JP2013523470A - 縁部ペデスタル向けのサイドパッド設計 - Google Patents

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Abstract

研磨パッドの研磨表面の調整の等化を容易にする方法および装置について記載する。装置は、研磨パッドの周辺縁部付近で基礎に結合され、調整デバイスを支持するように適合された延長デバイスを含み、延長デバイスは、研磨パッドに対して動ける本体と、本体の取付け表面に結合された研磨材料を含む犠牲パッドとを含む。

Description

本発明の実施形態は一般に、半導体ウエハなどの基板を研磨することに関する。
基板上に集積回路および他の電子装置を製造する際、導電性、半導電性、および誘電体材料の複数の層が特徴側、すなわち基板の堆積物受取り表面に堆積され、または特徴側から除去される。材料層が順次堆積および除去されるにつれて、基板の特徴側は非平面になって平坦化および/または研磨を必要とすることがある。平坦化および研磨とは、あらかじめ堆積させた材料を基板の特徴側から除去して概ね均一、平面、または同じ高さの表面を形成する手順である。これらの手順は、荒い表面、塊になった材料、結晶格子の損傷、および引っ掻き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のに有用である。これらの手順はまた、特徴を充填して後の堆積および処理のために均一または同じ高さの表面を提供するために使用される堆積させた余分な材料を除去することによって、基板上に特徴を形成するのに有用である。
化学機械研磨は、研磨流体の存在下で研磨パッドに接触したまま基板の特徴側を動かすことによって半導体ウエハ上に堆積させた材料層を平坦化または研磨するために高密度集積回路の製造で一般に使用される1つの処理である。化学的作用と機械的作用の組合せを通じて、研磨表面に接触する基板の特徴側から材料が除去される。
研磨表面全体で一貫した粗さおよび/または概ね平坦なプロファイルを維持するには、研磨表面の定期的な調整が必要とされる。この調整は通常、研磨表面に押し付けられたままパッド表面の大部分にわたって掃引される回転調整ディスクを使用して実行される。しかし、パッド表面の外側周辺縁部では、ディスクがパッドに食い込み、パッドの周辺縁部が尚早にすり減る「縁部はげ」と呼ばれる状態を引き起こすことがあるため、調整ディスクを効果的に利用することができない。同様に、パッドの周辺縁部はパッドのうち周辺縁部の内側の部分と同じ程度に調整されないため、パッドの周辺縁部を研磨に利用することはできない。
したがって、研磨表面の調整の等化を容易にし、パッドの研磨表面を全体的に利用できる方法および装置が必要とされている。
研磨パッドの研磨表面の調整の等化を容易にする方法および装置について記載する。一実施形態では、装置について記載する。装置は、回転可能な研磨パッドが上面に結合された基礎であって、研磨パッドが研磨表面および周辺縁部を有する、基礎と、周辺縁部を越えて延びる掃引パターンで研磨表面に対して動くように適合された調整デバイスと、研磨パッドの周辺縁部付近で基礎に結合され、調整デバイスが掃引パターンの少なくとも一部分にあるときに調整デバイスを支持するように適合された延長デバイスとを含む。延長デバイスは、研磨パッドに対して動ける本体と、本体の取付け表面に結合された研磨材料を含む犠牲パッドとを備え、本体と犠牲パッドの一方または両方は、位置合わせ特徴を含む。
別の実施形態では、装置について記載する。装置は、回転可能なプラテンおよび円形の研磨パッドが上面に結合された基礎であって、研磨パッドが研磨表面および円周縁部を有する、基礎と、円周縁部を越えて延びる掃引パターンで研磨表面に対して動くように適合された研磨剤表面を有する調整デバイスと、研磨パッドの円周縁部付近で基礎に結合され、調整デバイスが掃引パターンの少なくとも一部分にあるときに調整デバイスを支持するように適合された延長デバイスとを含む。延長デバイスは、研磨パッドに対して動ける本体であって、研磨パッドの円周縁部に面する境界表面を有する本体と、本体の取付け表面に結合された研磨材料を含む犠牲パッドであって、調整デバイスの研磨剤表面より小さい表面積を有する犠牲パッドと、犠牲パッドと取付け表面のアライメントを容易にするために本体と犠牲パッドの一方または両方の上に配置された位置合わせ特徴とを備える。
