JP2001291687A - 研磨装置の領域にスラリを制御して送出する装置および方法 - Google Patents

研磨装置の領域にスラリを制御して送出する装置および方法

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JP2001291687A
JP2001291687A JP2000378979A JP2000378979A JP2001291687A JP 2001291687 A JP2001291687 A JP 2001291687A JP 2000378979 A JP2000378979 A JP 2000378979A JP 2000378979 A JP2000378979 A JP 2000378979A JP 2001291687 A JP2001291687 A JP 2001291687A
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polishing pad
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Hung Chen
チェン ハン
Sidney P Huey
ピー． ヒューイ シドニー
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 化学的機械研磨システムに使用する為の研磨
用パッド及び／又はプラテンを提供すること。 【解決手段】 研磨用パッド及び／又はプラテンは、そ
の表面に形成されたスラリ送出／保持用溝を有する。一
実施例において、溝６０Ａは、回転またはリニア研磨シ
ステムで使用する為のパッド４５Ａの上部研磨面に形成
されている。他の実施例では、プラテンの上部搭載面
は、溝でパターンが形成されている。溝は、スラリ流を
パッド／プラテンの周辺部から内側に向けるように適合
されている。操作中、溝は、研磨用パッド／プラテン上
の領域にスラリの均一な送出を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本願は、１９９９年１２月１３日に提出さ
れた仮出願第６０／１７０５９６号に対し優先権を主張
する。
【０００２】
【発明の背景】発明の分野 本発明は、基板を研磨する装置および方法に関する。よ
り具体的には、本発明は、パッドの研磨面へのスラリ送
出を制御する為のパターン化された表面を有するプラテ
ン／研磨用パッドアセンブリに関する。
【０００３】関連技術の背景 集積回路及び他の電子デバイスの作製において、導電
性、半導体、絶縁性材料の複数層が、作製プロセス中、
堆積され、基板から除去される。しばしば、高い微細構
成、表面欠陥、スクラッチ、食い込んだ粒子を除去する
為に、基板の表面を研磨する必要がある。ある研磨処理
は、化学的機械研磨（ＣＭＰ）として知られ、基板上に
形成される電子デバイスの品質および信頼性を改善する
為に使用される。
【０００４】通常、研磨処理は、研磨処理中、化学的ス
ラリを研磨用パッド上に導入することを含み、基板表面
における膜間で高い除去率と選択性を促進させる。一般
的に、研磨処理は、スラリ又は他の流体媒体が存在する
中で、制御された圧力、温度、パッドの回転速度の下
で、研磨用パッドに対し基板を保持することを含む。Ｃ
ＭＰを実施する為に使用される一つの研磨システムは、
アプライドマテリアルズ社から入手可能であり、“Cont
inuous Processing System for Chemical Mechanical P
olishing”という発明の名称で、米国特許第５７３８５
７４号に示され、説明されており、その全体が参照形式
で本願に組み込まれる、ＭＩＲＲＡシステムである。
【０００５】ＣＭＰの重要な目的は、基板表面の均一な
平坦性を達成させることである。均一な平坦性は、基板
上に堆積されてきた非均一層を除去することばかりでな
く、基板表面から材料を均一に除去することを含む。好
結果のＣＭＰは、また、一つの基板から次の基板へと、
処理の繰り返し精度を必要とする。そのため、均一性
は、単一基板ばかりでなく、バッチで処理される一連の
基板に対し達成されなければならない。
【０００６】基板平坦性は、かなりの程度が、ＣＭＰ装
置の構成、スラリやパッドのような消耗品の組成及び構
成により制約を受け、これらの全てが研磨速度に寄与す
る。化学的機械研磨処理の研磨の非予測性および非均一
性に寄与する一つのファクタは、基板と研磨用パッドの
界面でのスラリの不均一な補充と送出である。スラリ
は、主として基板表面から選択された材料の材料除去速
度を向上させる。基板に接触する決まった量のスラリ
は、基板表面の選択された材料と反応するので、スラリ
の構成要素が消費される。したがって、スラリは、反応
しなくなり、スラリの研磨向上性能は著しく減少され
る。さらに、基板の縁部は、基板の中心より前にスラリ
と接触することから、中心に達するスラリは、縁部に供
給される新たなスラリよりも反応しない。そのため、基
板の表面にわたり材料の除去速度は、非均一になり、通
常、中心が遅く研磨されることになる。中心の研磨が遅
くなる影響を基板の中央部分に加えられる圧力によって
補正する試みは、基板の平坦性を妥協して処理するもの
