研磨パッド端部の延伸
研磨パッドをコンディショニングするための方法および装置が提供される。本装置は、プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、研磨パッドの周辺端に隣接してプラテンの基底部に連結された支持部材と、支持部材の上側表面に結合された受け材料であって、研磨パッドの研磨面と同一平面内にある上側表面を有する受け材料とを含む。本方法は、研磨パッドの研磨面に対してコンディショニングディスクを押し付けるステップと、コンディショニングディスクの少なくとも一部が研磨面の周辺端を越えて延びることを含むスイープパターンで研磨面全体にわたりコンディショニングディスクを動かすステップと、スイープパターン全体にわたってコンディショニングディスクから研磨面への実質的に均一な圧力を維持するステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に半導体ウェーハなどの基板を研磨することに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に集積回路および他の電子デバイスを製作する際には、導電性材料、半導電性材料、および絶縁性材料の複数の層が、基板のフィーチャ面、すなわち堆積物を受け取る表面上に堆積されたり、そこから除去されたりする。複数の材料の層が順次堆積され、除去されるので、基板のフィーチャ面は平坦でなくなることがあり、平坦化および／または研磨を必要とすることがある。平坦化および研磨は、ほぼ滑らかで平坦なまたは平らな表面を形成するために、すでに堆積した物質を基板のフィーチャ面から除去する処置である。この処置は、起伏のある表面、塊になった物質、結晶格子損傷、スクラッチなどの望ましくない表面トポグラフィおよび表面欠陥を除去する際に有用である。この処置はまた、その後の堆積および処理のために、フィーチャを埋めるためおよび滑らかなまたは平らな表面をもたらすために使用した余分な堆積物質を除去することによって基板上にフィーチャを形成する際に有用である。
【０００３】
化学機械研磨は、高密度集積回路の製造の際に一般に使用される１つのプロセスであり、研磨流体が存在している間に研磨パッドと接触している基板のフィーチャ面を動かすことによって、半導体ウェーハ上に堆積した物質の層を平坦化、すなわち研磨する。化学的作用および機械的作用の組み合わせを通して研磨面と接触している基板のフィーチャ面から物質が除去される。
【０００４】
研磨面全体にわたって安定した粗さおよび／またはほぼ平らなプロファイルを維持するために、研磨面の定期的なコンディショニングが必要である。典型的には、研磨面全体にわたって掃引され、その研磨面に対して押し付けられる回転するコンディショニングディスクを使用して、コンディショニングを実行する。パッドの周辺領域または端部領域のコンディショニングが、研磨面のグローバル粗さおよび／またはグローバル平坦度についての課題を生み出す。
【０００５】
それゆえ、研磨面を均等にするコンディショニングを容易にする方法および装置に対する必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
コンディショニング素子から研磨面へと実質的に均一な圧力を与えるための方法および装置が提供される。一実施形態により装置が提示される。本装置は、基底部の上側表面に連結されたプラテンを有する基底部と、プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、研磨パッドの周辺端に隣接して基底部に連結された支持部材と、支持部材の上側表面に結合された受け材料であって、研磨パッドの研磨面と同一平面内にある上側表面を有する受け材料とを含む。
【０００７】
別の一実施形態により装置が提示される。本装置は、基底部の上側表面に回転可能に連結されたプラテンを有する基底部と、プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、研磨パッドの周辺端に隣接して基底部に連結された支持部材であって、研磨パッドの研磨面に対して調節可能な支持部材と、支持部材の上側表面に結合された受け材料とを含む。
【０００８】
別の一実施形態により、研磨パッドをコンディショニングする方法が提示される。本方法は、回転する研磨パッドの研磨面に対してコンディショニングディスクを押し付けることと、コンディショニングディスクの少なくとも一部が研磨面の周辺端を越えて延びることを含むスイープパターンで研磨面全体にわたりコンディショニングディスクを動かすことと、スイープパターン全体にわたってコンディショニングディスクから研磨面への実質的に均一な圧力を維持することとを含む。
【０００９】
したがって、本発明の上述したフィーチャを詳細に理解することができるように、上に簡潔に要約された本発明について、実施形態と、それらの一部を示す添付図面とを参照してさらに詳細に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を例示しているにすぎず、それゆえ本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に関して他の同様に有効な実施形態が可能であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】プロセシングシステムの平面図である。
【図２】プロセシングステーションの一実施形態の部分断面図である。
【図３】コンディショニングスイープパターンを示す研磨パッドの上面図である。
【図４】図３に示した研磨パッドの部分断面図である。
【図５】別の１つのコンディショニングスイープパターンを示す研磨パッドの上面図である。
【図６】図５に示した研磨パッドの一部および研磨パッド延伸部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態において開示された要素は、特に断らなくとも、別の実施形態において利益をもたらすように利用することができる。
【００１２】
図１は、電気化学機械研磨および／または化学機械研磨に適したプロセシングモジュール１０５を有するプロセシングシステム１００の平面図である。プロセシングモジュール１０５は、環境的に制御された筐体１８８中に配置された第１のプロセシングステーション１０２、第２のプロセシングステーション１０３、および第３のプロセシングステーション１０６を含む。プロセシングステーション１０２、１０３、１０６のうちのいずれかは、フィーチャ面上に平坦な表面を形成するために、基板のフィーチャ面から物質を除去する平坦化プロセスまたは研磨プロセスを実行することができる。プロセシングモジュール１０５は、他の研磨システムを利用することができるが、例えば、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）研磨システム、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ研磨システム、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫＥＣＭＰ（商標）研磨システム、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）研磨システムなどのプロセシングシステムの一部である場合がある。他のタイプのプロセシングパッド、ベルト、インデックス可能な織布タイプパッド、またはこれらの組み合わせを含む他の研磨モジュール、および回転運動、直線運動、または他の平面運動で研磨面に対して相対的に基板を動かす研磨モジュールを、本明細書において説明する実施形態による利益を得るように適合させることもできる。
【００１３】
例えば、第１のプロセシングステーション１０２を、電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）プロセスを実行するように構成することができ、一方で第２のプロセシングステーション１０３および第３のプロセシングステーション１０６は、従来の化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを実行することができる。本発明がこの構成に限定されずに、ステーション１０２、１０３および１０６のうちのいずれかまたはすべてを、基板上に堆積させた様々な層を除去するためにＥＣＭＰプロセスを使用するように適合させることができることが、理解されるはずである。あるいは、プロセシングモジュール１０５は、ＥＣＭＰプロセスを実行するように適合された２つのステーションを含むことができ、一方でもう１つのステーションがＣＭＰプロセスを実行することができる。プロセスの一実施形態では、基板中に形成されてバリア層で埋められたフィーチャ輪郭、および次にバリア層を覆って配置された導電性材料を有する基板が、導電性材料を除去される場合がある。基板上に平坦化した表面を形成するためにバリア層を第３のＣＭＰプロセスによって第３のステーション１０６中で処理した状態で、除去を、ＣＭＰプロセスによって第１のプロセシングステーション１０２および第２のプロセシングステーション１０３中での２ステップで行うことができる。