別の実施形態では、研磨パッドを調整する方法について記載する。方法は、回転研磨パッドの研磨表面に調整ディスクを押し当てるステップであって、調整ディスクが第1の表面積を有する研磨剤接触表面を有する、ステップと、研磨パッドの周辺縁部を越えて延びる掃引パターンで、少なくとも部分的に研磨パッドの周辺縁部付近の犠牲パッド上へ、研磨表面に接触したまま調整ディスクを動かすステップであって、犠牲パッドが、調整ディスクの第1の表面積より小さい第2の表面積を有する、ステップとを含む。
本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、実施形態を参照すれば、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を得ることができる。実施形態の一部を、添付の図面に示す。しかし、本発明は他の等しく効果的な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがって本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
研磨処理を実行するように構成された処理ステーションの一実施形態の部分断面図である。 図1の処理ステーションの上面図である。 図2の研磨パッドおよび研磨表面延長デバイスの一部分の横断面図である。 研磨表面延長デバイスの一実施形態の等角図である。 Bは犠牲パッドの一実施形態の上面図である。 CはBの犠牲パッドの拡大図である。 研磨パッドおよび研磨表面延長デバイスの上面図である。 従来の調整装置および方法で調整された新しい(未使用の)研磨パッドの摩耗を示す試験結果を示すグラフである。 本明細書に記載の研磨表面延長デバイスの実施形態を利用して調整された新しい(未使用の)研磨パッドの摩耗を示す試験結果を示すグラフである。
理解を容易にするために、可能な場合、複数の図に共通の同一の要素を指すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態で開示する要素は、具体的な記述がなくても、他の実施形態で有益に利用できることが企図される。
図1は、化学機械研磨(CMP)処理または電気化学機械研磨(ECMP)処理などの研磨処理を実行するように構成された処理ステーション100の一実施形態の部分断面図である。処理ステーション100は、独立型のユニットであっても、より大きな処理システムの一部であってもよい。処理ステーション100をともに利用できるより大きな処理システムの例には、カリフォルニア州サンタクララに位置するApplied Materials,Inc.から入手可能なREFLEXION(登録商標)、REFLEXION(登録商標)LK、REFLEXION(登録商標)LK ECMP(商標)、MIRRA MESA(登録商標)研磨システムが含まれる。ただし、他の研磨システムを利用することもできる。他のタイプの処理パッド、ベルト、位置合わせ可能なウェブ型パッド、またはこれらの組合せを使用するもの、および回転、直線、または他の平面運動で研磨表面に対して基板を動かすものを含めて、他の研磨モジュールを、本明細書に記載の実施形態から利益を得るように適合することもできる。
処理ステーション100は、基礎110上で回転可能に支持されたプラテン105を含む。プラテン105は、プラテン105を回転軸Aの周りで回転させるように適合された駆動モータ115に操作可能に結合される。プラテン105は、研磨材料122から作られた研磨パッド120を支持する。一実施形態では、研磨パッド120の研磨材料122は、CMP処理で通常利用されるポリマーベースのパッド材料などの市販のパッド材料である。ポリマー材料は、ポリウレタン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、PTFE、PTFA、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、またはこれらの組合せとすることができる。研磨材料122は、処理上の化学的性質に適合している連続または独立気泡ポリマー、エラストマ、フェルト、含浸フェルト、プラスチックなどの材料をさらに含むことができる。別の実施形態では、研磨材料122は、多孔質の被覆に含浸させたフェルト材料である。少なくとも部分的に導電性の研磨表面を有する研磨パッドも、本発明から利益を得られることが企図される。
一実施形態では、研磨パッド120は、顕微鏡的な多孔構造を含みうるナップを含む処理表面125を含む。ナップおよび/または多孔構造は、基板の特徴側からの材料除去をもたらす。研磨化合物の保持、研磨または除去作用、ならびに材料および流体の輸送などの属性は、除去率に影響を与える。基板からの材料の最適な除去を容易にするには、ナップまたは多孔構造を荒くし、ならびに/または完全かつ均一に開くように、処理表面125を定期的に調整しなければならない。処理表面125がこのように調整されたとき、処理表面125は、均一で安定した除去率を提供する。荒くした処理表面125は、パッド表面の濡れ性を高めて、たとえば研磨化合物から供給される研磨剤粒子などの研磨化合物を分散させることによって、除去を容易にする。
