KR20150132844A - 이차 윈도우 시일을 구비한 연마 패드 - Google Patents
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Abstract
연마 물품은 연마 표면 및 통공을 가지며, 통공은 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함한다. 상기 연마 물품은 상기 통공 내로 내측으로 연장하는 돌기를 포함한다. 상기 연마 물품은 상기 연마 표면으로부터 더 먼 상기 제 1 표면의 측면 상에 하부 부분을 포함한다. 윈도우는 통공의 제 1 섹션 내에 위치된 제 1 부분 및 통공의 제 2 섹션 내로 연장하는 제 2 부분을 갖는다. 윈도우는 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 2 표면을 갖는다. 제 1 접착제는 윈도우를 돌기에 고정하기 위해 윈도우의 제 2 표면에 돌기의 제 1 표면을 부착하고 제 2 접착제는 제 1 접착제와 상이한 재료 조성을 갖는다. 제 2 접착제는 윈도우의 제 2 부분과 연마 물품의 하부 부분 사이에서 측방향으로 위치 설정된다.
Description
본 발명은 일반적으로 윈도우를 구비한 연마 패드들, 이 같은 연마 패드들을 포함하는 시스템들, 및 이 같은 연마 패드들을 제조하고 사용하기 위한 프로세스들에 관한 것이다.
현대의 반도체 집적 회로(IC)들을 제작하기 위한 프로세스에서, 기판의 외측 표면을 평탄화하는 것이 종종 필요하다. 예를 들면, 평탄화는 기판 상의 박막 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 비아들, 플러그들 및 라인들을 형성하도록 상승된 패턴의 절연 층 사이에 전도성 재료를 유지하면서 하부 층의 상부 표면이 노출될 때까지 전도성 충진 층을 제거하여 연마하는 것이 필요할 수 있다. 게다가, 평탄화는 포토리소그래피에 적합한 평판화 표면을 제공하도록 산화물 층을 평판화하고 얇게 할 것이 요구될 수 있다.
반도체 기판 평탄화 또는 토포그래피(topography) 제거를 달성하기 위한 하나의 방법은 화학적 기계적 연마(CMP)이다. 종래의 화학적 기계적 연마(CMP) 프로세스는 연마 슬러리의 존재시 회전하는 연마 패드에 기판을 대고 누르는 것을 포함한다.
일반적으로, 연마를 중단할 것인지 여부를 결정하기 위하여 바람직한 표면 평탄성 또는 층 두께에 도달하였을 때 또는 하부 층이 노출되었을 때를 검출하는 것이 필요하다. 수 개의 기술들이 CMP 프로세스 동안 종료점들의 인-시튜 검출(in-situ detection)을 위해 개발되었다. 예를 들면, 층의 연마 동안 기판 상의 층의 균일성의 인-시튜 측정을 위한 광학적 모니터링 시스템이 사용되고 있다. 광학 모니터링 시스템은 연마 동안 광선을 기판을 향하여 지향시키는 광원, 기판으로부터 반사되는 광을 측정하는 검출기, 및 검출기로부터의 신호를 분석하고 종료점이 검출되었는지를 계산하는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 몇몇의 CMP 시스템들에서, 광선은 연마 패드에서 윈도우를 통하여 기판을 향하여 지향된다.
하나의 양태에서, 화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드는 연마 표면 및 연마 표면을 통하여 형성된 통공을 가지는 연마 물품(polishing article)을 포함한다. 상기 통공은 연마 표면에 인접한 제 1 섹션 및 제 1 섹션에 인접한 제 2 섹션을 포함한다. 상기 연마 물품은 제 1 섹션이 제 2 섹션과 상이한 측면 크기를 가지도록 통공 내로 내측으로 연장하는 돌기를 포함한다. 상기 돌기는 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 1 표면을 갖는다. 연마 물품은 연마 표면으로부터 더 먼 제 1 표면의 측면 상에 하부 부분을 포함한다. 상기 연마 물품은 통공의 제 1 섹션 내에 위치 설정된 제 1 부분 및 통공의 제 2 섹션 내로 연장하는 제 2 부분을 갖는 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우는 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 2 표면을 갖는다. 연마 물품은 윈도우를 돌기에 고정하도록 돌기의 제 1 표면을 윈도우의 제 2 표면에 부착하는 제 1 접착제 및 제 1 접착제와 상이한 재료의 제 2 접착제를 포함하며 제 2 접착제는 연마 물품의 하부 부분과 윈도우의 제 2 부분 사이에서 측면 방향으로 위치 설정된다.
