JP2000353681A - ケミカルメカニカル平坦化方法 - Google Patents
ケミカルメカニカル平坦化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ケミカルメカニカルポリシングシステムにお
ける固定砥粒パッドの消耗を最小限に抑えるシステムを
提供する。 【解決手段】 プラテン２３０およびプラテン上に配置
されたポリシング材２５２のウェブ４０２を一般に含
む、基板１２２を研磨するための半導体基板処理システ
ムである。システムの各態様には、ポリシング材上に第
一および第二研磨流体をそれぞれ供給する第一流体送出
アームおよび第二流体送出アームが含まれる。センサ２
２６は、ポリシングプロセスの温度を表す信号を生成す
る。任意であるが、この信号は、例えばプラテンまたは
研磨ヘッドの内部に供給される熱伝達流体の温度を変え
たり、研磨流体の温度を変えたり、研磨流体の化学成分
を調整したりすることによってポリシング測定基準を調
整するために利用される。
ける固定砥粒パッドの消耗を最小限に抑えるシステムを
提供する。 【解決手段】 プラテン２３０およびプラテン上に配置
されたポリシング材２５２のウェブ４０２を一般に含
む、基板１２２を研磨するための半導体基板処理システ
ムである。システムの各態様には、ポリシング材上に第
一および第二研磨流体をそれぞれ供給する第一流体送出
アームおよび第二流体送出アームが含まれる。センサ２
２６は、ポリシングプロセスの温度を表す信号を生成す
る。任意であるが、この信号は、例えばプラテンまたは
研磨ヘッドの内部に供給される熱伝達流体の温度を変え
たり、研磨流体の温度を変えたり、研磨流体の化学成分
を調整したりすることによってポリシング測定基準を調
整するために利用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、基板
をポリシングする方法に関する。
をポリシングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハ処理では、ウェーハ等の
半導体ワークピース（すなわち、基板）上のデバイス密
度を高める優れた能力のため、ケミカルメカニカル平坦
化、すなわちＣＭＰの使用が支持を得ている。半導体製
造においてウェーハ上に形成される層の平坦化の要請が
増大するにつれて、システム（すなわち、プロセスツー
ル）スループットをより大きくしつつウェーハダメージ
をより少なく抑え、ウェーハ平坦化も向上させるという
要求が増大している。
半導体ワークピース（すなわち、基板）上のデバイス密
度を高める優れた能力のため、ケミカルメカニカル平坦
化、すなわちＣＭＰの使用が支持を得ている。半導体製
造においてウェーハ上に形成される層の平坦化の要請が
増大するにつれて、システム（すなわち、プロセスツー
ル）スループットをより大きくしつつウェーハダメージ
をより少なく抑え、ウェーハ平坦化も向上させるという
要求が増大している。
【０００３】こうした要求に応えた二つの代表的な装置
が、１９９８年９月８日にPerlovらに与えられた米国特
許第５，８０４，５０７号および１９９８年４月１５日
にTollesらに与えられた米国特許第５，７３８，５７４
号に記載されている。PerlovおよびTollesらは、隣接す
る液体充填槽内に配置されたカセットからウェーハを供
給する平坦化システムを有するＣＭＰシステムを開示し
ている。搬送機構、すなわちロボットは、充填槽から搬
送ステーションへのウェーハ搬送を容易にする。搬送ス
テーションは、一般に、カルーセルに取り付けられた四
つの処理ヘッドの一つにウェーハを配置するロードカッ
プを有する。カルーセルは、各処理ヘッドをロードカッ
プの上方で連続移動させてウェーハを受け取る。処理ヘ
ッドがローディングされると、カルーセルは、処理ヘッ
ドおよびウェーハを移動させてポリシング用の平坦化ス
テーションを通す。ウェーハは、スラリやその他の研磨
流体媒体を供給しつつウェーハをポリシングパッドに対
して相対移動させることによって平坦化される。ポリシ
ングパッドは研磨面を含んでいてもよい。スラリは、通
常、ウェーハからの材料除去を助ける化学薬品および研
磨剤の双方を含む。平坦化処理終了後、ウェーハは、搬
送ステーションを通って、充填槽に配置された正しいカ
セットに戻される。
が、１９９８年９月８日にPerlovらに与えられた米国特
許第５，８０４，５０７号および１９９８年４月１５日
にTollesらに与えられた米国特許第５，７３８，５７４
号に記載されている。PerlovおよびTollesらは、隣接す
る液体充填槽内に配置されたカセットからウェーハを供
給する平坦化システムを有するＣＭＰシステムを開示し
ている。搬送機構、すなわちロボットは、充填槽から搬
送ステーションへのウェーハ搬送を容易にする。搬送ス
テーションは、一般に、カルーセルに取り付けられた四
つの処理ヘッドの一つにウェーハを配置するロードカッ
プを有する。カルーセルは、各処理ヘッドをロードカッ
プの上方で連続移動させてウェーハを受け取る。処理ヘ
ッドがローディングされると、カルーセルは、処理ヘッ
ドおよびウェーハを移動させてポリシング用の平坦化ス
テーションを通す。ウェーハは、スラリやその他の研磨
流体媒体を供給しつつウェーハをポリシングパッドに対
して相対移動させることによって平坦化される。ポリシ
ングパッドは研磨面を含んでいてもよい。スラリは、通
常、ウェーハからの材料除去を助ける化学薬品および研
磨剤の双方を含む。平坦化処理終了後、ウェーハは、搬
送ステーションを通って、充填槽に配置された正しいカ
セットに戻される。
【０００４】一般に、研磨粒子を含んだスラリは多くの
好ましくない面を持つ。例えば、スラリによって運ばれ
る研磨粒子は沈殿し, スラリ中の研磨粒子濃度を変化さ
せることがある。また、スラリ中の研磨剤は、ポンプ機
構や関連する配管を磨耗および腐食させて定期保守およ
び交換を必要とする一方、装置および部品の耐用年数を
縮めてしまう。さらに、工具表面で乾いたスラリは除去
し難く、ポリシング作業を妨げたりウェーハ表面にダメ
ージを与える望ましくない粒状物となることがある。
好ましくない面を持つ。例えば、スラリによって運ばれ
る研磨粒子は沈殿し, スラリ中の研磨粒子濃度を変化さ
せることがある。また、スラリ中の研磨剤は、ポンプ機
構や関連する配管を磨耗および腐食させて定期保守およ
び交換を必要とする一方、装置および部品の耐用年数を
縮めてしまう。さらに、工具表面で乾いたスラリは除去
し難く、ポリシング作業を妨げたりウェーハ表面にダメ
ージを与える望ましくない粒状物となることがある。
【０００５】一つの解決法は、ポリシングパッド中に複
数の固定研磨要素を含ませることによってスラリ中で研
磨粒子を使用しないようにすることである。一般に、固
定研磨要素は、バッキング材のウェブ上に配置された結
合剤中に保持された研磨粒子を含んでいる。プレコンデ
ィショニング作業中、結合剤の一部が除去されることに
より研磨粒子の一部が露出する。露出した研磨粒子は、
ポリシングプロセスの機械的要素を与える。プレコンデ
ィショニングの方法は、十分発達していないので、過度
にパッド材料を除去しないように注意しなければならな
い。このような固定砥粒パッドの例は、Rutherfordらに
よる米国特許第５，６９２，９５０号（１９９７年１２
月２日発行）およびHaasらによる米国特許第５，４５
３，３１２号（１９９５年９月２６日発行）に記載され
ている。通常、（研磨粒子なしの）研磨流体が固定砥粒
パッドとともに用いられ、ポリシングプロセスの化学的
要素を与える。
数の固定研磨要素を含ませることによってスラリ中で研
磨粒子を使用しないようにすることである。一般に、固
定研磨要素は、バッキング材のウェブ上に配置された結
合剤中に保持された研磨粒子を含んでいる。プレコンデ
ィショニング作業中、結合剤の一部が除去されることに
より研磨粒子の一部が露出する。露出した研磨粒子は、
ポリシングプロセスの機械的要素を与える。プレコンデ
ィショニングの方法は、十分発達していないので、過度
にパッド材料を除去しないように注意しなければならな
い。このような固定砥粒パッドの例は、Rutherfordらに
よる米国特許第５，６９２，９５０号（１９９７年１２
月２日発行）およびHaasらによる米国特許第５，４５
３，３１２号（１９９５年９月２６日発行）に記載され
ている。通常、（研磨粒子なしの）研磨流体が固定砥粒
パッドとともに用いられ、ポリシングプロセスの化学的
要素を与える。
【０００６】固定砥粒パッドは、通常、研磨スラリと共
に用いられる従来のパッドよりも磨耗（すなわちポリシ
ングプロセス中の消耗）が緩やかである。典型的な固定
砥粒パッドには、約０．４０μｍの高さとなる研磨要素
が含まれる。固定砥粒パッドの薄い断面形状のため、プ
レコンディショニング中はパッドが不必要に消耗しない
ように注意をしなければならない。固定砥粒パッドがコ
ンディショニングされてポリシングの均一性が維持でき
そうもない状態まで磨耗したら、パッドは交換しなけれ
ばならない。パッドの交換を容易にするため、通常、ポ
リシングシステムは保守期間中に停止させられる。パッ
ド交換の頻度は、ポリシングシステムの処理能力の低下
に直接的に相関する。従って、コンディショニング装置
とパッドの消耗を最小限に抑えるプロセス制御が組み込
まれたポリシングシステムが望ましいであろう。
に用いられる従来のパッドよりも磨耗（すなわちポリシ
ングプロセス中の消耗）が緩やかである。典型的な固定
砥粒パッドには、約０．４０μｍの高さとなる研磨要素
が含まれる。固定砥粒パッドの薄い断面形状のため、プ
レコンディショニング中はパッドが不必要に消耗しない
ように注意をしなければならない。固定砥粒パッドがコ
ンディショニングされてポリシングの均一性が維持でき
そうもない状態まで磨耗したら、パッドは交換しなけれ
ばならない。パッドの交換を容易にするため、通常、ポ
リシングシステムは保守期間中に停止させられる。パッ
ド交換の頻度は、ポリシングシステムの処理能力の低下
に直接的に相関する。従って、コンディショニング装置
とパッドの消耗を最小限に抑えるプロセス制御が組み込
まれたポリシングシステムが望ましいであろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、ケミカルメカ
ニカルポリシングシステムにおける固定砥粒パッドの消
耗を最小限に抑えるシステムがこの技術分野で要望され
ている。
ニカルポリシングシステムにおける固定砥粒パッドの消
耗を最小限に抑えるシステムがこの技術分野で要望され
ている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】全体として、本発明は、
基板を平坦化するシステムおよび方法を提供するもので
ある。ある態様では、本発明は、ポリシング材の少なく
とも一部分が載置され、第一流体送出アームおよび第二
流体送出アームを有する研磨プラテンを提供する。第一
流体送出アームは、ポリシング材に第一研磨流体を供給
することができる。第二流体送出アームは、ポリシング
材に第二研磨流体を供給することができる。
基板を平坦化するシステムおよび方法を提供するもので
ある。ある態様では、本発明は、ポリシング材の少なく
とも一部分が載置され、第一流体送出アームおよび第二
流体送出アームを有する研磨プラテンを提供する。第一