研磨パッド120の処理表面125の上に、キャリアヘッド130が配置される。キャリアヘッド130は、基板135を保持し、処理中に基板135を研磨パッド120の処理表面125の方へ(Z軸に沿って)制御可能に動かす。キャリアヘッド130は、キャリアヘッド130を支持して研磨パッド120に対するキャリアヘッド130の運動を容易にする支持部材140に取り付けられる。支持部材140は、基礎110に結合することができ、または研磨パッド120の上にキャリアヘッド130をつるす形で処理ステーション100の上に取り付けることができる。一実施形態では、支持部材140は、処理ステーション100の上に取り付けられた円形のトラックである。キャリアヘッド130は、少なくとも回転軸Bの周りでキャリアヘッド130の回転運動を提供する駆動システム145に結合される。駆動システム145は、キャリアヘッド130を研磨パッド120に対して支持部材140に沿って側方(Xおよび/またはY軸)へ動かすようにさらに構成することができる。一実施形態では、駆動システム145は、側方運動に加えて、キャリアヘッド130を研磨パッド120に対して垂直(Z軸)に動かす。たとえば、駆動システム145を利用して、研磨パッド120に対する基板135の回転および/または側方運動を提供することに加えて、基板135を研磨パッド120の方へ動かすことができる。キャリアヘッド130の側方運動は、直線または円弧状もしくは曲線状の運動とすることができる。
研磨パッド120の処理表面125の上に位置決めされた調整デバイス150および流体添加器155を示す。流体添加器155は、研磨パッド120の半径の少なくとも一部分に研磨流体または研磨化合物を提供するように適合された1つまたは複数のノズル160を含む。流体添加器155は、基礎110に回転可能に結合される。一実施形態では、流体添加器155は、回転軸Cの周りを回転するように適合され、処理表面125の方へ誘導される流体を提供する。流体は、化学溶液、洗浄溶液、またはこれらの組合せとすることができる。たとえば、流体は、基板135の特徴側からの材料の除去を助けるように適合された研磨化合物を含有する研磨剤または研化合物のない研磨剤とすることができる。過酸化水素などの還元剤および酸化剤を流体に加えることもできる。別法として、流体は、研磨材料122から研磨副生成物をリンスまたは水洗いするために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。代替形態では、流体を使用して、研磨材料122の顕微鏡的な多孔構造を開くように処理表面125の調整を容易にすることができる。
調整デバイス150は通常、ヘッドアセンブリ170に結合されたコンディショナーキャリア165を含む。ヘッドアセンブリ170は、アーム180によって支持部材175に結合される。支持部材175は、処理ステーション100の基礎110を貫通するように配置される。基礎110と支持部材175の間にはベアリング(図示せず)が提供され、基礎110に対して回転軸Dの周りで支持部材175の回転を容易にする。基礎110と支持部材175の間にはアクチュエータ185が結合され、ヘッドアセンブリ170が研磨パッド120の処理表面125全体にわたって円弧状または曲線状の運動で動けるように、回転軸Dの周りでの支持部材175の回転方向を制御する。支持部材175は、駆動構成要素を収納して、回転軸Eの周りで研磨パッド120に対してコンディショナーキャリア165を選択的に回転させることができる。支持部材175はまた、流体導管を提供して、コンディショナーキャリア165またはヘッドアセンブリ170の一方の垂直方向の位置(Z軸)を制御することができる。
コンディショナーキャリア165の底面には、調整要素190が結合される。コンディショナーキャリア165は、ヘッドアセンブリ170に結合されており、回転軸Eの周りを回転しながらプラテン105に選択的に押し当てられて、調整要素190で研磨材料122を調整することができる。調整要素190は、約0.1重量ポンド〜約20重量ポンド、たとえば約3重量ポンド〜約11重量ポンドの圧力またはダウンフォースで、研磨材料122の方へ動かすことができる。調整要素190は、研磨材料122を研磨して強化するように構成されたダイヤ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。別法として、調整要素190は、ナイロンの毛を有するディスクなど、ブラシ型の調整ディスクとすることができる。調整要素190は通常、円形であり、またはコンディショナーキャリア165の交換および取付けを容易にするように構成されたディスクである。