である。
【０００７】新たなスラリを基板の全領域に補充する問
題を克服する為の一つの方法は、連続して新たなスラリ
を研磨用パッドに提供することである。しかし、研磨装
置の物理的な形状のため、基板と研磨用パッドの間の衝
突領域内に新たなスラリを導入することが困難であり、
連続して新たなスラリを基板の全ての部分と研磨用パッ
ドに提供することは、より困難である。その結果、研磨
の均一かつ全体的な速度は、スラリが基板と反応すると
き、著しく影響される。
【０００８】研磨用パッドに新たなスラリを連続して提
供する他の問題は、消費されるスラリ量である。操作コ
ストを最小限にするため、処理サイクルで使用されるス
ラリ量は、最小限にすべきである。しかし、従来のパッ
ドは、パッドと基板の間にスラリを効率よく保持するこ
とはできない。パッドの回転中、スラリの慣性により、
操作中はスラリがパッドから流れてしまう。そのため、
従来の業務では、連続して新たなスラリを研磨用パッド
へと提供するようにしている。その結果、消費されるス
ラリ量は、望まれる量より大幅に高くなっている。
【０００９】貧弱なスラリ送出の問題を矯正する一つの
解決策は、パッドに溝を備えることである。溝付きパッ
ドは、デラウェア州ニューワークのローデル社から入手
可能なＩＣ１０００である。ＩＣ１０００パッドの溝
は、パッドの上部研磨面にＸ−Ｙ形状に存在し、溝内に
スラリの一部を保持することにより、操作中、スラリの
送出が制御されると考えられている。しかし、そのよう
なパッド設計は、より多くのスラリ量に適合するが、パ
ッドは、パッドの回転中、スラリはパッドから外側に放
射状に流れることから、非効率であることが分かってい
た。その結果、従来の研磨用パッドは、多量のスラリを
連続して消費し、そのため、大幅に操作コストが高くな
っている。
【００１０】そのため、パッド面にわたりスラリ送出を
制御し、かつ、均一な平坦研磨を提供できる能力を有す
る研磨用パッドが必要である。
【００１１】
【概要】本発明は、全般的に、研磨用パッドの表面にわ
たるスラリの送出を改善し、研磨処理の均一性及び平坦
性を改善する、基板研磨用装置を提供する。一実施例に
おいて、当該装置は、化学的機械研磨システムに組み込
まれるのに適している。
【００１２】本発明の一態様において、研磨用パッド
は、上部研磨面と下部搭載面を有して提供される。複数
の流体送出用溝は、少なくとも当該面の一つに形成され
ている。この溝は、当該パッドの運動中、流体の送出を
制御するのに適している。
【００１３】本発明の他の態様において、プラテンは、
研磨用パッドを上部に搭載する為にパターン化された面
を備えて提供されている。当該パターン化された面は、
当該面に形成された複数の溝により画成され、これら
は、上記プラテンの運動中、流体の送出を制御するのに
適している。一実施例では、パッドはパターン化された
面に配置されてもよい。上記パッドの上部研磨面への流
体送出は、上記溝を上記パッドの上面に結合させる上記
パッド内に形成された孔により促進されている。
【００１４】本発明の他の態様において、スラリ送出
は、より多量のスラリを所望のパッド位置に提供する為
に制御されている。パッドの回転中、パッドまたはプラ
テンのパターン化された面は、上記スラリを、上記パッ
ド又はプラテンの縁部から離れて内側に流れるように誘
導するのに適している。
【００１５】
【好適実施例の詳細な説明】本発明は、全般的に、研磨
用パッドと、その上に形成されたスラリ送出／保持溝を
有するプラテンに関する。一実施例において、溝は、回
転式あるいは直線研磨システムでの使用の為にパッドの
上部研磨面に形成される。他の実施例において、プラテ
ンの上部搭載面は、溝でパターンが形成されている。溝
は、スラリの流れをパッド／プラテンの周辺部分から内
側に向けるのに適している。操作中、パッド／プラテン
に形成された溝は、制御されたスラリ送出を提供する。
一態様において、スラリの比較的に高い流量がパッドの
所望領域に供給され、これらの領域で基板から材料が大
いに除去される割合、又は、基板表面にわたって材料が
均一に除去される割合を促進する。
【００１６】説明を明確かつ容易にするため、以下の説
明は主にＣＭＰシステムを参照する。しかし、本発明
は、基板を研磨または洗浄する為のパッドを利用する他
種のプロセスに等しく適用可能である。
【００１７】図１は、カリフォルニア州サンタクララに
所在するアプライドマテリアルズ社から入手可能なＭＩ
ＲＲＡのようなＣＭＰシステム３０の概略図である。シ
ステム３０は、３つの研磨用ステーション３２とローデ
ィングステーション３４を含む。４つの研磨用ヘッド３
６は、回転できるように研磨用ヘッド移動機構に取り付
けられており、研磨用ヘッド移動機構は、研磨用ステー
ション３２とローディングステーション３４の上方に配
置されている。前端基板搬送領域３８は、ＣＭＰシステ
ムに隣接して配置され、搬送領域３８が分離した部品で
もよいが、ＣＭＰシステムの一部と考えられている。基
板検査ステーションは、基板搬送領域３８内に配置さ
れ、当該システム３０に導入される基板の前処理検査お
よび／または後処理検査を可能にする。
【００１８】通常、基板は、ローディングステーション
