KR20070104686A - 전기화학적 기계적 폴리싱을 위한 전도성 폴리싱 아티클 - Google Patents

Abstract

기판을 처리하기 위한 폴리싱 아티클의 실시예가 제공된다. 일 실시예에서, 기판을 처리하기 위한 폴리싱 아티클은 상부에 배치되는 전도성 층을 갖는 직물 층을 포함한다. 전도성 층은 직조되거나 비직조될 수 있다. 일 실시예에서 전도성 층은 연성 재료로 구성될 수 있으며, 노출면이 평면일 수 있다.

Description

전기화학적 기계적 폴리싱을 위한 전도성 폴리싱 아티클{CONDUCTIVE POLISHING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL POLISHING}

본 발명은 기판 표면을 평탄화하기 위한 장치 및 제조 부품에 관한 것이다.

1/4 미크론 이하의 다층(multi-level) 금속화(metallization)는 차세대 초대규모 집적(ULSI)분야에서의 핵심 기술 중 하나이다. 이러한 기술의 중심에 있는 다층 인터커넥트(interconnect)는 콘택트(contact), 비아(via), 라인(line) 및 기타 피쳐(feature)를 포함하는 높은 종횡비 개구내에 형성된 인터커넥트 피쳐의 평탄화를 필요로 한다. 이러한 인터커넥트 피쳐를 신뢰할 수 있게 형성하는 것은 ULSI의 달성 및 각 기판과 다이(die)에서 회로 밀도 및 품질을 높이려는 계속되는 노력에 있어서 매우 중요하다.

집적 회로 및 기타 전자 소자의 제조에서, 전도성, 반도체, 및 유전체 재료로 이루어진 복수의 층이 기판의 표면상에 부착되거나 그 표면으로부터 제거된다. 전도성, 반도체, 및 유전체 재료의 얇은 층들은 수많은 부착 방법으로 부착될 수 있다. 최근 프로세싱에서의 일반적인 부착 방법은 스퍼터링으로도 알려진 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD), 및 전기화 학적 도금(ECP)을 포함한다.

재료층들이 연속적으로 부착되고 제거됨에 따라, 기판의 최상부 표면은 그 표면에 걸쳐 비-평면이 되고 그에 따라 평탄화가 요구된다. 표면의 평탄화, 또는 표면의 "폴리싱"은 기판의 표면으로부터 재료를 제거하여 대체적으로 평탄한 평면형 표면을 형성하는 공정이다. 평탄화는 거친 표면, 응집된 재료, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염 층 또는 재료와 같은 바람직하지 않은 표면 결함 및 표면 토포그래피(topography)를 제거하는데 유용하다. 평탄화는 또한 금속화 및 공정의 후속 레벨을 위한 균일한 표면을 제공하고 피쳐를 충진하기 위해 사용된 과다 부착 재료를 제거함으로써 기판상에 피쳐를 형성하는데 유용하다.

화학적 기계적 평탄화, 또는 화학적 기계적 폴리싱(CMP)은 기판을 평탄화하기 위해 이용되는 일반적인 기술이다. CMP는 기판으로부터 재료를 선택적으로 제거하기 위해 화학적 조성물, 통상적으로 슬러리 또는 기타 유체 매체를 사용한다. 통상적인 CMP 기술에서, 기판 캐리어 또는 폴리싱 헤드는 캐리어 조립체상에 장착되고 CMP 장치내에서 폴리싱 패드와 접촉하도록 위치된다. 캐리어 조립체는 기판에 제어가능한 압력을 제공하며, 그에 따라 기판을 폴리싱 패드에 대해 가압한다. 패드는 외부 구동력에 의해 기판에 대해 상대적으로 이동한다. CMP 장치는 폴리싱 조성물을 분산시키면서 기판 표면과 폴리싱 패드 사이의 폴리싱 또는 마찰 운동을 유발하여, 화학적 작용 및/또는 기계적 작용을 일으키고 그리고 기판 표면으로부터 재료를 제거하는 결과를 초래한다.

집적회로 제조에 점차적으로 많이 이용되는 하나의 물질은 구리인데, 이는 구리의 바람직한 전기적 특성에 기인한 것이다. 그러나, 구리는 고유한 제조상의 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 구리는 패턴화 및 에칭을 하는데 어려움이 있으며, 다마신(damascene) 또는 듀얼 다마신 공정과 같은 새로운 공정 및 기술을 이용하여 구리 기판 피쳐를 형성한다.

다마신 공정에서, 피쳐는 유전체 물질내에 형성되고 이어서 구리로 충진된다. 낮은 유전상수 즉, 약 3 미만의 유전상수를 가지는 유전체 물질이 구리 다마신의 제조에 이용된다. 배리어 층 물질이 구리 물질의 증착에 앞서서 유전체 층내에 형성된 피쳐의 표면상에 등각도로(conformally) 증착된다. 이어서, 구리 물질이 배리어 층 및 주변 필드(field) 위에 증착된다. 그러나, 피쳐를 구리로 충진하는 것은 일반적으로 기판 표면상에 과다한 구리 물질 또는 과적(overburden)을 초래하며, 유전체 물질내에 구리가 충진된 피쳐를 형성하고 후속 공정을 위한 기판 표면을 제공하기 위해서는 그러한 과다한 구리 물질 또는 과적은 제거되어야 한다.

구리 물질 폴리싱에서의 하나의 해결과제는, 전도성 물질과 배리어 층 사이의 계면(界面)이 대체적으로 비-평탄하고 또 그러한 비-평탄 계면에 의해 형성된 불규칙부내에 구리 물질이 잔류한다는 것이다. 또한, 전도성 물질 및 배리어 물질은 종종 기판 표면으로부터 서로 상이한 속도로 제거되며, 이러한 두가지 문제점으로 인해 기판 표면상에 과다한 전도성 물질이 잔류물로서 남게될 수 있다. 또한, 기판 표면에 형성된 피쳐들의 밀도 또는 크기에 따라, 기판 표면은 다양한 표면 토포그래피를 가질 수 있다. 구리 물질은 기판 표면의 다양한 표면 토포그래피에 따라 다양한 제거 속도로 제거되며, 이는 기판 표면으로부터의 효과적인 구리 제거 및 기판 표면의 최종 평탄화를 어렵게 한다.

기판 표면으로부터 제거하고자 하는 구리 물질 모두를 제거하기 위한 하나의 해결책은 기판 표면을 과다 폴리싱하는 것이다. 그러나, 일부 물질의 과다 폴리싱은 디싱(dishing)이라고 하는 피쳐내의 함몰부나 침하부, 또는 침식이라고 하는 유전체 물질의 과다 제거와 같은 토포그래프 결함을 형성할 수도 있다. 또한, 디싱 및 침식에 의한 토포그래프 결함은 하부에 증착된 배리어 층 물질과 같은 추가적인 물질의 비-균질 제거를 초래할 수 있고, 바람직한 폴리싱 품질에 미치지 못하는 기판 표면을 생성할 수 있다.

구리 표면의 폴리싱과 관련한 다른 문제점은, 기판 표면내에 구리 다마신을 형성하기 위해 낮은 유전상수(낮은 k)의 유전체 물질을 이용함으로써 발생된다. 구리 도핑된 실리콘 산화물과 같은 낮은 k 유전체 물질은 다운포스(downforce)라고 지칭되는 통상적인 폴리싱 압력(즉, 약 6 psi)하에서 변형되거나 파손될 것이며, 이는 기판 폴리싱 품질에 나쁜 영향을 미칠 것이고 소자 형성에도 나쁜 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 기판과 폴리싱 패드 사이의 상대적인 회전 운동은 기판 표면을 따라 전단력을 유도할 수 있고 낮은 k 물질을 변형시켜 토포그래프 결함을 형성할 수 있으며, 그러한 결함은 후속 폴리싱에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

낮은 유전 물질내의 구리를 폴리싱하기 위한 다른 해결책은 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP; Electrochemical Mechanical Polishing)이다. ECMP 기술은 전기화학적 용해에 의해 기판 표면으로부터 전도성 재료를 제거하면서, 동시에 통상적인 CMP 공정에 비해 적은 기계적 마모도로 기판을 폴리싱한다. 전기화학적 용해는 음극과 기판 표면 사이에 바이어스(bias)를 인가하여 기판 표면으로부터 주변 전해액으로 전도성 재료를 제거함으로써 실시된다.

ECMP 시스템의 일 실시예에서, 바이어스는 기판 캐리어 헤드와 같은 기판 지지 장치내의 기판 표면과 전기적으로 소통하는 전도성 콘택트의 링에 의해 인가된다. 그러나, 콘택트 링은 기판 표면에 걸쳐 전류를 균일하게 분포시키지 못하는 것으로 나타났으며, 이는 특히 과다 폴리싱중에 비-균질 용해를 초래하며, 전도성 콘택트 링은 폴리싱되는 기판의 전도성 잔류 물질을 효과적으로 제거하지 못한다. 기판을 통상적인 폴리싱 패드와 접촉되게 위치시키고 그들 사이에 상대적인 운동을 부여함으로써, 기계적 마모가 이루어진다. 그러나, 통상적인 폴리싱 패드는 기판 표면으로 전해액이 유동하는 것을 종종 제한한다. 또한, 폴리싱 패드는 절연성 물질로 구성될 것이며, 이는 기판 표면으로 바이어스를 인가하는 것을 방해하여 기판 표면으로부터 물질이 비-균질하게 또는 일정하기 않게 용해되게 한다.

결과적으로, 기판 표면상에서 전도성 물질을 제거하기 위한 개선된 폴리싱 아티클에 대한 수요가 있다.

본 발명은 전기화학적 증착 기술, 전기화학적 용해 기술, 폴리싱 기술, 및/또는 이들의 조합을 이용하여 기판상의 층을 평탄화하는 장치 및 제조 부품을 제공한다.

일 측면에서, 기판을 폴리싱하기 위한 폴리싱 아티클은 기판을 폴리싱하기 위한 표면을 가지는 본체 및 상기 본체내에 적어도 부분적으로 매립된 하나 이상의 전도성 요소를 포함한다. 전도성 요소는 전도성 물질, 전도성 필러(filler), 또는 그 조합으로 코팅되고 결합제 물질내에 배치될 수 있는 섬유를 포함할 수 있다. 전도성 요소는 상기 본체내에 적어도 부분적으로 매립된 전도성 물질로 코팅되고 섞여 짜여진(interwoven) 섬유들로 이루어진 직물과, 전도성 물질, 전도성 필러, 또는 그 조합으로 코팅된 섬유 복합체와, 상기 본체내에 적어도 부분적으로 매립된 결합제를 포함한다. 전도성 요소는 상기 폴리싱 표면에 의해 형성된 평면을 넘어서 연장하는 접촉 표면을 가지고, 코일, 하나 이상의 루프(loop), 하나 이상의 스트랜드(strand), 물질의 섞여 짜여진 직물, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 폴리싱 아티클을 통해서 그리고 그 폴리싱 아티클을 가로질러 물질이 유동하는 것을 돕도록, 다수의 천공부(perforations) 및 다수의 홈이 폴리싱 아티클내에 형성될 수 있다.

다른 측면에서, 기판 표면상에 부착된 전도성 층과 같은 기판 표면을 프로세싱하기 위해 폴리싱 아티클이 제공된다. 폴리싱 아티클은 전도성 물질, 전도성 필러, 또는 그 조합으로 코팅되어 기판을 연마하는 섬유의 적어도 일부를 포함하는 본체를 포함한다. 다수의 천공부 및 다수의 홈이 폴리싱 아티클내에 형성되어 폴리싱 아티클을 통해서 그리고 폴리싱 아티클 둘레로 물질이 유동하는 것을 촉진한다.

다른 측면에서, 폴리싱 아티클은 기판 프로세싱 장치내에 배치될 수 있으며, 상기 기판 프로세싱 장치는 베이슨(basin), 상기 베이슨내에 배치된 투과성 디스크, 상기 투과성 디스크 상에 배치된 제조 부품 또는 폴리싱 아티클, 상기 투과성 디스크와 상기 베이슨의 바닥 사이에서 상기 베이슨내에 배치된 전극, 및 프로세싱 중에 기판을 유지하는 폴리싱 헤드를 포함한다.

다른 측면에서, 폴리싱 아티클은 기판 프로세싱 방법에서의 전도성 폴리싱 아티클으로서 사용될 수 있으며, 상기 기판 프로세싱 방법은 외장(enclosure)을 포함하는 장치를 제공하는 단계, 상기 외장내에 전도성 폴리싱 아티클을 위치시키는 단계, 분당 약 20갤론(GPM) 이하의 유동 속도로 전기적 전도성 용액을 상기 외장으로 공급하는 단계, 전기적 전도성 용액내에서 전도성 폴리싱 아티클에 인접하여 기판을 위치시키는 단계, 전기적 전도성 용액내에서 상기 기판의 표면을 상기 전도성 폴리싱 아티클과 접촉시키는 단계, 상기 전도성 폴리싱 아티클과 전극 사이에 바이어스를 인가하는 단계, 및 기판 표면의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 폴리싱 아티클은 유전성 지지 층 및 전도성 층 사이에 결합된 중간 층을 포함한다. 전도성 층은 기판을 세정하도록 채용된 노출면을 갖는다. 지지 층은 전도성 층보다 작은 경도를 갖지만 중간 층은 지지 층보다 더 큰 경도를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 폴리싱 아티클은 전도성 층과 지지 층 사이에 결합된 중간 층을 포함한다. 상기 전도성 층, 중간 층 및 지지 층을 통해 형성된 하나 이상의 구멍(aperture)은 중간 층 및 지지 층에 형성된 제 2 홀 보다 큰 직경으로 전도성 층에 형성된 제 1 홀을 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 전술한 측면들을 보다 구체적으로 이해할 수 있도록, 위에서 간략하게 설명한 본 발명에 관한 보다 특별한 설명을 첨부 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 기재한다.

그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 통상적인 실시예들만을 도시한 것으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 발명은 다른 균등한 유효 실시예들로 구현될 수 있을 것이다.

별도의 다른 규정이 없다면, 본 명세서에서 사용된 단어 및 문구들은 소위 당업자에게 일반적이고 관습적인 의미로 해석되어야 한다. 화학적-기계적 폴리싱은 넓게 해석되어야 하며, 예시적으로, 화학적 작용, 기계적 작용, 또는 기계적 및 화학적 작용의 조합에 의한 기판 표면의 마모를 포함한다. 전기적 폴리싱은 넓게 해석되어야 하고, 예시적으로, 양극 용해와 같은 전기화학적 작용의 적용에 의해 기판을 평탄화하는 것을 포함한다.

전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP)은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 기판 표면으로부터 재료를 제거하기 위하여 전기화학적 작용, 화학적 작용, 기계적 작용 또는 전기화학적, 화학적 그리고 기계적 작용의 조합에 의해 기판을 평탄화하는 공 정을 포함하는 것으로 광의로 해석되어야 한다.

전기화학적 기계적 도금 공정(ECMPP)은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 기판상에 재료를 전기화학적으로 증착하고, 전기화학적 작용, 화학적 작용, 기계적 작용 또는 전기화학적, 화학적 그리고 기계적 작용의 조합에 의해 증착된 재료를 균일하게 평탄화하는 공정을 포함하는 것으로 광의로 해석되어야 한다.

양극 용해는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 기판 표면으로부터 주변 전해액으로 전도성 재료가 이동하도록 기판에 양극 바이어스를 직접적으로 또는 간접적으로 인가하는 공정을 포함하는 것으로 광의로 해석되어야 한다. 폴리싱 표면은 전기 전도성 매체를 통하여 간접적으로 또는 콘택트를 통하여 직접적으로 기판 표면에 대해 아티클을 전기적으로 접속시키거나 프로세싱 과정중에 기판 표면에 적어도 부분적으로 접촉하는 아티클의 일부로서 넓게 규정된다.

폴리싱 장치

도 1은 단일 플랫폼 또는 툴(tool)상에 배치된 하나 이상의 통상의 폴리싱 또는 버핑(buffing) 스테이션(106)과 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP) 스테이션(102)과 같이 전기화학적 증착 및 화학적 기계적 폴리싱에 적합한 하나 이상의 스테이션을 갖춘 프로세싱 장치(100)를 도시하고 있다. 본 발명의 장점을 채택할 수 있는 하나의 폴리싱 툴은 미국 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 이용가능한 MIRRA^® Mesa^TM 화학적 기계적 폴리싱기이다.

예를 들면, 도 1에 도시된 장치(1)에서, 상기 장치(100)는 2개의 ECMP 스테이션(102)과 하나의 폴리싱 스테이션(106)을 포함한다. 이들 스테이션은 기판 표면 프로세싱용으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 내부에 피쳐 데피니션(feature definitions)이 형성되어 있고 배리어층으로 충진된 다음 배리어층 위에 전도성 재료가 증착되어 있는 기판은, 상기 전도성 재료가 2개의 ECMP 스테이션(102)에서 2단계로 제거되고, 상기 배리어층이 폴리싱 스테이션(106)에서 폴리싱됨으로써, 평탄한 표면을 형성하게 된다.

일반적으로, 상기 예시적 장치(100)는 하나 또는 그 이상의 ECMP 스테이션(102), 하나 또는 그 이상의 폴리싱 스테이션(106), 이송 스테이션(110) 및 카루젤(carousel, 112)을 지지하는 베이스(108)를 포함한다. 일반적으로, 상기 이송 스테이션(110)은 로딩 로봇(116)을 통한 장치(100)에 대한/장치로부터의 기판(114)의 이송을 용이하게 한다. 통상적으로, 상기 로딩 로봇(116)은 세정 모듈(122), 계측 장치(104) 및 하나 또는 그 이상의 기판 저장 카세트(118)를 포함하는 팩토리 인터페이스(120)와 이송 스테이션(110)으로 기판(114)을 이송한다. 계측 장치(104)의 일례는 미국 애리조나주 포닉스에 소재한 노바 메저링 인스트루먼트, 인코포레이티드로부터 이용가능한 NovaScan^TM 통합형 두께 모니터링 장치이다.

선택적으로, 상기 로딩 로봇(116)(또는 팩토리 인터페이스(120))는 화학 기상 증착 툴, 물리 기상 증착 툴, 에칭 툴 등과 같은 하나 또는 그 이상의 다른 프로세싱 툴(미도시)로 기판을 이송할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 이송 스테이션(110)은 적어도 입력 버퍼 스테이션(124), 출력 버퍼 스테이션(126), 이송 로봇(132) 및 로드 컵 조립체(128)를 포함한다. 상기 로딩 로봇(116)은 기판(114)을 입력 버퍼 스테이션(124)상에 위치시킨다. 상기 이송 로봇(132)은 2개의 그립퍼 조립체를 구비하며, 각각의 그립퍼 조립체는 기판(114) 엣지를 파지하여 기판을 유지하는 공압 그립퍼 핑거를 갖는다. 상기 이송 로봇(132)은 입력 버퍼 스테이션(124)으로부터 기판(114)을 리프팅하고, 그립퍼와 기판(114)을 회전시켜 로드 컵 조립체(128) 위에 기판(114)을 위치시킨 다음, 기판(114)을 로드 컵 조립체(128)로 하향 위치시킨다.

