KR100870630B1 - 마이크로피처 공작물의 기계적 및/또는 화학-기계적 연마를위한 시스템 및 방법 - Google Patents

마이크로피처 공작물의 기계적 및/또는 화학-기계적 연마를위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로피처 공작물을 연마하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 본 방법은 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하는 단계와, 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정한 후 마이크로피처 공작물을 평탄화 패드로 문질러 마찰시키기 위해 캐리어 헤드 및/또는 평탄화 패드를 서로에 대해 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 또한 캐리어 헤드는 다수의 압전 부재를 운반한다. 또한, 본 방법은 다수의 압전 부재들중 하나 이상에 에너지를 인가함으로써 측정된 특성의 상태에 반응하여 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템은 공작물 캐리어 조립체, 다수의 압전 부재, 평탄화 패드, 특성의 상태를 측정하기 위한 계측 공구, 및 제어기를 포함한다. 제어기는 상술한 방법을 실행하기 위한 명령들을 담고 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 가질 수 있다.
마이크로피처 공작물. 연마, 압전 부재, 연마패드. 계측공구.

Description

마이크로피처 공작물의 기계적 및/또는 화학-기계적 연마를 위한 시스템 및 방법{Systems and methods for mechanical and/or chemical-mechanical polishing of microfeature workpieces}
본 발명은 마이크로피처 공작물(microfeature workpiece)를 연마하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 압전 부재들을 포함하는 공작물 캐리어 조립체를 갖는 마이크로피처 공작물의 기계적 및/또는 화학-기계적 연마에 관한 것이다.
기계적 및 화학-기계적 평탄화 방법(총칭하여 "CMP"라 함)은 마이크로전자 디바이스 및 다른 제품의 제조시에 마이크로피처 공작물의 표면에서 재료를 제거한다. 도 1은 개략적으로 테이블(platen: 20), 캐리어 헤드(carrier head: 30), 및 평탄화 패드(planarizing pad: 40)를 갖는 회전 CMP 기계(10)를 도시하고 있다. CMP 기계(10)는 또한 테이블(20)의 상부면(22)과 평탄화 패드(40)의 하부면 사이의 하부 패드(under-pad: 25)를 가질 수 있다. 구동조립체(26)는 테이블(20)을 회전(화살표 F로 지시됨) 및/또는 전, 후진시킨다(화살표 G로 지시됨). 평탄화 패드(40)가 하부 패드(25)에 부착되기 때문에, 평탄화 패드(40)는 평탄화 중에 테이블(20)과 함께 이동한다.
캐리어 헤드(30)는 하부면(32)을 가지며, 마이크로피처 공작물(12)은 하부면(32)에 부착될 수 있거나, 또는 공작물(12)은 하부면(32) 아래에 있는 탄성 패드(34)에 부착될 수 있다. 캐리어 헤드(30)는 가중의 무부유성 웨이퍼 캐리어(weighted, free-floating wafer carrier)일 수 있으며, 또는 액추에이터 조립체(36)는 마이크로피처 공작물(12)에 회전 운동(화살표 J로 지시됨) 및/또는 전후 왕복운동(화살표 I로 지시됨)을 부여하도록 캐리어 헤드(30)에 부착된다.
평탄화 패드(40) 및 평탄화 용액(soultion: 44)은 마이크로피처 공작물(12)의 표면에서 기계적 및/또는 화학-기계적으로 재료를 제거하는 평탄화 매체를 형성한다. 평탄화 용액(44)은 마이크로피처 공작물(12)의 표면을 에칭 및/또는 산화시키는 연마재 입자 및 화학제를 갖는 종래 CMP 슬러리일 수 있거나, 또는 평탄화 용액(44)은 연마재 입자가 없는 "세정용" 무연마성(nonabrasive) 평탄화 용액일 수 있다. 대부분의 CMP 적용분야에서, 연마재 입자를 갖는 연마재 슬러리는 무연마성 평탄화 패드에 사용되고, 연마재 입자가 없는 세정용 무연마성 용액은 연마재부착 평탄화 패드에 사용된다.
마이크로피처 공작물(12)을 CMP 기계(10)로 평탄화하기 위해서, 캐리어 헤드(30)는 공작물(12)을 평탄화 패드(40)를 향해 아래로 가압한다. 특히, 캐리어 헤드(30)는 평탄화 패드(40)의 평탄화 표면(42)에 있는 평탄화 용액(44)을 향해 마이크로피처 공작물(12)을 가압하고, 테이블(20) 및/또는 캐리어 헤드(30)는 공작물(12)을 평탄화 표면(42)에 문지르도록 이동한다. 마이크로피처 공작물(12)이 평탄화 표면(42)에 문지름으로써, 평탄화 매체는 공작물(12)의 겉면에서 재료를 제거한다.
