JPH09186118A - ケミカルメカニカルポリシングシステムのスラリ分散の装置及び方法 - Google Patents
ケミカルメカニカルポリシングシステムのスラリ分散の装置及び方法Info
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- JPH09186118A JPH09186118A JP28543896A JP28543896A JPH09186118A JP H09186118 A JPH09186118 A JP H09186118A JP 28543896 A JP28543896 A JP 28543896A JP 28543896 A JP28543896 A JP 28543896A JP H09186118 A JPH09186118 A JP H09186118A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリシングパッド全面に一様で均一な層のス
ラリを与え、更に、研磨のプロセスで消費されるスラリ
の量を低減させる。 【解決手段】 基板とポリシングパッドとを回転させる
ステップと、基板をポリシングパッドに接触させるステ
ップと、中心ポートからスラリ溶液を分散するステップ
とを有し、基板が中心ポートの上にないときはスラリは
第1の流量で分散され、基板が中心ポートの上にあると
きは、より高い第2の流量でスラリが分散される。スラ
リは、間欠的なパルスにより中心ポートからポンプによ
り輸送してもよい。パルスの間の流量は、キャリアヘッ
ドからの圧力を克服するに充分高くてもよい。
ラリを与え、更に、研磨のプロセスで消費されるスラリ
の量を低減させる。 【解決手段】 基板とポリシングパッドとを回転させる
ステップと、基板をポリシングパッドに接触させるステ
ップと、中心ポートからスラリ溶液を分散するステップ
とを有し、基板が中心ポートの上にないときはスラリは
第1の流量で分散され、基板が中心ポートの上にあると
きは、より高い第2の流量でスラリが分散される。スラ
リは、間欠的なパルスにより中心ポートからポンプによ
り輸送してもよい。パルスの間の流量は、キャリアヘッ
ドからの圧力を克服するに充分高くてもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板ケミカルメカ
ニカルポリシングに関し、特に、ポリシングパッドの表
面にスラリを分散させる装置及び方法に関する。
ニカルポリシングに関し、特に、ポリシングパッドの表
面にスラリを分散させる装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハ上への集積回路の形成
は、典型的には、導電層、半導体層や絶縁層を、連続的
に堆積することにより行われる。それぞれ、層を堆積し
た後は、この層をエッチングして回路の造作(ぞうさ
く)を形成する。一連の層を連続して堆積しエッチング
すれば、基板の外側面ないし最上面、即ち基板の露出面
は、徐々に非平坦的になっていく。これは、外側面とそ
の下の基板との距離が、エッチングが最も生じない領域
で最も大きく、エッチングが最も生じる領域で最も小さ
いために生じるものである。単一のパターニングを有す
る下層については、この非平坦の表面は一連の山(ピー
ク)と谷を備えており、この最高の山と最低の谷の高さ
の差は7,000〜10,000オングストローム程度で
あろう。複数のパターニングを有する下層では、山と谷
の高さの差は更に著しくなり、数ミクロンにまで達する
こともある。
は、典型的には、導電層、半導体層や絶縁層を、連続的
に堆積することにより行われる。それぞれ、層を堆積し
た後は、この層をエッチングして回路の造作(ぞうさ
く)を形成する。一連の層を連続して堆積しエッチング
すれば、基板の外側面ないし最上面、即ち基板の露出面
は、徐々に非平坦的になっていく。これは、外側面とそ
の下の基板との距離が、エッチングが最も生じない領域
で最も大きく、エッチングが最も生じる領域で最も小さ
いために生じるものである。単一のパターニングを有す
る下層については、この非平坦の表面は一連の山(ピー
ク)と谷を備えており、この最高の山と最低の谷の高さ
の差は7,000〜10,000オングストローム程度で
あろう。複数のパターニングを有する下層では、山と谷
の高さの差は更に著しくなり、数ミクロンにまで達する
こともある。
【0003】この非平坦の外側面は、集積回路の製造に
おける問題を表している。外側面が平坦でなければ、フ
ォトリソグラフィーの技術によりフォトレジストのパタ
ーニングを行う際、非平坦である表面ではフォトリソグ
ラフィー装置で正確なフォーカスができなくなるため、
適当ではない場合がある。従って、この基板の表面を定
期的に平坦化(プラナライズ)して面を平坦にする必要
がある。平坦化によって、実際に、非平坦な外側面を研
磨して、導電層、半導体層や絶縁層のいずれをも取り去
って、比較的平坦でスムーズな面を形成する。平坦化に
続いて、外側層の上に更に層を堆積して造作と造作の間
のインターコネクトラインを形成してもよく、あるい
は、外側層をエッチングして下側の造作へのバイア(ビ
アないし通路)を形成してもよい。
おける問題を表している。外側面が平坦でなければ、フ
ォトリソグラフィーの技術によりフォトレジストのパタ
ーニングを行う際、非平坦である表面ではフォトリソグ
ラフィー装置で正確なフォーカスができなくなるため、
適当ではない場合がある。従って、この基板の表面を定
期的に平坦化(プラナライズ)して面を平坦にする必要
がある。平坦化によって、実際に、非平坦な外側面を研
磨して、導電層、半導体層や絶縁層のいずれをも取り去
って、比較的平坦でスムーズな面を形成する。平坦化に
続いて、外側層の上に更に層を堆積して造作と造作の間
のインターコネクトラインを形成してもよく、あるい
は、外側層をエッチングして下側の造作へのバイア(ビ
アないし通路)を形成してもよい。
【0004】ケミカルメカニカルポリシングは、許容さ
れる平坦化の方法の1つである。この平坦化の方法で典
型的に必要となるのは、基板をキャリア又はポリシング
ヘッドの上に、基板の研磨しようとする面を露出するよ
うに、載置することである。そして、回転するポリシン
グパッドに対して基板を当てる。更に、キャリアヘッド
を回転させて基板と研磨面の間に更に運動を与えてもよ
い。更に、研磨剤と少なくとも1つの化学反応剤とを含
有する研磨スラリををポリシングパッドに拡げて、パッ
ドと基板の間の界面に研磨性の化学液を与えてもよい。
れる平坦化の方法の1つである。この平坦化の方法で典
型的に必要となるのは、基板をキャリア又はポリシング
ヘッドの上に、基板の研磨しようとする面を露出するよ
うに、載置することである。そして、回転するポリシン
グパッドに対して基板を当てる。更に、キャリアヘッド
を回転させて基板と研磨面の間に更に運動を与えてもよ
い。更に、研磨剤と少なくとも1つの化学反応剤とを含
有する研磨スラリををポリシングパッドに拡げて、パッ
ドと基板の間の界面に研磨性の化学液を与えてもよい。
【0005】ケミカルメカニカルポリシングプロセスに
おける重要な因子は、基板表面の仕上げ(粗さ)と、基
板表面の平坦性(大型の立体形状がないこと)と、研磨
速度とである。平坦性と粗さとが適切でない場合は、基
板の欠陥を引き起こす。研磨速度は、1つの層の研磨に
要する時間を決める。これによりポリシング装置の最大
スループットが決まる。
おける重要な因子は、基板表面の仕上げ(粗さ)と、基
板表面の平坦性(大型の立体形状がないこと)と、研磨
速度とである。平坦性と粗さとが適切でない場合は、基
板の欠陥を引き起こす。研磨速度は、1つの層の研磨に
要する時間を決める。これによりポリシング装置の最大
スループットが決まる。
【0006】ポリシングパッドを特定のスラリ混合物と
組合わせて選ぶことにより、特定の研磨特性を与える表
面を与えることができる。このように、研磨しようとす
るあらゆる材料に対して、パッドとスラリの組合せによ
り、研磨面が特定の仕上と平坦性を有するようにするこ
とが、理論的には可能である。パッドとスラリの組合わ
せにより、決まった研磨時間の中でこのような仕上と平
坦性とを与えることが可能である。更なる因子、例え
ば、基板とパッドの間の相対速度やパッドに基板を押し
付ける力は、研磨速度、仕上及び平坦性に影響を及ぼす
ことになる。
組合わせて選ぶことにより、特定の研磨特性を与える表
面を与えることができる。このように、研磨しようとす
るあらゆる材料に対して、パッドとスラリの組合せによ
り、研磨面が特定の仕上と平坦性を有するようにするこ
とが、理論的には可能である。パッドとスラリの組合わ
せにより、決まった研磨時間の中でこのような仕上と平
坦性とを与えることが可能である。更なる因子、例え
ば、基板とパッドの間の相対速度やパッドに基板を押し
付ける力は、研磨速度、仕上及び平坦性に影響を及ぼす
ことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】平坦性及び仕上が適切
でなければ基板の欠陥が生じるため、ポリシングパッド
とスラリの組合わせは通常、必要な仕上と平坦性によっ
て決められる。これらの制約があって、必要な仕上と平
坦性を実現するために要する研磨時間が、ポリシング装
置の最大スループットを決める。
でなければ基板の欠陥が生じるため、ポリシングパッド
とスラリの組合わせは通常、必要な仕上と平坦性によっ
て決められる。これらの制約があって、必要な仕上と平
坦性を実現するために要する研磨時間が、ポリシング装
置の最大スループットを決める。
【0008】この研磨工程のスループットを更に制約す
るのは、ポリシングパッドの「グレージング」(glazin
g) である。研磨の副生成物でポリシングパッドが充填
されるとき及び基板が押し付けられている部分でパッド
が圧縮される場合に、グレージングが発生する。ポリシ
ングパッドの山の部分が押し下げられポリシングパッド
の小孔が充填されれば、ポリシングパッドの表面がより
スムーズになり研磨性が低くなる。その結果、基板の研
磨に要する時間は増加する。従って、ポリシングパッド
の表面を定期的に研磨性の状態に戻してやるか、あるい
は、「調節してやる」ことにより、高いスループットを
維持する必要がある。
るのは、ポリシングパッドの「グレージング」(glazin
g) である。研磨の副生成物でポリシングパッドが充填
されるとき及び基板が押し付けられている部分でパッド
が圧縮される場合に、グレージングが発生する。ポリシ
ングパッドの山の部分が押し下げられポリシングパッド
の小孔が充填されれば、ポリシングパッドの表面がより
スムーズになり研磨性が低くなる。その結果、基板の研
磨に要する時間は増加する。従って、ポリシングパッド
の表面を定期的に研磨性の状態に戻してやるか、あるい
は、「調節してやる」ことにより、高いスループットを
維持する必要がある。
【0009】集積回路の製造において更に考慮すべき点
は、プロセス及び製品の安定性である。低い欠陥率を実
現するためには、連続して処理する基板をそれぞれ、同
様の条件で研磨するべきである。各集積回路が実質的に
同じになるように、それぞれの基板をおよそ同じ量だけ
研磨するべきである。
は、プロセス及び製品の安定性である。低い欠陥率を実
現するためには、連続して処理する基板をそれぞれ、同
様の条件で研磨するべきである。各集積回路が実質的に
同じになるように、それぞれの基板をおよそ同じ量だけ
研磨するべきである。
【0010】前述の点から、研磨のスループットと平坦
性と仕上とを最適化しつつも、基板の汚染や破壊のリス
クを最小にするケミカルメカニカルポリシング装置が必
要である。
性と仕上とを最適化しつつも、基板の汚染や破壊のリス
クを最小にするケミカルメカニカルポリシング装置が必
要である。
【0011】具体的には、ポリシングパッド表面にスラ
リを分散させる装置及び方法が必要である。この装置の
スラリ分散システムは、ポリシングパッド全面に一様で
均一な層のスラリを与えるべきである。更に、このシス
テムは、研磨のプロセスで消費されるスラリの量を低減
させるべきである。
リを分散させる装置及び方法が必要である。この装置の
スラリ分散システムは、ポリシングパッド全面に一様で
均一な層のスラリを与えるべきである。更に、このシス
テムは、研磨のプロセスで消費されるスラリの量を低減
させるべきである。
【0012】
【課題を解決するための手段】具体例の1つでは、本発
明は、ケミカルメカニカルポリシング装置において基板
を研磨する方法である。この方法は、基板とポリシング
パッドとを回転させるステップと、基板をポリシングパ
ッドに接触させるステップと、中心ポートからスラリ液
を分散するステップとを有している。
明は、ケミカルメカニカルポリシング装置において基板
を研磨する方法である。この方法は、基板とポリシング
パッドとを回転させるステップと、基板をポリシングパ
ッドに接触させるステップと、中心ポートからスラリ液
を分散するステップとを有している。
【0013】基板が中心ポートの上にないときはスラリ
は第1の流量で分散され、基板が中心ポートの上にある
ときは、より高い第2の流量でスラリが分散される。ス
ラリは、間欠的なパルスにより中心ポートからポンプに
より輸送してもよい。パルスの間の流量は、キャリアヘ
ッドからの圧力を克服するに充分高くてもよい。
は第1の流量で分散され、基板が中心ポートの上にある
ときは、より高い第2の流量でスラリが分散される。ス
ラリは、間欠的なパルスにより中心ポートからポンプに
より輸送してもよい。パルスの間の流量は、キャリアヘ
ッドからの圧力を克服するに充分高くてもよい。
【0014】別の具体例では、本発明は、ケミカルメカ
ニカルポリシング装置である。この装置は、回転するポ
リシングパッドと、スラリディスペンザと、スラリをポ
リシングパッドの全面にスイープするために配置される
可とう性部材(フレキシブル部材)とを備えている。
ニカルポリシング装置である。この装置は、回転するポ
リシングパッドと、スラリディスペンザと、スラリをポ
リシングパッドの全面にスイープするために配置される
可とう性部材(フレキシブル部材)とを備えている。
【0015】この可とう性部材は、エッジからポリシン
グパッドの中心近くまで線状に伸びていてもよい。可と
う性部材は、ギャップによりポリシングパッドから隔て
られていてもよく、あるいは、可とう性部材は、ポリシ
ングパッドの表面と接触していてもよい。また、可とう
性部材は、傾斜したエッジを有していてもよい。また、
複数の可とう性部材を用いてもよい。可とう性部材は、
堅固なアームび載置されてもよい。アームを回転モータ
に接続して、ポリシングパッドの状方でアームを運動さ
せてもよい。またこの装置は、キャリアヘッドとアーム
の運動を制御してこれらが衝突しないようにする、制御
システムを有していてもよい。
グパッドの中心近くまで線状に伸びていてもよい。可と
う性部材は、ギャップによりポリシングパッドから隔て
られていてもよく、あるいは、可とう性部材は、ポリシ
ングパッドの表面と接触していてもよい。また、可とう
性部材は、傾斜したエッジを有していてもよい。また、
複数の可とう性部材を用いてもよい。可とう性部材は、
堅固なアームび載置されてもよい。アームを回転モータ
に接続して、ポリシングパッドの状方でアームを運動さ
せてもよい。またこの装置は、キャリアヘッドとアーム
の運動を制御してこれらが衝突しないようにする、制御
システムを有していてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】図1(a)〜(f)は、基板の平
坦面上に層を堆積するプロセスを例示する。図1(a)
に示すように、基板10は、アルミニウム等のメタル層
14で平坦な半導体シリコンウエハ12をコーティング
して処理してもよい。次いで、図1(b)に示すよう
に、メタル層14の上にフォトレジスト層16をのせて
もよい。その後、詳細は後述するがフォトレジスト層1
6を光像に曝露し、図1(c)に示すようにパターニン
グを有するフォトレジスト層16’を形成してもよい。
図1(d)に示すように、パターニングを有するフォト
レジスト層16’を形成した後、メタル層14の露出面
をエッチングして、メタル島14’を形成する。最後
に、図1(e)に示すように、残留フォトレジストを除
去する。
坦面上に層を堆積するプロセスを例示する。図1(a)
に示すように、基板10は、アルミニウム等のメタル層
14で平坦な半導体シリコンウエハ12をコーティング
して処理してもよい。次いで、図1(b)に示すよう
に、メタル層14の上にフォトレジスト層16をのせて
もよい。その後、詳細は後述するがフォトレジスト層1
6を光像に曝露し、図1(c)に示すようにパターニン
グを有するフォトレジスト層16’を形成してもよい。
図1(d)に示すように、パターニングを有するフォト
レジスト層16’を形成した後、メタル層14の露出面
をエッチングして、メタル島14’を形成する。最後
に、図1(e)に示すように、残留フォトレジストを除
去する。
【0017】図2(a)〜(b)は、基板上に層を連続
的に堆積することの困難さを例示する。図2(a)に示
すように、二酸化珪素等の絶縁層20を、メタル島1
4’の上に形成してもよい。絶縁層20の外側面22
は、その下のメタル島の構造体とほぼ正確に同じ形状を
有しており、一連の山と谷を形成するため、外側面22
は非平坦である。下にあるパターニング層の上に多数の
