KR20060035653A - Cell, system and article for electrochemical mechanical processing(ecmp) - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 전기화학적 기계적 프로세싱을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to methods and apparatus for electrochemical mechanical processing.
전기화학적 기계적 평탄화(ECMP)는 종래의 평탄화 프로세스에 비해 감소된 기계적 연마로 기판을 폴리싱하면서 동시에 전기화학적 분해에 의해 기판 표면으로부터 도전성 물질을 제거하는데 사용되는 기술이다. 일반적으로 ECMP 시스템은 바이어스의 극성을 반전시킴으로써 기판상에 도전성 물질을 증착하도록 구성될 수 있다. 전기화학적 분해는 기판 표면으로부터 주변 전해질속으로 도전성 물질을 제거하기 위해 캐소드와 기판 표면 사이에 바이어스를 인가함으로써 수행된다. 통상적으로, 바이어스는 처리되는 기판 상의 도전성 폴리싱 물질에 의해 기판 표면에 인가된다. 폴리싱 프로세스의 기계적 성분은 기판과 상기 기판으로부터 도전성 물질의 제거를 강화시키기 위한 도전성 폴리싱 물질 사이에 상대 운동을 제공함으로써 동작한다.Electrochemical mechanical planarization (ECMP) is a technique used to remove conductive material from a substrate surface by electrochemical decomposition while polishing the substrate with reduced mechanical polishing compared to conventional planarization processes. In general, an ECMP system can be configured to deposit conductive material on a substrate by reversing the polarity of the bias. Electrochemical decomposition is performed by applying a bias between the cathode and the substrate surface to remove the conductive material from the substrate surface into the surrounding electrolyte. Typically, the bias is applied to the substrate surface by a conductive polishing material on the substrate to be treated. The mechanical component of the polishing process operates by providing relative motion between the substrate and the conductive polishing material to enhance removal of the conductive material from the substrate.
전기화학적 기계적 평탄화에 사용되는 폴리싱될 물질중 하나로 구리가 있다. 통상적으로, 구리는 2-단계 프로세스를 이용하여 폴리싱된다. 제 1 단계에서, 통 상적으로 기판의 표면 위에 돌출되는 소정의 구리 잔류물을 남기고 구리 벌크가 제거된다. 다음 구리 잔류물이 제 2 단계 또는 오버-폴리싱(over-polishing) 단계에서 제거된다.One of the materials to be polished used for electrochemical mechanical planarization is copper. Typically, copper is polished using a two-step process. In the first step, the copper bulk is removed leaving a predetermined copper residue that typically protrudes over the surface of the substrate. The copper residue is then removed in the second step or over-polishing step.
그러나, 구리 잔류물의 제거는 통상적으로 산화물 또는 TaN과 같은 다른 물질의 배리어층의 주변 물질의 평면 아래에 구리 피쳐(feature)의 디싱을 야기시킨다. 통상적으로, 디싱(dishing)의 양은 폴리싱될 구리 피쳐의 폭과 함께 오버-폴리싱 단계에서 사용되는 폴리싱 화학제 및 프로세싱 파라미터와 관련된다. 구리층이 기판에 대해 균일한 두께를 갖지 않는 다면, 소정의 피쳐 위에 디싱을 야기시키지 않고 전체 구리 잔류물 제거 및 다른 것들 위에 구리 잔류물의 완전히 제거는 어렵다. 그러나, 현재, 단일 폴리싱 스테이션에서 벌크 및 잔류 물질 제거 모두를 수행하는 것은 어렵다. 따라서, 구리 잔류물 제거 및 디싱 최소화를 제공하면서 기판 처리량을 강화시키는 프로세스에 대해 최적화된 폴리싱 스테이션상에서 벌크 및 잔류 물질 제거를 수행하는 것이 바람직하다.However, removal of copper residues typically causes dishing of copper features below the plane of the surrounding material of the barrier layer of oxide or other material such as TaN. Typically, the amount of dishing is associated with the polishing chemistry and processing parameters used in the over-polishing step along with the width of the copper feature to be polished. If the copper layer does not have a uniform thickness to the substrate, it is difficult to remove the entire copper residue and to completely remove the copper residue on others without causing dishing on certain features. At present, however, it is difficult to perform both bulk and residual material removal in a single polishing station. Therefore, it is desirable to perform bulk and residual material removal on a polishing station optimized for a process that enhances substrate throughput while providing copper residue removal and minimizing dishing.
따라서, 전기화학적 기계적 평탄화에 대한 개선된 방법 및 장치가 요구된다.Accordingly, there is a need for an improved method and apparatus for electrochemical mechanical planarization.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 전기화학적 기계적 평탄화 시스템에서 기판을 처리하는 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 기판을 처리하는 셀은 플래튼 어셈블리의 상부 표면상에 배치된 프로세싱 패드를 포함한다. 다수의 도전성 부재가 상부 평탄화 표면에 대해 이격된 관계로 배열된다. 패드와 플래튼 어셈블리 사이에 전극이 배치된다. 플래튼 어셈블리내에 형성된 플래넘(plenum)과 상부 표면 사이의 플래튼 어셈블리에 걸쳐 다수의 통로가 형성된다.In general, embodiments of the present invention provide a method and apparatus for processing a substrate in an electrochemical mechanical planarization system. In one embodiment, the cell treating the substrate includes a processing pad disposed on the top surface of the platen assembly. A plurality of conductive members are arranged in spaced relation to the upper planarization surface. An electrode is disposed between the pad and the platen assembly. Multiple passages are formed across the platen assembly between the plenum and the top surface formed in the platen assembly.
또다른 실시예에서, 기판 처리 시스템은 엔클로져(enclosure)에 배치된 제 1 전기화학적 기계적 평탄화 스테이션 및 적어도 제 2 전기화학적 기계적 평탄화 스테이션을 포함한다. 이송 메커니즘이 상기 평탄화 스테이션들 사이에서 기판을 이송하도록 구성된다. 제 1 처리 패드 어셈블리는 제 1 전기화학적 기계적 평탄화 스테이션에 배치되며 기판 처리 영역에 대해 실질적으로 유전성이 있는 상부 유전성 평탄화 표면을 갖는다. 다수의 도전 부재들이 제 1 처리 패드 어셈블리의 상부 평탄화 표면에 대해 이격된 관계로 배열된다. 제 2 처리 패드 어셈블리는 제 2 전기화학적 기계적 평탄화 스테이션에 배치되며 기판 처리 영역에 대해 실질적으로 도전성이 있는 상부 도전성 평탄화 표면을 갖는다. In yet another embodiment, the substrate processing system includes a first electrochemical mechanical planarization station and at least a second electrochemical mechanical planarization station disposed in an enclosure. A transfer mechanism is configured to transfer the substrate between the planarization stations. The first treatment pad assembly is disposed in the first electrochemical mechanical planarization station and has an upper dielectric planarization surface that is substantially dielectric with respect to the substrate processing region. A plurality of conductive members are arranged in a spaced apart relationship with respect to the top planarization surface of the first treatment pad assembly. The second treatment pad assembly is disposed in the second electrochemical mechanical planarization station and has an upper conductive planarization surface that is substantially conductive to the substrate processing region.
또다른 실시예에서, 기판을 전기화학적으로 처리하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 기판을 전기화학적으로 처리하는 방법은 처리 유체에 의해 기판에 전기적으로 결합된 전극에 대해 기판과 접촉하는 도전성 부재를 바이어싱하는 단계, 상기 도전성 부재와 기판을 전기적으로 분리시키는 단계, 및 상기 분리된 도전성 부재에 네거티브 바이어스를 인가하는 단계를 포함한다.In another embodiment, a method of electrochemically treating a substrate is provided. In one embodiment, a method of electrochemically treating a substrate comprises biasing a conductive member in contact with the substrate relative to an electrode electrically coupled to the substrate by a processing fluid, electrically separating the conductive member from the substrate. And applying a negative bias to the separated conductive member.
또다른 실시예에서, 기판을 전기화학적으로 처리하는 방법은 평탄화 물질을 통해 연장되는 다수의 도전성 부재들을 통해 기판의 표면의 개별(discreet) 부분들에 제 1 전기적 바이어스를 인가하는 단계, 및 균일하게 바이어스된 도전성 평탄화 물질을 통해 기판의 표면에 제 2 전기적 바이어스를 인가하는 단계를 포함한다.In yet another embodiment, a method of electrochemically treating a substrate comprises applying a first electrical bias to discrete portions of the surface of the substrate through a plurality of conductive members extending through the planarizing material, and uniformly Applying a second electrical bias to the surface of the substrate through the biased conductive planarization material.
본 발명의 상기 개시된 실시예들의 방식으로, 본 발명의 상세한 설명이 첨부디는 도면에 개시된 실시예들을 참조로 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예만을 나타내는 것으로 본 발명의 범주를 제한하지 않으며, 본 발명은 다른 유효한 등가적인 실시예들을 허용한다.In the manner of the disclosed embodiments of the present invention, a detailed description of the invention will be understood with reference to the embodiments disclosed in the accompanying drawings. However, the accompanying drawings show only typical embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention, and the present invention allows other effective equivalent embodiments.
도 1은 전기화학적 기계적 평탄화 시스템의 평면도;1 is a plan view of an electrochemical mechanical planarization system;
도 2는 도 1 시스템의 벌크 ECMP 스테이션의 일실시예의 단면도;2 is a cross-sectional view of one embodiment of a bulk ECMP station of the FIG. 1 system;
도 3은 도 2의 벌크 ECMP 스테이션의 플래튼 어셈블리의 일실시예의 부분 단면도;3 is a partial cross-sectional view of one embodiment of a platen assembly of the bulk ECMP station of FIG. 2;
도 4는 2개의 콘택 어셈블리를 통하는 벌크 ECMP 스테이션의 부분 단면도;4 is a partial cross-sectional view of a bulk ECMP station through two contact assemblies;
도 5a-b는 콘택 어셈블리의 일실시예의 측면도 및 확대도;5A-B are side and enlarged views of one embodiment of a contact assembly;
도 6은 콘택 부재의 일 실시예도;6 illustrates one embodiment of a contact member;
도 7은 벌크 ECMP 스테이션의 또다른 실시예도;7 is another embodiment of a bulk ECMP station;
도 8-9는 콘택 어셈블리의 투시도 및 부분적 개략도;8-9 are perspective and partial schematic views of the contact assembly;
도 10은 벌크 ECMP 스테이션의 또다른 실시예의 확대 간략도;10 is an enlarged simplified view of another embodiment of a bulk ECMP station;
도 11은 볼 조절(conditioning) 장치를 갖는 벌크 ECMP 스테이션의 또다른 실시예의 간략도;11 is a simplified diagram of another embodiment of a bulk ECMP station having a ball conditioning device;
도 12는 잔류물 ECMP 스테이션의 일실시예의 단면도;12 is a sectional view of one embodiment of a residue ECMP station;
도 13은 부식 차폐물(shield)을 갖는 ECMP 스테이션의 일실시예의 단면도.13 is a cross-sectional view of one embodiment of an ECMP station having a corrosion shield.