流体送出アームは、ポリシング材に第一研磨流体を供給
することができる。第二流体送出アームは、ポリシング
材に第二研磨流体を供給することができる。
【０００９】別の態様では、基板ポリシング装置が、ポ
リシング材の少なくとも一部分が載置された研磨プラテ
ンであって、その部分で基板がポリシングプロセスを受
けるようになっている研磨プラテンを備えている。セン
サは、ポリシングプロセスの温度を表す信号を形成す
る。任意ではあるが、この信号は、例えばプラテンまた
は研磨ヘッドの内部に供給される熱伝達流体の温度を変
えたり、研磨流体の温度を変えたり、研磨流体の化学成
分を調整したりすることによってポリシング測定基準を
調整するために利用される。
リシング材の少なくとも一部分が載置された研磨プラテ
ンであって、その部分で基板がポリシングプロセスを受
けるようになっている研磨プラテンを備えている。セン
サは、ポリシングプロセスの温度を表す信号を形成す
る。任意ではあるが、この信号は、例えばプラテンまた
は研磨ヘッドの内部に供給される熱伝達流体の温度を変
えたり、研磨流体の温度を変えたり、研磨流体の化学成
分を調整したりすることによってポリシング測定基準を
調整するために利用される。
【００１０】他の態様では、基板ポリシング用の装置
は、研磨プラテン上に配置された少なくとも第一の部分
を有するポリシング材のウェブを備えている。分析器
は、ポリシング材に供給された研磨流体からポリシング
測定基準を求める。
は、研磨プラテン上に配置された少なくとも第一の部分
を有するポリシング材のウェブを備えている。分析器
は、ポリシング材に供給された研磨流体からポリシング
測定基準を求める。
【００１１】他の態様では、ワークピースを処理する方
法も開示される。ある態様では、この方法は、ポリシン
グ測定基準の指標を検出するステップと、材料除去の速
度を調整するステップと、を備えている。一部の態様で
は、前記材料除去速度を調整するステップが、研磨ヘッ
ド内を循環する流体の温度を変化させるステップや、プ
ラテン内を循環する流体の温度を変化させるステップ
や、研磨流体の化学的性質を変化させるステップなどを
更に含んでいてもよい。前記指標を検出するステップ
は、流出流体を分析するステップと、温度を検出するス
テップと、を含んでいてもよい。
法も開示される。ある態様では、この方法は、ポリシン
グ測定基準の指標を検出するステップと、材料除去の速
度を調整するステップと、を備えている。一部の態様で
は、前記材料除去速度を調整するステップが、研磨ヘッ
ド内を循環する流体の温度を変化させるステップや、プ
ラテン内を循環する流体の温度を変化させるステップ
や、研磨流体の化学的性質を変化させるステップなどを
更に含んでいてもよい。前記指標を検出するステップ
は、流出流体を分析するステップと、温度を検出するス
テップと、を含んでいてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の開示は、添付の図面とと
もに以下の詳細な説明を検討することによって容易に理
解することができる。
もに以下の詳細な説明を検討することによって容易に理
解することができる。
【００１３】理解を容易にするため、図面に共通の同一
要素は、可能な限り同一の参照番号を用いて示される。
要素は、可能な限り同一の参照番号を用いて示される。
【００１４】図１は、ケミカルメカニカル平坦化システ
ム１００の平面図である。典型的なシステム１００は、
一般に、工場インタフェース１０２と、ローディングロ
ボット１０４と、ポリシングモジュール１０６とを備え
ている。一般に、ローディングロボット１０４が工場イ
ンタフェース１０２およびポリシングモジュール１０６
の付近に配置され、両者間の基板搬送を容易にしてい
る。
ム１００の平面図である。典型的なシステム１００は、
一般に、工場インタフェース１０２と、ローディングロ
ボット１０４と、ポリシングモジュール１０６とを備え
ている。一般に、ローディングロボット１０４が工場イ
ンタフェース１０２およびポリシングモジュール１０６
の付近に配置され、両者間の基板搬送を容易にしてい
る。
【００１５】コントローラ１０８は、システム１００を
構成するモジュールの制御および統合を容易にするため
に設けられている。コントローラ１０８は、中央演算装
置（ＣＰＵ）１１０、メモリ１１２、および支援回路１
１４を備えている。コントローラ１０８は、システム１
００の様々な構成要素に接続されており、例えば、研磨
プロセス、洗浄プロセスおよび搬送プロセスの制御を容
易にしている。
構成するモジュールの制御および統合を容易にするため
に設けられている。コントローラ１０８は、中央演算装
置（ＣＰＵ）１１０、メモリ１１２、および支援回路１
１４を備えている。コントローラ１０８は、システム１
００の様々な構成要素に接続されており、例えば、研磨
プロセス、洗浄プロセスおよび搬送プロセスの制御を容
易にしている。
【００１６】工場インタフェース１０２は、一般に、洗
浄モジュール１１６および一つ以上のウェーハカセット
１１８を含む。ウェーハカセット１１８、洗浄モジュー
ル１１６および入力モジュール１２４間で基板１２２を
搬送するためにインタフェースロボット１２０を用いら
れる。入力モジュール１２４は、ローディングロボット
１０４によるポリシングモジュール１０６および工場イ
ンタフェース１０２間の基板１２２の搬送を容易にする
ように配置されている。例えば、インタフェースロボッ
ト１２０によってカセットから回収された未研磨の基板
１２２を入力モジュール１２４に搬送し、ここでローデ
ィングロボットが基板１２２にアクセスできるようにな
っていてもよく、また、ポリシングモジュール１０６か
ら戻った研磨済み基板１２２を、ローディングロボット
１０４によって入力モジュール１２４内に配置してもよ
い。研磨済み基板１２２は、通常、入力モジュール１２
４から洗浄モジュール１１６に移され、その後、工場イ
ンタフェースロボット１２０が洗浄済み基板１２２をカ
セット１１８に戻す。好適に使用することができるこの
ような工場インタフェース１０２の一例は、１９９９年
６月１５日出願の米国特許仮出願第６０／１３９，２２
２号に開示されている。
浄モジュール１１６および一つ以上のウェーハカセット
１１８を含む。ウェーハカセット１１８、洗浄モジュー
ル１１６および入力モジュール１２４間で基板１２２を
搬送するためにインタフェースロボット１２０を用いら
れる。入力モジュール１２４は、ローディングロボット
１０４によるポリシングモジュール１０６および工場イ
ンタフェース１０２間の基板１２２の搬送を容易にする
ように配置されている。例えば、インタフェースロボッ
ト１２０によってカセットから回収された未研磨の基板
１２２を入力モジュール１２４に搬送し、ここでローデ
ィングロボットが基板１２２にアクセスできるようにな
っていてもよく、また、ポリシングモジュール１０６か
ら戻った研磨済み基板１２２を、ローディングロボット
１０４によって入力モジュール１２４内に配置してもよ
い。研磨済み基板１２２は、通常、入力モジュール１２
４から洗浄モジュール１１６に移され、その後、工場イ
ンタフェースロボット１２０が洗浄済み基板１２２をカ
セット１１８に戻す。好適に使用することができるこの
ような工場インタフェース１０２の一例は、１９９９年
６月１５日出願の米国特許仮出願第６０／１３９，２２
２号に開示されている。
【００１７】ローディングロボット１０４は、一般に、
工場インタフェース１０２およびポリシングモジュール
１０６の付近に配置され、ロボット１０４によって行わ
れる運動の範囲が両者間の基板１２２の搬送を容易にす
るようになっていいる。ローディングロボット１０４の
一例は、カリフォルニア州リッチモンドにあるKensingt
on Laboratories社によって製作された４リンクロボッ
トである。
工場インタフェース１０２およびポリシングモジュール
１０６の付近に配置され、ロボット１０４によって行わ
れる運動の範囲が両者間の基板１２２の搬送を容易にす
るようになっていいる。ローディングロボット１０４の
一例は、カリフォルニア州リッチモンドにあるKensingt
on Laboratories社によって製作された４リンクロボッ
トである。
【００１８】典型的なローディングロボット１０４は、
末端に回転アクチュエータ１２８を有する連接アーム１
２６を有している。エッジ接触グリッパ１３０が回転ア
クチュエータ１２８に連結されている。回転アクチュエ
ータ１２８は、グリッパ１３０によって固定された基板
１２２を、基板１２２の図形側１２０に接触したり露出
した図形にスクラッチやダメージを与えることなく、垂
直または水平方向に向けることができる。また、エッジ
接触グリッパ１３０は、搬送中、基板１２２を確実に保
持し、基板１２２が脱落しないようにする。静電グリッ
パ、真空グリッパ、機械グリッパ等、他の種類のグリッ
パに代えてもよい。
末端に回転アクチュエータ１２８を有する連接アーム１
２６を有している。エッジ接触グリッパ１３０が回転ア
クチュエータ１２８に連結されている。回転アクチュエ
ータ１２８は、グリッパ１３０によって固定された基板
１２２を、基板１２２の図形側１２０に接触したり露出
した図形にスクラッチやダメージを与えることなく、垂
直または水平方向に向けることができる。また、エッジ
接触グリッパ１３０は、搬送中、基板１２２を確実に保
持し、基板１２２が脱落しないようにする。静電グリッ
パ、真空グリッパ、機械グリッパ等、他の種類のグリッ
パに代えてもよい。
【００１９】本発明とともに好適に使用することができ
る一つのポリシングモジュール１０６は、カリフォルニ
ア州サンタクララにあるApplied Materials社によって
製作されたREFLEXION（商標）ケミカルメカニカルポリ
ッシャである。ポリシングパッド、ポリシングウェブ、
またはそれらの組合せを用いるものを含む他のポリシン
グモジュール１０２も好適に使用することができる。別
の好適なシステムには、基板を平面内で回転、直線その
他の運動状態で研磨面に対し相対移動させるシステムが
含まれている。
る一つのポリシングモジュール１０６は、カリフォルニ
ア州サンタクララにあるApplied Materials社によって
製作されたREFLEXION（商標）ケミカルメカニカルポリ
ッシャである。ポリシングパッド、ポリシングウェブ、
またはそれらの組合せを用いるものを含む他のポリシン
グモジュール１０２も好適に使用することができる。別
の好適なシステムには、基板を平面内で回転、直線その
他の運動状態で研磨面に対し相対移動させるシステムが
含まれている。
【００２０】代表的なポリシングモジュール１０６は、
搬送ステーション１３６と、複数のポリシングステーシ
ョン１３２と、マシンベース１４０の上面または第１側
面１３８に配置されたカルーセル１３４と、を有する。
ある実施形態では、搬送ステーション１３６は、少なく
とも入力バッファステーション１４２、出力バッファス
テーション１４４、搬送ロボット１４６、およびロード
カップアセンブリ１４８を備えている。ローディングロ
ボット１０４は、入力バッファステーション１４２上に
基板１２２を配置する。搬送ロボット１４６は、二つの
グリッパアセンブリを有しており、これらは、基板１２
２を基板のエッジで把持する空気圧式グリッパフィンガ
ーをそれぞれ有している。搬送ロボット１４６は、入力