層を堆積してエッチングすれば、外側面が更に複雑とな
るだろう。
的に堆積することの困難さを例示する。図2(a)に示
すように、二酸化珪素等の絶縁層20を、メタル島1
4’の上に形成してもよい。絶縁層20の外側面22
は、その下のメタル島の構造体とほぼ正確に同じ形状を
有しており、一連の山と谷を形成するため、外側面22
は非平坦である。下にあるパターニング層の上に多数の
層を堆積してエッチングすれば、外側面が更に複雑とな
るだろう。
【0018】図2(b)に示すように、基板10の外側
面22が平坦でなければ、その上に配置されるフォトレ
ジスト層25も平坦ではなくなる。フォトレジスト層の
パターニングは、典型的にはフォトリソグラフィー装置
によって行われるが、この装置では、フォトレジスト上
に光像の焦点を合せる。この光像の装置は、典型的に
は、サブミクロン〜ハーフミクロンのサイズの造作に対
しては、焦点深度が約0.2〜0.4ミクロンである。
フォトレジスト層25があまり平坦ではない場合、即
ち、外側面22の山と谷の高さの差の最大が光像装置の
焦点深度よりも大きい場合は、表面22全体に光像を正
確にフォーカスすることが不可能になってしまうだろ
う。下にあるパターニング層が1層によって形成される
被平坦性に光像装置が適合していたとしても、多数のパ
ターニング層の堆積後は、その高さの差の最大値が焦点
深度を越えるだろう。
面22が平坦でなければ、その上に配置されるフォトレ
ジスト層25も平坦ではなくなる。フォトレジスト層の
パターニングは、典型的にはフォトリソグラフィー装置
によって行われるが、この装置では、フォトレジスト上
に光像の焦点を合せる。この光像の装置は、典型的に
は、サブミクロン〜ハーフミクロンのサイズの造作に対
しては、焦点深度が約0.2〜0.4ミクロンである。
フォトレジスト層25があまり平坦ではない場合、即
ち、外側面22の山と谷の高さの差の最大が光像装置の
焦点深度よりも大きい場合は、表面22全体に光像を正
確にフォーカスすることが不可能になってしまうだろ
う。下にあるパターニング層が1層によって形成される
被平坦性に光像装置が適合していたとしても、多数のパ
ターニング層の堆積後は、その高さの差の最大値が焦点
深度を越えるだろう。
【0019】焦点深度を改善したフォトリソグラフィー
装置を新たに設計することは高価につくので、行うわな
い方がよいだろう。更に、集積回路の造作のサイズが小
型化するにつれて、波長の短い光を使わざるを得なくな
り、その結果、用いることができる焦点深度が更に小さ
くなる。
装置を新たに設計することは高価につくので、行うわな
い方がよいだろう。更に、集積回路の造作のサイズが小
型化するにつれて、波長の短い光を使わざるを得なくな
り、その結果、用いることができる焦点深度が更に小さ
くなる。
【0020】図2(c)に示すように、解決策は、外側
面を平坦化することである。平坦化の工程では、メタル
であれ半導体であれ絶縁体であれ外側面を削り取り、実
質的にスムーズで平坦な外側面22を形成する。このよ
うにすれば、フォトリソグラフィー装置のフォーカシン
グを正確に行うことが可能となる。平坦化の工程は、山
と谷の差が焦点深度を越えないようにする必要がある場
合にのみ実施すればよく、あるいは、平坦化の工程は、
パターニング層の上に新しい層を堆積する度に行っても
よい。
面を平坦化することである。平坦化の工程では、メタル
であれ半導体であれ絶縁体であれ外側面を削り取り、実
質的にスムーズで平坦な外側面22を形成する。このよ
うにすれば、フォトリソグラフィー装置のフォーカシン
グを正確に行うことが可能となる。平坦化の工程は、山
と谷の差が焦点深度を越えないようにする必要がある場
合にのみ実施すればよく、あるいは、平坦化の工程は、
パターニング層の上に新しい層を堆積する度に行っても
よい。
【0021】研磨の工程は、メタルで、半導体、又は絶
縁体に行うことができる。特定の反応性剤と、研磨粒子
と、触媒とを、研磨しようとする面に応じて変えればよ
い。本発明は、上掲の層のいずれにも適用できる。
縁体に行うことができる。特定の反応性剤と、研磨粒子
と、触媒とを、研磨しようとする面に応じて変えればよ
い。本発明は、上掲の層のいずれにも適用できる。
【0022】図3に示すように、本発明に従ったケミカ
ルメカニカルポリシングシステム50は、ポリシング装
置60に隣設する搬入装置80を有している。搬入装置
80は、回転及び伸張が可能なアーム62を、オーバー
ヘッドトラック64より懸下して有している。図におい
ては、オーバーヘッドトラック64を部分的に破断して
ポリシング装置を更に明確に示している。アーム62
は、真空ポートつきブレード67とカセットクロー68
とを有するリスト組立体66のところで終了している。
ルメカニカルポリシングシステム50は、ポリシング装
置60に隣設する搬入装置80を有している。搬入装置
80は、回転及び伸張が可能なアーム62を、オーバー
ヘッドトラック64より懸下して有している。図におい
ては、オーバーヘッドトラック64を部分的に破断して
ポリシング装置を更に明確に示している。アーム62
は、真空ポートつきブレード67とカセットクロー68
とを有するリスト組立体66のところで終了している。
【0023】基板10がポリシングシステム50のカセ
ット70内に搬入されて、保持ステーション72内に配
置され、又は、タブ74内に直接配置される。アーム6
4上のカセットクロー68を用いて、カセット70を把
持し、保持ステーション72からタブ74へと移動させ
てもよい。タブ74は、脱イオン水などの液体浴75で
満たされていてもよい。ブレード67は真空ステーショ
ンにより、タブ74内のカセット70からの個々の基板
を固定し、基板をカセット70から取り出し、ポリシン
グ装置80へと基板を搬入させる。ポリシング装置80
による基板の研磨が終了すれば、ブレード67が基板を
同じカセット70又は別のカセットへと戻す。カセット
70内の基板全てが研磨されれば、クロー68はカセッ
ト70をタブ74から取り出し保持ステーションへとカ
セットを戻してもよい。
ット70内に搬入されて、保持ステーション72内に配
置され、又は、タブ74内に直接配置される。アーム6
4上のカセットクロー68を用いて、カセット70を把
持し、保持ステーション72からタブ74へと移動させ
てもよい。タブ74は、脱イオン水などの液体浴75で
満たされていてもよい。ブレード67は真空ステーショ
ンにより、タブ74内のカセット70からの個々の基板
を固定し、基板をカセット70から取り出し、ポリシン
グ装置80へと基板を搬入させる。ポリシング装置80
による基板の研磨が終了すれば、ブレード67が基板を
同じカセット70又は別のカセットへと戻す。カセット
70内の基板全てが研磨されれば、クロー68はカセッ
ト70をタブ74から取り出し保持ステーションへとカ
セットを戻してもよい。
【0024】ポリシング装置80は、テーブルトップ8
3が上に載置された下側の機械土台82と、着脱可能な
上外側カバー(図示せず)とを有している。図4に最も
良く表されているが、テーブルトップ83は、一連のポ
リシングステーション100a、100b、100c
と、移送ステーション105とを支持している。移送ス
テーション105は、3つのポリシングステーション1
00a、100b、100cと略方形の配置を構成して
いる。移送ステーション105は複数の機能を有し、そ
れは、搬入装置60から基板10を受容する機能と、基
板を洗浄する機能と、基板をキャリアヘッド内へ搬入す
る機能(詳細は後述)と、基板をキャリアヘッドから受
容する機能と、基板を再び洗浄する機能と、基板をカセ
ットに戻す搬入装置へと基板を戻す機能とを有してい
る。
3が上に載置された下側の機械土台82と、着脱可能な
上外側カバー(図示せず)とを有している。図4に最も
良く表されているが、テーブルトップ83は、一連のポ
リシングステーション100a、100b、100c
と、移送ステーション105とを支持している。移送ス
テーション105は、3つのポリシングステーション1
00a、100b、100cと略方形の配置を構成して
いる。移送ステーション105は複数の機能を有し、そ
れは、搬入装置60から基板10を受容する機能と、基
板を洗浄する機能と、基板をキャリアヘッド内へ搬入す
る機能(詳細は後述)と、基板をキャリアヘッドから受
容する機能と、基板を再び洗浄する機能と、基板をカセ
ットに戻す搬入装置へと基板を戻す機能とを有してい
る。
【0025】各ポリシングステーション100a、10
0b又は100cは、ポリシングパッド120が上に置
かれる、回転可能なプラーテン110を有している。各
ポリシングステーション100a、100b及び100
cは、組合わせのパッドコンディショナー装置130を
更に有していてもよい。それぞれのパッドコンディショ
ナー装置は、回転可能なアーム132を有し、このアー
ム132は、独立して回転するコンディショナーヘッド
134と、組合わせの洗浄ベイズン136とを有してい
る。コンディショナー装置は、ポリシングパッドの状態
を制御して、ポリシングパッドに圧迫されている基板が
回転している間に有効に研磨できるようにしている。
0b又は100cは、ポリシングパッド120が上に置
かれる、回転可能なプラーテン110を有している。各
ポリシングステーション100a、100b及び100
cは、組合わせのパッドコンディショナー装置130を
更に有していてもよい。それぞれのパッドコンディショ
ナー装置は、回転可能なアーム132を有し、このアー
ム132は、独立して回転するコンディショナーヘッド
134と、組合わせの洗浄ベイズン136とを有してい
る。コンディショナー装置は、ポリシングパッドの状態
を制御して、ポリシングパッドに圧迫されている基板が
回転している間に有効に研磨できるようにしている。
【0026】隣接し合うポリシングステーション100
a、100b、100c及び移送ステーション105の
間に、数個の中間洗浄ステーション140が配置されて
いてもよい。洗浄ステーション140は、基板がポリシ
ングステーションからポリシングステーションへと移動
する間に基板をリンスする。
a、100b、100c及び移送ステーション105の
間に、数個の中間洗浄ステーション140が配置されて
いてもよい。洗浄ステーション140は、基板がポリシ
ングステーションからポリシングステーションへと移動
する間に基板をリンスする。
【0027】回転可能なマルチヘッドのカルーセル15
0が、下側の機械土台82の上の位置を与えられる。カ
ルーセル150は、中心ポスト152に支持され、この
上で、土台82内部に配置されたカルーセルモーターに
よりカルーセル軸154の周りを回転する。中心ポスト
152は、カルーセル支持板156とカバー158Tを
支持する。マルチヘッドのカルーセル150は、4つの
キャリアヘッドシステム160a、160b、160
c、160dを有している。キャリアヘッドシステムの
うちの3つは、基板を受容して保持し、ポリシングステ
ーション100a、100b、100cのプラーテン1
10上でポリシングパッド120に基板を圧迫すること
により、基板を研磨するものである。キャリアヘッドシ
ステムのうちの1つは、移送ステーション105から基
板を受容し、移送ステーション105へと基板を搬出す
る。
0が、下側の機械土台82の上の位置を与えられる。カ
ルーセル150は、中心ポスト152に支持され、この
上で、土台82内部に配置されたカルーセルモーターに
よりカルーセル軸154の周りを回転する。中心ポスト
152は、カルーセル支持板156とカバー158Tを
支持する。マルチヘッドのカルーセル150は、4つの
キャリアヘッドシステム160a、160b、160
c、160dを有している。キャリアヘッドシステムの
うちの3つは、基板を受容して保持し、ポリシングステ
ーション100a、100b、100cのプラーテン1
10上でポリシングパッド120に基板を圧迫すること
により、基板を研磨するものである。キャリアヘッドシ
ステムのうちの1つは、移送ステーション105から基
板を受容し、移送ステーション105へと基板を搬出す
る。
【0028】好適な具体例では、4つのキャリアヘッド
システム160a〜160dが、カルーセル支持板15
6の上に、カルーセル軸154の周りに同じ角度の間隔
で載置される。中心ポスト152がカルーセル支持板1
56を支持し、カルーセルモーターにより、カルーセル
支持板156を回転させてキャリアヘッドシステム16
0a〜160dと、これらに付いている基板を、カルー
セル軸の周りを軌道上に回転させる。
システム160a〜160dが、カルーセル支持板15
6の上に、カルーセル軸154の周りに同じ角度の間隔
で載置される。中心ポスト152がカルーセル支持板1
56を支持し、カルーセルモーターにより、カルーセル
支持板156を回転させてキャリアヘッドシステム16
0a〜160dと、これらに付いている基板を、カルー
セル軸の周りを軌道上に回転させる。
【0029】キャリアヘッドシステム160a〜160
dは、ポリシングヘッドないしキャリアヘッド180を
有している。キャリアヘッド180のそれぞれは、自身
の軸の周りを回転し、支持板156に形成された半径方
向スロット182内をそれぞれ独立して水平に往復運動
する。キャリア駆動シャフト184が、キャリアヘッド
回転モーター186をキャリアヘッド180に接続させ
る(カバー158の4分の1を外して示してある)。各
ヘッドにはそれぞれ、1つのキャリアモーターシャフト
とモーターをがある。
dは、ポリシングヘッドないしキャリアヘッド180を
有している。キャリアヘッド180のそれぞれは、自身
の軸の周りを回転し、支持板156に形成された半径方
向スロット182内をそれぞれ独立して水平に往復運動
する。キャリア駆動シャフト184が、キャリアヘッド
回転モーター186をキャリアヘッド180に接続させ
る(カバー158の4分の1を外して示してある)。各
ヘッドにはそれぞれ、1つのキャリアモーターシャフト
とモーターをがある。
【0030】キャリアヘッド180の底部に付いている
基板を、ポリシングヘッド160a〜160dにより昇
降してもよい。カルーセルシステム全体としての利点
は、ポリシングヘッドシステムが基板を受け取って研磨
と洗浄のための配置させるために要する縦ストロークは
短くて済むことである。必要な縦ストロークに適合させ
るため、入力制御信号(例えば、空気圧、水力又は電気
信号)を加えてポリシングヘッドシステムのキャリアヘ
ッド180を伸縮させる。具体的には、入力制御信号に
より、ウエハ受容リセスを有する下側キャリア部材を、
静置されている上側キャリア部材と相対的に縦方向に運
動させる。
基板を、ポリシングヘッド160a〜160dにより昇
降してもよい。カルーセルシステム全体としての利点
は、ポリシングヘッドシステムが基板を受け取って研磨
と洗浄のための配置させるために要する縦ストロークは
短くて済むことである。必要な縦ストロークに適合させ
るため、入力制御信号(例えば、空気圧、水力又は電気
信号)を加えてポリシングヘッドシステムのキャリアヘ
ッド180を伸縮させる。具体的には、入力制御信号に
より、ウエハ受容リセスを有する下側キャリア部材を、
静置されている上側キャリア部材と相対的に縦方向に運
動させる。
【0031】実際に研磨している間は、キャリアヘッド
のうちの3つ、即ちポリシングヘッドシステム160a
〜160cのそれぞれのキャリアヘッドがそれぞれ、ポ
リシングステーション100a〜100cのそれぞれの
上の位置を占める。回転プラーテン110のそれぞれ
が、上面が研磨スラリでウェットになっているポリシン
グパッドを支持している。キャリアヘッド180が基板
を下げてポリシングパッド120と接触するようにな
り、研磨スラリが、基板又はウエハを化学的研磨及び機
械的研磨するための媒体として作用する。
のうちの3つ、即ちポリシングヘッドシステム160a
〜160cのそれぞれのキャリアヘッドがそれぞれ、ポ
リシングステーション100a〜100cのそれぞれの
上の位置を占める。回転プラーテン110のそれぞれ
が、上面が研磨スラリでウェットになっているポリシン
グパッドを支持している。キャリアヘッド180が基板
を下げてポリシングパッド120と接触するようにな
り、研磨スラリが、基板又はウエハを化学的研磨及び機
械的研磨するための媒体として作用する。
【0032】基板が研磨される毎に、コンディショナー
装置130によりポリシングパッド120の状態を調節
する。ポリシングパッド120の中心と外縁との間を往
復運動することにより、アーム132がコンディショナ
ーヘッド134を、ポリシングパッド120全面に対し
てスイープさせる。コンディショナー134は、ニッケ
ルコーティングのダイヤモンド面などの研磨面を有して
いる。コンディショナーヘッド134の研磨面を、回転
しているポリシングパッド120に圧迫し、パッドを削
って調節する。
装置130によりポリシングパッド120の状態を調節
する。ポリシングパッド120の中心と外縁との間を往
復運動することにより、アーム132がコンディショナ
ーヘッド134を、ポリシングパッド120全面に対し
てスイープさせる。コンディショナー134は、ニッケ
ルコーティングのダイヤモンド面などの研磨面を有して
いる。コンディショナーヘッド134の研磨面を、回転
しているポリシングパッド120に圧迫し、パッドを削
って調節する。
【0033】使用においては、ポリシングヘッド180
は、例えばキャリアヘッドシステムの4番目160d
