JPH09168963A - ケミカルメカニカルポリシングシステムのポリシングパッドのプロファイル測定のための装置 - Google Patents
ケミカルメカニカルポリシングシステムのポリシングパッドのプロファイル測定のための装置Info
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- JPH09168963A JPH09168963A JP32207396A JP32207396A JPH09168963A JP H09168963 A JPH09168963 A JP H09168963A JP 32207396 A JP32207396 A JP 32207396A JP 32207396 A JP32207396 A JP 32207396A JP H09168963 A JPH09168963 A JP H09168963A
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- polishing
- pad
- polishing pad
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/28—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B5/285—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for controlling eveness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/34—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B7/345—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリシングパッドのプロファイルを測定して
ポリシングパッドの厚さの均一性を決めるための装置。 【解決手段】 パッドプロファイラーは、ポリシングパ
ッドの上方でプロファイラーを支持する3点マウントを
有している。スライド組立体はガイド上に支持され、セ
ンサーはスライド組立体に接続されポリシングパッドの
直径セグメントの上方に配置される。プロファイラー
は、親ねじを用いて、ポリシングパッドの端から端まで
スライド組立体を駆動させる。本発明の利点には、ポリ
シングプロセスのパラメータを最適化するため、あるい
はコンディショニングプロセスを選択するために、ポリ
シングパッドの厚さを測定する事がある。更なる利点と
しては、プロファイラーをパッドの上方で安定に支持す
る事と、パッドの直径に沿ってセンサーをスムーズに動
かす事が含まれる。
ポリシングパッドの厚さの均一性を決めるための装置。 【解決手段】 パッドプロファイラーは、ポリシングパ
ッドの上方でプロファイラーを支持する3点マウントを
有している。スライド組立体はガイド上に支持され、セ
ンサーはスライド組立体に接続されポリシングパッドの
直径セグメントの上方に配置される。プロファイラー
は、親ねじを用いて、ポリシングパッドの端から端まで
スライド組立体を駆動させる。本発明の利点には、ポリ
シングプロセスのパラメータを最適化するため、あるい
はコンディショニングプロセスを選択するために、ポリ
シングパッドの厚さを測定する事がある。更なる利点と
しては、プロファイラーをパッドの上方で安定に支持す
る事と、パッドの直径に沿ってセンサーをスムーズに動
かす事が含まれる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板のケミカルメ
カニカルポリシングに関し、特に、ポリシングパッドの
プロファイルの測定のための装置に関する。
カニカルポリシングに関し、特に、ポリシングパッドの
プロファイルの測定のための装置に関する。
【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
に基板上へ、特にシリコンウエハ上へ堆積することによ
り行われる。各層を堆積した後は、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
に基板上へ、特にシリコンウエハ上へ堆積することによ
り行われる。各層を堆積した後は、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、装着することである。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、装着することである。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。パッドが、加熱され且つ基板が押し付けら