バッファステーション１４２から基板１２２を持ち上
げ、グリッパおよび基板１２２を回転させてロードカッ
プアセンブリ１４８の上方に基板１２２を配置し、その
後、ロードカップアセンブリ１４８上に基板１２２を下
ろす。好適に使用することの可能な搬送ステーションの
一例は、１９９９年１０月６日出願の米国特許出願第０
９／３１４,７７１号に記載されている。
搬送ステーション１３６と、複数のポリシングステーシ
ョン１３２と、マシンベース１４０の上面または第１側
面１３８に配置されたカルーセル１３４と、を有する。
ある実施形態では、搬送ステーション１３６は、少なく
とも入力バッファステーション１４２、出力バッファス
テーション１４４、搬送ロボット１４６、およびロード
カップアセンブリ１４８を備えている。ローディングロ
ボット１０４は、入力バッファステーション１４２上に
基板１２２を配置する。搬送ロボット１４６は、二つの
グリッパアセンブリを有しており、これらは、基板１２
２を基板のエッジで把持する空気圧式グリッパフィンガ
ーをそれぞれ有している。搬送ロボット１４６は、入力
バッファステーション１４２から基板１２２を持ち上
げ、グリッパおよび基板１２２を回転させてロードカッ
プアセンブリ１４８の上方に基板１２２を配置し、その
後、ロードカップアセンブリ１４８上に基板１２２を下
ろす。好適に使用することの可能な搬送ステーションの
一例は、１９９９年１０月６日出願の米国特許出願第０
９／３１４,７７１号に記載されている。
【００２１】カルーセル１３４は、Tollesによって前述
の米国特許第５，８０４，５０７号に全般的に記載され
ている。一般に、カルーセル１３４は、ベース１４０の
中央に配置される。カルーセル１３４は、通常、複数の
アーム１５０を含み、これらのアームは、それぞれ研磨
ヘッドアセンブリ１５２を支持する。図１に示されるア
ーム１５０のうちの二つは想像線で示してあり、ポリシ
ングステーション１３２および搬送ステーション１３６
のいずれかの研磨面１３１が見えるようにしてある。カ
ルーセル１３４は、研磨ヘッドアセンブリ１５２をポリ
シングステーション１３２と搬送ステーション１３４と
の間で移動させることができるように割出し可能であ
る。
の米国特許第５，８０４，５０７号に全般的に記載され
ている。一般に、カルーセル１３４は、ベース１４０の
中央に配置される。カルーセル１３４は、通常、複数の
アーム１５０を含み、これらのアームは、それぞれ研磨
ヘッドアセンブリ１５２を支持する。図１に示されるア
ーム１５０のうちの二つは想像線で示してあり、ポリシ
ングステーション１３２および搬送ステーション１３６
のいずれかの研磨面１３１が見えるようにしてある。カ
ルーセル１３４は、研磨ヘッドアセンブリ１５２をポリ
シングステーション１３２と搬送ステーション１３４と
の間で移動させることができるように割出し可能であ
る。
【００２２】各ポリシングステーション１３２の付近に
はコンディショニング装置１９０が配置されている。コ
ンディショニング装置１９０は、一般に、ポリシング面
１３１と接触するように動作させることの可能なコンデ
ィショニング要素１９２を備えている。
はコンディショニング装置１９０が配置されている。コ
ンディショニング装置１９０は、一般に、ポリシング面
１３１と接触するように動作させることの可能なコンデ
ィショニング要素１９２を備えている。
【００２３】図２は、ポリシングステーション１３２の
上方に支持された研磨ヘッド２０４アセンブリ１５２の
断面図である。研磨ヘッド２０４アセンブリ１５２は、
一般に、研磨ヘッドに接続された駆動装置２０２を備え
ている。駆動装置２０２は、一般に、研磨ヘッド２０４
に回転運動を与える。さらに、研磨ヘッド２０４は、研
磨ヘッド２０４に保持された基板１２２をポリシング面
１３１上に配置できるように、ポリシングステーション
１３２に向かって延びるように作動させることができ
る。
上方に支持された研磨ヘッド２０４アセンブリ１５２の
断面図である。研磨ヘッド２０４アセンブリ１５２は、
一般に、研磨ヘッドに接続された駆動装置２０２を備え
ている。駆動装置２０２は、一般に、研磨ヘッド２０４
に回転運動を与える。さらに、研磨ヘッド２０４は、研
磨ヘッド２０４に保持された基板１２２をポリシング面
１３１上に配置できるように、ポリシングステーション
１３２に向かって延びるように作動させることができ
る。
【００２４】駆動装置２０２は、カルーセル１３４のア
ーム１５０内に設けられたレール２１０上を並進するキ
ャリア２０８に接続されている。ボールねじや他の直線
運動装置２１２がキャリア２０８をカルーセル１３４に
接続し、駆動装置２０２および研磨ヘッド２０４をレー
ル２１０に沿って配置する。
ーム１５０内に設けられたレール２１０上を並進するキ
ャリア２０８に接続されている。ボールねじや他の直線
運動装置２１２がキャリア２０８をカルーセル１３４に
接続し、駆動装置２０２および研磨ヘッド２０４をレー
ル２１０に沿って配置する。
【００２５】ある実施形態では、研磨ヘッド２０４は、
カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Material
s社によって製作されたTITAN HEAD（商標）ウェーハキ
ャリアである。一般に、研磨ヘッド２０４は、延長リッ
プ部２１６を有するハウジング２１４を備えている。こ
の延長リップ部２１６は、ブラダ２２０が配置しされる
中央凹部２１８を画成する。ブラダ２２０は、エチレン
プロピレン、シリコーン、HYTREL（商標）等のエラスト
マー材料または熱可塑性エラストマーから構成すること
ができる。ブラダ２２０は、流体ソース２２２に接続さ
れ、ブラダ２２０の膨張または収縮を制御し得るように
なっている。ブラダ２２０は、基板１２２と接触する
と、収縮により研磨ヘッド２０４内に基板１２２を保持
し、基板１２２とブラダ２２０との間に真空を生成す
る。流体ソース（図示せず）は、通常、中央凹部２１８
内に配置され、ブラダ２２０に湿潤させる。この流体
は、真空が与えられたときに基板１２２およびブラダ２
２０間のシールを高めることでブラダ２２０への基板１
２２の保持を補助する。また、ブラダ２２０および基板
１２２間に位置する流体は、ブラダ２２０に基板１２２
を保持する表面張力を与える。
カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Material
s社によって製作されたTITAN HEAD（商標）ウェーハキ
ャリアである。一般に、研磨ヘッド２０４は、延長リッ
プ部２１６を有するハウジング２１４を備えている。こ
の延長リップ部２１６は、ブラダ２２０が配置しされる
中央凹部２１８を画成する。ブラダ２２０は、エチレン
プロピレン、シリコーン、HYTREL（商標）等のエラスト
マー材料または熱可塑性エラストマーから構成すること
ができる。ブラダ２２０は、流体ソース２２２に接続さ
れ、ブラダ２２０の膨張または収縮を制御し得るように
なっている。ブラダ２２０は、基板１２２と接触する
と、収縮により研磨ヘッド２０４内に基板１２２を保持
し、基板１２２とブラダ２２０との間に真空を生成す
る。流体ソース（図示せず）は、通常、中央凹部２１８
内に配置され、ブラダ２２０に湿潤させる。この流体
は、真空が与えられたときに基板１２２およびブラダ２
２０間のシールを高めることでブラダ２２０への基板１
２２の保持を補助する。また、ブラダ２２０および基板
１２２間に位置する流体は、ブラダ２２０に基板１２２
を保持する表面張力を与える。
【００２６】リテーナリング２２４は、研磨ヘッド２０
４に外接し、ポリシング中、研磨ヘッド２０４内に基板
１２２を保持する。任意ではあるが、研磨ヘッド２０４
を研磨流体供給装置に接続する通路（図示せず）を介し
て研磨流体をブラダ２２０と保持リング２２４との間に
ディスペンスしてもよい。
４に外接し、ポリシング中、研磨ヘッド２０４内に基板
１２２を保持する。任意ではあるが、研磨ヘッド２０４
を研磨流体供給装置に接続する通路（図示せず）を介し
て研磨流体をブラダ２２０と保持リング２２４との間に
ディスペンスしてもよい。
【００２７】ブラダ２２０および基板１２２相互間の熱
伝達を強化するため、ブラダ２２０は、カーボンブラッ
クやアセチレンブラックなどの伝導性熱伝達を促進する
充填材料を備えたエラストマから構成されていてもよ
い。アセチレンブラックはGulfOilから入手できる。こ
の他に、ブラダ２２０は、エラストマ材料内に配置され
た（すなわち、埋め込まれた）抵抗体２２１を含んでい
てもよい。通常は金属箔である抵抗体２２１は、ブラダ
２２０を加熱するための電力を供給する電源（図示せ
ず）に接続される。
伝達を強化するため、ブラダ２２０は、カーボンブラッ
クやアセチレンブラックなどの伝導性熱伝達を促進する
充填材料を備えたエラストマから構成されていてもよ
い。アセチレンブラックはGulfOilから入手できる。こ
の他に、ブラダ２２０は、エラストマ材料内に配置され
た（すなわち、埋め込まれた）抵抗体２２１を含んでい
てもよい。通常は金属箔である抵抗体２２１は、ブラダ
２２０を加熱するための電力を供給する電源（図示せ
ず）に接続される。
【００２８】基板１２２とブラダ２２０との間の熱伝達
を一層強化するため、ブラダ２２０内部の流体は、ブラ
ダ２２０と流体ソース２２２との間で循環させてもよ
い。流体ソース２２２は、ブラダ２２０に供給される流
体の温度制御を行う。流体は、空気、水または他の熱伝
達流体とすることができる。流体温度、ブラダ温度、ま
たは基板の温度もしくはポリシングプログラムの温度を
表す他の温度の値がコントローラ１０８に提供されるよ
うに、センサ２２６が研磨ヘッド２０４、ブラダ２２
０、またはブラダ２２０と流体源２２２を接続する流体
供給管路２２８内に配置される。このため、コントロー
ラ１０８は、ブラダ２２０を通る流体の温度または流量
が、基板１２２またはプロセスを所定の温度に制御する
ための調整を必要としているかどうかを決定する。この
他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケミカルメ
カニカルポリシングプロセスの化学的部分の加速のため
に熱を加えたり、減速のために熱を取り除くことができ
る。
を一層強化するため、ブラダ２２０内部の流体は、ブラ
ダ２２０と流体ソース２２２との間で循環させてもよ
い。流体ソース２２２は、ブラダ２２０に供給される流
体の温度制御を行う。流体は、空気、水または他の熱伝
達流体とすることができる。流体温度、ブラダ温度、ま
たは基板の温度もしくはポリシングプログラムの温度を
表す他の温度の値がコントローラ１０８に提供されるよ
うに、センサ２２６が研磨ヘッド２０４、ブラダ２２
０、またはブラダ２２０と流体源２２２を接続する流体
供給管路２２８内に配置される。このため、コントロー
ラ１０８は、ブラダ２２０を通る流体の温度または流量
が、基板１２２またはプロセスを所定の温度に制御する
ための調整を必要としているかどうかを決定する。この
他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケミカルメ
カニカルポリシングプロセスの化学的部分の加速のため
に熱を加えたり、減速のために熱を取り除くことができ
る。
【００２９】任意ではあるが、ブラダ２２０と保持リン
グ２２４との間に化学薬剤を供給することができる。保