が、最初にウエハ移送ステーション105の上方に配置
される。カルーセル150が回転している間は、キャリ
アヘッドシステム160a、160b、160c、16
0dを、ポリシングステーション100a、100b、
100c並びに移送ステーション105の上に配置させ
る。カルーセル150により、ポリシングステーション
のそれぞれが、最初に移送ステーション105の上、次
にポリシングステーション100a〜100cの1つ以
上の上、そして移送ステーション05に戻るように、一
連として配置できるようになる。
は、例えばキャリアヘッドシステムの4番目160d
が、最初にウエハ移送ステーション105の上方に配置
される。カルーセル150が回転している間は、キャリ
アヘッドシステム160a、160b、160c、16
0dを、ポリシングステーション100a、100b、
100c並びに移送ステーション105の上に配置させ
る。カルーセル150により、ポリシングステーション
のそれぞれが、最初に移送ステーション105の上、次
にポリシングステーション100a〜100cの1つ以
上の上、そして移送ステーション05に戻るように、一
連として配置できるようになる。
【0034】図5(a)〜(f)は、カルーセルと、ウ
エハ(W)等の基板の挿入及びキャリアヘッドシステム
160a〜160dの一連の運動に関するカルーセルの
運動を示す。図5(a)に示すように、第1のウエハ
(W#1)が搬入装置から移送ステーション105へと
搬入され、そこで、ウエハが洗浄され、キャリアヘッド
180、例えば第1のキャリアヘッドシステム160a
へと搬送される。そして、カルーセル150を支持中心
ポスト152上で反時計方向に回転して、図5(b)に
示すように、ウエハ(W#1)を有する第1のキャリア
ヘッドシステム160aが第1のポリシングステーショ
ン100aに位置するようにし、そこではウエハW#1
の第1の研磨工程が行われる。第1のポリシングステー
ション100aでウエハ(W#1)を研磨している間、
搬入装置から移送ステーション105へと第2のウエハ
(W#2)を搬送し、そこから、この時点で移送ステー
ション105の上方の位置を占めている第2のキャリア
ヘッドシステム160bへと搬送する。そして、カルー
セル150を再び反時計方向に90゜回転させ、図5
(c)に示すように、第1のウエハ(W#1)を第2の
ポリシングステーション100bの上方に配置させ第2
のウエハ(W#2)を第1のポリシングステーション1
00aの上方に配置させる。第3のキャリアヘッドシス
テム100cは、移送ステーション105の上方に配置
されており、ここから、搬入システム60からの第3の
ウエハ(W#3)を受容する。好適な具体例では、図5
(g)に示すステージの間は、第2のポリシングステー
ション100bにあるウエハ(W#1)は、第1のポリ
シングステーション100aにあるときよりも細かな粒
子の研磨材で研磨される。次のステージでは、図5
(d)に例示されるように、カルーセル150を再び反
時計方向に90゜回転させて、ウエハ(W#1)を第3
の研磨ステーション100cの上、ウエハ(W#2)を
第2の研磨ステーション100bの上、ウエハ(W#
3)を第1の研磨ステーション100aの上の、それぞ
れの位置を占めるようにしつつ、第4のキャリアヘッド
システム160dが搬入装置60から第4のウエハ(W
#4)を受容するようにする。第3のポリシングステー
ションでの研磨の工程では、第2のポリシングステーシ
ョン100bでの研磨の工程よりも細かく研磨がなされ
ることが好ましい。このステージの終了後、カルーセル
150を再び回転させる。しかし、ここでは、反時計方
向に90゜回転させるのではなく、カルーセル150を
時計方向に270゜回転させる。1方向に連続して回転
することを避けることにより、カルーセル150は、複
雑なロータリーカップリングではなく、簡単な可とう性
の流体及び電気のコネクションを用いることができる。
この回転により、図5(e)に示すように、ウエハ(W
#1)が移送ステーション105の上に、ウエハ(W#
2)が第3のポリシングステーション100cの上に、
ウエハ(W#3)が第2のポリシングステーション10
0bの上に、ウエハ(W#4)が第1のポリシングステ
ーション100aの上に、それぞれ配置されることにな
る。ウエハ(W#2)〜(W#4)の研磨が行われてい
る間、ウエハ(W#1)は移送ステーション105で洗
浄され、キャリアヘッドシステム160aから搬入装置
60へと戻される。最後に、図5(f)に示すように、
第5のウエハ(W#5)が第1のキャリアヘッドシステ
ム160a内に搬入される。このステージの後、このプ
ロセスを反復する。
エハ(W)等の基板の挿入及びキャリアヘッドシステム
160a〜160dの一連の運動に関するカルーセルの
運動を示す。図5(a)に示すように、第1のウエハ
(W#1)が搬入装置から移送ステーション105へと
搬入され、そこで、ウエハが洗浄され、キャリアヘッド
180、例えば第1のキャリアヘッドシステム160a
へと搬送される。そして、カルーセル150を支持中心
ポスト152上で反時計方向に回転して、図5(b)に
示すように、ウエハ(W#1)を有する第1のキャリア
ヘッドシステム160aが第1のポリシングステーショ
ン100aに位置するようにし、そこではウエハW#1
の第1の研磨工程が行われる。第1のポリシングステー
ション100aでウエハ(W#1)を研磨している間、
搬入装置から移送ステーション105へと第2のウエハ
(W#2)を搬送し、そこから、この時点で移送ステー
ション105の上方の位置を占めている第2のキャリア
ヘッドシステム160bへと搬送する。そして、カルー
セル150を再び反時計方向に90゜回転させ、図5
(c)に示すように、第1のウエハ(W#1)を第2の
ポリシングステーション100bの上方に配置させ第2
のウエハ(W#2)を第1のポリシングステーション1
00aの上方に配置させる。第3のキャリアヘッドシス
テム100cは、移送ステーション105の上方に配置
されており、ここから、搬入システム60からの第3の
ウエハ(W#3)を受容する。好適な具体例では、図5
(g)に示すステージの間は、第2のポリシングステー
ション100bにあるウエハ(W#1)は、第1のポリ
シングステーション100aにあるときよりも細かな粒
子の研磨材で研磨される。次のステージでは、図5
(d)に例示されるように、カルーセル150を再び反
時計方向に90゜回転させて、ウエハ(W#1)を第3
の研磨ステーション100cの上、ウエハ(W#2)を
第2の研磨ステーション100bの上、ウエハ(W#
3)を第1の研磨ステーション100aの上の、それぞ
れの位置を占めるようにしつつ、第4のキャリアヘッド
システム160dが搬入装置60から第4のウエハ(W
#4)を受容するようにする。第3のポリシングステー
ションでの研磨の工程では、第2のポリシングステーシ
ョン100bでの研磨の工程よりも細かく研磨がなされ
ることが好ましい。このステージの終了後、カルーセル
150を再び回転させる。しかし、ここでは、反時計方
向に90゜回転させるのではなく、カルーセル150を
時計方向に270゜回転させる。1方向に連続して回転
することを避けることにより、カルーセル150は、複
雑なロータリーカップリングではなく、簡単な可とう性
の流体及び電気のコネクションを用いることができる。
この回転により、図5(e)に示すように、ウエハ(W
#1)が移送ステーション105の上に、ウエハ(W#
2)が第3のポリシングステーション100cの上に、
ウエハ(W#3)が第2のポリシングステーション10
0bの上に、ウエハ(W#4)が第1のポリシングステ
ーション100aの上に、それぞれ配置されることにな
る。ウエハ(W#2)〜(W#4)の研磨が行われてい
る間、ウエハ(W#1)は移送ステーション105で洗
浄され、キャリアヘッドシステム160aから搬入装置
60へと戻される。最後に、図5(f)に示すように、
第5のウエハ(W#5)が第1のキャリアヘッドシステ
ム160a内に搬入される。このステージの後、このプ
ロセスを反復する。
【0035】図6に示すように、システム160aなど
のキャリアヘッドシステムにより、基板を下げて、ポリ
シングステーション100aなどのポリシングステーシ
ョンに係合するようにする。前述のように、ポリシング
ステーションのそれぞれは、ポリシングパッド120を
支持する堅固なプラーテン110を有している。基板1
0が直径8インチ(200mm)のディスクである場合
は、プラーテン110及びポリシングパッド120は、
直径約20インチ(約500mm)となろう。プラーテ
ン110は、ステンレス鋼の駆動シャフトによりプラー
テン駆動モーター(図示せず)に接続する回転可能なア
ルミニウム又はステンレス鋼であることが好ましい。ほ
とんどの研磨プロセスでは、駆動モーターによりプラー
テン110(120)を30〜200rpm(revolutio
ns per minute)で回転させるが、これよりも低い回転速
度や高い回転速度を採用してもよい。
のキャリアヘッドシステムにより、基板を下げて、ポリ
シングステーション100aなどのポリシングステーシ
ョンに係合するようにする。前述のように、ポリシング
ステーションのそれぞれは、ポリシングパッド120を
支持する堅固なプラーテン110を有している。基板1
0が直径8インチ(200mm)のディスクである場合
は、プラーテン110及びポリシングパッド120は、
直径約20インチ(約500mm)となろう。プラーテ
ン110は、ステンレス鋼の駆動シャフトによりプラー
テン駆動モーター(図示せず)に接続する回転可能なア
ルミニウム又はステンレス鋼であることが好ましい。ほ
とんどの研磨プロセスでは、駆動モーターによりプラー
テン110(120)を30〜200rpm(revolutio
ns per minute)で回転させるが、これよりも低い回転速
度や高い回転速度を採用してもよい。
【0036】ポリシングパッド120は、粗い表面12
2を有する硬いコンポジット材料製である。ポリシング
パッド120は、厚さ50mil(約0.5mm)の硬
い上層124と、厚さ50mil(約0.5mm)の軟
らかい下層126とを有していても良い。上層124
は、ポリウレタンを充填材と混合した材料製であること
が好ましい。下層126は、ウレタンで濾した圧縮した
フェルト繊維から構成される材料製であることが好まし
い。上層がIC-400(商品名)、下層がSUBA-4(商品名)
で構成される普通の2層ポリシングパッドが、米国デラ
ウエア州ニューアークのRodel社から入手可能である。
具体例の1つでは、ポリシングパッド120は、圧力感
知接着層128により接着される。
2を有する硬いコンポジット材料製である。ポリシング
パッド120は、厚さ50mil(約0.5mm)の硬
い上層124と、厚さ50mil(約0.5mm)の軟
らかい下層126とを有していても良い。上層124
は、ポリウレタンを充填材と混合した材料製であること
が好ましい。下層126は、ウレタンで濾した圧縮した
フェルト繊維から構成される材料製であることが好まし
い。上層がIC-400(商品名)、下層がSUBA-4(商品名)
で構成される普通の2層ポリシングパッドが、米国デラ
ウエア州ニューアークのRodel社から入手可能である。
具体例の1つでは、ポリシングパッド120は、圧力感
知接着層128により接着される。
【0037】キャリアヘッドシステムのそれぞれが、回
転可能なキャリアヘッドを有している。このキャリアヘ
ッドは、上面22をポリシングパッド120の外側面1
22に押して面を押し下げ、基板10を保持する。通常
はステップ100aで行われる主となるポリシングのス
テップでは、キャリアヘッド180が約4〜10psi
の力を基板10に対して加える。これに続くステーショ
ンでは、キャリアヘッド180はこれよりも大きな力を
かけてもよく、あるいは、小さな力をかけてもよい。例
えば、通常はステーション100cで行われる最終のポ
リシングのステップでは、キャリアヘッド180には約
3psiの力がかけられる。キャリア駆動モーター18
6(図4参照)により、キャリアヘッド180が約30
〜200rpmの回転数で回転する。好ましい具体例で
は、プラーテン110とキャリアヘッド180は、実質
的に同じ速度で回転する。
転可能なキャリアヘッドを有している。このキャリアヘ
ッドは、上面22をポリシングパッド120の外側面1
22に押して面を押し下げ、基板10を保持する。通常
はステップ100aで行われる主となるポリシングのス
テップでは、キャリアヘッド180が約4〜10psi
の力を基板10に対して加える。これに続くステーショ
ンでは、キャリアヘッド180はこれよりも大きな力を
かけてもよく、あるいは、小さな力をかけてもよい。例
えば、通常はステーション100cで行われる最終のポ
リシングのステップでは、キャリアヘッド180には約
3psiの力がかけられる。キャリア駆動モーター18
6(図4参照)により、キャリアヘッド180が約30
〜200rpmの回転数で回転する。好ましい具体例で
は、プラーテン110とキャリアヘッド180は、実質
的に同じ速度で回転する。
【0038】反応剤と、研磨粒子(例えば、酸化物の研
磨には二酸化珪素)と、化学反応触媒(例えば、酸化物
の研磨には水酸化カリウム)とを有するスラリ190
が、スラリ供給管195によりポリシングパッド120
の表面に供給される。ポリシングパッド120全体をカ
バーしてウェットとするよう、充分なスラリが供給され
る。
磨には二酸化珪素)と、化学反応触媒(例えば、酸化物
の研磨には水酸化カリウム)とを有するスラリ190
が、スラリ供給管195によりポリシングパッド120
の表面に供給される。ポリシングパッド120全体をカ
バーしてウェットとするよう、充分なスラリが供給され
る。
【0039】上述の如く、ケミカルメカニカルポリシン
グ(CMP)の工程の間にポリシングパッドの表面にス
ラリが供給される。スラリのポリシングパッドへの分散
性が、研磨プロセスに影響を与える。ポリシングパッド
のいわゆる「ドライ」な領域、即ち、スラリがあまりな
い領域では、研磨粒子がほとんどなく反応剤の濃度が大
変低いため、スラリが沢山ある領域に比べて基板研磨の
速度が低い。従って、パッド上のスラリの分散が不均一
であれば、研磨も不均一となる。スラリは、時間の経過
及び使用により劣化する。その結果、研磨粒子が凝集
し、その結果、基板の外側面に傷をつけてしまう。従っ
て、スラリをポリシングパッド全面に均等に分散させる
べきであり、また、ポリシングのプロセスの間に連続的
に補充してやるべきである。
グ(CMP)の工程の間にポリシングパッドの表面にス
ラリが供給される。スラリのポリシングパッドへの分散
性が、研磨プロセスに影響を与える。ポリシングパッド
のいわゆる「ドライ」な領域、即ち、スラリがあまりな
い領域では、研磨粒子がほとんどなく反応剤の濃度が大
変低いため、スラリが沢山ある領域に比べて基板研磨の
速度が低い。従って、パッド上のスラリの分散が不均一
であれば、研磨も不均一となる。スラリは、時間の経過
及び使用により劣化する。その結果、研磨粒子が凝集
し、その結果、基板の外側面に傷をつけてしまう。従っ
て、スラリをポリシングパッド全面に均等に分散させる
べきであり、また、ポリシングのプロセスの間に連続的
に補充してやるべきである。
【0040】スラリは高価な消費材である。CMPシス
テムでは、1分当たり200ミリリットル以上のスラリ
を用いることもある。1つの基板の研磨に2〜3分かか
るため、CMPシステムでは、基板1枚当たりスラリを
6ガロンをゆうに消費してしまう。CMPの基板当たり
のコストは、使用するスラリの量を減らすことにより、
大きく低減される。更に、スラリが過剰である場合は、
基板はポリシングパッドの表面でハイドロプレーンを生
じ、研磨速度が低下する。従って、理想的には、スラリ
をポリシングパッド表面に正確に一様な薄い層で分散さ
せるべきである。
テムでは、1分当たり200ミリリットル以上のスラリ
を用いることもある。1つの基板の研磨に2〜3分かか
るため、CMPシステムでは、基板1枚当たりスラリを
6ガロンをゆうに消費してしまう。CMPの基板当たり
のコストは、使用するスラリの量を減らすことにより、
大きく低減される。更に、スラリが過剰である場合は、
基板はポリシングパッドの表面でハイドロプレーンを生
じ、研磨速度が低下する。従って、理想的には、スラリ
をポリシングパッド表面に正確に一様な薄い層で分散さ
せるべきである。
【0041】本発明は、スラリをポリシングパッドへ与
えるための2つのメカニズムを有している。これらメカ
ニズムの1つは、図7〜9及び15〜16を参照して説
明されるプラーテン110の中心のスラリポートであ
り、ここでは、制御可能な状態でスラリがポートを通り
ポリシングパッドの中心までポンプにより供給される。
もう1つのメカニズムは、図10〜11を参照して説明
されるスラリ供給管であり、これは、スラリをポリシン
グパッド表面上に滴下するものである。また、本発明
は、図10〜11及び15〜16を参照して説明される
スラリワイパーを有しており、これは、スラリをポリシ
ングパッド120全面に一様に薄く分散させる。
えるための2つのメカニズムを有している。これらメカ
ニズムの1つは、図7〜9及び15〜16を参照して説
明されるプラーテン110の中心のスラリポートであ
り、ここでは、制御可能な状態でスラリがポートを通り