処理ステーション100はまた、研磨パッド120およびプラテン105の外周付近に位置決めされた研磨表面延長デバイス195を含む。研磨表面延長デバイス195は、調整要素190の中心を研磨パッド120の外周へ、または研磨パッド120の外周を越えて掃引させることによって、研磨パッド120の処理表面125全体の調整を提供する。延長デバイス195は、調整要素190が研磨パッド120の外周へ、または研磨パッド120の外周を越えて掃引するとき、調整要素190を少なくとも部分的に支持する。
図2は、図1の処理ステーション100の上面図である。一実施形態では、処理ステーション100内に配置された研磨パッド120は、処理中に基板135からの材料の除去および/または流体の輸送を容易にするパターン付きの処理表面200を含む。パターン付きの処理表面200は、研磨材料122内に特有の深さまで形成された穿孔または溝もしくはチャネルを含むことができる。チャネルまたは溝は、直線であっても曲線であってもよく、研磨パッド120上に放射状、格子、X/Yパターン、螺旋状、または円形の方向を有することができる。チャネルまたは溝は、交差しても交差しなくてもよい。別法として、または追加として、研磨材料122にエンボス加工することができる。この実施形態では、パターン付きの処理表面200は、複数の同心円状のチャネルまたは溝205を含む。
図2はまた、研磨パッド120の研磨材料122上に配置された基板135を(部分的に想像線で)示し、研磨中にパターン付きの処理表面200上での基板135の研磨掃引パターン210Aの一実施形態を示す。調整要素190を部分的に想像線で示し、パターン付きの処理表面200上での調整要素190の調整掃引パターン210Bの一実施形態を示す。調整要素190は、基板135からの材料の除去率を容易に高めるために、パターン付きの処理表面200を調整および/またはリフレッシュするように処理表面125全体にわたって掃引される。
この実施形態では、研磨パッド120は円形であり、研磨パッド120の幾何学的中心215Aから研磨パッド120の縁部220までの半径Rを含む。従来のCMP調整装置は通常、調整要素が研磨パッドを外径またはその付近でより強く摩耗させる傾向があるため、パッドの半径または表面全体にわたって均一に調整しない。研磨パッドの外径またはその付近で摩耗が増大すると、「縁部はげ」と呼ばれるものが生じ、研磨パッドの外径の一部分が、研磨処理にとって望ましくないものになる。さらに、研磨パッドの外径またはその付近で摩耗が増大すると、研磨パッドの寿命が低減し、より頻繁な交換が必要となり、休止時間ならびに所有コストが増大する。
研磨表面延長デバイス195により、調整要素190の少なくとも一部分は、研磨パッド120の縁部220を越えて掃引することができる。円形の研磨パッド120の場合、縁部220は周辺縁部または円周縁部とすることができる。一実施形態では、延長デバイス195は、調整要素190の中心215Bが研磨パッド120の縁部220を越えて掃引できるのに十分なほど大きい。調整要素190の中心215Bが縁部220またはその付近に位置するとき、調整要素190は、研磨パッド120と延長デバイス195の組合せによって完全に支持されたままである(すなわち、完全にその上に位置する)。
図3は、図2の研磨パッド120および研磨表面延長デバイス195の一部分の横断面図である。延長デバイス195は、研磨パッド120の縁部220に対して動ける支持部材300上に配置される。支持部材300は、交換可能な犠牲パッド305を支持する。一実施形態では、支持部材300は調整可能であり、研磨パッド120に対して選択的に固定することができる。この実施形態では、支持部材300は、処理表面200の水平面および/または縁部220に対して垂直(Z軸)ならびに水平(Xおよび/またはY軸)に調整することができる。
