JP3123555U - 成形された研磨材パターン及びチャネルを備えた研磨用パッドコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】均一で、研磨パッドの反復可能なコンディショニング面を備えたパッドコンディショナを有し、また、コンディショニング処理中、研磨用スラリの過剰損失なく、研磨パッドを調整し、さらに、コンディショニング面で使用される研磨材粒子量を制御しつつ、最適なコンディショニングを有する研磨材粒子の散布を備えたパッドコンディショナを提供する。
【解決手段】スポークは、対称であり、互いに半径方向に間隔を開けて配置され、様々な形状を有することができる。コンディショニング面は、また、コンディショニング面が研磨パッドで擦られるとき研磨用スラリを受けるカットアウト入口用チャネルと、そのカットアウト入口用チャネルから研磨用スラリを受ける為の導管と、受けた研磨用スラリを放出する為にベースの周辺縁部上の出口と、を有する。
【選択図】図１０Ｂ

Description

背景

本考案の実施形態は、化学的機械研磨用パッドを調整する為のパッドコンディショナに関する。

化学的機械平坦化（ＣＭＰ）は、後のエッチングや堆積処理の為に、集積回路やディスプレイの製造において、基板の表面地形を円滑にする為に使用される。典型的なＣＭＰ装置は、研磨材粒子のスラリが基板を研磨する為に供給される間、研磨パッドに対し基板を押し付け、振動する研磨ヘッドを備える。ＣＭＰは、誘電層、ポリシリコン又は酸化シリコン、金属膜、他の層で埋められる深い又は浅いトレンチ上に平坦面を形成する為に使用可能である。ＣＭＰ研磨は、通常、化学的及び機械的効果の結果として生じると考えられ、例えば、化学的に変更された層は、研磨され磨き去られる材料の表面で反復的に形成される。例えば、金属研磨において、金属酸化物層は、形成され、研磨された金属層の表面から反復的に除去される。

ＣＭＰ処理中、研磨パッド２０は、パッドコンディショナ２４により周期的に調整される。数多くの基板研磨の後、研磨パッド２０は、図１Ａ及び図１Ｂに例示されるように、絡み合ったファイバ２６、パッド２０のファイバ間の空間３０を詰める蓄積または捕捉された研磨残留物２８から生じる円滑な研磨表面で目つぶれされる。結果として生じる目つぶれパッド２０は、効果的に研磨用スラリを保持せず、欠陥の増加、一定の場合、基板の非均一研磨が生じる。パッドの目つぶれを矯正するため、パッド２０は、パッドコンディショナ２４により周期的に調整されるが、パッドコンディショナ２４は、図２に示されるように、研磨パッド２０の使用済み研磨面３８に押し付けられるダイヤモンド粒子のような研磨材粒子３４を備えたコンディショニング面３２を有する。パッドコンディショナ２４は、アーム３６で取り付けられ、点線のアーム３６ａの第２位置により示されるように前後に振動すると同時に、コンディショナ２４は、パッド表面に対し回転するので、研磨破片を除去し、研磨表面３８上の孔やファイバの目詰まりをなくし、時には、研磨用スラリを保持するミクロスクラッチを形成することにより、パッド２０を調整する。パッドコンディショニング処理は、インシチューコンディショニングとして知られるように研磨処理中に実行可能であるが、或いは、イクスシチューとして知られるようにウエハの研磨処理外に実行可能である。

従来のパッドコンディショナ２４は、研磨材粒子３４の連続層、またはパターンストリップにより覆われることが可能である。例えば、図３Ａは、パッドコンディショナ２４を示し、ここでは、研磨材粒子は、その全体のコンディショニング面３２を覆う。図３Ｂに示されるように、コンディショニングパッドの周辺に沿って研磨材粒子の円形ストリップ４０も、また、使用されてきた。円形ストリップ４０は、また、図３Ｃに示されるように、研磨材粒子の交互の縞と円滑領域で、区域４０ａ、ｂに分けられる。他の構成において、研磨材粒子２４のウェッジ４２は、図３Ｄに示されるように、互いに間隔が開けられて配置され、コンディショニング面３２を横切り接線方向に伸びる。研磨材粒子パターンは、コストを制限し得るダイヤモンド結合面積の品質を制限する為に使用可能である。しかし、これらのパターンの幾つかは、非均一性の、首尾一貫していないパッドコンディショニング効果をしばしば生じるが、これらは、パッド表面にわたり変更可能である。パターン化された研磨材パッド構成は、また、スラリがパッドコンディショナ２４の特別な領域内で強制され、内部で捕捉させることを引き起こし、パッドコンディショニングの均一性を減少させる。

従来のパッドコンディショナ２４は、それらが研磨パッド表面３８から研磨用スラリを拾い上げ、任意にパッドコンディショナ２４の縁部からスラリを追い出すとき、飛散した、乾いたスラリの蓄積を生じる。例えば、図２に示されるように、回転するパッドコンディショナ２４により発生される遠心力は、矢印４４により示されるように、パッドコンディショナ２４により拾い上げられるスラリをパッドコンディショナの縁部に沿って排出させる。パッドコンディショナ２４により起因した研磨パッド２０の表面からのスラリの減損は、研磨パッド表面上の乾燥したスポットの原因になり、粒子欠陥数、全体の／微小なスクラッチ欠陥を増加させる。

したがって、均一で、研磨パッドの反復可能なコンディショニングを提供するコンディショニング面を備えたパッドコンディショナを有することが望まれる。また、コンディショニング処理中、研磨用スラリの過剰損失なく、研磨パッドを調整することも望まれる。さらに、コンディショニング面で使用される研磨材粒子量を制御しつつ、最適なコンディショニングを提供する研磨材粒子の散布を備えたパッドコンディショナを有することが望まれる。