ポリシングパッドの中心までポンプにより供給される。
もう1つのメカニズムは、図10〜11を参照して説明
されるスラリ供給管であり、これは、スラリをポリシン
グパッド表面上に滴下するものである。また、本発明
は、図10〜11及び15〜16を参照して説明される
スラリワイパーを有しており、これは、スラリをポリシ
ングパッド120全面に一様に薄く分散させる。
【0042】(中心スラリ供給ポート)プラーテン組立
体200は上述のように、ポリシングステーション10
0a、100b、100cのいずれにも配置されてい
る。図7に示すように、プラーテン組立体は、スラリを
ポリシングパッド120に与えるための中央ポートない
し中心ポート202をプラーテンに有している。プラー
テン110は、プラーテントップ210とプラーテンベ
ース212とを有しており、これらはプラーテンベース
212の底部に皿穴を開けた外周ねじ214により接合
している。
体200は上述のように、ポリシングステーション10
0a、100b、100cのいずれにも配置されてい
る。図7に示すように、プラーテン組立体は、スラリを
ポリシングパッド120に与えるための中央ポートない
し中心ポート202をプラーテンに有している。プラー
テン110は、プラーテントップ210とプラーテンベ
ース212とを有しており、これらはプラーテンベース
212の底部に皿穴を開けた外周ねじ214により接合
している。
【0043】第1のカラー216がプラーテンベース2
12の底部で、プラーテンベース212の底部上に形成
された平らな円筒コーニス220とはさんで、環状ベア
リング218の内側のレースを把持している。第1のカ
ラーの底部内に皿穴が開けられた1組のねじ222が、
プラーテンベース212の底部内まで伸び、環状ベアリ
ング218の内側のレースを保持している。テーブルト
ップ83が、プラーテンベース212の環状キャビティ
225の中に上向きに突出する第2のカラー224を支
持している。第2のカラー224は、テーブルトップ8
3に形成されたレッジ226とはさんで、環状ベアリン
グ218の外側レースを把持している。テーブルトップ
83の底部内に皿穴を開けた1組のねじ228が第2の
カラーまで伸び、環状ベアリング218の外側レースを
保持している。
12の底部で、プラーテンベース212の底部上に形成
された平らな円筒コーニス220とはさんで、環状ベア
リング218の内側のレースを把持している。第1のカ
ラーの底部内に皿穴が開けられた1組のねじ222が、
プラーテンベース212の底部内まで伸び、環状ベアリ
ング218の内側のレースを保持している。テーブルト
ップ83が、プラーテンベース212の環状キャビティ
225の中に上向きに突出する第2のカラー224を支
持している。第2のカラー224は、テーブルトップ8
3に形成されたレッジ226とはさんで、環状ベアリン
グ218の外側レースを把持している。テーブルトップ
83の底部内に皿穴を開けた1組のねじ228が第2の
カラーまで伸び、環状ベアリング218の外側レースを
保持している。
【0044】円形の堰230がプラーテン110を包囲
し、プラーテン110から遠心力によって放出されるス
ラリ及び関連した液体を捕捉する。このスラリは、堰2
30及び第2のカラー224によって、テーブルトップ
83上に形成された樋232内に収集される。そして、
スラリは、テーブルトップ83内のホール234を通っ
てドレインパイプ236へと排出される。ねじ238
が、ドレインパイプ236のフランジ240の中を貫き
テーブルトップ83の底部内へと至り、ドレインパイプ
236をテーブルトップ83へ付ける。
し、プラーテン110から遠心力によって放出されるス
ラリ及び関連した液体を捕捉する。このスラリは、堰2
30及び第2のカラー224によって、テーブルトップ
83上に形成された樋232内に収集される。そして、
スラリは、テーブルトップ83内のホール234を通っ
てドレインパイプ236へと排出される。ねじ238
が、ドレインパイプ236のフランジ240の中を貫き
テーブルトップ83の底部内へと至り、ドレインパイプ
236をテーブルトップ83へ付ける。
【0045】プラーテンモーター組立体242が、マウ
ンティングブラケット244を介してテーブルトップ8
3の底部にボルト止めされている。モーター組立体24
2は、垂直方向上向きに伸びる出力シャフト248を有
するモーター246を有している。出力シャフト248
は、ソリッドな(中空でない)シーブ250へ差込まれ
ている。駆動ベルトがモーターシーブ250の周囲及び
ハブシーブ254の周囲に巻かれている。ハブシーブ2
54は、リザーバーハブ256及びプラーテンハブ25
8によって接合されている。プラーテンハブ258は、
リザーバーハブ256の中心部分でシールされている。
ンティングブラケット244を介してテーブルトップ8
3の底部にボルト止めされている。モーター組立体24
2は、垂直方向上向きに伸びる出力シャフト248を有
するモーター246を有している。出力シャフト248
は、ソリッドな(中空でない)シーブ250へ差込まれ
ている。駆動ベルトがモーターシーブ250の周囲及び
ハブシーブ254の周囲に巻かれている。ハブシーブ2
54は、リザーバーハブ256及びプラーテンハブ25
8によって接合されている。プラーテンハブ258は、
リザーバーハブ256の中心部分でシールされている。
【0046】プラーテントップ210の環状の通路が、
中心ポート202をリセス262へ接続する。リセス2
62内のO−リングが、環状通路をプラーテンベース内
の垂直通路へと調心しシールする。プラーテンの回転に
より、スラリが中心ポート202からポリシングパッド
120の表面へと一様に分散しやすくなる。
中心ポート202をリセス262へ接続する。リセス2
62内のO−リングが、環状通路をプラーテンベース内
の垂直通路へと調心しシールする。プラーテンの回転に
より、スラリが中心ポート202からポリシングパッド
120の表面へと一様に分散しやすくなる。
【0047】図7及び8に示すように、スラリ分散シス
テムは、中心ポート202を介して分散しようとするス
ラリ190を収容するリザーバーシステム300を有し
ている。リザーバーシステムは、回転するリザーバー3
02と、スラリをリザーバー302へ与える静的スラリ
供給組立体304と、リザーバーから中心ポートへとス
ラリをポンプ輸送する回転ポンプとを有している。リザ
ーバーハブ256の外縁は、内側へ伸びるリップ312
を有する、上側へ伸びるダム壁310を形成する。ダム
壁310及びプラーテンハブ258は、リザーバー30
2の側部を形成する。
テムは、中心ポート202を介して分散しようとするス
ラリ190を収容するリザーバーシステム300を有し
ている。リザーバーシステムは、回転するリザーバー3
02と、スラリをリザーバー302へ与える静的スラリ
供給組立体304と、リザーバーから中心ポートへとス
ラリをポンプ輸送する回転ポンプとを有している。リザ
ーバーハブ256の外縁は、内側へ伸びるリップ312
を有する、上側へ伸びるダム壁310を形成する。ダム
壁310及びプラーテンハブ258は、リザーバー30
2の側部を形成する。
【0048】静的なスラリ供給組立体304は、テーブ
ルトップ83の底部に結合したブラケット320を有し
ている。ブラケット320は、スラリ供給ライン324
のフィッティングの雄の端部でねじ切りされているタッ
プ穴322を有している。ブラケット320内に形成さ
れシールが施された水平通路320は、タップ穴322
を垂直通路328に接続させる。垂直通路328は、リ
ザーバー302の上のブラケットの底部まで下向きに伸
び、そこへスラリを供給する。流体レベルセンサ240
がブラケット320から下向きに伸びてリザーバー30
2内のスラリ190のレベルを検知し、レベルが低すぎ
る場合は、タップ穴を介して補充のスラリを供給する。
ルトップ83の底部に結合したブラケット320を有し
ている。ブラケット320は、スラリ供給ライン324
のフィッティングの雄の端部でねじ切りされているタッ
プ穴322を有している。ブラケット320内に形成さ
れシールが施された水平通路320は、タップ穴322
を垂直通路328に接続させる。垂直通路328は、リ
ザーバー302の上のブラケットの底部まで下向きに伸
び、そこへスラリを供給する。流体レベルセンサ240
がブラケット320から下向きに伸びてリザーバー30
2内のスラリ190のレベルを検知し、レベルが低すぎ
る場合は、タップ穴を介して補充のスラリを供給する。
【0049】図9(a)及び(b)に示す回転スラリポ
ンプ306は、スラリをリザーバー302から中心ポー
トへと輸送する。このスラリポンプは、リザーバーハブ
256内に形成された下側リセス350と、その上にあ
りリザーバーハブにねじ止めされたポンプ部材内に形成
された反対側の上側リセス352とを有している。可と
う性のダイアフラム356により、上リセス352が下
リセス350と隔てられている。
ンプ306は、スラリをリザーバー302から中心ポー
トへと輸送する。このスラリポンプは、リザーバーハブ
256内に形成された下側リセス350と、その上にあ
りリザーバーハブにねじ止めされたポンプ部材内に形成
された反対側の上側リセス352とを有している。可と
う性のダイアフラム356により、上リセス352が下
リセス350と隔てられている。
【0050】ポンプ306は、機械土台82内又はこれ
に隣設された定置の空気圧ソース(ニューマティックソ
ース)により圧力を変化させて選択的に供給されるエア
などの空気圧流体により、動力が与えられる。この空気
圧ソースが正圧を与えて、ダイアフラム356を上向き
に変形させ、あるいは、負圧を与えてダイアフラム35
6を下向きに変形させる。ダイアフラムが可とう性を有
しているため、上リセス352内のスラリ流体にポンプ
による運動が与えられる。空気圧流体は、通路358を
通って下リセス350に流入しまたここから外に出て、
ハブシーブ254内のシールされたチャンバ360に流
入する。ハブシーブ254内の第2の通路362は、シ
ールされたチャンバ360をハブシーブ254にあるタ
ップ穴364に接続する。カップリング366により、
タップ穴364が可とう性の空気圧ライン368に接続
される。図7に示すように、カップリング370によ
り、、空気圧ライン368が、回転するモーターシャフ
ト374内の軸通路372に接続される。ロータリーカ
ップリング376により、軸通路372が、窒素を供給
する空気圧ラインなどの静置空気圧ソース378に接続
される。
に隣設された定置の空気圧ソース(ニューマティックソ
ース)により圧力を変化させて選択的に供給されるエア
などの空気圧流体により、動力が与えられる。この空気
圧ソースが正圧を与えて、ダイアフラム356を上向き
に変形させ、あるいは、負圧を与えてダイアフラム35
6を下向きに変形させる。ダイアフラムが可とう性を有
しているため、上リセス352内のスラリ流体にポンプ
による運動が与えられる。空気圧流体は、通路358を
通って下リセス350に流入しまたここから外に出て、
ハブシーブ254内のシールされたチャンバ360に流
入する。ハブシーブ254内の第2の通路362は、シ
ールされたチャンバ360をハブシーブ254にあるタ
ップ穴364に接続する。カップリング366により、
タップ穴364が可とう性の空気圧ライン368に接続
される。図7に示すように、カップリング370によ
り、、空気圧ライン368が、回転するモーターシャフ
ト374内の軸通路372に接続される。ロータリーカ
ップリング376により、軸通路372が、窒素を供給
する空気圧ラインなどの静置空気圧ソース378に接続
される。
【0051】ダイアフラム356の上にあるポンプ部材
354が、ダイアフラムをリザーバーハブにシールし
て、下リセス350と上リセス352の間の流体の漏洩
を防止する。流体がポンプによる輸送の方向と逆流する
ことを防止するため、ポンプ部材354には、2つの流
量チェック組立体400(図9(b)に図示)及び42
0(図9(a)に図示)が形成されている。詳細は下記
に説明するが、流量チェック組立体のそれぞれが、半径
の大きい上部と、テーパーのついた中間部分と、半径の
小さな下部とを備える円筒状チャンバを有している。こ
の円筒状チャンバのそれぞれは、ポンプ部材354へね
じ止めしたポンプカバー382によりバイアスがかけら
れる略方形のシール部材380によってシールされる。
354が、ダイアフラムをリザーバーハブにシールし
て、下リセス350と上リセス352の間の流体の漏洩
を防止する。流体がポンプによる輸送の方向と逆流する
ことを防止するため、ポンプ部材354には、2つの流
量チェック組立体400(図9(b)に図示)及び42
0(図9(a)に図示)が形成されている。詳細は下記
に説明するが、流量チェック組立体のそれぞれが、半径
の大きい上部と、テーパーのついた中間部分と、半径の
小さな下部とを備える円筒状チャンバを有している。こ
の円筒状チャンバのそれぞれは、ポンプ部材354へね
じ止めしたポンプカバー382によりバイアスがかけら
れる略方形のシール部材380によってシールされる。
【0052】図9(b)に示すように、裏側流量チェッ
ク組立体400を用いて、ポンプ306の上リセス35
2へスラリを供給する。裏側流量チェック組立体400
は、上側部分404と、テーパーのついた中間部分40
6と、上側部分404よりも小さな半径の下側部分40
8とを有する第1の円筒状チャンバ402を有してい
る。円筒状チャンバ402には、第1のバルブボール4
10が配置されている。第1のバルブボール410の直
径は、上側部分404の直径より小さく下側部分408
より大きくなっている。上側部分404の圧力が下側部
分406よりも大きい場合は、バルブボール410がテ
ーパーつき中間部分406に押し付き、流量チェック組
立体400の裏側をシールする。バルブボール410
は、何もしなくとも、テーパー付き中間部分406の上
に鎮座しているため、重力がシールを補助することにな
る。通路412により、第1の円筒上状チャンバ402
の上側部分404が上リセス352へと接続する。通路
414により、第1の円筒状チャンバ402の下側部分
406がリザーバー302の受け416に接続する。ダ
イアフラム356が下向きに変形して、上リセスに負圧
を生じさせた場合は、スラリは、下側部分408から流
出して上リセス352の中へと流入する。しかし、ダイ
アフラム356が上向きに変形して上リセスに正圧を与
えた場合は、バルブボール410がテーパーつき部分4
06をシールしてスラリの逆流を防止する。
ク組立体400を用いて、ポンプ306の上リセス35
2へスラリを供給する。裏側流量チェック組立体400
は、上側部分404と、テーパーのついた中間部分40
6と、上側部分404よりも小さな半径の下側部分40
8とを有する第1の円筒状チャンバ402を有してい
る。円筒状チャンバ402には、第1のバルブボール4
10が配置されている。第1のバルブボール410の直
径は、上側部分404の直径より小さく下側部分408
より大きくなっている。上側部分404の圧力が下側部
分406よりも大きい場合は、バルブボール410がテ
ーパーつき中間部分406に押し付き、流量チェック組
立体400の裏側をシールする。バルブボール410
は、何もしなくとも、テーパー付き中間部分406の上
に鎮座しているため、重力がシールを補助することにな
る。通路412により、第1の円筒上状チャンバ402
の上側部分404が上リセス352へと接続する。通路
414により、第1の円筒状チャンバ402の下側部分
406がリザーバー302の受け416に接続する。ダ
イアフラム356が下向きに変形して、上リセスに負圧
を生じさせた場合は、スラリは、下側部分408から流
出して上リセス352の中へと流入する。しかし、ダイ
アフラム356が上向きに変形して上リセスに正圧を与
えた場合は、バルブボール410がテーパーつき部分4
06をシールしてスラリの逆流を防止する。
【0053】図9(a)に示すように、表側流量チェッ
ク組立体420を用いて、上リセス352からプラーテ
ン110の中心ポート202へとスラリを供給する。表
側流量チェック組立体420は、上側部分424と、テ
ーパーのついた中間部分426と、上側部分424より
も小さな半径の下側部分428とを有する第2の円筒状
チャンバ422を有している。円筒状チャンバ422に
は、第2のバルブボール430が配置されている。第1
のバルブボール430の直径は、上側部分424の直径
より小さく下側部分428より大きくなっている。第2
のバルブボール430は、第1のバルブボール410が
裏側流量チェック組立体400をシールすると同じ手法
で、表側流量チェック組立体420をシールする機能を
有している。第2の円筒状チャンバ422の下側部分4
28は、上リセス352に直接接続されている。ポンプ
部材354のL型通路432により、表側流量チェック
組立体420の上側部分424を、リザーバーハブ25
6及びプラーテンハブ258のJ型通路434に接続す
る。正の空気圧によりダイアフラム356が上向きに変
形した場合は、上リセス352内のスラリは、ポンプに
よって、L通路432、J型通路434、垂直通路26
4、斜めの通路260を通って、プラーテン110の頂
部にある中心ポート202に輸送される(図7参照)。
負の空気圧によりダイアフラム356が下向きに変形し
た場合は、第2のバルブボール430がテーパーつき部