プラテン105上に新しい研磨パッド120が設置されるとき、および/または研磨表面延長デバイス195の支持部材300上に新しい犠牲パッド305が設置されるとき、犠牲パッド305の処理表面310の平面または高さは、研磨パッド120の処理表面125により画定される平面または高さと一致させることができる。処理表面310の高さは、研磨パッド120の処理表面125の平面に対して、直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、高さは、研磨パッド120の縁部220の上へ調整要素190の下面を延ばすことによって設定される。調整要素190の接触表面は、研磨パッド120の処理表面125に接触して同一平面上で維持され、支持部材300は、犠牲パッド305の処理表面310が調整要素190の接触表面に接触するように調整することができる。研磨処理および/または調整処理中、支持部材300が調整された後、支持部材300は研磨パッド120に対して固定される。支持部材300に対する調整は、作業員によって手動で、またはドライバを使用して行うことができる。
一実施形態では、支持部材300は、処理ステーション100の基礎108に結合される。延長デバイス195は、支持部材300の位置を少なくともX方向およびZ方向に調整するように適合された駆動システム320を含み、または駆動システム320に結合される。延長デバイス195からの干渉を受けずに研磨パッド120の回転運動を可能にするように、研磨パッド120の周辺縁部220との間にわずかな間隙Gを提供することができる。間隙Gは、約3mm〜約20mm以上とすることができる。
一実施形態では、駆動システム320は、研磨パッド120および/またはプラテン105に対して側方(Xおよび/もしくはY軸)ならびに/または垂直(Z軸)に支持部材300を動かすように適合されたアクチュエータ325を含む。一実施形態では、アクチュエータ325は、研磨パッド120および/またはプラテン105に対して側方および/または垂直に支持部材300を動かすように適合されたブレーキを有する空気圧モータである。アクチュエータ325は、駆動プラットフォーム330に結合することができ、駆動プラットフォーム330は、締め具によって基礎108に結合することができ、締め具は、基礎108に対して駆動プラットフォーム330を調整するように緩めることができ、基礎108は、研磨パッド120および/またはプラテン105に対して支持部材300を動かす。別の実施形態では、支持部材300の側方調整は手動で行われ、この調整は、止めねじまたはボルトなどの1つまたは複数の締め具によって同心円状または偏心状に提供される。追加として、または別法として、アクチュエータ325は、油圧シリンダ、親ねじ、または他の機械的もしくは電気機械的ドライバとすることができる。
研磨材料308を含む犠牲パッド305は、支持部材300の上面315上で支持される。一実施形態では、研磨材料308は、上記の研磨材料122と同じ材料から作られる。別の実施形態では、犠牲パッド305は、上記の研磨材料122より大きい硬度を有する材料とすることができる。別の実施形態では、犠牲パッド305は、犠牲材料またはベアリング表面とすることができる。犠牲パッド305は、犠牲パッド305の交換を可能にするように、支持部材300の上面315に接着され、または他の方法で着脱可能に結合される。
この実施形態では、研磨パッド120の処理表面200は、第1の組の1つまたは複数の第1の溝205Aを含み、犠牲パッド305の処理表面310は、研磨パッド120の処理表面200上のパターンとは異なる別のパターンで構成できるパターン付きの処理表面を含む。処理表面310上のパターンの例には、穿孔または溝もしくはチャネルが含まれる。チャネルまたは溝は、処理表面310上に直線もしくは曲線のパターン、または放射状のパターン、格子、X/Yパターン、あるいは螺旋状または円形の方向で形成することができる。一実施形態では、処理表面310は、第2の組の1つまたは複数の第2の溝205Bを含む。溝205Aは、処理表面200の上面から溝205Aの底部まで測定される深さDを含む。一例では、溝205Aの深さDは、研磨パッド120が新しいとき、約30ミルの深さである。一実施形態では、溝205Bは、溝205Aの深さDに実質上等しくすることができる深さDを含む。溝205Aの少なくとも一部分では、調整および/または研磨処理からの材料の損失により、深さDが低減する。調整および/または研磨処理中、研磨材料122および/または研磨材料308は、調整要素190の接触表面からすり減り、深さDおよび/または深さDが低減する。
一実施形態では、研磨パッド120の溝205Aは、約30ミル〜約80ミル、たとえば約50ミルのピッチPを含む。この実施形態では、犠牲パッド305上の溝205Bは、溝205AのピッチPと実質上同じにすることができるピッチPを含む。いくつかの実施形態では、延長デバイス195を位置決めすることで、研磨パッド120の溝205Aと犠牲パッド305の溝205Bの間にピッチPを提供する。ピッチPは、ピッチPとピッチPの一方または両方より小さくても大きくてもよい。一実施形態では、ピッチPは、ピッチPとピッチPの一方または両方に実質上等しい。