持リング２２４内の液溜め（図示せず）から化学薬剤が
保持リング２２４の内面上に滴下される。化学薬品の供
給は最適な位置において、すなわちウェーハの前端上で
行われる。好適なことに、化学薬品は、消失したり、プ
ラテンの全面にわたって分散したり、あるいは望ましく
ない場所に位置することはない。その上、化学薬品はウ
ェーハに達する前に蒸発しない。
グ２２４との間に化学薬剤を供給することができる。保
持リング２２４内の液溜め（図示せず）から化学薬剤が
保持リング２２４の内面上に滴下される。化学薬品の供
給は最適な位置において、すなわちウェーハの前端上で
行われる。好適なことに、化学薬品は、消失したり、プ
ラテンの全面にわたって分散したり、あるいは望ましく
ない場所に位置することはない。その上、化学薬品はウ
ェーハに達する前に蒸発しない。
【００３０】ポリシングステーション１３２は、一般
に、ベース１４０上に回転式に配置されたプラテン２３
０を備えている。プラテン２３０は、一般に、アルミや
その他の耐食性材料から構成される。プラテン２３０
は、ベース１４０に連結された軸受２３８によって支持
された上方部分２３６を有している。軸受２３８はベー
ス１４０に対するプラテン２３０の回転を容易にする。
一般に、上方部分２３６にはポリシング材２５２の少な
くとも一部が配置され、研磨面１３１を画成する。
に、ベース１４０上に回転式に配置されたプラテン２３
０を備えている。プラテン２３０は、一般に、アルミや
その他の耐食性材料から構成される。プラテン２３０
は、ベース１４０に連結された軸受２３８によって支持
された上方部分２３６を有している。軸受２３８はベー
ス１４０に対するプラテン２３０の回転を容易にする。
一般に、上方部分２３６にはポリシング材２５２の少な
くとも一部が配置され、研磨面１３１を画成する。
【００３１】軸受２３８の内部領域は空いており、この
領域は、プラテン２３０とベース１４０との間を通るよ
うに配置された電気的、機械的、空気圧的制御信号およ
び結線用の管路を与える。電気的、機械的、空気圧的制
御信号および結線をベース１４０および回転プラテン２
３０間に結合できるように、従来の軸受、回転ユニオン
およびスリップリング（図示せず）が設けられる。プラ
テン２３０は、通常、プラテン２３０に回転運動を与え
るモータ２３２に接続される。
領域は、プラテン２３０とベース１４０との間を通るよ
うに配置された電気的、機械的、空気圧的制御信号およ
び結線用の管路を与える。電気的、機械的、空気圧的制
御信号および結線をベース１４０および回転プラテン２
３０間に結合できるように、従来の軸受、回転ユニオン
およびスリップリング（図示せず）が設けられる。プラ
テン２３０は、通常、プラテン２３０に回転運動を与え
るモータ２３２に接続される。
【００３２】ポリシング材２５２は、円滑面、模様付き
面、固定砥粒を有する面またはこれらの組合せを有する
ポリシングパッドまたはウェブを備えていてもよい。ま
た、ポリシング材２５２は、接着剤、真空、機械クラン
プ、静電力、ねじ、その他の保持装置によって一般に解
放可能にプラテン２３０に固定されるロールまたはシー
ト状の材料であってもよい。任意ではあるが、ポリシン
グ材２５２は、ポリシング中にプラテン２３０を横断す
るように給送してもよい。
面、固定砥粒を有する面またはこれらの組合せを有する
ポリシングパッドまたはウェブを備えていてもよい。ま
た、ポリシング材２５２は、接着剤、真空、機械クラン
プ、静電力、ねじ、その他の保持装置によって一般に解
放可能にプラテン２３０に固定されるロールまたはシー
ト状の材料であってもよい。任意ではあるが、ポリシン
グ材２５２は、ポリシング中にプラテン２３０を横断す
るように給送してもよい。
【００３３】ある実施形態では、プラテン２３０の上方
部分２３６は円形である。ポリシング材２５２は、上方
部分２３６に解放自在に配置される。ポリシング材２５
２は、ポリシング材２５２とプラテン２３０との間に引
かれた真空によってプラテン２３０の上方部分２３６に
保持してもよい。
部分２３６は円形である。ポリシング材２５２は、上方
部分２３６に解放自在に配置される。ポリシング材２５
２は、ポリシング材２５２とプラテン２３０との間に引
かれた真空によってプラテン２３０の上方部分２３６に
保持してもよい。
【００３４】プラテン２３０の最上面２６０は、その内
部に形成された中央凹部２７６を含んでいる。サブパッ
ド２７８とサブプレート２８０は、中央凹部２７６に配
置されている。サブパッド２７８は、通常、特定のポリ
シング結果を達成するように選択されたジュロメータを
有する発泡ウレタンなどのプラスチックである。サブパ
ッド２７８は、通常、研磨ヘッド２０４に保持された基
板１２２の平面と合致し、基板１２２のグローバル平坦
化を促進する。サブパッド２７８の上面がプラテン２３
０の最上面２６０と共面をなすように、サブプレート２
８０はサブパッド２７８と凹部２７６の底部との間に位
置決めされる。任意ではあるが、サブパッド２７８とサ
ブプレート２８０は、ポリシング材２５２の真空チャッ
クを容易にするために、その内部を貫通して形成された
調心孔を含んでいてもよい。
部に形成された中央凹部２７６を含んでいる。サブパッ
ド２７８とサブプレート２８０は、中央凹部２７６に配
置されている。サブパッド２７８は、通常、特定のポリ
シング結果を達成するように選択されたジュロメータを
有する発泡ウレタンなどのプラスチックである。サブパ
ッド２７８は、通常、研磨ヘッド２０４に保持された基
板１２２の平面と合致し、基板１２２のグローバル平坦
化を促進する。サブパッド２７８の上面がプラテン２３
０の最上面２６０と共面をなすように、サブプレート２
８０はサブパッド２７８と凹部２７６の底部との間に位
置決めされる。任意ではあるが、サブパッド２７８とサ
ブプレート２８０は、ポリシング材２５２の真空チャッ
クを容易にするために、その内部を貫通して形成された
調心孔を含んでいてもよい。
【００３５】基板１２２とプラテン２３０との間の熱伝
達を強化するため、サブパッド２７８には、サブパッド
２７８を介した伝導性熱伝達を促進する材料、例えばカ
ーボンブラックやアセチレンブラックを充填してもよ
い。更に、プラテン２３０は、プラテン２３０の凹部２
７６の下に配置された一つ以上の流体チャンネル２８６
を含んでいてもよい。チャンネル２８６は、水などの熱
伝達流体を供給する流体ソース２０１に流体供給管路２
０３によって接続される。流体温度、または基板１２
２、ポリシング材２５２もしくはポリシングプロセスを
表す他の温度をコントローラ１０８に提供できるよう
に、センサ２８８がプラテン２３０、サブパッド２７８
または流体供給管路２０３内に配置される。こうして、
コントローラ１０８は、チャンネル２８６を通る流体の
温度または流量が基板１２２またはプロセスを所定の温
度に調整するための調節を必要とするか否かを判断す
る。この他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケ
ミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部分を加
速するために、チャンネル２８６内の流体によって熱を
供給することができる。
達を強化するため、サブパッド２７８には、サブパッド
２７８を介した伝導性熱伝達を促進する材料、例えばカ
ーボンブラックやアセチレンブラックを充填してもよ
い。更に、プラテン２３０は、プラテン２３０の凹部２
７６の下に配置された一つ以上の流体チャンネル２８６
を含んでいてもよい。チャンネル２８６は、水などの熱
伝達流体を供給する流体ソース２０１に流体供給管路２
０３によって接続される。流体温度、または基板１２
２、ポリシング材２５２もしくはポリシングプロセスを
表す他の温度をコントローラ１０８に提供できるよう
に、センサ２８８がプラテン２３０、サブパッド２７８
または流体供給管路２０３内に配置される。こうして、
コントローラ１０８は、チャンネル２８６を通る流体の
温度または流量が基板１２２またはプロセスを所定の温
度に調整するための調節を必要とするか否かを判断す
る。この他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケ
ミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部分を加
速するために、チャンネル２８６内の流体によって熱を
供給することができる。
【００３６】一般に、固定砥粒を有するポリシングパッ
ドも、固定砥粒を有さないポリシングパッドも使用する
ことができる。固定砥粒なしポリシングパッドは、一般
にポリウレタンから成り、研磨材を含む研磨流体ととも
に使用される。従来のパッド（すなわち固定砥粒なしパ
ッド）は、デラウェア州ニーウォークのRodel社から市
販されている。
ドも、固定砥粒を有さないポリシングパッドも使用する
ことができる。固定砥粒なしポリシングパッドは、一般
にポリウレタンから成り、研磨材を含む研磨流体ととも
に使用される。従来のパッド（すなわち固定砥粒なしパ
ッド）は、デラウェア州ニーウォークのRodel社から市
販されている。
【００３７】ある実施形態では、ポリシング材２５２
は、複数の研磨要素が配置されたバッキング材のウェブ
を備えている。バッキング材は、一般に、マイラー等の
可撓性材料である。各研磨要素は、結合剤中に封入され
た複数の研磨粒子を含んでいる。結合剤はコンディショ
ニング装置によって、あるいはポリシングプロセス中に
除去されるので、研磨粒子が露出してポリシングプロセ
スの機械的要素を提供する。このような研磨ウェブの一
例は、前述のRutherfordらによる米国特許第５，６９
２，９５０号およびHaasらによる米国特許第５，４５
３，３１２号に記載されている。
は、複数の研磨要素が配置されたバッキング材のウェブ
を備えている。バッキング材は、一般に、マイラー等の
可撓性材料である。各研磨要素は、結合剤中に封入され
た複数の研磨粒子を含んでいる。結合剤はコンディショ
ニング装置によって、あるいはポリシングプロセス中に
除去されるので、研磨粒子が露出してポリシングプロセ
スの機械的要素を提供する。このような研磨ウェブの一
例は、前述のRutherfordらによる米国特許第５，６９
２，９５０号およびHaasらによる米国特許第５，４５
３，３１２号に記載されている。
【００３８】研磨面１３１が固定砥粒ポリシング材から
成るとき、コンディショニング要素１９２は、結合剤よ
り硬いが研磨粒子（通常は、酸化セリウムから成る）よ
り柔らかい材料から通常は選択される。研磨剤自体に含
まれるもの以外の材料、例えば酸化セリウムより硬いＳ
ｉＣやダイヤモンドは、酸化セリウムをコンディショニ
ングするために使用できる。他の実施形態では、研磨粒
子より柔らかいがウェブのポリママトリックスより硬い
材料が、研磨粒子をコンディショニングせずにポリマを
選択的にコンディショニングするために使用される。別
の実施形態は、モノリシック炭化ケイ素、モノリシック
硬質材、モノリシック軟質材、または複合材のいずれか
のブロックを含んでいる。
成るとき、コンディショニング要素１９２は、結合剤よ
り硬いが研磨粒子（通常は、酸化セリウムから成る）よ
り柔らかい材料から通常は選択される。研磨剤自体に含
まれるもの以外の材料、例えば酸化セリウムより硬いＳ
ｉＣやダイヤモンドは、酸化セリウムをコンディショニ
