계량 초과만큼 변하는 층 두께를 갖는지를 결정할 수 있다. 그 다음, 제어기는 이러한 다이들이 처리를 위해 선택됨을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다.
다른 예로서, 피드백 기법에서, 연마 후의 층의 두께는 기판 상의 다수의 다이들 중 각각의 다이 상의 위치에서 측정될 수 있다. 측정은 인-라인 또는 독립형 계측 스테이션에서 수행될 수 있다. 제어기는, 어느 다이들이, 기본 두께 값으로부터 또는 다이들의 평균 두께로부터 임계량 초과만큼 변하는 층 두께를 갖는지를 결정할 수 있다. 그 다음, 제어기는, 후속 기판 상의 대응하는 다이들이 처리를 위해 선택됨을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다.
또 다른 예로서, 기판 상의 어느 다이 또는 다이들이 처리를 필요로 하는지를 나타내는 데이터가, 예를 들어, 이전의 경험적 측정들에 기초하여 사용자 입력에 의해 수신될 수 있다.
기판은 처리 스테이션 내로 로딩되고, 선택된 다이들은 처리 유체로 처리된다(204). 처리는 후속 CMP 연마 프로세스에서 특정 다이들에서의 물질 제거량을 국소적으로 증가시키거나 감소시킨다.
일부 구현들에서, 제어 시스템은 데이터에 기초하여, 선택된 다이(들)에 처리 유체를 선택적으로 분배하도록 분배기의 작동을 제어한다. 예를 들어, 액적 토출 인쇄기는 선택된 다이(들) 상에만 처리 유체를 전달하기 위해 액추에이터에 의한 인쇄기의 이동과 함께 제어될 수 있다.
또 다른 예로서, 기판 상의 어느 다이 또는 다이들이 처리를 필요로 하는지를 나타내는 데이터가 제어기에 의해 저장되지는 않지만, 어느 다이(들)가 처리되는지의 선택은 처리 스테이션의 물리적 구성, 예를 들어, 마스크에서의 애퍼쳐들의 위치에 의해 제어된다. 마스크의 설계는 이전의 경험적 측정들에 기초할 수 있다.
일부 구현들에서, 처리는 선택된 다이들 상에 보호 막을 형성하는 것을 포함한다. 보호 막은 유기 물질들, 예를 들어, 가교성 중합체들의 층일 수 있거나, 무기 물질, 예를 들어, 액체 유리의 층일 수 있다. 보호 막은 연마될 층에 비해 얇을 수 있는데, 예를 들어, 연마될 층의 두께의 10% 이하, 예를 들어, 5% 이하, 예를 들어, 2.5% 이하일 수 있다.
보호 막은 후속 연마 프로세스에서 제거될 수 있지만, 그렇게 하는 것은 층을 연마하는 데 소비되지 않는 시간을 사용한다. 보호 막을 제거하기 위해 연마 프로세스가 필요로 하는 시간은 보호 막의 물리적 특성들, 예를 들어, 두께, 분자량, 가교도에 의존한다. 일부 구현들에서, 보호 막의 두께, 또는 (에너지 공급원의 강도 또는 노출의 시간에 따른) 경화도는, 선택된 다이에서의 층의 층 두께와 기본 두께 또는 평균 두께 값 사이의 차이에 따른 스케일링을 나타내는 데이터에 따라 제어 시스템에 의해 제어된다.
일부 구현들에서, 처리는 연마 프로세스를 더 효과적이게 하기 위해, 즉, 더 높은 연마 속도를 위해, 선택된 다이(들) 상의 연마될 층을 손상시키는 "파괴적" 프로세스를 포함한다. 파괴적 프로세스는, 화학적 식각제의 전달 및 표면 부식에 의한, 또는 초음파처리 노즐들 및 운동 에너지를 통한 표면 손상 또는 미세 균열들의 형성을 포함할 수 있다. 이러한 파괴적 프로세스는 선택된 다이(들) 상의 층의 두께의 실제 감소 없이 발생할 수 있다. 층의 약화된 부분의 두께는 초음파처리 전력, 화학물질 유량, 처리 시간 등에 의존할 수 있다.
일부 구현들에서, 처리는 선택된 다이(들) 상에 표면 단층을 형성하는 것을 포함한다. 표면 단층은 표면 친수성을 변경할 수 있고, 연마 유체와 선택된 다이(들) 상의 층의 표면 사이의 상호작용에 영향을 줄 수 있다. 선택된 다이들의 초기 제거 속도는, 표면 단층이 완전히 제거될 때까지, 예를 들어, 친수성 또는 소수성의 정도에 따라, 처리가 없는 다이들보다 더 높거나 더 낮을 수 있다.
일부 구현들에서, 처리는 선택된 다이(들)의 층 상에 상이한 물질의 표면 층을 형성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 특정 산화제들을 도포함으로써, 선택된 다이(들)의 금속 층, 예를 들어, Cu 또는 W 층의 표면은, 주어진 CMP 연마액에 대해 더 높거나 더 낮은 제거 속도를 가질 수 있는 상이한 상태로 산화될 수 있다. 특정 다이들의 표면은 또한, 다음의 단계에서 초기 CMP 제거 속도를 변경하기 위해 억제제들 또는 촉진제들로 처리될 수 있다.