구현예들은 아래의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 통공의 제 1 섹션은 통공의 제 2 섹션보다 더 넓을 수 있고, 돌기는 통공의 제 2 섹션에 측방향으로 인접하다. 제 1 표면은 돌기의 상부 표면일 수 있고 제 2 표면은 윈도우의 하부 표면일 수 있다. 통공의 제 1 섹션은 통공의 제 2 섹션보다 더 좁을 수 있고 돌기는 통공의 제 1 섹션에 측방향으로 인접하다. 제 1 표면은 돌기의 하부 표면일 수 있고 제 2 표면은 윈도우의 상부 표면일 수 있다. 연마 물품은 연마 표면 및 배면 층을 가지는 연마 층을 포함할 수 있으며, 배면 층은 하부 부분을 제공한다. 상기 배면 층은 연마 층보다 더 연질일 수 있다. 제 2 접착제는 제 1 접착제보다 윈도우에 대해 더 큰 접착력을 가질 수 있다. 제 1 접착제는 감압 접착제를 포함할 수 있다. 제 1 접착제는 양면 접착 테이프를 포함할 수 있다. 제 2 접착제는 UV-경화성 접착제일 수 있다. 제 2 접착제는 윈도우의 제 2 섹션과 제 1 접착제 사이에 측면 방향으로 위치 설정될 수 있다. 연마 패드는 윈도우의 제 2 섹션에 형성된 오목부를 포함할 수 있다. 윈도우의 상부 표면은 연마 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있을 수 있다.
다른 양태에서, 연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법은 연마 물품이 통공 내로 내측으로 연장하는 돌기를 포함하고 통공의 제 1 섹션이 통공의 제 2 섹션과 상이한 측면 크기를 가지도록 연마 물품 내에 통공을 형성하는 단계를 포함한다. 돌기는 연마 물품의 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 1 표면을 갖는다. 연마 물품은 연마 표면으로부터 더 먼 제 1 표면의 측면 상에 하부 부분을 포함한다. 윈도우는 연마 물품의 제 1 표면을 윈도우의 제 2 표면에 부착하는 제 1 접착제에 의해 통공 내에 고정된다. 액체 전구체는 연마 물품의 하부 부분과 윈도우 사이의 갭 내로 분배되고 제 1 접착제와 상이한 조성의 제 2 접착제를 형성하도록 액체 전구체를 경화한다.
구현예들은 아래의 특징들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 제 1 표면은 돌기의 상부 표면일 수 있고 제 2 표면은 윈도우의 하부 표면일 수 있다. 제 1 표면은 돌기의 하부 표면일 수 있고 제 2 표면은 윈도우의 상부 표면일 수 있다. 액체 전구체를 경화하는 단계는 자외선(UV) 광을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 윈도우를 고정하는 단계는 상부 표면과 저부 표면 중 하나 이상의 표면에 감압 접착제를 도포하는 단계 및 상부 표면을 저부 표면에 대고 누르는 단계를 포함한다. 감압 접착제를 도포하는 단계는 양면 접착 테이프를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 통공을 형성하는 단계는 연마 입자를 절단하거나 성형하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 통공을 형성하는 단계는 연마 층 내의 통공의 제 1 섹션을 형성하는 단계 및 배면 층 내에 통공의 제 2 섹션을 형성하는 단계를 포함할 있다. 액체 전구체를 경화하는 단계는 제 1 접착제보다 윈도우에 더 큰 부착력을 갖는 제 2 접착제를 형성할 수 있다.
구현예들은 아래의 장점들 중 하나 또는 둘 이상이 제공될 수 있다. 제 1 접착제에 부가하여 사용된 제 2 접착제는 윈도우와 연마 패드 사이에 더 우수한 접착력을 제공할 수 있다. 제 2 접착제는 제 1 접착제보다 더 느리게 저하될 수 있고 더 많은 열 저항을 가질 수 있어, 더 긴 윈도우 수명을 제공한다. 제 2 접착제는 윈도우와 연마 패드 사이에 이차 윈도우 시일을 형성할 수 있고 감광성 측정 장비가 위치되는 윈도우 아래 영역 내로의 연마 액체의 노출을 방지한다.
