JPH1170464A - スラリディスペンサとリンスアームの組合せ、および操作方法 - Google Patents

スラリディスペンサとリンスアームの組合せ、および操作方法

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JPH1170464A
JPH1170464A JP17306098A JP17306098A JPH1170464A JP H1170464 A JPH1170464 A JP H1170464A JP 17306098 A JP17306098 A JP 17306098A JP 17306098 A JP17306098 A JP 17306098A JP H1170464 A JPH1170464 A JP H1170464A
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nozzles
polishing
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Fuksshimov Boris
フクシモヴ ボリス
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ベリツキー ヴィクター
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ブラウン カイル
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オスターヘルド トム
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ビーラー ジェフ
Ginetto Addiego
アーディエゴ ジネット
Boris Fishkin
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨流体等を面に供給する好適な装置および
方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、研磨パッド面等の面に一つ以
上のリンス剤、好ましくは一つ以上の研磨流体を供給す
る好適な方法および装置を提供する。本発明は、一つ以
上のリンス剤の噴霧を面に供給し、好ましくはこの面を
横断して中心領域から、望ましくない異物および材料が
収集される外部領域までリンス剤を流すことによって、
研磨パッド面や基板表面等の一つ以上の面を洗浄する方
法も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハの化学機
械研磨に関し、特に、スラリディスペンサ（slurry dis
penser）およびリンスアーム（rinse arm）、並びに化
学機械研磨を実行する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路は、通常、導電層や半導体層や
絶縁層を順次堆積することによって、基板上、特にシリ
コンウェーハ上に形成される。各層は、堆積後、回路図
形を形成するためにエッチングされる。一連の層が順次
に堆積されエッチングされると、基板の最上面、すなわ
ち基板の露出面がその表面全域にわたって非平坦になる
場合があり、平坦化が必要となることがある。これは、
基板上に形成された各層の厚さが、基板表面上に形成さ
れる回路の不均一な幾何学形状の結果として、基板表面
にわたって変化する場合に発生する。パターニングされ
た複数の下地層を有する応用例では、山と谷との間の高
低差が一層深刻になり、数ミクロンに近くなることもあ
る。
【０００３】化学機械研磨（ＣＭＰ）は、一般に認めら
れた平坦化方法の一つである。図１に示される典型的な
ＣＭＰシステムでは、基板１２は、大型の回転自在プラ
テン１６上に配置された研磨パッド１４上に下向きに載
置されている。キャリヤ１８は、基板を保持し、研磨
中、基板を研磨パッドに当てて保持するように基板の背
面に圧力を加える。保持リング２０は、通常、基板の外
周のまわりに配置され、研磨中に基板が横方向にスリッ
プしないようにする。スラリが研磨パッドの中心部に供
給され、研磨中の膜を化学的にパッシベート（passivat
e）または酸化して、膜の表面を研削除去または研磨す
る。スラリ中の反応剤が基板表面上の膜と反応して、研
磨を促進する。研磨パッド、砥粒、および反応剤と基板
表面との相互作用によって、所望の膜の制御研磨が可能
になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣＭＰで現れる一つの
問題点は、研磨パッドに供給されたスラリが凝固して、
基板から除去されてくる材料とともにパッドの溝や他の
表面形状を詰まらせ、これによって、後に続く研磨ステ
ップの有効性が低くなると共に、ディフェクト性能（de
fect performance）が劣化する可能性が高まることであ
る。従って、一部のＣＭＰシステムにはリンスアームが
組み込まれていて、純水（脱イオン水）やその他のリン
ス剤をパッドに供給することにより、溝の中やパッドの
表面上における凝固スラリやその他の材料のパッドから
のリンス（rinsing）を促進している。米国特許第5,57
8,529号に開示されているリンスアームには、大気圧よ
りもわずかに高い圧力でパッド表面にリンス剤を供給す