概要

一変形例において、本考案に従う研磨パッドコンディショナは、ベースと、そのベース上のパッドコンディショニング面とを備える。コンディショニング面は、中央領域と周辺領域とを備える。実質的に一定の幅の研磨材粒子を有する研磨材スポークは、中央領域から周辺領域まで伸びている。スポークは、対称的であり、互いに半径方向に間隔を開けて配置されている。

他の変形例において、コンディショニング面は、複数の研磨材アークを備え、複数の研磨材アークは、非研磨材ストリップにより間隔を開けて配置されている。研磨材アークは、少なくとも、コンディショニング面の中央から第１半径距離Ｒ１で第１セットアークと、コンディショニング面の中央から第２半径距離Ｒ２で第２セットアークとを備える。研磨材アークは、異なる円周長を有することができる。

また、他の変形例において、コンディショニング面は、研磨材の正方形アレイを備え、こえらは、互いに間隔を開けて配置され、非研磨材グリッド内に配置されている。アレイは、コンディショニング面にわたり研磨材粒子正方形の均一な飛散を与える為に、研磨材領域と他の非研磨材領域を交互にしている。

更なる変形例において、パッドコンディショニング面は、コンディショニング面が研磨パッドに対し擦られるとき、研磨用スラリを受け取る為に少なくとも一つのカットアウト入口チャネルを備える。導管は、カットアウト入口チャネルから研磨用スラリを受け取る。ベースの周辺縁部のアウトレットは、受け取った研磨用スラリを放出する為に備えられている。この変形例は、スラリを保存する為に研磨用スラリのリサイクルを許容するものである。

本考案の特徴、態様、利点は、本考案の実施例を例示する、以下の説明、添付された
請求項、添付図面に関し良好に理解される。しかし、特徴の各々は、単に特別な図面の内容ではなく一般に本考案に使用可能であり、本考案は、これらの特徴の全ての組合せを含む。

説明

本考案の実施形態に従う研磨パッドは、図４から図８に例示されるように、化学的機械研磨中、パッドを調整する為に研磨パッドに対し擦られる研磨材粒子５４を備えたコンディショニング面５２を備える。ベース５８は、構造的剛性を与え、ステンレス鋼またはアクリル又は酸化アルミニウムのような他の堅い材料で形成可能な支持構造体である。一般的に、ベース５８は、ディスクのような平坦な円形体を備える。ベース５８は、また、パッドコンディショナ５０をＣＭＰ研磨装置に保持する為の機構、例えば、研磨装置にベースを保持する為に挿入されるネジやボルトの為にコンディショニング面５２を貫通して皿孔が開けられた２つのネジ孔６２ａ、ｂ；または、ベース５８の裏面６４上にセンタリングされたロック用ソケット（図示せず）；を含み得る。パッドコンディショナ５０の例示的な実施形態は、本願で説明されているが、他の実施形態も可能であり、請求の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。

コンディショニング面５２は、ベース５８の前面でもよいが、図８に例示されるように、結合面として機能する裏面と、研磨材粒子を備えた前面とを備えたディスクのような別個の構造体でもよい。結合面４６は、通常、比較的に円滑であるか溝（図示せず）で粗く形成されており、ベース５８の受容面４８に結合可能であり、ＣＭＰ研磨中にパッドコンディショナ５０が研磨パッドに押し付けられるとき生じる強い摩擦力から簡単に外されたり、緩んだりしない安全な結合を形成する。結合面４６は、エポキシ接合用接着剤またはニッケル合金のような鑞付け用合金でベース５８の受容面４８に固着可能である。

一変形例において、コンディショニング面５２は、研磨材粒子５４を支え、保持するマトリックス材料を備える。例えば、マトリックス材料は、ニッケル又はコバルト合金のような金属合金であって、コンディショニング面５２上に所望のパターンで被覆され、後に、研磨材粒子５４が熱可塑性被覆に埋め込まれるものでもよい。他の変形例において、研磨材粒子５４は、最初にベース５８の前部コンディショニング面５２に位置決めされ、その後、合金材料が、高温、高圧製造処理で研磨材粒子５４間に浸潤され、ベース５８を備えた単一構造体を形成するコンディショニング面５２を形成する。他の変形例において、マトリックスは、例えば、Birang氏等に共通に譲渡され、その全てが本願に参考として組み込まれる米国特許第６，１５９，０８７号に記載されるように、グリッドのＸ−Ｙ平面に沿って互いに個々の位置を固定するように埋め込まれるメッシュでもよい。メッシュは、ニッケルワイヤまたはポリマーストリングメッシュのようなワイヤメッシュでもよい。

研磨材粒子５４は、研磨パッドまたは研磨用スラリ粒子の材料の硬度より高い硬度値を有する材料から選択される。研磨材粒子の適切な硬度は、少なくとも約６以上であり、好ましくは８モーア（Mohr）である。一般的に使用されている研磨材粒子５４は、ダイヤモンド結晶を含み、これらは、工業的に成長可能である。例えば、コンディショニング面５２は、ダイヤモンド体積が少なくとも約６０％、更には少なくとも約９０％のダイヤモンド体積と、粒子５４の周りの支持マトリックス材料から構成された残部とを備えてもよい。研磨材粒子５４は、立方体または六角形構造体のようなボロンカーバイド結晶の固相でもよく、これは、例えば両方とも全てが参考として本願に組み込まれる、米国特許第３，７４３，４８９号および第３，７６７，３７１号により教示されている。