본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들의 세부 사항들은 첨부된 도면들 및 아래 설명에서 제시된다. 본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 연마 패드를 포함하는 CMP 장치의 횡단면도이며;
도 2a는 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 2b는 윈도우가 배치되기 전의 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 2c는 윈도우가 고정되기 전에 연마 패드의 횡단면의 측면도이며;
도 3은 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 4a는 도 3에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도이며;
도 4b는 도 3에 도시된 연마 패드의 저부 사시도이며;
도 5a는 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 5b는 도 5a에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도이며;
도 5c는 도 5b에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도의 확대도이며;
도 5d는 윈도우가 고정되기 전에 도 5a에 도시된 연마 패드의 횡단면의 측면도이다.
다양한 도면들에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소들을 표시한다.
도 2a는 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 2b는 윈도우가 배치되기 전의 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 2c는 윈도우가 고정되기 전에 연마 패드의 횡단면의 측면도이며;
도 3은 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 4a는 도 3에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도이며;
도 4b는 도 3에 도시된 연마 패드의 저부 사시도이며;
도 5a는 윈도우를 구비한 연마 패드의 횡단면의 평면 사시도이며;
도 5b는 도 5a에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도이며;
도 5c는 도 5b에 도시된 연마 패드의 횡단면의 저부 사시도의 확대도이며;
도 5d는 윈도우가 고정되기 전에 도 5a에 도시된 연마 패드의 횡단면의 측면도이다.
다양한 도면들에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소들을 표시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, CMP 장치(10)는 반도체 기판(14)을 플래튼(16) 상의 연마 패드(18)에 맞닿아 유지하기 위한 연마 헤드(12)를 포함한다. CMP 장치는 미국 특허 5,738,574호에 설명된 바와 같이 구성될 수 있으며, 이 미국 특허의 전체 개시는 인용에 의해 본원에 포함된다.
상기 기판은 예를 들면 (예를 들면, 다수의 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함한는) 제품 기판, 테스트 기판, 베어 기판(bare substrate), 및 게이팅 기판(gating substrate)일 수 있다. 상기 기판은 직접 회로 제조의 다양한 스테이지들일 수 있고, 예를 들면, 기판은 베어 기판일 수 있거나 하나 또는 둘 이상의 증착된 및/또는 패턴화된 층들을 포함할 수 있다. 용어 기판은 원형 디스크들 및 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.
연마 패드(18)의 유효 부분은 배면 층(110)의 상부 표면(112)과 접촉하는 저부 표면(22) 및 기판과 접촉하도록 연마 표면(24)을 구비한 연마 층(20을 포함할 수 있고, 배면 층(110)은 접착제 층(28), 예를 들면 접착 테이프에 의해 플랜튼(16)에 고정되는 저부 표면을 갖는다. 접착제 층(113)은 또한 연마 층(20)의 저부 표면(22)과 배면 층(110)의 상부 표면(112) 사이에 제공된다. 연마 층(20)은 연마 표면(24) 상에 적어도 약간의 개방 기공들을 구비한, 예를 들면, 발포 폴리우레탄을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배면 층(110)은 연마 층(20)보다 더 연질이다. 예를 들면, 배면 층(110)은 (애리조나주 피닉스의 Rodel로부터의) Suba-IV 층과 같은 상대적인 압축성 층으로 형성될 수 있다. 접착제 층(28)은 양 측면 상에 접착제, 예를 들면 감압성 접착제를 구비한 양면 접착 테이프, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 얇은 층, 예를 들면 Mylar™일 수 있다.
연마 패드(18)는 연마 패드(18)를 통하여 형성되는 통공(45) 내에 배치되는 고체 재료(40)(도 2a에 도시됨)의 윈도우를 가지며 접착제 층(130)에 의해 제 위치에 유지된다.
광학 통공(34)은 플래튼(16)의 상부 표면에 형성된다. 레이저 또는 백색 광원과 같은 광원(36) 및 광검출기 또는 분광계와 같은 검출기(38)를 포함하는 광학 모니터링 시스템은 플래튼(16)의 상부 표면 아래 위치될 수 있다. 예를 들면, 광학 모니터링 시스템은 광학 통공(34)과 광학적으로 연통하는 플래튼(16) 내부의 챔버 내에 위치 설정될 수 있고 플래튼과 함께 회전할 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 광학 섬유(50)들은 광원(36)으로부터 기판(14)으로 그리고 기판(14)으로부터 검출기(38)로 광을 운반할 수 있다. 예를 들면, 광학 섬유(50)는 연마 패드 내 윈도우(40)에 근접한 예를 들면 접하는 트렁크(52), 광원(36)에 연결되는 제 1 레그(54), 및 검출기(38)에 연결되는 제 2 레그(56)를 구비한 두 갈래 광학 섬유(bifurcated optical fiber)일 수 있다.