３４で研磨用ヘッド３６に装着され、その後、３つの研
磨用ステーション３２を通じて回転される。研磨用ステ
ーション３２は、各々が回転プラテン４１を備え、回転
プラテン４１は、その上に研磨用または洗浄用パッドを
搭載している。ある処理シーケンスは、最初の２つのス
テーションにて研磨用パッド、第三ステーションで洗浄
用パッドを含み、研磨処理の最後の基板洗浄を容易にし
ている。サイクルの最後に、基板は前端基板搬送領域３
８に戻され、他の基板が処理の為にローディングステー
ションから回収される。
【００１９】図２は、研磨用ステーション３２と、利益
を得る為に本発明と共に使用される研磨用パッド３６の
概略図である。研磨用ステーション３２は、回転可能な
プラテン４１の上面に固定されたパッド４５を備える。
パッド４５は、プラスチック又はポリウレタンのような
発泡材料で形成されるのが好ましいが、既知または未知
の他の材料を使用してもよい。ここでは単層パッドとし
て示されているが、他の実施例では、パッドが多層を有
する合成パッドでもよいことが分かる。プラテン４１
は、モータ４６または他の適した駆動機構に結合され、
回転運動をプラテン４１に伝達する。操作中、プラテン
４１は、速度Ｖｐで軸Ｘの周りを回転する。プラテン４
１は、時計周り又は反時計周り方向に回転可能である。
【００２０】図２は、また、研磨用ステーション３２の
上方に搭載された研磨用ヘッド３６を示す。研磨用ヘッ
ド３６は、研磨の為に基板４２を支持する。研磨用ヘッ
ド３６は、真空型機構を備え、基板４２を研磨用ヘッド
３６に対しチャックする。操作中、真空チャックは、負
の真空力を基板４２の表面の後方に発生させ、基板４２
を引き寄せて保持する。研磨用ヘッド３６は、通常、ポ
ケット（図示せず）を含み、その中で、基板４２が少な
くとも最初は真空下で支持される。いったん基板４２が
ポケット内に固定され、パッド４５上に位置決めされる
と、真空は除去される。研磨用ヘッド３６は、それか
ら、矢印４８で示された、基板後方に制御された圧力を
基板４２の裏側に付加し、基板４２をパッド４５に付勢
し、基板表面の研磨を促進させる。研磨用ヘッド移動機
構３７は、研磨用ヘッド３６と基板４２を一定速度Ｖｓ
で、時計周り方向または反時計周り方向、好ましくはプ
ラテン４１と同一方向に回転させる。研磨用ヘッド移動
機構３７も同様に、研磨用ヘッド３６を放射方向にプラ
テン４１を横切り矢印５０，５２で示された方向に移動
させる。
【００２１】図２に関して、ＣＭＰシステムは、また、
所望の組成の化学スラリを研磨用パッド４５に導入する
為に、ケミカル供給システム５４を含む。ある適用例に
おいて、スラリは、基板面の研磨を容易にし、固体アル
ミナまたはシリカで形成された組成物であるのが好まし
い研磨材料を提供する。操作中、ケミカル供給システム
５４は、矢印５６で示されるように、スラリを選択され
た割合でパッド４５に導入する。他の適用例では、パッ
ド４５は、その上に配置された研磨材を有してもよく、
脱イオン水のような液体がパッド４５の研磨面に送出さ
れることだけが必要になる。
【００２２】一実施例において、本発明は、スラリや脱
イオン水のような流体の流れを制御する為にパッド４５
のパターン化された研磨面を提供してもよい。図３は、
上部に形成されたパターン化された面を有する研磨用パ
ッド４５Ａに係る一実施例の平面図を示す。パターン化
された面は、等間隔の複数の流体送出／保持溝６０によ
り画成され、それらの溝はパッド４５Ａの研磨面に形成
されている。溝６０Ａは、弧状、タービン状になってお
り、パッド４５Ａの縁部にある始端部６２Ａからパッド
４５Ａの中心Ｃpad付近の終端部６４Ａまで伸びてい
る。図３の実施例において、溝６０Ａは、始端部６２Ａ
で密閉または封鎖されていない。このような実施例は、
溝６０Ａの構造を容易にし、溝６０Ａは、フライス加工
刃のような従来方法により、フライス加工される。しか
し、溝６０Ａは、それらの、各々の始端部６２Ａで密閉
可能である。さらに、溝は、所望のパターンを有する鋳
物でパッド４５を成型するような代替え方法で形成して
もよい。
【００２３】溝６０Ａは、始端部６２Ａから内側に終端
部６４Ａへの流体の流れを促進する為に向きが定めら
れ、形成されている。溝６０Ａは、パッド４５Ａに形成
され、パッド４５Ａがω方向に回転するとき、スラリは
矢印７１で示されるように中心Ｃpadに向かって流され
る。そのため、溝６０Ａの長さに沿って終端部６４Ａか
ら始端部６２Ａに移動すると、溝６０Ａは回転方向ωに
対応する時計周り方向に曲げられる。更に、パッド４５
Ａの中心Ｃpadで始まる放射ライン６８は、溝６０Ａの
どの場所も、終端部６４Ａを除いて放射ライン６８に接
していないことを表示する。溝６０Ａの曲線は、角度θ
1により表示されているが、角度θ1は、溝６０Ａにおけ
る接点と放射ライン６８との間の角度関係により規定さ
れている。図３に示されるように、θ1は、溝６０Ａに
沿って中心Ｃpadに向かって内側に移動すると減少す
る。
【００２４】一般的に、θ1は、パッド４５Ａの回転
中、溝６０Ａを通って流体を流す為に選定される。回転
中、化学供給システム５４からの流体は、「すくいあげ
られ」、矢印７１の方向に、Ｃpadに向かって内側に溝６