CMP 방법은 회로 및 포토패턴(photo-pattern)을 정밀하게 제작할 수 있도록 공작물 상에서 균일하게 평평한 표면을 지속적으로 정확하게 제조해야만 한다. 예를 들어, CMP 처리중에 공작물의 한 영역에서의 재료가 다른 영역에서의 재료보다 더 빨리 제거될 때 불균일한 표면이 발생할 수 있다. 재료의 불균일한 제거를 보상하기 위해서, 공작물의 선택된 영역에 하향력을 발휘하는 팽창성 내부 및 외부 블래더(bladder)를 구비한 캐리어 헤드가 개발되었다. 그러나, 이 캐리어 헤드는 몇 가지 결점을 가진다. 예를 들어, 통상적인 블래더는 주변에서 균일한 하향력을 발휘하기 어렵게 하는 굴곡 에지를 가진다. 더구나, 종래 블래더는 공작물의 상당히 넓은 지역을 커버하고, 따라서 공작물에 하향력을 집중시키는 능력을 제한하다. 또한, 종래 블래더는 하향력의 정밀한 제어를 방지하는 압축성 공기로 종종 채워진다. 덧붙여, 다수의 블래더를 갖는 캐리어 헤드는 정비 및/또는 유지(maintenance)를 위한 많은 정지시간을 갖게 되며, 따라서 처리율에서 부수적인 감소를 초래하는 복잡한 시스템(complex system)을 형성한다.
본 발명의 하나의 양상은 특성(characteristic)을 갖는 마이크로피처 공작물을 연마하는 방법에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 본 방법은, 연마 사이클과 별개로 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하는 단계와, 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정한 후에 마이크로피처 공작물을 평탄화 패드에 대고 마찰시키기 위해 캐리어 헤드 및/또는 평탄화 패드를 서로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 또한 캐리어 헤드는 다수의 압전 부재를 지지한다. 또한, 본 방법은 다수의 압전 부재들중 하나 이상에 에너지를 인가함으로써 측정된 특성 상태에 반응하여 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 특성의 상태를 측정하는 것은 마이크로피처 공작물의 층 두께 또는 표면 외형을 측정하는 것을 포함할 수 있고, 그리고 특성의 상태는 계측 공구에 의해 측정될 수 있다. 압전 부재들은 격자형으로 배치되거나, 또는 동심으로, 또는 캐리어 헤드내에서 다른 패턴으로 배치될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 회전 평탄화 기계의 일부를 도시하는 개략적 측단면도.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 의한 마이크로피처 공작물을 연마하기 위한 시스템의 개략 단면도.
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 개략 단면도.
도 4A는 본 발명의 추가 실시예에 의하여 동심 배열된 다수의 압전 부재를 도시하는 개략 평면도.
도 4B는 본 발명의 추가 실시예에 의하여 격자형으로 배열된 다수의 압전 부재를 도시하는 개략 평면도.
A. 개요
본 발명은 마이크로피처 공작물의 기계적 및/또는 화학-기계적 연마를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 용어 "마이크로피처 공작물"은 전체적으로, 마이크로전자 디바이스, 마이크로-기계 디바이스, 데이터 저장 소자, 및 다른 피처들이 제작되는 기판을 포함하도록 사용된다. 예로서, 마이크로피처 공작물은 반도체 웨이퍼, 유리기판, 절연기판, 또는 다른 형식의 기판일 수 있다. 또한, 용어 "평탄화"는 평평한 표면을 형성하거나 및/또는 원활한 표면을 형성하는(예컨대 "연마가공") 것을 의미한다. 본 발명의 몇가지 특정 세부사항은 본 발명의 어떤 실시예의 철저한 이해를 돕기 위해 아래 설명과 도 2 내지 4B에 기재되어 있다. 그러나, 당업자는 본 발명이 추가의 실시예들을 가질 수 있으며, 또한 다른 실시예들이 아래 설명에 기재된 특정 피처들의 몇가지가 없어도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 특성(characteristic)을 갖는 마이크로피처 공작물을 연마하는 방법에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 본 방법은 연마 사이클과 별개로 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하는 단계와, 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정한 후 마이크로피처 공작물을 평탄화 패드에 대고 마찰시키기 위해 캐리어 헤드 및/또는 평탄화 패드를 서로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 또한 캐리어 헤드는 다수의 압전 부재를 지지한다. 또한, 본 방법은 다수의 압전 부재들중 하나 이상에 에너지를 인가함으로써 측정된 특성 상태에 반응하여 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계를 추가로 포함한다. 특성의 상태를 측정하는 것은 마이크로피처 공작물의 층 두께 또는 표면 외형을 측정하는 것을 포함할 수 있고, 그리고 특성의 상태는 계측 공구에 의해 측정될 수 있다. 압전 부재들은 격자형으로 배치되거나, 또는 동심으로, 또는 캐리어 헤드내에서 다른 패턴으로 배치될 수 있다.