れている部分で圧縮される場合に、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。パッドが、加熱され且つ基板が押し付けら
れている部分で圧縮される場合に、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、ポリシングパッドのプロファ
イルを測定してポリシングパッドの厚さの均一性を決め
るための装置が必要である。この様な装置は、信頼性が
高く、丈夫で、正確であるべきである。
イルを測定してポリシングパッドの厚さの均一性を決め
るための装置が必要である。この様な装置は、信頼性が
高く、丈夫で、正確であるべきである。
【0012】本発明の更なる利点は、以下の説明に記載
されており、また一部は、以下の説明から自明なものあ
り、また、本発明の実施により習得されるものもある。
本発明の利点は、特許請求の範囲で特に指摘した要素や
組合わせにより実現されるものもある。
されており、また一部は、以下の説明から自明なものあ
り、また、本発明の実施により習得されるものもある。
本発明の利点は、特許請求の範囲で特に指摘した要素や
組合わせにより実現されるものもある。
【0013】
【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システムにおいて
ポリシングパッドのプロファイルをそくていするための
装置である。マウントにより、ポリシングパッドを支持
するプラーテンの表面と実質的に平行となるよう調心さ
れるガイドが、支持される。スライド組立体がこのガイ
ドに沿って移動し、アームがスライド組立体から伸び
て、ポリシングパッドの放射方向セグメントの上方でセ
ンサーを保持する。
明は、ケミカルメカニカルポリシングシステムにおいて
ポリシングパッドのプロファイルをそくていするための
装置である。マウントにより、ポリシングパッドを支持
するプラーテンの表面と実質的に平行となるよう調心さ
れるガイドが、支持される。スライド組立体がこのガイ
ドに沿って移動し、アームがスライド組立体から伸び
て、ポリシングパッドの放射方向セグメントの上方でセ
ンサーを保持する。
【0014】本発明の実施には、以下のものが含まれ
る。センサーは、リニア可変差動変換器であってもよ
い。マウントは、ポリシングパッドの上に置かれるため
のフットを3本有していてもよい。ガイドに平行となる
ように配置されスライド組立体内のねじ切り通路のの中
を伸びる親ねじを、モーターが回転してもよい。
る。センサーは、リニア可変差動変換器であってもよ
い。マウントは、ポリシングパッドの上に置かれるため
のフットを3本有していてもよい。ガイドに平行となる
ように配置されスライド組立体内のねじ切り通路のの中
を伸びる親ねじを、モーターが回転してもよい。
【0015】
【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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】ポリシング装置80は、テーブルトップ8
3が上に装着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が上に装着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。
【0024】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。
【0025】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、2つの中間洗浄ステーション140a及び140
bまたはそれ以上が配置されていてもよい。この洗浄ス
テーションは、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、2つの中間洗浄ステーション140a及び140
bまたはそれ以上が配置されていてもよい。この洗浄ス
テーションは、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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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。
【0038】ケミカルメカニカルポリシングは、相当に
複雑なプロセスであり、単純なウェットサンディングと
は異なるものである。ポリシングプロセスでは、スラリ
190中の反応性剤が上層20の導電性、半導電性又は
絶縁性の面22と反応し、また、研磨粒子と反応して、
反応性のサイトを形成する。ポリシングパッド、研磨粒