分426をシールしてスラリの逆流を防止する。更に、
J型通路434のフック部分がヘッドを形成し、これ
が、第2のバルブボール430をテーパーつき中間部分
426に押し付ける。
ク組立体420を用いて、上リセス352からプラーテ
ン110の中心ポート202へとスラリを供給する。表
側流量チェック組立体420は、上側部分424と、テ
ーパーのついた中間部分426と、上側部分424より
も小さな半径の下側部分428とを有する第2の円筒状
チャンバ422を有している。円筒状チャンバ422に
は、第2のバルブボール430が配置されている。第1
のバルブボール430の直径は、上側部分424の直径
より小さく下側部分428より大きくなっている。第2
のバルブボール430は、第1のバルブボール410が
裏側流量チェック組立体400をシールすると同じ手法
で、表側流量チェック組立体420をシールする機能を
有している。第2の円筒状チャンバ422の下側部分4
28は、上リセス352に直接接続されている。ポンプ
部材354のL型通路432により、表側流量チェック
組立体420の上側部分424を、リザーバーハブ25
6及びプラーテンハブ258のJ型通路434に接続す
る。正の空気圧によりダイアフラム356が上向きに変
形した場合は、上リセス352内のスラリは、ポンプに
よって、L通路432、J型通路434、垂直通路26
4、斜めの通路260を通って、プラーテン110の頂
部にある中心ポート202に輸送される(図7参照)。
負の空気圧によりダイアフラム356が下向きに変形し
た場合は、第2のバルブボール430がテーパーつき部
分426をシールしてスラリの逆流を防止する。更に、
J型通路434のフック部分がヘッドを形成し、これ
が、第2のバルブボール430をテーパーつき中間部分
426に押し付ける。
【0054】(ワイパー組立体)図10(a)に示すよ
うに、本発明のケミカルメカニカルポリシングシステム
は、ワイパー組立体450を有していてもよい。ワイパ
ー組立体を具備することにより、ポリシングパッド12
0の表面全体にスラリを一様を分散させる。以下に詳細
を説明するが、ワイパー組立体は、ポリシングパッド全
面にスラリをスイープするためのブレードを有してい
る。
うに、本発明のケミカルメカニカルポリシングシステム
は、ワイパー組立体450を有していてもよい。ワイパ
ー組立体を具備することにより、ポリシングパッド12
0の表面全体にスラリを一様を分散させる。以下に詳細
を説明するが、ワイパー組立体は、ポリシングパッド全
面にスラリをスイープするためのブレードを有してい
る。
【0055】ワイパー組立体450が、ポリシングパッ
ドの上でキャリアヘッド180の近くに配置される。こ
のため、ポリシングパッドの回転により遠心力が発生し
て、スラリがキャリアヘッドに到達する前にスラリをポ
リシングパッドのエッジから離すように運ぶことがない
だろう。ポリシングパッド120が反時計方向に回転し
ている場合は、ワイパー組立体450は、キャリアヘッ
ド180の時計方向90゜回転させた位置に配置されて
いてもよい。
ドの上でキャリアヘッド180の近くに配置される。こ
のため、ポリシングパッドの回転により遠心力が発生し
て、スラリがキャリアヘッドに到達する前にスラリをポ
リシングパッドのエッジから離すように運ぶことがない
だろう。ポリシングパッド120が反時計方向に回転し
ている場合は、ワイパー組立体450は、キャリアヘッ
ド180の時計方向90゜回転させた位置に配置されて
いてもよい。
【0056】ワイパー組立体450は、ポリシングパッ
ド120の上に配置され、ポリシングパッドのエッジか
らポリシングパッド全面を経て中心に向かって、この中
心の上に内側に伸びるワイパーアーム452を有してい
る。ワイパーアーム452は、まっすぐなアルミニウム
のバーであり、方形の断面を有している。ワイパーアー
ム452は、反りや変形が生じないように、充分堅固で
ある必要がある。テフロン(ポリテトラフルオロエチレ
ン)やその他のスラリの付着性のない材料の薄い層が、
ワイパーアーム452の外面の上を覆っている。1つ以
上のワイパーブレード454が付加され、ワイパーアー
ム452の下側456に沿って伸びる。この詳細は、図
11(a)及び(b)を参照して後述する。
ド120の上に配置され、ポリシングパッドのエッジか
らポリシングパッド全面を経て中心に向かって、この中
心の上に内側に伸びるワイパーアーム452を有してい
る。ワイパーアーム452は、まっすぐなアルミニウム
のバーであり、方形の断面を有している。ワイパーアー
ム452は、反りや変形が生じないように、充分堅固で
ある必要がある。テフロン(ポリテトラフルオロエチレ
ン)やその他のスラリの付着性のない材料の薄い層が、
ワイパーアーム452の外面の上を覆っている。1つ以
上のワイパーブレード454が付加され、ワイパーアー
ム452の下側456に沿って伸びる。この詳細は、図
11(a)及び(b)を参照して後述する。
【0057】ワイパーアーム452と、キャリアヘッド
180の駆動シャフト184とが、互いに垂直をなすこ
とが好ましい。ワイパーアーム452の縦軸(矢印”
A”で指示)と、ポリシングパッド120全面の基板1
0のスイープ運動の線(矢印”B”で指示)とは、実質
的に直角をなしている。このような構成では、キャリア
ヘッド180の一部がポリシングパッド120の中心の
上を通らない限り、ワイパーアーム452はキャリアヘ
ッド180と衝突しない。別の構成によれば、ワイパー
アーム452は、キャリアヘッド180からポリシング
パッド120の周りに約30゜〜60゜のところにあ
る。
180の駆動シャフト184とが、互いに垂直をなすこ
とが好ましい。ワイパーアーム452の縦軸(矢印”
A”で指示)と、ポリシングパッド120全面の基板1
0のスイープ運動の線(矢印”B”で指示)とは、実質
的に直角をなしている。このような構成では、キャリア
ヘッド180の一部がポリシングパッド120の中心の
上を通らない限り、ワイパーアーム452はキャリアヘ
ッド180と衝突しない。別の構成によれば、ワイパー
アーム452は、キャリアヘッド180からポリシング
パッド120の周りに約30゜〜60゜のところにあ
る。
【0058】ワイパーブレード454は、テフロン(ポ
リテトラフルオロエチレン)やその他の、スラリの付着
に対抗する可とう性の材料で形成される、可とう性の部
材である。ワイパーブレード454の長さは、ポリシン
グパッド120の半径とだいたい等しくなっている。例
えば、ポリシングパッド120の直径が20インチ(約
約50cm)である場合は、ワイパーアームブレード4
54の長さは、約10インチ(約24cm)である。
リテトラフルオロエチレン)やその他の、スラリの付着
に対抗する可とう性の材料で形成される、可とう性の部
材である。ワイパーブレード454の長さは、ポリシン
グパッド120の半径とだいたい等しくなっている。例
えば、ポリシングパッド120の直径が20インチ(約
約50cm)である場合は、ワイパーアームブレード4
54の長さは、約10インチ(約24cm)である。
【0059】ワイパーブレード454はワイパーアーム
452から下向きに伸びて、ポリシングパッド120の
表面全体に係合して表面全体のスラリをスイープする。
ワイパーブレード454は、縦に曲らないようワイパー
アーム452に設置されるが、ワイパーブレードは、左
右に曲るように充分薄くなっている図10(b)に示す
ように、ワイパーブレード454のトップエッジは、隆
起部又はワイパーブレードのその他の部分よりも厚くな
っている部分458を有していてもよい。ワイパーアー
ム452の下側は、ワイパーアームの長さのほとんどの
部分に沿って伸びるノッチ460を有していてもよい。
ノッチ460は、ポリシングパッド中心に近い方のアー
ムの端部461で開いている。ノッチ460の一方の側
は、上側エッジに沿って窪み462を有していてもよ
い。ワイパーブレード454は、ブレードをノッチの開
いた端部内へ滑り込ませることにより、ワイパーアーム
452につなげられている。ワイパーブレード454の
側部は、ノッチ460の側部と係合し、隆起部458は
窪み462とフィットして、ワイパーブレードを適所に
納める。
452から下向きに伸びて、ポリシングパッド120の
表面全体に係合して表面全体のスラリをスイープする。
ワイパーブレード454は、縦に曲らないようワイパー
アーム452に設置されるが、ワイパーブレードは、左
右に曲るように充分薄くなっている図10(b)に示す
ように、ワイパーブレード454のトップエッジは、隆
起部又はワイパーブレードのその他の部分よりも厚くな
っている部分458を有していてもよい。ワイパーアー
ム452の下側は、ワイパーアームの長さのほとんどの
部分に沿って伸びるノッチ460を有していてもよい。
ノッチ460は、ポリシングパッド中心に近い方のアー
ムの端部461で開いている。ノッチ460の一方の側
は、上側エッジに沿って窪み462を有していてもよ
い。ワイパーブレード454は、ブレードをノッチの開
いた端部内へ滑り込ませることにより、ワイパーアーム
452につなげられている。ワイパーブレード454の
側部は、ノッチ460の側部と係合し、隆起部458は
窪み462とフィットして、ワイパーブレードを適所に
納める。
【0060】ワイパーブレード454の底部は、切り落
とし(ベベル)のエッジ464を有している。1つの構
成では、ベベルエッジ464が、ポリシングパッド12
0の表面に押し付けられる。別の構成では、ギャップ4
66(図11(a)参照)により、ベベルエッジ464
が表面122から隔てられる。ギャップ466の端から
端までの距離は、スラリの一滴の直径よりも小さい。つ
まり、ギャップは1/8インチ(約3.2mm)未満で
あるべきで、更に好ましくは、約1/6インチ(約4.
2mm)であるべきである。ベベルエッジ464は、ポ
リシングパッドの回転の方向に対面する、斜めの立ち上
がり面468を有している。
とし(ベベル)のエッジ464を有している。1つの構
成では、ベベルエッジ464が、ポリシングパッド12
0の表面に押し付けられる。別の構成では、ギャップ4
66(図11(a)参照)により、ベベルエッジ464
が表面122から隔てられる。ギャップ466の端から
端までの距離は、スラリの一滴の直径よりも小さい。つ
まり、ギャップは1/8インチ(約3.2mm)未満で
あるべきで、更に好ましくは、約1/6インチ(約4.
2mm)であるべきである。ベベルエッジ464は、ポ
リシングパッドの回転の方向に対面する、斜めの立ち上
がり面468を有している。
【0061】図10(a)に示すように、ポンプ470
により、スラリ供給源472から可とう性のスラリ供給
ライン195へスラリを供給する。ここに例示する構成
では、スラリ供給ライン195は、ワイパーアーム45
2の外側面474に沿って通り、ワイパーアーム452
の端部461で下向きに曲る供給ポート476で終了す
る。スラリ供給ライン195は、約1/4インチ(約
6.4mm)のプラスチックのチューブであってもよ
い。別の構成では、スラリ供給ライン195はブラケッ
トにより、ワイパーアームの上方数インチに支持されて
いる。また別の構成では、スラリ供給ライン195は、
アーム452と一体の部分である。例えば、スラリを運
ぶ通路がアームの中を通っていてもよい。
により、スラリ供給源472から可とう性のスラリ供給
ライン195へスラリを供給する。ここに例示する構成
では、スラリ供給ライン195は、ワイパーアーム45
2の外側面474に沿って通り、ワイパーアーム452
の端部461で下向きに曲る供給ポート476で終了す
る。スラリ供給ライン195は、約1/4インチ(約
6.4mm)のプラスチックのチューブであってもよ
い。別の構成では、スラリ供給ライン195はブラケッ
トにより、ワイパーアームの上方数インチに支持されて
いる。また別の構成では、スラリ供給ライン195は、
アーム452と一体の部分である。例えば、スラリを運
ぶ通路がアームの中を通っていてもよい。
【0062】スラリ供給ライン195は、供給ポート4
76を介して、ポリシングパッド120の表面にスラリ
を分散させる。スラリを、毎分約5〜75ミリリットル
の流量で分散してもよい。スラリは表面張力が高いた
め、図11(a)に示すように、ポリシングパッド上で
直径約1/8の小滴480として凝集してしまう。ポリ
シングパッド120が回転することにより、スラリの小
滴をワイパーブレード454の立ち上がり面468まで
運ぶ。ポリシングパッド120の回転により生じた遠心
力により、立ち上がり面468のスラリが、パッドの中
心から外向きにパッドのエッジまで拡げられる。スラリ
の一部はワイパーブレードの下を通過し、スラリの一部
はワイパーブレードの立ち上がりエッジで蓄積される。
このように、ワイパーブレード454は、スラリの小滴
と接触して、これをポリシングパッド表面全体に薄い層
485として一様に拡げる。ベベルエッジ464は、ワ
イパーブレード454の下を通過するときに小滴480
への下向きの圧力を増加させ、スラリの一様な分散を助
ける。ワイパーブレード454と表面122の間にギャ
ップがない場合、ワイパーブレードが上向きにわずかに
変形して、スラリがその下を通過できるようになる。
76を介して、ポリシングパッド120の表面にスラリ
を分散させる。スラリを、毎分約5〜75ミリリットル
の流量で分散してもよい。スラリは表面張力が高いた
め、図11(a)に示すように、ポリシングパッド上で
直径約1/8の小滴480として凝集してしまう。ポリ
シングパッド120が回転することにより、スラリの小
滴をワイパーブレード454の立ち上がり面468まで
運ぶ。ポリシングパッド120の回転により生じた遠心
力により、立ち上がり面468のスラリが、パッドの中
心から外向きにパッドのエッジまで拡げられる。スラリ
の一部はワイパーブレードの下を通過し、スラリの一部
はワイパーブレードの立ち上がりエッジで蓄積される。
このように、ワイパーブレード454は、スラリの小滴
と接触して、これをポリシングパッド表面全体に薄い層
485として一様に拡げる。ベベルエッジ464は、ワ
イパーブレード454の下を通過するときに小滴480
への下向きの圧力を増加させ、スラリの一様な分散を助
ける。ワイパーブレード454と表面122の間にギャ
ップがない場合、ワイパーブレードが上向きにわずかに
変形して、スラリがその下を通過できるようになる。
【0063】図11(b)に示すように、別の具体例で
は、立ち上がりワイパーブレード490と立ち下がりワ
イパーブレード492とが、ワイパーアーム452の下
側についている。2つのワイパーブレードを用いること
により、最初のワイパーブレードの下を通過したスラリ
の分散の非均一性を実質的に取り除く。立ち下がりワイ
パーブレード492を表面120から隔てるギャップ
は、立ち上がりワイパーブレード490を表面120か
ら隔てるギャップ以下になっている。
は、立ち上がりワイパーブレード490と立ち下がりワ
イパーブレード492とが、ワイパーアーム452の下
側についている。2つのワイパーブレードを用いること
により、最初のワイパーブレードの下を通過したスラリ
の分散の非均一性を実質的に取り除く。立ち下がりワイ
パーブレード492を表面120から隔てるギャップ
は、立ち上がりワイパーブレード490を表面120か
ら隔てるギャップ以下になっている。
【0064】ワイパーアーム452の外側端部が、空気
圧シリンダーなどの回転台495に接続される。台49
5は、テーブルトップ83上に載置されている。回転台
495はワイパーアーム452を、ポリシングパッド1
20の中心を通る弧に沿って旋回又はスイングさせるこ
とができる。詳細は後述するが、回転台495は、キャ
リアヘッド180がポリシングパッドの中心の上にあっ
てもキャリアヘッドがワイパーアーム452に接触しな
いように、ワイパーアームを動かす。
圧シリンダーなどの回転台495に接続される。台49
5は、テーブルトップ83上に載置されている。回転台
495はワイパーアーム452を、ポリシングパッド1
20の中心を通る弧に沿って旋回又はスイングさせるこ
とができる。詳細は後述するが、回転台495は、キャ
リアヘッド180がポリシングパッドの中心の上にあっ
てもキャリアヘッドがワイパーアーム452に接触しな
いように、ワイパーアームを動かす。
【0065】スラリワイパー組立体は、ポリシングパッ
ド全面にスラリを一様に分散させるように作用する。ま
た、ワイパーブレードのしたを通過するスラリの量を制
限する。従って、スラリワイパー組立体は、基板の研磨
に要するスラリを、従来からのスラリ供給メカニズムに
比べて90%以上も低減する。
ド全面にスラリを一様に分散させるように作用する。ま
た、ワイパーブレードのしたを通過するスラリの量を制
限する。従って、スラリワイパー組立体は、基板の研磨
に要するスラリを、従来からのスラリ供給メカニズムに
比べて90%以上も低減する。
【0066】(「オーバーセンター」の研磨)上述のよ
うに、CMPの大事なねらいの1つは平坦性である。上
面又は最も外側の表面は、非常に平坦でなければならな
い。しかし、通常の研磨の条件では、研磨によって平坦
な表面とすることができないこともある。第1に、キャ
リアヘッド180による基板への圧力の作用が不均一な
場合がある。第2に、基板とポリシングパッドとの相対
速度が、基板表面全体で不均一な場合がある。基板上の