【００１４】
システム１００において説明する実施形態は、プロセシングステーション１０２、１０３および１０６、搬送ステーション１１０、およびカルーセル１１２を支持する基底部１０８を含む。複数のコンディショニングデバイス１８２が、基底部１０８に連結して示され、プロセシングステーション１０２、１０３および１０６の各々の上方にコンディショニングデバイス１８２を選択的に置くために矢印１０９によって指し示される方向に動くことができる。搬送ステーション１１０は、一般に、ローディングロボット１１６を介してシステム１００へのおよびそこからの基板１１４の搬送を容易にする。ローディングロボット１１６は、典型的には、搬送ステーション１１０とインターフェース１２０との間で基板１１４を搬送し、インターフェース１２０は、クリーニングモジュール１２２、計量デバイス１０４、および１つまたは複数の基板保管カセット１１８を含むことができる。
【００１５】
搬送ステーション１１０は、投入バッファステーション１２４、搬出バッファステーション１２６、搬送ロボット１３２、およびロードカップアセンブリ１２８を備える。ローディングロボット１１６は、投入バッファステーション１２４上に基板１１４を置く。搬送ロボット１３２は、基板の端部で基板１１４をつかむ空気圧グリッパフィンガを各々が有する２つのグリッパアセンブリを有する。搬送ロボット１３２は、投入バッファステーション１２４から基板１１４を持ち上げ、ロードカップアセンブリ１２８の上方で基板１１４を位置決めするためにグリッパおよび基板１１４を回転させ、次に基板１１４をロードカップアセンブリ１２８上へと載せる。
【００１６】
カルーセル１１２は、処理中に１枚の基板１１４を各々が保持する複数のキャリアヘッド１９０を支持する。カルーセル１１２は、搬送ステーション１１０とプロセシングステーション１０２、１０３および１０６との間でキャリアヘッド１９０を動かす。カルーセル１１２は、基底部１０８上の中心に配置され、複数のアーム１３８を含む。各アーム１３８は、キャリアヘッド１９０のうちの１つを支持する。図１に図示したアーム１３８のうちの２つを、破線で示して、搬送ステーション１１０およびプロセシングステーション１０６のプロセシング表面１２５を見ることができるようにしている。ユーザによって規定されるシーケンスで、キャリアヘッド１９０をプロセシングステーション１０２、１０３、１０６と搬送ステーション１１０との間で動かすことができるように、カルーセル１１２は、インデックス可能である。
【００１７】
キャリアヘッド１９０が、基板１１４を保持すると同時に、基板１１４をプロセシングステーション１０２、１０３、１０６中に配置する、このことは、基板１１４を同じキャリアヘッド１９０中に保持しながらステーション間を動かすことによって、基板を逐次的に処理することを可能にする。
【００１８】
プロセシングシステム１００およびその上で実行されるプロセスの制御を容易にするために、 中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、および支援回路１４６を備えているコントローラ１４０を、プロセシングシステム１００に接続する。ＣＰＵ１４２を、圧力およびシステム１００上に配置されている様々な駆動装置を制御するために工業的設定の際に使用することができる任意の形式のコンピュータプロセッサのうちの１つとすることができる。メモリ１４４を、ＣＰＵ１４２に接続する。メモリ１４４、すなわちコンピュータ可読媒体を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形式のデジタル記憶装置などの容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。従来方式でプロセッサを支援するために、支援回路１４６をＣＰＵ１４２に接続する。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含む。
【００１９】
プロセシングシステム１００および／またはコントローラ１４０を動作させるための電力は、電源１５０によって与えられる。例示的に、搬送ステーション１１０、インターフェース１２０、ローディングロボット１１６、およびコントローラ１４０を含むプロセシングシステム１００の複数の構成要素に接続された電源１５０が、示されている。
【００２０】
図２は、従来のＣＭＰプロセスを実行するように構成されたプロセシングステーション１０６の一実施形態の部分断面図である。研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の上方に設置されたコンディショニングデバイス１８２およびスプレーバー２５５が、示されている。スプレーバー２５５は、研磨パッド２２６の半径の少なくとも一部に流体を与えるように適合した複数のノズル２５８を含む。スプレーバー２５５は、中心線Ａの周りで基底部１０８に回転可能に連結され、プロセシング表面１２５の方に向けられた流体２６０を与える。流体２６０を、化学薬品溶液、クリーニング溶液、またはこれらの組み合わせとすることができる。例えば、流体２６０を、基板のフィーチャ面から物質を除去する際に助けるように適合した研磨剤含有研磨コンパウンドまたは研磨剤を含まない研磨コンパウンドとすることができる。還元剤、および過酸化水素水などの酸化剤を、流体２６０に添加することもできる。あるいは、流体２６０を、研磨材料２２８からの研磨副生成物を除去するためのリンス液またはフラッシュ液として使用される、脱イオン水（ＤＩＷ）などのリンス剤とすることができる。代替例では、プロセシング表面１２５の微細な細孔構造を開孔させるプロセシング表面１２５のコンディショニングを促進させるために、流体２６０を使用することができる。
【００２１】
コンディショニングデバイス１８２は、一般に、ヘッドアセンブリ２０２に連結されたコンディショナキャリア２１２を含み、そのヘッドアセンブリ２０２は、アーム２０６によって支持部材２０４に連結される。支持部材２０４は、プロセシングステーション１０６の基底部１０８を貫通して配置される。ベアリングを基底部１０８と支持部材２０４との間に設けて、中心線Ｂの周りでの基底部１０８に対する支持部材２０４の回転を容易にする。アクチュエータ（図示せず）を、基底部１０８と支持部材２０４との間に連結することができ、中心線Ｂの周りでの支持部材２０４の回転の向きを制御し、プロセシングステーション１０６に対してヘッドアセンブリ２０２を横に設置する。支持部材２０４は、中心線Ｃの周りで、研磨パッド２２６に対してコンディショニング素子２０８を選択的に回転させるための駆動構成要素を収納することができる。コンディショナキャリア２１２またはヘッドアセンブリ２０２のうちの１つの垂直位置を制御するために、支持部材２０４は、流体コンジットを設けることもできる。
【００２２】
コンディショニング素子２０８を、コンディショナキャリア２１２の底面に結合する。コンディショナキャリア２１２を、ヘッドアセンブリ２０２に連結し、研磨材料２２８をコンディショニングするために中心線Ｃの周りを回転させながら、プラテン２３０に対して選択的に押し付けることができる。同様に、その上に研磨パッド２２６があるプラテン２３０が、中心線Ｄの周りを基底部１０８に対して回転する。コンディショニング素子２０８を、約０．１ポンド−力から約２０ポンド−力の間の圧力またはダウンフォースで研磨材料２２８に押し付けることができる。コンディショニング素子２０８を、研磨材料２２８をすり減らしかつ能力を高めるように構成された、ダイアモンドまたはセラミック材料などの研磨剤ディスクとすることができる。あるいは、コンディショニング素子２０８を、ナイロン剛毛を有するディスクなどのブラシタイプのコンディショニングディスクとすることができる。ユーザによって望まれるような新しいディスクまたは別のディスクを与えるために、コンディショニング素子２０８を、簡単に交換されるように適合させる。
【００２３】
一実施形態では、研磨パッド２２６の研磨材料２２８は、ＣＭＰにおいて典型的に利用されるポリマー系のパッド材料などの商業的に入手可能なパッド材料である。ポリマー材料を、ポリウレタン、ポリカーボネート、フッ素系ポリマー、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＡ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはこれらの組み合わせとすることができる。パッド材料は、開セル型または閉セル型発泡ポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、およびプロセシング化学薬品に適合する類似の材料をさらに含むことができる。別の一実施形態では、パッド材料は、多孔質コーティングにより含浸させたフェルト材料である。