ングするために使用できる。他の実施形態では、研磨粒
子より柔らかいがウェブのポリママトリックスより硬い
材料が、研磨粒子をコンディショニングせずにポリマを
選択的にコンディショニングするために使用される。別
の実施形態は、モノリシック炭化ケイ素、モノリシック
硬質材、モノリシック軟質材、または複合材のいずれか
のブロックを含んでいる。
【００３９】コンディショニング要素１９２は、ウェブ
表面をコンディショニングする、すなわちドレッシング
パッドをドレッシングする最適な方法でその表面をコン
ディショニングするように処理することができる。これ
は、ドレッシング材の表面にパターンをエッチングする
ことによりホトレジストとフォトリソグラフィ工程を用
いるか、機械加工を用いるか、またはサンドブラスティ
ングを用いることによって実行できる。別の態様には、
高温でのコンディショニングを行うステップ、パッドの
未使用部分に限定したコンディショニング（すなわち、
プレコンディショニング）を行うステップ、またはパッ
ドをローラ間で圧搾してマトリックスをほぐし、マトリ
ックス中の化学結合の一部を破断するステップが含まれ
るため、パッドはこれらのステップを含まない場合とは
異なる磨耗を示す。コンディショニング要素１９２は、
ディスク、ロッドまたはローラ形状とすることができ
る。コンディショニング要素１９２は、処理（例えばプ
レコンディショニング）の前、またはウェーハのポリシ
ングの合間に研磨面１３１と接触させて、研磨面１３１
の「ディッシング」を除去してもよい。
表面をコンディショニングする、すなわちドレッシング
パッドをドレッシングする最適な方法でその表面をコン
ディショニングするように処理することができる。これ
は、ドレッシング材の表面にパターンをエッチングする
ことによりホトレジストとフォトリソグラフィ工程を用
いるか、機械加工を用いるか、またはサンドブラスティ
ングを用いることによって実行できる。別の態様には、
高温でのコンディショニングを行うステップ、パッドの
未使用部分に限定したコンディショニング（すなわち、
プレコンディショニング）を行うステップ、またはパッ
ドをローラ間で圧搾してマトリックスをほぐし、マトリ
ックス中の化学結合の一部を破断するステップが含まれ
るため、パッドはこれらのステップを含まない場合とは
異なる磨耗を示す。コンディショニング要素１９２は、
ディスク、ロッドまたはローラ形状とすることができ
る。コンディショニング要素１９２は、処理（例えばプ
レコンディショニング）の前、またはウェーハのポリシ
ングの合間に研磨面１３１と接触させて、研磨面１３１
の「ディッシング」を除去してもよい。
【００４０】任意ではあるが、研磨面１３１は、液体媒
質内での超音波運動を含むメガヘルツ超音波などの超音
波励振を用いてコンディショニングしてもよい。研磨面
１３１の付近の超音波は、非常に激しいプロセスである
マイクロキャビテーションを形成し、それによって極め
て微視的で極めて高エネルギーのプロセスが生じ、研磨
面１３１にダメージを与えたり、研磨面１３１を粗くす
る。ウェブ材上の超音波は、使用前にプレコンディショ
ニングを行うか、あるいはウェーハの下でなければプラ
テンの回転に伴ってプラテン上でプレコンディショニン
グを行う。
質内での超音波運動を含むメガヘルツ超音波などの超音
波励振を用いてコンディショニングしてもよい。研磨面
１３１の付近の超音波は、非常に激しいプロセスである
マイクロキャビテーションを形成し、それによって極め
て微視的で極めて高エネルギーのプロセスが生じ、研磨
面１３１にダメージを与えたり、研磨面１３１を粗くす
る。ウェブ材上の超音波は、使用前にプレコンディショ
ニングを行うか、あるいはウェーハの下でなければプラ
テンの回転に伴ってプラテン上でプレコンディショニン
グを行う。
【００４１】本発明の他の態様は、結合剤の磨耗率を高
め、より多くの研磨材を露出させるため、研磨材よりも
結合剤に影響を与える熱および／または溶剤による場合
のようにポリマ結合剤を選択的に除去するステップを含
んでいる。あるいは、レーザは、各ポストの先端を均一
な高さに切り取ってコンディショニングを行うことがで
きる。これは、プロセス中に行うこともできるし、ウェ
ブのプレコンディショニングによっても行うことができ
るので、ウェーハがウェブのその部分の上になければそ
の部分を研磨することができる。
め、より多くの研磨材を露出させるため、研磨材よりも
結合剤に影響を与える熱および／または溶剤による場合
のようにポリマ結合剤を選択的に除去するステップを含
んでいる。あるいは、レーザは、各ポストの先端を均一
な高さに切り取ってコンディショニングを行うことがで
きる。これは、プロセス中に行うこともできるし、ウェ
ブのプレコンディショニングによっても行うことができ
るので、ウェーハがウェブのその部分の上になければそ
の部分を研磨することができる。
【００４２】図１に戻ると、各ポリシングステーション
の付近には、第一送出管１５４と第二送出管１５５が配
置されている。各送出管１５４、１５５は、対応するポ
リシングステーション１３２に隣接した位置にある。第
一送出管１５４には、通常、第一送出管１５４に沿って
配置された複数のノズル１５６に研磨流体を送り込む少
なくとも一本の供給管（図示せず）が含まれる。この他
に、複数のノズル１５６は、単一のノズルで置き換えて
もよい。ノズル１５６の各々は、研磨流体、洗浄流体、
あるいは研磨流体と洗浄流体の双方を送出するようにす
ることができる。任意ではあるが、単一の研磨流体送出
管を使用してもよい。
の付近には、第一送出管１５４と第二送出管１５５が配
置されている。各送出管１５４、１５５は、対応するポ
リシングステーション１３２に隣接した位置にある。第
一送出管１５４には、通常、第一送出管１５４に沿って
配置された複数のノズル１５６に研磨流体を送り込む少
なくとも一本の供給管（図示せず）が含まれる。この他
に、複数のノズル１５６は、単一のノズルで置き換えて
もよい。ノズル１５６の各々は、研磨流体、洗浄流体、
あるいは研磨流体と洗浄流体の双方を送出するようにす
ることができる。任意ではあるが、単一の研磨流体送出
管を使用してもよい。
【００４３】一般に、研磨流体は、ポリシングプロセス
の化学的部分（すなわち、化学作用）を提供する。研磨
流体中の研磨材、または固定砥粒パッド上の研磨材は、
ポリシングプロセスにおける機械的部分を提供する。研
磨流体は、スラリまたは液体から構成されていてもよ
く、また、化学研磨剤、純水またはそれらの組合せを含
んでいてもよい。さらに、任意で研磨粒子が研磨流体中
に含まれていてもよい。洗浄流体は、一般に、研磨流体
には、酸化剤、錯化剤、抑制剤、可溶化剤、緩衝剤、純
水またはそれらの組合せなどの化学薬剤が含まれる。他
の流体を用いてもよいが、洗浄流体は、通常、純水から
構成される。
の化学的部分（すなわち、化学作用）を提供する。研磨
流体中の研磨材、または固定砥粒パッド上の研磨材は、
ポリシングプロセスにおける機械的部分を提供する。研
磨流体は、スラリまたは液体から構成されていてもよ
く、また、化学研磨剤、純水またはそれらの組合せを含
んでいてもよい。さらに、任意で研磨粒子が研磨流体中
に含まれていてもよい。洗浄流体は、一般に、研磨流体
には、酸化剤、錯化剤、抑制剤、可溶化剤、緩衝剤、純
水またはそれらの組合せなどの化学薬剤が含まれる。他
の流体を用いてもよいが、洗浄流体は、通常、純水から
構成される。
【００４４】同様に、第二送出管１５５は、一般に、第
二送出管１５５に沿って配置された複数のノズル１５７
に研磨流体を送り込む少なくとも一本の供給管（図示せ
ず）を含んでいる。この他に、複数のノズル１５７は一
つのノズルで置き換えてもよい。ノズル１５７の各々
は、研磨流体、洗浄流体、あるいは研磨流体と洗浄流体
の双方を送出するようにすることができる。
二送出管１５５に沿って配置された複数のノズル１５７
に研磨流体を送り込む少なくとも一本の供給管（図示せ
ず）を含んでいる。この他に、複数のノズル１５７は一
つのノズルで置き換えてもよい。ノズル１５７の各々
は、研磨流体、洗浄流体、あるいは研磨流体と洗浄流体
の双方を送出するようにすることができる。
【００４５】図３を参照すると、基板１２２は、ポリシ
ング中、ポリシング材２５２の研磨部分３０２上に配さ
れる。プラテン２３０が回転すると、ポリシング材２５
２の上流部分３０４は、基板１２２の下方に移動しよう
とする（すなわち、次の時間増分中に基板１２２の真下
になる）ポリシング材２５２の領域として画成される。
同様に、ポリシング材２５２の下流部分３０６は、基板
１２２の下方から移動して出たきたばかり（すなわち、
前の時間増分中に基板１２２の真下にあった）のポリシ
ング材２５２の領域として画成される。第一送出管１５
４は、ポリシング材２５２が回転するときにノズル１５
６がポリシング材の上流部分３０４に研磨流体を送り出
すことができる位置に配置される。第二送出管１５５
は、ポリシング材２５２が回転するときにノズル１５７
がポリシング材の下流部分３０６に研磨流体を送り出す
ことができる位置に配置される。当業者であれば、上流
および下流の指定がポリシング媒体と基板との間の運動
に関したものであることを容易に理解できるであろう。
ｘ／ｙ運動、またはポリシング媒体からなる移動ベルト
のような直線運動を有するポリシングシステムなど、他
の種類のポリシングシステムは、ポリシングプロセスの
下流側および上流側への研磨流体の供給を行ってもよ
い。好適に使用できるように変形することが可能な単一
の送出管の例は、Birangらによる米国特許出願第０９／
２４４，４５６号（１９９９年２月４日出願）や、Shij
ian Liらによる米国特許出願第０９／５１２，７４５号
（２０００年２月２４日出願）に開示されている。
ング中、ポリシング材２５２の研磨部分３０２上に配さ
れる。プラテン２３０が回転すると、ポリシング材２５
２の上流部分３０４は、基板１２２の下方に移動しよう
とする（すなわち、次の時間増分中に基板１２２の真下
になる）ポリシング材２５２の領域として画成される。
同様に、ポリシング材２５２の下流部分３０６は、基板
１２２の下方から移動して出たきたばかり（すなわち、
前の時間増分中に基板１２２の真下にあった）のポリシ
ング材２５２の領域として画成される。第一送出管１５
４は、ポリシング材２５２が回転するときにノズル１５
６がポリシング材の上流部分３０４に研磨流体を送り出
すことができる位置に配置される。第二送出管１５５
は、ポリシング材２５２が回転するときにノズル１５７
がポリシング材の下流部分３０６に研磨流体を送り出す
ことができる位置に配置される。当業者であれば、上流
および下流の指定がポリシング媒体と基板との間の運動
に関したものであることを容易に理解できるであろう。
ｘ／ｙ運動、またはポリシング媒体からなる移動ベルト
のような直線運動を有するポリシングシステムなど、他
の種類のポリシングシステムは、ポリシングプロセスの
下流側および上流側への研磨流体の供給を行ってもよ
い。好適に使用できるように変形することが可能な単一
の送出管の例は、Birangらによる米国特許出願第０９／
２４４，４５６号（１９９９年２月４日出願）や、Shij
ian Liらによる米国特許出願第０９／５１２，７４５号
（２０００年２月２４日出願）に開示されている。
【００４６】ある実施形態では、第一送出管１５４は、
酸化剤を含む第一の研磨流体を研磨面１３１の上流部分