０Ａを通って流される。溝６０Ａの曲線が、放射ライン
６８と接する点に近づくにつれて、流体は漸減的に必要
な力を、流体を終端部６４Ａに向かって内側に流す。流
体が溝を通って流される速度は、パッド４５Ａにおける
流体の半径方向の位置、パッド４５Ａの角速度、流体の
粘度、θ1に一般的に依存する。当業者は、これらのパ
ラメータ及び他のパラメータに対する最適な数値を経験
的に決定する。
【００２５】スラリを溝６０Ａの外でパッド４５Ａの上
面に流す為に十分な圧力が蓄積されるまで、スラリは当
初、溝６０Ａの長さに沿った場所に集まる。
【００２６】図３の実施例に示される溝６０Ａは、パッ
ド４５Ａの中央の収集領域７６Ａ（点線で表示）に向か
ってスラリを供給するように構成されている。スラリ収
集領域７６Ａは、スラリ送出溝６０Ａが存在する為に比
較的に高いスラリ量が送出されるパッド４５Ａの領域に
より定められる。スラリ収集領域７６Ａは、終端部６４
Ａの場所、又は、溝６０Ａ内のスラリ蓄積の為にパッド
上面にスラリが押し付けられる場所（例えば、溝６０Ａ
が放射ライン６８に接する場所）により、決めてもよ
い。そのため、図３において、スラリは、操作中、溝６
０Ａを通り、その後、終端部６４Ａでパッド４５Ａの上
部研磨面へと流れる。
【００２７】図４は、終端部６４Ｂがパッド４５Ｂの中
心Ｃpadから半径方向外側に更に置かれた点を除き、図
３の溝６０Ａに類似した溝６０Ｂを有するパッド４５Ｂ
の他の実施例を示す。従って、スラリ収集領域７６Ｂ
（点線で示す）は、終端部６４Ｂの位置決めに実質的に
ふさわしい環状領域になっている。
【００２８】図５に示される他の実施例は、同一方向の
曲線を有し、かつ、放射ライン６８に対する接点８０を
有する溝６０Ｃの一例を提供する。接点８０は、二つの
溝６０Ｃのセグメント８２，８４を分ける。第１セグメ
ント８２は、始端部６２Ｃから接点８０まで伸び、第２
セグメント８４は、接点８０から終端部６４Ｃまで伸び
る。セグメント８２，８４の湾曲は、それぞれ角度θ
2、θ3により表示されている。溝６０Ｃに沿って始端部
６２Ｃから接点８０に向かって移動すると、θ2は減少
する。溝６０Ｃに沿って接点８０から離れて終端部６４
Ｃから移動すると、θ3は増加する。そのため、θ2は、
放射ライン６８に関し０度より大きく、９０度より小さ
く、θ3は、放射ライン６８に関し９０度より大きく１
８０度より小さい。第１セグメント８２は、図３を参照
にして上述した方法で、始端部６２Ｃから接点８０まで
流体の流れを引き起こす。第１セグメント８２に沿った
流体の流れは、回転ωの方向中、矢印８６で示されてい
る。第２セグメント８４は、放射ライン６８から離れて
湾曲し、セグメント８４は中心Ｃpadとの交差を避ける
ように向きが定められている。操作中、第２セグメント
８４は、流体が矢印８８の方向に流れるように誘発す
る。その結果、流体は、第１セグメント８２に沿って接
点８０に向かって内側（矢印８６）、第２セグメント８
４に沿って接点８０に向かって外側（矢印８８）に流れ
る。その結果として溝６０Ｃを通る流体は、（点線で示
された）収集領域７６Ｃ内で流体の集中が生じる。
【００２９】他の実施例において、溝６０は、複数の分
離した、或いは、一つの大きなスラリ収集領域を提供す
る、可変幾何学構成でもよい。例えば、図６は、（図３
を参照して説明された）溝６０Ａと（図５を参照して説
明された）溝６０Ｃを組み合わせるパッド４５Ｄを示
す。溝６０Ａは、（図３において領域７６Ａにより示さ
れるように）パッド４５Ｄの中央領域にスラリを提供
し、溝６０Ｃは（図５において領域７６Ｃにより示され
るように）パッド４５Ｄの環状領域にスラリを提供す
る。そのため、溝６０Ａと６０Ｃとの組み合わせは、混
合されたスラリ収集領域７６Ｄを提供する。他の変形例
では、研磨用パッド４５の上面でスラリ送出を制御する
ことが企図されている。
【００３０】図３から図６は、全体的に曲線からなる形
状を有する溝６０Ａから溝６０Ｃを示すが、他の実施例
において、溝は直線でもよい。例えば、図７は、パッド
４５Ｅで始端部６２Ｅを有し、直線的に内側に終端部６
４Ｅまで伸びる溝６０Ｅを示す。終端部６４Ｅの位置
は、高いスラリ集中が、操作中に形成され、スラリ収集
領域７６Ｅによりここで示されるところで終了する。始
端部６２Ｅから終端部６４Ｅまでの流体の流れを促進す
る為に、溝６０Ｅは、溝６０Ｅの始端部６２Ｅからパッ
ド４５Ｅの中心Ｃpadまで伸びる放射ライン６８に関
し、非平行関係に向きが定められる。したがって、溝６
０Ｅは、パッド４５Ｅの中心Ｃpadとの交差を避ける為
に向きが定められている。
【００３１】他の実施例において、本発明のスラリ送出
用溝６０は、リニア研磨用アセンブリと共に使用する為
にパッド上に備えられてもよい。図８は、（隠れた線で
示された）一対のローラ８５に搭載されたリニア起動用
パッド４５Ｆの上部研磨面の部分的上面図を示す。ロー
ラ８５は、（図示されない）アクチュエータにより回転
され、従来のベルト駆動とよく似ており、方向Ｖにパッ
ドを駆動する。パッド４５Ｆは、研磨面内に形成された
Ｖ形溝６０Ｆを含む。各溝６０Ｆは、第１セグメント８
７Ａ、第２セグメント８７Ｂ、アペックス８９を含み、