이 실시예의 다른 양상에서, 상기 상태는 제 1 상태를 포함하고, 공작물은 제 1 공작물을 포함한다. 이 양상에서, 본 방법은 제 1 마이크로피처 공작물에 압력을 적용한 후 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정하고, 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계를 추가로 포함한다. 제 2 마이크로피처 공작물은 제 1 마이크로피처 공작물과 다르다. 또한, 본 방법은 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정한 후 제 2 마이크로피처 공작물을 평탄화 패드로 문지르기 위해 캐리어 헤드 및/또는 평탄화 패드를 서로에 대하여 상대이동시키는 단계를 포함한다. 공작물이 패드에 의해 문질러질 때, 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 1 상태와, 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 필요한 상태와 측정된 제 2 상태 사이의 차이에 반응하여 하나 이상의 압전 부재에 에너지를 인가함으로써 제 2 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력이 적용된다.
본 발명의 다른 양상은 특성을 갖는 마이크로피처 공작물을 연마하는 시스템에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 이 시스템은 마이크로피처 공작물을 운반하도록 구성된 공작물 캐리어 조립체, 이 공작물 캐리어 조립체 의해 운반되는 다수의 압전 부재, 마이크로피처 공작물을 연마하기 위해 공작물 캐리어 조립체 아래에 배치될 수 있는 평탄화 패드, 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하기 위한 공구, 및 상기 공작물 캐리어 조립체, 상기 압전 부재들, 상기 평탄화 패드와 상기 공구를 조작하도록 연결된 제어기를 포함한다. 제어기는 상술한 방법을 실행하기 위한 명령들을 담고 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 가질 수 있다.
B. 연마 시스템
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 마이크로피처 공작물(12)를 연마하기 위한 연마 시스템(100)의 개략 단면도이다. 연마 시스템(100)은 CMP 기계(110, 일부분이 도시됨), 상기 CMP 기계(110)에 조작가능하게 연결된 제어기(160, 개략적으로 도시됨), 및 상기 제어기(160)에 조작가능하게 연결된 계측 공구(170, 개략적으로 도시됨)를 포함한다. 이 연마 시스템(100)에서, 계측 공구(170)는 공작물(112) 상의 막 두께를 측정하거나 또는 공작물(112)의 다른 특성을 측정한다. 계측 공구(170)는 이 데이터를 제어기(160)에 전달하며, 제어기는 이 데이터를 공작물(112)의 연마 동안 CMP 기계(110)를 제어하는데 사용한다.
도 2에 도시된 실시예에서, CMP 기계(110)는 테이블(120), 이 테이블(120) 위에 있는 공작물 캐리어 조립체(130), 및 상기 테이블(120)에 결합된 평탄화 패드(140)를 포함한다. 공작물 캐리어 조립체(130)는 평탄화 패드(140)의 평탄화 표면(142)을 가로질러 공작물(112)을 이동시키도록 액추에이터 조립체(131, 개략적으로 도시됨)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 공작물 캐리어 조립체(130)는 지지부재(134)와, 이 지지부재(134)에 결합된 유지 링(136)을 갖는 헤드(132)를 포함한다. 지지부재(134)는 액추에이터 조립체(131)에 결합된 상부판을 갖는 환형 하우징일 수 있다. 유지 링(136)은 지지부재(134) 주위로 연장하며, 지지부재(134)의 하단 테두리(rim) 아래에 있는 공작물(112)을 향하여 돌출한다.