るようにその全長に沿って配置されたスプレーノズルを
備えるリンスアームが含まれている。カリフォルニア州
サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Applied Ma
terials, Inc.）が提供する別のリンスアセンブリは、
リンス剤および／またはスラリをパッドの中心部に供給
する単一の流体供給アーム内にリンスラインと一つ以上
のスラリ供給ラインとを組み合わせている。このアセン
ブリは、同時係属米国特許出願第08/549,336号「化学機
械研磨用の連続処理システム」に記載されている。
【０００５】しかしながら、これらのリンスアセンブリ
はそれぞれ、いくつかの欠点を有している。第１に、上
記特許に開示されているリンスアームは、一つの研磨パ
ッドから隣接する研磨パッドへパーティクルやその他の
望ましくない異物（debris）を移送する可能性のある飛
散（splashing）を生じやすい。更に、リンスアームが
パッドの真上の位置に固定されているので、パッドを容
易に取り外すことができない。更にまた、リンスアーム
は、リンス剤をパッドの中心部に供給するためにパッド
の中心部の真上に配置しなければならない。パッドに対
する基板キャリヤの配置によっては、基板キャリヤをパ
ッドから外して研磨ステップを中断しない限りパッドの
中央部をリンスできない場合がある。
【０００６】米国特許出願第08/549,336号に記載されて
いるリンスアセンブリは、リンス剤がリンスアームの全
長に沿ってパッドに強く供給されないという点で制約が
ある。更に、リンス剤は、パッドの中心部に供給される
か、あるいは供給流路の分配端部（dispensing end）が
配置される場所に供給される。
【０００７】従って、研磨パッド上の位置から移動させ
ることができ、制御不能なリンス剤の飛散を生じさせ
ず、研磨パッド全体を覆うように配置しなくてもパッド
の表面全体にリンス剤を供給するリンスおよびスラリ供
給システムの実現が要望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一つ以上のス
ラリ供給流路と一つ以上のリンス剤供給流路とを形成す
る回転自在アームを備えた流体供給アセンブリを提供す
る。好ましくは、一連のノズルがアーム上に配置されて
リンス剤供給流路に接続され、一つ以上のリンス剤を大
気圧を超える圧力で面に供給するようになっていると良
い。ある態様では、飛沫よけがリンス剤供給流路に隣接
するアームから下方に配置されており、リンス剤の供給
によって生じる飛散の影響を制限すると共にパッドから
のパーティクルを効率よく除去するための流路を形成す
るようになっている。別の態様では、ノズルをアームの
平面に対して一定の角度をつけてアーム上に配置するこ
とで、選択された面と交差する方向にその面に対して非
垂直な角度で流体を供給し、その面にスイープ効果を与
えることができる。この他に、面に向かう方向に流体を
供給するようにノズル噴霧パターンを選択してもよい。
【０００９】ある態様では、少なくとも一つのノズル
が、パッドの上にアームを延在させる必要なく、リンス
剤をパッドの中心部または中心部付近に供給するように
なっている。この態様には、パッドの中心部の上に配置
されたノズル、またはパッドの中心部付近のリンスアー
ム上に配置されたノズルが含まれていてもよい。リンス
アームは、パッドの中心部の上に延在していないことが
好ましい。更に、一つ以上のノズルが面上に向かって下
向きにリンス剤を供給し、あるいはパッドの縁部に向か
う方向にリンス剤を供給するようになっていて、パッド
からのリンス剤および収集材料の除去が促進されるよう
になっていてもよい。
【００１０】別の態様では、本発明は、研磨ステップお
よび各研磨ステップに続くパッドリンスステップを提供
して各ウェーハ上のパーティクル数を削減すると共に、
各処理ステップに先立ってパッドをコンディショニング
することにより各研磨ステップの反復性を改善するＣＭ
Ｐ方法を提供する。リンスステップは、パッドから基板
を取り外す前に開始され、別の基板が処理のために位置
決めされるまで、またはパッドが洗浄されるまで、継続
することが好ましい。マルチパッドシステムでは、リン
スステップが各ステーションで実行されることが望まし
い。また、この代わりに、基板が他のパッドでの研磨に
続いて追加の洗浄を受ける場所に最終リンスステーショ
ン（final rinse station）が含まれていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の上記の特徴、利点および
目的を達成する方法を詳しく理解できるように、上記で
簡単に概要を述べた本発明を、添付の図面に示される実
施形態を参照して更に具体的に説明する。
【００１２】しかしながら、添付の図面は、本発明の代
表的な実施形態を示すものに過ぎず、従って、本発明の
範囲を限定するものと考えるべきではない。というの
も、本発明は、同等に有効な他の実施形態を含む場合が
あるからである。
【００１３】本発明は、少なくとも一つのリンス剤供給
ライン（rinse agent delivery line）と、好ましくは
一つのスラリ供給ライン（slurry delivery line）と、
を有する化学機械研磨装置用の流体供給アセンブリを提