子及び反応性剤の基板との相互作用が、ポリシング中に
生じる。
複雑なプロセスであり、単純なウェットサンディングと
は異なるものである。ポリシングプロセスでは、スラリ
190中の反応性剤が上層20の導電性、半導電性又は
絶縁性の面22と反応し、また、研磨粒子と反応して、
反応性のサイトを形成する。ポリシングパッド、研磨粒
子及び反応性剤の基板との相互作用が、ポリシング中に
生じる。
【0039】上述の如く、ポリシングパッド120の表
面は、ケミカルメカニカルポリシングのプロセス中に
「グレージング」の状態となる。このグレージングの状
態は主に、パッドのキャリアヘッドの下となる部分に与
えられる圧力及び熱によって生じる。この熱(IC−1
000では約70℃)により、その剛性が緩み流動する
ようになり、圧力下において山の部分が平らになり窪み
の部分が充填される。
面は、ケミカルメカニカルポリシングのプロセス中に
「グレージング」の状態となる。このグレージングの状
態は主に、パッドのキャリアヘッドの下となる部分に与
えられる圧力及び熱によって生じる。この熱(IC−1
000では約70℃)により、その剛性が緩み流動する
ようになり、圧力下において山の部分が平らになり窪み
の部分が充填される。
【0040】グレージングの状態になったポリシングパ
ッドは摩擦係数が低くく、そのため、ポリシング速度が
「フレッシュ」ないしグレージングの状態になっていな
いパッドよりも実質的に低くなる。ポリシング速度が下
降すれば、基板1枚のポリシングに要する時間が上昇
し、ポリシング装置全体の基板のスループットが低下す
る。加えて、連続的になされるポリシング処理のそれぞ
れの後にポリシングパッドは少しずつグレージングの状
態が進むため、連続的に処理される基板それぞれの研磨
が異なるようになる。従って、定期的にコンディショニ
ングを行って、粗さの一定したパッド面を与える必要が
ある。
ッドは摩擦係数が低くく、そのため、ポリシング速度が
「フレッシュ」ないしグレージングの状態になっていな
いパッドよりも実質的に低くなる。ポリシング速度が下
降すれば、基板1枚のポリシングに要する時間が上昇
し、ポリシング装置全体の基板のスループットが低下す
る。加えて、連続的になされるポリシング処理のそれぞ
れの後にポリシングパッドは少しずつグレージングの状
態が進むため、連続的に処理される基板それぞれの研磨
が異なるようになる。従って、定期的にコンディショニ
ングを行って、粗さの一定したパッド面を与える必要が
ある。
【0041】コンディショニングにより、ポリシングパ
ッドの表面を平坦ではなくなるように変形させる。この
コンディショニングのプロセスでは、ポリシングパッド
120の研磨面122を物理的に研磨して、その粗さを
回復させる。この研磨により、パッドを「摩耗」させ、
即ち、ポリシングパッドの表面から材料を取り除く。ポ
リシングパッドの摩耗は、非均一になされることもあ
る。これは、コンディショナー装置130(図3参照)
が除去する材料が、ポリシングパッド120の領域によ
って他の領域よりも多くなることによる。
ッドの表面を平坦ではなくなるように変形させる。この
コンディショニングのプロセスでは、ポリシングパッド
120の研磨面122を物理的に研磨して、その粗さを
回復させる。この研磨により、パッドを「摩耗」させ、
即ち、ポリシングパッドの表面から材料を取り除く。ポ
リシングパッドの摩耗は、非均一になされることもあ
る。これは、コンディショナー装置130(図3参照)
が除去する材料が、ポリシングパッド120の領域によ
って他の領域よりも多くなることによる。
【0042】このパッドの非均一な厚さにより、基板ポ
リシング速度に影響が与えられる。基板10の表面22
(図6参照)が、ポリシングパッド120の表面122
に対して押圧されたとき、ポリシングパッドの薄い方の
領域は,厚い方の領域よりも圧縮が少なくなり、そのた
め、基板10へかかる圧力が少なくなる。従って、ポリ
シングパッドの薄い方の領域の方が、厚い領域よりも遅
い速度で基板ポリシングがなされることとなるだろう。
そのため、ポリシングパッドの厚さの非均一性が、基板
外側層を非均一にすることがある。
リシング速度に影響が与えられる。基板10の表面22
(図6参照)が、ポリシングパッド120の表面122
に対して押圧されたとき、ポリシングパッドの薄い方の
領域は,厚い方の領域よりも圧縮が少なくなり、そのた
め、基板10へかかる圧力が少なくなる。従って、ポリ
シングパッドの薄い方の領域の方が、厚い領域よりも遅
い速度で基板ポリシングがなされることとなるだろう。
そのため、ポリシングパッドの厚さの非均一性が、基板
外側層を非均一にすることがある。
【0043】使用していないポリシングパッドは通常
は、平坦な表面を有している。しかし、図7に模式的に