광학 통공(34)은 석영 블록(이 경우, 섬유는 윈도우(40)와 접하지 않고 광학 통공 내의 고체 피스와 접함)과 같은 투명한 고체 피스로 충진될 수 있거나 빈 공간일 수 있다. 일 실시예에서, 광학 모니터링 시스템 및 광학 통공은 플래튼에서 대응하는 오목부 내로 끼워지는 모듈의 부분으로서 형성된다. 대안적으로, 광학 모니터링 시스템은 플래튼 아래 위치된 고정 시스템일 수 있으며, 광학 통공은 플래튼을 통하여 연장할 수 있다. 광원(36)은 비록 광대역 스펙트럼, 예를 들면 백색 광이 또한 사용될 수 있지만 적색광과 같은 원적외선 내지 자외선 어디서든지 파장을 사용할 수 있으며 그리고 검출기(38)는 분광계일 수 있다. 검출기(38)에 의해 수집된 상기 정보는 연마 종료점에 도달되었는지 여부를 결정하기 위해 프로세싱된다. 예를 들면, 컴퓨터(도시안됨)는 검출기(38)로부터 측정된 광 세기를 수신할 수 있고 광 세기를 (예를 들면, 새로운 층의 노출을 표시하는 기판(14)의 반사율의 갑작스런 변화를 감지함으로써, 간섭 측정 원리들을 사용하여 기판(14)의 (투명한 산화물 층과 같은) 외부 층으로부터 제거된 두께를 계산함으로써, 및/또는 미리 결정된 종료점 기준들에 대한 신호를 모니터링함으로써) 연마 종료점을 결정하기 위해 사용할 수 있다.
전형적으로, 연마 패드 재료는 연마 입자들을 포함할 수 있는 화학적 연마 액체(30)로 적신다. 예를 들면, 슬러리는 KOH(수산화칼륨) 및 훈증된 실리카 입자(fumed-silica particle)들을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 연마 프로세스들은 "연마재가 없다(abrasive-free)".
연마 헤드(12)는 플래튼이 그 중심 축선을 중심으로 회전할 때 연마 패드(18)에 맞닿아 기판(14)에 압력을 인가한다. 게다가, 연마 헤드(12)는 보통 이의 중심 축선을 중심으로 회전되고 구동 샤프트 또는 병진 암(32)을 통해 플래튼(16)의 표면을 가로질러 병진 운동된다. 연마 용액과 함께 기판과 연마 표면 사이의 상대적 운동 및 압력은 기판의 연마를 초래한다.
연마 헤드(12) 및 기판(14)은 장치(10)의 작동 동안 병진 운동할 수 있다. 일반적으로, 광원 및 검출기가 헤드(12)의 병진 운동 위치와 관계없이, 플래튼(16)의 회전의 일 부분 동안 기판(14)이 보이도록 광원(36) 및 광 검출기(38)가 위치 설정된다. 추가 예로서, 광학 모니터링 시스템은 플래튼(16) 아래 위치된 고정 시스템일 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 연마 패드(18)의 배면 층(110) 내의 돌기(61)에 부착되는 윈도우(40)를 도시한다. 윈도우(40)가 그 안에 위치 설정되는 통공(45)은 연마 패드를 통하여 절단함으로써 형성될 수 있거나 통공(45)은 연마 패드 내로 성형될 수 있다. 상기 통공(45)은 제 1 섹션(47)(도 2b에 도시됨) 및 상기 제 1 섹션(47)보다 횡단면 크기가 더 좁은 제 2 섹션(49)을 포함한다. 상기 제 1 섹션(47)은 연마 표면(24)에 인접하고 통공(45)의 제 2 섹션(49)은 제 1 섹션(45)에 인접한다. 상기 제 2 섹션(49)은 연마 패드(18)의 저부 표면(64)으로 연장할 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 통공의 제 1 섹션(47)은 연마 층(20)을 통하여 홀에 대응하고 제 2 섹션(49)은 배면 층(110)을 통하여 홀에 대응한다. 이 경우 통공의 제 1 섹션(47)의 깊이는 연마 층(20)의 두께에 의해 형성되고 통공의 제 2 섹션(49)의 깊이는 배면 층(110)의 두께에 의해 형성된다.