図4Aは、研磨表面延長デバイス195の一実施形態の等角図である。延長デバイス195は支持部材300を含み、支持部材300の上に犠牲パッド305が配置される。この実施形態では、支持部材300は本体400を備え、本体400には犠牲パッド305が接着剤405によって結合される。一実施形態では、本体400は、犠牲パッド305の表面積より大きい表面積を有する取付け表面309を含む。接着剤405は、処理上の化学的性質に耐えるように適合された感温および/または感圧接着剤とすることができる。この実施形態では、延長デバイス195は、延長デバイス195の第1の端部420Aと第2の端部420Bの間に画定された境界表面410を含む。境界表面410は、動作中にプラテン105および研磨パッド120の縁部220(図2および3)に面するように構成される。境界表面410は、本体400の縁部415Aおよび犠牲パッド305の縁部415Bを含む。一実施形態では、境界表面410は、第1の端部420Aと第2の端部420Bの間で一定の半径で湾曲する。一態様では、境界表面410を画定する半径は、プラテン105および/または研磨パッド120(図示せず)の半径に実質上等しく、またはわずかに大きい。たとえば、研磨パッドが30インチの直径を含んだ場合、境界表面410は、約15インチ以上の半径によって画定された凹面の形状を有するはずである。別の実施形態では、境界表面410は、平坦または平面にすることができる。
一実施形態では、延長デバイス195は、犠牲パッド305と支持部材300のアライメントを容易にするように適合された位置合わせ特徴425を含む。位置合わせ特徴425は、境界表面410上の印、または境界表面410内に形成された凹みもしくはチャネルとすることができる。一実施形態では、位置合わせ特徴425は、本体400内に形成されたチャネル430Aおよび/または犠牲パッド305内に形成されたチャネル430Bを含む。
図4Bは、犠牲パッド305の一実施形態の上面図である。一実施形態では、犠牲パッド305は、扇形、または円のうち中心半径450を有する円弧440によって画定された部分を含む。一態様では、犠牲パッド305は、円弧440によって囲まれた円形の本体を含み、縁部415Bは、円弧440の中心445からずれ、かつ/または2つの半径435A、435Bで円弧440と交差する弦を含む。設置および/または使用中、犠牲パッド305の中心445および/または中心半径450は、研磨パッド120(図1および2に示す)の半径と整合させることができる。
一実施形態では、犠牲パッド305の直径または表面積は、調整要素190(図1および2)の直径または表面積に関係する。たとえば、ディスク形状の調整要素190の場合、直径または表面積とは、調整要素190の調整表面の直径または表面積(すなわち、調整要素190のうち研磨材料122に接触する部分)を指す。一実施形態では、犠牲パッド305の表面積は、利用される調整要素190の調整表面の表面積より小さい。たとえば、犠牲パッド305の表面積は、調整要素190の表面積より小さい。一態様では、犠牲パッド305の半径(たとえば、半径450)は、調整要素190の調整表面の半径の100%より小さい。別の態様では、犠牲パッド305の半径(たとえば、半径450)は、調整要素190の調整表面の半径の約75%より小さい。たとえば、犠牲パッド305の半径(たとえば、半径450)は、調整要素190の調整表面の半径の約80%〜約98%である。
特有の例では、調整要素190の調整表面の直径が約4.0インチ〜約4.25インチである場合、調整要素190の調整表面が約4.0インチであるとき、犠牲パッド305の半径(たとえば、半径450)は約1.8インチなど、約1.9インチ〜約1.5インチである。
本発明者らは、犠牲パッド305の表面積と調整要素190の調整表面の表面積の関係がパッド寿命を延ばすことを発見した。1つの問題は、調整中に研磨パッド120の摩耗に影響を与えるプラテン105の角速度、調整要素190の角速度および/または線速度、ならびに調整要素190のダウンフォースなどの要因に関する。プラテン105の角速度、調整要素190の角速度および/または線速度、ならびに調整要素190のダウンフォースが調整中に同じままである場合、研磨パッド120の縁部220における摩耗は、研磨パッド120の中心215における摩耗に対してより大きい。研磨パッド120の縁部220のより大きい摩耗は、調整要素190が調整掃引パターン210B(図2)で動くとき、プラテン105の角速度、調整要素190の角速度および/または線速度、ならびに調整要素190のダウンフォースの1つまたは組合せの複雑な調整によって緩和することができる。本発明者らは、調整掃引パターン210B中、本明細書に記載の犠牲パッド305の実施形態を使用すると、プラテン105の角速度、調整要素190の角速度および/または線速度、ならびに調整要素190のダウンフォースを一定のままとすることができることを発見した。調整要素190の調整表面の表面積より小さい表面積を有する犠牲パッド305を利用することで、プラテン105が回転するとき、調整要素190の相対的な速度を等化する。したがって、調整要素の相対的な速度を等化することで、プラテン105の角速度、調整要素190の角速度および/または線速度、ならびに調整要素190のダウンフォースの1つまたは組合せを調整しなくても、処理表面125の調整を実質上等化する。別の問題は、調整要素190の調整表面の構造に関する。一態様では、調整要素190の調整表面は、研磨剤を含む中心表面積と、研磨剤を含まない外側表面積または外周とを含むことができる。たとえば、調整要素190の調整表面の約90%は、研磨パッド120の処理表面125を研磨するように構成されたダイヤモンド構造などの研磨剤を含むが、調整要素190の調整表面の外周(たとえば、約10%)は、研磨パッド120の処理表面125を研磨しない。したがって、調整要素の調整表面上の研磨剤の分布は、犠牲パッド305および/または延長デバイス195の構成(たとえば、寸法、間隔、または調整)に関係することがある。
図4Cは、図4Bの犠牲パッド305の拡大図であり、チャネル430Bの詳細を示す。一態様では、チャネル430Bは、側壁455Aおよび455Bなどの少なくとも1つの側壁を含む。側壁455A、455Bは、犠牲パッド305の中心445の方へ傾斜し、または誘導される。一実施形態では、側壁455Aおよび455Bは、垂直から、または縁部415Bに対して角度α’および/または角度α”で内側へ傾斜する。一態様では、角度α’または角度α”の少なくとも1つは、約60度など、約30度〜約75度である。一実施形態では、角度α’と角度α”はどちらも、実質上等しい。
図4Dは、研磨パッド120および研磨表面延長デバイス195の上面図である。この実施形態では、研磨パッド120に対する研磨表面延長デバイス195のアライメントを示す。研磨パッド120は半径460を含み、研磨表面延長デバイス195の位置合わせ特徴425は、半径460に実質上整合される。別の態様では、犠牲パッド305の半径450および中心445は、研磨パッド120の半径460に実質上整合させることができる。
図5は、従来の調整装置および方法で調整された新しい(未使用の)研磨パッドの摩耗の試験結果を示すグラフ500である。研磨パッドは、図1および2に記載の研磨パッド120に類似している。研磨パッドは例示的に、30インチの直径と、深さ約30ミルの溝とを有する。試験は、ダイヤモンド調整ディスクを使用して、7重量ポンドのダウンフォースで実施された。参照番号505は、研磨パッドの処理表面の半径に沿って調整掃引パターン内の掃引範囲を表す。各端部510A、510Bは、調整要素の中心(すなわち、たとえば図2に示す調整要素190の中心215)が掃引範囲505内の限界に到達する放射状の位置を表す。調整ディスクは約60RPMで回転され、掃引頻度は1分当たり約20サイクルであった。縦座標平面は、溝深さの測定をミル単位で表し、横座標平面は、研磨パッドの半径をインチ単位で表す。
試験は、新しい研磨パッド上でのならし調整方式、および調整された研磨パッドを使用する研磨処理を使用して実施された。研磨処理中、研磨パッドは連続して調整された。調整および/または研磨によって処理表面から除去された材料の大きさを判定するために示される増分で、溝深さが測定された。図示のように、515で示す放射状の領域では、研磨パッドの処理表面の最も外側の部分は、研磨パッドの内側部分より大きい速度で摩耗した。研磨パッドの最も外側の部分の摩耗が大きければ大きいほど、研磨パッドの寿命が著しく低減した。
図6は、本明細書に記載の犠牲パッド305を有する研磨表面延長デバイス195で調整された新しい(未使用の)研磨パッドの摩耗の試験結果を示すグラフ600である。研磨パッドは、図1および2に記載の研磨パッド120に類似している。研磨パッドは例示的に、30インチの直径と、深さ約30ミルの溝とを有する。試験は、ダイヤモンド調整ディスクを使用して、7重量ポンドのダウンフォースで実施された。参照番号605は、研磨パッドの処理表面の半径に沿って調整掃引パターン(すなわち、図2に示す調整掃引パターン210B)内の掃引範囲を表す。各端部610A、610Bは、調整要素の中心(すなわち、たとえば図2に示す調整要素190の中心215)が掃引範囲505内の限界に到達する放射状の位置を表す。調整ディスクは約60RPMで回転され、掃引頻度は1分当たり約20サイクルであった。縦座標平面は、溝深さの測定をミル単位で表し、横座標平面は、研磨パッドの半径をインチ単位で表す。