供する。本発明の一態様では、リンス剤供給ラインは、
このラインの長さに沿ってライン上に配置され、リンス
剤の噴霧を大気圧を超える圧力で面に供給する一つ以上
のスプレーノズルと、このノズルからの噴霧を閉じ込め
て他のシステムコンポーネントやウェーハのクロスコン
タミネーションを制御する飛沫よけ（splash guard）
と、を有している。好適な実施形態では、流体供給アセ
ンブリが、リンス剤および／またはスラリの供給を意図
する面に近接して回転自在に取り付けられており、交換
および／または他のメンテナンスのためにその面へ容易
にアクセスできるようになっている。更に、スイープノ
ズル（sweeping nozzle）をアーム上に配置して、被洗
浄面の縁部に向けてリンス剤および異物（debris）を追
いやって除去するようにしてもよい。
【００１４】本発明は、基板がまだパッドと接触してい
る間、およびその直後に、研磨パッド面等の面にリンス
剤を供給して基板と面とをリンスする洗浄プロセスおよ
び研磨プロセスを更に提供する。これらのプロセスは、
基板がキャリヤに対してロード／アンロードされる間、
またはキャリヤが別の処理ステーションまで回転させら
れる間にリンスステップを実質上実行することによって
基板スループットを少なくとも増加させるという利点を
有している。もう一つの利点は、パッドからの取り外し
に先立って基板をリンスした後、処理のために別の基板
がパッド上に配置されるまでパッドのリンスを継続する
ことによって、リンスステップが、各基板に伴うパーテ
ィクルディフェクト（particle defect）の数を低下さ
せることである。
【００１５】図２は、研磨パッド２２の上に配置された
本発明の流体供給システム２０の一実施形態を有するＣ
ＭＰシステムの平面図である。この流体供給システム
は、パッドの縁部から外側に配置された基部２６および
パッドの上に配置された端部２８を有する供給アーム２
４を有している。基部２６は、研磨パッドの上方の処理
位置とパッドに隣接するメンテナンス位置との間で流体
供給システム２０が回転できるようにシャフト４０（図
３、図４、図５および図８に示す）に取り付けられてい
る。アームは、一般に、その基部２６からその端部２８
までその長さに沿って角度がつけられており（但し、直
線状であっても良い）、流体供給アーム２４に取り付け
られるか流体供給アーム２４の内部に配置される二つの
スラリ供給ライン３０、３２を含んでいる。好ましく
は、これらのスラリ供給ラインとしてチューブが使用さ
れ、一つ以上のスラリがダイヤストリックポンプ（dias
tolicpump）やその他の種類のポンプを使って一つ以上
のスラリソースからチューブの端部を通して圧出される
ようになっているとよい。中央リンス剤供給ライン３８
は、流体供給アームの下面４４に取り付けられた複数の
ノズル３４、３６に一つ以上のリンス剤を供給する。端
部２８がパッド２２の中心部から手前の位置で終端して
いて、アームをキャリヤと衝突させる危険なく、基板を
保持するキャリヤが研磨中にパッドを横切って径方向に
移動し、パッドの中心部に接近するか、あるいはパッド
の中心部の上にまでくることができるようになっている
ことが好ましい。ノズル３６は、アームの平面に対して
一定の角度でアームの端部に配設されており、一つ以上
のリンス剤をパッドの中心部に供給するようになってい
る。あるいは、直線状アームまたは角度付きアームがパ
ッド中心部の上方に延在し、アームの末端またはその付
近にノズル３４を装備していてパッドの中心部分にリン
ス剤を供給する。典型的なハウス圧力は、約１５ｐｓｉ
から約１００ｐｓｉまでの範囲であり、この範囲は、大
気圧よりも高い圧力でパッドにリンス剤を供給するのに
は十分である。リンス剤は、約３０ｐｓｉ以上の圧力で
供給することが好ましい。
【００１６】図３は、図２の流体供給アセンブリ２０の
断面図であり、リンス剤供給ライン３８と取付けシャフ
ト４０とを示している。シャフト４０は、流体を流体供
給アーム２４へ供給するリンス剤流路４２をその長さに
沿って形成している。アームも同様に、端部２８を終端
とする流路または供給ライン３８をその長さに沿って形
成している。以下に示される他の実施形態では、リンス
剤流路または供給ライン３８は、以下に説明するスイー
プノズル３７に流体を供給するための延長部を含んでい
てもよい。流路またはライン３８の機械加工に使用され
るプロセスに応じて、流路の一端または両端にプラグ４
６を配置することができる。リンス剤流路４２は、ＣＭ
Ｐシステムに関連して設けられたソースからアーム２４
の流路または流体供給ライン３８へ一つ以上のリンス剤
を供給する。シャフト４０とアーム２４との間にシール
が設けられるが、これについては図７を参照して以下で
より詳細に説明する。流路４２、３８は、機械加工流路
であってもよいし、シャフトおよびアームを貫通させて
配置され、その各々の中に固定されたチューブであって
もよい。
【００１７】一連のノズル３４、３６は、アームの下面
４４に螺設されるか、さもなければ別の方式で配設さ
れ、リンス剤供給ライン３８に接続される。ある実施形
態では、図示の噴霧パターンを有する５個のスプレーノ
ズルがアームの長さに沿って螺設されている。エンドノ
ズル３６は、アーム平面に対して一定の角度（例えば鋭
角）をつけて配置されており、アームの端部２８から離