이 실시예의 하나의 양상에서, 공작물 캐리어 조립체(130)는 헤드(132) 내의 챔버(114)와, 이 챔버(114) 내에 있는 다수의 압전 부재(150)를 포함한다. 도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 취한 개략 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 도시된 실시예에서, 압전 부재(150)는 챔버(114) 내에서 동심으로 배열된다. 예를 들어, 제 1 압전 부재(150a)는 챔버(114)의 내경과 적어도 대략 동일한 외경 D1(도 3)을 가지고, 제 2 압전 부재(150b)는 제 1 압전 부재(150a)의 내경과 적어도 대략 동일한 외경 D2(도 3)을 가지고, 제 3 압전 부재(150c)는 제 2 압전 부재(150b)의 내경과 적어도 대략 동일한 외경 D3(도 3)을 가진다. 다른 실시예에서, 압전 부재(150)들은 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제 2 압전 부재(150b)의 외경 D2는 제 1 압전 부재(150a)의 내경보다 작을 수 있다. 추가의 실시예에서, 도 4A 및 도 4B를 참고하여 아래에 설명된 바와 같이, 압전 부재들은 다른 형상 및/또는 구성들을 가질 수 있다.
도 2를 참고하면, 도시된 실시예에서, 압전 부재(150)는 외부 벽(152, 개별적으로 152a 내지 152c로 구별됨), 이 외부 벽(152)에 대향하는 내부 벽(153, 개별적으로 153a 내지 153b로 구별됨), 상부 벽(154, 개별적으로 154a 내지 154c로 구별됨), 및 이 상부 벽(154)에 대향하는 하부 벽(155, 개별적으로 155a 내지 155c로 구별됨)을 가진다. 헤드(132)는 압전 부재(150)의 상부 벽(154)에 접하는 표면(115)을 가진다. 따라서, 압전 부재(150)에 전원이 인가될(energized) 때, 압전 부재(150)들은 표면(115)으로부터 먼 방향(D)으로 하향하여 팽창한다. 압전 부재(150)의 팽창은 공작물(112)에 힘을 가한다. 예로서, 도 2에서, 제 1 압전 부재(150a)에 전원이 인가하여, 힘(F)을 공작물(112)의 주변 영역에 가한다. 부가의 실시예에서, 압전 부재(150)는 함께 또는 개별적으로 전원이 인가될 수 있다.
공작물 캐리어 조립체(130)는 하나 이상의 압전 부재(150)에 선택적으로 전원을 인가하도록 압전 부재(150)에 조작가능하게 결합된 제어기(180)를 추가로 포함한다. 특히, 제어기(180)는 전기 커플러(coupler: 158)를 통해 압전 부재(150)에 전원을 공급할 수 있다. 전기 커플러(158)는 압전 부재(150)에 부착되어 있는 작은 와이어들을 포함할 수 있다. 따라서, 제어기(180)는 압전 부재(150)(들)을 선택하여 전원을 인가하고 전압을 변경함으로써 힘(F)의 크기 및 위치를 제어한다. 하나의 실시예에서, 제어기(180)는 상기 제어기(160)로부터 무선 신호들을 수신하는 텔레매틱스(telematics) 제어기 및 IC 제어기 칩을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(160, 180)는 유선, 적외선, 무선주파수 또는 다른 방법을 통해 통신할 수 있다. 추가의 실시예에서, 제어기(160)는 제어기(180)를 통하지 않고 압전 부재(150)를 직접 작동시킬 수 있다.
공작물 캐리어 조립체(130)는, 챔버(114)를 포위하고 공작물(112)로부터 압전 부재(150)의 하부 벽(154)을 분리하는 가요성 부재(190)를 추가로 포함할 수 있다. 가요성 부재(190)는, 연마 동안 압전 부재(150)를 보호하며 평탄화 용액(42, 도 1)이 챔버(114)로 들어오는 것을 방지하는 실리콘 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 다른 실시예에서, 헤드(132)는 압전 부재(150)와 공작물(112) 사이에 보조막을 포함할 수 있다.