연마 패드, 예를 들면 배면 층(110)의 돌기(61)는 통공(45) 내로 내측으로 연장하여 제 1 섹션(47)은 제 2 섹션(49)으로부터 상이한 측면 치수를 갖는다. 즉, 돌기(61)는 상부 표면(63)을 가지는 레지(ledge; 62)를 제공하도록 통공(45)의 제 1 섹션(47)의 에지(48)를 지나 연장한다. 상부 표면(63)은 평행하지만 연마 표면(24)에 대해 오목화된다. 돌기(61)는 연마 표면(24)에 대해 실질적으로 평행한 제 1 표면(84)을 갖는다. 연마 패드(18)는 연마 표면(24)으로부터 더 먼 제 1 표면(84)의 측면 상에 하부 부분(85)을 갖는다. 예를 들면, 배면 층(110)의 일 부분은 하부 부분(85)을 형성할 수 있다.
비록 도 2a 내지 도 2c는 연마 층 및 배면 층을 구비한 연마 패드를 예시하며, 몇몇 실시예들에서 연마 패드는 단지 연마 층을 가질 수 있다. 이러한 경우, 통공의 제 1 섹션 및 제 2 섹션 둘다 연마 층에 형성되며, 하부 부분은 연마 층의 부분일 것이다.
윈도우(40)는 통공(45)의 제 1 섹션(47)에 위치 설정되는 제 1 부분(71)을 갖는다. 윈도우(40)의 제 1 부분(71)은 저부 표면(72)을 갖는다. 윈도우(40)는 통공(45)의 제 2 섹션(49) 내로 연장하는 제 2 부분(73)을 갖는다. 리세스(75)는 윈도우(40)의 제 2 부분(73)에 형성된다. 도 4b에서 더 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 오목부(75)는 윈도우(40) 중앙에 위치될 필요는 없다. 윈도우의 상부 표면(41)은 연마 표면(24)과 실질적으로 동일 평면에 있다.
전형적으로, 제 1 접착제(130)는 윈도우(40)를 레지(62)에 고정하도록 윈도우(40)의 제 1 부분(71)의 저부 표면(72)과 상부 표면(63) 사이의 레지(62) 상에 도포된다. 일반적으로, 제 1 접착제(130)는 윈도우(40)와 배면 층(110) 둘다에 우수한 접착력을 가지는 재료로 형성된다. 제 1 접착제(130)는 감압 접착제, 예를 들면, 양 측면들 상에 감압 접착제를 구비한 이중 코팅형 필름 페이트, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 얇은 층, 예를 들면, Mylar™일 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 이중 코팅형 필름 테이프들은 예를 들면 Minnesota Mining and Manufacturing Co., Inc. (미네소타주, 세인트 폴 소재) (예를 들면, 이중 코팅형 필름 테이프들의 442개의 군(family) 중 하나(a member))로 부터 입수 가능하다. 제 1 접착제(130)가 형성될 수 있는 접착제 테이프들은 또한 예를 들면 Scapa North America (코네티것주, 윈저 소재)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 윈도우(40)는 상부 표면(63) 및 저부 표면(72) 중 하나 이상에 감압 접착제를 도포하고 저부 표면(72)에 상부 표면(63)을 대고 누름으로써 고정될 수 있다. 감압 접착제를 사용하는 것은 높은 하방력 연마 동안 패드로의 윈도우의 향상된 접착력 적합성(adhesion conformance)을 허용한다.
연마 프로세스는 연마 패드(18)와 기판(14) 사이에 작용하는 마찰력들에 의해 열을 생성한다. 열은 연마 층(20)과 배면 층(110) 둘다의 온도의 증가를 유발할 수 있다. 이는 이어서 연마 층(20) 및 배면 층(110)과 접촉하는 제 1 접착제(130)의 온도를 증가시킨다. 온도의 증가는 제 1 접착제(130)를 저하시키는 것을 유발할 수 있어, 슬러리가 윈도우(40)와 연마 패드 사이에서 누출할 가능성을 증가시킨다. 이 같은 저하는 연마 프로세스와 관련된 액체들(예를 들면, 슬러리 또는 물)이 윈도우(40)의 표면(41)으로부터 윈도우(40) 아래 영역, 제 1 접착제(130) 및 배면 층(110)으로 누출할 때 이루어지는 광학 측정들에 영향을 미치거나 간섭될 수 있다(예를 들면, 윈도우(40) 아래 영역, 제 1 접착제(130), 배면 층(110)에서의 습기 형성에 의한 것과 같이). 연마 동안 기판(14)으로부터 측면 마찰력이 연마 패드(18)의 윈도우(40)와 측벽(75) 사이의 제 1 접착제(130)의 접착력보다 더 클 수 있다는 것이 또한 관련된다. 게다가, 제 1 접착제(130)는 시간이 지남에 따라 저하될 수 있고 이의 접착 특성들을 손실할 수 있어 윈도우(40)가 접착력이 떨어지거나 연마 패드(18)로부터 분리된다.