３０４に送出する。この他に、第一送出管１５４から供
給される第一研磨流体は、抑制剤と緩衝剤を更に送出す
ることができる。第二送出管１５５は、可溶化剤を含む
第二の研磨流体を研磨面１３１の下流部分３０６に送り
出す。この他に、第二送出管１５５から供給される第二
研磨流体は、洗浄流体（例えば純水）と酸化剤を更に含
んでいてもよい。
酸化剤を含む第一の研磨流体を研磨面１３１の上流部分
３０４に送出する。この他に、第一送出管１５４から供
給される第一研磨流体は、抑制剤と緩衝剤を更に送出す
ることができる。第二送出管１５５は、可溶化剤を含む
第二の研磨流体を研磨面１３１の下流部分３０６に送り
出す。この他に、第二送出管１５５から供給される第二
研磨流体は、洗浄流体（例えば純水）と酸化剤を更に含
んでいてもよい。
【００４７】例えば、固定砥粒パッドを用いて銅を研磨
する場合、第１研磨流体は、一般に、銅表面上にＣｕＯ
を形成する酸化剤を含む。更に、第１研磨流体には、C
ｕOと結合して銅の表面上で比較的安定した状態を維持
する化合物を形成するために用意されるＢＴＡなどの抑
制剤が含まれる。第２研磨流体には、通常、ＣｕＯと結
合してＣｕ（ＮＨ4）xを形成するＮＨ3等の可溶化剤が
含まれる。ここでｘは、１〜６である。Ｃｕ（ＮＨ4）x
は比較的可溶性であるので、この化合物は銅表面から溶
液中へ容易に移動する。抑制剤と可溶化剤がＣｕＯ表面
上のサイトを錯化剤と争うので、表面からの銅の化学的
除去率は、抑制剤対可溶化剤の比を制御することによっ
て制御可能である。機械的研磨部分は、ポリシング材の
研磨要素によって提供される。一般に、ＣｕＯは研磨要
素より硬質であるので、パッドは、抑制剤または錯化剤
と反応して別の化合物を形成したＣｕＯのみを除去す
る。酸化剤と抑制剤を上流部分に導入し、可溶化剤を下
流部分に導入することによって、研磨された材料（すな
わち、研磨副生物）を速やかに除去し、反応ゾーン（す
なわち、基板と研磨面の研磨部分との間）における第一
研磨流体および第二研磨流体の相対濃度を制御すること
で、ケミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部
分を強化することができる。基板を効率良く研磨するこ
とによって、より多くの基板をポリシング材の１直線フ
ィート当たりで研磨することができる（すなわち、ポリ
シング材は、研磨した基板の数に対して、より遅い速度
で消費されることになる）。
する場合、第１研磨流体は、一般に、銅表面上にＣｕＯ
を形成する酸化剤を含む。更に、第１研磨流体には、C
ｕOと結合して銅の表面上で比較的安定した状態を維持
する化合物を形成するために用意されるＢＴＡなどの抑
制剤が含まれる。第２研磨流体には、通常、ＣｕＯと結
合してＣｕ（ＮＨ4）xを形成するＮＨ3等の可溶化剤が
含まれる。ここでｘは、１〜６である。Ｃｕ（ＮＨ4）x
は比較的可溶性であるので、この化合物は銅表面から溶
液中へ容易に移動する。抑制剤と可溶化剤がＣｕＯ表面
上のサイトを錯化剤と争うので、表面からの銅の化学的
除去率は、抑制剤対可溶化剤の比を制御することによっ
て制御可能である。機械的研磨部分は、ポリシング材の
研磨要素によって提供される。一般に、ＣｕＯは研磨要
素より硬質であるので、パッドは、抑制剤または錯化剤
と反応して別の化合物を形成したＣｕＯのみを除去す
る。酸化剤と抑制剤を上流部分に導入し、可溶化剤を下
流部分に導入することによって、研磨された材料（すな
わち、研磨副生物）を速やかに除去し、反応ゾーン（す
なわち、基板と研磨面の研磨部分との間）における第一
研磨流体および第二研磨流体の相対濃度を制御すること
で、ケミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部
分を強化することができる。基板を効率良く研磨するこ
とによって、より多くの基板をポリシング材の１直線フ
ィート当たりで研磨することができる（すなわち、ポリ
シング材は、研磨した基板の数に対して、より遅い速度
で消費されることになる）。
【００４８】他の実施形態では、研磨流体が、酒石酸、
グリシンまたはＥＤＴＡの少なくとも一つを含んでい
る。別の実施形態では、酒石酸、グリシンまたはそれら
の組合せが、基板１２２上の銅層を酸化させるためポリ
シング材２５２の上流部分３０４に供給される。任意で
はあるが、ＥＤＴＡをポリシング材２５２の下流部分３
０６に供給してもよい。
グリシンまたはＥＤＴＡの少なくとも一つを含んでい
る。別の実施形態では、酒石酸、グリシンまたはそれら
の組合せが、基板１２２上の銅層を酸化させるためポリ
シング材２５２の上流部分３０４に供給される。任意で
はあるが、ＥＤＴＡをポリシング材２５２の下流部分３
０６に供給してもよい。
【００４９】各基板が研磨された後、ポリシング材は、
送出管１５４および１５５の一方または双方を介してポ
リシング材に洗浄流体を供給することによって洗浄され
る。一般に、少なくとも約２００ｐｓｉの圧力の洗浄流
体が、各ポリシング作業の合間（すなわち、各基板１２
２のポリシングの合間）に送出管１５４、送出管１５
５、あるいは送出管１５４および１５５によってポリシ
ング材上に供給される。この洗浄流体は、研磨要素間や
ポリシング材の上面からのデブリ、研磨した材料、剥離
材料、または他の汚染物質を除去する。
送出管１５４および１５５の一方または双方を介してポ
リシング材に洗浄流体を供給することによって洗浄され
る。一般に、少なくとも約２００ｐｓｉの圧力の洗浄流
体が、各ポリシング作業の合間（すなわち、各基板１２
２のポリシングの合間）に送出管１５４、送出管１５
５、あるいは送出管１５４および１５５によってポリシ
ング材上に供給される。この洗浄流体は、研磨要素間や
ポリシング材の上面からのデブリ、研磨した材料、剥離
材料、または他の汚染物質を除去する。
【００５０】研磨流体と基板との間の化学反応速度の制
御を強化するため、研磨流体の温度を制御してもよい。
例えば、センサ（２２６、２８８および６０４）の一つ
は、研磨面における、あるいは研磨面付近の反応温度の
指標をコントローラ１０８に提供することができる。コ
ントローラ１０８は、ポリシングサイクルの一部にわた
ってケミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部
分を調整（すなわち、加速または減速）するために研磨
流体の温度を調節してもよい。
御を強化するため、研磨流体の温度を制御してもよい。
例えば、センサ（２２６、２８８および６０４）の一つ
は、研磨面における、あるいは研磨面付近の反応温度の
指標をコントローラ１０８に提供することができる。コ
ントローラ１０８は、ポリシングサイクルの一部にわた
ってケミカルメカニカルポリシングプロセスの化学的部
分を調整（すなわち、加速または減速）するために研磨
流体の温度を調節してもよい。
【００５１】図４にプラテン４３０の別な実施形態を示
す。プラテン４３０は、対向する短辺４４４、４４６を
有する矩形上方部分４３６を含んでいる。巻出しステー
ション４４０および巻取りステーション４４２が短辺４
４４および短辺４４６上にそれぞれ配置される。ポリシ
ング材４５２のウェブ４０２は、巻出しステーション４
４０と巻取りステーション４４２との間にプラテン４３
０の上方部分４３６の最上面４６０を横断するように配
置される。一般に、ポリシング材４５２の未使用部分
は、処理に先立って巻出しリール４５０に蓄えられる。
す。プラテン４３０は、対向する短辺４４４、４４６を
有する矩形上方部分４３６を含んでいる。巻出しステー
ション４４０および巻取りステーション４４２が短辺４
４４および短辺４４６上にそれぞれ配置される。ポリシ
ング材４５２のウェブ４０２は、巻出しステーション４
４０と巻取りステーション４４２との間にプラテン４３
０の上方部分４３６の最上面４６０を横断するように配
置される。一般に、ポリシング材４５２の未使用部分
は、処理に先立って巻出しリール４５０に蓄えられる。
【００５２】ポリシング材４５２の一部は、通常、ポリ
シングサイクルの合間（すなわち、各基板の研磨後）に
ウェブ割送り手段４６８を用いてプラテン４３０の上方
部分４３６を横断するように割送りされる。ポリシング
プロセス中にポリシング材が消耗したり摩耗すると、割
送り手段４６８は、ポリシングプロセスの均一性を維持
するために必要に応じて調節可能な所定の長さ（すなわ
ち、約０．０５〜約１．０インチ）の未使用ポリシング
材４５２を巻出しリール４５０から引き出す。巻取りス
テーション４４２の巻取りリール４５１に接続された張
力装置４５３は、対応する長さの使用済みポリシング材
４５２を巻き取りリール４５１に巻き付け、これにより
巻き出しステーション４４０と巻き取りステーション４
４２との間にウェブ４０２の張力を維持する。このよう
なポリシングステーションおよび研磨プラテンの例は、
米国特許出願第６０／１３２，１７７号に記載されてい
る。この他に、ポリシング材２５２は、ポリシング中に
一定量ずつ、あるいは連続的に給送してもよい。
シングサイクルの合間（すなわち、各基板の研磨後）に
ウェブ割送り手段４６８を用いてプラテン４３０の上方
部分４３６を横断するように割送りされる。ポリシング
プロセス中にポリシング材が消耗したり摩耗すると、割
送り手段４６８は、ポリシングプロセスの均一性を維持
するために必要に応じて調節可能な所定の長さ（すなわ
ち、約０．０５〜約１．０インチ）の未使用ポリシング
材４５２を巻出しリール４５０から引き出す。巻取りス
テーション４４２の巻取りリール４５１に接続された張
力装置４５３は、対応する長さの使用済みポリシング材
４５２を巻き取りリール４５１に巻き付け、これにより
巻き出しステーション４４０と巻き取りステーション４
４２との間にウェブ４０２の張力を維持する。このよう
なポリシングステーションおよび研磨プラテンの例は、
米国特許出願第６０／１３２，１７７号に記載されてい
る。この他に、ポリシング材２５２は、ポリシング中に
一定量ずつ、あるいは連続的に給送してもよい。
【００５３】基板１２２とプラテン４３０上に配置され
たウェブ４０２との間の熱伝達を高めるため、ウェブ４
０２の下に位置するサブパッド４７８には、サブパッド
４７８を介した伝導性熱伝達を強化する材料、例えばカ
ーボンブラックやアセチレンブラックを充填してもよ
い。更に、プラテン４３０は、プラテン４３０のサブパ
ッド４７８の下方に配置される一以上の流路４８６を含
んでいてもよい。流路４８６は、水などの熱伝達流体を
供給する流体ソース４０１に流体供給管路４０３によっ
て接続される。流体温度、または基板１２２の温度、ポ
リシング材４５２の温度もしくはポリシングプロセスの
温度を表す他の温度をコントローラ１０８に提供できる
ように、センサ４８８がプラテン４３０、サブパッド４
７８または流体供給管路４０３の内部に配置される。こ
うしてコントローラ１０８は、流路４８６を通る流体の
温度または流量が基板１２２またはプロセスを所定温度
に調整するための調節を必要とするか否かを判断する。
この他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケミカ
ルメカニカルポリシングプロセスの化学的部分を加速す
るために熱を加えることができる。
たウェブ４０２との間の熱伝達を高めるため、ウェブ４
０２の下に位置するサブパッド４７８には、サブパッド