계측 공구(170)는 연마하기 전에 공작물(112)의 특성의 상태를 측정하며, 그래서 이 데이터는 연마 동안 공작물(112) 상에 평평한 표면을 제공하는데 사용될 수 있다. 예로서, 계측 공구(170)는 몇 개의 위치에서 공작물(112)의 층 두께를 측정할 수 있다. 공작물(112)의 특성의 상태를 측정한 후에, 계측 공구(170)는 제어기(160)에 데이터를 제공한다. 제어기(160)는 연마 사이클을 제어할 때 데이터를 사용하는 자동 처리 제어기일 수 있다. 특히, 제어기(160)는 공작물(112) 상에 대체로 평탄한 표면을 제공하는데 필요한 힘의 위치 및 강도를 측정하도록 데이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 만약 계측 공구(170)가 공작물(112)의 경계 영역의 층이 공작물(112)의 중심 영역의 층보다 큰 두께를 가지면, 제어기(160)는 연마 공정 동안 공작물(112)의 주변 영역에 힘(F)을 작용시키도록 제 1 압전 부재(150a)에 전원을 인가할 수 있다. 계측 공구(170)는 공작물(112)이 공작물 캐리어 조립체(130)에 부착되기 전 및/또는 후에 특성의 상태를 측정할 수 있다. 적당한 장치는 이스라엘의 노바 메저링 인스트루먼트 리미티드(Nova Measuring Instruments Ltd.)에 의해서 제조된 계측 공구와 다른 유사 장치들을 포함한다. 다른 실시예에서, 계측 공구 이외의 공구들이 특성의 상태를 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
본 실시예의 한 형태에서, 계측 공구(170)는 연마 이후에 공작물(112)의 특성의 상태를 측정한다. 연마 이후에 특성의 상태를 측정하는 것은, 제어기(160)는 특성의 후연마(post-polishing) 상태가 원하는 상태인지를 측정하도록 허용한다. 예를 들어, 제어기(160)는 공작물(112)의 표면이 충분히 평탄한지 및/또는 공작물(112)의 층이 원하는 두께를 가지는지를 측정할 수 있다. 또한, 연마 후에 특성의 상태를 측정하는 것은, 제어기(160)가 유지 링(136), 평탄화 패드(140), 컨디셔닝 스톤(conditioning stone; 도시안됨) 및/또는 CMP 기계(110)의 다른 부품들의 마모를 추적하도록 허용한다. 예를 들어, 제어기(160)는 연마 사이클의 말기에서 공작물의 특성의 측정된 상태와 특성의 계획된 상태 사이의 차이를 측정하는 것에 의해 CMP 기계(110)의 마모를 추적할 수 있다. CMP 기계(110)의 마모는 공작물의 연마에 영향을 미치고, 결과적으로 연마 사이클의 말기에서 공작물의 특성의 측정된 상태와 계획된 상태 사이의 차이점이 있을 수 있다. 따라서, 일련의 공작물에 대한 계획된 상태와 측정된 상태 사이의 차이를 추적하는 것은, 제어기(160)가 CMP 기계(110)에서의 마모를 측정하도록 허용한다.
제어기(160)는, CMP 기계(110)에서의 마모 또는 다른 인자들을 보상하도록 이전의 공작물의 특성의 계획된 상태와 측정된 상태 사이의 차이에 기초하여 차후의 공작물을 연마할 때, 적용된 힘들을 포함하는 연마 변수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 연마 후에, 공작물의 층의 두께가 계획된 두께보다 크면, 제어기(160)는 차후의 공작물로부터 제거되는 재료를 증가시키도록 적용된 힘, 휴지 시간(dwell time) 또는 다른 연마 변수를 조정할 수 있다. 다른 실시예에서, 연마 시스템(100)은 계측 공구(170)를 포함하지 않을 수 있으며, 제어기(160)는 공작물(112)의 특성의 예측된 상태에 기초하여 적용된 힘을 포함하는 연마 변수를 조정할 수 있다. 다른 실시예에서, 연마 시스템(100)은 연마 동안 공작물 표면의 평탄성을 모니터하기 위하여 센서를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제어기(160)는 공작물의 모니터된 평탄도에 기초하여 적용된 힘을 포함하는 연마 변수를 조정할 수 있다.
C. 압전 부재들의 다른 구성
도 4A 및 도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공작물 캐리어 조립체와 함께 사용하기 위한 압전 부재들의 여러 구성들을 도시한 개략적인 가상도이다. 예를 들어, 도 4A는 다수의 링(251)[251a 내지 251d로 구별된]에서 일반적으로 동심으로 배열된 다수의 아치형 압전 부재(250)를 도시한다. 각각의 링(251)은 대체로 동일한 크기의 압전 부재(250)로 분할된다. 다른 실시예에서, 압전 부재(250)는 다르게 배열될 수 있다. 예를 들어, 각각의 압전 부재는 다른 압전 부재들과 떨어질 수 있다.