第１セグメント８７Ａは第２セグメント８７Ｂと相互接
続している。操作中、パッド４５Ｆは、Ｖ方向に動かさ
れ、アペックス８９は、移動方向から離れて示し、セグ
メント８７Ａ、８７Ｂの各々の始端部は、アペックス８
９を導く。したがって、パッド４５Ｆの表面に送出され
たスラリは、セグメント８７Ａ、８７Ｂを通ってアペッ
クスに向かい、その後、パッド４５Ｆの上面へと流れる
ように誘発される。
【００３２】図９は、溝６０の断面図を示す。溝６０
は、底部９０と２つの側壁９２により画成されている。
側壁９２は、実質的に互いに平行であるように示されて
いるが、他の実施例において、側壁９２は、テーパが付
けられたり、丸みを付けられたり、いかなる幾何学的形
状でもよい。溝６０は、深さα、幅βを有する。一実施
例において、これらは変数であるが、パッドの全厚が約
５０ミルから約１００ミルの間にあるとき、深さαは約
３０ミルから約７０ミルの間にあり、幅βは約３０ミル
から約１００ミルの間にある。最も好ましくは、約８０
ミルの厚さを有するパッドにおける溝の寸法は、約５０
ｘ５０ミルになっている。
【００３３】溝６０の最大深さαにおける一つの限定
は、パッドの剛性への影響である。溝の深さαを増加す
ることにより、パッドの剛性を小さくすることができ
る。剛性はパッド４５の研磨品質に影響を与えるため、
溝の深さαは、剛性の損失を避ける為に調整されるべき
である。他方、溝の深さαは、摩耗の程度に適応させる
のに十分であるべきである。時間外に、連続した研磨
は、パッド４５の摩耗を生じさせ、全体的なパッドの厚
さと溝の深さαが減少する。そのため、パッド４５の早
すぎた交換を避けるために、溝６０は、十分な寿命を許
容する大きさになっている。特定の溝の深さαは、弾性
係数に影響を与える他のパッド特性（例えばパッドの組
成と構成）に依存する。
【００３４】深さαは、溝６０の長さに沿って一定であ
ることが好ましいが、本発明はテーパが付けられたもの
や傾斜が付けられた溝を有することが企図されている。
傾斜角度は、傾斜の方向により決定されるように、パッ
ド４５の特定領域に対するスラリ送出の制御を容易にす
る。例えば、溝６０は傾斜を有し、溝６０がパッド４５
の中心に向かって深くなるようにするか、あるいは、パ
ッド４５の縁部に向かって深くなるようにしてもよい。
図１０は、溝６０の長さに沿って切断されたテーパ付き
溝６０の断面図である。図示のように、溝６０は、傾斜
角度θを有する。一実施例において、溝６０は、約１度
から約０．１度の間の傾斜角度θを有することができ
る。パッド４５は、操作中、実質的に水平に配置されて
いるので、溝の深さの増加は、重力の影響の下で、流体
の流れを中心Ｃpadに向かって動機付ける。他の実施例
において、溝６０は、異なる、対向する傾斜角度を有
し、溝６０の他の領域より高いスラリ容量を収集する為
に作用する溝の長さに沿って井戸領域が形成される。
【００３５】上述した実施例は、単なる例示であり、溝
６０の特定幾何学的形状は、本発明の範囲に限定される
ものではない。スラリをパッド４５の特定領域に押し付
ける為に適合された、どんな溝設計も、本発明により企
図されている。
【００３６】他の実施例において、パッド４５の下部搭
載面は、スラリ送出／保持溝６０でパターン化されてい
る。図１１は、上部に配置された多孔パッド４５を有す
るプラテン４１の切り取り斜視図を示す。パッド４５
は、圧力感知接着剤（ＰＳＡ）等の接着剤でプラテン４
１に固定することができる。パッド４５の搭載面１００
上に形成された溝６０は、所望のスラリ／流体の流れを
達成する為には、どんな幾何学的形状または配向でもよ
い。したがって、溝６０は、特定の溝構造によって定ま
るように、どんな場所からも溝６０に沿って内側にスラ
リ流をスラリ収集領域へ流す。
【００３７】スラリをパッド４５の上部研磨面に送出す
ることは、パッド４５に形成された孔や穴１０４により
容易になる。パッド４５に形成された複数の孔や穴１０
４は、パッド４５の下部搭載面１００からパッド４５の
上部研磨面１０２に伸び、それによって、それらの間の
流体連通を提供する。図１１に示されるパッド４５は、
実質的に均一分布の孔１０４を提供している。しかし、
他の実施例において、孔１０４の配置は、限定領域に対
しスラリの送出を更に制御する為に、スラリ収集領域の
配置に限定してもよい。操作中、スラリは、プラテン４
１の回転の為に、溝６０を通って流される。スラリはス
ラリ収集領域で蓄積されるので、増加した流体圧力は、
スラリを、孔１０４を通って上方に、その後、パッド４
５の上部研磨面１０２へと最終的に押し付ける。
【００３８】他の実施例において、プラテン４１の搭載
面は、スラリ送出／保持溝６０でパターン化されてい
る。図１２は、上部に多孔パッド４５が形成されたプラ
テン４１の斜視切取図を示す。プラテン４１のパッド搭
載面１１０上に形成された溝６０は、図３を参照して上
述した溝６０Ａに、幾何学的形状および配向が類似して
いる。しかし、溝６０は、代替え的に、パッド４５上の
所望の場所にスラリ／流体の流れを送出する為に適合さ
れた実施例でもよい。
【００３９】溝６０は、溝６０に沿って内側にどの地点
からも、スラリ収集領域１１２に、それから、パッド４