通常、研磨材粒子５４は、砥粒の大きさや重量のような大きさにより選択され、コンディショニング面５２の粗さの所望のレベルを与える。研磨材粒子５４は、また、形状（すなわち、比較的に鋭い外形又は結晶劈開面を有する粒子５４に対し、比較的にスムーズな外形を有する粒子）により選別される。研磨材粒子５４は、また、軸または粒子を通る横断面について実質的に同一の結晶対称性を備えた結晶構造体を有するように選択可能であるが、これは、例えば、全てが本願に参考として組み込まれる、２００４年７月８日に出願された、共通に譲渡された特許出願第１０／８８８，９４１号に説明されている。研磨材粒子５４は、粒子５４の少なくとも約８０％以上、好ましくは少なくとも９０％が同一の結晶対称性を有するように選択される。各々の対称粒子５４は、対称軸が特定方向（例えば、コンディショニング面５２の平面に対し直角）に向くように、個別的にメッシュ（図示せず）間の間隔で位置決めされる。パッドコンディショナ５０のコンディショニング面５２も同様に、ベース５８の表面の、選択された領域で形成される金属被覆内の対称ダイヤモンド粒子のような研磨粒子５４を埋め込むことにより、或いは、カプセル封入することにより形成可能である。例えば、ニッケルカプセル封入は、選択された対称ダイヤモンド粒子で最初に混合可能であり、その後、ベース５８の前面の所望領域だけに付けられる。適切な金属は、鑞付け合金と他の金属であり、合金は、拡散結合（diffusion bonding）、ホットプレス法、抵抗溶接法等のような接合技術で使用される。鑞付け合金は、低融点金属コンポーネントを含み、これは、通常、約４００℃未満の溶融温度、更に、コンディショニング面が接合されるベースの溶融温度以下まで、金属合金の溶融温度を減少させる。適切な鑞付け合金は、ニッケルベースの合金を含む。

現在のパッドコンディショナ５０の実施形態は、パッドコンディショニングの均一性、一貫したパッド研磨速度、オプションとして、スラリの損耗のような最適組合せの特性を与えるように設計されている。パッド５０のコンディショニング面５２の研磨材領域の独特な設計により達成される。例えば、一変形例において、パッドコンディショナ５０は、図４に示されるように、コンディショニング面５２の中央領域７４から周辺領域７６まで
伸びる研磨材粒子の実質的に一定な幅を有する脚部を備えた研磨材スポーク７０を備えたコンディショニング面５２を備える。スポーク７０は、対称であり、半径方向に間隔を開けて互いに配置され、研磨材粒子が無いコンディショニング面５２で内円７８から外側に伸びている。研磨材スポーク７０と、スポーク７０間の非研磨材領域８０とは、内円７８から始まるように選択され、スポーク７０が互いに交差することを防止し、スラリ流領域または非研磨材領域８０を遮断する。スポーク７０は、コンディショニング面５２を越えてベース５８の側壁８１の周りで上方に反るように伸びる。側壁拡張部８３は、コンディショニングパッドの縁部まで直角に伸びる、より均一なコンディショニングを与える。

一実施形態において、スポーク７０は、直線状脚部７０ａであり、これらは、間隔を開けて配置され、内円７８から外側に半径方向に伸びている。例えば、各々の直線状脚部のスポーク７０ａの中心軸７９は、コンディショニング面の全角度範囲である３６０°にわたり、６から２０本のスポーク７０ａを提供する為に、１５から４５°の角度θにより分離可能である。直線状脚部のスポーク７０ａは、非研磨材ウェッジ領域８０により分離され、これらは、スムーズであり、研磨材粒子が存在しない。研磨材粒子の直線状脚部のスポーク７０ａと非研磨ウェッジ８０は、共にスラリ流を外側に向けるチャネルを作るので、都合がよい。

他の実施形態において、図６に変形例が例示される、少なくとも２つの弧状形状８２ａ、ｂを形成するコンディショニング面の表面にわたり曲がりくねって湾曲するＳ字形状の脚部７０ｂを形成する。隣接したＳ字形状７０ｂは、それらの弧状形状８２ａ、ｂ、８２ｃ、ｄが、コンディショニング面５２にわたり、それぞれ、同一のＳ字形状を辿るように配置されている。Ｓ字形状脚部７０ｂは、外側にスラリが移動する距離が増え、そのため、長時間の間、調整処理の下でスラリを維持できることから、有利である。更なる実施形態において、スポーク７０は、正四面体７０ｃを更に備え、これらは、研磨直線状脚部７０ａで重ね合わされる第２の研磨材領域を形成する。スポークは、第１の研磨粒子５４ａ、正四面体７０ｃは、第２の異なるタイプの研磨領域５４ｂを持ってもよいが、両方とも同一タイプの研磨領域で異なる架空密度、大きさ、形状を備えてもよい。

他の変形例において、コンディショニング面は、所定幅を有し、非研磨材の弧状ストリップ８６により間隔を開けて配置された複数の研磨材アーク８４を備え、その変形例が図５に例示されている。研磨材アーク８４は、少なくとも、コンディショニング面の中心８５から第１の半径距離Ｒ_１で第１セットのアーク８４ａ、コンディショニング面の中心８５から第２の半径距離Ｒ_２で（コンディショニング面５２の周囲に密接して）第２セットのアーク８４ｂを備える。距離Ｒ_１は、約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）から約２５．４ｍｍ（１インチ）；距離Ｒ_２は、約５０．８ｍｍ（約２インチ）から約１０１．６ｍｍ（４インチ）でもよい。好ましくは、コンディショニング面５２は、ちょうど３セット以上のアークを備えてもよく、例えば、図示のように、コンディショニング面５２の中心８５から異なる半径に各々がある研磨材アーク８４ａ−ｄの一連のセットでもよい。例えば、アーク８４は、０．１２５ＲのＲ（Ｒは、コンディショニング面の半径）で分離可能である。約４４．４５ｍｍ（１．７５インチ）から約５７．１５ｍｍ（２．２５インチ）の半径Ｒに対しては、約３．１７５ｍｍ（０．１２５インチ）から約１２．７ｍｍ（０．５インチ）が適切なＲである。一実施例として、５７．１５ｍｍ（２．２５インチ）の半径を有するコンディショニング面５２は、コンディショニング面５２の中心から周囲までの半径距離にわたり、９個の研磨材アーク８４を有することが可能である。