れてパッド１４の中心部Ｃに向かうように流体を供給す
る。これらのノズルは、パッド表面に接触するリンス剤
の噴霧によって生じる飛散の影響を低減するようにリン
ス剤を扇形平面で供給する先細ノズル（fine tipped no
zzle）が好ましい。好適に使用することができるノズル
の一例は、イリノイ州ウィートン（Wheaton）のスプレ
ーイング・システムズ社（Spraying Systems Company）
からＫｙｎａｒ（商標）シリーズのVeejet Spray Nozzl
eモデルとして市販されている。好適な実施形態では、
これらのノズルは、パッドの大部分がノズルからの噴霧
を確実に受けるように重なりのあるパターンで流体を供
給する。エンドノズル３６は、アームの端部を越えて外
向きに流体を供給し、パッドの中央部を含む残りのパッ
ド領域をカバーするように配置されるが、パッドの各領
域が確実に洗浄されるように隣接ノズルからの噴霧を重
ねることが望ましい。噴霧パターンの重ね合わせは好ま
しいことではあるが、各噴霧パターンが隣接パターンと
重なる必要はない。
【００１８】別の実施形態では、これらのノズルが、パ
ッド１４の縁部Ｅに向かってパッドの表面の上で下方向
外向きにリンス剤の向きを設定する噴霧パターンを含ん
でいてもよい。一例を挙げると、図４に示すように、ア
ーム２６の基部に向かって外向きに向けられた扇形パタ
ーンを有するノズルを使用することができる。その他
に、図５に示すように、スイープノズル３７をノズル３
４と混在させ、リンスアームの平面から非垂直の角度で
アームに取り付けてもよい。これにより、スイープノズ
ル３７は、ノズル３４および３７からの噴霧をパッド１
４の外縁Ｅに向けると共に、蓄積したリンス剤および異
物を外縁Ｅに向かって押し流してパッド１４から除去す
る。本発明の一実施形態として、図５に示されるアーム
２８は、研磨パッド１４の中央部Ｃの上方に延在してい
る。
【００１９】スイープノズル３７を介して噴霧をパッド
面の上で下方向外向きに向けることにより、材料の除去
とパッド面の洗浄化を促進することができるものと考え
られる。ノズル３４および３６がリンス剤の噴霧をパッ
ドに直接供給するように配置されているとともに、スイ
ープノズルがパッドからの材料およびリンス剤の除去を
促進するように配置されていることが望ましい。ノズル
３４および３６は、パッド１４とリンスアーム２８およ
びシールド部材６８との間に十分な量のリンス剤を供給
するように最適な圧力に設定されたリンス剤の向きを、
擾乱が生じてパーティクルが上昇し、その量の流体中に
懸濁するように設定する。好ましくは、ノズル３７から
の角度付き噴霧も最適圧力に設定して、懸濁パーティク
ルおよびリンス剤をパッドから離れる方向に向け、すな
わち、それによってパッドからパーティクルおよび流体
をきれいに押し流してパッド１４からのリンス剤や異物
の除去を促進するようになっているとよい。スイープノ
ズル３７は、重い材料が使用されるプロセスや、スラ
リ、凝集粒子（agglomerate）および／またはウェーハ
異物からなる重い蓄積物が研磨中に生じるようなプロセ
スに特に用いられる。
【００２０】図６（ａ）〜（ｄ）は、リンス剤をパッド
に供給するノズルおよび噴霧パターンの他の実施形態の
概略図である。この実施形態は、図３〜図５に示される
ノズル３４および３６と、図５に示されるような追加の
スイープノズル３７と、を含んでいる。この追加スイー
プノズル３７は、アーム２４内に配置されるか、あるい
はパッドの表面に非垂直の角度でリンス剤を供給するよ
うになっている。図６（ａ）は、アーム２４の中央から
ずれたノズル３４および３６と、それらに隣接するよう
に配置された隣接スイープノズル３７と、を示してい
る。これらのスイープノズル３７は、ノズル３４および
３６と横方向に整列させてもよいし、ノズル３４および
３６からずらしてもよい。図６（ａ）〜（ｄ）は、ノズ
ル３４および３６からずれたスイープノズル３７を示し
ている。
【００２１】図６（ｂ）は、アームの長さに沿って中央
に配置されたノズル３４、３６と、アームの両側面に沿
って配置された２列のスイープノズル３７と、を示して
いる。これらのスイープノズル３７は、ノズル３４、３
６と整列されていてもよいし、ノズル３４、３６からず
れていてもよい。図６（ｃ）は、２列のスイープノズル
３７についての千鳥形パターンを示す別の変形例であ
る。図６（ｄ）は、追加ノズル３４と一対の追加スイー
プノズル３７とを含む更に別の実施形態を示している。
図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるアームの端部に
配置されたノズル３４は、パッドの中心部の上方、ある
いはパッドの中心部の少なくとも付近に延びて、リンス
剤をパッドの中心部に供給する。ノズル３４、３６、３
７の数と配置は、パッドの寸法や、スラリ材料、パッド
材料、被研磨材料を含む使用材料や、水量や水圧等に応
じて変更することができる。更に、これらのノズルと、
ノズル３４、３６、３７に流体を供給するラインとは、
スラリ供給ラインがアームの長さに沿った経路をとるこ
とができるように配置される。
【００２２】図７は、アーム２４とシャフト４０との間
の接続部の詳細な断面図であり、アームとシャフトの各
々に形成された流路３８、４２の間のシールを示してい
る。シャフトの上部は、アームが取り付けられる平坦合