示されるように、使用済みのポリシングパッド120の
厚さ”t”は、ポリシングパッドの直径”d”の位置に
応じて変化する。ポリシングパッドは典型的には、リン
グ領域121の方がポリシングパッドの中心123やエ
ッジ125よりもより多く摩耗する。リング121の半
径は、ポリシングパッドの半径”R”のおよそ半分であ
る。
は、平坦な表面を有している。しかし、図7に模式的に
示されるように、使用済みのポリシングパッド120の
厚さ”t”は、ポリシングパッドの直径”d”の位置に
応じて変化する。ポリシングパッドは典型的には、リン
グ領域121の方がポリシングパッドの中心123やエ
ッジ125よりもより多く摩耗する。リング121の半
径は、ポリシングパッドの半径”R”のおよそ半分であ
る。
【0044】コンディショニング装置130は最終的に
は、効果的にポリシングするには薄過ぎるようになるま
でポリシングパッド120を摩耗して使いきる。しか
し、ポリシングパッドは通常は、摩耗による使いきりの
前に、非均一性が生じるため、捨てられてしまう。典型
的なポリシングパッドの寿命は、ウエハを処理する毎に
パッドをコンディショニングすると仮定して、およそウ
エハ350枚である。
は、効果的にポリシングするには薄過ぎるようになるま
でポリシングパッド120を摩耗して使いきる。しか
し、ポリシングパッドは通常は、摩耗による使いきりの
前に、非均一性が生じるため、捨てられてしまう。典型
的なポリシングパッドの寿命は、ウエハを処理する毎に
パッドをコンディショニングすると仮定して、およそウ
エハ350枚である。
【0045】ポリシングパッドが回転しているため、コ
ンディショニングのプロセスとポリシングのプロセスは
図7に示されるように、放射方向に対称な摩耗のパター
ンを形成する。パターンの厚さが放射方向に対称的であ
るため、ポリシング装置のオペレータは、パッドのプロ
ファイルを測定することによりコンディショニングのプ
ロセスを評価することができる。パッドのプロファイル
とは、直径に沿ったパッドの厚さである。オペレータ
は、n回のコンディショニング操作、例えば20回の後
に、パッドのプロファイルを測定して、パッドのどの部
分が最も劣化しているかを決定し、また、摩耗速度が変
化しているかどうかを決定することができる。オペレー
タは、異なるコンディショニングプロセスにさらされた
ポリシングパッドのパッドプロファイルを比較すること
により、「最も良い」コンディショニングプロセス、即
ち、パッド厚さにおける非均一性を最も少なくするコン
ディショニングプロセスを見出すことが可能である。
ンディショニングのプロセスとポリシングのプロセスは
図7に示されるように、放射方向に対称な摩耗のパター
ンを形成する。パターンの厚さが放射方向に対称的であ
るため、ポリシング装置のオペレータは、パッドのプロ
ファイルを測定することによりコンディショニングのプ
ロセスを評価することができる。パッドのプロファイル
とは、直径に沿ったパッドの厚さである。オペレータ
は、n回のコンディショニング操作、例えば20回の後
に、パッドのプロファイルを測定して、パッドのどの部
分が最も劣化しているかを決定し、また、摩耗速度が変
化しているかどうかを決定することができる。オペレー
タは、異なるコンディショニングプロセスにさらされた
ポリシングパッドのパッドプロファイルを比較すること
により、「最も良い」コンディショニングプロセス、即
ち、パッド厚さにおける非均一性を最も少なくするコン
ディショニングプロセスを見出すことが可能である。
【0046】更に、オペレータは、ポリシングプロセス
のパラメータを適正に選択することにより、ポリシング
パッドの非平坦性や非均一性を補償することが可能であ
り、このパラメータは、例えば、基板にかかる圧力や、
ポリシングパッドの回転速度や、基板回転速度や、基板
が特定のパッドの配置に留っている時間の長さであるド
エル時間等である。例えば、パッドの厚い領域と薄い領
域の両方の上で基板を選択的に掃引することにより、基
板の外側層が、実質的に一様にポリシングを受けるよう
にしてもよい。あるいは、ポリシングパッドの表面12
2全面の厚さの変化が所定の値を越えたときにポリシン
グパッドを捨てるという選択肢をオペレータが常に有し
ている。
のパラメータを適正に選択することにより、ポリシング
パッドの非平坦性や非均一性を補償することが可能であ
り、このパラメータは、例えば、基板にかかる圧力や、
ポリシングパッドの回転速度や、基板回転速度や、基板
が特定のパッドの配置に留っている時間の長さであるド
エル時間等である。例えば、パッドの厚い領域と薄い領
域の両方の上で基板を選択的に掃引することにより、基
板の外側層が、実質的に一様にポリシングを受けるよう
にしてもよい。あるいは、ポリシングパッドの表面12