누출의 가능성 및/또는 연마 패드로부터 접착력이 떨어지거나 연마 패드로부터 분리되는 윈도우의 가능성을 감소시키기 위해, 도 3은 제 1 접착제과 상이한 재료 조성을 갖는 제 2 접착제(140)가 윈도우(40)의 제 2 부분(73)과 하부 부분(61) 사이에 제공하는 재료 조성과 상이한 재료 조성을 가지는 실시예를 보여준다. 제 2 접착제(140)는 연마 패드(18)의 하부 부분(61)과 윈도우(40) 사이의 갭 내로 액체 전구체의 형태로 분배될 수 있다. 액체 전구체는 이어서 제 2 접착제(140)를 형성하도록 경화된다.
확대 상세도에 도시된 바와 같이, 제 2 접착제(140)는 제 1 접착제(130)의 하부 표면(131)을 덮을 수 있으며 또한 윈도우(40)의 제 2 부분(73)의 측벽(75)과 제 1 접착제(130) 사이의 갭(132)을 충진할 수 있다. 제 2 접착제는 윈도우(40)의 제 2 부분(73)과 연마 패드(18)의 하부 부분(85) 사이에서 측방향으로 위치 설정될 수 있다. 제 2 접착제(140)는 윈도우(40)가 먼저 제 1 접착제(130)에 의해 연마 패드(18)에 고정된 후 형성될 수 있다. 적합한 액체 전구체의 예들은 에폭시 기반 접착제들 마그너본드(Magnobond)와 같은 에폭시계 접착제들 또는 아크릴계 접착제를 포함한다.
액체 전구체를 경화하는 단계는 전자기 방사선, 예를 들면 자외선 광을 액체 전구체에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 경화 프로세스는 제 2 접착제를 생산하기 위하여 규격품의 소형 UV 경화 램프 아래에서 1분 미만, 예를 들면 10 내지 20초 걸릴 수 있다.
제 2 접착제(140)는 제 1 접착제보다 윈도우(40)와 연마 패드(18) 사이에 향상된 접착력을 제공할 수 있다. 제 2 접착제(140)는 일반적으로 제 1 접착제 만큼 빨리 저하되지 않으며 제 1 접착제(130) 만큼 열 저하에 민감하지 않다. 제 2 접착제(140)는 윈도우(40)와 연마 패드(18) 사이에 이차 윈도우 시일을 형성할 수 있다.
비록 윈도우(40)의 상부 표면이 연마 층(20)의 연마 표면(24)과 같은 높이인 것으로 도시되지만, 몇몇 실시예들에서 상부 표면은 연마 표면(24) 아래로 오목하게 될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 연마 패드(518)의 연마 층(520)에서 돌기(510)에 접착되는 윈도우(540)를 도시한다. 연마 패드(518)는 연마 표면(524) 및 연마 패드(518)를 통하여 형성된 통공(545)을 갖는다. 상기 통공(545)은 연마 표면(524)에 인접한 제 1 섹션(547) 및 제 1 섹션(547)에 인접한 제 2 섹션(549)을 포함한다. 연마 패드(518)는 통공(545) 내로 내측으로 연장하는 돌기(510)를 포함하여 제 1 섹션(547)이 제 2 섹션(549)과 상이한(즉, 작은) 측면 크기를 갖는다. 돌기(510)는 연마 표면(524)에 실질적으로 평행한 제 1 표면(511)을 갖는다. 제 1 표면(511)은 연마 층(520)의 하부 표면, 즉 연마 표면(524)과 마주하는 연마 층(520)의 측면일 수 있다. 연마 패드(518)는 연마 표면(524)으로부터 더 먼 제 1 표면(511)의 측면 상에 하부 부분(530)을 포함한다. 예를 들면, 하부 부분(530)은 배면 층일 수 있다.