도 4B는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 다수의 압전 부재(350)의 개략적인 평면도이다. 압전 부재(350)는 다수의 횡열(R1 - R10)과 종열(C1 - C10)을 갖는 격자형으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 주변부에 인접한 압전 부재(350)는 공작물 캐리어 조립체(130)에 있는 챔버(114, 도 2)의 곡률에 대응하는 곡선 측부를 가진다. 추가 실시예에서, 각각의 압전 부재의 크기는 해상도를 증가시키도록 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 압전 부재들은 4분원 또는 단일원과 같은 다른 구성으로 배열될 수 있다.
도시된 실시예의 연마 시스템의 하나의 장점은 공작물의 사전 결정된 특성에 응하여 공작물에 크게 국지화된 힘을 적용하는 능력이다. 이러한 큰 국지화된 힘을 제어하면, CMP 공정이 공작물 상의 균일한 평탄면을 일관적이고 정확하게 제조할 수 있게 한다. 또한, 연마 시스템은 CMP 기계의 마모를 보상하도록 적용된 힘과 연마 변수를 조정할 수 있다. 도시된 공작물 캐리어 조립체의 다른 장점은 기존 시스템보다 간단하여, 결과적으로 유지 및/또는 수리를 위한 휴지시간을 감소시켜서 높은 처리율을 얻을 수 있다는 것이다.
상술한 설명에서, 본 발명의 특정 실시예는 단지 예시적인 목적으로 기재되었고, 본 발명의 정신 및 범주 내에서 많은 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (46)

  1. 특정 특성을 갖는 마이크로피처 공작물을 연마하기 위한 방법으로서,
    연마 사이클과 별개로 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정한 후에, 다수의 구동 부재를 운반하는 캐리어 헤드와 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계;
    상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 것에 의하여, 상기 특성의 측정된 제 1 상태에 반응하여 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계;
    마이크로피처 공작물에 압력을 적용한 후에, 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 2 상태를 측정하는 단계; 및
    상기 평탄화 매체, 상기 캐리어 헤드, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상에서의 마모를 측정하도록 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 상기 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이를 추적하는 단계를 포함하며;
    상기 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계는 상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 상기 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계는 마이크로피처 공작물의 표면 외형을 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계는 마이크로피처 공작물의 층 두께를 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계는 계측 공구로 특성의 상태를 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로피처 공작물은 제 1 마이크로피처 공작물을 포함하며,
    상기 제 1 마이크로피처 공작물과 다른 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    상기 제 2 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정한 후에 상기 캐리어 헤드와 상기 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계;
    상기 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 1 상태, 및 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이에 반응하여, 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 것에 의해 상기 제 2 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계를 추가로 포함하는 연마 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하는 단계는 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 필요한 상태를 제공하도록 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계는 제 1 영역에서의 특성의 상태를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하는 단계는 상기 제 1 영역에서의 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 동심으로 배열되고, 상기 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하는 단계는 동심으로 배열된 상기 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 격자형으로 배열되고, 상기 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하는 단계는 격자형으로 배열된 상기 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계는 마이크로피처 공작물 상의 두꺼운 영역과 얇은 영역을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 뒷면에 압력을 적용하는 단계는 마이크로피처 공작물의 상기 두꺼운 영역에 제 1 압력을, 마이크로피처 공작물의 상기 얇은 영역에 상기 제 1 압력과 다른 제 2 압력을 적용하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 뒷면에 압력을 적용하는 단계는,
    마이크로피처 공작물의 뒷면에 제 1 압력을 작용시키도록 제 1 위치에 하나 이상의 구동 부재를 배열하는 단계; 및
    마이크로피처 공작물의 뒷면에 제 2 압력을 작용시키도록 상기 제 1 위치로부터 제 2 위치로 하나 이상의 구동 부재를 이동시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 부재는 다수의 압전 부재를 포함하고, 상기 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계는 상기 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  14. 특성의 사전 결정된 상태를 구비한 영역을 가진 마이크로피처 공작물을 연마하는 방법으로서,
    다수의 압전 부재를 운반하는 캐리어 헤드와 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계; 및
    마이크로피처 공작물의 뒷면에 힘을 작용시키도록 상기 특성의 사전 결정된 상태에 기초하여 상기 다수의 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 것에 의해 마이크로피처 공작물의 상기 영역에서 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계를 포함하며;
    상기 특성의 사전 결정된 상태는 연마 사이클과 별개로 얻어지며,
    상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계는 상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 영역은 제 1 영역을 포함하며, 상기 다수의 압전 부재중 하나 이상은 제 1 압전 부재를 포함하고,
    상기 제 1 영역과 다른, 마이크로피처 공작물의 제 2 영역의 특성의 상태를 측정하는 단계; 및
    상기 제 2 영역의 특성의 측정된 상태에 기초하여, 상기 제 1 압전 부재와 다른 제 2 압전 부재에 전원을 인가하는 것에 의해 마이크로피처 공작물의 상기 제 2 영역에서 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 연마 방법.