わせ面４８を有していることが好ましい。アームは、ね
じ４９や他の接続部材／装置を使用してシャフト４０に
固定される。環状カップリング５０がシャフトの上端に
おいて流路４２のまわりに形成されており、アーム２４
の下面に形成された凹部５１と嵌合するようになってい
る。シャフトをアームとシールさせるＯリング５４を取
り付けるために、Ｏリング溝５２がシャフトの上端の合
わせ面４８に形成されている。カップリング５０の面取
り縁により、組立が容易になる。
【００２３】図８は、アーム２４に配置され、シャフト
４０を貫通するスラリ供給ラインの一つ３２を示す断面
図である。スラリライン３０、３２は、取外し可能なチ
ューブから形成されていることが好ましい。このチュー
ブは、シャフト４０内に形成された流路５６を貫通する
ように配置され、アームの下面４４に形成された一対の
流路５８（図１０に示す）内に設置されている。チュー
ブを流路５８内の所定箇所に固定するために、カバー６
１がアームの下面に取り付けられている。この代わり
に、ラインを溝５８に圧入し、ブラケットやその他の取
付部品によって溝の内部に固定してもよい。スラリ供給
ライン３０、３２の端部５９は、スラリをパッドへ供給
するために、カバー６１内に形成された一対の流路６３
を貫通してアーム２４の端部から出される。チューブの
分配端部がパッドの中心部に近接して配置されるように
流路６３を配置および角度付けし、スラリをパッドの中
心部に分配できるようにしてもよい。
【００２４】図９は、アーム２４とシャフト４０との間
の接続部の詳細な断面図であり、チューブ３２のまわり
のシールを示している。このシールは、シャフトの合わ
せ面に形成されたＯリング溝６４内に配置されたＯリン
グ６２に隣接するようにチューブのまわりにワッシャ６
０を配置することによって、アーム２４とシャフト４０
のと境界面においてチューブ３２のまわりに形成され
る。このワッシャ６０は、アームの下面に形成された凹
部６６内に収容される。
【００２５】図１０は、図８の線８−８に沿ったアーム
アセンブリの断面図であり、スラリ供給ライン３０、３
２、リンス剤流路３８、およびノズル３４の関係を示し
ている。シールド部材６８はアームの下面４４から下方
に延在しており、リンス剤噴霧の少なくとも一部をその
間に閉じ込める二つの壁７０、７２を有している。シー
ルド部材６８の下縁部７４、７６は、パッドの表面、ま
たは流体が供給される他の面の上方に配置されており、
材料がその下を通過できるようにするとともに、壁７
０、７２の間にリンス剤を効率よく滞留させるようにな
っている。下縁部７４、７６とパッドの上面とは、リン
ス剤およびスラリが流通できる通路を形成する。シール
ドの下縁部とパッドの表面との間の距離は、スラリ、リ
ンス剤の流量およびパッドの回転速度にしたがって最適
化することが好ましい。約１５ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉ
の範囲の圧力下でリンス剤の流量が２３０ｍｌ／分〜約
６０００ｍｌ／分の範囲にある場合、シールドの下縁部
とパッドとの間の距離は、約１〜約５ｍｍの範囲にある
ことが好ましい。これらの範囲は代表的な値に過ぎず、
使用される条件や材料、または特定のプロセスを受ける
条件や材料に応じて他の距離や流量を選択することがで
きるので、本発明の範囲を限定するものと考えてはなら
ない。例えば、６０ｐｓｉの圧力では、５．１５ｌ／分
の流量で研磨パッド面からパーティクルおよびリンス剤
を十分に除去することができる。リンス剤の流量と、シ
ールドの下縁部および基板間の距離とは、リンス剤の波
が蓄積されてパッドの表面を横切って押し流され、パッ
ド上において外向きに向かうことによってパッドと基板
を洗浄できるように設定される。図２に示されるアーム
およびシールドの角度付き輪郭との組合せにより、研磨
パッドが回転するにつれて、リンス剤と余分な材料がパ
ッドの縁部Ｅに向かって運ばれ、そこでそれらの材料が
除去される。しかしながら、本発明は実質的に直線状の
アームも使用することができ、この場合も有利な効果を
もたらすことになる。
【００２６】流体供給アセンブリ、すなわちアーム２４
およびシールド部材６８は、化学的に不活性であってＣ
ＭＰプロセスで使用される研磨材料と不都合な反応を起
こさない硬質材料（例えば、ポリプロピレン）で作られ
ていることが好ましい。この材料は、構造物がその長さ
に沿ってたるんだり垂れ下がったりしないように十分に
硬質でなければならない。スラリ供給ラインは、ＣＭＰ
プロセスで使用される各種スラリと反応しないチューブ
材料（例えば、テフロン（商標））から形成されている
ことが望ましい。
【００２７】本発明の方法を以下に詳しく説明する。本
発明の各方法は、単一パッドシステムでもマルチパッド
システムでも実行することができる。図１１は、カリフ
ォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社か
ら市販されているＭＩＲＲＡ（商標）システムを表すマ
ルチパッドシステムである。通常、基板は、研磨パッド
上に基板を位置決めすると共にそのパッド上に基板を拘
束するキャリヤに対して位置決めまたはチャックされ
る。研磨パッド１４は、通常、回転させられ、基板もキ
ャリヤ１８内で回転させることができる。更に、キャリ