이해를 돕기 위해, 도면에서 공통되는 동일 부재들을 표시하기 위해 가능한 동일한 참조 부호를 사용했다.For ease of understanding, the same reference numerals have been used where possible to denote the same parts that are common in the figures.
기판으로부터 도전성 물질의 벌크 및 잔류물 제거를 위한 시스템 및 방법의 실시예가 제공된다. 중앙 기판 이송 장치 부근에 배치된 도전성 물질의 제거에 적합한 적어도 2개의 프로세싱 스테이션을 갖는 시스템이 개략적으로 도시되었지만, 본 발명의 프로세싱 스테이션은 다른 구성으로 배열 및/또는 기판 이송 메커니즘의 다른 형태 또는 구성에 의해 기판에 공급될 수 있다. 또한, 하기에 개시되는 실시예는 기판으로부터 물질 제거, 예를 들어 평탄화에 주로 초점을 맞췄지만, 본 명세서에서 개시되는 설명들은 바이어스의 극성을 반전시킴으로써 기판을 전기도금하는데 사용될 수 있다.Embodiments of a system and method for removing bulk and residues of conductive material from a substrate are provided. Although a system with at least two processing stations suitable for removal of conductive material disposed near a central substrate transfer device is schematically illustrated, the processing stations of the present invention may be arranged in other configurations and / or in other forms or configurations of substrate transfer mechanisms. By the substrate. In addition, although the embodiments disclosed below focus primarily on material removal, for example planarization, from the substrate, the descriptions disclosed herein can be used to electroplat a substrate by reversing the polarity of the bias.
도 1은 기판을 전기화학적으로 처리하는 장치를 포함하는 평탄화 시스템의 일 실시예의 평면도이다. 예시적 시스템(100)은 일반적으로 팩토리 인터페이스(102), 로딩 로봇(104), 및 평탄화 모듈(106)을 포함한다. 로딩 로봇(104)은 팩토리 인터페이스(102) 및 평탄화 모듈(106) 부근에 배치되어 이들 사이에서 기판(122)의 이송을 용이하게 한다. 1 is a plan view of one embodiment of a planarization system including an apparatus for electrochemically treating a substrate.
제어기(108)가 시스템(100)의 제어 및 모듈 통합을 용이하게 하기 위해 제공된다. 제어기(108)는 중앙 처리 유닛(CPU)(110), 메모리, 및 지지 회로(114)를 포함한다. 제어기(108)는 예를 들어, 평탄화, 세정, 및 이송 프로세스의 제어를 용이하게 하기 위해 시스템(100)의 다양한 부품들과 결합된다.A
일반적으로 팩토리 인터페이스(102)는 세정 모듈(116) 및 하나 이상의 웨이퍼 카세트(118)를 포함한다. 인터페이스 로봇(120)은 웨이퍼 카세트(118), 세정 모듈(116) 및 입력 모듈(124) 사이에서 기판(122)의 이송에 이용된다. 입력 모듈(124)은 그립퍼, 예를 들어 진공 그립퍼(gripper) 또는 기계적 클램프에 의해 평탄화 모듈(106)과 팩토리 인터페이스(102) 사이에서 기판(122)의 이송을 용이하게 한다.
평탄화 모듈(106)은 적어도 하나의 벌크 전기화학적 기계적 평탄화(ECMP) 스테이션(128), 및 선택적으로, 환경적으로 제어되는 엔클로져(188)에 배치된 적어도 하나의 종래의 화학적 기계적 평탄화(CMP) 스테이션(132)을 포함한다. 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 평탄화 모듈(106)의 예로는 캘리포니아, 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한 MIRRA, MIRRA MESATM, REFLEXION, REFLEXION LK, 및 REFLEXION LK EcmpTM 화학적 기계적 평탄화 시스템이 포함된다. 프로세싱 패드, 평탄화 웨브(web), 또는 이들의 조합을 사용하는 것들, 및 회전식, 선형 또는 다른 평면 이동으로 평탄화 표면에 대해 기판을 이동시키는 것들을 포함하는 다른 평탄화 모듈이 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있다.The
도 1에 도시된 실시예에서, 평탄화 모듈(106)은 제 1 벌크 ECMP 스테이션(128), 제 2 ECMP 스테이션(130) 및 하나의 CMP 스테이션(132)을 포함한다. 기판으로부터 도전성 물질의 벌크 제거는 벌크 ECMP 스테이션(128)에서 전기화학적 분해 프로세스를 통해 수행된다. 벌크 ECMP 스테이션(128)에서 벌크 물질 제거 이후, 잔류하는 도전성 물질은 제 2 전기화학적 기계적 프로세스를 통해 잔류물 ECMP 스테이션(130)에서 기판으로부터 제거된다. 하나 이상의 잔류물 ECMP 스테이션 (130)이 평탄화 모듈(106)에서 이용될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, the
종래의 화학적 기계적 평탄화 프로세스는 잔류물 ECMP 스테이션(130)에서의 프로세싱 이후 평탄화 스테이션(132)에서 수행된다. 구리 제거를 위한 종래의 CMP 프로세스의 예가 본 명세서에서 참조되는, 2002년 9월 17일자로 발행된 미국 특허 No. 6,451,697호에 개시되어 있다. 배리어 제거를 위한 종래의 CMP 프로세스의 예는 본 명세서에서 참조되는, 2002년 6월 27일자로 발행된 미국 특허 출원 번호 10/187,857호에 개시되어 있다. 다른 CMP 프로세스가 선택적으로 수행될 수 있다. CMP 스테이션(132)은 사실상 종래의 것이며, 이에 대한 추가적인 설명은 간명화를 위해 생략했다.A conventional chemical mechanical planarization process is performed at the
또한 예시적인 평탄화 모듈(106)은 이송 스테이션(136) 및 기계적 베이스(140)의 상부 또는 제 1 측면(138)상에 배치된 카루젤(134)(carosel)을 포함한다. 일 실시예에서, 이송 스테이션(136)은 입력 버퍼 스테이션(142), 출력 버퍼 스테이션(144), 이송 로봇(146), 및 로드 컵 어셈블리(148)를 포함한다. 입력 버퍼 스테이션(142)은 로딩 로봇(104)에 의해 팩토리 인터페이스(102)로부터 기판을 수용한다. 또한 로딩 로봇(104)은 출력 버퍼 스테이션(144)으로부터 팩토리 인터페이스(102)로 폴리싱된 기판을 복귀시키는데 사용된다. 이송 로봇(146)은 버퍼 스테이션(142, 144)과 로드 컵 어셈블리(148) 사이에서 기판을 이동시키는데 이용된다.
일 실시예에서, 이송 로봇(146)은 2개의 그립퍼 어셈블리를 포함하며, 이들 각각은 기판의 에지에 의해 기판을 보유하는 공기압(penumatic) 그립퍼 핑거를 갖는다. 이송 로봇(146)은 입력 버퍼 스테이션(142)으로부터 로드 컵 어셈블리(148) 로 처리되는 기판을 동시적으로 이송하면서 로드 컵 어셈블리(148)로부터 출력 버퍼 스테이션(144)으로 처리된 기판을 이송한다. 이송 스테이션의 예는 본 명세서에서 참조되는, 2000년 12월 5일자로 발행된 미국 특허 출원 번호 No. 6,156,124호에 개시된다.In one embodiment, the
카루젤(134)은 베이스(140)상에서 중앙에 배치된다. 통상적으로, 카루젤(134)은 다수의 암(150)을 포함하며, 이들 각각은 평탄화 헤드 어셈블리(152)를 지지한다. 도 1에 도시된 2개의 암(150)은 벌크 ECMP 스테이션(128)의 평탄화 표면 및 이송 스테이션(136)을 볼 수 있도록 가상으로 도시된다. 카루젤(134)은 평탄화 헤드 어셈블리(152)가 평탄화 스테이션(128, 132)과 이송 스테이션(136) 사이에서 이동하도록 인덱싱될 수 있다. 바람직하게 이용될 수 있는 카루젤중 하나가 본 명세서에서 참조되는, Perlov 등에 의해 1998년 9월 8일 발행된 미국 특허 No. 5,804,507호에 개시된다.The
조정 장치(182)가 각각의 평탄화 스테이션(128, 132) 부근의 베이스(140) 사에 배치된다. 조정 장치(182)는 균일한 평탄화 결과를 유지하기 위해 스테이션(128, 132)에 배치된 평탄화 물질을 주기적으로 조정한다.An
도 2는 벌크 ECMP 스테이션(128)의 일 실시예에 대해 위치된 평탄화 헤드 어셈블리(152)의 단면도이다. 일반적으로 평탄화 헤드 어셈블리(152)는 평탄화 헤드(204)에 결합된 구동 시스템(202)을 포함한다. 일반적으로 구동 시스템(202)은 평탄화 헤드(204)에 적어도 회전 운동을 제공한다. 평탄화 헤드(204)는 평탄화 헤드(204)에 보유되는 기판(122)이 프로세싱 동안 벌크 ECMP 스테이션(128)의 평탄화 표면(126)에 대해 배치되도록 벌크 ECMP 스테이션(128)을 향해 부가적으로 작동한다. 구동 시스템(202)은 평탄화 헤드(204)의 회전 속도 및 방향을 제어하기 위해 구동 시스템(202)에 신호를 제공하는 제어기(108)에 결합된다.2 is a cross-sectional view of the flattening
일 실시예에서, 평탄화 헤드는 어플라이드 머티어리얼스사에서 제조된 TITAN HEADTM 또는 TITAN PROFILERTM 웨이퍼 캐리어일 수 있다. 일반적으로, 평탄화 헤드(204)는 하우징(214) 및 기판(122)이 보유되는 중앙 리세스를 형성하는 보유 링(224)을 포함한다. 보유 링(224)은 프로세싱 동안 평탄화 헤드(204) 아래로부터 기판이 미끄러지는 것을 방지하기 위해 평탄화 헤드(204) 내부에 배치된 기판(122)을 에워싼다. 보유 링(224)은 PPS, PEEK 등과 같은 플라스틱 물질, 또는 스테인레스 스틸, Cu, Au, Pd 등과 같은 도전성 물질, 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 또한 도전성 보유 링(224)은 ECMP 동안 전계를 제어하기 위해 전기적으로 바이어스될 수 있다.In one embodiment, the planarization head may be a TITAN HEAD ™ or TITAN PROFILER ™ wafer carrier manufactured by Applied Materials. Generally, the flattening