일반적으로, 상기 카루젤(112)은 다수의 폴리싱 헤드(130)를 지지하며, 각각의 폴리싱 헤드는 프로세싱중에 하나의 기판(114)을 유지한다. 상기 카루젤(112)은 이송 스테이션(110), 상기 하나 또는 그 이상의 ECMP 스테이션(102) 및 상기 하나 또는 그 이상의 폴리싱 스테이션(106) 사이로 폴리싱 헤드(130)를 이송한다. 본 발명의 장점을 채택할 수 있는 하나의 카루젤(112)이 1998년 9월 8일자로 톨레스 등에 허여된 미국특허 제5,804,507호에 개시되어 있으며, 상기 특허가 전체적으로 본원에 참조되었다.

일반적으로, 상기 카루젤(112)은 베이스(108)의 중심에 배치된다. 통상적으로, 상기 카루젤(112)은 다수의 아암(138)을 포함한다. 일반적으로, 각각의 아암(138)은 폴리싱 헤드(130)중 하나를 지지한다. 이송 스테이션(110)이 보일 수 있도록 하기 위하여, 도 1에는 상기 아암(138)중 하나가 도시되어 있지 않다. 상기 카루젤(112)은, 폴리싱 헤드(130)가 사용자에 의해 규정된 시퀀스에 따라 스테 이션(102,106)과 이송 스테이션(110)으로 이동할 수 있도록, 인덱싱될 수 있다.

일반적으로, 상기 폴리싱 헤드(130)는, 기판(114)이 ECMP 스테이션(102) 또는 폴리싱 스테이션(106)에 배치될 때, 기판(114)을 유지한다. 상기 장치에서 ECMP 스테이션(106)과 폴리싱 스테이션(102)의 배열은, 동일한 폴리싱 헤드(130)에 의해 기판이 유지되면서 스테이션간으로 이동됨으로써, 기판(114)이 순차적으로 도금 또는 폴리싱될 수 있도록 한다. 본 발명의 장점을 채택할 수 있는 하나의 폴리싱 헤드는 미국 캘리포니아주 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드에 의해 제작된 TITAN HEAD^TM 기판 캐리어이다.

본원에 개시된 폴리싱 장치(100)와 함께 사용될 수 있는 폴리싱 헤드(130)의 실시예가 2001년 2월 6일자로 주니가 등에 허여된 미국특허 제6,183,354호에 개시되어 있으며, 상기 특허가 전체적으로 본원에 참조되었다.

상기 폴리싱 장치(100)와 그에 의해 수행되는 프로세스를 용이하게 제어하기 위하여, 중앙처리장치(CPU)(142), 메모리(114) 및 지원 회로(146)를 포함하는 제어기(140)가 폴리싱 장치(100)에 연결된다. 상기 CPU(142)는 다양한 드라이브 및 압력을 제어하는 산업용 장치에서 사용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 프로세서중 하나일 수 있다. 상기 메모리(144)는 CPU(142)에 연결된다. 상기 메모리(144) 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지, 로컬, 원격 등 용이하게 이용가능한 메모리중 하나 또는 그 이상일 수 있다. 상기 지원 회로(146)는 통상의 방식으로 프로세서를 지원 하기 위해 CPU(142)에 연결된다. 이들 회로는 캐시, 전력 공급원, 클록 회로, 입력/출력 회로, 서브시스템 등을 포함한다.

상기 폴리싱 장치(100) 및/또는 제어기(140)를 작동시키는 전력은 전력 공급원(150)에 의해 제공된다. 도식적으로, 상기 전력 공급원(150)은, 이송 스테이션(110), 펙토리 인터페이스(120), 로딩 로봇(116) 및 제어기(140)를 포함하는 폴리싱 장치(100)의 여러 요소에 연결된 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 별도의 전력 공급원이 폴리싱 장치(100)의 2개 또는 그 이상의 요소에 대해 제공된다.

도 2는 ECMP 스테이션(102) 위에 지지된 폴리싱 헤드(130)의 단면을 도시하고 있다. 일반적으로, 상기 ECMP 스테이션(102)은 베이신(202), 전극(204), 폴리싱 아티클(polishing article)(205), 디스크(206) 및 커버(208)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 베이신(202)은 폴리싱 장치(100)의 베이스(108)에 접속된다. 일반적으로, 상기 베이신(202)은 전해액(220)과 같은 전도성 유체가 수용될 수 있는 컨테이너 또는 전해액 셀을 형성한다. 기판(114) 프로세싱에 사용되는 상기 전해액(220)은 구리, 알루미늄, 텅스텐, 금, 은 또는 상기 기판(114)상에 전기화학적으로 증착되거나 상기 기판으로부터 전기화학적으로 제거될 수 있는 임의의 다른 재료와 같은 금속을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있다.

상기 베이신(202)은 플루오로폴리머, TEFLON^®, PFA, PE, PES 또는 전기도금 및 일렉트로폴리싱 화학작용에 부합되는 임의의 다른 재료와 같은 플라스틱으로 제 조된 보울 형상의 부재일 수 있다. 상기 베이신(202)은 통공(216)과 드레인(214)을 포함하는 바닥부(210)를 갖는다. 일반적으로, 상기 통공(216)은 바닥부(210)의 중앙에 배치되며, 샤프트(212)가 통과할 수 있도록 한다. 상기 통공(216)과 샤프트(212) 사이에는 시일(218)이 배치되어, 샤프트(212)가 회전할 수 있도록 함과 아울러, 베이신(202)내의 유체가 통공(216)을 통과할 수 없도록 한다.

통상적으로, 상기 베이신(202)은 그 내부에 배치된 전극(204), 디스크(206) 및 폴리싱 아티클(205)을 포함한다. 폴리싱 패드와 같은 폴리싱 아티클(205)은 베이신(202)의 디스크(206)상에 배치되어 지지된다.

상기 전극(204)은 기판(114) 및/또는 기판 표면에 접촉된 폴리싱 아티클(205)에 대한 카운터-전극이다. 상기 폴리싱 아티클(205)은 적어도 부분적으로 전도성이며, 전기화학적 증착 및 화학적 기계적 폴리싱을 포함하는 전기화학적 기계적 도금 프로세스(ECMPP) 또는 전기화학적 용해와 같은 전기화학적 프로세싱중 기판과 조합되어 전극 역할을 할 수 있다. 상기 전극(204)은 전극(204)과 폴리싱 아티클(405)사이에 인가된 양의 바이어스(양극) 또는 음의 바이어스(음극)에 따라 양극 또는 음극일 수 있다.

예를 들면, 전해액으로부터의 재료를 기판 표면상에 증착함에 있어서, 상기 전극(204)은 양극 역할을 하고, 상기 기판 표면 및/또는 폴리싱 아티클(205)은 음극 역할을 한다. 인가된 바이어스로부터 용해에 의해 기판 표면으로부터 재료를 제거할 때, 전극(204)은 음극 역할을 하며, 기판 표면 및/또는 폴리싱 아티클(205)은 용해 프로세스의 음극 역할을 할 수 있다.

일반적으로, 상기 전극(204)은 디스크(206)와 베이신(202)의 바닥부(210) 사이에 위치되며, 전해액(220) 내에 침지될 수 있다. 상기 전극(204)은 판형 부재, 다수의 통공이 관통형성된 판 또는 투과성 박막 또는 컨테이너 내에 배치된 다수의 전극 피이스일 수 있다. 투과성 박막(미도시)은 디스크(206)와 전극(204) 사이 또는 전극(204)과 폴리싱 아티클(205) 사이에 배치되어 수소 버블과 같은 버블을 필터링하고, 수면을 형성하여 결함 형성을 줄이고, 그들 사이의 전류 또는 전력을 안정화시키거나 보다 균일하게 인가시킨다.

전기증착 프로세스에 있어서, 상기 전극(204)은 구리, 알루미늄, 금, 은, 텅스텐 및 기판(114)상에 전기화학적으로 증착될 수 있는 다른 재료와 같이 증착되거나 제거되는 재료로 제조된다. 양극 용해와 같은 전기화학적 제거 프로세스에 있어서, 상기 전극(204)은 구리 용해에 대하여 예를 들면 스테인레스강, 플래티늄, 탄소 또는 알루미늄 등 증착된 재료 이외의 재료로 이루어진 비소모성 전극을 포함할 수 있다.

도 18은 독립적으로 전기적으로 바이어스가능한 다수의 영역을 갖춘 전극(204)의 일 실시예의 평면도이다. 상기 영역은 프로세싱 셀의 측방향 폭에 프로파일링된 전류의 제어를 용이하게 하여, 기판 직경에서의 재료 제거(또는 증착)를 제어한다. 도 18에 도시된 실시예에서, 상기 전극(204)은 전원(1910)에 의해 독립적으로 바이어스가능한 3개의 동심 영역(1902,1904,1906)을 포함한다. 상기 영역(1902,1904,1906)은 절연성 스페이서(1908)에 의해 분리될 수 있다. 상기 영역(1902,1904,1906)이 동심 링으로서 도 18에 도시되어 있으나, 상기 영역은 예를 들면 방사상 배치, 섹터, 원호, 격자, 스트립, 아일랜드 및 웨지 등 다른 구조일 수 있다.

상기 폴리싱 아티클(205)은 유체 환경 및 프로세싱 세부내역에 부합될 수 있는 재료로 이루어진 패드, 웨브 또는 벨트일 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 폴리싱 아티클(205)은 원형이며, 베이신(202)의 상단에 위치되고, 디스크(206)에 의해 하면이 지지된다. 상기 폴리싱 아티클(205)은 프로세싱중 기판 표면과의 접촉을 위해 하나 또는 그 이상의 전도성 요소와 같이 전도성 재료로 이루어진 적어도 부분적으로 전도성인 표면을 포함한다. 상기 폴리싱 아티클(205)은 일부 또는 전체가 전도성 폴리싱 재료로 이루어지거나, 통상의 폴리싱 재료상에 전도성 폴리싱 재료가 배치되거나 그 내부에 함입된 복합체일 수 있다. 예를 들면, 상기 전도성 재료는 프로세싱중 폴리싱 아티클(205)의 컴플라이언스 및/또는 경도에 적합하도록 상기 디스크(206)와 폴리싱 아티클(205) 사이에 배치된 “배킹(backing)” 재료상에 배치될 수 있다.

상기 베이신(202), 커버(208) 및 디스크(206)는 베이스(108)상에 이동가능하게 배치될 수 있다. 상기 베이신(202), 커버(208) 및 디스크(206)는, 상기 카루젤(112)이 기판(114)을 ECMP 및 폴리싱 스테이션(102,106) 사이로 인덱싱할 때, 상기 폴리싱 헤드(130)의 클리어런스를 용이하게 하기 위해 상기 베이스(108)를 향하여 축방향으로 이동될 수 있다. 상기 디스크(206)는 베이신(202) 내에 배치되며 샤프트(202)에 접속된다. 일반적으로, 상기 샤프트(212)는 베이스(108) 아래에 배치된 모터(224)에 접속된다. 상기 모터(224)는 제어기(140)로부터의 신호에 응답 하여 디스크(206)를 미리결정된 속도로 회전시킨다.

상기 디스크(206)는 폴리싱에 악영향을 주지 않는 전해액(220)과 친화될 수 있는 재료로 제조된 천공된 아티클 지지체일 수 있다. 상기 디스크(206)는 폴리머, 예를 들면, 플루오로폴리머, PE, TEFLON, PFA, PES, HDPE, UHMW 또는 그 등가물로부터 제조될 수 있다. 상기 디스크(206)는 스크류와 같은 패스너 또는 스냅과 같은 다른 수단 또는 엔클로져와의 끼워맞춤에 의해 베이신(202) 내에 고정될 수 있으며, 그 내부에 현수될 수 있다. 바람직하게, 상기 디스크(206)는 전극(204)으로부터 이격되어 더 넓은 프로세스 윈도우를 제공하고, 따라서 기판 표면으로부터 전극(204)으로 제거되는 재료와 증착되는 재료의 민감도를 낮춘다.

일반적으로, 상기 디스크(206)는 전해액(220)에 대해 투과성이다. 일 실시예에서, 상기 디스크(206)는 그 내부에 형성된 다수의 천공부 또는 채널(222)을 포함한다. 천공부는 통공, 홀, 개구 또는 부분적으로 또는 완전하게 폴리싱 아티클과 같은 물체를 관통하여 형성된 통로를 포함한다. 상기 천공부의 크기 및 밀도는 디스크(206)를 통하여 기판(114)에 대해 전해액(220)을 균일하게 분배하도록 선택된다.

상기 디스크(206)의 일 양태에서, 약 0.02인치(0.5㎜) 내지 약 0.4인치(10㎜)의 직경을 가진 천공부를 포함한다. 상기 천공부는 폴리싱 아티클의 약 20% 내지 약 80%의 천공 밀도를 가질 수 있다. 약 50%의 천공 밀도가 폴리싱 프로세스에 대하여 최소로 유해한 영향을 미치는 전해액 유동을 제공하는 것이 관찰되었다. 일반적으로, 폴리싱 아티클(205)과 디스크(206)의 천공부는 디스크(206)와 폴리싱 아티클(205)을 통하여 기판 표면에 대해 충분한 전해액 질량 유동을 제공하도록 정렬된다. 상기 폴리싱 아티클(205)은 기계적 클램프 또는 전도성 접착제에 의해 디스크(206)상에 배치될 수 있다.

본원에서는 상기 폴리싱 아티클이 전기화학적 기계적 폴리싱(ECMP) 프로세스용으로 개시되었으나, 본 발명은 전기화학적 작용과 관련된 다른 제조 프로세스에서의 전도성 폴리싱 아티클의 사용을 고려한 것이다. 전기화학적 작용을 이용한 프로세스의 예는 엣지 콘택트와 같은 종래의 바이어스 인가 장치를 사용하지 않고 전도성 재료를 증착하기 위해 기판 표면에 대해 균일한 바이어스를 인가함에 있어서 폴리싱 아티클(205)이 사용되는 전기화학적 증착 및 전기화학적 증착과 화학적 기계적 폴리싱의 조합을 포함하는 전기화학적 기계적 도금 프로세스(ECMPP)를 포함한다.

작용에 있어서, 상기 폴리싱 아티클(205)은 베이신(202) 내의 전해액 내의 디스크(206) 상에 배치된다. 폴리싱 헤드상의 기판(114)이 전해액 내에 배치되어 폴리싱 아티클(205)과 접촉하게 된다. 전해액이 디스크(206)의 천공부와 폴리싱 아티클(205)을 통해 유동하여, 기판 표면에 형성된 그루브에 분배된다. 그 다음, 전원으로부터의 전력이 전도성 폴리싱 아티클(205)과 전극(204)으로 인가되고, 전해액 내의 구리와 같은 전도성 재료가 양극 용해법으로 제거된다.

상기 전해액(220)은 저장고(233)로부터 노즐(270)을 통해 공간(232)으로 유동한다. 스커트(254) 내에 배치된 다수의 홀(234)에 의해 상기 공간(232)으로부터 전해액(220)이 넘치는 것이 방지된다. 일반적으로, 상기 홀(234)은 공간(232)으로 부터 유출되어 베이신(202)의 하부로 유입되는 전해액(220)에 대하여 커버(208)를 통과하는 통로를 제공한다. 일반적으로, 상기 홀(234)의 적어도 일부는 홈부(258)의 하면(236)과 중앙부(252) 사이에 위치된다. 통상적으로, 상기 홀(234)이 홈부(258)의 하면(236)보다 높기 때문에, 전해액(220)이 공간(232)을 충진하게 되며, 그에 따라 기판(114) 및 폴리싱 매체(205)와 접촉하게 된다. 따라서, 상기 기판(114)은 커버(208)와 디스크(206) 사이의 상대 간격의 전체 범위에 걸쳐 전해액(220)과의 접촉을 유지하게 된다.

용기(202)에 수집된 전해질(220)은 일반적으로 바닥부(210)에 배치된 배출구(214)를 통해 유체 운반 시스템(272) 내로 흐른다. 유체 운반 시스템(272)은 보통 저장소(233) 및 펌프(242)롤 포함한다. 유체 운반 시스템(272) 내로 흐르는 전해질(220)은 저장소(233)에 수집된다. 펌프(242)는 공급 라인(244)을 통해 저장소(233)로부터 전해질(220)이 ECMP 스테이션(102)을 통해 재순환되는 노즐(270)까지 전해질(220)을 전달한다. 필터(240)는 대체로 저장소(233)와 노즐(270) 사이에 배치되어 전해질(220)에 존재할 수 있는 입자 및 응집물을 제거한다.

전해액은 상업적으로 이용되는 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구리 함유 재료 제거에서, 전해질은 황산계 전해질 또는 인산 칼륨(K3PO4)과 같은, 인산계 전해질, 또는 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 전해질은 또한 황산 구리와 같은, 황산계 전해질 유도체, 및 인산 구리와 같은 인산계 전해질 유도체를 포함할 수 있다. 과염소산-아세트산 용액 및 그 유도체를 갖는 전해질이 또한 이용될 수 있다.

추가적으로, 본 발명은 이들 사이에 광택제와 같이, 통상 이용되는 전기 도금 또는 전해 연마 첨가제를 포함하여, 전기 도금 또는 전기 연마 공정에 통상적으로 이용되는 전해질 조성물(composition)을 이용하는 것을 고려한다. 구리 도금, 구리 양극 용해 또는 이들 결합과 같은 전기화학 공정용으로 이용되는 전해액의 일 소스는 상표명 울트라필 2000(Ultrafill 2000)인, 필라델피아, 펜실베이니아에 본사가 위치한 롬 및 하스(Rohm 및 Haas)의 분소인 쉬플리 레오넬(Shipley Leonel)이다. 적합한 전해질 결합물은 본 발명에서 전체적으로 참조되고, 2002년 1월 3일에 출원된, 미국 특허 출원 10/038,066호에 개시되었다.

전해액은 전기화학 전지에 제공되어 약 20 시간당 갤론(GPM)까지의 유량, 예를 들면 약 0.5GPM 내지 약 20GPM, 예를 들면 2 GPM 유량으로 기판 표면 또는 기판 표면과 전극 사이에 동적 유량을 제공한다. 이러한 전해질 유량은 기판 표면으로부터 연마 재료 및 화학적 부산물을 배출하여 개선된 연마율을 위한 전해질 재료의 충전을 허용한다고 여겨져 왔다.

연마 공정에서 기계적 연마를 할 때, 기판(114) 및 폴리싱 아티클(205)이 서로 회전되어 기판 표면으로부터 재료를 제거한다. 기계적 연마는 전술된 통상 연마 재료 및 전도성 연마 재료와 물리적 접촉함으로써 제공될 수 있다. 기판(114) 및 폴리싱 아티클(205)은 각각 약 5 rpm 또는 더 크게, 예를 들면 약 10 rpm 내지 약 50 rpm으로 회전된다.