研磨材アーク８４の各々は、また、研磨材アーク８４の外周の長さを意味する異なる周囲長を持ってもよい。アーク８４の内周は、外周の半径の関数である。例えば、図５を参照すると、コンディショニング面５２の中心８５は、研磨材の円８８を有し、これは、コンディショニング面５２の中心から半径方向の距離で大きさが徐々に増加する円周長で研磨材アーク８４ａ−ｄにより囲まれている。中心からの距離が増加すると高い遠心力が生成され、それにより、外側領域に大量のスラリを集中させ、アークサイズが大きくなることにより、より大きなバリアがコンディショニング面下のスラリを保持する為に提供され、これが、研磨パッドの優れたコンディショニングを与えるので、アークのサイズが大きくなると都合がよい。

他の変形例において、コンディショニング面５２は、研磨材多面体９０のアレイを備え、これは、互いに間隔を開けて配置され、非研磨材グリッド９２に配置される。グリッド９２は、研磨材多面体９０を画成する非研磨材の交差ライン９３を有する。例えば、研磨材多面体９０は、互いに直角である辺を有する矩形、平行な辺を備えた平行四辺形、さらに五角形のような５辺以上の構造でもよい。一変形例において、グリッド９２の非研磨材交差ライン９３は、研磨材が無いが、非研磨材ネットワーク間に正方形空間を備えた正方形グリッドを画成するためにＸ平面およびＹ平面の両面において等間隔を開けて配置されている。各々の研磨材正方形９１は、研磨材粒子５４で覆われ、互いに間隔を開けて配置され非研磨材グリッド内に配置された研磨材正方形９１のアレイを形成する。各々の正方形９１は、例えば、約５４．５１６平方ミリメートル（０．１平方インチ）の表面積を有するコンディショニング面に対し、約２．５４ｍｍ（０．１インチ）から約２５．４ｍｍ（１インチ）で寸法が決められている。

パッドコンディショナ５０の説明された変形例は、研磨パッドのコンディショニングを最適化するために形状とサイズで調整されるパターン化された研磨材領域を備えることにより、研磨パッドの均一洗浄およびコンディショニングを与える。パターン化された研磨材領域は、非研磨材領域で交差され、最適形状と共に組合せた作用は、相乗効果的に、良好なパッドコンディショニングを提供する。説明された変形例において、パッドコンディショナ５０は、所定の周期間隔で対称的に位置決めされた研磨材領域を有し、これらが、研磨パッドの、より均一な、一貫した研磨を提供する。コンディショニング面５２は、研磨パッドの表面に対し押し付けられ、その表面にわたり振動されるとき、パッドは、複数方向に沿って摩滅され、研磨パッドの良好かつより均一なコンディショニングを提供する。また、パターン化された領域は、一のコンディショニングパッドと他のコンディショニングパッドで研磨材領域にバラツキが少なく、形状およびサイズが一貫するように選択され、更なる研磨パッドのコンディショニングを改善する。

更なる他の変形例において、パッドコンディショナ５０は、研磨用スラリリサイクルシステムを備え、これは、コンディショニングパッド面５２又は他の面５２（研磨材粒子５４の連続した被覆面を有するコンディショニング面５２）と組み合わせて使用可能である。パッドコンディショナ５０の変形例は、その例示的な実施形態が図９Ａから図９Ｃに示されているが、コンディショニング面５２が研磨パッド２０に擦られるとき、研磨スラリを受ける為に少なくとも一つのカットアウト入口チャネル９４を備える。カットアウト入口チャネル９４は、研磨パッド２０の表面から研磨用スラリを効率良く回収するように輪郭が付けられている。例えば、図示の変形例において、カットアウト入口チャネル９４は、ベース５８の周辺領域付近の第１幅を有するテーパ付き内側区域９４ａと、第１幅より広い第２幅をベース５８の周辺領域付近に有する外側区域とを備えて輪郭が付けられている。
外側区域９４ｂの幅が広くなる程、大量の研磨スラリをすくい上げるようにチャネル９４が役立ち、その後、中央入口１０２に向かって内側に向けられ；狭い幅の内側区域９４ａは、徹底的なスラリ昇速に役立ち、これは、中央入口１０２内に押し込まれる。図示された一変形例において、カットアウト入口チャネル９４の内側区域９４ａは、半径方向、外側に湾曲されたテーパ付き端子９８から、一定幅で平行な壁を有する中間区域９４ｃまで螺旋状に進み、交互にラッパ状に広がり、半径方向に広くなる幅を有するＶ字状端子９９を備えたチャネル９４の外側部分９４ｂを形成する。カットアウト入口チャネル９４は、単一のチャネルでも、２つのチャネル（図示）でも、複数のチャネルでもよい。