４７８を介した伝導性熱伝達を強化する材料、例えばカ
ーボンブラックやアセチレンブラックを充填してもよ
い。更に、プラテン４３０は、プラテン４３０のサブパ
ッド４７８の下方に配置される一以上の流路４８６を含
んでいてもよい。流路４８６は、水などの熱伝達流体を
供給する流体ソース４０１に流体供給管路４０３によっ
て接続される。流体温度、または基板１２２の温度、ポ
リシング材４５２の温度もしくはポリシングプロセスの
温度を表す他の温度をコントローラ１０８に提供できる
ように、センサ４８８がプラテン４３０、サブパッド４
７８または流体供給管路４０３の内部に配置される。こ
うしてコントローラ１０８は、流路４８６を通る流体の
温度または流量が基板１２２またはプロセスを所定温度
に調整するための調節を必要とするか否かを判断する。
この他に、ポリシングサイクルの一部にわたってケミカ
ルメカニカルポリシングプロセスの化学的部分を加速す
るために熱を加えることができる。
【００５４】図５は、ポリシングステーション５００の
別の実施形態を示す。ポリシングパッドおよびサブプレ
ートがサブパッドブラダ５０２に差し替えられているこ
とを除けば、ポリシングステーション５００は、図４を
参照して説明したプラテン４３０と同様に構成されてい
る。サブパッドブラダ５０２は、流体供給装置５０６に
接続される。センサ５０４は、サブパッドブラダ５０２
に接続され、あるいはサブパッドブラダ５０２と流体供
給装置５０６を接続する供給管路７１０に接続される。
センサ５０４は、ブラダ圧力の指標をコントローラ１０
８に提供する。サブパッドブラダ５０２の圧力は、サブ
パッドブラダ５０２の剛性と研磨面の形状合致性を制御
するために調整することができる。一般に、サブパッド
ブラダ５０２は、エチレンプロピレン、シリコーン、HY
TREL（商標）などのゴム弾性エラストマまたは熱可塑性
エラストマから製作される。任意ではあるが、サブパッ
ドブラダ５０２は、これと基板１２２との間の熱伝達を
強化するエラストマ含有材料から製作してもよい。この
ような材料には、カーボンブラックやアセチレンブラッ
クが含まれる。サブパッドブラダ５０２を加圧する流体
は循環させることができ、また、基板１２２およびポリ
シングプロセスの温度を調整するために制御された流体
温度を有している。温度を効率良く調整するために、セ
ンサ５０４（または同様に配置された他のセンサ）は、
流体温度の指標をコントローラ１０８に提供する。この
ほかに、ブラダ５０２は、エラストマ材の内部に収容さ
れた抵抗体５０８を含んでいてもよい。抵抗体５０８
は、通常は金属箔であり、ブラダ５０２を加熱するため
の電力を供給する電源（図示せず）に接続される。
別の実施形態を示す。ポリシングパッドおよびサブプレ
ートがサブパッドブラダ５０２に差し替えられているこ
とを除けば、ポリシングステーション５００は、図４を
参照して説明したプラテン４３０と同様に構成されてい
る。サブパッドブラダ５０２は、流体供給装置５０６に
接続される。センサ５０４は、サブパッドブラダ５０２
に接続され、あるいはサブパッドブラダ５０２と流体供
給装置５０６を接続する供給管路７１０に接続される。
センサ５０４は、ブラダ圧力の指標をコントローラ１０
８に提供する。サブパッドブラダ５０２の圧力は、サブ
パッドブラダ５０２の剛性と研磨面の形状合致性を制御
するために調整することができる。一般に、サブパッド
ブラダ５０２は、エチレンプロピレン、シリコーン、HY
TREL（商標）などのゴム弾性エラストマまたは熱可塑性
エラストマから製作される。任意ではあるが、サブパッ
ドブラダ５０２は、これと基板１２２との間の熱伝達を
強化するエラストマ含有材料から製作してもよい。この
ような材料には、カーボンブラックやアセチレンブラッ
クが含まれる。サブパッドブラダ５０２を加圧する流体
は循環させることができ、また、基板１２２およびポリ
シングプロセスの温度を調整するために制御された流体
温度を有している。温度を効率良く調整するために、セ
ンサ５０４（または同様に配置された他のセンサ）は、
流体温度の指標をコントローラ１０８に提供する。この
ほかに、ブラダ５０２は、エラストマ材の内部に収容さ
れた抵抗体５０８を含んでいてもよい。抵抗体５０８
は、通常は金属箔であり、ブラダ５０２を加熱するため
の電力を供給する電源（図示せず）に接続される。
【００５５】図６は、コントローラ１０８に接続された
光学監視システム６０２を含むプラテン６３０上に配置
されたポリシング材６５２の一部を示している。監視シ
ステム６０２は、基本的に、ポリシング材６５２を通し
て基板を照射し、その後、反射して戻るレーザである。
基板上の膜が厚くなったり薄くなるにつれて反射強度は
特徴的な振る舞いで変化し、センサを用意することによ
りポリシング中に正確な膜厚測定を行うことが可能にな
る。本発明は、プラテン６３０中に封止窓６０８を設け
る。好適に使用することのできる光学監視システムは、
Birangらによる米国特許出願第０８／６８９，９３０号
（１９９６年８月１６日出願）に記載されている。
光学監視システム６０２を含むプラテン６３０上に配置
されたポリシング材６５２の一部を示している。監視シ
ステム６０２は、基本的に、ポリシング材６５２を通し
て基板を照射し、その後、反射して戻るレーザである。
基板上の膜が厚くなったり薄くなるにつれて反射強度は
特徴的な振る舞いで変化し、センサを用意することによ
りポリシング中に正確な膜厚測定を行うことが可能にな
る。本発明は、プラテン６３０中に封止窓６０８を設け
る。好適に使用することのできる光学監視システムは、
Birangらによる米国特許出願第０８／６８９，９３０号
（１９９６年８月１６日出願）に記載されている。
【００５６】図２に戻ると、ポリシングプロセスの測定
基準（例えば、ポリシングレート）は、コントローラ１
０８に接続された分析器２９０を用いて監視することが
できる。一般に、分析器２９０は、光源２９２からの光
ビームに研磨流体を通過させて検出器２９４まで導くこ
とによって流出研磨流体の組成を分析する分光器を備え
ている。通常、この流出流体は、その流体中に存在する
研磨済材料（すなわち、化学的または機械的手段によっ
て基板１２２から除去された材料）の量を求めるために
分析される。このほかに、分析器２９０は、粒子測定装
置を備えていてもよい。その粒子測定装置は、光源２９
２と検出器２９４との間を通過する粒子の数と大きさを
求める。粒子検出装置は、コロラド州ボールダのPartic
le Measuring Systems社から入手することができる。任
意ではあるが、伝導率、粘度、磁気、屈折率および色
（例えば、分光吸収）を分析することによって粒子を検
出してもよい。
基準（例えば、ポリシングレート）は、コントローラ１
０８に接続された分析器２９０を用いて監視することが
できる。一般に、分析器２９０は、光源２９２からの光
ビームに研磨流体を通過させて検出器２９４まで導くこ
とによって流出研磨流体の組成を分析する分光器を備え
ている。通常、この流出流体は、その流体中に存在する
研磨済材料（すなわち、化学的または機械的手段によっ
て基板１２２から除去された材料）の量を求めるために
分析される。このほかに、分析器２９０は、粒子測定装
置を備えていてもよい。その粒子測定装置は、光源２９
２と検出器２９４との間を通過する粒子の数と大きさを
求める。粒子検出装置は、コロラド州ボールダのPartic
le Measuring Systems社から入手することができる。任
意ではあるが、伝導率、粘度、磁気、屈折率および色
（例えば、分光吸収）を分析することによって粒子を検
出してもよい。
【００５７】例えば、流出研磨流体中の銅の量（すなわ
ち、基板１２２から研磨された銅）は、分析器２９０を
使用した分光写真検出によって監視することができる。
銅の量が多ければ、ポリシングレートが高すぎることを
指示できる。例えば、抑制剤と可溶化剤の比率を変え、
または研磨領域を加熱または吸熱することによってプロ
セスを変化させることができ、これにより基板からの材
料除去速度を変えることができる。さらに、ポリシング
レートに応じて化学的性質を調整することで、ポリシン
グ中に消費される研磨流体の量を最小限に抑えることが
でき、これによりシステム１００の運転コストを削減す
ることができる。このほかに、ポリシングレートは、上
述したものを含む他のプロセスパラメータを変更するこ
とによって変える（調整する）ことができる。
ち、基板１２２から研磨された銅）は、分析器２９０を
使用した分光写真検出によって監視することができる。
銅の量が多ければ、ポリシングレートが高すぎることを
指示できる。例えば、抑制剤と可溶化剤の比率を変え、
または研磨領域を加熱または吸熱することによってプロ
セスを変化させることができ、これにより基板からの材
料除去速度を変えることができる。さらに、ポリシング
レートに応じて化学的性質を調整することで、ポリシン
グ中に消費される研磨流体の量を最小限に抑えることが
でき、これによりシステム１００の運転コストを削減す
ることができる。このほかに、ポリシングレートは、上
述したものを含む他のプロセスパラメータを変更するこ
とによって変える（調整する）ことができる。
【００５８】分析器１９０は、研磨面１３１から離して
設置することができ、チューブ２９６を介して流出研磨
流体を受け取ることができる。通常、流出研磨流体は、
真空ポンプまたはぜん動式ポンプ２９８によってチュー
ブ２９６を通じて汲み出される。このほかに、分析器１
９０は、カルーセル１３４上に取り付けられていてもよ
い。カルーセル１９０上に取り付けられる場合、光源２
９２は、光ビームを研磨面１３１から検出装置１９４に
反射させ、研磨面１３１上に位置する流出研磨流体を通
過させる。
設置することができ、チューブ２９６を介して流出研磨
流体を受け取ることができる。通常、流出研磨流体は、
真空ポンプまたはぜん動式ポンプ２９８によってチュー
ブ２９６を通じて汲み出される。このほかに、分析器１
９０は、カルーセル１３４上に取り付けられていてもよ
い。カルーセル１９０上に取り付けられる場合、光源２
９２は、光ビームを研磨面１３１から検出装置１９４に
反射させ、研磨面１３１上に位置する流出研磨流体を通
過させる。
【００５９】図１及び図２を参照すると、作業中、基板
１２２はインタフェースロボット１２０によってカセッ
ト１１８の一つから回収される。インタフェースロボッ
ト１２０は基板１２２を入力モジュール１２４に搬送
し、ここで基板はローディングロボット１０４によって
回収される。ローディングロボット１０４は、基板１２
２を搬送ステーション１３６に搬送し、ここで基板１２
２は研磨ヘッド２０４の一つにロードされる。
１２２はインタフェースロボット１２０によってカセッ
ト１１８の一つから回収される。インタフェースロボッ
ト１２０は基板１２２を入力モジュール１２４に搬送
し、ここで基板はローディングロボット１０４によって
回収される。ローディングロボット１０４は、基板１２
２を搬送ステーション１３６に搬送し、ここで基板１２
２は研磨ヘッド２０４の一つにロードされる。
【００６０】カルーセル１３４は、ポリシングステーシ
ョン１３２の一つの上方に基板１２２を配置する。駆動
装置が作動し、基板１２２をポリシング材に接触させた
状態に置く。研磨ヘッドおよびポリシング材の双方が回
転する一方、駆動装置はカルーセル１３４のアーム１５
０に沿って振動し、ポリシング材２５２に対する基板１