일반적으로, 벌크 ECMP 스테이션(128)은 베이스(140) 상에 회전식 배치된 플래튼 어셈블리(230)를 포함한다. 플래튼 어셈블리(230)는 플래튼 어셈블리(230)가 베이스(140)에 대해 회전되도록 베어링(238)에 의해 베이스(140) 위에서 지지된다. 베어링(238)에 의해 에워싸인 베이스(140) 영역은 개방되고 전기적, 기계적, 공기식, 제어 신호 및 플래튼 어셈블리(230)과 연통하는 접속부를 위한 도관을 제공한다.In general, the
총체적으로 회전 결합기(coupler)(276)로 간주되는 종래의 베어링, 회전 유 니온 및 슬립 링은 전기적, 기계적, 유체, 공기, 제어 신호 및 접속부가 베이스(140)와 회전 플래튼 어셈블리(230) 사이에 결합되도록 제공된다. 통상적으로 플래튼 어셈블리(230)는 플래튼 어셈블리(230)에 회전 운동을 제공하는 모터(232)에 결합된다. 모터(232)는 플래튼 어셈블리(230)의 회전 속도 및 방향을 제어하는 신호를 제공하는 제어기(108)에 결합된다.Conventional bearings, rotary unions, and slip rings, collectively referred to as
플래튼 어셈블리(230)는 상부 플레이트(236) 및 하부 플레이트(234)를 포함한다. 상부 플레이트(236)는 금속 또는 강성의 플라스틱과 같은 강성의 물질로 제조되며, 일 실시예에서는 CPVC와 같은 유전체 물질로 제조 또는 코팅된다. 상부 플레이트(236)는 원형, 사각형 또는 다른 평면 형태일 수 있다. 상부 플레이트(236)의 상부 표면(260)은 그 위에서 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 지지한다.The
일반적으로 하부 플레이트(234)는 알루미늄과 같은 강성의 물질로 제조된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상부 및 하부 플레이트(236, 234)는 다수의 파스너(228)에 의해 결합된다. 일반적으로, 다수의 배치(locating) 핀(220)(도 2에는 한개만이 도시됨)이 상부 및 하부 플레이트(236, 234) 사이에 배치되어 이들 사이를 정렬한다. 선택적으로 상부 플레이트(236) 및 하부 플레이트(234)는 단일의, 일체식 부재로 제조될 수 있다.In general, the
선택적으로, 플래튼 어셈블리(230) 내에 마그네틱 부재(240)가 배치되며 플래튼 어셈블리(230)를 향해 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 가압한다. 마그네틱 부재(240)는 회전 결합기(276)를 통해 전력원(244)에 결합된다. 마그네틱 부재(240)는 패드 어셈블리(222)가 플래튼 어셈블리(230)에 부착되도록 패드 어셈블리 (222)에 결합될 수 있다.Optionally,
도 2의 실시예에서, 마그네틱 부재(240)는 프로세싱 패드 어셈블리(222)내에, 프로세싱 패드 어셈블리(222) 상에 배치된 또는 프로세싱 패드 어셈블리(222)에 결합된 도전성 물질(즉, 금속 물질)과 자기적으로 결합된다. 마그네틱 부재(240)와 프로세싱 패드 어셈블리(222) 사이의 자기적 흡인력은 바람직하게 프로세싱 패드 어셈블리(222)가 프로세싱 동안 플래튼 어셈블리(230)에 대해 고정되어 유지되도록 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면(260)에 대해 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 끌어 당긴다.In the embodiment of FIG. 2,
마그네틱 부재(240)는 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면과 대체로 평행하게 배치된다. 이러한 배향은 일반적으로 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면(260)에 대해 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 힘 균일성을 강화시킨다.The
일 실시예에서, 마그네틱 부재(240)는 플래튼 어셈블리(230)의 상부 플레이트(236)와 하부 플레이트(234) 사이에 배치된 전자석이다. 마그네틱 부재(240)는 플래튼 어셈블리(230)에 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 흡인하는 바이어스 힘을 생성시키기 위해 전력원(244)에 의해 선택적으로 에너지공급된다(energized). 마그네틱 부재(240)에 의해 인가된 자력(magnetic force)이 전력원(244)에 의해 쉽게 조절됨에 따라, 프로세싱 패드 어셈블리(222)와 플래튼 어셈블리(230) 사이의 흡인력은 특정 프로세싱 루틴에 대해 최적으로 조절된다. 또한, 프로세싱 패드 어셈블리(222)와 플래튼 어셈블리(230) 사이의 흡인력이 마그네틱 부재(240)에 인가된 전력을 차단함으로써 제거됨에 따라, 프로세싱 패드 어셈블리(222)는 플래튼 어셈블 리(230)로부터 쉽게 분리될 수 있다. 선택적으로, 마그네틱 부재(240)에 의해 발생된 자력의 극성은 프로세싱 패드 어셈블리(222)가 자기화 및/또는 영구 자기 물질을 포함하게 되는 경우 프로세싱 패드 어셈블리(222) 제거를 보조하도록 반전될 수 있다. 선택적으로, 마그네틱 부재(240)는 영구 자석일 수 있다.In one embodiment, the
마그네틱 부재(240)는 플래튼 어셈블리(230) 내부 또는 부근의 다른 위치에 배치될 수 있다. 또한, 대안적 설계 및 다양한 설계를 갖는 평탄화 스테이션의 평탄화 물질 지지 표면은 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 지지하는 표면에 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 고정하는 흡인력을 제공하기 위해 마그네틱 부재(240)가 통합되도록 구성될 수 있다. The
선택적으로 플래튼 어셈블리(230)는 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 지지하는 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면(260)에 배치된 진공 포트(280)를 포함할 수 있다. 진공 포트(280)는 플래튼 어셈블리(230)에 대해 프로세싱 패드 어셈블리(222)를 보유하기 위해 진공을 선택적으로 제공하도록 구성된 진공 소스(246)에 결합된다. Optionally, the
플래넘(206)은 플래튼 어셈블리(230)에 형성된다. 플래넘(206)은 상부 또는 하부 플레이트(232, 234)중 적어도 하나에 부분적으로 형성된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 플래넘(206)은 상부 플레이트(236)의 하부 표면(262)에 부분적으로 형성된 리세스(208)에 형성된다. 상부 플레이트(236)에 다수의 홀(210)이 형성되어 전해질 소스(248)로부터 플래넘(206)에 제공된 전해질이 프로세싱 동안 플래튼 어셈블리(230)를 통해 기판(122)과 접촉하게 균일하게 흐르도록 한다. 플래튼(206) 은 리세스(208)를 에워싸는 상부 플레이트(236)에 결합된 커버(212)에 의해 부분적으로 한정된다.The
도 3은 상세하게 커버(212)의 일 실시예를 나타내는 플래튼 어셈블리(230)의 부분 단면도이다. 커버(212)는 상부 플레이트(236)에 결합되어 밀봉된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 다수의 파스너(312)는 상부 플레이트(236)에 대해 커버(212)를 가압하여 커버(212)와 상부 플레이트(236) 사이에 배치된 플래넘 시일(314)를 압축한다. 플래넘 시일(314)은 가스켓, O-링, 립 시일(lip seal) 또는 프로세스 화학제와 호환되는 다른 시일(seal)일 수 있다.3 is a partial cross-sectional view of
커버(2121)는 제 1 개구부(302), 제 2 개구부(304) 및 제 3 개구부(306)를 포함한다. 제 1 및 제 2 개구부(302, 304)는 커버(212)를 통해 플래넘(206)을 전해질 소스(248)에 결합시키는 입구 및 출구를 제공한다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 개구부(302, 304)는 하부 플레이트(234)에 형성된 홀(340)과 매칭되는 메일 피팅(male fitting)(308)을 허용하도록 나사고정된다. 방사상 시일(310), 예를 들어, O-링 또는 로브 시일(lobed seal)은 피팅(308)과 홀(340)의 보어 사이에 배치되어 커버(212)를 통해 플래넘(206)으로부터의 전해질 누설을 방지하는 유체 시일을 제공한다.The cover 2121 includes a
제 3 개구부(306)는 플래넘(206) 내에 배치된 전해질로부터 제 3 개구부(306)를 절연시키는 시일(316)에 의해 둘러싸인다. 일 실시예에서, 시일(316)은 플래넘(206)에 배치된 전해질과 제 1 바이요넷 피팅(bayonet fitting)(318) 사이에 추가적인 배리어를 제공하기 위해 제 2 플래넘 시일(344)의 바깥쪽에 위치된다. 제 3 개구부(306)는 제 1 바이요넷 피팅(318)이 통과하는 것을 허용하도록 구성된다. 제 1 바이요넷 피팅(318)은 플래넘(206)에 배치되고 상부 플레이트(236)와 결합된 콘택 플레이트(320)와 하부 플레이트(234)에 배치된 소켓(322)을 결합시킨다. 소켓(322)은 하부 플레이트(326)에 형성된 통로(326)에 배치된 제 1 전력 라인(324)에 의해 회전식 결합기(276)(도 2에 도시됨)를 통해 전력원(242)에 결합된다. The
제 2 라인(328)은 하부 플레이트(234)의 주변부 부근에 배치된 소켓(334)을 전력원(242)에 결합하는 하부 플레이트(234)를 통해 배치된다. 제 2 바이요넷 피팅(332)은 상부 플레이트(236)에 배치된 콘택 부재(336)와 결합된다. 콘택 부재(336)는 나사형 홀(338) 또는 프로세싱 패드 어셈블리(222)와 콘택 부재(336)를 전기적으로 결합시키기에 적합한 상부 프레이트(236)의 상부 표면(260)에 노출된 다른 부재를 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(222)는 제 2 바이요넷 피팅(332)에 의해 전력원(242)에 결합된다.The
바이요넷 피팅(318, 332) 및 배치 핀(220)은 상부 플레이트(236)가 하부 플레이트(234) 상에 베치됨에 따라 유체 및 전기적 접속이 이루어지면서 플레이트(234, 236)의 정렬을 용이하게 한다. 이는 바람직하게 플레이트(234, 236) 사이에 강건한 전기적 및 유체 결합을 갖는 용이한(ease) 어셈블리를 제공한다.
추가로 도 2를 참조로, 프로세싱 패드 어셈블리(222)는 전극(292)과 적어도 하나의 평탄부(290)를 포함한다. 적어도 하나의 콘택 어셈블리(250)는 프로세싱 패드 어셈블리(222) 위로 연장되며 프로세싱 패드 어셈블리(222)상에서 프로세싱되는 기판과 전력원(242)을 전기적으로 결합시키도록 구성된다.Further referring to FIG. 2, the
전위가 기판과 전극(292) 사이에 설정될 수 있도록 전극(292)이 전력원(242)에 결합된다. 일 실시예에서, 전극(292)은 전극(292)을 통해 배치되고 콘택 부재(336)의 나사형 홀(338)과 맞물리는 파스너(380)에 의해 전력원(242)과 전기적으로 결합된다(도 3에 도시됨).An
통상적으로 전극(292)은 특히 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄, 금, 은 및 텅스텐과 같은 도전성 물질을 포함한다. 전극(292)은 솔리드형일 수 있고, 전해질에 대해 비침투성일 수 있고, 전해질에 대해 침투성일 수 있고 또는 관통될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 전극(292)은 전해질이 통과하도록 구성된다. 전극(292)은 관통 홀을 갖는 침투성이거나 또는 이들의 조합일 수 있다. 전극(292)은 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면(260)에 배치되며 플래튼 어셈블리(230)를 통해 전력원(242)에 결합된다.Typically
기판(122)으로부터 물질의 벌크 제거에 적합한 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 실시예로는 실질적으로 유전성이 있는 평탄화 표면을 포함한다. 기판(122)으로부터 제거되는 도전성 물질이 실질적으로 기판(122)을 커버함에 따라, 기판(122)을 바이어싱하는 소수의 콘택이 요구된다. 기판(122)으로부터 잔류 물질의 제거에 적합한 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 실시예는 실질적으로 도전성인 평탄화 표면을 포함한다. 기판(122)으로부터 제거되는 도전성 물질이 기판(122)상에 배치된 절연된 물질 아일랜드를 포함함에 따라, 기판(122)을 바이어싱하기 위한 보다 많은 콘택이 요구된다.Embodiments of
일 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 평탄화층(290)은 폴리우레탄 패드와 같이 유전성이 있는 평탄화 표면(364)를 포함할 수 있다. 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 프로세싱 패드 어셈블리의 예는 Y.Hu 등에 의해 2003년 6월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 10/455,941호(명칭 : "전기화학적 기계적 평탄화를 위한 도전성 평탄화 물품") 및 Y.Hu 등에 의해 2003년 6월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 10/455,895호( 명칭 : "전기화학적 기계적 평탄화를 위한 도전성 평탄화 물품")에 개시되어 있으며, 이들은 본 명세서에서 참조된다.In one embodiment,
도 4는 2개의 콘택 어셈블리(250)를 통한 벌크 ECMP 스테이션(128)의 부분 개략도이며, 도 5a-5b는 도 4에 도시된 콘택 어셈블리(250)중 하나의 측면 확대도이다. 플래튼 어셈블리(230)는 돌출되는 적어도 하나의 콘택 어셈블리(250)를 포함하며 프로세싱 동안 기판(122)의 표면을 바이어스하도록 구성된 전력원(242)에 결합된다. 콘택 어셈블리(250)는 플래튼 어셈블리(230), 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 일부 또는 개별 부재에 결합될 수 있다. 도 4에는 2개의 콘택 어셈블리(250)가 도시되었지만, 임의의 수의 콘택 어셈블리가 이용될 수 있으며 상부 플레이트(236)의 중심라인에 대해 임의의 개수의 구성이 분포될 수 있다.4 is a partial schematic view of a
일반적으로 콘택 어셈블리(250)는 상부 플레이트(236)를 통해 콘택 플레이트(320)에 전기적으로 결합되며 프로세싱 패드 어셈블리(222)에 형성된 각각의 개구부(468)를 통해 적어도 부분적으로 연장된다. 콘택 어셈블리(250)의 위치는 플래튼 어셈블리(230)에 대해 예정된 구성을 갖도록 선택된다. 예정된 프로세스를 위해, 개별 콘택 어셈블리(250)가 상이한 개구부(468)에 재위치되는 반면, 콘택 어셈블리를 포함하지 않는 개구부는 플래넘(206)으로부터 기판으로 전해질 흐름을 허용 하는 노즐(494)로 충진되거나 또는 스톱퍼(492)로 플러깅될 수 있다. 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있는 콘택 어셈블리중 하나는 Butterfield 등에 의해 2003년 5월 23일자로 출원된 미국 특허 출원번호 No. 10/445,239호에 개시되며, 이는 본 명세서에서 참조된다.In general,
도 4를 참조로 하기에 개시되는 콘택 어셈블리(250)의 실시예로 롤링 볼 콘택을 개시했지만, 콘택 어셈블리(250)는 기판(122)을 전기적으로 바이어싱하기에 적합한 도전성 상부층 또는 표면을 갖는 구조물 또는 어셈블리를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 콘택 어셈블리(250)는 특히 내부에 도전성 미립자들이 분산된 폴리머 매트릭스와 같은 도전성 물질 또는 도전성 합성물 또는 도전성 코팅된 패브릭(fabric)으로 구성되는 상부 표면을 갖는 구조물을 포함한다(즉, 도전성 부재는 상부 표면과 일체식으로 분산되거나 또는 상부 표면을 포함하는 물질을 포함한다). 다른 적절한 콘택 어셈블리의 예는 Hu 등에 의해 2003년 11월 3일자로 출원된 미국 가특허출원 번호 No. 60/516,680호에 개시되며, 이는 본 명세서에서 참조된다.Although a rolling ball contact is disclosed as an embodiment of the
일 실시예에서, 각각의 콘택 어셈블리(250)는 중공의 하우징(402), 어댑터(404), 볼(406), 콘택 부재(414) 및 클램프 부싱(416)을 포함한다. 볼(406)은 도전성 외부 표면을 포함하며 하우징(402)에 이동식 배치된다. 볼(406)은 평탄화 표면(364) 위에서 연장되는 볼(406)의 적어도 일부를 갖는 제 1 위치 및 볼(406)이 평탄화 표면(364)과 동일한 높이가 되는(flush with) 적어도 제 2 위치에 배치될 수 있다. 일반적으로 볼(406)은 콘택 플레이트(320)를 통해 전력원(242)과 기판 (122)을 전기적으로 결합시키기에 적합하다.In one embodiment, each
일반적으로 전력원(242)은 프로세싱 동안 볼(406)에 포지티브 전기적 바이어스를 제공한다. 평탄화 기판들 사이에서, 전력원은 프로세스 화학제에 의한 볼(406)상의 공격(attack)을 최소화시키기 위해 볼(406)을 네거티브로 바이어스한다.In general,
하우징(402)은 프로세스 화학제와 호환성이 있는 유전체 물질로 제조된다. 일 실시예에서, 하우징(402)은 PEEK로 구성된다. 하우징(402)은 제 1 단부(408) 및 제 2 단부(410)를 포함한다. 드라이브 피쳐(412)는 콘택 플레이트(320)에 콘택 어셈블리(250)의 장착을 용이하게 하기 위해, 제 1 단부(408) 내부 및/또는 상부에 형성된다. 드라이브 피쳐(412)는 특히 스패너 렌치(spanner wrench), 슬롯 또는 슬롯들, 리세스된 드라이브 피쳐(TORX 또는 헥스 드라이브 등) 또는 돌출된 드라이브 피쳐(렌치 플랫 또는 헥스 헤드 등)를 위한 홀일 수 있다. 제 1 단부(408)는 볼(406)이 하우징(402)의 제 1 단부(408)를 통과하는 것을 방지하는 시트(426)를 부가적으로 포함한다. 선택적으로 시트(426) 내부에는 유체 흐름이 볼(406)과 시트(426) 사이의 하우징(402)을 통과하도록 허용하는 하나 이상의 그루브(448)를 포함할 수 있다. 볼(406)을 지나는 유체를 유지하는 것은 볼(406)을 공격하는 프로세스 화학제 성향을 최소화시킨다.
콘택 부재(414)는 클램프 부싱(416)과 어댑터(404) 사이에 결합된다. 일반적으로 콘택 부재(414)는 하우징(402) 내부의 볼 위치 범위를 통해 실질적으로 또는 완전하게 어댑터(404)와 볼(406)에 전기적으로 접속되도록 구성된다. 일 실시예에서, 콘택 부재(414)는 스프링 형태로 구성될 수 있다.The
도 4 및 도 5a-b 및 도 6에 도시된 실시예에서, 콘택 부재(414)는 극형 배열(polar array)에서 연장되는 다수의 굴곡부(flexure)(444)를 갖는 환형 베이스(442)를 포함한다. 굴곡부(444)는 베이스(442)로부터 말단부(608)로 연장되는 2개의 지지 부재(602)를 포함한다. 지지 부재(602)는 하기에 개시되는 것처럼 낮은 압력 강하로 콘택 부재(416)를 지나는 흐름을 용이하게 하는 개구부(610)를 한정하도록 다수의 러그(rung)에 의해 결합된다. 볼(406)과 접촉하도록 구성된 콘택 패드(606)는 각각의 굴곡부(444)의 말단부(608)에서 지지 부재(602)와 결합된다. 일반적으로 굴곡부(444)는 프로세스 화학제를 사용하기에 적합하게 탄력적이며 도전성인 물질로부터 제조된다. 일 실시예에서, 굴곡부(444)는 금이 도금된 베릴륨 구리로 제조된다.In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5A-B and 6, the
도 4 및 도 5a-b를 참조로, 클램프 부싱(416)은 나사형 포스트(522)가 연장되는 플레어 헤드(flared head)(524)를 포함한다. 클램프 부싱은 유전체 물질 또는 도전성 물질, 또는 이들의 조합물로 제조될 수 있으며, 일 실시예에서는 하우징(402)과 동일한 물질로 제조된다. 플레어 헤드(524)는 콘택 어셈블리(250)의 중심라인에 대해 예각으로 굴곡부(444)를 유지하여, 콘택 어셈블리(250)의 어셈블리 동안 그리고 볼(406)의 이동 범위에 걸쳐 굴곡부(444)의 벤딩(bending), 바인딩(binding) 및/또는 손상을 방지하도록 볼(406)의 표면 부근에 분산되도록 위치된다.4 and 5A-B, the
클램프 부싱(416)의 포스트(522)는 베이스(442)의 홀(546)을 통해 배치되며 어댑터(404)를 통해 형성된 통로(436)의 나사형 부분(440)에 나사고정된다. 클램 프 부싱(416)을 통해 형성된 통로(418)는 플레어 헤드(524)에 배치된 단부에서 드라이브 피쳐(420)를 포함한다. 유사하게, 통로(436)는 나사형 부분(440) 맞은편 단부에 드라이브 피쳐(438)를 포함한다. 드라이브 피쳐(420, 430)는 상기 개시된 것들과 유사하며, 일 실시예에서는 헥스 드라이버를 사용하기에 적합한 헥사고날 홀이다. 클램프 부싱(424)은 콘택 부재 또는 다른 부품을 손상시키지 않고 콘택 부재(414)와 어댑터(404) 사이에 양호한 전기적 콘택을 보증하는 레벨로 조여진다.The
일반적으로 어댑터(404)는 프로세스 화학제와 호환성이 있는 전기적 도전성 물질로 제조되며, 일 실시예에서는 스테인레스 스틸로 제조된다. 어댑터(404)는 한쪽 측면으로부터 연장되는 나사형 포스트(430)와 맞은편 측면으로부터 연장되는 보스(434)를 갖는 환형 플랜지(432)를 포함한다. 나사형 포스트(430)는 전력원(242)과 콘택 어셈블리(250)의 각각의 볼(406)을 결합시키는 상부 플레이트(236)의 리세스(208)에 배치된 콘택 플레이트(320)와 매칭되도록 구성된다.In general,
보스(434)는 하우징(402)의 제 2 단부(410)에 수용되며 콘택 부재(414)와 클램핑을 위한 표면을 제공한다. 부가적으로, 보스(434)는 하우징(402)에 형성된 홀(504)을 통해 배치된 파스너(502)와 결합되는 보스(434)의 측면에 배치된 적어도 하나의 나사형 홀(506)을 포함하여, 어댑터(404)에 하우징(402)을 고정하고 그안에서 볼(406)을 포착한다. 도 5a에 도시된 실시예에서, 카운터-싱크 홀(504)을 통해 어댑터(404)에 하우징(402)을 결합시키기 위해 3개의 파스너가 도시된다. 하우징(402) 및 어댑터(404)는 특히, 적층, 부착, 결합, 압입(press fit), 맞춤핀(dowel pin), 스프링 핀, 리벳 및 유지 링과 같은 대안적 방법 또는 장치에 의해 고정될 수도 있다. The
볼(406)은 솔리드 또는 중공형일 수 있으며 통상적으로는 도전성 물질로 제조된다. 예를 들어, 볼(406)은 금속, 도전성 폴리머 또는 금속과 같이 도전성 물질로 충진된 폴리머형 물질, 도전성 탄소 또른 그래파이트, 특히 도전성 물질로 제조될 수 있다. 대안적으로, 볼(406)은 도전성 물질로 코팅된 솔리드 또는 중공 코어로 형성될 수 있다. 코어는 비도전성일 수 있으며 도전성 커버링으로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 적절한 코어 물질의 예로는 아크로릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 또는 폴리아미드-이미드(PAI)(TORLON) 등을 포함한다.
일 실시예에서, 코어는 평탄화 동안 볼(406)이 기판(122)과 접촉하는 경우 변형되는 폴리우레탄과 같은 탄성 또는 탄력 폴리머로부터 선택될 수 있다. 코어에 이용될 수 있는 물질의 예로는 탄성의 유기 폴리머, 에틸렌-프로필렌-디엔(EDPM), 폴리-알켄, 폴리알킨, 폴리에스테르, 다환방향족 알켄/알킨, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 및 이들의 조합을 포함된다. 코어 물질의 다른 예는 실록산과 같은 무기 폴리머 및 폴리실리콘 및 폴리실란과 같은 유기 및 무기 조합 물질을 포함한다. 볼(406)이 변형됨에 따라, 볼(406)과 기판 사이의 콘택 영역은 증가되어, 기판(122) 상에 배치된 볼(406)과 도전성 층 사이의 전류 흐름이 강화되어 평탄화 결과가 강화된다.In one embodiment, the core may be selected from an elastic or elastic polymer, such as polyurethane, which deforms when the
일 실시예에서, 볼(406)은 구리(구리 합금 포함) 외부 표면을 가지며, 솔리드, 중공이거나 또는 상이한 코어 물질을 갖는다. 또다른 실시예에서, 볼(406)은 신규한 금속 외부 표면을 포함한다. 또다른 실시예에서, 볼(406)은 TORLON과 금층 사이의 시드층으로서 구리를 사용하는 도전성 금층으로 코팅된 TORLON 폴리머 코어를 포함한다. 또다른 예로는 TORLON 또는 구리 또는 다른 도전성 물질층으로 코팅된 다른 폴리머 코어가 있다. 다른 적합한 연성의 도전성 물질은 제한되지는 않지만 은, 구리, 주석 등이 있다.In one embodiment, the
일반적으로 볼(404)은 적어도 하나의 스프링, 바이요넷 또는 흐름력(flow force)에 의해 평탄화 표면(364)을 향해 동작한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 어댑터(404)와 클램프 부싱(416)을 통해 형성된 통로(436, 418)는 상부 플레이트(236)를 통해 전해질 소스(248)에 결합된다. 전해질 소스(248)는 통로(436, 418)를 통해 중공의 하우징(402) 내부에 제공된다. 전해질은 시트(426)와 볼(406) 사이의 하우징(402)을 통과해, 볼(406)이 평탄화 표면(364)을 향해 바이어스되고 프로세싱 동안 기판(122)과 접촉하게 한다.
볼(406) 상에 가해지는 힘은 하우징(402) 내부의 볼(406) 상이한 승강(elevation)에 대해 일정하여, 릴리프 또는 그루브(428)가 볼(408)을 통과하는 전해질의 흐름 제한을 방지하기 위해 굴곡부(444)의 말단부(도 6에서 608)를 수용하도록 하우징(402)의 내부 벽에 형성된다. 시트(426)로부터 떨어져 배치되는 그루브(428)의 단부는 볼(406)이 하강 위치에 있을 경우 볼(406)의 직경 또는 그 아래에 구성된다.The force exerted on the
일 실시예에서, 프로세싱 화학제에 의한 콘택 어셈블리(250) 및/또는 볼 (406)상의 전기화학적 공격은 평탄화 동안 기판 아래에서 콘택 어셈블리(250) 및/또는 볼(406)을 유지함으로써 최소화될 수 있다. 이는 예정된 위치에 콘택 어셈블리(250)를 위치시킴으로써, 또는 볼(406) 위에 기판을 유지하기 위해 기판과 플래튼 어셈블리(230) 사이의 상대 운동을 프로그래밍함으로써 달성될 수 있다. 볼(406)이 눌림에 따라, 평탄화 물질(222)은 각각의 볼(406) 부근에 유체 시일을 제공하도록 구성되어, 전극(292)과 볼(406) 사이의 전해질에 대한 직류 경로를 방해하여, 볼(406)에 대해 기판 상의 도전성 물질에 화학적 반응 우선순위(chemical reaction preferential)가 구성된다.In one embodiment, the electrochemical attack on
선택적으로, 또는 부가적으로, 도 13에 도시된 것처럼, 콘택 어셈블리(250) 및/또는 볼(406)상의 전기화학적 공격은 부식 차폐물(1302)의 사용에 의해 최소화될 수 있다. 일반적으로 부식 차폐물(1302)은 콘택 어셈블리(250)를 둘러싸는 도전성 물질(1304)을 포함한다. 일 실시예에서, 도전성 물질은 전력원(242)에 결합된다. 도전성 물질(242)은 하우징(402), 콘택 플레이트(320), 또는 개별 접속부를 통해 전력원(242)에 결합된다. 선택적으로, 도전성 물질(1304)은 상이한 전력원(미도시)에 결합된다. 도전성 물질(1304)은 그래파이트, 도전성 폴리머, 희금속 등과 같이 비부식 물질을 포함한다. 선택적으로, 도전성 물질(1304)은 구리와 같이 콘택 부재와 동일한 물질을 포함한다.Alternatively, or in addition, as shown in FIG. 13, electrochemical attack on
갭(1306)은 전극(292)으로부터 도전성 물질을 분리시킨다. 선택적으로, 갭(1306)은 PEEK와 같은 프로세스 화학제와 호환성이 있는 유전체로 채워질 수 있다. 프로세싱 동안, 개구부(468)는 전해질 소스(248)로부터 전해질로 채워진다. 전해 질이 도전성 물질(1304)과 전극(292) 모두와 접촉하기 때문에, 전해질과 볼(406) 사이의 국부적 전기적 전위차가 최소화되어, 볼(406)의 전해질 부식이 감소된다.The
부식 차폐물(1302)이 도 4에 도시된 콘택 어셈블리(250)의 실시예에 대해 개시되어 있지만, 본 명세서에 개시된 것처럼 부식 차폐물(1302)은 콘택 부재의 부식이 최소화되는 것이 요구되는 다른 콘택 어셈블리 또는 콘택 어셈블리(250)의 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 도 9에 도시된 것처럼 다수의 콘택이 하우징에 배치되는 실시예에서, 부식 차폐물(1302)이 각각의 콘택 부근 또는 선택적으로 하우징 부근에 제공된다.Although
또다른 실시예에서, 린스 유체 소스(450)가 전해질 소스(248)와 콘택 어셈블리(250) 사이의 선택기 밸브(452)를 통해 결합된다. 선택기 밸브(452)는 탈이온수와 같은 린스 유체가 유휴 기간 동안(기판이 플래튼 어셈블리(230) 상에서 폴리싱되지 않는 경우) 볼(406)을 지나 흐르도록 허용하여, 프로세싱 화학제에 의해 볼(406)이 공격받는 것을 방지한다. 전해질 소스(248)와 린스 유체 소스(450)를 플래넘(206)에 선택적으로 결합시키는 또다른 구성이 이용되거나, 또는 전해질 소스(248)와 린스 유체 소스(450)가 단일 유체 전달 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 간단한 구성으로, 항상 볼 부근의 프로세싱 화학제의 블리딩(bleeding) 흐름은 프로세스 화학제에서 볼의 자체 촉매 작용을 실질적으로 방지하여( 볼로부터의 촉매 부산물을 제거함으로써), 볼 상의 화학제 공격의 최소화가 정적 프로세스 화학제의 존재를 소거함으로써 이루어진다.In another embodiment, rinse
도 2를 참조로, 플래튼 어셈블리(230)에는 음파 변환기(254)가 결합된다. 변환기(254)는 플래튼 어셈블리(230)를 진동시키도록 구성되어, 콘택 어셈블리(250)의 하우징(402)(도 4 참조)내에서 볼(406)의 이동 및/또는 회전을 유도한다. 당업자는 "결합된다(coupled)"라는 용어가 접속(connecting), 삽입(embedding), 파스닝(fastening), 라미네이팅(laminating), 몰딩(molding), 본딩(bonding), 부착(adhering) 또는 변환기(254)가 볼(406) 이동을 유도하도록 플래튼 어셈블리(230)에 대한 변환기(254) 위치설정(positioning)을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 변환기(254)는 콘택 어셈블리(250) 내에서 볼 이동을 유도하기 위해 기판 평탄화 사이의 유휴 기간 동안 동작하여, 볼(406) 상에 프로세싱 화학제의 작용을 감소시킨다. 선택적으로, PEEK, PPS와 같은 프로세싱 화학제와 호환성이 있는 연성의 물질로 형성된 회전 디스크는 유휴 기간 동안 콘택 어셈블리가 볼의 회전을 유도하도록 커버될 수 있어, 도 12를 참조로 하기 설명되는 것처럼 볼 상의 정적인 화학적 공격을 최소화시킨다.Referring to FIG. 2, an
선택적으로, 플래튼 어셈블리(230)에는 희생 금속(258)이 배치된다. 희생 금속(258)은 개구부를 통해 노출되어 플래튼 어셈블리(230)의 상부 표면(260)에 함몰부 또는 슬롯(256)을 형성한다. 희생 금속(258)은 평탄화 물질(222)의 상부 표면(260)상에 배치된 프로세스 화학제가 희생 금속(258)과 볼(406)을 연속적으로 적시는 한, 콘택 어셈블리(250) 부근에 또는 덜어져 위치될 수 있다. 부가적으로 희생 금속(258)은 플래튼 어셈블리(230)를 통해 볼(406)에 전기적으로 결합된다(도 4 참조). 희생 금속(258)은 볼(406)의 외부 표면을 포함하는 물질에 대해 프로세스 화학제와 우선적으로 반응하는 물질, 예를 들어 아연으로 형성되어, 프로세스 화학 제에 의해 볼(406) 상의 공격이 최소화된다. 본 명세서에 개시된 볼을 보호하는 수단은 프로세싱 화학제에 의한 화학적 공격으로부터 볼을 보호하기 위해 개별적으로 또는 함께 이용될 수 있다.Optionally,
도 7은 내부에 콘택 어셈블리(700)가 배치된 또다른 실시예를 갖는 벌크 ECMP 스테이션(790)의 또다른 실시예의 개략도이며, 도 8-9는 콘택 어셈블리(700)의 개략적 부분 단면도이다. ECMP 스테이션(790)은 프로세싱 패드 어셈블리(760)(도 7에 부분적으로 도시됨)를 지지하는 플래튼 어셈블리(750)를 포함한다. 플래튼 어셈블리(750)는 전력원(242)에 결합된 돌출하는 적어도 하나의 콘택 어셈블리(700)를 포함한다. 콘택 어셈블리(700)는 프로세싱 동안 기판(122)의 표면을 전기적으로 바이어스하도록 구성된다(도 9 참조). 도 7에는 플래튼 어셈블리(750)의 중심에 결합되어 하나의 콘택 어셈블리(700)가 도시되었지만, 임의의 수의 콘택 어셈블리가 이용될 수 있고 플래튼 어셈블리(750)의 중심라인에 대해 임의의 수의 구성이 분포될 수 있다. 또한 콘택 어셈블리(700)는 도 4를 참조로 하기에 설명되는 것처럼, 기판(122)을 바이어싱하기에 적합한 도전성 상부 표면을 갖는 구조물을 포함한다.7 is a schematic diagram of another embodiment of a
프로세싱 패드 어셈블리(760)는 상기 개시된 임의의 실시예를 포함하여, 기판을 프로세싱하기 위한 임의의 패드 어셈블리이다. 프로세싱 패드 어셈블리(760)는 전극(962) 및 평탄화층(966)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(760)의 평탄화층(966)은 폴리우레탄 패드와 같이 유전성인 평탄화 표면(964)을 포함한다. 또다른 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(760)의 평탄화층 (966)은
특히 내부에 도전성 미립자가 분산된 폴리머 매트릭스 또는 도전성 코팅된 패브릭과 같은 도전성 합성물로 구성되거나 또는 도전성인 평탄화 표면(964)을 포함한다(즉, 도체 부재는 평탄화 표면을 포함하는 물질과 일체식으로 분산되거나 또는 평탄화 물질을 포함하는 물질을 포함한다). 평탄화 표면(964)이 도전성인 실시예에서, 평탄화 표면(964)과 전극(962)은 프로세싱 패드 어셈블리(760)로부터 기판(122)을 상승시키지 않고 기판(122)으로부터 벌크 금속 제거 및 잔류 금속 제거를 각각 용이하게 하기 위해 콘택 어셈블리(700)와 도전성 평탄화 표면(964) 사이에서 전력이 선택적으로 스위칭되는 것을 허용하는 스위치를 통해 전력원(242)(점선으로 도시됨)에 결합될 수 있다. 또한 벌크 ECMP 스테이션(128)은 도전성 프로세싱 패드 어셈ㅂ르리오 유사하게 구성될 수 있다.In particular, it comprises a
일반적으로, 콘택 어셈블리(700)는 플래튼 어셈블리(750)에 배치된 도전성 콘택 단자(910)에 결합되며 프로세싱 패드 어셈블리(760)에 형성된 개구부(968)를 통해 적어도 부분적으로 연장된다. 콘택 어셈블리(700)는 다수의 볼(406)을 포함하는 하우징(802)을 포함한다. 볼(406)은 하우징(802)에 제거가능하게 배치되며, 평탄화 표면(964) 위로 연장되는 볼(406)의 적얻 일부를 포함하는 제 1 위치 및 볼(406)이 평탄화 표면(964)과 동일 평면이 되는 적어도 제 2 위치에 배치될 수 있다. 일반적으로, 볼(406)은 기판(122)을 전기적으로 바이어싱하기에 적합하다.In general,
하우징(802)은 다수의 평탄화 주기 이후 콘택 어셈블리(700)의 교체를 용이하게 하기 위해 플래튼 어셈블리(750)에 제거가능하게 결합된다. 일 실시예에서, 하우징(802)은 다수의 나사(808)에 의해 플래튼 어셈블리(750)에 결합된다. 하우징(802)은 하부 하우징(806)에 결합된 상부 하우징(804)를 포함하며 이들 사이에는 볼(406)이 보유된다. 상부 하우징(804)은 프로세스 화학제와 호환성이 있는 유전체 물질로 제조된다. 일 실시예에서, 상부 하우징(804)은 PEEK로 형성된다. 하부 하우징(806)은 프로세스 화학제와 호환성 있는 도전성 물질로 제조된다. 일 실시예에서, 하부 하우징(806)은 스테인레스 스틸 또는 다른 전기적으로 도전성인 물질로 구성된다. 하부 하우징(806)은 비요네트 피팅(912)에 의해 전력원(242)에 결합되는 콘택 단자(910)와 결합된다. 하우징(804, 806)은 제한되지 않지만, 나사조임(screwing), 볼트조임(bolting), 리벗조임(riveting), 본딩, 스택킹 및 클램핑을 포함하는 임의의 다양한 방법에 의해 결합된다. 도 7-9에 도시된 실시예에서, 하우징(804, 806)은 다수의 나사(908)에 의해 결합된다.Housing 802 is removably coupled to
볼(406)은 하우징(804, 806)을 통해 형성된 다수의 개구부(902)에 배치된다. 각각의 개구부(902)의 상부 부분은 상부 하우징(804)으로부터 개구부(902)로 연장되는 시트(904)를 포함한다. 시트(904)는 볼(406)이 개구부(902) 상단부를 통과하는 것을 방지하도록 구성된다.
콘택 부재(414)는 하부 플레이트(806)와 볼(406)을 전기적으로 결합시키기 위해 각각의 개구부(902)에 배치된다. 각각의 콘택 부재(414)는 각각의 클램프 부싱(416)에 의해 하부 플레이트(806)에 결합된다. 일 실시예에서, 클램프 부싱(416)의 포스트(522)는 하우징(802)을 통해 형성된 개구부(902)의 나사형 부분(914)으로 나사고정된다.
프로세싱 동안, 하우징(802)에 배치된 볼(406)은 스프링, 비요네트 또는 흐름력중 적어도 하나에 의해 평탄화 표면(760)을 향해 동작한다. 볼(406)은 콘택 부재(414)와 하부 플레이트(806)를 통해 전력원(242) 및 콘택 단자(910)에 기판(122)을 전기적으로 결합시킨다. 하우징(802)을 흐르는 전해질은 전극(962)과 바이어스된 기판(122) 사이에 도전성 경로를 제공하여, 전기화학적 기계적 평탄화 프로세스를 구동시킨다.During processing, the
도 9에 도시된 실시예에서, 플래넘(940)은 플래튼 어셈블리(750)의 하부 플레이트(942)에 형성될 수 있다. 전해질 소스(248)는 플래넘(940)에 결합되어 콘택 어셈블리(700)의 개구부(902)를 통해 평탄화 표면(760)에 전해질이 흐른다. 이러한 구성에서, 상부 플레이트(944)는 선택적으로 하부 플레이트(942)와 단일 부품일 수 있다. 플래넘(940)은 상기 개시된 것처럼 상부 플레이트(944)에 선택적으로 배치될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 9,
도 10은 벌크 ECMP 스테이션(1000)의 또다른 실시예를 나타내는 확대 간략도이다. 벌크 ECMP 스테이션(1000)은 기판(미도시)이 처리되는 프로세싱 패드 어셈블리(1004)를 지지하는 플래튼 어셈블리(1002)를 포함한다. 전해질은 플래튼 어셈블리(1002)를 통해 또는 프로세싱 패드 어셈블리(1004)의 상부 표면 부근에 위치된 노즐(1006)에 의해 전해질 소스(248)로부터 평탄화 물질(1004)의 상부 표면에 전달될 수 있다.10 is an enlarged simplified diagram illustrating another embodiment of a
도 10에 도시된 패드 어셈블리(1004)는 전력원(242)에 결합되며 전극(1016)에 서브패드(1014)를 삽입하는 도전성 패드(1012)를 포함한다. 통상적으로, 도전 성 패드(1012), 서브패드(1014) 및 전극(1016)은 플래튼 어셈블리(1002)로부터 패드 어셈블리(1004)의 제거 및 교체를 용이하게 하는 단일의 바디를 형성하게 함께 고정된다. 선택적으로, 도전성 패드(1012), 서브패드(1014) 및 전극(1016)은 나사조임, 바인딩, 가열 적층, 리벗고정, 나사조임 및 클램핑을 포함하는 다른 방법 또는 이들의 조합에 의해 결합될 수 있다.The
도전성 패드(1012)는 패드 바디(1018) 및 하나 이상의 도전성 부재(1020)를 포함한다. 도전성 부재(1020)는 전력원(242)에 결합되며 기판(122)(도 2 참조)의 표면과 접촉하도록 평탄화 헤드(204)를 향하여 면하고 있는 패드 바디(1018)의 상부 표면(1008)으로부터 연장되고, 상부 표면(1008)과 공면이 되거나 또는 상부 표면(1008)상에 노출되도록 구성된다.The
패드 바디(1018)는 예를 들어, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 불소폴리머, PTFE, PTFA, 폴리페닐렌 황화물(PPS), 또는 이들의 조합물을 포함하는 프로세스 화학제와 호환성있는 폴리머 물질, 및 평탄화 기판 표면에 사용되는 다른 평탄화 물질로 제조될 수 있다. 패드 물질은 하나 이상의 도전성 물질(들) 층으로 코팅될 수 있다. 패드 바디(1018)는 그안에서 부유되고 분산되는 도전성 부재(1020)를 갖는 폴리머 바인더일 수 있다. 예시적인 물질로는 달라스, 뉴워크에 위치한 Rodel, Inc.에서 상업적으로 이용가능한 폴리우레탄 및/또는 필러(filler)와 혼합된 폴리우레탄으로 만들어질 수 있다. 압축가능한 물질층과 같은 다른 종래의 평탄화 물질이 패드 바디(1018)에 대해 이용될 수 있다. 압축가능한 물질은 제한되지는 않지만, 우레탄 또는 폼(foam)으로 용해된(leached) 압축된 펠트 피버(felt fiber)와 같은 연성의 물질을 포함한다. 패드 바디(1018)는 일반적으로 약 10 내지 약 100 mils 사이의 두께를 갖는다.
패드 바디(1018)는 제 1 측면(1022) 및 제 2 측면(1024)을 포함한다. 제 1 측면(1022)는 프로세싱 동안 기판(122)과 접촉하도록 구성되며 평탄화 성능을 증진시키기 위해 그루브, 엠보싱 또는 다른 텍스처링(texturing)을 포함할 수 있다. 패드 바디(1018)는 솔리드이거나, 전해질에 대해 비침투성이거나, 전해질에 대해 침투성이거나 또는 천공될 수 있다. 제 1 측면(1022)은 선택적으로 하나 이상의 슬롯(1026) 또는 도전성 부재(1020)를 함유하는 다른 피쳐를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 실시예에서, 패드 바디(1018)는 전해질이 통과하여 흐를 수 있도록 구성된 다수의 개구부(1010)로 천공된다.The
도전성 부재(1020)는 도전성 폴리머, 도전성 물질, 도전성 금속 또는 폴리머를 갖는 폴리머 합성물, 도전성 필러, 그래파이트 물질, 또는 도전성 도핑 물질, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일반적으로, 도전성 부재(1020)는 약 10Ω-cm 이하의 벌크 저항률 또는 벌크 표면 저항률을 갖는다. 도전성 부재(1020)는 프로세싱 동안 기판과 접촉하는 다수의 전기적으로 도전성인 피버, 스탠드(stand) 및/또는 탄소 피버와 같은 플렉시블 핑거 또는 다른 도전성, 컴플리언트(즉, 플렉시블) 물질일 수 있다. 선택적으로, 도전성 부재(1020)는 롤러, 볼, 로드, 바, 메쉬 또는 도전성 패드(1012)상에 배치된 기판과 전력원(242) 사이의 도전성 콘택을 용이하게 하는 다른 형상일 수 있다.The
도전성 부재(1020)가 도전성 필러, 미립자 또는 폴리머 바인더(1030)에 배치 된 다른 물질이거나, 또는 도전성 부재(1020)가 도전성 코팅(선택적으로 상부에 도저너 포일(1034)가 배치된)을 갖는 패브릭(1032)인 실시예에서, 패드 바디(1018)는 프로세싱 패드 어셈블리(1004)의 폭에 대해 표면(242)에 의해 인가된 전압의 균일한 분포를 위한 도전성 백킹(backing)(1036)일 수 있다. 선택적으로 이러한 실시예는 도전성 백킹(1036)과 서브패드(1014) 사이에 배치된 삽입층(1038)을 포함할 수도 있다. 일반적으로 삽입층(1038)은 서브패드(1014)보다 강성이며 패드 바디(1018)에 기계적 지지체를 제공한다. 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 도전성 패드의 실시예는 2002년 5월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 10/140,010호 및 2002년 8월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 10/211,262호에 개시되며, 이들 문헌은 본 명세서에서 참조된다.The
서브패드(1014)는 패드 바디(1018)의 제 2 측면(1022)에 결합된다. 전형적으로, 서브패드(1014)는 패드 바디(1018)의 물질보다 연성의 물질, 또는 보다 컴플리트한 물질로 제조된다. 패드 바디(1018)와 서브패드(1014) 사이의 경도(hardness) 또는 듀라미터(durameter)의 차는 원하는 평탄화/도금 성능을 산출하도록 선택될 수 있다. 또한 서브패드(1014)는 압축성일 수 있다. 적절한 백킹 물질의 예로는 제한되지 않지만, 폼(formed) 폴리머, 엘라스토머, 펠트, 침투(impregnated) 펠트 및 평탄화 화학제와 호환성있는 플라스틱을 포함한다.The
서브패드(1014)는 솔리드형일 수 있고, 전해질에 대해 비침투성일 수 있고, 전해질에 대해 침투성일 수 있고 또는 천공될 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시예에서, 서브패드(1014)는 전해질이 통과하도록 구성되며, 침투성일 수 있고, 홀이 형성될 수 있고, 또는 이들의 조합물일 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 서브패드(1014)는 전해질 흐름이 허용되도록 구성된 다수의 개구부(1028)로 천공된다. 통상적으로, 필요한 것은 아니지만, 서브패드(1014)의 개구부(1028)는 패드 바디(1018)의 개구부(1010)와 정렬된다.
통상적으로 전극(1016)은 금속, 도전성 합금, 금속 코팅된 패브릭, 도전성 폴리머, 도전서 패드 등과 같은 내부식 도전성 물질을 포함한다. 도전성 금속은 Sn, Ni, Cu, Au 등을 포함한다. 또한 도전성 금속은 Cu, Zn, Al 등과 같은 활성 금속위에 코팅된 Sn, Ni 또는 Au 와 같은 내부식 금속을 포함할 수 있다. 도전성 합금은 무기 합금 및 청동, 황동, 스테인레스 스틸 또는 팔라듐-주석 합금을 포함한다. 금속 코팅된 패브릭은 임의의 내부식 금속 코팅으로 직조되거나 직조되지 않을 수 있다. 도전성 패드는 폴리머 매트릭스에 배치된 도전성 필러로 구성된다. 또한 전극(1016)은 다수 영역 전극이 이용되는 경우 영역들 사이의 혼선을 최소화시키기 위해 전해질 화학제와 호환되는 물질로 제조되어야 한다. 예를 들어, 전해질 화학제에서 안정한 금속은 영역 혼선을 최소화시킬 수 있다.
금속이 전극(1016) 물질로 사용되는 경우, 금속은 솔리드 시트일 수 있다. 선택적으로, 전극(1016)은 금속 스크린으로 구성되거나 또는 인접하는 층들에 접착력을 증가시키기 위해 천공될 수 있다. 또한 전극(1016)은 인접한층들에 접착력을 증차기시키 위해 접착력 촉진제로 제공될 수도 있다. 또한 천공된 또는 금속 스크린으로 형성된 전극(1016)은 큰 표면적을 가져, 프로세싱 동안 기판 제거 속도를 더 증가시킨다.If metal is used as the
전극(1016)이 금속 스크린, 천공된 금속 시트, 또는 도전성 직물로 제조되는 경우, 전극(1016)의 한쪽 측면은 라미네이팅, 코팅 또는 인접한 층들에 대한 접착력을 보다 증가시키기 위해 전극(1016)에 개구부를 천공하는 폴리머층으로 몰딩될 수 있다. 전극(1016)이 도전성 패드로 형성되는 경우, 도전성 패드의 폴리머 매트릭스는 인접한 층들에 제공되는 접착력에 대해 높은 친화력 또는 상호작용력을 갖을 수 있다.If the
일 실시예에서, 전극(1016)은 패드 바디(1018) 맞은편의 서브패드(1014) 측면에 결합된다. 전극(1016)은 솔리드형일 수 있고, 전해질에 대해 비침투성일 수 있고, 전해질에 대해 침투성이거나 천공될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 전극(1016)은 전해질이 통과하도록 구성된다. 전극(1016)은 침투성일 수 있고, 홀들이 형성될 수 있고 또는 이들의 조합물일 수 있다. 전극(1016)은 플래튼 어셈블리(1002)의 상부 표면상에 배치되며 전력원(242)에 결합된다. 전극(1016)과 도전성 부재(1020)를 결합하는 리드(lead)가 평탄화 물질(1004)의 제거 및 교체를 보다 용이하게 하기 위해 하나 이상의 단선부(disconnect)(1066)를 사용하여 전력원(242)에 결합될 수 있다. 또한, 전극(1016), 및 본 명세서에서 개시되는 다른 전극들은 예를 들어, 동심 전극, 전극 아크 세그먼트 등과 같이 다수의 독립적으로 바이어스가능한 전극 세그먼트를 포함할 수 있다. 또한, 전극 세그먼트 사이의 인터페이스는 인터록킹, 또는 빈선형 구성일 수 있다.In one embodiment, the
프로세싱 시스템(100)의 예시적인 동작 모드는 주로 도 2를 참조로 개시된다. 동작시, 기판(122)은 평탄화 헤드(204)에 보유되며 벌크 ECMP 스테이션(1128) 의 플래튼 어셈블리(230)상에 배치된 프로세싱 패드 위에서 이동한다. 평탄화 헤드(204)는 평탄화 물질과 접촉하게 기판(122)이 배치되도록 플래튼 어셈블리(230)를 향해 하강한다. 출구(274)를 통해 프로세싱 패드 어셈블리(222)에 전해질이 공급되어 프로세싱 패드 어셈블리(222)로 흐른다.Exemplary modes of operation of the
전력원(242)으로부터 도전성 패드(1012)의 도전성 부재(362)와 패드 어셈블리(222)의 전극(1016) 사이에 바이어스 전압이 인가된다. 도전성 부재(362)는 패드 기판과 접촉하여 바이어스가 인가된다. 전극(1016)과 기판(122) 사이의 개구부(312, 318)를 충진하는 전해질은 양극산화 분해 방법에 의해, 기판(122)의 표면상에 배치된 구리와 같은 도전성 물질을 제거하는 전기화학적 기계적 평탄화 프로세스를 작동시키기 위해 전력원(242)과 기판(122) 사이에 도전성 경로를 제공한다.A bias voltage is applied from the
벌크 ECMP 스테이션(128)에서 도전성 물질의 제거에 의해 기판(122)이 적절하게 평탄화되면, 평탄화 헤드(204)는 플래튼 어셈블리(230)와 프로세싱 패드 어셈블리(222)의 접촉으로부터 기판(122)을 제거하도록 상승된다. 기판(122)은 하나에서 또다른 벌크 ECMP 스테이션, 잔류물 ECMP 스테이션(130) 또는 평탄화 모듈(106)로부터 제거되기 이전에 추가의 프로세싱을 위해 CMP 스테이션(132)으로 이송될 수 있다. Once the
도 11은 볼 조정 장치(1102)를 갖는 벌크 ECMP 스테이션(1100)의 일실시예의 간략화된 측단면도이다. 볼 조정 장치(1102)는 플래튼 어셈블리(230) 부근에 배치되며 도 11에 도시된 것처럼 플래튼 어셈블리(230)의 제 1 제거 위치와 플래튼 어셈블리(230) 위의 제 2 위치 사이에서 회전할 수 있다.11 is a simplified side cross-sectional view of one embodiment of a
볼 조정 장치(1102)는 플래튼 어셈블리(230)를 갖는 상부 표면(206)에 일반적으로 평행한 배향을 갖는 패드(1104)를 포함한다. 패드(1104)는 플래튼 어셈블리(230)상에 배치된 프로세싱 패드 어셈블리(222)에 대해 이격된 관계로 유지되면서 기판 평탄화 사이의 프로세스 유효 시간 동안 상부 표면(260) 위로 연장하는 하나 이상의 볼(406)과 접촉하도록 구성된다. 볼 조정 장치(1102)와 접촉되는 하나 이상의 볼(406) 사이의 상대 운동은, 볼(406)이 회전하게 하여, 프로세스 화학제에 의한 볼(406)상의 공격을 감소시킬 수 있다. 볼 조정 장치(1102)와 하나 이상의 볼(406) 사이의 상대 운동은 조정 장치(1102) 스위핑, 플래튼 어셈블리(230) 회전, 패드(1104) 회전, 이들의 조합 또는 볼(406)의 회전을 유도하기에 적합한 다른 운동에 의해 제공된다.The
일 실시예에서, 패드(1104)는 폴리머 물질로 제조될 수 있다. 선택적으로, 패드(1104)는 금속, 도전성 폴리머 또는 내부에 도전성 물질이 배치된 폴리머와 같은 도전성 물질로 제조될 수 있다. 패드(1104)가 도전성인 실시예에서, 패드(1104)는 프로세스 화학제로부터 볼(406)을 추가로 보호하기 위해 네거티브로 바이어스될 수 있다. 프로세스 화학제로부터 볼(406)을 보호하기 위해 상기 개시된 다른 방법들은 조정 장치(1102), 또는 이들의 임의의 다른 조합물과 결합하여 사용될 수 있다.In one embodiment, the
도 12는 잔류물 ECMP 스테이션(130)의 일 실시예의 단면도이다. 일반적으로 제 2 ECMP 스테이션(130)은 완전(fully) 도전성 프로세싱 패드 어셈블리(1204)를 지지하는 플래튼(1202)을 포함한다. 플래튼(1202)은 프로세싱 패드 어셈블리 (1204)를 통해 전해질을 전달하기 위해 상기 개시된 플래튼 어셈블리(230)와 유사하게 구성될 수 있거나, 또는 플래튼(1202)은 프로세싱 패드 어셈블리(1204)의 평탄화 표면에 전해질을 제공하도록 구성되어 그와 인접하게 배치된 유체 전달 암(1206)을 포함할 수 있다.12 is a cross-sectional view of one embodiment of a
일 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(1204)는 도전성 패드(1210)와 전극(1214) 사이에 삽입된 삽입 패드(1212)를 포함한다. 도전성 패드(1210)는 실질적으로 상부 프로세싱 표면에 대해 도전성이며 일반적으로 도전성 물질 또는 내부에 도전성 미립자가 분산된 폴리머 매트릭스 또는 도전성 코팅된 패브릭과 같은 도전성 합성물로 제조된다(즉, 도전성 부재는 평탄화 표면을 포함하는 물질과 일체식으로 분산되거나 또는 상기 물질을 포함한다). 도전성 패드(1210), 삽입 패드(1212), 및 전극(1214)은 상기 개시된 도전성 패드(966, 1012), 백킹(1014) 및 전극(1016)으로 제조될 수 있다. 일반적으로 프로세싱 패드 어셈블리(1204)는 침투성이거나 천공되어 전해질이 도전성 패드(1210)의 상부 표면(1220)과 전극(1214) 사이를 통과할 수 있다. 도 12에 도시된 실시예에서, 프로세싱 패드 어셈블리(1204)는 전해질이 흐를 수 있는 개구부(1222)에 의해 천공된다. 일 실시예에서, 도전성 패드(1210)는 예를 들어, 직조된 구리 코팅 폴리머 상에 배치된 폴리머 매트릭에서의 주석 미립자와 같이 도전성 피버상에 배치된 폴리머 매트릭상에 배치된 도전성 물질을 포함한다. 도전성 패드(1210)는 도 7의 실시예에서 콘택 어셈블리(700)를 사용할 수 있다. In one embodiment, the
도전성 포일(1216)은 부가적으로 도전성 패드(1210)와 서브패드(1212) 사이 에 배치된다. 포일(1216)은 전력원(242)에 결합되어 도전성 패드(1210)에 대해 전력원(242)에 의해 인가된 전력의 균일한 분포를 제공한다. 부가적으로, 패드 어셈블리(1204)는 삽입 패드(1218)를 포함하여, 포일(1216)과 함께 상부에놓인 도전성 패드(121)에 기계적 세기를 제공한다. 포일(1216)과 삽입 패드(1218)은 삽입층(1038)과 상기 개시된 도전성 백킹(1036)와 유사하게 구성된다.
프로세싱 시스템(100)의 또다른 예시적인 동작 모드는 주로 도 12를 참조로 개시된다. 동작시, 평탄화 헤드(204)에 보유되는 기판(122)은 잔류물 ECMP 스테이션(130)의 플래튼 어셈블리상에 배치된 프로세싱 패드 어셈블리(1204) 위에서 이동한다. 평탄화 헤드(204)는 도전성 패드(1210)의 상부 표면(1220)과 접촉하게 기판(122)이 위치되도록 플래튼 어셈블리(1202)를 향해 하강한다. 전달 암(1206)을 통해 프로세싱 패드 어셈블리(222)에 전해질이 공급되고 프로세싱 패드 어셈블리(1204)로 흐른다.Another exemplary mode of operation of the
도전성 패드(1210)의 상부 표면(1220)과 패드 어셈블리(1204)의 전극(1214) 사이에 전력원(1218)으로부터 바이어스 전압이 인가된다. 도전성 패드(1210)의 상부 표면(1220)은 기판과 접촉하여 전기적 바이어스가 인가된다. 전극(1214)과 기판(122) 사이의 개구부 충진 전해질은 전력원(1218)와 기판(122) 사이에 도전 경로를 제공하여 양극산화 분해 방법에 의해 기판(122)의 표면상에 배치된 구리와 같은 도전성 물질을 제거하는 전기화학적 기계적 평탄화 프로세스를 작동된다. 도전성 패드(1210)의 상부 표면(1220)이 완전 도전성인 경우, 벌크 ECMP 스테이션(128)에서 프로세싱을 통해 완전히 제거되지 않은 구리의 개별 아일랜드와 같은 잔류물질 이 효과적으로 제거된다.A bias voltage is applied from the
일단 기판(122)이 잔류물 ECMP 스테이션(130)에서 잔류물 도전성 물질의 제거에 의해 적절히 평탄화되면, 평탄화 헤드(204)가 플래튼 어셈블리(1202)와 프로세싱 패드 어셈블리(1204)의 접촉으로부터 기판(122)을 제거하도록 상승된다. 기판(122)은 다른 잔류물 ECMP 스테이션 또는 평탄화 모듈(106)로부터의 제거 이전에 또다른 프로세싱을 위해 CMP 스테이션(132)으로 이송될 수 있다.Once the
따라서, 본 발명은 전기화학적으로 기판을 평탄화시키기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공한다. 바람직한 장치는 프로세싱 사이의 유휴 기간 동안 프로세시 부품의 손상을 방지하면서 기판으로부터 효과적으로 벌크 및 잔류 물질 제거를 용이하게 한다. 또한, 본 명세서에서 개시된 것처럼 배열된 장치는 벌크 ECMP 스테이션(128) 단독으로, 잔류물 ECMP 스테이션(130) 단독으로, 종래의 CMP 스테이션(132)과 협력하여 배열된 하나 이상의 벌크 및/또는 잔류물 ECMP 스테이션(130)으로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시된 방법 및 장치는 전극 및 기판에 인가되는 바이어스의 극성을 반전시킴으로써 기판상에 물질을 증착하는데 사용될 수 있다.Accordingly, the present invention provides an improved method and apparatus for electrochemically planarizing a substrate. Preferred devices facilitate effective bulk and residual material removal from the substrate while preventing damage to the process components during the idle period between processings. In addition, the devices arranged as disclosed herein may include one or more bulk and / or residues arranged in
지금까지 본 발명의 실시예를 개시하였지만, 본 발명의 다른 추가적 실시예들이 하기 특허청구범위에 한정된 본 발명의 기본 사상 및 개념을 이탈하지 않고 고안될 수 있다.While the embodiments of the present invention have been disclosed so far, other additional embodiments of the present invention can be devised without departing from the basic spirit and concept of the invention as defined in the following claims.
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