カットアウト入口チャネル９４から研磨スラリを受ける為に、少なくとも一つの導管９５がベース５８内に備えられている。導管９５は、ベース５８を通って伸び、ベース５８を通り抜ける通路１０１のネットワークを形成する。例えば、一変形例において、導管９５は、複数の通路１０１を備え、それらは、ベースの中央領域７４で中央円形ボア１０２から星状に外側に放射されている。中央円形ボア１０２は、星形通路１０１に飛散する為にカットアウト入口チャネル９４から研磨スラリを受ける。通路１０１は、受けた研磨スラリを放出する為に、ベース５８の周辺縁部９７で一以上の出口に給水する。出口９６は、ベース５８の周辺縁部９７に配置されているので、研磨スラリは、コンディショニングパッドの周辺縁部９７まで再循環される。これにより、研磨スラリはパッドコンディショナ５０の周辺縁部９７から放出可能になり、下に横たわる調整される研磨パッドの表面に戻される。図９Ｂに示されるように、導管９５ａ、ｂは、中央ボア１０２から、ベース５８の反対側端部まで外側に半径方向に伸びている。

本願で説明されたパッドコンディショナ５０は、どのようなタイプのＣＭＰ研磨装置でも使用可能なので、パッドコンディショナ５０の用途を例示する為に本願で説明されたＣＭＰ研磨装置は、本考案の範囲を限定する為に使用されるものではない。パッドコンディショナを使用できる化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置１００の一実施形態は、図１０Ａから図１０Ｃに例示されている。一般的に、研磨装置１００は、ハウジング１０４を含み、ハウジング１０４は、複数の研磨ステーション１０８ａ−ｃ、基板搬送ステーション１１２、回転可能なカルーゼル１１６を内包し、カルーゼル１１６は、独立して回転可能な基板ホルダ１２０を作動させる。基板装填装置１２４は、タブ１２６を含み、タブ１２６は、液槽１３２を内包し、この中に基板１４０を内包するカセット１３６が浸され、基板装填装置１２４は、ハウジング１０４に付けられる。例えば、タブ１２６は、洗浄溶液を含むか、更にはメガソニック洗浄装置でもよく、これらは、研磨前後の基板１４０を洗浄する為に超音波の音波、更には空気または液体乾燥装置を使用する。アーム１４４は、リニアトラック１４８に沿って隆起し、リストアセンブリ１５２を支持し、リストアセンブリ１５２は、保持ステーション１５５からタブ１２６内にカセット１３６を移動する為のカセットの爪１５４、タブ１２６から搬送ステーション１１２まで基板を搬送する為の基板ブレード１５６と、を含む。

カルーゼル１１６は、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、基板ホルダ１２０のシャフト１７２が貫通して伸びるスロット１６２を備えた支持プレート１６０を有する。基板ホルダ１２０は、スロット１６２内で独立して回転し、前後に往復可能であり、均一に研磨される基板表面を達成する。基板ホルダ１２０は、それぞれのモータ１７６により回転され、これらは、通常、カルーゼル１１６の可動側壁１７８の後方に隠されている。動作において、基板１４０は、タブ１２６から搬送ステーション１１２まで装填され、搬送ステーション１１２から基板は、最初に真空で保持された基板ホルダ１２０まで搬送される。その後、カルーゼル１１６は、基板１４０を一以上の一連の研磨ステーション１０８ａ−ｃを通って搬送し、最終的に、研磨された基板２を搬送ステーション１１２まで戻す。

各研磨ステーション１０８ａ−ｃは、図８Ｂに示されるように、回転可能なプラテン１８２ａ−ｃを含み、これが、研磨パッド１８４ａ−ｃと、パッドコンディショナ１８８ａ−ｃと、を支える。プラテン１８２ａ−ｃとパッドコンディショニングアセンブリ１８８ａ−ｃは、両方とも、研磨装置１００の内側のテーブルトップ１９２に取り付けられている。研磨中、基板ホルダ１２０は、回転している研磨プラテン１８２に付けられた研磨パッド１８４ａ−ｃに対し基板１４０を保持、回転、押し付けるが、基板ホルダ１２０は、また、プラテン１８２を囲む保持リングを有し、基板１４０の研磨中、基板１４０を保持し、それが滑り出すことを防止する。基板１４０および研磨パッド１８４ａ−ｃは、互いに反して回転されるので、例えば、コロイドのシリカやアルミナで脱イオンされたウエハ
の、研磨用スラリの測定量は、選択されたスラリレシピに従って供給される。プラテン１８２と基板ホルダ１２０の両方は、処理レシピに従い、異なる回転速度および方向で回転するようにプログラム可能である。

各研磨パッド１８４は、通常、ポリマーから作られた複数の層（例えば、ポリウレタン）を有し、更なる寸法上の安定性の為に充填剤、他の弾力的な層を含んでもよい。研磨パッド１８４は、消費可能であり、通常の研磨条件下で、約１２時間の使用後に交換される。研磨パッド１８４は、酸化物研磨の為の、堅い非圧縮性パッド、他の研磨処理に使用される、柔らかいパッド、或いは、積み重ねられたパッドアレンジメントでもよい。研磨パッド１８４は、表面溝を有し、スラリ溶液の分配、粒子の捕捉を容易にする。研磨パッド１８４は、通常、基板１４０の直径より少なくとも数倍大きいサイズであり、基板は、研磨パッド１８４で中心から外れた状態が保たれ、基板１４０で非平坦面を研磨することを防止する。基板１４０と研磨パッド１８４の両方は、互いに平行である回転軸で同時に回転可能であるが、同一直線上ではなく、基板内にテーパを研磨することを防止する。典型的な基板１４０は、半導体ウエハ、電子フラットパネル用ディスプレイを含む。