ある位置での研磨速度は、その位置で作用する圧力、及
び、基板とポリシングパッドとの相対速度に比例する。
不均一な圧力及び速度の両方により、窪みと隆起の同心
円の「標的」パターンを形成する傾向にある。しばし
ば、研磨速度は、基板の中心近くの方が基板エッジより
も低くなる。このようなケースの場合は、研磨済みの基
板は中心で厚めになるだろう。
うに、CMPの大事なねらいの1つは平坦性である。上
面又は最も外側の表面は、非常に平坦でなければならな
い。しかし、通常の研磨の条件では、研磨によって平坦
な表面とすることができないこともある。第1に、キャ
リアヘッド180による基板への圧力の作用が不均一な
場合がある。第2に、基板とポリシングパッドとの相対
速度が、基板表面全体で不均一な場合がある。基板上の
ある位置での研磨速度は、その位置で作用する圧力、及
び、基板とポリシングパッドとの相対速度に比例する。
不均一な圧力及び速度の両方により、窪みと隆起の同心
円の「標的」パターンを形成する傾向にある。しばし
ば、研磨速度は、基板の中心近くの方が基板エッジより
も低くなる。このようなケースの場合は、研磨済みの基
板は中心で厚めになるだろう。
【0067】研磨の不均一性を補償する技術の1つに、
ポリシングパッドのエッジから部分的に離れて配置され
る基板を研磨する「オーバーハンギング」研磨が挙げら
れる。しかし、このオーバーハンギング研磨では、基板
がポリシングパッドから落ちて損傷を受けるというリス
クが大きくなる 本発明のポリシング装置は、基板10をポリシングパッ
ドの中心の上に配置することにより、上述の問題点を排
除する。回転するディスクに対して、ディスク上の所定
のポイントでの速度は、ディスク中心からそのポイント
までの距離に比例する。上述のように、研磨速度は、基
板とポリシングパッドの相対速度に比例する。従って、
ポリシングパッドの中心は表面速度がほぼゼロ又はゼロ
であり、これを用いて、基板10全面の除去速度を制御
することができる。例えば、ポリシングステーション2
00が基板10を研磨する速度が、基板のエッジ近くで
高すぎた場合は、研磨時間全体の大部分の時間、基板エ
ッジを、ポリシングパッドの中心近くの低速領域の上に
配置させて、基板エッジ領域の平均除去速度を低下させ
る。
ポリシングパッドのエッジから部分的に離れて配置され
る基板を研磨する「オーバーハンギング」研磨が挙げら
れる。しかし、このオーバーハンギング研磨では、基板
がポリシングパッドから落ちて損傷を受けるというリス
クが大きくなる 本発明のポリシング装置は、基板10をポリシングパッ
ドの中心の上に配置することにより、上述の問題点を排
除する。回転するディスクに対して、ディスク上の所定
のポイントでの速度は、ディスク中心からそのポイント
までの距離に比例する。上述のように、研磨速度は、基
板とポリシングパッドの相対速度に比例する。従って、
ポリシングパッドの中心は表面速度がほぼゼロ又はゼロ
であり、これを用いて、基板10全面の除去速度を制御
することができる。例えば、ポリシングステーション2
00が基板10を研磨する速度が、基板のエッジ近くで
高すぎた場合は、研磨時間全体の大部分の時間、基板エ
ッジを、ポリシングパッドの中心近くの低速領域の上に
配置させて、基板エッジ領域の平均除去速度を低下させ
る。
【0068】ポリシング装置80では、駆動シャフト1
84がポリシングパッド120の中心の上を通過するよ
うにすることができる。カルーセル150のカバー15
8を取って表した図12に示すように、厚い(約6cm
の)支持板156が、4つのキャリアヘッドシステム1
60a〜160dを支持している。カルーセル支持板
は、放射状に90゜の間隔で伸びる4つの、クローズエ
ンド又はオープンエンドのスロット182を有してい
る。支持板156の上側は、スロットを有するキャリア
ヘッド支持スライド500を4つ支持している。スライ
ド500のそれぞれは、スロット182の1つに沿って
調心され、支持板156に対して放射状の通路に沿って
自由に動くことができる。2つのベアリング組立体が、
スロット182それぞれを挟み、スライド500のそれ
ぞれを支持している。
84がポリシングパッド120の中心の上を通過するよ
うにすることができる。カルーセル150のカバー15
8を取って表した図12に示すように、厚い(約6cm
の)支持板156が、4つのキャリアヘッドシステム1
60a〜160dを支持している。カルーセル支持板
は、放射状に90゜の間隔で伸びる4つの、クローズエ
ンド又はオープンエンドのスロット182を有してい
る。支持板156の上側は、スロットを有するキャリア
ヘッド支持スライド500を4つ支持している。スライ
ド500のそれぞれは、スロット182の1つに沿って
調心され、支持板156に対して放射状の通路に沿って
自由に動くことができる。2つのベアリング組立体が、
スロット182それぞれを挟み、スライド500のそれ
ぞれを支持している。
【0069】図13に示すように、線形のベアリング組
立体のそれぞれは、支持板156に固定されたレール5
02と、スライド500に固定されレールを把持する2
つのハンド504(一方のみ図示)とを有している。ベ
アリング506が、ハンド504のそれぞれをレール5
02から隔て、これらが自由且つスムーズに動作できる
ようにする。このように、線形のベアリング組立体によ
り、スライド500がスロット182に沿って運動する
ことができるようになる。
立体のそれぞれは、支持板156に固定されたレール5
02と、スライド500に固定されレールを把持する2
つのハンド504(一方のみ図示)とを有している。ベ
アリング506が、ハンド504のそれぞれをレール5
02から隔て、これらが自由且つスムーズに動作できる
ようにする。このように、線形のベアリング組立体によ
り、スライド500がスロット182に沿って運動する
ことができるようになる。
【0070】再び図12を参照すれば、ベアリングスト
ップ508が、レール502の1つの外側の端部にしっ
かりと固定され、スライドがレールのこの端部から偶発
的に落ちることを防止する。スライド500のそれぞれ
のアームの1つは、ここに図示しないが、スライドの末
端近くに固定される再循環ボールのねじ切り受容キャビ
ティ又はナットを有している。このねじ切りキャビティ
又はナットは、支持板156に載置されるモータ512
によって駆動されるウォームギア親ねじ510を有して
いる。モーター512が親ねじ510を廻せば、スライ
ド500が半径方向に動く。
ップ508が、レール502の1つの外側の端部にしっ
かりと固定され、スライドがレールのこの端部から偶発
的に落ちることを防止する。スライド500のそれぞれ
のアームの1つは、ここに図示しないが、スライドの末
端近くに固定される再循環ボールのねじ切り受容キャビ
ティ又はナットを有している。このねじ切りキャビティ
又はナットは、支持板156に載置されるモータ512
によって駆動されるウォームギア親ねじ510を有して
いる。モーター512が親ねじ510を廻せば、スライ
ド500が半径方向に動く。
【0071】スライド500のそれぞれが、光学位置セ
ンサと連動している。水平に伸びるウィング522を有
する、アングルアイアン520が、スライド500のそ
れぞれのウォームの側に付いている。支持板156には
光学位置センサ524が固定されている。センサ524
の高さは、ウィング522がセンサ524の2つのジョ
ーを通過するように与えられ、また、スライド500が
一番内側の位置から一番外側の位置へ動くときセンサ5
24の線形の位置がセンサ524の一方の側から他方の
側へと通過するように与えられる。スライドの位置が、
モーター512への入力又はこれに取り付けたエンコー
ダーによってモニタされるが、このモニタの方法は間接
的なものであり、誤差が蓄積してしまう。光学位置セン
サ524が電子的なモニタを調整し、また、機械制御の
電力停止又は同様の損失がある場合に特に有用である。
ンサと連動している。水平に伸びるウィング522を有
する、アングルアイアン520が、スライド500のそ
れぞれのウォームの側に付いている。支持板156には
光学位置センサ524が固定されている。センサ524
の高さは、ウィング522がセンサ524の2つのジョ
ーを通過するように与えられ、また、スライド500が
一番内側の位置から一番外側の位置へ動くときセンサ5
24の線形の位置がセンサ524の一方の側から他方の
側へと通過するように与えられる。スライドの位置が、
モーター512への入力又はこれに取り付けたエンコー
ダーによってモニタされるが、このモニタの方法は間接
的なものであり、誤差が蓄積してしまう。光学位置セン
サ524が電子的なモニタを調整し、また、機械制御の
電力停止又は同様の損失がある場合に特に有用である。
【0072】キャリアヘッド組立体は、キャリアヘッド
180と、キャリア駆動シャフト184と、キャリアモ
ーター186と、これを包囲する非回転シャフトハウジ
ング526を有しており、4つのスライド500のそれ
ぞれに固定されている。きゃ組立体がポリシングステー
ションの上に配置されているとき、スロット182がプ
ラーテン110のエッジからその中心の上にまで伸び
る。例えば、プラーテン110が直径20インチ(約5
00mm)の場合は、スロット182は長さ約5インチ
(約130mm)で、プラーテンの中心から放射方向外
側に約2〜7インチ(約50〜180mm)伸びる。駆
動シャフト184がスロット182の中を伸びるため、
キャリアヘッド180は、付いている基板10と共に、
ポリシングパッドの中心の上を、放射方向に動くことが
できる。
180と、キャリア駆動シャフト184と、キャリアモ
ーター186と、これを包囲する非回転シャフトハウジ
ング526を有しており、4つのスライド500のそれ
ぞれに固定されている。きゃ組立体がポリシングステー
ションの上に配置されているとき、スロット182がプ
ラーテン110のエッジからその中心の上にまで伸び
る。例えば、プラーテン110が直径20インチ(約5
00mm)の場合は、スロット182は長さ約5インチ
(約130mm)で、プラーテンの中心から放射方向外
側に約2〜7インチ(約50〜180mm)伸びる。駆
動シャフト184がスロット182の中を伸びるため、
キャリアヘッド180は、付いている基板10と共に、
ポリシングパッドの中心の上を、放射方向に動くことが
できる。
【0073】図14に例示されているように、所望の平
坦性を実現するため、基板10がポリシングパッドの中
心575の上に配置されている。上述のように、研磨速
度は基板とポリシングパッドとの相対速度に比例する。
基板の均一性対するオーバーセンター研磨の効果は、モ
デル化が可能である。このモデル化の一般的な技術は、
標題 "APPARATUS AND METHOD FOR SIMULATING AND OPTI
MIZING A CHEMICAL POLISHING SYSTEM" である1995
年6月30日出願の米国特許出願08/497,362
号、に記載されている。
坦性を実現するため、基板10がポリシングパッドの中
心575の上に配置されている。上述のように、研磨速
度は基板とポリシングパッドとの相対速度に比例する。
基板の均一性対するオーバーセンター研磨の効果は、モ
デル化が可能である。このモデル化の一般的な技術は、
標題 "APPARATUS AND METHOD FOR SIMULATING AND OPTI
MIZING A CHEMICAL POLISHING SYSTEM" である1995
年6月30日出願の米国特許出願08/497,362
号、に記載されている。
【0074】静置したポリシングパッドを参照軸にとる
と、基板上のポイント580での全速度VT は、パッド
の速度VP と基板の速度VS のベクトル和である。図1
4に示すように、速度VP は、点580と基板の中心5
82をつなぐ線分 r に垂直であり、速度VS は、基板
上の点580とポリシングパッド120の中心575を
つなぐ線分 l に垂直である。
と、基板上のポイント580での全速度VT は、パッド
の速度VP と基板の速度VS のベクトル和である。図1
4に示すように、速度VP は、点580と基板の中心5
82をつなぐ線分 r に垂直であり、速度VS は、基板
上の点580とポリシングパッド120の中心575を
つなぐ線分 l に垂直である。
【0075】基板の回転による速度は、以下の式で与え
られる:
られる:
【数1】 ここで、rは点580と基板10の中心の間の距離、ω
S は基板の角速度、θはX軸と線分rがなす角、xはX
軸方向の単位ベクトル、yはY軸方向の単位ベクトルで
ある。
S は基板の角速度、θはX軸と線分rがなす角、xはX
軸方向の単位ベクトル、yはY軸方向の単位ベクトルで
ある。
【0076】パッドの回転による速度は、以下の式で与
えられる:
えられる:
【数2】 ここで、lは点580とポリシングパッド120の中心
582の間の距離、ωPはポリシングパッドの角速度、
φはX軸と線分lがなす角である。ポリシングパッドと
基板の双方が、同じ速度で同じ方向、例えば反時計方向
に回転する場合は、パッドと基板には相対運動が生じ
ず、VT はゼロとなることに注意すべきである。式
(1)及び(2)より:
582の間の距離、ωPはポリシングパッドの角速度、
φはX軸と線分lがなす角である。ポリシングパッドと
基板の双方が、同じ速度で同じ方向、例えば反時計方向
に回転する場合は、パッドと基板には相対運動が生じ
ず、VT はゼロとなることに注意すべきである。式
(1)及び(2)より:
【数3】 が導かれる。
【0077】従って、点580における速度S(r,
θ)は、
θ)は、
【数4】 となる。
【0078】点580が、リング585の周り全部を通
るため、平均速度差S(r)は:
るため、平均速度差S(r)は:
【数5】 となるだろう。
【0079】簡単な三角関数の公式から:
【数6】
【数7】
【数8】 とすることができる。ここで、dはポリシングパッド1
20の中心575から基板10の中心582までの距離
である。
20の中心575から基板10の中心582までの距離
である。
【0080】式(4)〜(8)から、
【数9】 が得られる。
【0081】式(9)は、解析的に解くことが可能であ
り、基板とパッドの平均速度差が、基板の半径の関数と
して与えられる。dをゼロに近づければ、予測されるよ
うに、式(9)をS(r)=r(ωS −ωP)と簡単に
することができることに注意すべきである。
り、基板とパッドの平均速度差が、基板の半径の関数と
して与えられる。dをゼロに近づければ、予測されるよ
うに、式(9)をS(r)=r(ωS −ωP)と簡単に
することができることに注意すべきである。
【0082】図14に示すように、基板10が中心57
5の上にある場合、即ち、基板10の中心582とポリ
シングパッド120の中心575との距離が基板10の
半径よりも小さい場合は、ポリシングパッド120にお
いて常に基板10で覆われる円形領域590ができるだ
ろう。円形領域590の境界は、基板10がポリシング
パッドの中心575の周囲を半径dの軌道で運動すると
することにより決定できる。基板10が位置10’にあ
ると示すとおり、基板10の外側エッジの中心に最も近
いところが、円形領域590の境界を決めている。円形
領域590の半径は、(d−r)である。スラリが供給
ライン195(図10(a)参照)のみからポリシング
パッド120へ供給される場合は、円形領域590は新
たに供給されるスラリに連続的にさらされることがない
だろう。この場合、ポリシングパッドが乾燥し、その結
果、研磨が不均一になる。この問題を防止するために
は、基板10がポリシングパッド120の中心の上の位
置にあるとき、スラリを中心ポート202から供給すれ
ばよい。
5の上にある場合、即ち、基板10の中心582とポリ
シングパッド120の中心575との距離が基板10の
半径よりも小さい場合は、ポリシングパッド120にお
いて常に基板10で覆われる円形領域590ができるだ
ろう。円形領域590の境界は、基板10がポリシング
パッドの中心575の周囲を半径dの軌道で運動すると
することにより決定できる。基板10が位置10’にあ
ると示すとおり、基板10の外側エッジの中心に最も近
いところが、円形領域590の境界を決めている。円形
領域590の半径は、(d−r)である。スラリが供給
ライン195(図10(a)参照)のみからポリシング
パッド120へ供給される場合は、円形領域590は新
たに供給されるスラリに連続的にさらされることがない
だろう。この場合、ポリシングパッドが乾燥し、その結
果、研磨が不均一になる。この問題を防止するために
は、基板10がポリシングパッド120の中心の上の位
置にあるとき、スラリを中心ポート202から供給すれ
ばよい。
【0083】(制御システム)図15に示すように、ス
ラリポンプ470と、回転台495と、静置空気圧ソー
ス378とを制御するための、制御システム600が具
備される。制御システムにより、ポリシングパッド12
0の表面へのスラリの分散を最適化し、且つ、キャリア
ヘッド180とワイパー組立体450の衝突が防止され
る。制御システム600は、中央処理ユニット(CP
U)604と、メモリー606と、入出力ポート(I/
Oポート)608とを有する一般用のコンピュータ60
2であることが好ましい。また、コンピュータ602
は、製造者が直接操作をできるように、キーボードとデ
ィスプレイと(両者とも図示せず)を有していてもよ