일 실시예에서, 높은 회전 속도 연마 공정이 이용된다. 높은 회전 속도 공정은 약 150 rpm 또는 더 큰 판 속도(platen speed), 예를 들면 약 150 rpm 내지 약 750 rpm으로 폴리싱 아티클(205)을 회전시키는 것을 포함하며, 기판(114)은 약 150 rpm 내지 약 500 rpm으로, 예를 들면 약 300 rpm 내지 약 500 rpm으로 회전될 수 있다. 또한 전술된 폴리싱 아티클, 공정, 및 장치와 함께 이용될 수 있는 높은 회전 속도 연마 공정의 설명은 "반도체 기판의 화학기계적 연마를 위한 방법 및 장치"라는 명칭으로 2001년 7월 25일에 출원된, 미국 특허 출원 제 60/308,030호에 개시되었다. 기판 표면을 가로지르는 스위핑 운동 또는 궤도 운동을 포함하는, 다른 운동이 또한 공정 동안 수행될 수 있다.

기판과 접촉할 때, 약 6 psi 이하 압력, 예를 들면 2 psi이하인 폴리싱 아티클(205) 및 기판 표면 사이에 인가된다. 낮은 유전 상수 재료를 포함하는 기판이 연마되면, 약 2 psi 이하 압력, 예를 들면 0.5 psi이하 압력이 이용되어 기판 연마 공정 동안 폴리싱 아티클(205)에 대해 기판(114)을 가압한다. 일 양태에서, 약 0.1 psi 이하 내지 0.2 psi 사이 압력이 전술된 전도성 폴리싱 아티클과 함께 연마 기판에 이용될 수 있다.

양극 분해에서, 전위차 또는 바이어스(bias)는 음극(cathod)으로 작용하는, 전극(204)과 양극(anode)으로 작용하는 폴리싱 아티클(205)의 폴리싱 표면(310; 도 3 참조) 사이에 인가된다. 폴리싱 아티클과 접촉하는 기판은 전도성 폴리싱 표면 아티클(310)을 통해 분극되며 동시에 바이어스가 전도성 아티클 지지 부재에 인가된다. 바이어스의 인가는 기판 표면에 형성되는 구리 함유 재료와 같은, 전도성 재료의 제거를 허용한다. 바이어스시키는 것은 기판에 약 15 볼트 이하 전압의 인가를 포함한다. 약 0.1 볼트 내지 약 10 볼트 전압은 기판 표면으로부터 전해질 내로 구리 함유 재료를 분해하는데 이용될 수 있다. 바이어스는 또한 약 0.1 밀리암페어/cm² 내지 약 50 밀리암페어/cm², 또는 200mm당 약 0.1 암페어 내지 약 20 암페어의 전류 밀도를 발생시킬 수 있다.

전위차를 형성하여 양극 분해 공정을 수행하도록 전원 장치(150)에 의해 공급되는 신호는 기판 표면의 재료를 제거하기 위한 요구 사항에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 시간 변이 양극 신호가 전도성 연마 매체(205)에 제공될 수 있다. 신호는 또한 전기 펄스 모듈화 기술에 의해 인가될 수 있다. 전기 펄스 모듈화 기술은 제 1 시간 주기 동안 기판에 걸쳐 일정한 전류 밀도 또는 전압을 인가하고 나서, 제 2 시간 주기 동안 일정한 반대 전압을 인가하거나 전압 인가를 정지시키고, 제 1 및 제 2 단계를 반복하는 것을 포함한다. 예를 들면, 전기 펄스 모듈화 기술은 약 -0.1 볼트 내지 약 -15 볼트로부터 약 0.1 볼트 내지 약 15 볼트까지 변화하는 전위를 이용할 수 있다.

연마 매체 상의 제거 패턴(perforation pattern) 및 밀도로, 폴리싱 아티클(205)으로부터 기판을 바이어스시키는 것은 통상적인 에지 접촉-핀 바이어스로부터 더 낮은 중심 제거 비율 및 더 높은 에지 제거 비율과 비교하여 기판으로부터 전해질 내로 금속과 같은, 전도성 재료의 균일한 분해를 제공한다고 여겨져 왔다.

전도성 재료, 예를 들면 구리 함유 재료는 약 15000 Å/min 이하, 예를 들면 약 100 Å/min 내지 약 15000 Å/min의 비율로, 기판의 적어도 일부분으로부터 제거될 수 있다. 제거되는 구리 재료가 약 12000Å 두께인, 본 발명의 일 실시예에 서 전압은 약 100 Å/min 내지 약 8000 Å/min의 제거 비율을 제공하도록 전도성 폴리싱 아티클(205)에 인가될 수 있다.

전해연마 공정 다음으로, 기판은 더 연마되거나 버프 연마(buff)되어 배리어 층 재료를 제거하며, 유전 재료로부터 표면 결점을 제거하며, 또는 전도성 폴리싱 아티클을 이용하는 연마 공정의 평탄도를 개선할 수 있다. 적합한 버프 연마 공정 및 구성 예는 본 발명에서 전체적으로 참조되고, 2000년 5월 11일에 출원되고, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제 09/569,968호에 개시되었다.

폴리싱 아티클 재료

전술된 폴리싱 아티클은 전도성 연마 재료를 포함하거나 유전 또는 전도성 연마 재료에 배치되는 전도성 구성요소를 포함할 수 있는 전도성 재료로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 연마 재료는 전도성 섬유, 전도성 충전재, 또는 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 전도성 섬유, 전도성 충전재, 또는 이들의 결합물은 폴리머 재료로 분산될 수 있다.

전도성 섬유는 전도성 또는 유전성 재료, 예를 들면 유전성 또는 전도성 폴리머 또는 탄소계 재료를 포함할 수 있으며, 적어도 부분적으로 금속, 탄소계 재료, 전도성 세라믹 재료, 전도성 합금, 또는 이들의 결합물을 포함하는 전도성 재료로 코팅되거나 커버된다. 전도성 섬유는 섬유 또는 필라멘트, 전도성 직물(fabric or cloth) 또는 하나 이상의 루프, 코일, 또는 전도성 섬유 링의 형태일 수 있다. 전도성 재료의 다중 층, 예를 들면 전도성 직물의 다중 층은 전도성 연마 재료를 형성하는데 이용될 수 있다.

전도성 섬유는 전도성 재료로 코팅되는 유전성 또는 전도성 섬유 재료를 포함한다. 유전성 폴리머 재료는 섬유 재료로 이용될 수 있다. 적합한 유전 섬유 재료의 실시예는 폴리머 재료, 예를 들면 폴리아미드, 폴리마이드, 나일론 폴리머, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리머를 포함하는 디엔, 예를 들면 AES(폴리아크릴로니트릴 에틸렌 스티렌), 아크릴 폴리머, 또는 이들의 결합물을 포함한다. 본 발명은 또한 전술된 섬유로서 이용될 수 있는 유기 또는 무기 재료의 이용을 고려한다.

전도성 섬유 재료는 본질적으로 전도성 폴리머 재료를 포함할 수 있으며, 전도성 폴리머 재료는 폴리아세틸렌, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT)을 포함하며, 이는 상표명 바이트론^TM(Baytron^TM), 폴리아릴린, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 탄소계 섬유, 또는 이들의 결합물 하에서 상업적으로 이용될 수 있다. 전도성 폴리머의 다른 실시예는 폴리머-귀금속 하이브리드 재료이다. 폴리머-귀금속 하이브리드 재료는 산화에 견디는 귀금속들과 같이 전해질 주위에서 대체로 화학적으로 비활성이다. 폴리머-귀금속 하이브리드 재료의 실시예는 플라티늄-폴리머 하이브리드 재료이다. 전도성 섬유를 포함하는, 전도성 연마 재료의 실시예는 본 발명에서 전체적으로 참조되는, "전기화학 기계적 연마용 전도성 폴리싱 아티클"이라는 명칭으로 2001년 12월 27일에 출원되고, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 번호 제 10/033,732호에 더 자세하게 개시되었다. 본 발명은 또한 전술된 섬유로서 이용될 수 있는 유기 또는 무기 재료의 이용을 고려한다.

섬유 재료는 자연적으로 속이 차거나 속이 빌 수 있다. 섬유 길이는 약 0.1μm 내지 약 1mm의 직경을 가지고 약 1μm 내지 약 1000mm 범위 내이다. 일 실시예에서, 섬유의 직경은 약 5μm 내지 약 200μm 사이일 수 있고 폴리머 복합물 및 포옴(foam), 예를 들면 폴리우레탄에 배치되는 전도성 섬유에 대해, 약 5 또는 그보다 큰, 예를 들면 약 10 또는 그보다 큰 직경 길이의 종횡비를 가질 수 있다. 섬유의 단면 영역은 원형, 타원형, 스타-패턴, "스노우 플레이크", 또는 어떤 다른 형태의 제조되는 유전성 또는 전도성 섬유일 수 있다. 약 5 mm 내지 약 1000mm 길이 및 약 5μm 내지 약 1000μm의 직경을 갖는 높은 종횡비 섬유는 전도성 섬유로 구성되는 메쉬, 루프, 직물을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 섬유는 또한 약 10⁴psi 내지 약 10⁸psi 사이 범위에서 탄성율을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 전술된 폴리싱 아티클 및 공정에서 순응하는, 탄성 섬유를 제공하는데 필요한 어떠한 탄성율도 고려하고 있다.

전도성 또는 유전성 섬유 재료에 배치되는 도전 재료는 일반적으로 전도성 무기 복합물, 예를 들면 금속, 금속 합금, 탄소계 재료, 전도성 세라믹 재료, 금속 무기 화합물, 또는 이들의 결합을 포함한다. 여기서 전도성 재료 코팅용으로 이용될 수 있는 금속의 실시예는 귀금속, 주석, 납, 구리, 니켈, 코발트, 및 이들의 결합물을 포함한다. 귀금속은 금, 플라티늄, 팔라듐, 이리듐, 레늄, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 및 이들의 결합물을 포함하며, 금 및 플라티늄의 결합물이 선호된다. 본 발명은 또한 전술한 것뿐 아니라 전도성 재료 코팅을 위한 다른 금속의 이용을 고 려한다. 탄소계 재료는 섬유 표면에 부착될 수 있는 카본 블랙, 흑연, 및 탄소 입자를 포함한다. 세라믹 재료의 실시예는 니오브 카바이트(NbC), 지르코늄 카바이트(ZrC), 탄탈륨 카바이트(TaC), 티타늄 카바이트(TiC), 텅스텐 카바이트(WC), 및 이들의 결합물을 포함한다. 본 발명은 또한 전술된 것뿐 아니라 전도성 재료 코팅용 다른 세라믹 재료, 다른 금속, 다른 탄소계 재료, 및 다른 세라믹 재료의 이용이 고려된다. 금속 무기 화합물은 예를 들면, 폴리머 섬유 상에 배치되는 단제나이트(danjenite; Cu₉S₅) 또는 황산 구리, 예를 들면 아크릴 또는 나일론 섬유를 포함한다. 단제나이트 코팅 섬유는 일본의 니혼 산모 다이잉(주)(Nihon Sanmo Dyeing Co., Ltd)의 상표명 썬더론^R 으로 상업적으로 이용된다. 썬더론^R 섬유는 일반적으로 약 0.03μm 내지 약 0.1μm의 단제나이트(Cu₉S₅) 코팅을 가지고 있고 약 40Ω/cm의 전도성을 가지고 있는 것으로 관찰되어 왔다. 전도성 코팅은 도금, 코팅, 물리적 증기 증착, 화학적 증착, 바인딩, 또는 전도성 재료의 본딩에 의해 섬유 상에 직접 배치될 수 있다. 추가적으로, 핵형성(nucleation), 또는 시드, 전도성 재료층, 예를 들면 구리, 코발트 또는 니켈은 전도성 재료와 섬유 재료 사이의 접착을 개선하기 위해 이용될 수 있다. 전도성 재료는 유전성 또는 전도성 섬유 재료로부터 제조되는 직물, 형상을 이룬 루프, 포옴, 다양한 길이로 개개의 유전성 또는 전도성 섬유상에 배치될 수 있다.

적합한 전도성 재료의 실시예는 금으로 코팅된 폴리에틸렌 섬유이다. 전도성 섬유의 추가적인 실시예는 금으로 도금된 아크릴 섬유 및 로듐으로 코팅된 나일 론 섬유를 포함한다. 핵형성 재료를 이용하는 전도성 재료의 실시예는 구리 시드 층으로 코팅된 나일론 섬유 및 구리 층상에 배치된 금 층이다.

전도성 섬유는 탄소계 재료 또는 전도성 입자 및 섬유를 포함할 수 있다. 전도성 탄소계 재료의 실시예는 탄소 분말, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 탄소 나노포옴, 탄소 에어로겔, 흑연, 및 이들의 결합물을 포함할 수 있다. 전도성 입자 또는 섬유의 실시예는 본질적으로 전도성 폴리머, 전도성 재료로 코팅된 유전성 또는 전도성 입자, 전도성 재료로 코팅된 유전성 충전재 재료, 금, 플라티늄, 주석, 납 및 다른 금속 또는 금속 합금 입자, 전도성 세라믹 입자, 및 이들의 결합과 같은 전도성 무기 입자를 포함한다. 전도성 충전재는 귀금속, 탄소계 재료, 전도성 세라믹 재료, 금속 무기 화합물, 또는 전술된 바와 같은 이들의 결합물로 부분적으로 또는 전체적으로 금속으로 코팅될 수 있다. 충전재 재료의 실시예는 탄소 섬유 또는 구리 또는 니켈로 코팅된 탄소 섬유 또는 흑연이다. 전도성 충전재는 2보다 큰, 또는 제조되는 충전재의 어떠한 다른 형태의 특정한 종횡비를 갖는 구형, 타원형, 길이방향형일 수 있다. 충전재 재료는 여기에서 물리적, 화학적, 또는 전기적 성질을 변경하기 위해 제 2 재료 상에 배치될 수 있는 재료로서 폭넓게 정의된다. 이와 같이, 충전재 재료는 또한 전술된 전도성 금속 또는 전도성 폴리머에 부분적으로 또는 전체적으로 유전성 또는 전도성 섬유 재료를 포함할 수 있다. 전도성 금속 또는 전도성 폴리머에 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된 유전성 또는 전도성 섬유 재료는 또한 완성된 섬유 또는 섬유 조각일 수 있다.

전도성 재료는 유전성 및 전도성 섬유 및 충전재를 코팅하여 전도성 연마 재 료를 형성하기 위한 목표된 수준의 도전율을 제공하는데 이용된다. 대체로, 전도성 재료의 코팅은 약 0.01μm 내지 약 50μm, 예를 들면 약 0.02μm 내지 약 10μm의 두께까지 섬유 및/또는 충전 재료상에 증착된다. 코팅은 일반적으로 섬유 또는 충전재가 약 100Ω-cm 미만, 예를 들면 약 0.001Ω-cm 내지 약 32 Ω-cm의 저항성을 가지게 된다. 본 발명은 저항성이 섬유 또는 충전재 및 이용된 코팅 재료에 의존하며, 전도성 재료 코팅, 예를 들면 0℃에 9.81μΩ-cm의 저항율을 갖는 플라티늄의 저항율을 나타내는 것을 고려한다. 적합한 전도성 섬유의 실시예는 약 0.1μm 구리, 니켈, 또는 코발트, 및 구리, 니켈, 또는 코발트 층상에 배치되는 약 2μm의 금, 전체적으로 약 30μm 내지 90μm의 전체 섬유 직경으로 도금되는 나일론 섬유를 포함한다.

전도성 연마 재료는 목표된 전기적 전도성 또는 다른 폴리싱 아티클 성질을 얻기 위해 추가적인 전도성 재료 및 전도성 충전재로 적어도 부분적으로 충전되거나 커버되는 전도성 또는 유전성 섬유 재료의 결합물을 포함할 수 있다. 결합물의 실시예는 전도성 연마 재료의 적어도 일부분을 포함하는 전도성 재료로서 금 코팅된 나일론 섬유 및 흑연의 이용물이다.

전도성 섬유 재료, 유전성 섬유 재료, 또는 이들의 결합은 바인더 재료로 분산되거나 전도성 연마 재료 조성을 형성할 수 있다. 하나의 형성된 바인더 재료는 통상적인 연마 재료이다. 통상적인 연마 재료는 일반적으로 유전성 폴리머 재료와 같은 유전성 재료이다. 유전성 폴리머 연마 재료의 실시예는 폴리우레탄 및 충전 재로 혼합된 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리페닐린 설파이드(PPS), 테피온^TM 폴리머, 폴리스티렌, 에틸렌-프로필렌-디엔-메틸렌(EPDM), 또는 이들의 결합물, 또는 연마 기판 표면에 이용되는 다른 연마 재료를 포함할 수 있다. 통상적인 연마 재료는 또한 우레탄 침투 펠트 섬유를 포함할 수 있고 포옴된 상태일 수 있다. 본 발명은 어떠한 통상적인 연마 재료라도 전술된 전도성 섬유 및 충전재를 갖는 바인더 재료(또한 매트릭스로 공지됨)로서 이용될 수 있다는 것을 고려한다.

폴리머 재료에서, 첨가물은 전도성 섬유, 전도성 충전재 또는 이들의 조합물의 분산을 보조하도록 바인더 재료에 첨가될 수 있다. 첨가물은 섬유 및/또는 충전재 및 바인더 재료로 형성되는 폴리싱 재료의 기계적, 열적, 및 전기적 특성을 개선하기 위해 이용될 수 있다. 첨가물은 바인더 재료에서 더욱 균일한 전도성 섬유 또는 전도성 충전재를 분산하기 위한 분산제 및 폴리머 교차 교합을 위한 교차 결합제를 포함한다. 교차 결합제의 예는 아미노 화합물, 실란 교차 결합제, 폴리이소시아네이트 화합물, 및 이들의 조합물을 포함한다. 분산제의 예는 N-치환 긴-체인 알케닐 숙신이미드, 고분자 중량 유기산의 아민염, 아민, 아미드, 이민, 이미드, 히드록실, 에테르와 같은 극성 원자단을 포함하는 메타크릴릭 또는 아크릴릭 산 유도체의 코-폴리머를 포함한다. 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 아민, 아미드, 이민, 이미드, 하이드록실, 에테르와 같은 극성 원자단을 포함한다. 또한, 디오글리콜릭 산 및 연관된 에스테르와 같은, 황 함유 혼합물은 바인더 재료에서 금 코팅 섬유 및 충전재를 위한 효과적인 분산제로서 관찰되었다. 본 발명은 첨가물의 양 및 타입이 섬유 또는 충전재 재료 뿐만 아니라 이용된 바인더 재료에 대해 변화되고, 상술된 예들은 예시적이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.

또한, 전도성 섬유 및/또는 충전재 재료의 메시가 바인더 재료에 물리 연속성 또는 전기 연속성 매체 또는 상태(phase)를 형성하도록 충분한 양의 전도성 섬유 및/또는 전도성 충전재 재료를 제공함으로써 바인더 재료에 형성될 수 있다. 전도성 섬유 및/또는 전도성 충전재는 대체로 폴리메릭 바인더 재료와 조합될 때 폴리싱 재료의 약 5wt.% 내지 약 60wt.%와 같은 약 2wt.% 내지 약 85wt.%를 포함한다.