５の上部研磨面１１４に流させるのに適合されている。
図１１に関して説明したように、スラリを上部研磨面１
１４に送出することは、パッド４５に形成された孔１１
６により容易になり、それは、溝６０を上部研磨面１１
４に結合させる。利益を得る為に使用可能な一つの多孔
パッドは、ローデル社から入手可能なＩＣ１０００であ
る。操作中、スラリは、プラテン４１の回転の為、溝６
０を通って流される。スラリは、スラリ収集領域１１２
で蓄積されるので、溝６０内の増加した流体圧力は、ス
ラリを、孔１１６を通って上方に、その後、パッド４５
の上部研磨面１１４へと、最終的に押し付ける。
【００４０】図１１、図１２に示された実施例は、パッ
ド４５の研磨面上に溝が存在するため、研磨均一性の損
失を避ける点で効果的と考えられている。溝により占有
されたパッド４５の研磨面の領域は広すぎるので、均一
に基板を研磨する為のパッド４５の性能は、歩み寄られ
たものである。したがって、溝をパッド４５の搭載面及
び／又はプラテン４１の搭載面に備えることにより、パ
ッド４５の上部研磨面は相対的に平坦にすることができ
る。しかし、他の実施例において、上部研磨面と下部搭
載面の両方は、本発明の溝でパターン化される。更なる
他の実施例では、パッド４５の上部研磨面とプラテン４
１の搭載面の両方は、本発明の溝でパターン化される。
【００４１】多孔研磨用パッドが、パッド４５の下部搭
載面及び／又はプラテン４１の上部搭載面上の溝６０と
組み合わされて使用される場合、溝６０は、パッド４５
の縁部まで伸びていることが好ましい。そのため、溝６
０は、プラテン４１と研磨用パッドとの間に通路を与
え、それが、パッド／プラテンアセンブリの環境に対し
通気穴を与える。溝６０がプラテンにより底部で囲まれ
た同心円を備える場合のように、溝６０が環境から隔離
される場合、基板を研磨用パッドから取り外すことを困
難にする研磨用パッドに対し基板が押し付けられるの
で、部分的な真空条件が溝内に生成されてもよい。パッ
ド４５内の孔は、溝６０と大気との流体連通を許容する
が、比較的に小さな大きさの孔は、大気圧条件に比例し
て溝内の圧力の急速安定を防止してもよい。開放式溝６
０を構成することにより、溝６０は大気圧環境に対し均
一圧力にとどまり、多孔パッドが使われる研磨用パッド
４５から基板を簡単に取り外すことができる。さらに、
開放式溝６０は、プラテン４１から研磨用パッド４５を
容易に取り外すことも可能にする。
【００４２】頂部、底部、上部、下部などの用語は、相
対的な用語であり、限定を意図したものではない。基板
が異なる配向で処理される場合、他の構成が企図され
る。
【００４３】上記は、本発明の好適な実施例に向けられ
ているが、本発明の他の更なる実施例は、その基本的な
範囲を逸脱することなく、案出することができ、その範
囲は、請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＣＭＰシステムの概略図である。
【図２】図２は、研磨用ステーションの概略図である。
【図３】図３は、研磨用パッドの一実施例に係る平面図
である。
【図４】図４は、研磨用パッドの他の実施例に係る平面
図である。
【図５】図５は、研磨用パッドの他の実施例に係る平面
図である。
【図６】図６は、研磨用パッドの他の実施例に係る平面
図である。
【図７】図７は、研磨用パッドの他の実施例に係る平面
図である。
【図８】図８は、直線駆動システムで使用される研磨用
パッドの平面図である。
【図９】図９は、上記パッドに形成された溝の幅に沿っ
て切断された研磨用パッドの断面図である。
【図１０】図１０は、上記パッドに形成された傾斜溝の
長さに沿って切断された研磨用パッドの断面図である。
【図１１】図１１は、プラテンと、上記プラテンに配置
されたパッドであって、上記パッドがパターン化された
下面を有する、部分的斜視図である。
【図１２】図１２は、パターン化された面と、プラテン
上に配置されたパッドとを有するプラテンの部分的斜視
図である。
【符号の説明】
３０…ＣＭＰシステム、３２…研磨用ステーション、３
４…ローディングステーション、３６…研磨用ヘッド、
３７…研磨用ヘッド移動機構、３８…前端基板搬送領
域、４０…基板検査用ステーション、４１…回転プラテ
ン、４２…基板、４５…パッド、４５Ａ…研磨されたパ
ッド、４５Ｂ…パッド、４５Ｄ…パッド、４５Ｅ…パッ
ド、４５Ｆ…直線起動パッド、４６…モータ、５０，５
２…矢印、５４…ケミカル供給システム、５６…矢印、
６０…流体送出／保持用溝、６０Ａ…溝、６０Ｂ…溝、
６０Ｃ…溝、６０Ｅ…溝、６０Ｆ…Ｖ形溝、６２Ａ…始
端部、６２Ｃ…始端部、６２Ｅ…始端部、６４Ａ…終端
部、６４Ｂ…終端部、６４Ｃ…終端部、６４Ｅ…終端
部、６８…放射ライン、７１…矢印、７６Ａ…中央収集
領域、７６Ｂ…スラリ収集領域、７６Ｄ…スラリ収集領
域、７６Ｅ…スラリ収集領域、８２…第１セグメント、
８４…第２セグメント、８５…ローラ、８６…矢印、８
７Ａ…第１セグメント、８７Ｂ…第２セグメント、８８
…矢印、８９…アペックス、９０…底部、９２…側壁、
１０２…上部研磨面、１０４…穴、１１０…パッド搭載
面、１１２…スラリ収集領域、１１４…上部研磨面、１