2全面の厚さの変化が所定の値を越えたときにポリシン
グパッドを捨てるという選択肢をオペレータが常に有し
ている。
【0047】図8に示されるように、パッドプロファイ
ラー200を用いてポリシングパッド120の厚さ”
t”を測定する。図12に最も明確に示されまた下記に
説明するように、使用の際は、パッドプロファイラー2
00がプラーテン110上に装着される。使用しないと
きは、パッドプロファイラー200は、ケミカルメカニ
カルポリシングシステム50とは別に保管されてもよ
い。
ラー200を用いてポリシングパッド120の厚さ”
t”を測定する。図12に最も明確に示されまた下記に
説明するように、使用の際は、パッドプロファイラー2
00がプラーテン110上に装着される。使用しないと
きは、パッドプロファイラー200は、ケミカルメカニ
カルポリシングシステム50とは別に保管されてもよ
い。
【0048】パッドプロファイラー200は、プラーテ
ンに係合するための装着点ないし配置を3つ有してい
る。装着点のそれぞれは、プラーテン上に置かれてパッ
ドプロファイラーをその上に支持するためのフットを有
している。また、装着点のそれぞれはプラーテンのリム
を把持してパッドプロファイラーを適所に保持するため
の、下に突き出るタブを有している。
ンに係合するための装着点ないし配置を3つ有してい
る。装着点のそれぞれは、プラーテン上に置かれてパッ
ドプロファイラーをその上に支持するためのフットを有
している。また、装着点のそれぞれはプラーテンのリム
を把持してパッドプロファイラーを適所に保持するため
の、下に突き出るタブを有している。
【0049】パッドプロファイラー200は、2点装着
組立体202と1点装着組立体204とを有し、プラー
テンに対面する3点支持を与えている。2点装着組立体
202は、ベース208から上向きに突き出る支持部材
206を有している。ベース208は、下に突き出るタ
ブ210及び212をその外側エッジに有している。下
に突き出るタブのそれぞれの内向きに、2つの装着フッ
ト216及び218が配置されている。これらフットは
ベース208の下側220から下向きに突き出ている。
組立体202と1点装着組立体204とを有し、プラー
テンに対面する3点支持を与えている。2点装着組立体
202は、ベース208から上向きに突き出る支持部材
206を有している。ベース208は、下に突き出るタ
ブ210及び212をその外側エッジに有している。下
に突き出るタブのそれぞれの内向きに、2つの装着フッ
ト216及び218が配置されている。これらフットは
ベース208の下側220から下向きに突き出ている。
【0050】同様に、一定装着組立体204は、ベース
224から上向きに突き出る支持部材222を有してい
る。ベース224は、その外側エッジに下に突き出るタ
ブ226を1つ有している。この下に突き出るタブ22
6の前方で、装着フット228がベース224の下側2
30から下向きに突き出ている。ベース208の下側2
20及びベース224の下側230が、ポリシングパッ
ド120の表面122と実質的に平行となるような共通
面に置かれている。
224から上向きに突き出る支持部材222を有してい
る。ベース224は、その外側エッジに下に突き出るタ
ブ226を1つ有している。この下に突き出るタブ22
6の前方で、装着フット228がベース224の下側2
30から下向きに突き出ている。ベース208の下側2
20及びベース224の下側230が、ポリシングパッ
ド120の表面122と実質的に平行となるような共通
面に置かれている。
【0051】部材206及び222は、ベース208及
び224の上方で単一軸のガイド240を堅く支持して
いる。ガイド240は、プラーテンの直径よりも幾分か
長い。例えば、直径22インチのプラーテンでは、ガイ
ドは長さ約24インチであってもよく、また、ベースの
約1インチ上方に支持されていてもよい(1インチ=約
25.4mm)。ガイド240は、スライド組立体25
0を支持している。このスライド組立体は、ガイドの長
手軸に沿って水平に移動することができる。スライド組
立体250から突き出るアーム255には、位置センサ
ー260が接続されている(図13も参照)。作動の際
は、センサー260はポリシングパッド120の表面1
22の高さを決定する。
び224の上方で単一軸のガイド240を堅く支持して
いる。ガイド240は、プラーテンの直径よりも幾分か
長い。例えば、直径22インチのプラーテンでは、ガイ
ドは長さ約24インチであってもよく、また、ベースの
約1インチ上方に支持されていてもよい(1インチ=約
25.4mm)。ガイド240は、スライド組立体25
0を支持している。このスライド組立体は、ガイドの長
手軸に沿って水平に移動することができる。スライド組