【００２４】
一般に、研磨パッド２２６は、微細な細孔構造を含むことができるナップを含むプロセシング表面１２５を備える。ナップおよび／または細孔構造が、基板のフィーチャ面からの物質の除去をもたらす。研磨コンパウンド保持、研磨作用または除去作用、物質および流体の移動などの性質は、除去速度に影響を与える。基板からの物質の最適な除去を促進させるために、プロセシング表面１２５を、比較的高く安定な除去速度を与えるように粗くしなければならないおよび／または完全にかつ一様に開孔しなければならない。粗くしたプロセシング表面１２５は、パッド表面濡れ性を高め、例えば、研磨コンパウンドから供給される砥粒などの研磨コンパウンドを分散させることによって、除去を促進する。
【００２５】
図３は、プロセシング表面１２５上でのコンディショニングスイープパターン３００を示す研磨パッド２２６の上平面図である。基板からの物質の除去速度の向上を促進するために、コンディショニング素子２０８をプロセシング表面１２５全体にわたって掃引して、プロセシング表面１２５をコンディショニングするおよび／またはリフレッシュする。コンディショニング素子２０８に加えられるダウンフォースは、スイープパターン３００全体にわたって実質的に同じであり、スイープパターン３００はプロセシング表面１２５全体にわたって別の効果を助長する。
【００２６】
図３では、プロセシング表面１２５を、異なるコンディショニング効果をコンディショニング素子２０８から受ける場合がある２つのゾーンへと分割する。基板を研磨するための径方向の表面積の増大をもたらしプロセシング表面１２５を効率的に使用するように、研磨パッド２２６の全プロセシング表面１２５をコンディショニングするために、スイープパターン３００は、研磨パッド２２６の端部３１５を越えてコンディショニング素子２０８の中心を動かすことを含む。コンディショニング素子２０８の中心が端部３１５を越えて動くので、コンディショニング素子２０８の一部が、プロセシング表面１２５と接触せず、研磨パッド２２６と接触しているコンディショニング素子２０８の表面積を減少させる。コンディショニング素子２０８に加えられるダウンフォースが同じであるとき、接触の減少は、内側ゾーン３０５と比較してプロセシング表面の周辺ゾーン３１０により大きな圧力が加えられることを容易にする。例えば、内側ゾーン３０５は、コンディショニング素子２０８から実質的に均一な表面圧力を受けるが、周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８から違う表面圧力を受ける。同じダウンフォースがスイープパターン３００全体にわたりコンディショニング素子２０８に加えられるときに、この不均一な表面圧力は、プロセシング表面１２５の不均一なコンディショニングを助長する。
【００２７】
他の要因が、ゾーン３０５、３１０の一様でないコンディショニングすなわち不均一なコンディショニングの一因となる場合がある。例えば、コンディショニング素子２０８が端部３１５を越えて動くので、コンディショニング素子２０８は、端部３１５を越えては支持されないので傾くことがある。コンディショニング素子２０８の傾きは、周辺ゾーン３１０においてプロセシング表面１２５をより大きく粗くすることを助長する場合がある。
【００２８】
一実施形態では、研磨パッド２２６は、円形であり、約２４インチから約５２インチの間の直径を含む。内側ゾーン３０５を、研磨パッド２２６の幾何学的中心を含み周辺ゾーン３１０までのプロセシング表面１２５の中央の半径領域として定義することができる。周辺ゾーン３１０を、プロセシング表面１２５の端部領域として定義することができる。円形のコンディショニング素子２０８を使用する場合には、周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８の半径に実質的に等しい長さを含む。例えば、約４．０インチから約５．０インチの直径を有する円形のコンディショニング素子２０８を使用する場合には、周辺ゾーン３１０の長さは、約２．０インチから約２．５インチである。
【００２９】
図４は、プロセシング表面１２５の不均一なコンディショニングの結果を示す図３に示した研磨パッド２２６の部分断面図である。不均一なコンディショニングは、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５に達するにつれてのコンディショニング素子２０８からプロセシング表面１２５への不均一な表面圧力および／またはコンディショニング素子２０８からの傾きの産物である場合がある。周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８によってオーバーコンディショニングされてしまい、少なくとも部分的に、コンディショニング素子２０８と接触しているプロセシング表面１２５の接触面積の減少および／またはコンディショニング素子２０８の傾きによって引き起こされる「端部すり減り（ｅｄｇｅ ｂａｌｄｉｎｇ）」と時には呼ばれる状態を引き起こす。周辺ゾーン３１０は、内側ゾーン３０５と比較して周辺ゾーン３１０のプロセシング表面１２５の高さの差分を示す寸法Ｈを含む。一実施形態では、寸法Ｈは、内側ゾーン３０５におけるプロセシング表面１２５の高さよりも約０．００５インチから約０．０１０インチ低い。高さの減少は、周辺ゾーン３１０に加えられた大きなコンディショニング力および周辺ゾーン３１０のところのプロセシング表面１２５の破壊を指し示す。したがって、周辺ゾーン３１０内のプロセシング表面１２５を、研磨プロセス中に実効的に利用できないことがあり、研磨パッド２２６の普通より早い交換を結果としてもたらすことがあり、その両者とも所有経費を増加させ、スループットを減少させる。
【００３０】
本明細書において説明する実施形態は、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６へ均一な圧力を与え、それゆえ研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５全体にわたる不均一なコンディショニングの効果を無効にするための方法および装置を提供する。一実施形態では、コンディショニング素子２０８のダウンフォースを、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５のところにまたはその近くにあるときに、低いダウンフォースを含むように変化させることができる。この実施形態では、研磨パッド２２６の全プロセシング表面１２５に均一なダウンフォースを与えるために、スイープパターン３００（図３）中にダウンフォースを変化させるコントローラに、コンディショニングヘッドアセンブリ２０２（図２）を連結することができる。ダウンフォースの変化は、研磨パッド２２６からオーバーハングするコンディショニング素子２０８の表面積に依存する場合がある。例えば、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５のところにまたはその近くにあるときに小さなダウンフォースへと、そしてコンディショニング素子２０８が内側ゾーン３０５内にあるときに大きなダウンフォースへと、ダウンフォースを循環させることができる。一例では、コンディショニング素子２０８が内側ゾーン３０５中にあるときには、第１のダウンフォースをコンディショニング素子２０８に加えることができ、コンディショニング素子が端部３１５のところにまたはその近くにあるときには、第２のダウンフォースをコンディショニング素子２０８に加えることができる。この様にして、均一なコンディショニング圧力を、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６に加える。第２のダウンフォースを、第１のダウンフォースの約４分の１（２５パーセント）か、約１／３（３３パーセント）か、または約１／２（５０パーセント）とすることができる。一実施形態では、ダウンフォースの減少が、端部３１５を通り過ぎるコンディショニング素子２０８の表面積の割合に基づき、ここでは、オーバーハングの程度（端部３１５を通り過ぎるコンディショニング素子２０８の部分）に基づく率だけ、ダウンフォースを低くする。この様にして、実質的に均一なコンディショニング圧力を、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６に加える。
【００３１】
図５は、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５上の別の１つのコンディショニングスイープパターン５００を示す研磨パッド２２６の上平面図である。この実施形態では、研磨パッド延伸部５０５を、研磨パッド２２６の端部３１５に隣接して設置する。一実施形態では、研磨パッド延伸部５０５を、コンディショニング素子２０８に対する支持部材とし設け、コンディショニング素子２０８の中心が研磨パッド２２６の端部３１５までまたはそこを超えてスイープすることを可能にする。