ＣＭＰ装置１００の各パッドコンディショニングアセンブリ１８８は、図１１，図１２に示されるように、コンディショナヘッド１９６、アーム２００、ベース２０４を含む。パッドコンディショナ５０は、コンディショナヘッド１９６上に取り付けられる。アーム２００は、コンディショナヘッド１９６に結合される先端部１９８ａ、ベース２０４に結合される基端部１９８ｂを有し、これが、研磨パッド表面２２４にわたりコンディショナヘッド１９６を一掃するので、パッドコンディショナ５０のコンディショニング面５２は、汚染物質を除去し、表面をテクスチャー加工する為に研磨表面を摩滅することにより、研磨パッド１８４の研磨表面２２４を調整する。また、各々の研磨ステーション１０８は、カップ２０８を含み、これが、コンディショナヘッド１９６上に取り付けられるパッドコンディショナ５０をすすぎ、或いは洗浄する為に洗浄液体を含む。

研磨処理中、研磨パッド１８４は、研磨パッド１８４が、基板ホルダ１２０上に取り付けられた基板を研磨する間、パッドコンディショニングアセンブリ１８８により調整可能である。パッドコンディショナ５０は、研磨材ディスク２４を有し、研磨材ディスク２４は、研磨材粒子５２を備えたコンディショニング面５２を有し、研磨材粒子５２が研磨パッド１８４を調整する為に使用される。使用において、ディスク２４のコンディショニング面５２は、往復経路または平行移動経路に沿ってパッド又はディスクを回転または移動する間、研磨パッド１８４に押し付けられる。コンディショナヘッド１９６は、研磨パッド１８４にわたってパッドコンディショナ５０を往復運動で一掃し、この往復運動は、研磨パッド１８４にわたり基板ホルダ１２０の運動と同期している。例えば、研磨される基板を備えた基板ホルダ１２０は、研磨パッド１８４の中央に位置決め可能であり、パッドコンディショナ５０を有するコンディショナヘッド１９６は、カップ２０８内に含まれた洗浄液体に浸されてもよい。研磨中、カップ２０８は、矢印２１２により示されるような方向で旋回可能であり、コンディショナヘッド１９６のパッドコンディショナ５０と、基板を運ぶ基板ホルダ１２０は、それぞれ、矢印２１４、２１６により示されるように研磨パッドを横切り前後に掃引される。３つのウォータジェット２２０は、基板１２０が後方に搬送されている間に、水流を、ゆっくりと回転する研磨パッド１８４の方に向け、研磨又は上部パッド表面２２４からのスラリをすすぐ。研磨装置１００の典型的な動作および一般的な特徴は、Gurusamy氏などにより１９９８年３月３１日に出願され、共通に譲渡された米国特許第６２００１９９号に更に説明されているが、その全ては本願に参考の為に組み込まれている。

図１２を参照すると、コンディショナヘッド１９６は、起動及び駆動機構２２８を含み、これが、ヘッドの中央垂直配向長軸２５４の周りで、パッドコンディショナ５０を運ぶコンディショナヘッド１９６を回転させる。起動及び駆動機構は、パッドコンディショナ５０のコンディショニング面５２がパッド１８４の研磨表面２２４と係合される低い延長位置（図示せず）と高い後退位置との間で、パッドコンディショナ５０とコンディショナヘッド１９６の運動をまかなう。起動及び駆動機構２２８は、垂直延長駆動シャフト２４０を含み、これは、熱処理された４４０Ｃステンレス鋼で形成可能であり、アルミナ製プーリー２５０で終わる。プーリー２５０は、固定され、アーム長に沿って伸び、長軸２５４の周りにシャフト２４０を回転させる為のリモートモータ（図示せず）に結合されている。ステンレス鋼製カラーは、上片及び下片２６０、２６２を有するが、それぞれ、駆動シャフト２４０と同軸である。シャフト、プーリー、カラーは、一般的に堅い構造体を形成し、これが、単体として、長軸２５４の周りを回転する。ステンレス鋼の概略環状の駆動スリーブ２６６は、コンディショナヘッド１９６を駆動シャフト２４０に結合させ、パッドコンディショナホルダ２７４に水圧または空気圧を作用させる。駆動シャフト２４０は、トルクと回転をプーリーからスリーブに伝達するが、ベアリングが、それらの間に入れられてもよい（図示せず）。

光学的な、取り外し可能なコンディショナホルダ２７４は、図１２に示されるように、パッドコンディショナ５０とバッキングプレート２７０との間に入れられてもよい。ハブ２７８から半径方向、外側に伸びているのは、環状リム２８４に固定される先端部を有する４つの、概略平坦なシート状スポーク２８２である。スポーク２８２は、弾性的に上方および下方にフレキシブルなので、自然に水平配向から軸２５４に対し、リムの傾斜を許容するが、これらは、実質的に軸２５４に対し側方に柔軟性がないので、ハブ２７８からリム２８４に、軸２５４の周りにトルク及び回転を効率良く伝達する。スポークの下方に、バッキングプレート２４０は、半径方向、外側に伸びる、堅い、概略円盤状の、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）プレート２７０を含む。パッドコンディショナ５０は、ネジや円筒状マグネットによりパッドコンディショナホルダ２７４上に取付け可能であるが、これは、ホルダ２７４の整合円筒ボア内に配置される。

動作中、コンディショナヘッド１９６は、前述したように、研磨パッド２０の上方に位置決めされ、駆動シャフト２４０は、回転され、パッドコンディショナ５０の回転を引き起こす。コンディショナヘッド１９６は、その後、後退位置から延長位置までシフトされ、パッドコンディショナ５０のコンディショニング面５２を研磨パッド１８４の研磨表面２２４と係合させる。パッドコンディショナ５０をパッド１８４に加圧する下方の力は、例えば、シリンダ２６６内部で作用される水圧または空気圧を調節することにより、制御可能である。下方の力は、駆動スリーブ２６６、ハブ２７８、バッキングプレート２７０を介してパッドコンディショナホルダ２７４に、その後、パッドコンディショナに伝達される。研磨パッド１８４に対しパッドコンディショナ５０を回転させるトルクは、駆動シャフト２４０からバッキングプレート２７０のハブ２７８、スポーク２８２、リム２８４に供給される。回転するパッドコンディショナ５０の下面は、回転する研磨パッド１８４の研磨面と係合するが、前述したように、回転する研磨パッドに沿った経路で往復運動される。この処理中、パッドコンディショナ５０のコンディショニング面５２は、研磨パッド１８４の頂上で研磨スラリの薄い層内に沈ませられる。