立体250から突き出るアーム255には、位置センサ
ー260が接続されている(図13も参照)。作動の際
は、センサー260はポリシングパッド120の表面1
22の高さを決定する。
【0052】具体例の1つでは、センサー260はリニ
ア可変差動変換器(LVDT)である。センサー260
は、電子部のためのハウジング262と、ねじ切り管2
64と、感知アーム266とを有している。感知センサ
ー266は、ハウジング262の中でスライドにより上
下することが可能である。感知アーム266は使用の際
は、ポリシングパッドの表面上に置かれている。センサ
ー260は、感知アーム266の垂直位置を検出し、そ
の情報を電圧信号に変換する。センサー260は、感知
アーム266の垂直位置を約0.1ミクロンの正確性で
測定することが可能である。ねじ切り管264は、アー
ム255のねじ切り穴にねじ止めされ、センサー260
を適所に保持する。アーム255の下側のナット268
により、センサー260をアームに固定してもよい。別
の具体例では、センサー260は、アロマット(Aromat)
又はキーエンスレーザー(Keyence Laser) 等のレーザー
アナログ位置感知装置であってもよい。
ア可変差動変換器(LVDT)である。センサー260
は、電子部のためのハウジング262と、ねじ切り管2
64と、感知アーム266とを有している。感知センサ
ー266は、ハウジング262の中でスライドにより上
下することが可能である。感知アーム266は使用の際
は、ポリシングパッドの表面上に置かれている。センサ
ー260は、感知アーム266の垂直位置を検出し、そ
の情報を電圧信号に変換する。センサー260は、感知
アーム266の垂直位置を約0.1ミクロンの正確性で
測定することが可能である。ねじ切り管264は、アー
ム255のねじ切り穴にねじ止めされ、センサー260
を適所に保持する。アーム255の下側のナット268
により、センサー260をアームに固定してもよい。別
の具体例では、センサー260は、アロマット(Aromat)
又はキーエンスレーザー(Keyence Laser) 等のレーザー
アナログ位置感知装置であってもよい。
【0053】また、1点装着体204の支持部材222
は、ロータリーモーター270を支持している。ロータ
リーモーター270はステッパーモーターであることが
好ましいが、エンコーダーフィードバックを有するDC
モーターであってもよい。ロータリーモーター270
は、個別のステップにおいて、長い親ねじ280を自転
させる。親ねじ280の1つの端部282は、ロータリ
ーモーター270により支持され、単体の端部283
は、ロータリー接続部により支持されて、支持部材20
6を支持する。
は、ロータリーモーター270を支持している。ロータ
リーモーター270はステッパーモーターであることが
好ましいが、エンコーダーフィードバックを有するDC
モーターであってもよい。ロータリーモーター270
は、個別のステップにおいて、長い親ねじ280を自転
させる。親ねじ280の1つの端部282は、ロータリ
ーモーター270により支持され、単体の端部283
は、ロータリー接続部により支持されて、支持部材20
6を支持する。
【0054】横通路287を有するフランジ285が、
スライド組立体250から突き出ている。親ねじ280
が通路287の中を通過して、通路287のフランジ2
85に装着されるねじ切り管290に係合する(図13
も参照)。親ねじ280が1インチ当たりおよそ4つの
ねじ山を有している場合で、且つ、モーター270の各
ステップが、1回転の約5x10-5でねじ280を回す
場合は、モータによる各ステップは、スライド組立体2
50を約1.25x10-5インチ移動させる。
スライド組立体250から突き出ている。親ねじ280
が通路287の中を通過して、通路287のフランジ2
85に装着されるねじ切り管290に係合する(図13
も参照)。親ねじ280が1インチ当たりおよそ4つの
ねじ山を有している場合で、且つ、モーター270の各
ステップが、1回転の約5x10-5でねじ280を回す
場合は、モータによる各ステップは、スライド組立体2
50を約1.25x10-5インチ移動させる。
【0055】図9に示されるように、パッドプロファイ
ラー200の構成は、3つの装着フット216、218
及び228への重量を均等に配分することを可能とする
ため、安定なプラーテン装着の構成を確保することがで
きる。ベース224及びフット228は、図9ではモー
ター270の下に隠れているが、図12では見ることが
できる。ベース224は、その形状が略三角形である
(図12参照)。ベース208は、細いアーム294と
裾が広がるアーム296とを有する「L字型」である。
下に突き出るタブ210及び212は、L字型ベース2