【００３２】
図６は、研磨パッド２２６の一部および研磨パッド延伸部５０５の断面図である。研磨パッド２２６の端部３１５に対して移動可能な支持部材５１０上に、研磨パッド延伸部５０５を配置する。プロセシング表面５２５を有する端部延伸部５２６を、支持部材５１０の上側表面５１５上に支持する。一実施形態では、端部延伸部５２６を、上に説明したような研磨材料２２８の小片とすることができる。別の一実施形態では、端部延伸部５２６を、上に説明したような研磨材料２２８よりも大きな堅さを有する商業的に入手可能なパッド材料とすることができる。別の一実施形態では、端部延伸部５２６を、非消耗性または半消耗性である場合がある犠牲材料または受け面とすることができる。端部延伸部５２６の交換を可能にする方式で支持部材５１０の上側表面５１５に、端部延伸部５２６を接着するまたは別の方法で取り外し可能に結合する。
【００３３】
研磨パッド延伸部５０５および支持部材５１０のうちの一方または両方は、研磨パッド２２６に対して選択的に固定されるまたは調節可能である。一実施形態では、支持部材５１０および研磨パッド延伸部５０５を、プロセシング表面および／または端部３１５の水平面に対して垂直（Ｚ方向）におよび水平（Ｘ方向および／またはＹ方向）に調節することができ、次に研磨パッド２２６に対して固定することができる。一実施形態では、支持部材を、プロセシングステーションの基底部１０８に連結する。１つの態様では、研磨パッド延伸部５０５は、少なくともＸ方向およびＺ方向に端部延伸部５２６の位置を調節するように適合した駆動システム６０５を含む、または駆動システム６０５に連結される。研磨パッド２２６の周辺端３１５との間に小さなギャップを設けることができ、研磨パッド延伸部５０５から干渉を受けずに研磨パッド２２６の回転運動を可能にすることができる。
【００３４】
一実施形態では、駆動システム６０５は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して横（Ｘ方向および／またはＹ方向）におよび／または垂直（Ｚ方向）に研磨パッド延伸部５０５を動かすように適合したアクチュエータ６１０を含む。一実施形態では、アクチュエータ６１０は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して横におよび／または垂直に研磨パッド延伸部５０５を動かすように適合したブレーキ付きの空気モータである。アクチュエータ６１０を駆動プラットフォーム６１５に連結することができ、駆動プラットフォーム６１５を次に固定具によって基底部１０８に連結することができ、基底部１０８に対して駆動プラットフォーム６１５を調節するためにこの固定具を緩めることができ、駆動プラットフォーム６１５は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して研磨パッド延伸部５０５を動かす。別の一実施形態では、研磨パッド延伸部５０５の横方向の調節を、位置決めネジまたはボルトなどの１つまたは複数の固定具によって行い、同心円的または偏心のいずれかである。それに加えてまたは代替として、アクチュエータ６１０を、他の機械的駆動装置か電気機械的駆動装置の中で特に、油圧シリンダや、送りネジとすることができる。
【００３５】
新しい研磨パッド２２６をプラテン２３０上に取り付けるときに、研磨パッド延伸部５０５のプロセシング表面５２５の高さを、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の高さと一致させることができる。プロセシング表面５２５および１２５のどちらかの磨滅速度に応じて、プロセシング表面５２５の高さを再調節することができる。プロセシング表面５２５の高さを、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の高さと比較して直線定規またはゲージによって決定することができる。一実施形態では、（この図には示してない）コンディショニング素子２０８の下側表面によって、高さを決定する。
【００３６】
本発明者らは、研磨パッド２２６の材料と同一である材料から作られた端部延伸部５２６を使用した研磨パッド延伸部５０５を使用して試験を実行した。端部延伸部５０５のプロセシング表面５２５が研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５と同じ速度で磨滅することを見出した。したがって、研磨パッド延伸部５０５を、処理中に再調節しないで、研磨パッド交換中に交換することができる。
【００３７】
本明細書において説明した実施形態は、研磨パッドに対して有害な場合があるコンディショニング効果を和らげるための方法および装置を提供する。本明細書において説明したような方法および装置は、パッドの長寿命化を助長し、研磨パッドの利用可能面積の増大を促進する。
【００３８】
上記説明は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに考案することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に半導体ウェーハなどの基板を研磨することに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に集積回路および他の電子デバイスを製作する際には、導電性材料、半導電性材料、および絶縁性材料の複数の層が、基板のフィーチャ面、すなわち堆積物を受け取る表面上に堆積されたり、そこから除去されたりする。複数の材料の層が順次堆積され、除去されるので、基板のフィーチャ面は平坦でなくなることがあり、平坦化および／または研磨を必要とすることがある。平坦化および研磨は、ほぼ滑らかで平坦なまたは平らな表面を形成するために、すでに堆積した物質を基板のフィーチャ面から除去する処置である。この処置は、起伏のある表面、塊になった物質、結晶格子損傷、スクラッチなどの望ましくない表面トポグラフィおよび表面欠陥を除去する際に有用である。この処置はまた、その後の堆積および処理のために、フィーチャを埋めるためおよび滑らかなまたは平らな表面をもたらすために使用した余分な堆積物質を除去することによって基板上にフィーチャを形成する際に有用である。
【０００３】
化学機械研磨は、高密度集積回路の製造の際に一般に使用される１つのプロセスであり、研磨流体が存在している間に研磨パッドと接触している基板のフィーチャ面を動かすことによって、半導体ウェーハ上に堆積した物質の層を平坦化、すなわち研磨する。化学的作用および機械的作用の組み合わせを通して研磨面と接触している基板のフィーチャ面から物質が除去される。
【０００４】
研磨面全体にわたって安定した粗さおよび／またはほぼ平らなプロファイルを維持するために、研磨面の定期的なコンディショニングが必要である。典型的には、研磨面全体にわたって掃引され、その研磨面に対して押し付けられる回転するコンディショニングディスクを使用して、コンディショニングを実行する。パッドの周辺領域または端部領域のコンディショニングが、研磨面のグローバル粗さおよび／またはグローバル平坦度についての課題を生み出す。
【０００５】
それゆえ、研磨面を均等にするコンディショニングを容易にする方法および装置に対する必要性がある。
【発明の概要】
【０００６】
コンディショニング素子から研磨面へと実質的に均一な圧力を与えるための方法および装置が提供される。一実施形態により装置が提示される。本装置は、基底部の上側表面に連結されたプラテンを有する基底部と、プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、研磨パッドの周辺端に隣接して基底部に連結された支持部材と、支持部材の上側表面に結合された受け材料であって、研磨パッドの研磨面と同一平面内にある上側表面を有する受け材料とを含む。
【０００７】
別の一実施形態により装置が提示される。本装置は、基底部の上側表面に回転可能に連結されたプラテンを有する基底部と、プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、研磨パッドの周辺端に隣接して基底部に連結された支持部材であって、研磨パッドの研磨面に対して調節可能な支持部材と、支持部材の上側表面に結合された受け材料とを含む。
【０００８】
別の一実施形態により、研磨パッドをコンディショニングする方法が提示される。本方法は、回転する研磨パッドの研磨面に対してコンディショニングディスクを押し付けることと、コンディショニングディスクの少なくとも一部が研磨面の周辺端を越えて延びることを含むスイープパターンで研磨面全体にわたりコンディショニングディスクを動かすことと、スイープパターン全体にわたってコンディショニングディスクから研磨面への実質的に均一な圧力を維持することとを含む。