  16. 특정 특성을 갖는 마이크로피처 공작물을 연마하기 위한 방법으로서,
    연마 사이클과 별개로 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    상기 특성의 측정된 상태에 기초하여 캐리어 헤드에 다수의 구동 부재를 배열하는 단계;
    연마 사이클 동안 마이크로피처 공작물의 표면의 평탄도를 모니터링하는 단계;
    연마 사이클 동안 마이크로피처 공작물의 상기 표면의 모니터링된 평탄도에 기초하여 상기 다수의 구동 부재중 일부 또는 전부를 재배열하는 단계;
    상기 구동 부재의 일부 또는 전부를 재배열한 후에, 마이크로피처 공작물의 특성의 제 2 상태를 측정하는 단계; 및
    평탄화 매체, 상기 캐리어 헤드, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상에서의 마모를 측정하도록 마이크로피처 공작물의 특성의 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이를 추적하는 단계를 포함하며;
    상기 다수의 구동 부재의 일부 또는 전부를 재배열하는 단계는 상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 상기 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 구동 부재중 일부 또는 전부를 위치시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 제 1 구동 부재를 포함하며,
    상기 구동 부재를 배열하는 단계는 상기 마이크로피처 공작물 상에 제 1 힘을 작용시키도록 제 1 위치에 상기 제 1 구동 부재를 배열하는 단계를 포함하며,
    상기 구동 부재를 재배열하는 단계는 마이크로피처 공작물에 제 2 힘을 작용시키도록 상기 제 1 위치와 다른 제 2 위치로 상기 제 1 구동 부재를 이동시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  18. 특정 특성 및 뒷면을 갖는 마이크로피처 공작물 연마 시스템으로서,
    마이크로피처 공작물을 운반하도록 구성되는 공작물 캐리어 조립체;
    상기 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반되는 다수의 구동 부재;
    마이크로피처 공작물을 연마하기 위해 상기 공작물 캐리어 조립체 아래에 위치 가능한 평탄화 매체;
    마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하기 위한 공구; 및
    상기 공작물 캐리어 조립체, 상기 다수의 구동 부재, 상기 평탄화 매체 및 상기 공구에 작동 가능하게 결합되는 제어기를 포함하며;
    상기 제어기는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 가지며, 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체는,
    연마 사이클과 별개로 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 1 상태를 측정한 후에, 연마 사이클 동안 캐리어 헤드와 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계;
    상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 것에 의하여, 상기 특성의 측정된 제 1 상태에 반응하여 상기 사이클의 일부분 동안 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계;
    마이크로피처 공작물에 압력을 적용한 후에, 마이크로피처 공작물의 상기 특성의 제 2 상태를 측정하는 단계; 및
    상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상에서의 마모를 측정하도록 마이크로피처 공작물의 특성의 상기 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이를 추적하는 단계를 포함하며;
    상기 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하는 단계는 상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 상기 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 명령을 담고 있는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 상기 공작물 캐리어 조립체에 격자형으로 배열되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 상기 공작물 캐리어 조립체에 동심으로 배열되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물이 상기 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반될 때 마이크로피처 공작물의 특성의 상기 제 1 상태를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물이 상기 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반되기 전 및/또는 후에, 마이크로피처 공작물의 특성의 상기 제 1 상태를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물의 층 두께를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  24. 재 18 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물의 표면 외형을 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 다수의 압전 부재를 포함하는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  26. 제 14 항에 있어서, 상기 다수의 압전 부재는 동심으로 배열되고, 상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계는 동심으로 배열된 상기 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  27. 제 14 항에 있어서, 상기 다수의 압전 부재는 격자형으로 배열되고, 상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계는 격자형으로 배열된 상기 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  28. 제 14 항에 있어서, 상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계는,
    마이크로피처 공작물의 뒷면에 제 1 힘을 작용시키도록 제 1 위치에 하나 이상의 압전 부재를 배열하는 단계; 및
    마이크로피처 공작물의 뒷면에 제 2 힘을 작용시키도록 하나 이상의 압전 부재를 상기 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  29. 제 16 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 제 1 구동 부재를 포함하며,
    상기 구동 부재를 배열하는 단계는 마이크로피처 공작물에 제 1 압력을 작용시키도록 상기 제 1 구동 부재를 위치시키는 단계를 포함하며,