い。
ラリポンプ470と、回転台495と、静置空気圧ソー
ス378とを制御するための、制御システム600が具
備される。制御システムにより、ポリシングパッド12
0の表面へのスラリの分散を最適化し、且つ、キャリア
ヘッド180とワイパー組立体450の衝突が防止され
る。制御システム600は、中央処理ユニット(CP
U)604と、メモリー606と、入出力ポート(I/
Oポート)608とを有する一般用のコンピュータ60
2であることが好ましい。また、コンピュータ602
は、製造者が直接操作をできるように、キーボードとデ
ィスプレイと(両者とも図示せず)を有していてもよ
い。
【0084】制御システム600では、I/Oポート6
08を、モーター512に接続してキャリアヘッド18
0のの位置を制御し、光学位置センサ524に接続して
スライド500の位置を検知し、空気圧ソース378に
接続して中心ポート202を通るスラリの流量を制御
し、スラリポンプ470に接続してスラリ供給ライン1
95を通るスラリの流量を制御し、回転台495に接続
してワイパーアーム452の位置を制御する。
08を、モーター512に接続してキャリアヘッド18
0のの位置を制御し、光学位置センサ524に接続して
スライド500の位置を検知し、空気圧ソース378に
接続して中心ポート202を通るスラリの流量を制御
し、スラリポンプ470に接続してスラリ供給ライン1
95を通るスラリの流量を制御し、回転台495に接続
してワイパーアーム452の位置を制御する。
【0085】基板を研磨する前に、制御プログラム61
0及び処理ルーティン620がメモリー606に格納さ
れる。メモリー606の制御プログラム610には、4
つの制御を含まれる:キャリアヘッドの制御612、ワ
イパーの制御614、ポートの制御616並びに供給ラ
インの制御618である。処理ルーティン620は、制
御プログラム610によって翻訳され、ポリシングシス
テムを制御する。
0及び処理ルーティン620がメモリー606に格納さ
れる。メモリー606の制御プログラム610には、4
つの制御を含まれる:キャリアヘッドの制御612、ワ
イパーの制御614、ポートの制御616並びに供給ラ
インの制御618である。処理ルーティン620は、制
御プログラム610によって翻訳され、ポリシングシス
テムを制御する。
【0086】図16に例示するように、処理ルーティン
620は、1組の連続的な処理のステップ622及び6
23を有している。この処理のステップのそれぞれが、
3つ1組の「レシピ」を有しており、それは、キャリア
ヘッドのレシピ624、コンディショニングヘッドのレ
シピ626及びスラリワイパーのレシピ628を備えて
いる。それぞれの「レシピ」は、ポリシングシステムを
制御する制御プログラム610用いられる処理データを
有するデータファイルである。例えば、キャリアヘッド
のレシピ624には、基板の中心からポリシングパッド
の中心575までの距離dを時間の関数として与える関
数630と、中心スラリポート202を通るスラリの流
量と、基板の角速度ωP と、ポリシングヘッド圧力とが
含まれる。スラリワイパーレシピ628には、ワイパー
アーム452の縦軸とY軸632(図15参照)との間
の角度αを時間の関数で与える関数635と、スラリ供
給ライン195を通るスラリの流量とが含まれる。コン
ディショニングヘッドのレシピには、コンディショニン
グヘッド134の位置を制御する関数と、コンディショ
ニングヘッドの角速度ωC と、コンディショニングヘッ
ドの圧力とが含まれる。
620は、1組の連続的な処理のステップ622及び6
23を有している。この処理のステップのそれぞれが、
3つ1組の「レシピ」を有しており、それは、キャリア
ヘッドのレシピ624、コンディショニングヘッドのレ
シピ626及びスラリワイパーのレシピ628を備えて
いる。それぞれの「レシピ」は、ポリシングシステムを
制御する制御プログラム610用いられる処理データを
有するデータファイルである。例えば、キャリアヘッド
のレシピ624には、基板の中心からポリシングパッド
の中心575までの距離dを時間の関数として与える関
数630と、中心スラリポート202を通るスラリの流
量と、基板の角速度ωP と、ポリシングヘッド圧力とが
含まれる。スラリワイパーレシピ628には、ワイパー
アーム452の縦軸とY軸632(図15参照)との間
の角度αを時間の関数で与える関数635と、スラリ供
給ライン195を通るスラリの流量とが含まれる。コン
ディショニングヘッドのレシピには、コンディショニン
グヘッド134の位置を制御する関数と、コンディショ
ニングヘッドの角速度ωC と、コンディショニングヘッ
ドの圧力とが含まれる。
【0087】図15に戻り、制御プログラム610は、
処理ルーティン620からデータを抽出し、これを制御
信号に変換して、空気圧ソース378、ポンプ470、
モーター512及び回転台495へ転送する。キャリア
ヘッドの制御612では、キャリアヘッドの関数630
を読み取り、ライン642を介して信号を制御モーター
512へと送る。ワイパーの制御614では、ワイパー
の位置の関数635を読み取り、ライン644を介して
信号を回転台へと送る。スラリポートの制御616で
は、中心ポート流量を読み取り、ライン646を介して
信号を空気圧ソース378へと送る。供給ラインの制御
618では、供給ラインの流量を読み取り、ライン64
8を介して信号を制御ポンプ470へと送る。
処理ルーティン620からデータを抽出し、これを制御
信号に変換して、空気圧ソース378、ポンプ470、
モーター512及び回転台495へ転送する。キャリア
ヘッドの制御612では、キャリアヘッドの関数630
を読み取り、ライン642を介して信号を制御モーター
512へと送る。ワイパーの制御614では、ワイパー
の位置の関数635を読み取り、ライン644を介して
信号を回転台へと送る。スラリポートの制御616で
は、中心ポート流量を読み取り、ライン646を介して
信号を空気圧ソース378へと送る。供給ラインの制御
618では、供給ラインの流量を読み取り、ライン64
8を介して信号を制御ポンプ470へと送る。
【0088】図16に戻り、処理のステップ622は、
基板がポリシングパッド120の中心に位置しないとき
の研磨プロセスの条件を示している。基板10が直径8
インチ(約200mm)であるとした場合、即ち、半径
が4インチ(約100mm)であるとした場合、キャリ
アヘッドの関数630はポリシングパッド全面で基板を
スイープするが、基板の中心とポリシングパッドの中心
の距離dは、常に4インチよりも大きくなる。ワイパー
関数635により、ワイパーアーム452がY軸と平行
に保たれる(図15参照)。キャリアヘッドがポリシン
グパッドの中心の上を通らないので、ワイパーアームと
衝突しないだろう。中心ポート202を通る流量は低く
設定され、例えば0〜3(ミリリットル/分)程度であ
り、スラリ供給ライン195を通るスラリの流量は高く
設定され、例えば5〜20(ミリリットル/分)程度で
ある。
基板がポリシングパッド120の中心に位置しないとき
の研磨プロセスの条件を示している。基板10が直径8
インチ(約200mm)であるとした場合、即ち、半径
が4インチ(約100mm)であるとした場合、キャリ
アヘッドの関数630はポリシングパッド全面で基板を
スイープするが、基板の中心とポリシングパッドの中心
の距離dは、常に4インチよりも大きくなる。ワイパー
関数635により、ワイパーアーム452がY軸と平行
に保たれる(図15参照)。キャリアヘッドがポリシン
グパッドの中心の上を通らないので、ワイパーアームと
衝突しないだろう。中心ポート202を通る流量は低く
設定され、例えば0〜3(ミリリットル/分)程度であ
り、スラリ供給ライン195を通るスラリの流量は高く
設定され、例えば5〜20(ミリリットル/分)程度で
ある。
【0089】処理のスラリ623では、基板がポリシン
グパッドの中心575の上に位置しているときの研磨処
理の条件を示している。再び、基板10が直径8インチ
であるとした場合、キャリアヘッド関数630は、ポリ
シングパッド全面で基板をスイープし、基板の中心とポ
リシングパッドの中心の距離dは4インチよりも小さく
なる。スラリワイパー組立体がキャリアヘッド180と
衝突しないように、ワイパー関数635を設定する必要
がある。ワイパーアーム452にキャリアヘッドと90
゜位相をずらした往復運動をさせてポリシングパッド全
体をスイープするように、ワイパー関数を設定して、キ
ャリアヘッド及びスラリワイパーを一定の距離に保つこ
とができる。あるいは、スラリワイパー組立体を、ポリ
シングパッド全体から離すように運動させてもよい。中
心ポート202の中の流量を高く設定し、例えば10〜
20(ミリリットル/分)程度に設定し、スラリ供給ラ
イン195の中の流量を低く設定し、例えば0〜5(ミ
リリットル/分)程度と設定してもよい。中心ポート2
02からより多くのスラリが供給されるため、供給ライ
ンからのスラリはあまり必要としない。
グパッドの中心575の上に位置しているときの研磨処
理の条件を示している。再び、基板10が直径8インチ
であるとした場合、キャリアヘッド関数630は、ポリ
シングパッド全面で基板をスイープし、基板の中心とポ
リシングパッドの中心の距離dは4インチよりも小さく
なる。スラリワイパー組立体がキャリアヘッド180と
衝突しないように、ワイパー関数635を設定する必要
がある。ワイパーアーム452にキャリアヘッドと90
゜位相をずらした往復運動をさせてポリシングパッド全
体をスイープするように、ワイパー関数を設定して、キ
ャリアヘッド及びスラリワイパーを一定の距離に保つこ
とができる。あるいは、スラリワイパー組立体を、ポリ
シングパッド全体から離すように運動させてもよい。中
心ポート202の中の流量を高く設定し、例えば10〜
20(ミリリットル/分)程度に設定し、スラリ供給ラ
イン195の中の流量を低く設定し、例えば0〜5(ミ
リリットル/分)程度と設定してもよい。中心ポート2
02からより多くのスラリが供給されるため、供給ライ
ンからのスラリはあまり必要としない。
【0090】制御システム600の構成の1つでは、ポ
リシング装置のオペレーターが、キャリアヘッド関数6
30とワイパー関数635とを選択して、ワイパー組立
体450がキャリアヘッド180と衝突しないようにす
ることができる。制御システム600の別の構成では、
位置センサ524の出力をモニタして回転台495を調
整するフィードバック機構を有し、ワイパー組立体44
50がキャリアヘッド180と衝突しないようにしてい
る。
リシング装置のオペレーターが、キャリアヘッド関数6
30とワイパー関数635とを選択して、ワイパー組立
体450がキャリアヘッド180と衝突しないようにす
ることができる。制御システム600の別の構成では、
位置センサ524の出力をモニタして回転台495を調
整するフィードバック機構を有し、ワイパー組立体44
50がキャリアヘッド180と衝突しないようにしてい
る。
【0091】上述のように、制御システム600は、空
気圧ソース378を用いてスラリ流量を調節スすること
により、中心ポート202からのスラリ流の圧力を制御
する。基板10が中心575の上に位置し、且つ、スラ
リ流の圧力が低い場合は、基板10が中心ポート202
をブロックしてしまい、スラリが逃れられなくなるだろ
う。他方、圧力が高すぎた場合は、スラリ流が基板10
を実際に持ち上げて、ポリシングパッド120から離し
てしまい、こうなれば、ポリシングパッドは浮いている
基板を平坦化できなくなる。制御システム600は、ポ
ート202からスラリをパルス状にポンプ輸送すること
により、この問題を防止する。処理のルーティン620
により、パルス発生の周波数と持続時間とを制御するこ
とが可能である。スラリを適正に連続して供給すること
を確保するため、1分当たり少なくともパルスが2つと
するべきである。構成の1つでは、ポリシング装置はス
ラリを5秒間ポンプ輸送し、次のパルスまで20秒間停
止する。即ち、パルス持続時間が5秒で、周波数は約
2.6(パルス/分)である。スラリ流の圧力をキャリ
アヘッドの下向きの圧力よりも高くして、スラリの一部
がポートに逃げることを確保するようにすべきである。
例えば、キャリアヘッド180が基板10に約7psi
の圧力を下向きに作用させる場合は、7psiより高い
スラリ圧力、更に好ましくは9〜20psiのスラリ圧
力により、基板10の底部のキャビティを開かせつつ
も、基板全体が持ち上げられてポリシングパッドから離
れないようにする。パルスが終了したときは、キャリア
ヘッド180は基板10を強制し、スラリを外向きに押
して、基板10の下の広い領域にスラリを分散させる。
気圧ソース378を用いてスラリ流量を調節スすること
により、中心ポート202からのスラリ流の圧力を制御
する。基板10が中心575の上に位置し、且つ、スラ
リ流の圧力が低い場合は、基板10が中心ポート202
をブロックしてしまい、スラリが逃れられなくなるだろ
う。他方、圧力が高すぎた場合は、スラリ流が基板10
を実際に持ち上げて、ポリシングパッド120から離し
てしまい、こうなれば、ポリシングパッドは浮いている
基板を平坦化できなくなる。制御システム600は、ポ
ート202からスラリをパルス状にポンプ輸送すること
により、この問題を防止する。処理のルーティン620
により、パルス発生の周波数と持続時間とを制御するこ
とが可能である。スラリを適正に連続して供給すること
を確保するため、1分当たり少なくともパルスが2つと
するべきである。構成の1つでは、ポリシング装置はス
ラリを5秒間ポンプ輸送し、次のパルスまで20秒間停
止する。即ち、パルス持続時間が5秒で、周波数は約
2.6(パルス/分)である。スラリ流の圧力をキャリ
アヘッドの下向きの圧力よりも高くして、スラリの一部
がポートに逃げることを確保するようにすべきである。
例えば、キャリアヘッド180が基板10に約7psi
の圧力を下向きに作用させる場合は、7psiより高い
スラリ圧力、更に好ましくは9〜20psiのスラリ圧
力により、基板10の底部のキャビティを開かせつつ
も、基板全体が持ち上げられてポリシングパッドから離
れないようにする。パルスが終了したときは、キャリア
ヘッド180は基板10を強制し、スラリを外向きに押
して、基板10の下の広い領域にスラリを分散させる。
【0092】基板が中心575の上にないときは、中心
ポート202から高い流量、例えば20(ミリリットル
/分)でスラリをポンプ輸送し、スラリの間欠泉状流れ
を発生させてもよい。このようなスラリ流は、CMPシ
ステムのその他の部品を汚染することがある。このた
め、基板10が中心ポート202の上に位置しないとき
は、処理のルーティン620が、中心ポート202を通
るスラリの流れを減らすか、停止させる。
ポート202から高い流量、例えば20(ミリリットル
/分)でスラリをポンプ輸送し、スラリの間欠泉状流れ
を発生させてもよい。このようなスラリ流は、CMPシ
ステムのその他の部品を汚染することがある。このた
め、基板10が中心ポート202の上に位置しないとき
は、処理のルーティン620が、中心ポート202を通
るスラリの流れを減らすか、停止させる。
【0093】まとめれば、中心ポートの中にスラリをパ
ルス状でポンプ輸送することにより、又は、スラリをス
ラリ供給管の中に流すことにより、スラリがポリシング
パッドの表面に供給されてもよいということである。ス
ラリワイパーは1つ以上の可とう性の部材を有していて
もよく、このスラリワイパーを用いてスラリを一様かつ
薄くポリシングパッド全面に分散させることができる。
制御システムにより、スラリのポリシングパッドへの分
散を調節でき、また、キャリアヘッドとワイパー組立体
の動きを調節してこれらが衝突しないようにすることが
できる。
ルス状でポンプ輸送することにより、又は、スラリをス
ラリ供給管の中に流すことにより、スラリがポリシング
パッドの表面に供給されてもよいということである。ス
ラリワイパーは1つ以上の可とう性の部材を有していて
もよく、このスラリワイパーを用いてスラリを一様かつ
薄くポリシングパッド全面に分散させることができる。
制御システムにより、スラリのポリシングパッドへの分
散を調節でき、また、キャリアヘッドとワイパー組立体
の動きを調節してこれらが衝突しないようにすることが
できる。
【0094】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ポリシングパッド全面に一様で均一な層のスラリ
を与えることができるようになる。更に、研磨のプロセ
スで消費されるスラリの量を低減させることができるよ
うになる。
れば、ポリシングパッド全面に一様で均一な層のスラリ
を与えることができるようになる。更に、研磨のプロセ
スで消費されるスラリの量を低減させることができるよ
うになる。
【図1】(a)〜(e)は、基板上の層の堆積及びエッ
チングを例示する、基板の断面図である。
チングを例示する、基板の断面図である。
【図2】(a)〜(c)は、基板の非平坦な外側面を研
磨する工程を例示する、基板の断面図である。
磨する工程を例示する、基板の断面図である。
【図3】ケミカルメカニカルポリシング装置の斜視図で
ある。
ある。
【図4】図3のケミカルメカニカルポリシング装置の斜
視分解図である。
視分解図である。
【図5】(a)〜(f)は、搬入及び研磨が連続的に行
われる際のウエハの様子を示す、研磨装置の上面図であ