【０００９】
したがって、本発明の上述したフィーチャを詳細に理解することができるように、上に簡潔に要約された本発明について、実施形態と、それらの一部を示す添付図面とを参照してさらに詳細に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を例示しているにすぎず、それゆえ本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に関して他の同様に有効な実施形態が可能であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】プロセシングシステムの平面図である。
【図２】プロセシングステーションの一実施形態の部分断面図である。
【図３】コンディショニングスイープパターンを示す研磨パッドの上面図である。
【図４】図３に示した研磨パッドの部分断面図である。
【図５】別の１つのコンディショニングスイープパターンを示す研磨パッドの上面図である。
【図６】図５に示した研磨パッドの一部および研磨パッド延伸部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態において開示された要素は、特に断らなくとも、別の実施形態において利益をもたらすように利用することができる。
【００１２】
図１は、電気化学機械研磨および／または化学機械研磨に適したプロセシングモジュール１０５を有するプロセシングシステム１００の平面図である。プロセシングモジュール１０５は、環境的に制御された筐体１８８中に配置された第１のプロセシングステーション１０２、第２のプロセシングステーション１０３、および第３のプロセシングステーション１０６を含む。プロセシングステーション１０２、１０３、１０６のうちのいずれかは、フィーチャ面上に平坦な表面を形成するために、基板のフィーチャ面から物質を除去する平坦化プロセスまたは研磨プロセスを実行することができる。プロセシングモジュール１０５は、他の研磨システムを利用することができるが、例えば、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）研磨システム、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ研磨システム、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫＥＣＭＰ（商標）研磨システム、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）研磨システムなどのプロセシングシステムの一部である場合がある。他のタイプのプロセシングパッド、ベルト、インデックス可能な織布タイプパッド、またはこれらの組み合わせを含む他の研磨モジュール、および回転運動、直線運動、または他の平面運動で研磨面に対して相対的に基板を動かす研磨モジュールを、本明細書において説明する実施形態による利益を得るように適合させることもできる。
【００１３】
例えば、第１のプロセシングステーション１０２を、電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）プロセスを実行するように構成することができ、一方で第２のプロセシングステーション１０３および第３のプロセシングステーション１０６は、従来の化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを実行することができる。本発明がこの構成に限定されずに、ステーション１０２、１０３および１０６のうちのいずれかまたはすべてを、基板上に堆積させた様々な層を除去するためにＥＣＭＰプロセスを使用するように適合させることができることが、理解されるはずである。あるいは、プロセシングモジュール１０５は、ＥＣＭＰプロセスを実行するように適合された２つのステーションを含むことができ、一方でもう１つのステーションがＣＭＰプロセスを実行することができる。プロセスの一実施形態では、基板中に形成されてバリア層で埋められたフィーチャ輪郭、および次にバリア層を覆って配置された導電性材料を有する基板が、導電性材料を除去される場合がある。基板上に平坦化した表面を形成するためにバリア層を第３のＣＭＰプロセスによって第３のステーション１０６中で処理した状態で、除去を、ＣＭＰプロセスによって第１のプロセシングステーション１０２および第２のプロセシングステーション１０３中での２ステップで行うことができる。
【００１４】
システム１００において説明する実施形態は、プロセシングステーション１０２、１０３および１０６、搬送ステーション１１０、およびカルーセル１１２を支持する基底部１０８を含む。複数のコンディショニングデバイス１８２が、基底部１０８に連結して示され、プロセシングステーション１０２、１０３および１０６の各々の上方にコンディショニングデバイス１８２を選択的に置くために矢印１０９によって指し示される方向に動くことができる。搬送ステーション１１０は、一般に、ローディングロボット１１６を介してシステム１００へのおよびそこからの基板１１４の搬送を容易にする。ローディングロボット１１６は、典型的には、搬送ステーション１１０とインターフェース１２０との間で基板１１４を搬送し、インターフェース１２０は、クリーニングモジュール１２２、計量デバイス１０４、および１つまたは複数の基板保管カセット１１８を含むことができる。
【００１５】
搬送ステーション１１０は、投入バッファステーション１２４、搬出バッファステーション１２６、搬送ロボット１３２、およびロードカップアセンブリ１２８を備える。ローディングロボット１１６は、投入バッファステーション１２４上に基板１１４を置く。搬送ロボット１３２は、基板の端部で基板１１４をつかむ空気圧グリッパフィンガを各々が有する２つのグリッパアセンブリを有する。搬送ロボット１３２は、投入バッファステーション１２４から基板１１４を持ち上げ、ロードカップアセンブリ１２８の上方で基板１１４を位置決めするためにグリッパおよび基板１１４を回転させ、次に基板１１４をロードカップアセンブリ１２８上へと載せる。
【００１６】
カルーセル１１２は、処理中に１枚の基板１１４を各々が保持する複数のキャリアヘッド１９０を支持する。カルーセル１１２は、搬送ステーション１１０とプロセシングステーション１０２、１０３および１０６との間でキャリアヘッド１９０を動かす。カルーセル１１２は、基底部１０８上の中心に配置され、複数のアーム１３８を含む。各アーム１３８は、キャリアヘッド１９０のうちの１つを支持する。図１に図示したアーム１３８のうちの２つを、破線で示して、搬送ステーション１１０およびプロセシングステーション１０６のプロセシング表面１２５を見ることができるようにしている。ユーザによって規定されるシーケンスで、キャリアヘッド１９０をプロセシングステーション１０２、１０３、１０６と搬送ステーション１１０との間で動かすことができるように、カルーセル１１２は、インデックス可能である。
【００１７】
キャリアヘッド１９０が、基板１１４を保持すると同時に、基板１１４をプロセシングステーション１０２、１０３、１０６中に配置する、このことは、基板１１４を同じキャリアヘッド１９０中に保持しながらステーション間を動かすことによって、基板を逐次的に処理することを可能にする。
【００１８】
プロセシングシステム１００およびその上で実行されるプロセスの制御を容易にするために、 中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、および支援回路１４６を備えているコントローラ１４０を、プロセシングシステム１００に接続する。ＣＰＵ１４２を、圧力およびシステム１００上に配置されている様々な駆動装置を制御するために工業的設定の際に使用することができる任意の形式のコンピュータプロセッサのうちの１つとすることができる。メモリ１４４を、ＣＰＵ１４２に接続する。メモリ１４４、すなわちコンピュータ可読媒体を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはローカルもしくは遠隔の任意の他の形式のデジタル記憶装置などの容易に入手可能なメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。従来方式でプロセッサを支援するために、支援回路１４６をＣＰＵ１４２に接続する。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含む。
【００１９】
プロセシングシステム１００および／またはコントローラ１４０を動作させるための電力は、電源１５０によって与えられる。例示的に、搬送ステーション１１０、インターフェース１２０、ローディングロボット１１６、およびコントローラ１４０を含むプロセシングシステム１００の複数の構成要素に接続された電源１５０が、示されている。
【００２０】