상기 윈도우(540)는 통공(545)의 제 1 섹션(547)에 위치 설정되는 제 1 부분(571) 및 통공(545)의 제 2 섹션(549) 내로 연장하는 제 2 부분(575)을 갖는다. 상기 윈도우(540)는 연마 표면(524)에 실질적으로 평행한 제 2 표면(573)을 갖는다. 제 2 부분(572)은 제 1 부분(571)보다 더 큰 측면 크기를 갖는다. 오목부(575)는 윈도우의 저부 표면에 형성될 수 있어, 제 2 부분(572)은 제 1 부분으로부터 외측으로 돌출하는 L자 형상의 플랜지를 형성한다. 제 2 표면(573)은 제 2 부분(572)의 상부 표면, 예를 들면 플랜지의 상부 표면일 수 있다.
제 1 접착제(130)는 돌기의 제 1 표면(511)을 윈도우(540)의 제 2 표면(573)에 부착하여 윈도우(540)를 돌기(510)에 고정한다. 제 2 접착제(140)(도 5에 상세하게 도시됨)는 상기 제 1 접착제(130)와 상이한 재료 조성을 가지며, 제 2 접착제(140)는 윈도우의 제 2 부분(572)과 연마 패드(518)의 하부 부분(530) 사이의 측면에 위치된다. 제 2 접착제(140)는 연마 층의 저부 표면과 직접 접촉할 수 있다. 제 2 접착제(140)는 제 1 접착제(130)와 윈도우(540)의 하부 부분(530) 사이에 측면 갭을 충진할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d에 예시된 연마 패드는 도 3 내지 도 4b의 패드와 유사한 방식으로 제조될 수 있지만 윈도우(540)는 패드(518) 하부로부터 통공(540) 내로 삽입된다.
일반적으로, 배면 층(110), 커버링 층(120) 및 접착 층(130)은 CMP 프로세스들에서 사용하기 위한 임의의 적절한 재료들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 층(110, 120 및 130)들은 (애리조나주, 피닉스 소재의 Rodel로 부터의) IC-1000 연마 패드 또는 IC-1010 연마 패드와 같은 상업적으로 입수 가능한 연마 패드의 대응하는 층에서 사용된 재료로 형성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 윈도우(40)가 제조되는 재료는 CMP 프로세스 동안 노출되는 상태에 대해 상대적으로 내성이 있다. 일 예로서, 윈도우(40)가 제조되는 재료는 슬러리 및 기판 재료에 대해 상대적으로 화학적으로 불활성일 수 있다. 다른 예로서, 윈도우는 CMP 재료에서 사용된 슬러리(예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 화학적 제제들 및 선택적으로 연마 입자들을 포함함)에 의해 유발된 스크래칭 및/또는 마모에 대해 상대적인 내성을 가질 수 있다. 추가 예로서, 윈도우(40)가 제조되는 재료는 기판에 의해 유발된 스크래칭 및/또는 마모에 대해 상대적인 내성을 가질 수 있다. 다른 예로서, 윈도우(40)가 제조되는 재료는 패드 컨디셔너에 의해 유발된 스크래칭 및/또는 마모에 대한 상대적인 내성을 가질 수 있다. 실시예들에서, 윈도우(40)는 약 40 내지 95의 쇼어 D 경도를 가지는 재료로 형성될 수 있다.
일반적으로, 윈도우(40)는 예를 들면, 폴리우레탄 또는 할로겐화 중합체(예를 들면, 폴리크롤로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리플루오로알콕시(PFA), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 또는 폴리테트라틀루오로에틸렌(PTFE))와 같은 하나 또는 둘 이상의 중합체 재료들로 형성된다. 윈도우(40)가 형성될 수 있는 상업적으로 입수 가능한 중합체 재료들의 예들은 Rodel(아리조나주, 피닉스 소재), Calthane ND3200 polyurethane(캘리포니아주, 롱비치 소재의 Cal Polymers), Conoptic DM-2070 polyurethane(뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 Cytec Industries Inc.), FEP X 6301, FEP X 6303, and FEP X 6307(모두 미네소타주, 오카데일 소재의 Dyneon LLC)로부터), PCTFE polymers의 Neoflon.RTM.family(뉴저지주, 오렌지버그 소재의 Daikin American, Inc.로부터) 및 PTFE polymers의 Teflon.RTM.family(델라웨어주, 윌밍터 소재의 E.I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수가능한 폴리우레탄 재료를 포함한다.
다른 실시예들은 청구범위에서 개시된다.