전체적으로, 상기 기법들 중 임의의 기법에 대해, 처리 조건들은 각각의 다이에 필요한 제거량 델타에 의존할 수 있다. 제거량 델타, 예컨대, 각각의 다이에 대한 식각 깊이는, CMP 상류 프로세스로부터, 동일한 CMP 프로세스에서 이전의 웨이퍼들 연마에 대해 취득된 CMP 후 다이 측정 정보로부터, CMP 인-시튜 계측 정보, 예컨대, 현재의 웨이퍼 상의 각각의 다이에 대해 취득된 나머지 막 두께로부터, 또는 이러한 정보의 조합으로부터 결정될 수 있다. 특정 다이에 대해 제거량 델타가 결정되고 나면, 처리 조건들, 예컨대, 처리 시간, 화학물질 유동, 온도, UV 강도, 경화 시간 등이 그에 따라 결정될 수 있다.
처리 후에, 기판은 연마 스테이션에서 화학적 기계적 연마 프로세스(206)를 겪는다.
상기 기법들은 CMP 연마 단계 전의 처리를 논의하지만, 처리는, 예를 들어, CMP 연마를 계속하기 전에, 연마 스테이션으로부터 기판을 제거함으로써, CMP 연마 프로세스의 중간에 적용될 수 있다. 추가적으로, 처리는 연마 스테이션에서의 연마 이전 이후에, 그러나 후속 연마 스테이션, 버핑 스테이션 또는 재작업 스테이션에서의 연마 이전에 수행될 수 있다.
도 2는 개별 다이들에 적용되는 처리를 예시하지만, 처리는 또한, 다수의 다이들을 커버하기 위해 기판의 특정 영역들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 처리는 특정 반경의 파이, 원뿔, 또는 다른 형상들에 적용될 수 있다. 처리는 또한, 관심 있는 특정 피쳐들 상의 다이 내에 적용될 수 있다.
CMP 전 처리를 수행하기 위한 하드웨어는 웨이퍼 연마 언로딩/로딩 영역 상에, 또는 2개의 CMP 연마 챔버들 사이의 경로 상에 설치될 수 있다. 그러한 CMP 전 처리 하드웨어를 연마 챔버 시스템마다의 듀얼 헤드 상에 갖는 것의 고유한 장점은, 하나의 웨이퍼가 연마 챔버로 전진하기 전에 처리 하에 있을 때, 연마 중인 다른 웨이퍼가 챔버에 존재하고, 따라서 CMP 처리량 대비 CMP 전 처리를 수행하는 것이 매우 최소라는 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 기판이라는 용어는, 예를 들어, (이를테면, 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함하는) 제품 기판, 시험 기판, 베어 기판, 및 게이팅 기판을 포함할 수 있다. 기판은 집적 회로 제조의 다양한 스테이지들에 있을 수 있는데, 예를 들어, 기판은 베어 웨이퍼일 수 있거나, 또는 기판은 하나 이상의 증착된/거나 패터닝된 층을 포함할 수 있다. 기판이라는 용어는 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.
위에서 설명된 연마 장치 및 방법들은 다양한 연마 시스템들에 적용될 수 있다. 연마 패드, 또는 캐리어 헤드들, 또는 양쪽 모두는, 연마 표면과 기판 사이의 상대 운동을 제공하도록 이동할 수 있다. 예를 들어, 플래튼은 회전하는 대신에 궤도를 그리며 돌 수 있다. 연마 패드는 플래튼에 고정된 원형(또는 어떤 다른 형상) 패드일 수 있다. 종료점 검출 시스템의 일부 양상들은, 예를 들어, 연마 패드가 선형으로 이동하는 연속적인 또는 릴-투-릴 벨트인 선형 연마 시스템들에 적용가능할 수 있다. 연마 층은 표준(예를 들어, 필러들을 갖거나 갖지 않는 폴리우레탄) 연마 물질, 연질 물질, 또는 고정된-연마재 물질일 수 있다. 상대적 위치결정의 용어들이 사용되는데; 연마 표면 및 기판은 수직 배향 또는 어떤 다른 배향으로 유지될 수 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에 설명된 다양한 시스템들 및 프로세스들, 또는 그들의 부분들의 제어는, 하나 이상의 비일시적 기계 판독가능한 저장 매체 상에 저장되고 하나 이상의 처리 디바이스 상에서 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템들, 또는 그들의 부분들은, 본 명세서에 설명된 작동들을 수행하기 위한 실행가능 명령어들을 저장하기 위한 메모리 및 하나 이상의 처리 디바이스를 포함할 수 있는 전자 시스템, 방법, 또는 장치로서 구현될 수 있다.