図２は、従来のＣＭＰプロセスを実行するように構成されたプロセシングステーション１０６の一実施形態の部分断面図である。研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の上方に設置されたコンディショニングデバイス１８２およびスプレーバー２５５が、示されている。スプレーバー２５５は、研磨パッド２２６の半径の少なくとも一部に流体を与えるように適合した複数のノズル２５８を含む。スプレーバー２５５は、中心線Ａの周りで基底部１０８に回転可能に連結され、プロセシング表面１２５の方に向けられた流体２６０を与える。流体２６０を、化学薬品溶液、クリーニング溶液、またはこれらの組み合わせとすることができる。例えば、流体２６０を、基板のフィーチャ面から物質を除去する際に助けるように適合した研磨剤含有研磨コンパウンドまたは研磨剤を含まない研磨コンパウンドとすることができる。還元剤、および過酸化水素水などの酸化剤を、流体２６０に添加することもできる。あるいは、流体２６０を、研磨材料２２８からの研磨副生成物を除去するためのリンス液またはフラッシュ液として使用される、脱イオン水（ＤＩＷ）などのリンス剤とすることができる。代替例では、プロセシング表面１２５の微細な細孔構造を開孔させるプロセシング表面１２５のコンディショニングを促進させるために、流体２６０を使用することができる。
【００２１】
コンディショニングデバイス１８２は、一般に、ヘッドアセンブリ２０２に連結されたコンディショナキャリア２１２を含み、そのヘッドアセンブリ２０２は、アーム２０６によって支持部材２０４に連結される。支持部材２０４は、プロセシングステーション１０６の基底部１０８を貫通して配置される。ベアリングを基底部１０８と支持部材２０４との間に設けて、中心線Ｂの周りでの基底部１０８に対する支持部材２０４の回転を容易にする。アクチュエータ（図示せず）を、基底部１０８と支持部材２０４との間に連結することができ、中心線Ｂの周りでの支持部材２０４の回転の向きを制御し、プロセシングステーション１０６に対してヘッドアセンブリ２０２を横に設置する。支持部材２０４は、中心線Ｃの周りで、研磨パッド２２６に対してコンディショニング素子２０８を選択的に回転させるための駆動構成要素を収納することができる。コンディショナキャリア２１２またはヘッドアセンブリ２０２のうちの１つの垂直位置を制御するために、支持部材２０４は、流体コンジットを設けることもできる。
【００２２】
コンディショニング素子２０８を、コンディショナキャリア２１２の底面に結合する。コンディショナキャリア２１２を、ヘッドアセンブリ２０２に連結し、研磨材料２２８をコンディショニングするために中心線Ｃの周りを回転させながら、プラテン２３０に対して選択的に押し付けることができる。同様に、その上に研磨パッド２２６があるプラテン２３０が、中心線Ｄの周りを基底部１０８に対して回転する。コンディショニング素子２０８を、約０．１ポンド−力から約２０ポンド−力の間の圧力またはダウンフォースで研磨材料２２８に押し付けることができる。コンディショニング素子２０８を、研磨材料２２８をすり減らしかつ能力を高めるように構成された、ダイアモンドまたはセラミック材料などの研磨剤ディスクとすることができる。あるいは、コンディショニング素子２０８を、ナイロン剛毛を有するディスクなどのブラシタイプのコンディショニングディスクとすることができる。ユーザによって望まれるような新しいディスクまたは別のディスクを与えるために、コンディショニング素子２０８を、簡単に交換されるように適合させる。
【００２３】
一実施形態では、研磨パッド２２６の研磨材料２２８は、ＣＭＰにおいて典型的に利用されるポリマー系のパッド材料などの商業的に入手可能なパッド材料である。ポリマー材料を、ポリウレタン、ポリカーボネート、フッ素系ポリマー、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＡ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはこれらの組み合わせとすることができる。パッド材料は、開セル型または閉セル型発泡ポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、およびプロセシング化学薬品に適合する類似の材料をさらに含むことができる。別の一実施形態では、パッド材料は、多孔質コーティングにより含浸させたフェルト材料である。
【００２４】
一般に、研磨パッド２２６は、微細な細孔構造を含むことができるナップを含むプロセシング表面１２５を備える。ナップおよび／または細孔構造が、基板のフィーチャ面からの物質の除去をもたらす。研磨コンパウンド保持、研磨作用または除去作用、物質および流体の移動などの性質は、除去速度に影響を与える。基板からの物質の最適な除去を促進させるために、プロセシング表面１２５を、比較的高く安定な除去速度を与えるように粗くしなければならないおよび／または完全にかつ一様に開孔しなければならない。粗くしたプロセシング表面１２５は、パッド表面濡れ性を高め、例えば、研磨コンパウンドから供給される砥粒などの研磨コンパウンドを分散させることによって、除去を促進する。
【００２５】
図３は、プロセシング表面１２５上でのコンディショニングスイープパターン３００を示す研磨パッド２２６の上平面図である。基板からの物質の除去速度の向上を促進するために、コンディショニング素子２０８をプロセシング表面１２５全体にわたって掃引して、プロセシング表面１２５をコンディショニングするおよび／またはリフレッシュする。コンディショニング素子２０８に加えられるダウンフォースは、スイープパターン３００全体にわたって実質的に同じであり、スイープパターン３００はプロセシング表面１２５全体にわたって別の効果を助長する。
【００２６】
図３では、プロセシング表面１２５を、異なるコンディショニング効果をコンディショニング素子２０８から受ける場合がある２つのゾーンへと分割する。基板を研磨するための径方向の表面積の増大をもたらしプロセシング表面１２５を効率的に使用するように、研磨パッド２２６の全プロセシング表面１２５をコンディショニングするために、スイープパターン３００は、研磨パッド２２６の端部３１５を越えてコンディショニング素子２０８の中心を動かすことを含む。コンディショニング素子２０８の中心が端部３１５を越えて動くので、コンディショニング素子２０８の一部が、プロセシング表面１２５と接触せず、研磨パッド２２６と接触しているコンディショニング素子２０８の表面積を減少させる。コンディショニング素子２０８に加えられるダウンフォースが同じであるとき、接触の減少は、内側ゾーン３０５と比較してプロセシング表面の周辺ゾーン３１０により大きな圧力が加えられることを容易にする。例えば、内側ゾーン３０５は、コンディショニング素子２０８から実質的に均一な表面圧力を受けるが、周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８から違う表面圧力を受ける。同じダウンフォースがスイープパターン３００全体にわたりコンディショニング素子２０８に加えられるときに、この不均一な表面圧力は、プロセシング表面１２５の不均一なコンディショニングを助長する。
【００２７】
他の要因が、ゾーン３０５、３１０の一様でないコンディショニングすなわち不均一なコンディショニングの一因となる場合がある。例えば、コンディショニング素子２０８が端部３１５を越えて動くので、コンディショニング素子２０８は、端部３１５を越えては支持されないので傾くことがある。コンディショニング素子２０８の傾きは、周辺ゾーン３１０においてプロセシング表面１２５をより大きく粗くすることを助長する場合がある。
【００２８】
一実施形態では、研磨パッド２２６は、円形であり、約２４インチから約５２インチの間の直径を含む。内側ゾーン３０５を、研磨パッド２２６の幾何学的中心を含み周辺ゾーン３１０までのプロセシング表面１２５の中央の半径領域として定義することができる。周辺ゾーン３１０を、プロセシング表面１２５の端部領域として定義することができる。円形のコンディショニング素子２０８を使用する場合には、周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８の半径に実質的に等しい長さを含む。例えば、約４．０インチから約５．０インチの直径を有する円形のコンディショニング素子２０８を使用する場合には、周辺ゾーン３１０の長さは、約２．０インチから約２．５インチである。
【００２９】