ヤを研磨パッドの表面を横切って径方向に移動させるこ
とによって、基板表面の均一な研磨を促進することがで
きる。基板がキャリヤ内で位置決めされ、キャリヤが研
磨パッドの上に位置決めされると、通常、スラリが研磨
パッドに供給される。このスラリは、水酸化ナトリウム
等、任意の数の材料を含んでいてもよく、あるいはリン
スパッド上で使用する場合には純水だけでもよい。次
に、基板がパッドと接触するようにキャリアを研磨パッ
ドの上に降ろし、予め選択されたレシピに従って基板表
面を研磨する。研磨ステップの終了近くに、リンスアー
ム上のノズル３４、および／または３６、３７を介して
リンス剤（例えば水、純水、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、その他の既知のリンス剤）をパッドに供給
し、研磨パッドおよび基板をリンスする。リンス剤は約
５〜約２０秒の時間にわたって研磨パッドに供給され、
その間、基板は研磨パッド１４から持ち上げられ、キャ
リヤ１８は、マルチ研磨パッドシステムの次の処理位置
に移動させられ、および／またはその基板をアンロード
して処理用の次の基板をロードするための位置に移動さ
せられる。
【００２８】シールド６８の壁７２、７４の間に形成さ
れるリンス剤の波が、基板上および研磨パッド上に懸濁
層（suspension layer）を形成するものと考えられる。
除去材料やその他のパーティクルは、この懸濁層中に収
集され、遠心力や噴霧の力によってパッドの縁部に押し
流される。このパッド縁部において、除去材料をシステ
ムから除去またはフィルタリングすることができる。研
磨パッドは、リンス剤がパッドに供給される間、回転を
続けることが望ましい。リンスステップは、別の基板が
キャリヤ１８内に配置され、キャリヤがプロセス位置に
移動させられるまで継続してもよい。マルチキャリヤ／
パッドシステム上のキャリヤが回転している間にリンス
ステップが約１０秒〜約１５秒にわたって実行され、ア
ンローディング／ローディングステップがアンローディ
ング／ローディングステーションで実行されることが望
ましい。
【００２９】カリフォルニア州サンタクララのアプライ
ドマテリアルズ社から市販されているＭＩＲＲＡ（商
標）システムなどの３研磨パッドシステムでは、好適な
研磨シーケンスに、２個の研磨ステーション、１個のリ
ンスステーション、および１個のロードステーションが
含まれている。最初の２個の研磨ステーションは、第１
および第２の研磨パッド（例えばローデル（Rodel）社
から市販されているＩＣ１０００パッド）を搭載してい
ることが望ましく、リンスステーションは、リンスパッ
ド（例えばローデル社から市販されているＰｏｌｉｔｅ
ｘパッド）を搭載していることが望ましい。４個の基板
キャリヤヘッド１８は、パッドの上方に配置された中央
カルーセル上に載置され、順次に回転することによって
基板を上述の４つの異なるステーション内で位置決めす
ることができる。
【００３０】本発明の一研磨方法によれば、基板は第１
研磨ステーションで研磨を受けた後、第２研磨ステーシ
ョンで研磨を受ける。研磨ステップとレシピは、所望の
材料を研磨して所望の結果を達成できるように選択され
る。多数の研磨ステップ、レシピ、パッド等を使って、
このような結果を達成することができる。この後、基板
は、リンスステーションに移動させられ、そこでリンス
剤がリンスパッドに供給され、キャリヤヘッドによって
基板がパッド上に配置される。本発明によれば、パッド
／基板リンスステップが各ステーションで実行される。
パッド／基板リンスステップは、研磨ステップの終了近
くに実行され、別の基板がパッドの上に位置決めされる
まで継続することが好ましい。研磨ステップが実質的に
完了すると、研磨された材料やスラリの残渣の少なくと
も一部をパッドや基板からリンスするためにシステムが
基板をパッドから持ち上げる準備をする間、リンス剤が
数秒間、例えば約３秒〜約６０秒以上の時間にわたって
パッドに供給される。この後、リンスステップは、基板
がパッドから取り外され、キャリヤヘッドカルーセルが
次のステーションに回転して基板を継続処理やアンロー
ディングのためにパッドに隣接させて配置する間、継続
する。リンスステップは、基板のスループットに悪影響
を与えないように、実質上キャリヤヘッドの相互回転
（cross rotation）の間、すなわちキャリヤヘッドが次
の位置に回転するときに実行されることが好ましい。遠
心力がリンス剤およびスラリ材料をパッドの縁部に向け
て径方向に追いやり収集領域内に送り込むように、プラ
テン１６およびパッド１４の回転は、リンスステップの
間、継続する。パッドは約８０〜約１５０回転数毎分の
速度で回転させることが好ましく、約９５〜約１１５ｒ
ｐｍで回転させると更に好ましい。更に、ある実施形態
では、ノズル３７は、材料およびリンス剤をパッドの表
面を横切って移動させるのに役立つ。
【００３１】別の実施形態では、研磨パッドを３個のプ
ラテン全部に取り付けて、リンスステップを各研磨パッ
ドで実行するようにしてもよい。この実施形態では、基
板洗浄ステップを第３パッド上で実行することが好まし
い。リンスステップは、上記のように各研磨パッド上で
実行される。しかしながら、第３パッドで実行される追
加のリンスステップは、基板がリンス剤と接触している
時間を増やすことによってディフェクト性能を高めるこ