試験は、新しい研磨パッド上でのならし調整方式および調整された研磨パッドを使用する研磨処理を使用して実施された。研磨処理中、研磨パッドは連続して調整された。調整および/または研磨によって処理表面から除去された材料の大きさを判定するために示される増分で、溝深さが測定された。図示のように、研磨パッドの縁部を越えて調整要素を延ばしたため、処理表面の摩耗は、領域515でも軽減され、または同じ速度で調整された。図示のように、領域515で研磨パッドの摩耗が軽減されたことで、研磨パッドの寿命が延びた。
本明細書に記載の実施形態は、研磨パッドに有害となりうる調整の影響に対処する方法および装置を提供する。本明細書に記載の方法および装置は、パッド寿命をより長くすることを促進し、また研磨パッドの使用可能面積をより大きくすることを容易にする。
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができる。

Claims (15)

  1. 回転可能な研磨パッドが上面に結合された基礎であって、研磨パッドが研磨表面および周辺縁部を有する、基礎と、
    周辺縁部を越えて延びる掃引パターンで研磨表面に対して動くように適合された調整デバイスと、
    研磨パッドの周辺縁部付近で基礎に結合され、調整デバイスが掃引パターンの少なくとも一部分にあるときに調整デバイスを支持するように適合された延長デバイスとを備え、延長デバイスが、
    研磨パッドに対して動ける本体と、
    本体の取付け表面に結合された研磨材料を含む犠牲パッドとを備え、本体と犠牲パッドの一方または両方が位置合わせ特徴を含む、
    装置。
  2. 犠牲パッドが、調整デバイスの表面積より小さい表面積を含む、請求項1に記載の装置。
  3. 位置合わせ特徴が、本体内に形成されたチャネルを構成する、請求項1に記載の装置。
  4. 位置合わせ特徴が、犠牲パッド上に配置されてチャネルと整合されるノッチを構成する、請求項3に記載の装置。
  5. 本体が、研磨パッドの周辺縁部に面する境界表面を含み、間隙によって周辺縁部から分離される、請求項1に記載の装置。
  6. 境界表面が凹面である、請求項5に記載の装置。
  7. 研磨パッドが円形であり、半径を含み、境界表面が、研磨パッドの半径に実質上等しい半径を含む、請求項6に記載の装置。
  8. 研磨パッドと犠牲パッドの両方が、パターン付きの表面を含む、請求項1に記載の装置。
  9. パターン付きの表面が、研磨パッドと犠牲パッドの両方の上で実質上同じである、請求項8に記載の装置。
  10. 回転可能なプラテンおよび円形の研磨パッドが上面に結合された基礎であって、研磨パッドが研磨表面および円周縁部を有する、基礎と、
    円周縁部を越えて延びる掃引パターンで研磨表面に対して動くように適合された研磨剤表面を有する調整デバイスと、
    研磨パッドの円周縁部付近で基礎に結合され、調整デバイスが掃引パターンの少なくとも一部分にあるときに調整デバイスを支持するように適合された延長デバイスとを備え、延長デバイスが、
    研磨パッドに対して動ける本体であって、研磨パッドの円周縁部に面する境界表面を有する本体と、
    本体の取付け表面に結合された研磨材料を含む犠牲パッドであって、調整デバイスの研磨剤表面より小さい表面積を有する犠牲パッドと、
    犠牲パッドと取付け表面のアライメントを容易にするために本体と犠牲パッドの一方または両方の上に配置された位置合わせ特徴とを備える、
    装置。
  11. 位置合わせ特徴が、本体内に形成されたチャネルを構成する、請求項10に記載の装置。
  12. 犠牲パッド上に配置された位置合わせ特徴が、本体内に形成されたチャネルと整合されるチャネルを構成する、請求項11に記載の装置。
  13. 境界表面が凹面である、請求項10に記載の装置。
  14. 境界表面が、研磨パッドの半径に実質上等しい半径を含む、請求項13に記載の装置。
  15. 本体が、垂直方向と水平方向の一方または両方に調整可能である、請求項10に記載の装置。
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