図４は、プロセシング表面１２５の不均一なコンディショニングの結果を示す図３に示した研磨パッド２２６の部分断面図である。不均一なコンディショニングは、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５に達するにつれてのコンディショニング素子２０８からプロセシング表面１２５への不均一な表面圧力および／またはコンディショニング素子２０８からの傾きの産物である場合がある。周辺ゾーン３１０は、コンディショニング素子２０８によってオーバーコンディショニングされてしまい、少なくとも部分的に、コンディショニング素子２０８と接触しているプロセシング表面１２５の接触面積の減少および／またはコンディショニング素子２０８の傾きによって引き起こされる「端部すり減り（ｅｄｇｅ ｂａｌｄｉｎｇ）」と時には呼ばれる状態を引き起こす。周辺ゾーン３１０は、内側ゾーン３０５と比較して周辺ゾーン３１０のプロセシング表面１２５の高さの差分を示す寸法Ｈを含む。一実施形態では、寸法Ｈは、内側ゾーン３０５におけるプロセシング表面１２５の高さよりも約０．００５インチから約０．０１０インチ低い。高さの減少は、周辺ゾーン３１０に加えられた大きなコンディショニング力および周辺ゾーン３１０のところのプロセシング表面１２５の破壊を指し示す。したがって、周辺ゾーン３１０内のプロセシング表面１２５を、研磨プロセス中に実効的に利用できないことがあり、研磨パッド２２６の普通より早い交換を結果としてもたらすことがあり、その両者とも所有経費を増加させ、スループットを減少させる。
【００３０】
本明細書において説明する実施形態は、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６へ均一な圧力を与え、それゆえ研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５全体にわたる不均一なコンディショニングの効果を無効にするための方法および装置を提供する。一実施形態では、コンディショニング素子２０８のダウンフォースを、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５のところにまたはその近くにあるときに、低いダウンフォースを含むように変化させることができる。この実施形態では、研磨パッド２２６の全プロセシング表面１２５に均一なダウンフォースを与えるために、スイープパターン３００（図３）中にダウンフォースを変化させるコントローラに、コンディショニングヘッドアセンブリ２０２（図２）を連結することができる。ダウンフォースの変化は、研磨パッド２２６からオーバーハングするコンディショニング素子２０８の表面積に依存する場合がある。例えば、コンディショニング素子２０８が研磨パッド２２６の端部３１５のところにまたはその近くにあるときに小さなダウンフォースへと、そしてコンディショニング素子２０８が内側ゾーン３０５内にあるときに大きなダウンフォースへと、ダウンフォースを循環させることができる。一例では、コンディショニング素子２０８が内側ゾーン３０５中にあるときには、第１のダウンフォースをコンディショニング素子２０８に加えることができ、コンディショニング素子が端部３１５のところにまたはその近くにあるときには、第２のダウンフォースをコンディショニング素子２０８に加えることができる。この様にして、均一なコンディショニング圧力を、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６に加える。第２のダウンフォースを、第１のダウンフォースの約４分の１（２５パーセント）か、約１／３（３３パーセント）か、または約１／２（５０パーセント）とすることができる。一実施形態では、ダウンフォースの減少が、端部３１５を通り過ぎるコンディショニング素子２０８の表面積の割合に基づき、ここでは、オーバーハングの程度（端部３１５を通り過ぎるコンディショニング素子２０８の部分）に基づく率だけ、ダウンフォースを低くする。この様にして、実質的に均一なコンディショニング圧力を、コンディショニング素子２０８から研磨パッド２２６に加える。
【００３１】
図５は、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５上の別の１つのコンディショニングスイープパターン５００を示す研磨パッド２２６の上平面図である。この実施形態では、研磨パッド延伸部５０５を、研磨パッド２２６の端部３１５に隣接して設置する。一実施形態では、研磨パッド延伸部５０５を、コンディショニング素子２０８に対する支持部材とし設け、コンディショニング素子２０８の中心が研磨パッド２２６の端部３１５までまたはそこを超えてスイープすることを可能にする。
【００３２】
図６は、研磨パッド２２６の一部および研磨パッド延伸部５０５の断面図である。研磨パッド２２６の端部３１５に対して移動可能な支持部材５１０上に、研磨パッド延伸部５０５を配置する。プロセシング表面５２５を有する端部延伸部５２６を、支持部材５１０の上側表面５１５上に支持する。一実施形態では、端部延伸部５２６を、上に説明したような研磨材料２２８の小片とすることができる。別の一実施形態では、端部延伸部５２６を、上に説明したような研磨材料２２８よりも大きな堅さを有する商業的に入手可能なパッド材料とすることができる。別の一実施形態では、端部延伸部５２６を、非消耗性または半消耗性である場合がある犠牲材料または受け面とすることができる。端部延伸部５２６の交換を可能にする方式で支持部材５１０の上側表面５１５に、端部延伸部５２６を接着するまたは別の方法で取り外し可能に結合する。
【００３３】
研磨パッド延伸部５０５および支持部材５１０のうちの一方または両方は、研磨パッド２２６に対して選択的に固定されるまたは調節可能である。一実施形態では、支持部材５１０および研磨パッド延伸部５０５を、プロセシング表面および／または端部３１５の水平面に対して垂直（Ｚ方向）におよび水平（Ｘ方向および／またはＹ方向）に調節することができ、次に研磨パッド２２６に対して固定することができる。一実施形態では、支持部材を、プロセシングステーションの基底部１０８に連結する。１つの態様では、研磨パッド延伸部５０５は、少なくともＸ方向およびＺ方向に端部延伸部５２６の位置を調節するように適合した駆動システム６０５を含む、または駆動システム６０５に連結される。研磨パッド２２６の周辺端３１５との間に小さなギャップを設けることができ、研磨パッド延伸部５０５から干渉を受けずに研磨パッド２２６の回転運動を可能にすることができる。
【００３４】
一実施形態では、駆動システム６０５は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して横（Ｘ方向および／またはＹ方向）におよび／または垂直（Ｚ方向）に研磨パッド延伸部５０５を動かすように適合したアクチュエータ６１０を含む。一実施形態では、アクチュエータ６１０は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して横におよび／または垂直に研磨パッド延伸部５０５を動かすように適合したブレーキ付きの空気モータである。アクチュエータ６１０を駆動プラットフォーム６１５に連結することができ、駆動プラットフォーム６１５を次に固定具によって基底部１０８に連結することができ、基底部１０８に対して駆動プラットフォーム６１５を調節するためにこの固定具を緩めることができ、駆動プラットフォーム６１５は、研磨パッド２２６および／またはプラテン２３０に対して研磨パッド延伸部５０５を動かす。別の一実施形態では、研磨パッド延伸部５０５の横方向の調節を、位置決めネジまたはボルトなどの１つまたは複数の固定具によって行い、同心円的または偏心のいずれかである。それに加えてまたは代替として、アクチュエータ６１０を、他の機械的駆動装置か電気機械的駆動装置の中で特に、油圧シリンダや、送りネジとすることができる。
【００３５】
新しい研磨パッド２２６をプラテン２３０上に取り付けるときに、研磨パッド延伸部５０５のプロセシング表面５２５の高さを、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の高さと一致させることができる。プロセシング表面５２５および１２５のどちらかの磨滅速度に応じて、プロセシング表面５２５の高さを再調節することができる。プロセシング表面５２５の高さを、研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５の高さと比較して直線定規またはゲージによって決定することができる。一実施形態では、（この図には示してない）コンディショニング素子２０８の下側表面によって、高さを決定する。
【００３６】
本発明者らは、研磨パッド２２６の材料と同一である材料から作られた端部延伸部５２６を使用した研磨パッド延伸部５０５を使用して試験を実行した。端部延伸部５０５のプロセシング表面５２５が研磨パッド２２６のプロセシング表面１２５と同じ速度で磨滅することを見出した。したがって、研磨パッド延伸部５０５を、処理中に再調節しないで、研磨パッド交換中に交換することができる。
【００３７】
本明細書において説明した実施形態は、研磨パッドに対して有害な場合があるコンディショニング効果を和らげるための方法および装置を提供する。本明細書において説明したような方法および装置は、パッドの長寿命化を助長し、研磨パッドの利用可能面積の増大を促進する。