パッドコンディショナ５０を洗浄する為に、コンディショナヘッドはすすがれ、パッドコンディショナ５０は研磨パッドから外される。カップ２０８は、その後、ヘッド及び延長されたコンディショナヘッド１９６の下方の場所まで旋回され、カップ２０８内の洗浄液内にパッドコンディショナ５０を浸す。パッドコンディショナ５０は、洗浄液（パッドコンディショナはパッドに係合されているので、回転は変更不要である。）の中身の内部にある軸２５４の周りに回転される。回転は、パッドコンディショナ５０を過ぎた洗浄液流に、パッドからの材料摩耗、研磨の副産物などを含む汚染物質のパッドコンディショナを洗浄させる。

パッドコンディショナ５０の前述した変形例は、表面２２４が次第に反復研磨によりスムーズになるにつれて、均一に研磨パッド１８４の研磨表面２２４を粗くする。また、パッドコンディショナ５０は、一掃及びヘッド圧力のパターンが研磨パッド１８４の不均等な摩耗を引き起こすとき、パッド１８４の表面２２４を、一層、平面に保つ。表面２２４は、パッド１８４の大いに不均等なエリアを研削することにより、スムーズに維持される。パッドコンディショナ５０の対称的な研磨材粒子５４は、研磨材粒子５４の、より均一な形状および対称性のため、より一貫した研磨材速度を提供することにより、パッドの研磨面にわたりコンディショニングの均一性を改善する。パッドコンディショナ５０は、また、互いに、より一貫した、再現性のある結果を提供するが、これは、同様の研磨材粒子５４を備えたパッドコンディショナ５０が、良好かつ大いに均一なコンディショニング速度を提供するからである。

本考案は、その好ましい一定の実施形態を参照して説明されたが、他の変形例も可能である。例えば、パッドコンディショナは、他のタイプの応用例（例えば、サンディング表面）で使用可能であり、これは、当業者にとって明らかであろう。ＣＭＰ研磨装置の他の構成も使用可能である。さらに、代替え的なチャネル構成や前述されたものと等価の研磨材パターンも、前述された実施例のパラメータに従い、使用可能であり、これは、当業者にとって明らかであろう。したがって、添付された請求項の精神および範囲は、本願に含まれる好ましい変形例の記述に限定されるものではない。

図１Ａ（従来技術）は、直立したファイバで粗くされた状態の研磨パッドの一部断面側面図である。 図１Ｂ（従来技術）は、パッドが使用され、からませたファイバで目がつぶされ、消耗された粒子で目詰まりになった後に、図１Ａの研磨パッドを示す。 図２（従来技術）は、コンディショナアームと、研磨パッドを調整するパッドコンディショナアセンブリの平面図である。 図３Ａ（従来技術）は、研磨材粒子（図３Ａ）で実質的に連続して覆われるコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図３Ｂ（従来技術）は、研磨材粒子の周辺リングを有するコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図３Ｃ（従来技術）は、分割された、研磨材粒子の複数半径アークを有するコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図３Ｄ（従来技術）は、内円に対し接線方向に向けられた研磨材粒子の分割ウェッジを有するパッドコンディショナの斜視図である。 図４は、互いに半径方向に間隔が開けられて配置された研磨材粒子の直線状脚部を備える研磨材スポークを備えたコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図５は、異なる半径方向の距離に配置された間隔を開けて配置されたコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図６は、内側の円から外側に半径方向に伸びる研磨材粒子のＳ字状脚部を備える研磨材スポークを備えたコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図７は、上部に第２研磨材粒子の正四面体を備えた研磨材粒子の直線状脚部を備える研磨材スポークを備えたコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図８は、非研磨材グリッド内に配置され互いに間隔を開けて配置された研磨材の四角形アレイを備えるコンディショニング面を有するパッドコンディショナの斜視図である。 図９Ａは、周囲縁部のアウトレット及びカットアウトチャネルから研磨用スラリを受ける為に導管を有するベース上にカットアウト入口チャネルを備えたコンディショニング面を備えるパッドコンディショナの斜視図である。 図９Ｂは、カットアウト入口チャネル、導管、アウトレットを示す、図９Ａのパッドコンディショナの断面図である。 カットアウト入口チャネルを備えたコンディショニング面、導管及びアウトレットを備えた裏面を示す、裏返された、図９Ａのパッドコンディショナの分解斜視図である。 図１０Ａは、ＣＭＰ研磨装置の斜視図である。 図１０Ｂは、図１０ＡのＣＭＰ研磨装置の部分的に分解された斜視図である。 図１０Ｃは、図１０ＢのＣＭＰ研磨装置の概略平面図である。 図１１は、図１０ＡのＣＭＰ研磨装置により調整されている研磨パッドと、研磨されている基板の概略平面図である。 図１２は、図１０ＡのＣＭＰ研磨装置が研磨パッドを調整するときのコンディショニングヘッドアセンブリの部分的に切り取られた斜視図である。