08の外側コーナーに配置される。下に突き出るタブ2
26は、ベース224の内側コーナーに配置される。ロ
ータリーモーター270の重量のほとんどが、支持部材
222を介して装着フットを直接圧迫している。
ラー200の構成は、3つの装着フット216、218
及び228への重量を均等に配分することを可能とする
ため、安定なプラーテン装着の構成を確保することがで
きる。ベース224及びフット228は、図9ではモー
ター270の下に隠れているが、図12では見ることが
できる。ベース224は、その形状が略三角形である
(図12参照)。ベース208は、細いアーム294と
裾が広がるアーム296とを有する「L字型」である。
下に突き出るタブ210及び212は、L字型ベース2
08の外側コーナーに配置される。下に突き出るタブ2
26は、ベース224の内側コーナーに配置される。ロ
ータリーモーター270の重量のほとんどが、支持部材
222を介して装着フットを直接圧迫している。
【0056】ポリシングパッドに取り付けるときは、ガ
イド240及び親ねじ280を、ポリシングパッド12
0の中心を貫通する直径セグメント300に平行に伸び
ている。アーム255は、センサー260がセグメント
300の上方に配置されるように、スライド組立体25
0から外側に突出している。このように、モーター27
0が親ねじを回したときに、スライド組立体250がガ
イド240に沿って移動し、センサー260が直径セグ
メント300に沿って移動する。
イド240及び親ねじ280を、ポリシングパッド12
0の中心を貫通する直径セグメント300に平行に伸び
ている。アーム255は、センサー260がセグメント
300の上方に配置されるように、スライド組立体25
0から外側に突出している。このように、モーター27
0が親ねじを回したときに、スライド組立体250がガ
イド240に沿って移動し、センサー260が直径セグ
メント300に沿って移動する。
【0057】図13に戻れば、感知アーム266の底部
の丸いヘッド302が、ポリシングパッド120の表面
上に置かれている。高さセンサー260が直径セグメン
ト300に沿って移動するため、丸いヘッド302はポ
リシングパッド表面122の等高線を上下に移動する。
センサー260はセグメント300に沿って、感知アー
ム266のずれを測定して、このセグメントに沿ったパ
ッドのプロファイルを与える。
の丸いヘッド302が、ポリシングパッド120の表面
上に置かれている。高さセンサー260が直径セグメン
ト300に沿って移動するため、丸いヘッド302はポ
リシングパッド表面122の等高線を上下に移動する。
センサー260はセグメント300に沿って、感知アー
ム266のずれを測定して、このセグメントに沿ったパ
ッドのプロファイルを与える。
【0058】再び図9に戻り、L字型ベース202の屈
曲部304は、直径セグメント300と調心しており、
センサ260がポリシングパッドのエッジでセグメント
300の端部を測定することをパッドプロファイラー2
00が妨害しないように、十分な窪みが形成されてい
る。しかし、この測定を行うためには、アーム255
は、示されているとは反対の向きに突き出る必要があ
る。
曲部304は、直径セグメント300と調心しており、
センサ260がポリシングパッドのエッジでセグメント
300の端部を測定することをパッドプロファイラー2
00が妨害しないように、十分な窪みが形成されてい
る。しかし、この測定を行うためには、アーム255
は、示されているとは反対の向きに突き出る必要があ
る。
【0059】図10に示されるように、ポリシングパッ
ド120はプラーテン110上に置かれている。ポリシ
ングパッド120には3つのノッチ310、312及び
314が形成され、プラーテンの上面320を露出させ
ている。ノッチ310、312及び314は、パッドプ
ロファイラーの3つの装着フット216、218及び2
28の配置に対応して配置される。これらノッチは、こ
れら装着フットをポリシングパッド120の表面122
の上ではなくプラーテン110の上面320の上に置く
ことが可能であれば、三角形でも、方形でも、半円形で
も、その他適当な形状であってもよい。
ド120はプラーテン110上に置かれている。ポリシ
ングパッド120には3つのノッチ310、312及び
314が形成され、プラーテンの上面320を露出させ
ている。ノッチ310、312及び314は、パッドプ
ロファイラーの3つの装着フット216、218及び2
28の配置に対応して配置される。これらノッチは、こ
れら装着フットをポリシングパッド120の表面122
の上ではなくプラーテン110の上面320の上に置く
ことが可能であれば、三角形でも、方形でも、半円形で
も、その他適当な形状であってもよい。
【0060】装着組立体202及び204は、ある程度