２２の研磨運動を与える。
ョン１３２の一つの上方に基板１２２を配置する。駆動
装置が作動し、基板１２２をポリシング材に接触させた
状態に置く。研磨ヘッドおよびポリシング材の双方が回
転する一方、駆動装置はカルーセル１３４のアーム１５
０に沿って振動し、ポリシング材２５２に対する基板１
２２の研磨運動を与える。
【００６１】ポリシング中、種々のセンサがコントロー
ラ１０８にプロセス情報を提供する。例えば、センサ２
２６、２８８および６０４は、コントローラ１０８に基
板１２２またはポリシングプロセスの温度に関する情報
を提供する。この温度情報を用いてブラダ２２０、ブラ
ダ６０２およびチャネル２８６で用いられる流体の温度
を調節し、ポリシングプロセスを変化させてもよい。例
えば、ブラダ２２０内の流体を加熱して研磨流体と基板
１２２との間の化学作用を高め、ポリシングレートを高
めてもよい。逆に、反対の手法によってポリシングレー
トを低減してもよい。
ラ１０８にプロセス情報を提供する。例えば、センサ２
２６、２８８および６０４は、コントローラ１０８に基
板１２２またはポリシングプロセスの温度に関する情報
を提供する。この温度情報を用いてブラダ２２０、ブラ
ダ６０２およびチャネル２８６で用いられる流体の温度
を調節し、ポリシングプロセスを変化させてもよい。例
えば、ブラダ２２０内の流体を加熱して研磨流体と基板
１２２との間の化学作用を高め、ポリシングレートを高
めてもよい。逆に、反対の手法によってポリシングレー
トを低減してもよい。
【００６２】更に、分析器２９０は、流出流体に存在す
る除去材料の量をポリシング中に監視することができ
る。コントローラ１０８は、ポリシングレートの調整に
分析器２９０からの信号を利用することができる。ポリ
シングレートは、ポリシング中に使用される化学物質の
割合を変化させる（すなわち、抑制剤に対するキレート
化剤の割合を増加する）ことにより調整して、より速い
ポリシングレートを導いてもよい。。逆に、反対の手法
によってポリシングレートを低減してもよい。ポリシン
グレートを最適値にすると、研磨した基板一枚あたりに
消耗するポリシング材の量が最小限に抑えられるので、
ポリシングシステム１００の耐用時間が長くなり、消耗
資材のコストが削減される。
る除去材料の量をポリシング中に監視することができ
る。コントローラ１０８は、ポリシングレートの調整に
分析器２９０からの信号を利用することができる。ポリ
シングレートは、ポリシング中に使用される化学物質の
割合を変化させる（すなわち、抑制剤に対するキレート
化剤の割合を増加する）ことにより調整して、より速い
ポリシングレートを導いてもよい。。逆に、反対の手法
によってポリシングレートを低減してもよい。ポリシン
グレートを最適値にすると、研磨した基板一枚あたりに
消耗するポリシング材の量が最小限に抑えられるので、
ポリシングシステム１００の耐用時間が長くなり、消耗
資材のコストが削減される。
【００６３】ポリシングが終了すると、基板１２２はポ
リシング材から取り除かれ、別のポリシングステーショ
ンに割送りされ、あるいは搬送ステーションに戻され
る。研磨済み基板１２２は、ローディングロボット１０
４によって搬送ステーション１０４から回収され、工場
インタフェースモジュール１０２に搬送され、ここで基
板１２２は洗浄され、最終的に収納カセット１１８の一
つに戻される。
リシング材から取り除かれ、別のポリシングステーショ
ンに割送りされ、あるいは搬送ステーションに戻され
る。研磨済み基板１２２は、ローディングロボット１０
４によって搬送ステーション１０４から回収され、工場
インタフェースモジュール１０２に搬送され、ここで基
板１２２は洗浄され、最終的に収納カセット１１８の一
つに戻される。
【００６４】本発明の教示を詳細に図示および説明した
が、これらの教示になお含まれ、本発明の趣旨から逸脱
しないその他の多様な実施形態を考案することは当業者
にとって容易である。
が、これらの教示になお含まれ、本発明の趣旨から逸脱
しないその他の多様な実施形態を考案することは当業者
にとって容易である。
【図１】本発明のケミカルメカニカル平坦化システムの
平面図である。
平面図である。
【図２】図１の切断線２−２に沿ったポリシングステー
ションの断面図である。
ションの断面図である。
【図３】ポリシングステーションの平面図である。
【図４】ポリシングステーションの別の実施形態の部分
断面図である。
断面図である。
【図５】ブラダサブパッドを示すポリシングステーショ
ンの別の図である。
ンの別の図である。
【図６】光学監視システムを示すポリシングステーショ
ンの部分図である。
ンの部分図である。
１００…ケミカルメカニカル平坦化装置、１０２…工場
インタフェース、１０４…ローディングロボット、１０
６…ポリシングモジュール、１０８…コントローラ、１
１６…洗浄モジュール、１１８…ウェーハカセット、１
２２…基板、１３２…ポリシングステーション、１３４
…カルーセル、１３６…搬送ステーション、１５２…研
磨ヘッドアセンブリ、２２６、２８８および６０４…セ
ンサ、２３０…プラテン、２５２…ポリシング材、４０
２…ポリシング材ウェブ。
インタフェース、１０４…ローディングロボット、１０
６…ポリシングモジュール、１０８…コントローラ、１
１６…洗浄モジュール、１１８…ウェーハカセット、１
２２…基板、１３２…ポリシングステーション、１３４
…カルーセル、１３６…搬送ステーション、１５２…研
磨ヘッドアセンブリ、２２６、２８８および６０４…セ
ンサ、２３０…プラテン、２５２…ポリシング材、４０
２…ポリシング材ウェブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ ヴイ． ティエッツ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， レイノルズ ドライヴ 36712 (72)発明者 シジアン リー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ドニングトン ドライヴ 1202 (72)発明者 マヌーチャ ビラング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， ファーヴル リッジ ロ ード 18836 (72)発明者 ジョン エム． ホワイト アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ヘイワード， コロニー ヴュー プレイ ス 2811 (72)発明者 ローレンス エム． ローゼンバーグ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ホリー アン プレイス 1152 (72)発明者 マーティ スケイルズ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， マクベイン アヴェニュー 1900 (72)発明者 ラミン エマミ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ドゥ ローズ ウエイ 1485 ナンバー124
Claims (19)
- 【請求項１】 基板をポリシングする方法であって、 ポリシング測定基準の指標を検出するステップと、 基板から材料が除去される速度を調整するステップと、
を備える方法。 - 【請求項２】 前記調整ステップが、ポリシング材のウ
ェブの給送速度または割送り速度を変えるステップを更
に含んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記ポリシング材が固定研磨材を更に備
えている請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記調整ステップが、研磨ヘッドの内部
を循環する流体の温度を変えるステップを更に含んでい
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記調整ステップが、プラテンの内部を
循環する流体の温度を変えるステップを更に含んでい
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記調整ステップが、研磨流体の温度を
変えるステップを更に含んでいる、請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 前記調整ステップが、研磨流体の化学的
性質を変えるステップを更に含んでいる、請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 前記化学的性質を変えるステップが、前
記研磨流体内の抑制剤の量を増加するステップを更に含
んでいる、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記化学的性質を変えるステップが、前
記研磨流体内の可溶化剤の量を増加するステップを更に
含んでいる、請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記調整ステップが、第二の研磨流体
に対する第一の研磨流体の量を変えるステップを更に含
んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 基板の上流にあるポリシング材に第一
の研磨流体を供給するステップと、 基板の下流にあるポリシング材に第二の研磨流体を供給
するステップと、を更に備える請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記検出ステップが、ポリシング材に
供給される研磨流体を分析するステップを更に含んでい
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記検出ステップが、チューブを介し
てポリシング材から送られる研磨流体を分析するステッ
プを更に含んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１４】 前記分析ステップが、分光写真術を用
いて流出研磨流体内の被研磨材料の量を求めるステップ
を更に含んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 前記分析ステップが、粒子計数装置を
用いて流出研磨流体内の被研磨材料の量を求めるステッ
プを更に含んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】 前記検出ステップが、基板における温
度または基板付近の温度を検出するステップを更に含ん
でいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１７】 前記検出ステップが、サブパッドの近
傍におけるプラテン内の温度を検出するステップを更に
含んでいる、請求項１記載の方法。 - 【請求項１８】 前記検出ステップが、研磨ヘッド、サ
ブパッドブラダまたはプラテン内を循環する流体の温度
を検出するステップを更に含んでいる、請求項１記載の
方法。 - 【請求項１９】 前記検出ステップが、研磨ヘッド内の
温度を検出するステップを更に含んでいる、請求項１記
載の方法。
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