符号の説明

２０…研磨パッド、２４…パッドコンディショナ、２６…ファイバ、２８…研磨残留物、３０…空間、３２…コンディショニング面、３４…研磨材粒子、３６…コンディショナアーム、３６ａ…点線のアーム、３８…研磨表面、４０…円形ストリップ、４０ａ、ｂ…区分、４２…ウェッジ、４４…矢印、４６…結合面、４８…受容面、５０、５０ａ−ｃ…パッドコンディショナ、５２…コンディショニング面、５４、５４ａ、ｂ…研磨材粒子、５８…ベース、６２ａ、ｂ…ネジ孔、６４…裏面、７０…研磨材スポーク、７０ａ…直線状脚部、７０ｂ…Ｓ字状脚部、７０ｃ…正四面体、７４…中央領域、７６…周辺領域、７８…内円、７９…中心軸、８０…非研磨材ウェッジ領域、８１…側壁、８２ａ−ｄ…弧状形状、８３…側壁延長部、８４，８４ａ−ｄ…研磨材アーク、８６…非研磨材弧状ストリップ、８５…中央、８７…周辺、８８…研磨材円、９０…研磨材多面体、９１…研磨材正方形、９２…グリッド、９３…交差ライン、９４…カットアウト入口チャネル、９４ａ…内側区域、９４ｂ…外側区域、９４ｃ…中間区域、９５、９５ａ、ｂ…導管、９６…出口、９７…周辺縁部、９８…湾曲したテーパ付き端子、９９…Ｖ字状端子、１００…化学的機械研磨装置、１０１…通路、１０２…中央円形ボア、１０４…ハウジング、１０８、１０８ａ−ｃ…研磨ステーション、１１２…基板搬送チャンバ、１１６…回転カルーゼル、１２０…回転基板ホルダ、１２４…基板装填装置、１２６…タブ、１３２…液槽、１３６…カセット、１４０…基板、１４４…アーム、１４８…リニアトラック、１５２…リストアセンブリ、１５４…カセットの爪、１５５…保持ステーション、１５６…基板ブレード、１６０…支持プレート、１６２…スロット、１６４…平坦な本体、１７２…シャフト、１７６…モータ、１７８…取り外し可能な側壁、１８２、１８２ａ−ｃ…回転可能なプラテン、１８４、１８４ａ−ｃ…研磨パッド、１８８、１８８ａ−ｃ…コンディショニングアセンブリ、１９２…テーブルトップ、１９６…コンディショナヘッド、１９８ａ、ｂ…先端部、基端部、２００…アーム、２０４…ベース、２０８…カップ、２１２…矢印、２１４…矢印、２１６…矢印、２２０…水噴射、２２４…研磨パッド表面、２２８…駆動機構、２４０…垂直延長駆動シャフト、２５０…プーリー、２５４…長軸、２５８…プーリー、２６０…上部カラー片、２６２…下部カラー片、２６６…駆動スリーブ、２７０…バッキング要素、２７４…取り外し可能なディスクホルダ、２７８…ハブ、２８２…シート状スポーク、２８４…環状リム。

Claims (7)

1. 研磨パッド用コンディショナにおいて：
   （ａ）ベースと；
   （ｂ）前記ベース状のコンディショニング面であって、互いに離れて配置され、非研磨材グリッド内に配置された研磨材の四角形のアレイを備える、前記コンディショニング面と；
   を備える、研磨パッド用コンディショナ。
2. 前記研磨材の四角形は、ダイヤモンド粒子を備える研磨材粒子を備える、請求項1記載の研磨パッド用コンディショナ。
3. 前記研磨材粒子の少なくとも約８０％は、実質的に同一結晶対称性を備えた結晶構造を有する、請求項1記載の研磨パッド用コンディショナ。
4. 請求項１に記載の研磨パッド用コンディショナを備える化学的機械装置において：
   （ｉ）研磨パッドを保持する為のプラテン、前記研磨パッドに対し基板を保持する為の支持体、前記プラテン又は支持体に電力を供給する為の駆動装置、前記研磨パッド上にスラリを投与する為のスラリディスペンサ、を備える研磨ステーションと；
   （ｉｉ）請求項１記載の研磨パッド用コンディショナを受容する為のコンディショナヘッドと；
   （ｉｉｉ）前記コンディショナに電力を供給する為の駆動装置であって、前記パッド用コンディショナのコンディショニング面は、前記パッドを調整する為に前記研磨パッドで擦られる、前記駆動装置と；
   を更に備える、化学的機械装置。
5. 研磨パッド用コンディショナにおいて：
   （ａ）ベースと；
   （ｂ）前記ベース上のコンディショニング面であって、前記コンディショニング面は、互いに離れて配置され、非研磨材グリッド内に配置された研磨材四角形のアレイを備え、前記研磨材の四角形は、研磨材粒子を備え、前記研磨材粒子の少なくとも約８０％は、実質的に同一結晶対称性を備えた結晶構造を有する、前記コンディショニング面と；
   を備える、研磨パッド用コンディショナ。
6. 前記研磨材の四角形は、ダイヤモンド粒子を備える研磨材粒子を備える、請求項５記載の研磨パッド用コンディショナ。
7. 請求項５に記載の研磨パッド用コンディショナを備える化学的機械装置において：
   （ｉ）研磨パッドを保持する為のプラテン、前記研磨パッドに対し基板を保持する為の支持体、前記プラテン又は支持体に電力を供給する為の駆動装置、前記研磨パッド上にスラリを投与する為のスラリディスペンサ、を備える研磨ステーションと；
   （ｉｉ）請求項５記載の研磨パッド用コンディショナを受容する為のコンディショナヘッドと；
   （ｉｉｉ）前記コンディショナに電力を供給する為の駆動装置であって、前記パッド用コンディショナのコンディショニング面は、前記パッドを調整する為に前記研磨パッドで擦られる、前記駆動装置と；
   を更に備える、化学的機械装置。