【００３８】
上記説明は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに考案することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基底部の上側表面に連結されたプラテンを有する基底部と、
前記プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの周辺端に隣接して前記基底部に連結された支持部材と、
前記支持部材の上側表面に結合された受け材料であって、前記研磨パッドの前記研磨面と同一平面内にある上側表面を有する受け材料と
を備えた装置。
【請求項２】
前記プラテンが、円形であり、前記基底部に対して回転可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記受け材料がポリマー材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記研磨パッドおよび前記受け材料が同じ材料を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記支持部材が、前記研磨パッドの前記周辺端に対して横におよび／または垂直に前記支持部材を動かすための駆動システムに連結されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記研磨パッドが可動であり、前記受け材料が、前記研磨面に対して固定されており、且つギャップによって前記研磨面から離間している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
基底部の上側表面に回転可能に連結されたプラテンを有する基底部と、
前記プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの周辺端に隣接して前記基底部に連結された支持部材であって、前記研磨パッドの前記研磨面に対して調節可能な支持部材と、
前記支持部材の上側表面に結合された受け材料と
を備えた装置。
【請求項８】
前記研磨パッドが円形である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記研磨パッドおよび前記受け材料が同じ材料を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記研磨パッドに対してＸ方向およびＺ方向に直線的に前記支持部材を動かすために前記支持部材に連結された駆動システム
をさらに備えた、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記受け材料が、前記研磨パッドに対して固定されており、且つギャップによって前記研磨パッドから離間している、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
研磨パッドをコンディショニングする方法であって、
回転する研磨パッドの研磨面に対してコンディショニングディスクを押し付けることと、
前記コンディショニングディスクの少なくとも一部が前記研磨面の周辺端を越えて延びることを含むスイープパターンで、前記研磨面全体にわたり前記コンディショニングディスクを動かすことと、
前記スイープパターン全体にわたって前記コンディショニングディスクから前記研磨面への実質的に均一な圧力を維持することと
を含む方法。
【請求項１３】
前記スイープパターンが、前記研磨パッドから離れている受け面に接触するように前記研磨面の前記周辺端を横切って前記コンディショニング素子の少なくとも一部をスイープすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記受け面が前記研磨面と同一平面内にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記受け面および前記研磨面が同じ材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
基底部の上側表面に連結されたプラテンを有する基底部と、
前記プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの周辺端に隣接して前記基底部に連結された支持部材と、
前記支持部材の上側表面に結合された受け材料であって、前記研磨パッドの前記研磨面と同一平面内にある上側表面を有する受け材料と
を備えた装置。
【請求項２】
前記プラテンが、円形であり、前記基底部に対して回転可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記受け材料がポリマー材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記研磨パッドおよび前記受け材料が同じ材料を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記支持部材が、前記研磨パッドの前記周辺端に対して横におよび／または垂直に前記支持部材を動かすための駆動システムに連結されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記研磨パッドが可動であり、前記受け材料が、前記研磨面に対して固定されており、且つギャップによって前記研磨面から離間している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
基底部の上側表面に回転可能に連結されたプラテンを有する基底部と、
前記プラテンの上側表面に結合された研磨パッドであって、研磨面を有する研磨パッドと、
前記研磨パッドの周辺端に隣接して前記基底部に連結された支持部材であって、前記研磨パッドの前記研磨面に対して調節可能な支持部材と、
前記支持部材の上側表面に結合された受け材料と
を備えた装置。
【請求項８】
前記研磨パッドが円形である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記研磨パッドおよび前記受け材料が同じ材料を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記研磨パッドに対してＸ方向およびＺ方向に直線的に前記支持部材を動かすために前記支持部材に連結された駆動システム
をさらに備えた、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記受け材料が、前記研磨パッドに対して固定されており、且つギャップによって前記研磨パッドから離間している、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
研磨パッドをコンディショニングする方法であって、
回転する研磨パッドの研磨面に対してコンディショニングディスクを押し付けることと、
前記コンディショニングディスクの少なくとも一部が前記研磨面の周辺端を越えて延びることを含むスイープパターンで、前記研磨面全体にわたり前記コンディショニングディスクを動かすことと、
前記スイープパターン全体にわたって前記コンディショニングディスクから前記研磨面への実質的に均一な圧力を維持することと
を含む方法。
【請求項１３】
前記スイープパターンが、前記研磨パッドから離れている受け面に接触するように前記研磨面の前記周辺端を横切って前記コンディショニング素子の少なくとも一部をスイープすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記受け面が前記研磨面と同一平面内にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記受け面および前記研磨面が同じ材料を含む、請求項１３に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５０５７６２（Ｐ２０１２−５０５７６２Ａ）
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３２１０５（Ｐ２０１１−５３２１０５）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４５２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４４９５３
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４５２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４４９５３
【国際公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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