１６…孔、Ｃpad…中心、θ1、θ2、θ3…角度。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハン チェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， オックスヤマ プレイス 1530 (72)発明者 シドニー ピー． ヒューイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ミルピタス， サンドハースト ドライヴ 436

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの交差しない流体保持溝
    を画成する第一面を有する半導体研磨装置であって、そ
    の少なくとも一部が、半導体研磨装置の中心から始まる
    放射ラインに対し、ある角度で向きが定められており、
    前記交差しない流体保持溝が、流体を前記半導体研磨装
    置の中心部に向かって内側に流すように構成されてい
    る、装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体研磨装置は、研磨用パッドお
    よびプラテンの一部である、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 交差しない流体保持溝の深さは、交差し
    ない流体保持溝の長さに沿って変化する、請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 交差しない流体保持溝は、同一方向の曲
    線を有し放射ラインに対し接点を規定する第一部分と第
    二部分を有する、請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 交差しない流体保持溝は、前記溝の第一
    端部から第二端部に半径が増加すると回転運動の方向に
    向けられる、請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 交差しない流体保持溝は、交差しない流
    体保持溝の長さに沿って半径が増加すると回転運動の方
    向に向けられる、請求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】 交差しない流体保持溝は、円弧溝、直線
    溝、これらの組み合わせの中から選択される、請求項１
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 交差しない流体保持溝は、半導体研磨装
    置の中心部から半導体研磨装置の縁部まで伸び、交差し
    ない流体保持溝の、どの個所も前記放射ラインに接して
    いない、請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記半導体研磨装置は、回転式研磨機と
    共に使用するように構成されている、請求項１記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記半導体研磨装置は、リニア研磨機
    と共に使用するように構成されている、請求項１記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】 前記半導体研磨装置は研磨用パッドで
    あり、前記第一面は研磨面である、請求項１記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 前記半導体研磨装置はプラテンであ
    り、前記第一面は研磨用パッド搭載面である、請求項１
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記半導体研磨装置はプラテンであ
    り、前記第一面は多孔パッドを上部に配置させた研磨用
    パッド搭載面であり、前記多孔パッドに形成された複数
    の孔は、交差しない流体保持溝を前記多孔パッドに結合
    する、請求項１記載の装置。
  14. 【請求項１４】 基板研磨用パッドであって、 （ａ）前記基板研磨用パッドの第一側部の研磨面と； （ｂ）前記基板研磨用パッドの第二側部の搭載面と；を
    備え、前記研磨面および前記搭載面の少なくとも一つ
    は、そこに形成された、複数の交差しない流体保持溝を
    有し、前記基板研磨用パッドの所定運動方向において、
    前記溝内に置かれた流体が前記基板研磨用パッドの外側
    部分から中心部に向かって流れるように前記溝が配置さ
    れる、基板研磨用パッド。
  15. 【請求項１５】 一以上の流体保持溝は、前記基板研磨
    用パッドの中心部から前記基板研磨用パッドの縁部まで
    伸び、前記溝の、どの個所も前記基板研磨用パッドの中
    心から伸びる放射ラインに接していない、請求項１４記
    載の基板研磨用パッド。
  16. 【請求項１６】 前記溝は、前記搭載面に形成され、前
    記基板研磨用パッドは、前記研磨面と前記搭載面との間
    に伸びたパーホレーションを備える、請求項１４記載の
    基板研磨用パッド。
  17. 【請求項１７】 前記基板研磨用パッドはポリウレタン