본 명세서가 많은 특정 구현 상세들을 포함하지만, 이들은 임의의 발명의 범위에 대한 또는 청구될 수 있는 대상의 범위에 대한 제한들로서 해석되어서는 안 되며, 오히려 특정 발명들의 특정 실시예들에 대해 특정할 수 있는 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 본 명세서에 별개의 실시예들의 맥락으로 설명된 특정한 특징들은 또한, 조합되어 단일 실시예로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예의 맥락으로 설명된 다양한 특징들이 또한, 다수의 실시예들에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위조합으로 구현될 수 있다. 게다가, 특징들이 특정 조합들에서 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 심지어 그렇게 처음에 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은, 일부 경우들에서, 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변동에 관한 것일 수 있다.
유사하게, 작동들이 도면들에 특정 순서로 도시되지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 그러한 작동들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 작동들이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 더욱이, 위에서 설명된 실시예들에서의 다양한 시스템 모듈들 및 구성요소들의 구분이, 모든 실시예들에서 그러한 구분을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 주제의 특정 실시예들이 설명되었다. 이에 따라, 다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (19)

  1. 기판을 처리하는 방법으로서,
    기판 상에 다이별 기준으로 처리 유체를 선택적으로 분배하는 단계; 및
    상기 처리 유체를 분배한 후에 상기 기판을 화학적 기계적 연마하는 단계
    를 포함하고, 상기 처리 유체는, 상기 처리 유체가 도포되지 않은 하나 이상의 나머지 다이(들)와 비교하여, 상기 처리 유체가 도포된 하나 이상의 선택된 다이(들)에서의 상기 화학적 기계적 연마의 연마 속도를 수정하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유체를 선택적으로 분배하는 단계는, 토출 액적 인쇄, 스핀-온 코팅, 스프레이-온, 또는 스크린 인쇄 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택적으로 분배하는 단계는 마스크를 통해 상기 처리 유체를 유동시키는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 선택적으로 분배하는 단계는 상기 처리 유체의 액적들을 상기 기판 상에 선택적으로 토출하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 선택적으로 분배하는 단계는, 상기 기판 상의 다이들 전부에 걸쳐 상기 처리 유체를 배치하는 것, 및 상기 하나 이상의 선택된 다이(들)에서 상기 처리 유체를 경화시키는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판을 화학적 기계적 연마하기 전에 상기 처리 유체를 경화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유체를 보호 막 내에 형성하는 단계를 포함하고, 상기 보호 막은 나머지 다이(들)에 비해 상기 선택된 다이(들)에서의 연마 속도를 감소시키는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유체는, 나머지 다이(들)에 비해 상기 선택된 다이(들)에서의 연마 속도를 증가시키기 위해 연마될 층을 손상시키는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유체는 나머지 다이(들)에 대해 상기 선택된 다이(들)의 친수성을 조정하는 단층을 형성하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상의 복수의 다이들에 대응하는 복수의 위치들에서 층의 두께들을 측정하는 단계, 및 상기 두께들에 기초하여, 상기 선택된 다이(들)를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 시스템으로서,
    처리 유체를 기판 상에 다이별 기준으로 전달하기 위한 분배기를 포함하는 처리 스테이션 - 상기 처리 유체는, 후속 화학적 기계적 연마에서 상기 처리 유체가 도포되지 않는 하나 이상의 나머지 다이(들)와 비교하여, 상기 처리 유체가 도포된 하나 이상의 선택된 다이(들)에서의 연마 속도를 수정함 -; 및
    화학적 기계적 연마 스테이션; 및
    상기 기판을 상기 처리 스테이션으로부터 상기 화학적 기계적 연마 스테이션으로 이송하기 위한 기판 이송 로봇
    을 포함하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분배기는 토출 액적 인쇄기, 스핀-온 코팅기, 스프레이-온 코팅기, 또는 스크린 인쇄기 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 처리 스테이션은 상기 처리 유체가 나머지 다이(들)에 도포되는 것을 차단하도록 위치된 마스크를 포함하는, 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 처리 스테이션은 상기 처리 유체를 경화시키기 위한 에너지 공급원을 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 에너지 공급원에 결합되고, 상기 처리 유체가 상기 선택된 다이(들)에서 경화되도록 상기 에너지 공급원을 선택적으로 활성화하도록 구성된 제어 시스템을 포함하는, 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 분배기는 상기 처리 유체에 음향 에너지를 인가하고 상기 선택된 다이(들)에서 상기 기판 상의 층의 초음파처리를 야기하기 위한 트랜스듀서를 포함하는, 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 선택된 다이(들)를 나타내는 데이터를 획득하고, 상기 선택된 다이(들)에 상기 처리 유체를 도포하기 위해 상기 분배기를 제어하도록 구성되는 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 기판 상의 복수의 다이들에 대응하는 복수의 위치들에 대한 복수의 두께 측정들을 수신하고, 상기 복수의 두께 측정들에 기초하여, 선택된 다이(들)를 결정하도록 구성되는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기판 상에서 상기 복수의 두께 측정들을 행하기 위한 인-라인 또는 독립형 계측 시스템을 포함하는, 시스템.
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