る。
われる際のウエハの様子を示す、研磨装置の上面図であ
る。
【図6】ポリシングパッド上の基板の側面図である。
【図7】中心スラリポートを有するプラーテン組立体の
断面図である。
断面図である。
【図8】プラーテン組立体のリザーバーシステムの断面
図である。
図である。
【図9】(a)は、図8のリザーバーの表側流量チェッ
ク組立体を有するポンプシステムの断面図であり、
(b)は、図8のポンプシステムの裏側流量チェック組
立体の断面図である。
ク組立体を有するポンプシステムの断面図であり、
(b)は、図8のポンプシステムの裏側流量チェック組
立体の断面図である。
【図10】(a)は、本発明に従ったスラリ分散のため
のワイパー装置であり、(b)は、(a)のワイパー装
置のワイパーアームとワイパーブレードの斜視分解図で
ある。
のワイパー装置であり、(b)は、(a)のワイパー装
置のワイパーアームとワイパーブレードの斜視分解図で
ある。
【図11】(a)は、ワイパーブレード1つを用いてポ
リシングパッド上にスラリを分散させる場合の、図10
(a)のワイパー装置の断面図であり、(b)は、ワイ
パーブレード2つを用いてポリシングパッド上にスラリ
を分散させる場合の、本発明に従ったワイパー装置の断
面図である。
リシングパッド上にスラリを分散させる場合の、図10
(a)のワイパー装置の断面図であり、(b)は、ワイ
パーブレード2つを用いてポリシングパッド上にスラリ
を分散させる場合の、本発明に従ったワイパー装置の断
面図である。
【図12】ハウジング上側を取り去ったカルーセルの上
面図である。
面図である。
【図13】キャリアヘッド組立体の断面図である。
【図14】本発明に従ったポリシングパッドの中心の上
方の基板の運動を例示する基板周辺の上面図である。
方の基板の運動を例示する基板周辺の上面図である。
【図15】本発明に従ったポリシングパッドへのスラリ
の制御を例示するブロックダイアグラムである。
の制御を例示するブロックダイアグラムである。
【図16】本発明の制御システムに用いられる研磨手順
のデータファイルのダイアグラムである。
のデータファイルのダイアグラムである。
10…基板、12…シリコンウエハ、14…メタル層、
14’…メタル島、16…フォトレジスト層、16’…
パターニングされたフォトレジスト層、20…絶縁層、
22…外側面、25…フォトレジスト層、60…搬入装
置、62…アーム、64…オーバーヘッドトラック、6
6…リスト組立体、67…ブレード、68…カセットク
ロー、70…カセット、72…保持ステーション、74
…タブ、80…ポリシング装置、82…機械土台、83
…テーブルトップ、100…ポリシングステーション、
105…移送ステーション、110…プラーテン、12
0…ポリシングパッド、122…パッド表面、124…
パッド上層、126…下層、128…接着層、130…
パッドコンディショナー装置、132…アーム、134
…コンディショナーヘッド、136…洗浄ベイズン、1
40…洗浄ステーション、150…カルーセル、152
…中心ポスト、154…カルーセル軸、156…カルー
セル支持板、158…カバー、160…キャリアヘッド
システム、180…ポリシングヘッドないしキャリアヘ
ッド、182…スロット、184…キャリア駆動シャフ
ト、186…キャリアヘッド回転モーター、190…ス
ラリ、195…スラリ供給管、200…プラーテン組立
体、202…中心ポート、210…プラーテントップ、
212…プラーテンベース、214…ねじ、216…第
1のカラー、218…環状ベアリング、220…円筒コ
ーニス、222…ねじ、224…第2のカラー、226
…レッジ、228…ねじ、230…堰、232…樋、2
34…ホール、236…ドレインパイプ、238…ね
じ、240…フランジ、242…プラーテンモーター組
立体、244…マウンティングブラケット、246…モ
ーター、248…出力シャフト、250…モーターシー
ブ、254…ハブシーブ、256…リザーバーハブ、2
58…プラーテンハブ、260…環状通路、262…リ
セス、300…リザーバーシステム、302…リザーバ
ー、304…スラリ供給組立体、306…回転スラリポ
ンプ、310…ダム壁、312…リップ、320…ブラ
ケット、322…タップ穴、324…スラリ供給ライ
ン、328…垂直通路、340…流体レベルセンサ、3
50…下リセス、352…上リセス、354…ポンプ部
材、356…ダイアフラム、358…通路、360…チ
ャンバ、362…第2の通路、364…タップ穴、36
6…カップリング、368…空気圧ライン、370…カ
ップリング、372…軸通路、374…モーターシャフ
ト、376…ロータリーカップリング、378…空気圧
ソース、380…略方形シール部材、382…ポンプカ
バー、400…裏側流量チェック組立体、402…円筒
状チャンバ、404…上側部分、406…中間部分、4
08…下側部分、410…第1のバルブボール、412
…通路、414…通路、416…受け、420…表側流
量チェック組立体、422…円筒状チャンバ、424…
上側部分、426…中間部分、428…下側部分、43
0…第1のバルブボール、432…L型通路、434…
J型通路、450…ワイパー組立体、452…ワイパー
アーム、454…ワイパーブレード、456…ワイパー
アームの下側、458…隆起部、460…ノッチ、46
1…ノッチの端部462…窪み、464…ベッセルベル
エッジ、466…ギャップ、468…立ち上がり面、4
70…ポンプ、472…スラリ供給源、474…ワイパ
ーアームの外側面、476…供給ポート、480…小
滴、485…スラリ薄膜、490…立ち上がりワイパー
ブレード、492…立ち下がりワイパーブレード、49
5…回転台、500…キャリアヘッド支持スライド、5
02…レール、504…ハンド、506…ベアリング、
508…ベアリングストップ、510…ウォームギア親
ねじ、512…モーター、520…アングルアイアン、
522…ウィング、524…位置センサ、526…非回
転シャフトハウジング、575…ポリシングパッドの中
心、580…点、582…基板の中心、590…円形領
域、600…制御システム、602…コンピュータ、6
04…CPU、606…メモリー、608…I/Oポー
ト、610…制御プログラム、612…キャリアヘッド
の制御、614…ワイパーの制御、616…ポートの制
御、618…供給ラインの制御、620…処理ルーティ
ン、622,623…処理のステップ、624…キャリ
アヘッドのレシピ、626…コンディショニングヘッド
のレシピ、628…スラリワイパーのレシピ、642,
644,646,648…ライン。
14’…メタル島、16…フォトレジスト層、16’…
パターニングされたフォトレジスト層、20…絶縁層、
22…外側面、25…フォトレジスト層、60…搬入装
置、62…アーム、64…オーバーヘッドトラック、6
6…リスト組立体、67…ブレード、68…カセットク
ロー、70…カセット、72…保持ステーション、74
…タブ、80…ポリシング装置、82…機械土台、83
…テーブルトップ、100…ポリシングステーション、
105…移送ステーション、110…プラーテン、12
0…ポリシングパッド、122…パッド表面、124…
パッド上層、126…下層、128…接着層、130…
パッドコンディショナー装置、132…アーム、134
…コンディショナーヘッド、136…洗浄ベイズン、1
40…洗浄ステーション、150…カルーセル、152
…中心ポスト、154…カルーセル軸、156…カルー
セル支持板、158…カバー、160…キャリアヘッド
システム、180…ポリシングヘッドないしキャリアヘ
ッド、182…スロット、184…キャリア駆動シャフ
ト、186…キャリアヘッド回転モーター、190…ス
ラリ、195…スラリ供給管、200…プラーテン組立
体、202…中心ポート、210…プラーテントップ、
212…プラーテンベース、214…ねじ、216…第
1のカラー、218…環状ベアリング、220…円筒コ
ーニス、222…ねじ、224…第2のカラー、226
…レッジ、228…ねじ、230…堰、232…樋、2
34…ホール、236…ドレインパイプ、238…ね
じ、240…フランジ、242…プラーテンモーター組
立体、244…マウンティングブラケット、246…モ
ーター、248…出力シャフト、250…モーターシー
ブ、254…ハブシーブ、256…リザーバーハブ、2
58…プラーテンハブ、260…環状通路、262…リ
セス、300…リザーバーシステム、302…リザーバ
ー、304…スラリ供給組立体、306…回転スラリポ
ンプ、310…ダム壁、312…リップ、320…ブラ
ケット、322…タップ穴、324…スラリ供給ライ
ン、328…垂直通路、340…流体レベルセンサ、3
50…下リセス、352…上リセス、354…ポンプ部
材、356…ダイアフラム、358…通路、360…チ
ャンバ、362…第2の通路、364…タップ穴、36
6…カップリング、368…空気圧ライン、370…カ
ップリング、372…軸通路、374…モーターシャフ
ト、376…ロータリーカップリング、378…空気圧
ソース、380…略方形シール部材、382…ポンプカ
バー、400…裏側流量チェック組立体、402…円筒
状チャンバ、404…上側部分、406…中間部分、4
08…下側部分、410…第1のバルブボール、412
…通路、414…通路、416…受け、420…表側流
量チェック組立体、422…円筒状チャンバ、424…
上側部分、426…中間部分、428…下側部分、43
0…第1のバルブボール、432…L型通路、434…
J型通路、450…ワイパー組立体、452…ワイパー
アーム、454…ワイパーブレード、456…ワイパー
アームの下側、458…隆起部、460…ノッチ、46
1…ノッチの端部462…窪み、464…ベッセルベル
エッジ、466…ギャップ、468…立ち上がり面、4
70…ポンプ、472…スラリ供給源、474…ワイパ
ーアームの外側面、476…供給ポート、480…小
滴、485…スラリ薄膜、490…立ち上がりワイパー
ブレード、492…立ち下がりワイパーブレード、49
5…回転台、500…キャリアヘッド支持スライド、5
02…レール、504…ハンド、506…ベアリング、
508…ベアリングストップ、510…ウォームギア親
ねじ、512…モーター、520…アングルアイアン、
522…ウィング、524…位置センサ、526…非回
転シャフトハウジング、575…ポリシングパッドの中
心、580…点、582…基板の中心、590…円形領
域、600…制御システム、602…コンピュータ、6
04…CPU、606…メモリー、608…I/Oポー
ト、610…制御プログラム、612…キャリアヘッド
の制御、614…ワイパーの制御、616…ポートの制
御、618…供給ラインの制御、620…処理ルーティ
ン、622,623…処理のステップ、624…キャリ
アヘッドのレシピ、626…コンディショニングヘッド
のレシピ、628…スラリワイパーのレシピ、642,
644,646,648…ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム エル. ガスリー アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サラトガ, シー ガル ロード 20422 (72)発明者 ジェフリー マークス アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ノゼ, シエロ ヴィスタ ウェイ 4730 (72)発明者 ツンナン チャン アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サラトガ, デハヴィルランド ドライヴ 19393 (72)発明者 セムヨン スペクター アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン フランシスコ, サーティーサード アヴェニュー 766 (72)発明者 イヴァン エー. オカナダ アメリカ合衆国, カリフォルニア州, モデスト, ベリンガー コート 1304 (72)発明者 ノーム シェンドン アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン カルロス, ノーザム アヴェニュ ー 34
Claims (15)
- 【請求項1】 ケミカルメカニカルポリシング装置で基
板を研磨する方法であって、 前記基板を回転させる、基板回転のステップと、 ポリシングパッドを回転させる、ポリシングパッド回転
のステップと、 前記基板を前記ポリシングパッドに接触させる、接触の
ステップと、 前記ポリシングパッドの中心ポートからスラリ液を分散
させる、分散のステップとを有する方法。 - 【請求項2】 前記基板が前記中心ポートの上に位置し
ていないときには第1の流量でスラリを分散し、前記基
板が前記中心ポートの上に位置しているときには第2の
流量でスラリを分散する、分散の工程を、前記分散のス
テップが有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記第2の流量が前記第1の流量よりも
高い請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記分散のステップが、前記中心ポート
の中にスラリを間欠的なパルスでポンプ輸送する工程を
有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記分散のステップが、キャリアヘッド
による圧力に打ち克つに充分高い流量をもって、前記間
欠的なパルスで前記スラリをポンプ輸送する工程を有す
る請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 ケミカルメカニカルポリシング装置であ
って、 回転するポリシングパッドと、 前記ポリシングパッドの表面にスラリを供給する分散の
手段と、 前記ポリシングパッドの前記表面の上方に配置され前記
ポリシングパッド全面をスイープする、可とう性の部材
とを備えるケミカルメカニカルポリシング装置。 - 【請求項7】 前記可とう性の部材が、前記ポリシング
パッドのエッジから前記ポリシングパッドの実質的な中
心にまで伸びる請求項6に記載のケミカルメカニカルポ
リシング装置。 - 【請求項8】 前記可とう性の部材が、実質的に線形で
ある請求項7に記載のケミカルメカニカルポリシング装
置。 - 【請求項9】 前記可とう性の部材を前記ポリシングパ
ッドから隔てるギャップを有する請求項6に記載のケミ
カルメカニカルポリシング装置。 - 【請求項10】 前記可とう性の部材が、前記ポリシン
グパッドの前記表面に接触する請求項6に記載のケミカ
ルメカニカルポリシング装置。 - 【請求項11】 前記ポリシングパッドの前記表面の上
方に配置される第2の可とう性部材を更に備える請求項
6に記載のケミカルメカニカルポリシング装置。 - 【請求項12】 前記可とう性の部材が、傾斜したエッ
ジを有する請求項6に記載のケミカルメカニカルポリシ
ング装置。 - 【請求項13】 前記ポリシングパッドのエッジから前
記ポリシングパッドの実質的な中心まで伸びる堅固なア
ームを更に備え、前記可とう性の部材が前記アームに接
続する請求項6に記載のケミカルメカニカルポリシング
装置。 - 【請求項14】 前記アームに接続され、前記アーム
を、前記ポリシングパッドの前記表面の上で移動させ
る、ロータリーモーターを更に備える請求項13に記載
のケミカルメカニカルポリシング装置。 - 【請求項15】 基板を前記ポリシングパッドに押し付
けるためのキャリアヘッドと、前記キャリアヘッド及び
前記アームの運動を制御して、これらの間に衝突が生じ
ないようにするための制御システムとを更に備える請求
項14に記載のケミカルメカニカルポリシング装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/549,481 US5709593A (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Apparatus and method for distribution of slurry in a chemical mechanical polishing system |
US08/549481 | 1995-10-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09186118A true JPH09186118A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=24193195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28543896A Withdrawn JPH09186118A (ja) | 1995-10-27 | 1996-10-28 | ケミカルメカニカルポリシングシステムのスラリ分散の装置及び方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US5709593A (ja) |
JP (1) | JPH09186118A (ja) |
KR (1) | KR970023806A (ja) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |