JP2013523470A

JP2013523470A - 縁部ペデスタル向けのサイドパッド設計

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Publication number: JP2013523470A
Application number: JP2013502572A
Authority: JP
Inventors: インユエン，; ハンチーチェン，; シュー−ソンチャン，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2013-06-17
Also published as: WO2011126602A1; KR20130054225A; TW201143978A; US9254547B2; CN102725828A; US20110244763A1

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ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫ、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）ＬＫＥＣＭＰ（商標）、ＭＩＲＲＡＭＥＳＡ（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_１を含む。一例では、溝２０５Ａの深さＤ_１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_１に実質上等しくすることができる深さＤ_２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_１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_１および／または深さＤ_２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_１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_１と実質上同じにすることができるピッチＰ_２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_３を提供する。ピッチＰ_３は、ピッチＰ_１とピッチＰ_２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_３は、ピッチＰ_１とピッチＰ_２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

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。
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。
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。
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。
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。
境界表面が凹面である、請求項５に記載の装置。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
境界表面が凹面である、請求項１０に記載の装置。
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。
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。