    상기 구동 부재를 재배열하는 단계는 마이크로피처 공작물에 상기 제 1 압력과 다른 제 2 압력을 작용시키도록 상기 제 1 구동 부재를 위치시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  30. 다수의 마이크로피처 공작물을 연마하는 방법으로서,
    연마 사이클과 별개로 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    다수의 구동 부재를 가지는 캐리어 헤드와 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계;
    상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 1 상태에 반응하여 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하도록 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계;
    상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어한 후에, 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 2 상태를 측정하는 단계;
    연마 사이클과 별개로, 상기 제 1 마이크로피처 공작물과 다른 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태를 측정하는 단계;
    상기 캐리어 헤드와 상기 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계;
    상기 제 2 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 1 상태와, 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이에 반응하여, 상기 제 2 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하도록 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계; 및
    상기 평탄화 매체, 상기 캐리어 헤드, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상에서의 마모를 측정하도록 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 측정된 제 2 상태와 필요한 상태 사이의 차이를 추적하는 단계를 포함하며;
    상기 제 2 마이크로피처 공작물의 뒷면에 압력을 적용하도록 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계는 상기 캐리어 헤드, 상기 평탄화 매체, 또는 상기 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 작동시키는 단계를 포함하는 연마 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태와 제 2 상태를 측정하는 단계는 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 표면 외형을 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태와 제 2 상태를 측정하는 단계는 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 층 두께를 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 제 1 마이크로피처 공작물의 특성의 제 1 상태와 제 2 상태를 측정하는 단계는 계측 공구로 상기 특성의 제 1 상태와 제 2 상태를 측정하는 단계를 포함하는 연마 방법
  34. 제 30 항에 있어서, 상기 다수의 구동 부재는 동심으로 배열되고, 상기 제 1 마이크로피처 공작물에 압력을 적용하도록 상기 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계는 동심으로 배열된 다수의 구동 부재중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는 연마 방법.
  35. 뒷면과, 특성의 사전 결정된 상태를 구비한 영역을 갖는 마이크로피처 공작물 연마 시스템으로서,
    마이크로피처 공작물을 운반하도록 구성되는 공작물 캐리어 조립체;
    상기 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반되는 다수의 압전 부재;
    마이크로피처 공작물을 연마하기 위해 상기 공작물 캐리어 조립체 아래에 위치 가능한 평탄화 매체;
    마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하기 위한 공구; 및
    상기 공작물 캐리어 조립체, 상기 다수의 압전 부재, 상기 평탄화 매체, 및 상기 공구에 작동가능하게 결합되는 제어기를 포함하며;
    상기 제어기는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 가지며, 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체는,
    연마 사이클 동안 상기 공작물 캐리어 조립체와 평탄화 매체중 하나 이상을 다른 것에 대해 상대 이동시키는 단계; 및
    연마 사이클의 일부분 동안 마이크로피처 공작물의 뒷면에 힘을 작용시키도록 상기 사전 결정된 상태에 반응하여 상기 다수의 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 것에 의해 마이크로피처 공작물의 상기 영역에 상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계를 포함하며;
    상기 특성의 사전 결정된 상태는 연마 사이클과 별개로 얻어지고,
    상기 특성의 필요한 상태를 제공하는 단계는 상기 공작물 캐리어 조립체, 상기 평탄화 매체, 또는 컨디셔닝 스톤중 하나 이상의 사전 결정된 마모에 기초하여 상기 다수의 압전 부재중 하나 이상에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 명령을 담고 있는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 다수의 압전 부재는 상기 공작물 캐리어 조립체에 격자형으로 배열되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 다수의 압전 부재는 상기 공작물 캐리어 조립체에 동심으로 배열되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물이 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반될 때 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  39. 제 35 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물이 상기 공작물 캐리어 조립체에 의해 운반되기 전 및/또는 후에, 마이크로피처 공작물의 특성의 상태를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  40. 제 35 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물의 층 두께를 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
  41. 제 35 항에 있어서, 상기 공구는 마이크로피처 공작물의 표면 외형을 측정하도록 구성되는 마이크로피처 공작물 연마 시스템.
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