전도성 재료, 및 선택적으로, 전도성 충전재가 코팅된 섬유 재료와 섞여 짜여진 직물 또는 천은 바인더에 배치될 수 있다. 전도성 재료로 코팅된 섬유 재료는 섞여 짜여져서 얀을 형성할 수 있다. 얀은 함께 접착제 또는 코팅의 보조로 전도성 메시가 될 수 있다. 얀은 폴리싱 패드 재료에서 전도성 요소로서 배치 또는 천 또는 직물로 짜여질 수 있다.

이와 달리, 전도성 섬유 및/또는 충전재는 접착 보조제와 조합되어 복합 전도성 폴리싱 재료를 형성할 수 있다. 적절한 접착 보조제의 예는 에폭시, 실리콘, 우레탄, 폴리미드, 폴리아미드, 플로오르폴리머, 이들의 플로오르 첨가 유도체,또는 이들의 조합물을 포함한다. 전도성 폴리머와 같은 부가 전도성 재료, 부가 전도성 충전재, 또는 이들의 조합물은 접착 보조제와 사용되어 목표 전기 전도성 또는 다른 폴리싱 아티클 특성을 얻을 수 있다. 전도성 섬유 및/또는 충전재는 복합 전도성 폴리싱 재료의 약 5wt.% 내지 약 60wt.%와 같은 약 2wt.% 내지 약 85wt.%를 포함할 수 있다.

전도성 섬유 및/또는 충전재 재료는 약 3Ω-cm 또는 그 이하의 저항률과 같은, 약 50Ω-cm 또는 그 이하의 체적 또는 표면 저항률을 가지는 전도성 폴리싱 재료 또는 아티클을 형성하도록 이용될 수 있다. 폴리싱 아티클의 하나의 양상에서, 폴리싱 아티클 또는 폴리싱 아티클의 표면은 약 1Ω-cm 또는 그 이하의 저항률을 가진다. 대체로, 전도성 폴리싱 재료 또는 전도성 폴리싱 재료 및 종래의 폴리싱 재료의 복합물은 약 50Ω-cm 또는 그 이하의 체적 저항률 또는 체적 표면 저항률을 가지는 전도성 폴리싱 아티클을 생산하기 위해 제공될 수 있다. 전도성 폴리싱 재료 및 종래의 폴리싱 재료의 복합물의 일 예는 약 10Ω-cm 또는 그 이하의 체적 저항률을 가지는 폴리싱 아티클을 제공하도록 충분한 양으로 폴리우레탄의 종래의 폴리싱 재료에 배치되는, 1Ω-cm 또는 그 이하의 저항률을 나타내는 금 또는 탄소 코팅 섬유를 포함한다.

본 명세서에서 설명되는 전도성 섬유 및/또는 충전재로 형성되는 전도성 폴리싱 재료는 대체로 유지되는 전기장 하에서 저하되지 않는 기계적 특성을 가지고 산 또는 염기 전해질 내에서의 저하에 대한 내성을 가진다. 이용된 전도성 재료 및 어떠한 바인더 재료도, 적용가능한 경우, 종래의 폴리싱 아티클에서 이용되는 종래의 폴리싱 재료의 동등한 기계적 특성을 가지도록 조합된다. 예를 들면, 전도성 폴리싱 재료 또는 바인더 재료와 조합되는 전도성 폴리싱 재료는 펜실바니아, 필라델피아에 본부가 있는 시험 및 재료를 위한 어메리칸 소사이어티(Americian Society for Testing and Materials; ASTM)에 의해 기술된 바와 같이 폴리메릭 재료용 쇼어 D 경도 스케일(Shore D hardness scale)에서 약 100 또는 그 이하의 경도를 가진다. 하나의 양상에서, 전도성 재료는 폴리메릭 재료에 대해 쇼어 D 경도에서 약 80 또는 그 이하의 경도를 가진다. 전도성 폴리싱 부분(310)은 대체로 약 500 마이크론 또는 그 이하의 표면 거칠기를 포함한다. 폴리싱 패드의 특성은 대체로 기판 표면에 바이어스를 인가할 때 및 기계적 폴리싱 동안 기판 표면의 스크래칭을 감소 또는 최소화하도록 설계된다.

폴리싱 아티클 구조

하나의 양상에서, 폴리싱 아티클은 지지부에 배치되고 본 명세서에서 설명되는 단일층의 전도성 폴리싱 재료로 이루어진다. 또 다른 양상에서, 폴리싱 아티클은 기판 표면 상에 하나 이상의 전도성 재료를 포함하거나 아티클과 하나 이상의 아티클 지지 부분 또는 서브 패드를 접촉하기 위해 전도성 재료를 제공하는 다수의 재료 층을 포함할 수 있다.

도 3은 폴리싱 아티클(205)의 일 실시예의 부분 단면도이다. 도 3에 도시된 폴리싱 아티클(205)은 기판 표면 및 아티클 지지부, 또는 서브 패드, 부분(320)을 폴리싱하기 위한 전도성 폴리싱 부분(310)을 가지는 합성 폴리싱 아티클을 포함한다.

전도성 폴리싱 부분(310)은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 전도성 섬유 및/또는 전도성 충전재를 포함하는 전도성 폴리싱 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전도성 폴리싱 부분(310)은 폴리메릭 재료에 배치되는 전도성 섬유 및/또는 전 도성 충전재를 포함하는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 전도성 충전재는 폴리머 바인더에 배치될 수 있다. 전도성 충전재는 폴리머 바인더에 배치되는 연한 전도성 재료를 포함할 수 있다. 연한 전도성 재료는 대체로 구리의 경도 및 모듈러스에 대해 동일하거나 작은 경도 및 모듈러스를 가진다. 연한 전도성 재료의 예는 구리 보다 연한 다른 전도성 금속 중에서 금, 주석, 팔라듐, 팔라듐-주석 합금, 백금, 및 납, 합금 및 세라믹 합성물을 포함한다. 본 발명은 그 크기가 폴리싱 기판을 스크래칭할 수 없도록 충분히 작은 경우 구리 보다 더 단단한 다른 전도성 충전재의 이용을 고려한다. 또한, 전도성 폴리싱 부분은 하나 이상의 전도성 섬유의 로프, 코일 또는 링, 또는 전도성 직물 또는 천을 형성하도록 섞여 짜여지는 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 전도성 폴리싱 부분(310)은 또한 전도성 재료의 다중 층, 예를 들면, 전도성 직물 또는 천의 다중 층을 포함할 수 있다.

전도성 폴리싱 부분(310)의 일 예는 폴리우레탄에 배치되는 금 코팅 나일론 섬유 및 흑연 입자를 포함한다. 또 다른 예는 폴리우레탄 또는 실리콘에 배치되는 흑연 입자 및/또는 탄소 섬유를 포함한다. 또 다른 예는 폴리우레탄 매트릭스에 분산된 금 또는 주석 입자를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 전도성 폴리싱 부분(310)은 그 안에 배치되는 마모성 입자(360)를 가질 수 있다. 적어도 일부의 마모성 입자(360)는 전도성 폴리싱 부분(310)의 상부 폴리싱 표면(370) 상에 노출된다. 마모성 입자(360)는 대체로 폴리싱되는 기판의 금속 표면의 부동화 층을 제거하기 위해 형성될 수 있어, 하부 금속을 전해질 및 전기화학적 작용에 노출시켜, 프로세싱 동안 폴리싱의 비율을 강화 한다. 마모성 입자(360)의 예는 금속 표면에 형성되는 부동화층을 파괴하기에 충분히 강한 세라믹, 무기, 유기, 또는 폴리머 입자를 포함한다. 폴리머 입자는 고체 또는 스폰지일 수 있어 폴리싱 부분(310)의 마모율을 조정한다.

아티클 지지 부분(320)은 일반적으로 전도성 폴리싱 부분(310)의 직경 또는 폭과 동일하거나 더 작은 직경 또는 폭을 가진다. 그러나, 본 발명은 전도성 폴리싱 부분(310) 보다 더 큰 폭 또는 직경을 가지는 아티클 지지 부분(320)을 고려한다. 본 명세서에서의 도면은 원형 전도성 폴리싱 부분(310) 및 아티클 지지 부분(320)을 도시하지만, 본 발명은 전도성 폴리싱 부분(310), 아티클 지지 부분(320) 또는 둘다 직사각형 표면 또는 타원형 표면과 같은 상이한 표면을 가질 것이 고려된다. 본 발명은 전도성 폴리싱 부분(310), 아티클 지지 부분(320), 또는 둘다 재료의 선형 웨브 또는 벨트를 형성할 수 있다는 것이 추가로 고려된다.

아티클 지지 부분(320)은 폴리싱 프로세스에서 불활성 재료를 포함할 수 있으며 ECMP 동안 소모 또는 손상에 대한 내성을 가진다. 폴리메릭 재료, 예를 들면, 아티클 지지 부분은 예를 들면 폴리우레탄 및 충전재와 혼합된 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 에틸렌-프로필렌-디에넨-메틸렌(EPDM), 테플론(등록상표) 폴리머, 또는 이들의 조합물을 포함하는 종래의 폴리싱 재료, 및 폴리싱 기판 표면에 이용되는 다른 폴리싱 재료로 이루어질 수 있다. 아티클 지지 부분(320)은 프로세싱 동안 캐리어 헤드(130) 및 폴리싱 아티클(205) 사이에 인가되는 일부 압력을 흡수하기 위해, 우레탄으로 포화된 압축 펠트 섬유와 같은 종래의 연한 재료일 수 있다. 연한 재료는 약 20 내지 약 90의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다.

이와 달리, 아티클 지지 부분(320)은 전도성 귀금속 또는 전도성 폴리머를 포함하는 폴리싱에 결정적으로 영향을 미치지 않는 주변 전해질과 양립할 수 있는 전도성 재료로 제조되어, 폴리싱 아티클에 걸쳐 전기 전도를 제공한다. 귀금속의 예는 금, 백금, 팔라듐, 이리듐, 레늄, 로듐, 레늄, 루데늄, 오스뮴, 및 이들의 조합물을 포함하며 이중 금 및 백금이 바람직하다. 구리와 같이 주변 전해질과 반응하는 재료는 이러한 재료가 종래의 폴리싱 재료 또는 귀금속과 같은, 불활성 재료에 의해 주변 재료로부터 절연되는 경우 이용될 수 있다.

아티클 지지 부분(320)이 전도성일 때, 아티클 지지 부분(320)은 전도성 폴리싱 부분(310) 보다 더 큰 전도성, 즉 낮은 저항율을 가질 수 있다. 예를 들면, 전도성 폴리싱 부분(310)은 0℃에서 9.81 μΩ-cm의 저항률을 가지는, 백금을 포함하는 아티클 지지 부분(320)에 비해 약 1.0 Ω-cm 또는 그 이하의 저항률을 가질 수 있다. 전도성 아티클 지지 부분(320)은 기판 표면을 가로질러 균일한 산화 분리를 위해 폴리싱 동안 균일한 바이어스 또는 전류가 제공될 수 있어 아티클의 표면, 예를 들면 아티클의 반경을 따른 전도성 저항을 최소화한다. 전도성 아티클 지지 부분(320)은 동력을 전도성 폴리싱 부분(310)으로 전달하기 위해 동력 공급원에 연결될 수 있다.

일반적으로, 전도성 폴리싱 부분(310)은 폴리싱 프로세스에서 폴리싱 재료를 이용하기 위해 적절한 종래의 접착제에 의해 아티클 지지 부분(320)에 부착된다. 본 발명은 압축 몰딩 및 적층과 같이 아티클 지지 부분(320)으로 전도성 폴리싱 부 분(310)을 부착하기 위한 다른 수단을 이용하는 것이 고려한다. 접착제는 제조자의 희망 또는 프로세스의 요구에 따라 전도성이거나 유전성일 수 있다. 아티클 지지 부분(320)은 접착제 또는 기계적 클램프에 의해 디스크(206)와 같은 지지부에 부착될 수 있다. 이와 달리, 폴리싱 아티클(205)만이 전도성 폴리싱 부분(310)을 포함하는 경우, 전도성 폴리싱 부분은 접착제 또는 기계적 클램프에 의해 디스크(206)와 같은 지지부에 부착될 수 있다.

폴리싱 아티클(205)의 전도성 폴리싱 부분(310) 및 아티클 지지 부분(320)은 대체로 전해질에 대해 투과성이다. 다수의 천공부가 전도성 폴리싱 부분(310) 및 아티클 지지 부분(320)에 각각 형성될 수 있어 이를 통한 유체 유동을 용이하게 한다. 다수의 천공부는 프로세싱 동안 전해질이 관류하여 표면과 접촉하는 것을 허용한다. 천공부는 전도성 직물 또는 천에 있는 위브(weave)들 사이와 같이, 제조하는 동안 원래부터 형성될 수 있거나 기계적 수단에 의해 재료를 통하여 형성 및 패턴화될 수 있다. 천공부는 폴리싱 아티클(205)의 각각의 층을 통하여 부분적으로 완전히 형성될 수 있다. 전도성 폴리싱 부분(310)의 천공부 및 아티클 지지 부분(320)의 천공부는 유체 관통 유동을 용이하게 하도록 정렬될 수 있다.

폴리싱 아티클(205)에 형성된 천공부(350)의 예는 약 0.02 인치(0.5 밀리미터)와 약 0.4 인치(10 밀리미터) 사이의 직경을 가지는 폴리싱 아티클에 있는 통공을 포함할 수 있다. 폴리싱 아티클(205)의 두께는 약 0.1 mm 내지 약 5 mm일 수 있다. 예를 들면, 천공부는 서로로부터 0.1 인치 내지 1 인치로 이격될 수 있다.

폴리싱 아티클(205)은 폴리싱 아티클의 약 20% 내지 약 80%의 천공부 밀도를 가질 수 있어, 폴리싱 아티클 표면을 가로질러 전해질의 충분한 질량 유동을 제공한다. 그러나, 본 발명은 이를 통한 유체 유동을 제어하기 위해 이용될 수 있는 본 명세서에서 설명된 천공부 밀도 이상 또는 이하의 천공부 밀도를 고려할 수 있다. 일 예에서, 약 50%의 천공부 밀도는 기판 표면으로부터 균일한 산화 분리를 용이하게 하도록 충분한 전해질 유동을 제공하는 것으로 관찰되었다. 천공부 밀도는 천공부가 포함하는 폴리싱 아티클의 부피로서 본 명세서에서 넓게 설명된다. 천공부 밀도는 천공부가 폴리싱 아티클(205)에 형성될 때 폴리싱 아티클의 표면 또는 바디의 천공부의 크기 또는 직경 및 집합체 개수를 포함한다.

천공부 크기 및 밀도는 기판 표면으로 폴리싱 아티클(205)을 통과하는 전해질의 균일한 분포를 제공하도록 선택된다. 일반적으로, 전도성 폴리싱 부분(310) 및 아티클 지지 부분(320)의 천공부 크기, 천공부 밀도, 및 천공부의 크기 및 밀도의 조합이 형성 및 서로 정렬되어 전도성 폴리싱 부분(310)과 아티클 지지 부분(320)을 통한 기판 표면으로의 전해질의 충분한 질량 유동을 제공한다.

그루브가 폴리싱 아티클(205)에 배치될 수 있어 산화 분리 또는 전기 도금 프로세스를 위해 기판 표면과의 효과적이고 균일한 전해질 유동을 제공하도록 폴리싱 아티클(205)을 가로질러 전해질 유동을 증진한다. 그루브는 단일 층에 또는 다중 층을 통하여 부분적으로 형성될 수 있다. 본 발명은 기판 표면과 접촉하는 폴리싱 표면 또는 상부 층에 형성되는 그루브를 고려한다. 폴리싱 아티클의 표면으로의 증가 또는 제어되는 전해질 유동을 제공하기 위해, 일부 또는 다수의 천공부가 그루브와 상호연결될 수 있다. 이와 달리, 모든 천공부가 폴리싱 아티클(205) 에 배치되는 그루브와 상호연결되거나 전혀 연결되지 않을 수 있다.

전해질 유동을 용이하게 하기 위해 이용되는 그루브의 예는 선형 그루브, 호형 그루브, 고리형 동심 그루브, 방사형 그루브, 및 나선형 그루브 등일 수 있다. 아티클(205)에 형성된 그루브는 사각형, 원형, 반원형, 또는 폴리싱 아티클의 표면을 가로질러 유체 유동을 용이하게 할 수 있는 어떠한 다른 형상일 수 있는 단면을 가질 수 있다. 그루브는 서로 교차할 수 있다. 그루브는 폴리싱 표면상에 배치되어 교차하는 X-Y 패턴, 폴리싱 표면 상에 형성되어 교차하는 삼각형 패턴과 같은 패턴으로 형성되어, 기판의 표면 상의 전해질 유동을 개선한다.

그루브는 약 30mils 내지 300mils로 서로로부터 이격할 수 있다. 일반적으로, 폴리싱 아티클에 형성된 그루브는 약 5mils 내지 약 30mils의 폭을 가질 수 있지만, 폴리싱을 위해 요구되는 크기로 변화될 수 있다. 그루브 패턴의 일 예는 폭이 약 10mils이고 서로로부터 60mils 이격된 그루브를 포함한다. 임의의 적절한 그루브 형상, 크기, 직경, 단면 형상, 또는 간격은 전해질의 목표 유동을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 부가 단면 및 홈 형상은 동시 계류중이고 본 명세서에서 전체적으로 참조되고 명칭이 "폴리싱 기판을 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus For Polishing Substrates)"이고 2001년 10월 11일에 출원된 미국 특허 가출원 제 60/328,434호에 더 상세하게 설명되어 있다.

기판의 표면으로의 전해질 수송은 일부 천공부와 그루브를 교차함으로써 강화될 수 있어 전해질이 하나의 천공부 세트를 통과하여 유입되어 기판을 프로세싱하는데 이용하는, 그루브에 의해 기판 표면 주위로 균일하게 분배되고, 그리고나서 프로세싱 전해질이 천공부를 통과하여 유동하는 부가 전해질에 의해 새로이 충전된다. 패드 천공부 및 그루브 형성의 일 예는 본 명세서에서 전체적으로 참조되고 2001년 12월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/026,854호에 충분히 설명되어 있다.

이하에서, 구멍(perforation)과 홈(groove)을 갖는 폴리싱 아티클의 예를 들어본다. 도 4는 홈이 있는 폴리싱 아티클의 일 실시예의 평면도이다. 폴리싱 아티클(205)의 둥근 패드(440)가 다수의 구멍(446)을 가지고 있는데, 이 구멍들은 기판 표면으로 전해질이 흐를 수 있도록 하기에 충분한 크기와 구조를 가지고 있는 것을 볼 수 있다. 구멍들(446)은 대략 0.1인치 내지 대략 1인치 정도 서로 떨어져 있다. 이 구멍들은 대략 0.02인치(0.5mm) 내지 대략 0.4인치(10mm)의 직경을 가지는 원형의 구멍일 수 있다. 또한 이 구멍들의 갯수와 모양은 사용되는 장치, 프로세스 파라미터, 그리고 ECMP의 조합에 따라 변경될 수 있다.