とが分かった。その結果、第３プラテンのリンスパッド
も非常に清浄な状態に保たれる。
【００３２】上記の説明は本発明の好ましい実施形態に
関するものであるが、本発明の他の実施形態についても
本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案するこ
とができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって
定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該技術分野で公知の典型的な化学機械研磨装
置の側面図である。
【図２】本発明の流体供給アームおよび付随ハードウェ
アの一実施形態の平面図である。
【図３】流体供給アームの別の実施形態の断面図であ
り、リンス剤供給流路および噴霧パターンならびにノズ
ルの配置を示している。
【図４】流体供給アームの別の実施形態の断面図であ
り、リンス剤供給流路および噴霧パターンならびにノズ
ルの配置を示している。
【図５】流体供給アームの別の実施形態の断面図であ
り、リンス剤供給流路および噴霧パターンならびにノズ
ルの配置を示している。
【図６】流体供給アームの別の実施形態の概略図であ
り、ノズルの配置を示している。
【図７】リンス剤供給流路用のシールアセンブリの詳細
図である。
【図８】流体供給アームの一実施形態の部分断面図であ
り、リンス剤供給ノズルと一つのスラリ供給チューブを
示している。
【図９】リンス剤供給流路用のシールアセンブリの詳細
図である。
【図１０】図８の８−８線に沿ったアームアセンブリの
断面図である。
【図１１】マルチパッドシステムの概略図である。
【符号の説明】
２０…流体供給システム、２２…研磨パッド、２４…供
給アーム、２６…基部、２８…端部、３０および３２…
スラリ供給ライン、３４および３６…ノズル、３７…ス
イープノズル、３８…中央リンス剤供給ライン、４０…
取付けシャフト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボリス フクシモヴ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， オーバーン ウェイ 360, ナンバー10 (72)発明者 ヴィクター ベリツキー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， メドウラーク レイク 1618 (72)発明者 カイル ブラウン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， サウス フェア オー ク アヴェニュー 655， ナンバーケー −117 (72)発明者 トム オスターヘルド アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテンヴュー， バーバラ 1195 (72)発明者 ジェフ ビーラー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， キャンプベル， サウス バコム アヴェ ニュー 2275， ナンバー1514 (72)発明者 ジネット アーディエゴ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， バークレー， ボニタ 1438， ナンバー ５ (72)発明者 ボリス フィッシュキン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン カルロス， エクスター アヴェニ ュー 155

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一つ以上の流体を面に供給する装置であ
    って、 ａ）基部と、 ｂ）前記基部に回転自在に接続され、前記基部から径方
    向に延びる供給アームと、 ｃ）前記供給アームの長さの少なくとも一部に沿って延
    びる一つ以上のリンス剤供給ラインと、 ｄ）前記一つ以上のリンス剤供給ラインに接続され、リ
    ンス剤を前記面に供給する一つ以上のノズルと、 ｅ）前記供給アームから前記アームの少なくとも一方の
    側に配置されたシールド部材と、を備える装置。
  2. 【請求項２】 前記ノズルの少なくとも一つが、前記基
    部から内側を向いている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記供給アームの長さの少なくとも一部
    に沿って延びる一つ以上のスラリ供給ラインを更に備え
    る請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記ノズルの少なくとも一つ以上が、少
    なくとも部分的に前記基部の方を向いている、請求項３
    記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記基部が回転自在シャフトを更に備え
    ている請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記シールド部材が、前記ノズルの両側
    に配置された第１および第２の壁部分を備えている、請