    を備える、請求項１４記載の基板研磨用パッド。
  18. 【請求項１８】 前記基板研磨用パッドは、回転式研磨
    機と共に使用するように構成されている、請求項１４記
    載の基板研磨用パッド。
  19. 【請求項１９】 基板を研磨する為の装置であって、 （ａ）一以上の回転可能なプラテンと； （ｂ）前記回転可能なプラテンに結合されたモータと； （ｃ）前記回転可能なプラテンに対面関係で回転自在に
    搭載された、一以上の研磨用ヘッドと； （ｄ）前記回転可能なプラテンの各々に配置された研磨
    用パッドと；を備え、少なくとも一以上の回転可能なプ
    ラテンと前記研磨用パッドは、その第一面に形成された
    複数の交差しない流体保持溝を備え、前記溝の少なくと
    も一部は、前記第一面の中心から伸びた放射ラインに対
    し、ある角度で配置され、流体を前記第一面の外側部分
    から中心部へと内側に流すように構成されている、装
    置。
  20. 【請求項２０】 前記複数の交差しない流体保持溝は、
    前記中心部分から前記外側部分に伸びた複数の弧状溝を
    備える、請求項１９記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記複数の交差しない流体保持溝は、
    弧状溝、直線溝、これらの組み合わせのグループから選
    択される、請求項１９記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記複数の交差しない流体保持用溝
    は、 （ａ）弧状溝； （ｂ）前記放射ラインに対しある角度をなす関係で配置
    された直線溝； （ｃ）（ａ）と（ｂ）の組み合わせ；のグループから選
    択される、請求項１９記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記第一面は、前記プラテンのパッド
    搭載面と組み合わされた接合状態にある前記研磨用パッ
    ドのプラテン搭載面であり、前記研磨用パッドを通じて
    形成され、前記複数の交差しない流体保持溝を前記研磨
    用パッドの研磨面に結合させる複数の孔を更に備える、
    請求項１９記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記第一面は、前記研磨用パッドのプ
    ラテン搭載面と組み合わされた接合状態にある前記プラ
    テンのパッド搭載面であり、前記研磨用パッドを通じて
    形成され、前記複数の交差しない流体保持溝を前記研磨
    用パッドの研磨面に結合させる複数の孔を更に備える、
    請求項１９記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記複数の交差しない流体保持溝は、 （ａ）弧状溝； （ｂ）前記研磨用パッドまたはプラテンの中心から伸び
    た放射ラインに対し非平行関係で配置された直線溝； （ｃ）（ａ）と（ｂ）の組み合わせ；のグループから選
    択される、請求項１９記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記複数の交差しない流体保持溝は、
    ０度より大きく９０度より小さい第一角度で前記放射ラ
    インに対し向きが定められた第一部分と、９０度より大
    きく１８０度より小さい第二角度で前記放射ラインに対
    し向きが定められた第二部分と、を備える、請求項１９
    記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記第一角度および前記第二角度は、
    それぞれの長さに沿って変化する、請求項２６記載の装
    置。
  28. 【請求項２８】 研磨システム用回転可能なプラテンで
    あって、複数の交差しない流体保持溝を形成するパター
    ン化されたパッド搭載面であって、各々が前記パッドの
    中心で始まる放射ラインに対し、ある角度で向きが定め
    られた部分を有し、前記部分は、前記プラテンの回転
    中、前記プラテンの周辺部分から中心部分へと内側に流
    体を流すように適合されている、前記パッド搭載面を備
    える、プラテン。
  29. 【請求項２９】 前記複数の交差しない流体保持溝は、 （ａ）弧状溝； （ｂ）放射ラインに対し角度をもった関係で配置された
    直線溝； （ｃ）（ａ）と（ｂ）との組み合わせ；のグループから
    選択される、請求項２８記載の回転可能なプラテン。
  30. 【請求項３０】 研磨用パッドは、前記研磨用パッドと
    前記複数の交差しない流体保持溝が前記研磨用パッドと
    前記プラテンとの間に流体通路を形成するように前記パ
    ッド搭載面に搭載される、請求項２８記載の回転可能な
    プラテン。
  31. 【請求項３１】 前記回転可能なプラテンは、化学的機
    械研磨システムの一部である、請求項２８記載の回転可
    能なプラテン。
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