폴리싱 아티클(205)의 폴리싱 면(448)에 홈(442)이 형성되어, 대량 용액으로부터의 신선한 전해질이 용기(202)로부터 기판과 폴리싱 아티클 사이의 간극으로 이동될 수 있도록 한다. 이러한 홈(442)은 다양한 패턴을 가질 수 있는데, 예를 들어 도 4에서와 같이 폴리싱 면(448) 위에 형성된 대체로 동심원인 홈의 패턴, 도 5에서와 같이 X-Y 패턴, 그리고 도 6에서와 같이 삼각형 패턴 등이 가능하다.

도 5는 폴리싱 패드(540)의 폴리싱 영역(548)에 X-Y 패턴으로 배열된 홈들(542)을 갖는 폴리싱 패드의 다른 실시예의 평면도이다. 구멍들(546)은 수직으로 배열된 홈들과 수평으로 배열된 홈들의 교차점에 배열될 수도 있고, 수직 홈, 수평 홈에 배열되거나 폴리싱 아티클(548)내에서 홈들(542)의 바깥쪽에 배열될 수도 있다. 구멍들(546)과 홈들(542)은 폴리싱 아티클의 내측 직경 내(544)에 배열되고 폴리싱 패드(540)의 외측 직경(550)에는 구멍과 홈들이 배열되지 않을 수 있다.

도 6은 패턴화된 폴리싱 아티클(640)의 다른 실시예이다. 이 실시예에서, X-Y로 패턴화된 홈들(642)을 가로지르면서 대각선으로 배열된 홈들(645)을 갖도록 홈들이 X-Y 패턴 내에 배열될 수 있다. 대각 홈들(645)은 임의의 X-Y 홈(642)과 경사지게, 예를 들어, 임의의 X-Y 홈(642)과 대략 30°내지 대략 60°사이의 각도로 경사지게 배열될 수 있다. 구멍들(646)은 X-Y 홈들(642)의 교차점에 배열되거나, X-Y 홈들(642)과 대각 홈들(645)의 교차점에, X-Y 홈들(642)이나 대각 홈들(645)을 따라, 혹은 폴리싱 아티클(648) 내에서 이들 홈(642 및 645)의 바깥쪽에 배열될 수 있다. 구멍들(646)과 홈들(642)은 폴리싱 아티클의 내측 직경 내(644)에 배열될 수 있고 폴리싱 패드(640)의 외측 직경(650)에는 구멍과 홈들이 배열되지 않을 수 있다.

나선형 홈, 구불구불한(serpentine) 홈, 또는 터빈(turbine) 홈 등과 같은 다른 형태의 홈 패턴들에 관하여, 본 출원에 참조된 "기판 폴리싱 방법 및 장치"를 명칭으로 하여 2001년 10월 11일에 출원되어 현재 계류중인 미국 특허 가출원 제 60/328,434에 보다 충실히 기재되어 있다.

폴리싱 아티클(205) 내의 구멍들과 홈들 이외에, 전도성 폴리싱 영역(310)이 엠보싱되어 표면의 짜임(surface texture)을 포함하게 할 수 있다. 이러한 엠보싱 처리(embossment)는 전해질, 제거된 기판재료, 부산물, 그리고 미립자들의 이동을 개선시킬 수 있다. 또한, 엠보싱 처리는 폴리싱 면의 긁힘을 감소시킬 수 있고 폴리싱 기판과 폴리싱 아티클(205) 사이의 마찰력을 변경시킬 수 있다. 엠보싱된 기판의 짜임은 전도성 폴리싱 영역(310)에 걸쳐서 균일하게 분포된다. 엠보싱된 기판 짜임은 여러 기하학적 형태 중에서 피라미드, 섬(island), 십자형에 원형, 직사각형, 정사각형을 가미하는 등의 구조를 포함할 수 있다. 본 발명은 다른 형태의 짜임 구조로 전도성 폴리싱 영역(310)상에 엠보싱하는 것도 예측하였다. 엠보싱된 표면은 전도성 폴리싱 영역(310)의 5 내지 95퍼센트의 표면 영역을 차지할 수 있는데, 예컨대 전도성 폴리싱 영역(310)의 15 내지 90퍼센트의 표면 영역을 차지할 수 있다.

전도성 폴리싱 면

도 7a는 폴리싱 아티클(205)의 전도성 폴리싱 영역(310)을 형성하는데 사용될 수 있는 전도성 천(cloth) 또는 직물(fabric)(700)의 일 실시예의 상부 단면도이다. 이 전도성 천 또는 직물은 기술된 바와 같은 전도성 물질로 피복된 인터우번(interwoven) 섬유(710)로 이루어진다.

일 실시예로, (도 7a의 평면에서 봤을 때) 수직(720) 및 수평(730) 방향으로 위브(weave) 또는 바스켓-위브(basket-weave) 패턴의 인터우번 섬유(710)가 도 7a에 도시되었다. 본 발명은 다른 형태의 직물, 예컨대 전도성 천 또는 직물(700)을 형성하는 얀(yarn), 또는 서로 상이한 인터우번, 웹(web), 또는 메시(mesh)패턴 등을 예측하기도 하였다. 한 양태로, 섬유(710)이 인터우번되어 직물(700) 내에 통로(740)를 제공한다. 이러한 통로(740)는 이온 및 전해질 성분을 포함한 전해질 또 는 유체가 직물(700)을 통해 유동할 수 있게 해준다. 전도성 직물(700)은 폴리우레탄과 같은 중합체 결합제(polymeric binder) 내에 배열될 수 있다. 전도성 필러(filler)가 이러한 중합체 결합제 내에 배열될 수도 있다.

도 7b는 폴리싱 아티클(205)의 아티클 지지부(320) 상에 배열된 전도성 천 또는 직물의 부분 횡단면도이다. 이 전도성 천 또는 직물(700)은 아티클 지지부(320)내에 형성된 임의의 구멍들(350)을 포함하는 아티클 지지부(320) 위로 하나 또는 그 이상의 연속된 층으로 배열될 수 있다. 상기 천 또는 직물(700)은 접착제에 의해 아티클 지지부(320)에 고정될 수 있다. 상기 직물(700)은 전해액 내에 침지될 때, 섬유, 위브(weave), 또는 상기 천이나 직물(700) 내에 형성된 통로를 통해 전해액이 유동될 수 있게 한다. 선택적으로, 중간 층이 상기 천이나 직물(700)과 상기 아티클 지지부(320) 사이에 포함될 수 있다. 중간 층은 투과성이거나 상기 아티클(205)을 통한 전해액의 유동을 위해 상기 천공(350)과 정렬된 천공들을 포함할 수 있다.

이와는 달리, 상기 직물(700)은 상기 통로(740)가 직물(700)을 통한 전해액의 유효 흐름이 충분하지 않다고 판단되면, 즉 금속 이온이 직물을 통해 확산되지 않으면, 직물을 통한 전해액 유동을 증가시키도록 천공될 수 있다. 상기 직물(700)은 통상적으로 분당 약 20 갤론까지의 전해액 유동율을 갖도록 구성되거나 천공된다.

도 7c는 아티클 지지부(320) 내의 천공(350) 패턴과 조화되도록 천공(750) 패턴을 가질 수 있는 천 또는 직물의 부분 횡단면이다. 이와는 달리, 전도성 천 또는 직물(700)의 일부 또는 모든 천공(350)은 아티클 지지부(320)의 천공(350)과 정렬되지 않을 수도 있다. 정렬 또는 비정렬 천공은 작동자 또는 제작자가 기판 표면과 접촉하는, 폴리싱 아티클을 통한 전해액의 유동율 또는 체적을 제어할 수 있게 한다.

직물(700)의 예는 금으로 코팅된 나일론 섬유를 포함한 섬유의 약 8 내지 약 10 섬유의 폭을 갖는 서로 직조된 바스킷 위브(basket weave)이다. 상기 섬유의 예는 나일론 섬유, 상기 나일론 섬유 위에 배열된 약 0.1 ㎛의 코발트, 동, 또는 니켈 재료, 및 상기 코발트, 동, 또는 니켈 재료 위에 배열된 약 2 ㎛의 금이다.

이와는 달리, 전도성 메쉬가 상기 전도성 천 또는 직물(700) 대신에 사용될 수 있다. 상기 전도성 메쉬는 전도성 섬유, 전도성 필러, 또는 전도성 결합제가 배열되거나 전도성 결합제로 코팅된 적어도 일부분의 전도성 천(700)일 수 있다. 상기 전도성 결합제는 비-금속 전도성 폴리머 또는 폴리머 화합물이 배열된 전도성 재료 복합물을 포함한다. 흑연 분말과 같은 전도성 필러, 흑연 조각, 흑연 섬유, 카본 섬유, 카본 분말, 카본 블랙, 전도성 재료로 코팅된 섬유나 금속 입자, 및 폴리우레탄과 같은 폴리머 재료의 혼합물이 전도성 결합제를 형성하는데 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 전도성 재료로 코팅된 섬유들은 상기 전도성 결합제에 사용하기 위한 전도성 필러로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전도성 결합제를 형성하기 위해, 탄소 섬유 또는 금-피복형 나일론 섬유를 이용할 수도 있다.

전도성 필러 및/또는 섬유의 분산을 돕기 위해서 필요한 경우, 폴리머와 필러 및/또는 섬유 사이의 접착을 개선하기 위해서 필요한 경우, 전도성 호일과 전도 성 결합제 사이의 접착을 개선하기 위해서 필요한 경우, 그리고 전도성 결합제의 기계적, 열적 및 전기적 특성을 개선하기 위해서 필요한 경우에, 전도성 결합제는 또한 첨가제를 포함할 수 있다. 접착 개선을 위한 첨가제의 예를 들면, 접착 개선을 위한 에폭시, 실리콘, 우레탄, 폴리이미드, 또는 그들의 조합물이 있다.

전도성 필러 및/또는 섬유와 폴리머 물질의 조성을 조정하여 전도성, 마모 특성, 내구성 인자와 같은 특정 성질을 제공할 수 있다. 예를 들어, 약 2 중량% 내지 약 85 중량%의 전도성 필러를 포함하는 전도성 결합제를 본 명세서에 기재된 아티클 및 프로세스와 함께 사용할 수도 있을 것이다. 전도성 필러 및 전도성 결합제로서 사용될 수 있는 물질의 예가 2001년 12월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/033,732 호에 보다 구체적으로 기재되어 있다.

전도성 결합제의 두께는 약 10 미크론 내지 약 1 밀리미터와 같이 약 1 미크론 내지 10 밀리미터일 수 있다. 다수 층의 전도성 결합제가 전도성 메시(mesh)에 도포될 것이다. 전도성 메시는 도 7b 및 7c 에 도시된 바와 같은 전도성 섬유 또는 직물(700)과 동일한 방식으로 사용될 것이다. 전도성 결합제는 전도성 메시에 걸쳐 다수 층으로 도포될 수 있다. 일 측면에서, 천공 프로세스에 의해 노출된 메시 부분을 보호하기 위해, 메시가 천공된 후에 전도성 메시에 전도성 결합제를 도포한다.

추가적으로, 전도성 메시에 대한 전도성 결합제의 접착을 개선하기 위해, 전도성 결합제의 도포에 앞서서 전도성 프라이머(primer)를 전도성 메시상에 위치시킬 수도 있다. 전도성 결합제보다 큰 물질간 접합 특성을 제공하기 위해 개선된 조성을 가지는 전도성 결합제 섬유와 유사한 물질로 전도성 프라이머가 제조될 수 있다. 적합한 전도성 프라이머 물질은 0.001 Ω-cm 내지 약 32 Ω-cm와 같이 약 100Ω-cm 이하의 저항률을 가질 것이다.

이와 달리, 전도성 포일은 도 7d에 도시된 바와 같이, 전도성 천 또는 직물(700) 대신 이용될 수 있다. 전도성 포일은 일반적으로 전도성 바인더(790)에 배치되거나 지지 층(320) 상에 전도성 바인더(790)로 코팅되는 금속 포일(780)을 포함한다. 재료 형성 금속 층의 예는 금속 코팅 직물, 구리, 니켈, 및 코발트와 같은 전도성 금속, 및 금, 백금, 팔라듐, 이리듐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 주석, 납 및 이들의 조합물과 같은 귀금속을 포함한다. 전도성 포일은 또한 구리 시트, 단소 섬유 직조 시트 포일과 같은 비금속 전도성 포일 시트를 포함한다. 전도성 포일은 또한 구리, 니켈, 주석과 같은 유전성 또는 전도성 재료의 금속 코팅 천 또는 나일론 섬유의 금 코팅 천을 포함할 수 있다. 전도성 포일은 또한 상술된 바와 같이 전도성 바인더 재료로 코팅된 전도성 또는 유전성 재료의 직물을 포함할 수 있다. 전도성 포일은 또한 상술된 바와 같이 전도성 바인더 재료로 코팅될 수 있는 구리 와이어와 같은, 전도성 금속 와이어 또는 스트립의 와이어 프레임, 스크린 또는 메시를 포함할 수 있다. 본 발명은 상술된 금속 포일을 형성하는 다른 재료의 이용을 고려한다.

상술된 바와 같은 전도성 바인더(790)는 금속 포일(780)을 캡슐화할 수 있어, 관찰되는 전도성 금속이 되는 금속 포일(780)이 구리와 같은 주변 전해질과 반응하는 것을 허용한다. 전도성 포일은 상술된 다수의 천공부재(750)로 천공될 수 있다. 도시되지 않았지만, 전도성 포일은 폴리싱 표면을 바이어스하도록 동력을 공급하기 위해 전도성 와이어에 결합될 수 있다.

전도성 와이어(790)는 전도성 메시 또는 직물(700)에 대해 설명된 바와 같을 수 있으며 금속 포일(780) 상의 다중 층에 적용될 수 있다. 하나의 양상에서, 전도성 바인더(790)는 금속 포일(780)이 천공 프로세스로부터 노출되는 금속 포일(780)의 부분을 보호하기 위해 천공된 후 금속 포일(780)에 적용될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 전도성 바인더는 직물(700), 포일(78) 또는 메시로 액체 상태 접착제 또는 바인더를 캐스팅함으로써 전도성 직물(700), 포일(780), 또는 메시로 배치될 수 있다. 그리고나서 바인더는 건조 및 경화 후 직물, 포일 또는 메시상에서 고체화된다. 사출 성형, 압축 성형, 적층, 오토클레이브, 압출 또는 이들의 조합을 포함하는 다른 적절한 프로세싱 방법이 전도성 직물, 메시, 또는 포일을 캡슐화하기 위해 이용될 수 있다. 양 열가소성 및 열경화성 바인더가 이러한 적용을 위해 이용될 수 있다.

상기 전도성 포일의 금속 포일 요소와 전도성 바인더 사이의 접착은, 약 0.1㎛ 내지 약 1㎜의 폭 또는 직경을 가진 다수의 천공부를 금속 포일에 천공하거나, 또는 상기 금속 포일과 전도성 바인더 사이에 전도성 프리머를 도포함으로써, 강화될 수 있다. 상기 전도성 프리머는 본원에 개시된 메쉬용 전도성 프리머와 동일한 재료일 수 있다.

도 7e는 폴리싱 아티클(205)의 전도성 폴리싱부(310)의 하층(792)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 전도성 천 또는 직물(798)의 다른 실시예의 단면도이다. 상기 전도성 천 또는 직물은 인터우븐(interwoven) 또는 대안적으로 논우븐(non-woven) 섬유(710)로 이루어질 수 있다. 상기 섬유(710)는 전술한 바와 같은 전도성 재료로 제조되거나 코팅될 수 있다. 논우븐 섬유의 예는 다른 논우븐 섬유중 스펀-본드 또는 멜트 브로운 폴리머를 포함한다.

상기 전도성 폴리싱부(310)는 전도성 재료로 이루어진 상층(794)을 포함한다. 상기 상층(794)은 하층(792)에 대해 대향배치된 폴리싱 표면(796)을 포함한다. 상기 상층(794)은 하부의 하층(792)의 불균일을 매끄럽게하기에 충분한 두께를 가질 수 있으며, 그에 따라 프로세싱중 기판과 접촉하기 위한 대체로 평탄하고 평면인 폴리싱 표면(796)을 제공한다. 일 실시예에서, 상기 폴리싱 표면(796)은 약 ± 1㎜ 또는 그 이하의 두께 편차와 약 500㎛ 또는 그 이하의 표면 거칠기를 갖는다.

상기 상층(794)은 임의의 전도성 재료로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 상층(794)은 다른 전도성 금속, 합금 및 구리보다 더 연한 세라믹 조성물중 금, 주석, 팔라듐, 팔라듐-주석 합금, 플래티늄 또는 납과 같은 연성 재료로 제조된다. 상기 상층(794)은 폴리싱되는 기판의 금속 표면에 배치된 패시베이션 층을 제거하는데 일조하기 위하여 전술한 바와 같이 내부에 배치된 연마 재료를 선택적으로 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 상층(794)은, 상기 전도성 폴리싱부(310)가 상층(794)에서 폴리싱되는 기판에 전기적으로 접속될 수 있도록, 노출된 전도성 폴리싱부의 적어도 일부를 남기고 상기 전도성 폴리싱부(310)를 실질적으로 덮는 비전도성 재료로 구성될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 상기 상층(794)은 스크래칭을 줄이고, 폴리싱중 노출된 임의의 피쳐내로 상기 전도성부(310)가 유입되는 것을 방지한다. 비전도성 상층(794)은 전도성 폴리싱부(310)가 노출된 채로 남을 수 있도록 하는 다수의 천공부를 포함할 수 있다.

도 7f는 본 발명에 형성된 창(702)을 갖는 폴리싱 아티클(205)의 다른 실시예이다. 창(702)은 폴리싱 아티클(205) 아래에 위치되는 센서(704)가 연마 퍼포먼스의 계량 표시(metric indicative)를 감지하는 것을 허용하도록 구성된다. 예를 들면, 센서(704)는 와전류 센서 또는 간섭계, 다른 센서일 수 있다. 일 실시예에서, 시준광선을 발생시킬 수 있는 간섭계 센서는 처리 프로세스 동안, 연마되고 있는 기판(114)의 측면 상을 지향하고 충돌한다. 반사된 신호 간의 간섭은 연마되고 있는 재료 층의 두께 표시이다. 유익하게 이용될 수 있는 일 센서는 본 발명에서 참조되고, 1999년 4월 13일에 출원되며, 비랑(Birang) 외에게 특허된 미국 특허 번호 제 5,893,796호에 개시되었다.

창(702)은 실질적으로 프로세싱 유체가 센서(704)를 수용하는 디스크(206)의 영역에 도달하는 것을 방지하는 유체 배리어(706)를 포함한다. 유체 배리어(706)는 통상적으로 관통하여 통과하는 신호에 전할 수 있게(예를 들면, 최소 또는 무효과 또는 간섭) 선택된다. 유체 배리어(706)는 창(702) 내에서 폴리싱 아티클(205)에 연결되는 폴리 우레탄의 블럭과 같이, 별개의 구성 요소일 수 있거나, 폴리싱 아티클(205), 예를 들면, 도전부(310) 또는 아티클 지지부 밑에 있는 마일라 시트, 또는 서브-패드, 부분(320)을 포함하는 하나 이상의 층일 수 있다. 선택적으로, 유체 배리어(706)은 전극(204) 또는 다른 층과 같은, 폴리싱 아티클(205)과 디스크(206) 사이에 배치되는 층에 배치될 수 있다. 또 다른 선택적인 구성에서, 유체 배리어(706)은 센서(704)가 위치하는 창(702)과 정렬되는 통로(708)에 배치될 수 있다. 도전부(310)가 다중 층, 예를 들면 상부 층(794) 및 하부 층(792)을 포함하는 실시예에서, 투과성 재료(706)는 도 7f에 도시된 바와 같이, 도전부(310)를 포함하는 하나 이상의 층에 배치될 수 있다. 전도성 폴리싱 아티클의 다른 구성이 다른 구성과 함께 본 발명에서 설명된 실시예를 포함하며, 창을 포함하게 적용될 수 있다는 것이 고려된다.