    求項１記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ノズルの一つ以上がリンス剤を前記
    面の縁部の方に向けるようになっている請求項６記載の
    装置。
  8. 【請求項８】 前記一つ以上のリンス剤供給ラインに近
    接させて前記アームの平面に対して非垂直の角度で配置
    され、前記流体を前記面を横断させて前記面の縁部に追
    いやる一つ以上のスイープ用流体供給ラインを更に備え
    る請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 基板を研磨する方法であって、 ａ）基板を研磨パッドに近接させて位置決めするステッ
    プと、 ｂ）一つ以上の研磨流体を前記パッドに供給するステッ
    プと、 ｃ）前記基板を前記パッドに接触するように位置決めす
    るステップと、 ｄ）前記基板を一定の期間にわたって研磨するステップ
    と、 ｅ）前記基板が前記パッドに接触している間にリンス剤
    を前記パッドに供給するステップと、 ｆ）前記リンス剤が前記パッドに供給されている間に前
    記パッドから前記基板を取り外すステップと、を備える
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記パッドを前記ステップｂ）から前
    記ステップｆ）までの間、選択的に回転させる請求項９
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記リンス剤を前記ステップｅ）中に
    少なくとも約３秒間にわたって前記パッドに供給する請
    求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 別の基板を前記パッドに近接させて位
    置決めする間、前記リンス剤の供給を継続するステップ
    を更に備える請求項９記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記リンス剤を所定の圧力下で前記パ
    ッドに供給する請求項９記載の方法。
  14. 【請求項１４】 流体を面に供給する装置であって、 ａ）一端が基部に支持されている流体供給アームと、 ｂ）前記流体供給アームの長さの少なくとも一部に沿っ
    て配置された一つ以上のリンス剤供給ラインと、 ｃ）前記流体供給アームの長さの少なくとも一部に沿っ
    て配置された一つ以上のスラリ供給ラインと、 ｄ）前記リンス剤供給ラインと連通するように前記アー
    ム上に配置された一つ以上のノズルと、を備え、前記ノ
    ズルの少なくとも一つが、前記パッドの外縁に前記リン
    ス剤の一部を向けるようになっている装置。
  15. 【請求項１５】 前記ノズルの少なくとも一つが、前記
    リンス剤を前記パッドの中心部に向けるようになってい
    る請求項１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記リンス剤が前記ノズルを介して約
    ４０〜約１００ｐｓｉの圧力で供給される請求項１４記
    載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記流体供給アームから延びるシール
    ド部材を更に備えている請求項１４記載の装置。
  18. 【請求項１８】 基板を研磨する装置であって、 ａ）基部上に配置された一つ以上のプラテンと、 ｂ）前記一つ以上のプラテンの上方に配置された一つ以
    上の基板キャリヤと、 ｃ）前記一つ以上のプラテンに近接させて配置された一
    つ以上の流体供給アセンブリと、 ｄ）前記一つ以上のプラテンを回転させると共に前記一
    つ以上の基板キャリヤを作動させる一つ以上の駆動部材
    と、を備え、 前記一つ以上の流体供給アセンブリは、 １）一端が基部に支持されている流体供給アームと、 ２）前記流体供給アームの長さの少なくとも一部に沿っ
    て配置された一つ以上のリンス剤供給ラインと、 ３）前記流体供給アームの長さの少なくとも一部に沿っ
    て配置された一つ以上のスラリ供給ラインと、 ４）前記流体供給アームから延びるシールド部材と、を
    備えている装置。
  19. 【請求項１９】 前記シールド部材は、互いに対向する
    ように配置されて各々の間に空間を形成している第１お
    よび第２の壁を備えている、請求項１８記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記一つ以上のリンス剤供給ラインに
    接続された一つ以上のノズルを更に備える請求項１９記
    載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記一つ以上のノズルの少なくとも一
    つが、前記アームの平面に垂直な線からずれた角度で前
    記流体供給アーム上に配置されている、請求項２０記載
    の装置。
  22. 【請求項２２】 前記一つ以上のノズルの少なくとも一
    つが、前記アームの平面に対して非垂直の角度で前記流
    体供給アーム上に配置されている、請求項２１記載の装
    置。
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