Claims (16)
- 화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드로서,
연마 표면 및 상기 연마 표면을 통하여 형성된 통공을 가지는 연마 물품으로서, 상기 통공은 상기 연마 표면에 인접한 제 1 섹션 및 상기 제 1 섹션에 인접한 제 2 섹션을 포함하며, 상기 연마 물품은 상기 통공 내로 내측으로 연장하여 상기 제 1 섹션이 상기 제 2 섹션으로부터 상이한 측면 크기를 가지는 돌기를 포함하며, 상기 돌기는 상기 연마 표면에 실질적으로 평행한 제 1 표면을 가지며, 상기 연마 물품은 상기 연마 표면으로부터 더 먼 제 1 표면의 측면 상에 하부 부분을 포함하는, 연마 물품;
상기 통공의 제 1 섹션에 위치 설정되는 제 1 부분 및 상기 통공의 제 2 섹션 내로 연장하는 제 2 부분을 가지는 윈도우로서, 상기 윈도우는 상기 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 2 표면을 가지는, 윈도우;
상기 윈도우를 상기 돌기에 고정하기 위해 상기 돌기의 제 1 표면을 상기 윈도우의 제 2 표면에 부착하는 제 1 접착제; 및
제 1 접착제와 상이한 재료 조성의 제 2 접착제로서, 상기 제 2 접착제는 상기 윈도우의 제 2 부분과 상기 연마 입자의 하부 부분 사이에 측방향으로 위치되는 제 2 접착제를 포함하는,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 통공의 제 1 섹션은 상기 통공의 제 2 섹션보다 더 넓으며, 상기 돌기는 상기 통공의 제 2 섹션에 측방향으로 인접한,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 표면은 상기 돌기의 상부 표면이며 상기 제 2 표면은 상기 윈도우의 하부 표면인,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 통공의 제 1 섹션은 상기 통공의 제 2 섹션보다 더 좁으며, 상기 돌기는 상기 통공의 제 1 섹션에 측면 방향으로 인접한,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 표면은 상기 돌기의 하부 표면이며 상기 제 2 표면은 상기 윈도우의 상부 표면인,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 연마 입자는 연마 표면과 상기 하부 부분을 제공하는 배면 층을 가지는 연마 층을 포함하는,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 접착제는 상기 제 1 접착제보다 상기 윈도우에 더 큰 접착력을 가지는,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 접착제는 상기 제 1 접착제와 상기 윈도우의 제 2 섹션 사이에서 측면 방향으로 위치 설정되는,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 제 1 항에 있어서,
상기 윈도우의 제 2 섹션 내에 형성된 오목부를 포함하는,
화학적 기계적 연마 장치용 연마 패드. - 연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법으로서,
연마 물품에 통공을 형성하는 단계로서, 상기 연마 물품이 상기 통공 내로 내측으로 연장하는 돌기를 포함하고 상기 통공의 제 1 섹션이 상기 통공의 제 2 섹션과 상이한 측면 크기를 갖도록 하며, 상기 돌기는 상기 연마 물품의 연마 표면에 대해 실질적으로 평행한 제 1 표면을 가지며, 상기 연마 물품은 상기 연마 표면으로부터 더 먼 상기 제 1 표면의 측면 상에 하부 부분을 포함하는, 단계;
상기 연마 물품의 제 1 표면을 상기 윈도우의 제 2 표면에 부착하는 제 1 접착제를 사용하여 상기 통공 내에 윈도우를 고정하는 단계;
상기 연마 물품의 하부 부분과 상기 윈도우 사이의 갭 내로 액체 전구체를 분배하는 단계; 및
상기 제 1 접착제와 상이한 조성의 제 2 접착제를 형성하도록 상기 액체 전구체를 경화하는 단계를 포함하는,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 표면은 상기 돌기의 상부 표면이고 상기 제 2 표면은 상기 윈도우의 하부 표면인,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 표면은 상기 돌기의 하부 표면이고 상기 제 2 표면은 상기 윈도우의 상부 표면인,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 액체 전구체를 경화하는 단계는 자외선(UV) 광을 인가하는 단계를 포함하는,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 윈도우를 고정하는 단계는 상기 제 1 표면 또는 상기 제 2 표면 중 하나 이상에 감압 접착제를 도포하는 단게 및 상기 제 1 표면을 상기 제 2 표면에 대고 가압하는 단계를 포함하는,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 통공을 형성하는 단계는 연마 층 내의 통공의 제 1 섹션을 형성하는 단계 및 배면 층에 상기 통공의 제 2 섹션을 형성하는 단계를 포함하는,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 액체 전구체를 경화하는 단계는 상기 제 1 접착제보다 상기 윈도우에 대한 큰 접착력을 갖는 제 2 접착제를 형성하는,
연마 패드에 윈도우를 형성하는 방법.
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