폴리싱 표면의 전도성 소자

본원발명의 또 다른 실시예에서는, 본 명세서에 기재된 전도성 섬유질 및 필러(filler)가 본원발명의 전도성 폴리싱 아티클(205)을 형성하도록 연마제에 배치되는 별도의 전도성 소자를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 연마제는, 예를 들어 본 명세서에 기재된 바와 같은 중합체에 배치되는 전도성 필러나 섬유질의 전도성 복합재와 같은, 전도성 연마제나 통상적인 연마제일 수 있다. 전도성 소자의 표면은 폴리싱 아티클의 표면과 함께 평면을 형성하거나 또는 폴리싱 아티클의 표면 평면위로 연장하게 된다. 전도성 소자는 폴리싱 아티클의 표면위로 약 5mm까지 연장하게 된다.

이하에서는 연마재에서 특별한 구조와 구성을 갖는 전도성 소자의 사용에 관해 설명하고 있지만, 본원발명은 각각의 전도성 섬유질과 필러 그리고 직물과 같이 이들로부터 제조되는 재료도 전도성 소자로 사용될 수 있다는 점을 고려하고 있다. 나아가, 비록 도시되어 있지는 않지만, 폴리싱 아티클에 관한 이하의 설명은, 본 명세서에 기재되어 있고, 도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 천공 및 홈 패턴을 구비하는 폴리싱 아티클과 함께, 다음과 같이 본 명세서에 기재되는 전도성 소자와 함께 작동하기 위한, 상기 패턴에 대한 구성을 포함한다.

도 8a 및 8b는 그 안에 배치되는 전도성 소자를 구비하는 폴리싱 아티클(800)의 일 실시예에 대한 평면도 및 단면도를 개략적으로 도시하고 있다. 폴리싱 아티클(800)은 일반적으로, 처리과정 동안 기판과 접촉하도록 조절된 폴리싱 표면(820)을 구비하는 본체(810)를 포함한다. 본체(810)는 통상적으로, 예를 들어 폴리우레탄과 같은 유전성 중합체 물질인 유전성 또는 중합체성 물질을 포함한다.

폴리싱 표면(820)은, 적어도 부분적으로 전도성 소자(840)를 수용하기 위하여 그 안에 형성되는, 하나 이상의 구멍, 홈, 도랑, 또는 요부(depression)(830)를 구비한다. 전도성 소자(840)는 폴리싱 표면(820)에 의해 형성되는 표면과 동일한 평면상에 놓이거나 혹은 그 위로 연장하는 접촉표면(850)을 구비하도록 배치되는 것이 일반적이다. 통상적으로 접촉표면(850)은, 부드러운, 탄성적인, 유연한, 혹은 압력에 따라 맞춰질 수 있는 표면을 구비함으로써, 기판과 접촉할 때 전도성 소자(840)의 전기적 접촉을 최대화하기 위한 방식으로 형성된다. 연마과정 동안에는, 접촉압력이 가해짐으로써 접촉표면(850)이 폴리싱 표면(820)과 동일한 평면상에 놓이게 된다.

일반적으로 본체(810)는, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 그 안에 형성된 다수의 천공(860)에 의하여 전해질 투과성을 갖게 된다. 폴리싱 아티클(800)은 기판 표면으로부터 균일한 산화 용해(anodic dissolution)를 촉진시키도록 충분한 전해질 유동을 제공하기 위하여, 폴리싱 아티클(810)의 표면적의 약 20% 내지 80%의 천공밀도를 갖는다.

본체(810)는 일반적으로 본 명세서에 기재된 통상적인 연마제와 같은 유전성 물질을 포함한다. 본체(810)에 형성된 요부(830)는 일반적으로 처리과정 동안에 전도성 소자(840)를 보유하도록 구성되며, 따라서 형상이나 방향이 변화될 수 있다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 요부(830)는 연마부재에 가로질러 배치되어 폴리싱 아티클(800)의 중심부에서 상호연결부 "X" 나 교차 패턴(870)을 형성하는, 직사각형의 단면을 갖는 홈이다. 본원발명에 있어서는, 역 사다리꼴 형태나 둥글린 형태와 같이, 추가적인 단면을 갖는 것도 고려할 수 있다(여기서도 홈은 본 명세서에 기재된 바와 같이 기판 표면과 접촉하게 된다).

다른 실시예로서, 요부(830)(및 그 안에 배치되는 전도성 소자(840))가 비규칙적 간격으로 배치되거나, 반경방향, 평행한 방향, 또는 수직한 방향으로 향하게 하거나, 추가적으로 직선, 곡선, 동심원형태, 소용돌이 형태, 혹은 기타의 단면적을 가질 수 있다.

도 8c는 본체(810)에 반경방향으로 배치된 일련의 개별 전도성 소자(840)의 개략적인 평면도를 도시하고 있으며, 여기서 각각의 전도성 소자(840)는 간극부재(875)에 의하여 물리적이나 전기적으로 분리되어 있다. 간극부재(875)는 플라스틱 상호연결부와 같이 전도성 소자에 대한 유전성 연마제나 유전성 상호연결부의 일부이다. 다른 실시예로서, 간극부재(875)는 전도성 소자(840)들이 물리적으로 연 결되지 않도록 하기 위하여 연마제나 전도성 소자(840)가 없는 폴리싱 아티클의 일부일 수 있다. 이와 같은 독립적인 부재 구성에 있어서, 각각의 전도성 소자(840)는 와이어(wire)와 같은 전도성 통로(890)에 의하여 개별적으로 전원에 연결될 수 있다.

다시 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 일반적으로 약 20 Ω-cm 정도의 벌크(bulk) 표면 저항성이나 벌크 저항성을 발생시키기 위하여 본체(810)에 배치되는 전도성 소자(840)가 제공된다. 폴리싱 아티클의 일 실시예에서는, 연마부재가 약 2 Ω-cm 정도의 저항성을 갖는다. 일반적으로 전도성 소자(840)는 일련의 전기장 하에서 약화되지 않고 산이나 염기성 전해질에서의 약화에 대한 내성이 있는 기계적 특성을 갖는다. 전도성 소자(840)는 프레스 맞춤(press fit), 클램핑(clamping), 접착제, 혹은 기타 다른 방법에 의하여 요부(830)에 유지된다.

일 실시예에서, 전도성 소자(840)는, 처리과정 동안에 접촉표면(850)과 기판 간의 전기적 접촉을 유지하도록, 충분히 부드럽거나 탄성적이거나 혹은 유연하다. 전도성 소자(840)로서 충분히 부드럽거나 탄성적이거나 혹은 유연한 재료는 연마제와 비교하여 쇼어 D 경도계 상에서 약 경도 100 정도의 유사한 경도를 갖는다. 중합체성 물질로는 쇼어 D 경도계 상에서 약 경도 80 정도의 유사 경도를 갖는 전도성 소자(840)가 사용된다. 유연하거나 구부러질 수 있는 섬유재료와 같이 부드러운 재료도 역시 전도성 소자(840)로 사용될 수 있다. 전도성 소자(840)는 연마과정 동안에 전도성 소자(840)에 의해 야기되는 높은 국부 압력을 피하기 위하여 연마제 보다 더 부드럽다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 실시예에서, 전도성 소자(840)는 부품 지지대 혹은 서브-패드(sub-pad)(815) 상에 배치되는 폴리싱 표면(810)에 삽입된다. 천공(860)은 전도성 소자(840) 주변에서, 폴리싱 표면(810)과 부품 지지대(815) 모두를 통해 형성된다.

일례로서의 전도성 소자(840)는, 본 명세서에 기재된 바와 같이 전도성(및 마모 저항성) 복합재를 형성하기 위하여, 중합체성 접착제와 같이, 중합체성 물질이 혼합된 전도성 필러나 전도성 물질로 코팅된 유전성 혹은 전도성 섬유를 포함한다. 전도성 소자(840)는 또한 전기적 특성을 향상시키기 위하여 본 명세서에 기재된 바와 같은 전도성 중합체 재료나 기타 전도성 물질을 포함한다. 예를 들어, 전도성 소자는, 0.1㎛의 코발트, 구리, 또는 니켈 및 0.2㎛의 금으로 코팅된 나이론 섬유와 같이, 금으로 코팅된 나이론 섬유를 포함하는 전도성 섬유와 전도성 에폭시(epoxy)의 복합체 그리고 상기 복합체의 전도성을 향상시키기 위하여 폴리우레탄 본체에 침착된 탄소나 흑연 필러를 포함한다.

도 8d는 그 안에 배치되는 전도성 소자를 구비하는 폴리싱 아티클(800)의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도이다. 전도성 소자(840)는 일반적으로 폴리싱 표면(820)에 의해 형성되는 평면과 동일한 평면에 놓이거나 또는 상기 평면 위로 연장하는 접촉표면을 구비하도록 배치된다. 전도성 소자(840)는, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 전도부(845) 주위에 배치되거나 피복되거나 혹은 둘러싸이게 되는 전도성 섬유(700)를 포함한다. 다른 실시예로서, 각각의 전도성 섬유 및 필러가 전도부(845) 주위에 배치되거나 피복되거나 혹은 둘러싸이게 될 수 있다. 전도부(845) 는 본 명세서에 기재된 귀금속과 같은 금속이나, 또는 구리와 같은 전도성 물질을 포함하며, 이러한 물질은 전자연마 처리과정에 사용하기에 적합하다. 또한 전도성 소자(840)는 기재된 바와 같이 섬유 및 결합제의 복합체를 포함할 수도 있는데, 이때 섬유는 전도성 소자(840)의 외부 접촉부를 형성하며 결합제는 통상적으로 내부 지지구조를 형성한다. 전도성 소자(840)는 또한 직사각형의 단면적을 갖는 중공형 튜브를 포함할 수도 있으며, 이때 상기 튜브의 벽은 기재된 바와 같이 단단한 전도성 섬유(700) 및 결합물질에 의해 형성된다.

커넥터(890)는 전도성 소자(840)를 전원(도시되지 않음)에 연결하여 처리과정 동안 전도성 소자(840)를 전기적으로 바이어스 걸리게 하는데 사용된다. 일반적으로 커넥터(890)는 처리 유체와 함께 사용할 수 있거나 처리 유체로부터 커넥터(890)를 보호하는 코팅이나 덮개를 구비하는 와이어, 테잎, 또는 기타 도체이다. 커넥터(890)는 몰딩(molding), 납땜, 적층(stacking), 브레이징(brazing), 클램핑(clamping), 크림핑(crimping), 리벳결합, 잠금결합(fastening), 전도성 접착제, 또는 기타 다른 방법이나 장치에 의해 전도성 소자(840)에 연결된다. 커넥터(890)의 재료로 사용될 수 있는 재료의 예로는, 절연된 구리, 흑연, 티타늄, 플레티늄, 금, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 및 HASTELOY® 전도성 재료를 들 수 있다.

커넥터(890)의 주변에 배치되는 코팅은 탄화플루오르, 폴리염화비닐(PVC), 및 폴리이미드와 같은 중합체를 포함한다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 커넥터(890)는 폴리싱 아티클(800)의 둘레에서 각각의 전도성 소자(840)에 연결된다. 다른 실시예에서는, 커넥터(890)가 폴리싱 아티클(800)의 본체(810)를 통하여 배치 될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 커넥터(890)가 포켓(pocket)에 배치된 전도성 그리드(grid)(도시되지 않음)에 연결되거나/연결되고 전도성 소자(840)와 전기적으로 연결하는 본체(810)를 통해 연결될 수 있다.

도 9a는 연마제(900)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 연마제(900)는 폴리싱 표면(906) 상에 배치되는, 적어도 부분적으로 전도성인 부재를 하나 이상 구비하는 본체(902)를 포함한다. 전도성 소자(904)는 일반적으로, 부드럽거나 탄성적이며 처리과정 동안 기판 표면과 접촉하도록 조절된, 다수의 섬유, 줄, 및/또는 유연한 돌기를 포함한다. 섬유에는, 기재된 바와 같이 전도성 물질로 코팅된 유전성 물질로 구성된 섬유와 같은, 적어도 부분적으로 전도성인 물질이 포함된다. 상기 섬유는 또한 섬유의 유연성이나 순응성을 증가하거나 감소시키기 위하여 사실상 중공이거나 혹은 그렇지 않을 수 있다.

도 9a에 도시된 실시예에서, 전도성 소자(904)는 기부(909)에 결합되는 다수의 전도성 하위부재(conductive sub-element)(913)이다. 전도성 하위부재(913)는, 기재되 바와 같이, 적어도 부분적으로는 전기적으로 전도성인 섬유를 포함한다. 전도성 하위부재(913)의 예로서는, 기재되 바와 같이 금으로 코팅된 나이론 섬유나 탄소섬유를 들 수 있다. 기부(909)는 또한 전기적으로 전도성인 물질을 포함하여 커넥터(990)에 연결된다. 또한 기부(909)는 구리와 같은 전도성 물질의 층으로 코팅될 수 있는데, 이러한 코팅은 연마과정 동안 연마 패드 부품으로부터 용해되며, 이는 전도성 섬유의 작용 내구성을 연장시키게 된다.

전도성 소자(904)는 일반적으로, 폴리싱 표면(906)에 형성된 요부(908)에 배 치된다. 전도성 소자(904)는 폴리싱 표면(906)에 대하여 0 내지 90°범위 내의 방향을 갖게 된다. 전도성 소자(904)가 폴리싱 표면(906)에 대해 수직한 실시예에서, 전도성 소자(904)는 부분적으로 폴리싱 표면(906) 상에 배치된다.

요부(908)는 하부 장착부(910)와 상부 간격부(912)를 구비한다. 장착부(910)는 전도성 소자(904)의 기부(909)를 수용하도록 형성되어 있으며, 프레스 맞춤, 클램핑, 접착제, 또는 기타 다른 방법에 의하여 전도성 소자(904)를 유지하게 된다. 간극부(912)는 요부(908)가 폴리싱 표면(906)을 가로지르는 지점에 배치된다. 간극부(912)는 일반적으로, 전도성 소자(904)가 처리과정 동안에 기판과 접촉할 때 기판과 폴리싱 표면(906) 사이에 위치되지 않고 구부러지도록 하기 위하여, 장착부(910) 보다 단면이 넓다.

도 9b는 전도표면(940) 및 상기 전도표면에 형성된 다수의 별도 전도성 소자(920)를 구비하는 폴리싱 아티클(900)의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 전도성 물질로 코팅된 유전성 물질의 섬유를 포함하는 전도성 소자(920)는 폴리싱 아티클(205)의 전도표면(940)에 수직하게 위치하며 서로 수평적으로 위치하고 있다. 폴리싱 아티클(900)의 전도성 소자(920)는 일반적으로, 전도표면(940)에 대하여 0 내지 90°범위 내의 방향을 갖게 되며, 전도표면(940)에 수직한 선에 대하여 어떠한 극 방향으로도 기울어질 수 있다. 전도성 소자(920)는 도 9b에 도시된 바와 같이 연마패드의 길이를 가로질러 형성될 수 있거나, 연마패드의 일정 영역에만 배치될 수도 있다. 폴리싱 표면 위로 전도성 소자(920)의 접촉 높이는 약 5mm 까지이다. 전도성 소자(920)를 포함하는 재료의 직경은 약 1mil(1인치의 1/1000) 내지 10mils 범위이다. 폴리싱 표면 위로의 높이와 전도성 소자(920)의 직경은 실행되는 연마과정에 따라 변할 수 있다.

전도성 소자(920)는 기판 표면에 대한 스크래칭(scratching)을 감소시키거나 최소로 하며 기판 표면과 전기적 접촉을 유지하면서도 접촉압력 하에서 변형되도록, 충분히 부드럽거나 탄성적이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예에서, 기판 표면은 오직 폴리싱 아티클(205)의 전도성 소자(920)와 접촉하게 된다. 전도성 소자(920)는 폴리싱 아티클(205)의 표면에 균일한 전류밀도를 제공하도록 배치된다.

전도성 소자(920)는 비 전도성이거나 유전성인 접착제나 결합제에 의하여 전도 표면에 결합된다. 비 전도성 접착제는 전도표면(940)과 여하의 주변 전해질 사이에 전기화학적 차폐막(barrier)을 제공하기 위하여 전도표면(940)에 유전성 코팅을 제공한다. 전도표면(940)은 둥근 연마 패드나 폴리싱 아티클(205)의 선형 웹(web)이나 벨트 형태이다. 일련의 천공(도시되지 않음)이 이를 통한 전해질의 유동을 제공하기 위하여 전도표면(940)에 배치된다.

도시되지는 않았지만, 전도성 플레이트가 회전 또는 선형 연마 테이블 상의 폴리싱 아티클(900)의 위치배치나 조절을 위하여 통상적인 폴리싱 재료의 지지패드 상에 배치될 수 있다.

도 10a는 전도성 소자(1004)를 포함하는 폴리싱 아티클(1000)의 일 실시예에 대한 개략적 사시도를 도시하고 있다. 각각의 전도성 소자(1004)는 일반적으로, 폴리싱 표면(1024)에 형성된 요부(1012)에 배치되는 제1단부(1008) 및 제2단부(1010)를 구비하는 루프(loop)나 링(ring)(1006)을 포함하고 있다. 각각의 전도성 소 자(1004)는 폴리싱 표면(1024) 위로 연장되는 다수의 루프(1006)를 형성하기 위하여 인접하는 전도성 소자와 결합하게 된다. 도 10a에 도시된 실시예에서, 각각의 루프(1006)는 전도성 물질로 코팅된 섬유로 제조되며 요부(1012)에 부착된 루프 기부(1014)에 결합된다. 루프(1006)의 일례로서는 금으로 코팅된 나이론 섬유를 들 수 있다.

폴리싱 표면 위로의 루프(1006) 접촉 높이는 약 0.5mm 내지 약 2mm 사이이며 루프를 포함하는 물질의 직경은 약 1mil(1인치의 1/1000) 내지 50mils 범위이다. 루프 기부(1014)는 티타늄, 구리, 플레티늄, 또는 플레티늄이 코팅된 구리와 같은 전도성 물질이다. 루프 기부(1014)는 또한 구리와 같은 전도성 물질의 층으로 코팅될 수 있으며, 이러한 코팅층은 연마과정 동안에 연마패드로부터 용해된다. 루프 기부(1014) 상에 전도성 물질층은 하부에 놓인 루프(1006) 물질이나 루프 기부(1014) 물질에 앞서 용해됨으로써 전도성 소자(1004)의 수명을 연장시키게 된다. 전도성 소자(1004)는 폴리싱 표면(1024)에 대하여 0 ~ 90°범위 내의 방향을 갖게 되며, 폴리싱 표면(1024)에 수직한 선에 대하여 어떠한 극 방향으로도 기울어질 수 있다. 전도성 소자(1004)는 전기 커넥터(1030)에 의하여 전원에 연결된다.

도 10b는 전도성 소자(1004)를 포함하는 폴리싱 아티클(1000)의 또 다른 실시예의 개략적인 사시도를 도시하고 있다. 전도성 소자(1004)는 기재된 바와 같이 전도성 물질로 코팅된 섬유로 구성된 단일 와이어 코일(1005)을 포함한다. 코일(1005)은 기부(1014)에 배치된 전도부(1007)에 연결된다. 코일(1005)은 전도부(1007)를 둘러싸거나 기부(1014)를 둘러싸거나 기부(1014)의 표면에 부착될 수 있다. 전도성 막대는 금과 같은 전도성 물질을 포함하며, 일반적으로 금이나 플레티늄과 같이 연마과정에 사용되는 어떠한 전해질과도 화학적으로 비활성인 전도성 물질을 포함한다. 다른 실시예에서는, 구리와 같은 희생물질층(1009)이 기부(1014) 상에 배치된다. 희생물질층(1009)에는 일반적으로, 전기연마적 측면이나 산화용해적 측면에서의 연마과정 동안, 전도부(1007) 및 코일(1005)의 재질과 비교하여, 화학적 반응 물질의 선행적인 제거를 위해, 전도부(1007)보다 더욱 화학적으로 반응성 있는 물질, 예를 들어 구리가 사용된다. 전도부(1007)는 전기 커넥터(1030)에 의하여 전원에 연결된다.

편향 부재는 전도성 소자와 바디 사이에 놓여서 전도성 소자가 바디로부터 멀어지도록 하고 세정과정 동안 기판 표면과 접하도록 하는 바이어스를 제공한다. 편향 부재(1018)의 예시가 도 10b에서 도시된다. 그러나 본 발명은, 도 8a 내지 8d, 9a, 10a 내지 10d에서 예시적으로 도시된 전도성 소자가 편향 부재로 사용될 수 있는 것을 고려한다. 편향 부재는 탄성 재료 또는 압축 스프링, 편평한 스프링, 코일 스프링, 폼 폴리우레탄(예를 들어, 포론 중합체(PORON^® polymer)와 같은 폼 중합체, 탄성 중합체, 블래더, 또는 전도성 소자의 편향이 가능한 장비나 기타 부재 등을 포함한 장비일 수 있다. 편향 부재는, 전도성 소자를 편향할 수 있으며 세정 동안 기판 표면과의 접촉을 증진시키는 컴플라이언트 폼(compliant foam) 또는 에어 소프트 튜브와 같은 순응하는 또는 탄성인 물질일 수 있다. 바이어스된 전도성 소자는 세정 아티클(article) 표면과 평면을 형성할 수 있으며 또는 세정 아티클 표면 평면 위에 연장될 수 있다.

도 10c는 다수의 전도성 소자(1004)를 구비한 세정 아티클(1000)의 다른 실시예를 개략적인 사시도로 도시하며 기판 중앙으로부터 가장자리로 방사상 패턴으로 놓인 것이다. 다수의 전도성 소자는 상호 15, 30, 45, 60, 및 90도의 간격 및 바람직한 어떠한 다른 조합으로 변위될 수 있다. 전도성 소자(1004)는, 일반적으로 기판 세정을 위한 전류 또는 전력을 균일하게 적용하도록 이격되어 제공된다. 전도성 소자는 상호 접촉하지 않도록 달리 이격될 수 있다. 바디(1026)의 유전 세정 물질의 쐐기 부분(1004)은 전도성 소자(1004)를 전기적으로 절연하도록 구성될 수 있다. 스페이서(spacer) 또는 리세스된 영역(1060)이 세정 아티클 내에서 형성되고 또한 전도성 소자(1004)를 상호 절연하도록 형성된다. 전도성 소자(1004)는 도 10a에서 도시된 루프 형태 또는 도 9b에서 도시된 수직으로 연장된 섬유질 형태일 수 있다.

도 10d는 도 10a의 전도성 소자(1004)의 대안적 실시예를 개략적인 사시도로 도시한다. 전도성 소자(1004)는 폴리싱 표면(1024) 내에서 형성된 침하부(depression)(1012) 내에 놓인 제 1 단부(1008) 및 제 2 단부(1010)를 구비한 것으로 기재된, 섞어 짜여진 전도성 섬유질(1006)의 매시(mesh) 또는 직물을 포함하여 기판과 접촉하기 위한 하나의 연속적인 전도성 표면을 형성한다. 매시 또는 직물은 섞어 짜인 섬유질의 하나 또는 그 이상의 층일 수 있다. 전도성 소자(1004)를 포함한 매시 또는 직물은 도 10d에서 단일층으로 도시된다. 전도성 소자(1004)는, 도 10a에서 도시된 바와 같이 폴리싱 표면(1024) 상으로 연장되거나 전도성 베 이스(1014)에 연결될 수 있다. 전도성 소자(1004)는, 전도성 베이스(1014)와 연결된 전기적 커넥터(1030)에 의해 전력 공급원과 연결될 수 있다.

도 10e는, 그 안에 형성된 루프(1006)를 구비하고 세정 아티클의 바디(1026)에 전도성 소자를 보장하는 전도성 소자(1004)를 형성하는 다른 실시예의 부분적이고 개략적인 사시도를 도시한다. 통로(1050)는 전도성 소자(1004)를 위해 그루브(1070)를 가로지르는 세정 아티클의 바디(1024) 내에서 형성된다. 삽입부(1055)는 통로(1050) 내에 놓인다. 삽입부(1055)는 금 또는 전도성 소자(1006)와 같은 동일한 물질과 같은 전도성 물질을 포함한다. 다음, 커넥터(1030)는 통로(1050) 내에 놓이고 삽입부(1055)와 접촉할 수 있다. 커넥터(1030)는 전력 공급원과 연결된다. 전도성 소자(1004)의 단부(1075)는 이를 통하는 전력의 흐름을 위해 삽입부(1055)와 접촉할 수 있다. 커넥터(1030)와 전도성 소자(1004)의 단부(1075)는 유전성 삽입부(1060)에 의해 전도성 삽입부(1055)에 확보된다. 본 발명은, 전도성 소자(1004)의 길이에 따른 간격마다 또는 전도성 소자(1004)의 가장 말단에서만 전도성 소자(1004)의 모든 루프(1006)를 위한 통로를 사용하는 것을 고려하였다.

도 11a 내지 도 11c는 여기에서 개시된 전도성 물질의 고리 또는 루프의 탄성 능력을 설명하는 일련의 개괄적인 측면도이다. 세정 아티클(1100)은, 그 안에 그루브 또는 침하부(1140)를 구비한 패드 지지부(1130)를 넘어 형성된 서브-패드(1120) 상에 놓인 폴리싱 표면(1110)을 포함한다. 전도성 물질로 코팅된 유전성 물질의 루프 또는 링(1150)을 포함하는 전도성 소자(1142)는 베이스(1155) 상에서 침하부(1170) 내에 놓이고 유전성 접촉부(1145)와 연결된다. 기판(1160)은 세정 아티클(1100)과 접촉되고 세정 아티클(1100)의 표면에 상대적 이동으로 이동한다. 도 11b에서 도시된 바와 같이 기판이 전도성 물질(1142)과 접촉하면서 기판(1160)에 전기적 접촉을 유지하는 동안, 루프(1150)는 침하부(1140) 내로 압축된다. 기판이 전도성 소자(1142)에 더 이상 접촉하지 않는 충분한 거리를 이동할 때, 탄성 루프(1150)는 도 11c에서 도시된 바와 같이 추가적 처리를 위해 압축되지 않은 형태로 돌아온다.

전도성 세정 패드의 다른 실시예는 2001년 12월 27일 출원된 미국 가특허 10/033,732에 개시되며, 본 발명에서 전체적으로 이를 채택한다.

전력 적용

본 명세서에서 기재된 커넥터 또는 전력 전달 장치를 사용하여 전술한 세정 아티클(205)에 전력이 연결될 수 있다. 전력 전달 장치는 2001년 12월 27일 출원된 미국 가특허 10/033,732에 개시되며, 본 발명에서 전체적으로 이를 채택한다.

도 11a 내지 도 11c를 다시 참조하면, 세정 패드 내에 형성된 그루브 또는 침하부(1170) 내에 놓인 마운트 또는 전도성 플레이트를 포함하는 절연 접촉부(1145)를 사용하여 전력이 전도성 소자(1140)에 연결될 수 있다. 도 11a에서 도시된 다른 실시예에서, 전도성 소자(1140)는 금과 같은 금속 플레이트 상에 고정되며, 이는 도 2에서 도시된 바와 같은 세정 아티클(1100)을 구비하여 디스크(206)와 같은 지지부 상에 고정된다. 대안적으로 전기적 접촉부가 전도성 소자와 세정 패드 물질 사이에서, 예를 들어 도 8a 및 도 8b에서 도시된 전도성 소자(840)와 바디(810) 사이에서 세정 패드 물질 상에 놓일 수 있다. 다음, 전기적 접촉부는 도 8a 내지 도 8d에서 기재된 (도시되지 않은) 리드에 의해 전력 공급원에 연결된다.

도 12a 내지 도 12d는 (도시되지 않은) 전력 공급원에 연결된 연장부를 구비한 세정 아티클의 실시예의 정면 및 측면을 개략적으로 도시한다. 전력 공급원은 전류 전달 능력을 제공하여, 즉 ECMP 처리에서 양극 분해를 위해 양극 바이어스를 기판 표면에 제공한다. 전력 공급원은, 전도성 세정 부분 및/또는 세정 아티클의 아티클 지지 부분 주변에 놓인 하나 또는 그 이상의 전도성 접촉부에 의해 세정 아티클에 연결될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 전력 공급원은 하나 또는 그 이상의 접촉부에 의해 세정 아티클에 연결되어 기판 표면 부분을 가로지르는 다양한 바이어스 또는 전류를 생성할 수 있다. 대안적으로, 하나 또는 그 이상의 리드는 전도성 세정 부분 및/또는 아티클 지지 부분 내에 형성될 수 있으며, 이는 전력 공급원과 연결된다.

도 12a는 전도성 커넥터에 의해 전력 공급원에 연결된 전도성 세정 패드의 일 실시예의 평면도이다. 전도성 세정 부분은 연장부를 구비할 수 있으며 예를 들어 아티클 지지 부분(1220)보다 더 큰 너비 또는 지름을 구비하여 전도성 세정 부분(1210) 내에 형성되는 숄더 또는 각각의 플러그이다. 연장부는 커넥터(1225)에 의해 전력 공급원에 결속되어 세정 아티클(205)에 전기적 전류를 제공한다. 도 12b에서, 연장부(1215)는 전도성 세정 부분(1210)의 평면으로부터 평행하게 또는 횡으로 형성될 수 있으며 세정 지지 부분(1220)의 지름을 넘어 연장된다. 구멍 또는 그루브의 패턴은 도 6에 도시된다.

도 12b는, 와이어와 같은 전도성 통로(1232)를 통해 연결된 (도시되지 않은) 전력 공급원에 연결된 커넥터(1225)의 일 실시예의 단면도이다. 커넥터는 전도성 통로(1232)에 연결된 전기적 커플링(1234)을 포함하며 나사와 같은 전도성 고정부(1230)에 의해 연장부(1215)의 전도성 세정 부분(1210)에 전기적으로 연결된다. 볼트(1238)는 그 사이에서 전도성 세정 부분(1210)을 확보하는 전도성 고정부(1230)에 연결될 수 있다. 워셔와 같은 스페이서(1236)는 전도성 세정 부분(1210)과 고정부(1230)와 볼트(1238) 사이에서 놓일 수 있다. 스페이서(1236)는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 고정부(1230), 전기적 커플링(1234), 스페이서(1236) 및 볼트(1238)는 예를 들어 금, 백금, 티타늄, 알루미늄, 또는 구리와 같은 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 전해질과 반응할 수 있는 구리와 같은 물질이 사용되면, 재료는 백금과 같은 전해질과의 반응에 반응하지 않는 물질로 가려질 수 있다. 도시되지 않는 전도성 고정부의 대안적인 실시예는 전도성 클램프, 전도성 부착 테이프, 또는 전도성 부착제를 포함할 수 있다.

도 12c는, 도 2에서 도시된 플라텐(platen) 또는 디스크(206)의 상부 표면과 같은 지지부(1260)를 통해 (도시되지 않은) 전력 공급원에 연결된 커넥터(1225)의 일 실시예의 단면도를 개략적으로 도시한다. 커넥터(1225)는 연장부(1215)의 전도성 세정 부분(1210)을 관통할 수 있는 충분한 길이를 구비한 나사 또는 볼트와 같은 고정부(1240)를 포함하여 지지부(1260)와 연결된다. 스페이스(1242)는 전도성 세정 부분(1210)과 고정부(1240) 사이에 놓일 수 있다.

지지부는 일반적으로 고정부(1240)를 수용하는데 적합하다. 틈(1246)은 지 지부(1260)의 표면 내에서 형성될 수 있어서 도 12c에서 도시된 고정부를 수용한다. 대안적으로 전기적 커플링은, 전도성 세정 부분(1210)과 고정부(1240) 사이에 놓이며 지지부(1260)에 연결된 고정부를 구비한다. 지지부(1260)는 와이어와 같은 전도성 통로(1232)에 의해 전력 공급원과 연결될 수 있고, 전력 공급원에 영구히 연결될 수 있고, 세정 플라텐 또는 챔버에 연결될 수 있고, 또는 세정 플라텐 또는 챔버와 일체화된 전력 공급원에 연결될 수 있어서 전도성 세정 부분(1210)과의 전기적 연결을 제공한다. 전도성 통로(1232)는 지지부(1260)와 일체화될 수 있으며 또는 도 12b에서 도시된 바와 같이 지지부(1260)로부터 연장될 수 있다.

다른 실시예에서 고정부(1240)는, 전도성 세정 부분(1215)을 통해 연장된 지지부(1260)의 연장부와 일체화될 수 있으며 도 12d에서 도시된 바와 같이 볼트(1248)에 의해 확보될 수 있다.

도 12e 및 도 12f는, 세정 부분(1280)과 아티클 지지 부분(1290) 사이에 놓인 전력 커플링(1285)을 구비한 세정 아티클(1270)에 전력을 공급하는 다른 실시예의 측면도 및 전개도를 개략적으로 도시한다. 세정 부분(1280)은 기술한 전도성 세정 물질로 이루어지거나 또는 기술한 다수의 전도성 소자(1275)를 포함한다. 전도성 소자(1275)는 도 12f에서 도시된 바와 같이 물리적으로 상호 이격되어 있다. 폴리싱 표면 내에서 형성된 전도성 소자(1275)는 소자의 전도성 베이스에 의한 것과 같이 전력 커플링(1285)을 전기적으로 접촉하는데 적합하다.

전력 커플링(1285)은 소자(1275)를 상호 연결하는 와이어, 소자(1275)를 상호 연결하는 다수의 평행한 와이어, 소자(1275)를 독립적으로 연결하는 다수의 와 이어, 또는 소자(1275)를 하나 또는 그 이상의 전력 공급원에 연결하는 소자를 상호 연결하는 와이어 매시를 포함한다. 독립적인 와이어 및 소자에 연결된 독립 전력 공급원은, 상호 연결된 와이어 및 소자가 균일한 전력을 소자들에 공급하는 동안 적용된 다양한 전력을 가질 수 있다. 전력 연결부는 세정 아티클의 지름 및 너비 모두 또는 일부를 커버한다. 도 12f의 전력 연결부(1285)는 소자(1275)를 연결하는 소자를 상호 연결하는 와이어 매시의 일 실시예이다. 전력 연결부(1285)는, 와이어와 같은 전도성 통로(1287)에 의해 전력 공급부에 연결될 수 있고, 영구히 전력 공급원에 연결될 수 있고, 세정 플라텐 또는 챔버에 연결될 수 있고, 또는 세정 플라텐 또는 챔버와 일체화된 전력 공급부에 연결될 수 있다.

폴리싱 표면에서의 연마재 소자

도 13a 및 도 13b는 전도성 아티클(1400)의 다른 실시예의 평면도 및 부분도면이다. 전도성 부품(1400)은, 전도성 부품(1400)의 전도성 부분(1404)의 폴리싱 표면(1402)으로부터 연장되는 연마재 형상을 갖는다. 연마재 형상은 도 3에서 전술한 바와 같이 연마재 입자일 수 있으며 또는 도 14a 및 도 14b에도 도시된 바와 같이 깊은 연마재 소자(1406)일 수 있다.

일 실시예에서, 연마재 소자(1406)는 전도성 아티클(1400)의 폴리싱 표면(1402) 내에 형성된 각각의 슬롯(1408) 내에 수용된 바(bar)이다. 연마재 부재(1406)는 일반적으로 폴리싱 표면(1402)으로부터 연장되고 세정될 기판의 금속 표면의 부동층을 제거하도록 구성되어, 전해질 및 전기화학적 작용에 강조될 금속을 노출시키고, 따라서 처리 동안 세정률을 증가시킨다. 연마재 부재(1406)는, 금 속 표면에 형성된 부동층을 깰 수 있을 정도로 충분히 강한 세라믹, 무기재, 유기재, 또는 중합체 금속으로부터 형성될 수 있다. 실시예는, 전도성 아티클(1400) 내에 놓인 폴리우레탄 패드와 같이 종래의 세정 패드로 구성된 바 또는 스트립이다. 도 13a 내지 도 13b에서 도시된 실시예에서, 연마재 소자(1406)는 적어도 약 30쇼어D의 강도를 갖거나 또는 세정될 물질의 부동층을 부식시키기 충분히 강하다. 일 실시예에서, 연마재 소자(1406)는 구리보다 강하다. 중합체 입자는 단단하거나 또는 해면질이어서 주변의 전도성 부분(1404)에 비해 연마재(1406)의 마모율을 맞춘다.

연마재 소자(1406)는 다양한 가하학적 형상 또는 임의의 구성으로 폴리싱 표면(1402) 상에 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 연마재 소자(1406)는 폴리싱 표면(1402) 상에서 방사형이지만, 다른 방향 중 연마재 소자(1406)의 나선형, 격자형, 평행형, 동심원 방향과 같은 방향도 고려될 수 있다.

일 실시예에서, 탄성 부재(1410)는 연마재 소자(1406)와 전도성 부분(1404) 사이에서 각각의 슬롯(1408) 내에 놓일 수 있다. 탄성 부재(1410)는 연마재 소자(1406)가 전도성 부분(1404)에 대해 상대적으로 움직이도록 하여, 세정 동안 부동층의 보다 일정한 제거를 위해 기판이 보다 순응하도록 한다. 더군다나, 탄성 부재(1410)의 순응은 연마재 소자(1406)에 의해 기판에 적용되는 상대적인 압력과 전도성 부분(1404)의 폴리싱 표면(1402)에 맞추어지도록 선택되어, 부동층 형성률에 대해 부동층 제거율이 균형을 이루도록 하며, 그 결과 금속층은 연마재 소자(1406)에 최소한으로 노출되어 잠재적인 긁힘 발생을 최소화하여 세정된다.

폴리싱 표면으로부터 연장된 전도성 볼

도 14a 내지 도 14b는 전도성 부품(1500)의 대안적 실시예의 평면도 및 단면도이다. 전도성 소자(1500)는 전도성 부품(1500)의 상부 부분(1504)의 폴리싱 표면(1502)으로부터 연장된 전도성 롤러(1506)를 포함한다. 롤러(1506)는 세정 동안 기판에 의해 폴리싱 표면(1502)의 동일 평면으로 낮추어질 수 있다. 전도성 부품(1500)을 품고 있는 전도성 롤러는 처리 동안 세정 기판의 높은 제거율을 위해 높은 전압으로 (도시되지 않은) 외부 전력 공급원과 연결된다.

전도성 롤러(1506)는 상부 부분(1504)에 상대적으로 고정되거나 또는 자유로이 롤링될 수 있다. 전도성 롤러(1506)는 볼, 실린더, 핀, 타원체, 또는 처리 동안 기판의 긁힘을 방지하는 어떠한 다른 형상일 수 있다.

도 14b에서 도시된 일 실시예에서, 전도성 롤러(1506)는 하나 또는 그 이상의 전도성 캐리어(1520) 내에 놓인 다수의 볼이다. 각각의 전도성 캐리어(1520)는 전도성 부품(1500)의 폴리싱 표면(1502) 내에 형성된 슬롯(1508) 내에 놓인다. 전도성 롤러(1506)는 일반적으로 폴리싱 표면(1502)으로부터 연장되고 세정될 기판의 금속 표면과 전기적 접촉을 제공하도록 구성된다. 전도성 롤러(1506)는 전도성 물질로 형성될 수 있으며 또는 적어도 부분적으로 전도성 커버링(1524)으로 코팅된 코어(1522)로 형성될 수 있다. 도 14b에서 도시된 일 실시예에서, 전도성 롤러(1506)는 부드러운 전도성 물질(1524)로 적어도 부분적으로 커버된 중합체 코어(1522)를 구비한다. 일 실시예는, 토론(TORLON^TM)과 금 층 사이의 시드층으로서 구리를 사용한 전도성 금 층으로 코팅된 토론 중합체 코어이다.

일 실시예에서, 중합체 코어(1522)는 세정 동안 롤러(1506)가 기판과 접촉할 때 변형되는 폴리우레탄과 같은 탄성 물질로부터 선택된다. 롤러(1506)가 변형됨에 따라 롤러(1506)와 기판 사이의 접촉 면적은 증가하고, 따라서 기판에 놓인 전도층과 롤러(1506) 사이의 전류 흐름을 증가시키고, 따라서 세정 결과를 증진시킨다.

전도성 롤러(1506)는 폴리싱 표면(1502) 상에 다양한 기하학적 또는 임의의 구성으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 롤러(1506)는 폴리싱 표면(1502) 상에 방사상으로 지향되지만, 전도성 롤러(1506)의 나선형, 격자형, 평행한 축 및 동축형 방향과 같은 다른 방향도 다른 방향들 사이에서 예상된다.

도 14b에 도시된 바와 같이, 탄력 부재(1510)는 전도성 캐리어(1520)와 전도성 부분(1504) 사이의 각각의 슬롯(1508) 내에 배치될 수 있다. 탄력 부재(1510)는 전도성 롤러(1506)(및 캐리어(1520))가 전도성 부분(1504)에 대해 이동할 수 있게 하여 연마 중에 보다 균일한 전기 접촉을 위한 개선된 컴플라이언스를 제공한다. 윈도우(도시되지 않음)는 공정 제어를 용이하게 하기 위해서 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이 전도성 아티클(1500) 내에 형성될 수도 있다.

삽입형 패드를 갖는 전도성 아티클

도 15는 전도성 아티클(1600)의 다른 실시예의 단면도이다. 전도성 아티클은 일반적으로 연마 중에 기판에 접촉하는 전도성 부분(1602), 아티클 지지 부분(1604) 및 전도성 부분(1602)과 아티클 지지 부분(1604) 사이에 끼워지는 삽입된 패드(1606)를 포함한다. 전도성 부분(1602) 및 아티클 지지 부분(1604)은 본 발명에 전술된 임의의 실시예와 유사하게 배열될 수 있거나 동등할 수 있다. 접착제 층(1608)은 삽입형 패드(1606)를 아티클 지지 부분(1604) 및 전도성 부분(1602)과 연결시키도록 삽입형 패드(1606) 각각의 측면에 제공될 수 있다. 전도성 부분(1602), 아티클 지지 부분(1604) 및 삽입형 패드(1606)는 대안적인 방법에 의해 연결될 수 있어서 전도성 아티클(1600)의 부품이 내구 수명이 다한 후에 단일 유닛으로 쉽게 대체될 수 있게하여, 전도성 아티클(1600)의 교체, 목록 및 주문 관리를 단순화시킨다.

선택적으로, 지지 부분(1604)은 전극(204)에 연결될 수 있으며 단일 유닛으로 전도성 아티클(1600)과 대체될 수 있다. 선택적으로 전극(204)을 포함하는 전도성 아티클(1600)은 도 7f를 참조하여 도시되며 전술된 바와 같이 형성된 윈도우를 포함할 수도 있다.

삽입형 패드(1606)는 일반적으로 아티클 지지 부분(1604)보다 단단하며 전도성 부분(1602)보다 단단하다. 본 발명은 삽입형 패드(1606)가 대안적으로 전도성 부분(1602)보다 무를 수 있다고 고려한다. 삽입형 패드(1606)의 경도는 전도성 아티클(1600)에 강성을 제공하도록 선택되며, 전도성 아티클(1600)의 완충 특성을 개선하여 연마되는 표면의 매우 양호한 전체적인 평탄화를 야기하면서 전도성 부분(1602)과 아티클 지지 부분(1604) 모두의 기계 수명을 연장한다. 일 실시예에서, 삽입형 패드(1606)는 약 80 쇼어(D) 미만이거나 동일한 경도를 가지며, 아티클 지지 부분(1064)은 약 80 쇼어(A) 미만이거나 동일한 경도를 가지며, 반면에 전도 성 부분(1602)은 약 100 쇼어(D) 미만이거나 동일한 경도를 갖는다. 다른 실시예에서, 삽입형 패드(1606)는 약 35 밀 미만이거나 동일한 두께를 가지는 반면에, 아티클 지지 부분(1604)은 약 100 밀 미만이거나 동일한 두께를 갖는다.

삽입형 패드(1606)는 유전체 재료로 제조될 수 있으며 상기 재료는 전기 경로가 전도성 아티클(1600)을 포함하는 라미네이트(즉, 전도성 부분(1602), 삽입형 패드(1606) 및 아티클 지지 부분(1604)의 스택)를 통해 설치될 수 있게 한다. 전기 경로는 전도성 아티클(1600)이 전해질과 같은 전도성 유체로 덮이거나 잠기게 되는 거처럼 설치될 수 있다. 전도성 아티클(1600)을 통한 전기 경로의 설치를 용이하게 하기 위해서, 삽입형 패드(1606)는 전해질이 상기 패드를 통해 유동하도록 투과성이 있거나 다공성이 있는 것 중 하나일 수 있다.

일 실시예에서, 삽입형 패드(1606)는 전해질 및 전기 화학적 공정과 양립할 수 있는 유전체 재료로 제조된다. 적합한 재료는 그중에서도, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 마일라 시트, 에폭시 및 폴리카보네이트와 같은 폴리머를 포함한다.

선택적으로, 전도성 배킹(1610)은 삽입형 패드(1606)와 전도성 부분(1602) 사이에 배치될 수 있다. 전도성 배킹(1610)은 일반적으로 전도성 부분(1602)에 걸쳐서 전위를 균등하게 하여 연마 균일성을 개선한다. 전도성 부분(1602)의 폴리싱 표면에 걸쳐서 동일한 전위를 갖는 것은 특히, 전도성 재료가 더 이상 연속적인 필름이 아닌 잔여 재료(즉, 불연속 섬(discrete island)의 필름 잔여물)인 경우에 연마될 전도성 재료와 전도성 부분(1602) 사이의 양호한 전기 접촉을 보장한다. 게다가, 전도성 배킹(1610)은 전도성 부분(1602)에 기계 강도를 제공하여, 전도성 아 티클(1600)의 내구 수명을 증가시킨다. 전도성 배킹(1610)의 이용은 전도성 부분을 통하는 저항이 약 500 m-Ω보다 큰 경우의 실시예에 있어서 유리하며 전도성 부분(1602)의 기계적 완전성을 강화시킨다. 전도성 배킹(1610)은 전도성 균일성을 강화시키며 전도성 부분(1602)의 전기 저항성을 낮추는데 이용될 수 있다. 전도성 배킹(1610)은 연마 공정과 양립할 수 있는 적합한 전도성 재료들 중에서도 금속 호일, 금속 스크린, 금속 코팅된 직물 또는 부직포로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 전도성 배킹(1610)은 전도성 부분(1602)에 압축 성형될 수 있다. 상기 배킹(1610)은 전도성 부분(1604)과 삽입형 패드(1606) 사이의 전해질의 유동을 방해하지 않도록 배열된다. 전도성 부분(1602)은 압축 성형, 라미네이션, 사출 성형 및 다른 적합한 방법을 통해 전도성 배킹(1610) 상에 장착될 수 있다.

도 16은 전도성 아티클(1600)의 다른 실시예의 단면도이다. 전도성 아티클(1700)은 일반적으로 연마 중에 기판에 접촉하는 전도성 부분(1602), 전도성 배킹(1610), 아티클 지지 부분(1604) 및 전도성 부분(1602)과 아티클 지지 부분(1604) 사이에 끼워지는 삽입형 패드(1706)를 포함하며, 전술된 전도성 아티클(1600)과 유사한 구조로 되어 있다.

도 16에 도시된 실시예에서, 삽입형 패드(1706)는 복수의 셀(1708)을 구비한 재료로 제조된다. 셀(1708)은 일반적으로 공기 또는 다른 유체로 채워져 있으며, 프로세싱을 강화시키는 복원력 및 컴플라이언스를 제공한다. 셀은 1 ㎛ 내지 1 mm 와 같은 0.1 ㎛ 내지 소정의 mm 범위에 걸친 크기로 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 본 발명은 삽입형 패드(1706)에 있어서 적합할 수 있는 다른 크기를 고려한다. 삽 입형 패트(1706)는 전해질이 상기 패드를 통해 유동할 수 있도록 투과성이 있거나 다공성이 있는 것 중 하나일 수 있다.

삽입형 패드(1706)는 전해질 및 전기화학적 공정과 양립할 수 있는 유전체 재료로 제조될 수 있다. 적합한 재료는 제한하는 것은 아니지만, 발포 폴리우레탄 및 마일라 시트와 같은 발포 폴리머를 포함한다. 삽입형 패드(1706)는 일반적으로 아티클 지지 부분 도는 하부-패드(1604)보다 작은 압축성을 가지며 압력이 가해졌을 때 보다 국부적 변형 독립성을 갖는다.

도 17은 전도성 아티클(1800)의 다른 실시예의 단면도이다. 전도성 아티클(1800)은 아티클 지지 부분(1804)에 연결되는 전도성 부분(1802)을 포함한다. 선택적으로, 전도성 아티클(1800)은 전도성 부분(1802)과 아티클 지지 부분(1804) 사이에 배치되는 전도성 배킹 및 삽입형 패드(둘 모두 도시되지 않음)를 포함한다.

전도성 아티클(1800)은 일반적으로 전도성 부분(1802)의 상부 폴리싱 표면(1808)과 아티클 지지 부분(1804)의 하부 장착 표면(1810) 사이에 전해질 또는 다른 프로세싱 유체가 통하도록 상기 아티클을 통해 형성되는 복수의 개구(1806)를 포함한다. 각각의 개구(1806)가 상부 폴리싱 표면(1808)과 교차하는데 형성되는 에지(1812)는 프로세싱 중에 기판에 스크래치를 낼 수 있는 임의의 날카로운 코너, 버어 또는 표면 불규칙성을 제거하는 윤곽을 나타낸다. 에지(1812)의 윤곽은 에지(1812)를 매끄럽게하며 스크래치 최소화를 촉진하도록 반경의, 모서리를 깎은 면 또는 다른 구성을 포함할 수 있다.

실시예에서, 전도성 부분(1802)이 적어도 부분적으로 폴리머로 제조되는 경 우에, 에지(1812)의 평활화는 폴리머가 완전히 경화되기 전에 개구(1806)를 형성함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 에지(1812)는 폴리머 경화 사이클의 잔여 부분 중에 전도성 부분(1802)이 축소되는 것처럼 둥글게 될 수 있다.

부가적으로 또는 대안적으로, 에지(1812)는 경화 중에 또는 경화 후에 열 또는 압력 중 하나 이상을 가함으로써 둥글게 될 수 있다. 일 실시예에서, 에지(1812)는 폴리싱 표면(1808)과 에지(1812)에서의 개구(1806) 사이를 완화하기 위해서 둥글게 하도록 닦아내며, 가열하거나 태울 수도 있다.

다른 실시예에서, 폴리머 전도성 부분(1802)은 몰드 또는 다이에 반발력이 있는 성형가능한 재료로 구성될 수 있다. 폴리머 전도성 부분(1802)의 반발력은 폴리머 전도성 부분(1802) 내측으로 성형되려는 응력을 야기하는 표면 장력을 야기하여 몰드로부터 재료가 떨어지게 하여, 경화하면서 개구(1806)의 에지(1812)가 둥글게되는 것을 야기한다.

개구(1806)는 조립 전에 또는 조립 후에 전도성 아티클(1800)을 통해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 개구(1806)는 전도성 부분(1802) 내에 형성되는 제 1 홀(1814) 및 아티클 지지 부분(1804) 내에 형성되는 제 2 홀(1816)을 포함한다. 삽입형 패드를 포함하는 실시예에서, 제 2 홀(1816)은 패드 내부에 형성된다. 이와 달라, 제 1 홀 및 제 2 홀의 적어도 일부분은 전도성 부분(1802) 내에 형성된다. 제 1 홀(1814)은 제 2 홀(1816)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 제 1 홀(1814) 하부의 보다 작은 직경을 갖는 제 2 홀(1816)은 제 1 홀(1814)을 에워싸는 전도성 부분(1802)에 측면 지지부를 제공하여, 연마 중에 패드 전단 또는 회전 력에 대한 저항을 개선한다. 따라서, 하부의 보다 작은 홀에 중심이 같도록 배치되는 표면(1808)에 보다 큰 홀을 포함하는 개구(1806)은 입자 발생을 최소화하면서 전도성 부분(1802)의 보다 적은 변형을 야기하여 패드 손상에 의해 발생하는 기판 결점을 최소화시킨다.

전도성 아티클 내의 개구는 모든 층이 서로 정렬되기 전에 또는 정렬된 후에 수/암 펀칭(male/female punching)과 같은 기계적 방법을 통해 펀칭될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 배킹 상에 압축 성형되는 전도성 부분(1802)은 삽입형 층에 우선 장착되며, 전도성 배킹을 갖춘 전도성 부분(1802) 및 삽입형 층은 서로 기계적으로 관통되며, 아티클 지지 부분 또는 하부-패드는 각각 기계적으로 관통되며, 관통 후에 이들은 서로 정렬된다. 다른 실시예에서, 모든 층은 서로 정렬된 후에 관통된다. 본 발명은 임의의 관통 기술 및 순서를 고려한다.

따라서, 기판의 전기화학적 연마에 적합할 수 있는 전도성 아티클의 다양한 실시예가 제공된다. 전도성 아티클은 기판의 표면에 양호한 컴플라이언스를 제공하여 연마 수행을 강화하는 균일한 전기 접촉을 촉진한다. 게다가 전도성 아티클은 프로세싱 중에 스크래치를 최소화하도록 배열되며, 유리하게는 결점 발생을 감소시켜 프로세싱의 유닛 비용을 낮춘다.

전술된 내용은 발명의 다양한 실시예에 관한 것이며, 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 또 다른 실시예가 고안될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 다음 청구범위에 의해 결정된다.

도 1 은 본 발명의 프로세싱 장치의 일 실시예의 평면도이다.

도 2 는 ECMP 스테이션의 일 실시예의 단면도이다.

도 3 은 폴리싱 아티클의 일 실시예의 부분 단면도이다.

도 4 는 홈이 형성된 폴리싱 아티클의 일 실시예의 평면도이다.

도 5 는 홈이 형성된 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 평면도이다.

도 6 은 홈이 형성된 폴리싱 아티클의 또 다른 실시예의 평면도이다.

도 7a 는 전도성 직물 또는 섬유의 평면도이다.

도 7b 및 도 7c 는 전도성 직물 또는 섬유를 포함하는 폴리싱 표면을 가지는 폴리싱 아티클의 부분 단면도이다.

도 7d 는 금속 호일을 포함하는 폴리싱 아티클의 일 실시예의 부분 단면도이다.

도 7e 는 직물 물질을 포함하는 폴리싱 아티클의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 7f 는 윈도우가 형성된 폴리싱 아티클의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 8a 및 도 8b 는 전도성 요소를 구비하는 폴리싱 아티클의 일 실시예의 평면도 및 단면도이다.

도 8c 및 도 8d 는 전도성 요소를 구비하는 폴리싱 아티클의 일 실시예의 평면도 및 단면도이다.

도 9a 및 도 9b 는 전도성 요소를 구비하는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 사시도이다.

도 10a 는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 부분적인 사시도이다.

도 10b 는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 부분적인 사시도이다.

도 10c 는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 부분적인 사시도이다.

도 10d 는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 부분적인 사시도이다.

도 10e 는 폴리싱 아티클의 다른 실시예의 부분적인 사시도이다.

도 11a-11c 는 폴리싱 아티클의 일 실시예와 접하는 기판의 일 실시예를 도시한 개략도이다.

도 12a-12d 는 전원에 연결된 연장부를 가지는 폴리싱 아티클의 실시예들을 도시한 평면도 및 측면도들이다.

도 12e 및 도 12f 는 폴리싱 아티클에 전력을 제공하기 위한 다른 실시예의 측면도 및 사시도이다.

도 13a 및 도 13b 는 전도성 아티클의 다른 실시예의 평면도 및 측면도이다.

도 14a 및 도 14b 는 전도성 아티클의 다른 실시예의 평면도 및 측면도이다.

도 15-17 은 전도성 아티클의 대안적인 실시예들의 단면도이다.

도 18 은 전극의 일 실시예의 평면도이다.

이해를 돕기 위해, 도면들을 통해서 공통되는 동일한 요소들은 가능한 한 동일한 도면부호로서 표시하였다.

Claims (1)

1. 섬유 층, 및

   상기 섬유 층 상에 배열되고 기판을 폴리싱하기 위한 노출 표면을 갖는 전도성 층을 포함하는,

   기판 처리용 폴리싱 아티클.

Images