同様の構成を有している。装着組立体202は、上述の
如く、2つの装着フット216及び218と、関連する
2つのタブ210及び212とを有しており、装着組立
体204は、1つの装着フット228と関連するタブ2
26とを有している。図11に示されるように、フット
228は、ベース224の表面230から下向きに突き
出ている。フット228は、丸いチップ330で終了し
てプラーテンの表面320との接触が適正と成るように
確保しているが、チップ330は平坦であってもよい。
下に突き出るタブ226は、プラーテン110の円形の
外側リム332に接しており(図9及び10参照)、ベ
ース224の外側エッジから突き出ている。ねじ335
が下に突き出るタブ226の中を通っている。また、下
に突き出るタブ210及び212の中にも、ねじが通っ
ている。
同様の構成を有している。装着組立体202は、上述の
如く、2つの装着フット216及び218と、関連する
2つのタブ210及び212とを有しており、装着組立
体204は、1つの装着フット228と関連するタブ2
26とを有している。図11に示されるように、フット
228は、ベース224の表面230から下向きに突き
出ている。フット228は、丸いチップ330で終了し
てプラーテンの表面320との接触が適正と成るように
確保しているが、チップ330は平坦であってもよい。
下に突き出るタブ226は、プラーテン110の円形の
外側リム332に接しており(図9及び10参照)、ベ
ース224の外側エッジから突き出ている。ねじ335
が下に突き出るタブ226の中を通っている。また、下
に突き出るタブ210及び212の中にも、ねじが通っ
ている。
【0061】図12に示されるように、フット216、
218及び228がそれぞれ、ノッチ310、312及
び314の中にフィットして、プラーテン110の上面
320に置かれるように、パッドプロファイラー200
が配置される。そして、タブ210、212及び226
の3つのねじ335のそれぞれが締められて、プラーテ
ンリム332を係合し、パッドプロファイラー200を
しっかりと適所に保持する。
218及び228がそれぞれ、ノッチ310、312及
び314の中にフィットして、プラーテン110の上面
320に置かれるように、パッドプロファイラー200
が配置される。そして、タブ210、212及び226
の3つのねじ335のそれぞれが締められて、プラーテ
ンリム332を係合し、パッドプロファイラー200を
しっかりと適所に保持する。
【0062】図14に示されるように、具体例の1つで
は、ガイド240は、ボルト352によってベース25
0に接続されるT字型突起部355を有している。スラ
イド組立体250は、側部ないし部材360を有するハ
ウジングを有しており、この側部ないし部材360は、
ベース350及びT字型突起部355により形成される
ギャップ365の中まで突き出ている。スライド組立体
250の側部ないし部材360はボイド空間370を形
成しており、その内部では、1つ以上のホイール375
が、例えば車軸376により、支持されている。ホイー
ル375は、T字型突起部355のエッジの上に載って
おり、スライド組立体250がガイド240に沿って容
易に移動できるようになる。ホイール及びT字型突起部
は、低摩擦材料でできていてもよく、又は、潤滑処理が
なされていてもよい。
は、ガイド240は、ボルト352によってベース25
0に接続されるT字型突起部355を有している。スラ
イド組立体250は、側部ないし部材360を有するハ
ウジングを有しており、この側部ないし部材360は、
ベース350及びT字型突起部355により形成される
ギャップ365の中まで突き出ている。スライド組立体
250の側部ないし部材360はボイド空間370を形
成しており、その内部では、1つ以上のホイール375
が、例えば車軸376により、支持されている。ホイー
ル375は、T字型突起部355のエッジの上に載って
おり、スライド組立体250がガイド240に沿って容
易に移動できるようになる。ホイール及びT字型突起部
は、低摩擦材料でできていてもよく、又は、潤滑処理が
なされていてもよい。
【0063】図15に示される別の具体例では、パッド
プロファイラー200は、デュアルガイドシステムを採
用している。親ねじ280が、第1のガイド380と第
2のガイド382との間に載っている。デュアルスライ
ド組立体385は、ガイド380及び382の両方を把
持している。デュアルのスライド380及び382は、
ポリシングパッドの表面に垂直な平面内で装着組立体2
02及び204により支持されていることが好ましい。
センサー260は、アーム255によりデュアルスライ
ド組立体385に接続される。デュアルガイドシステム
は、トムソン社(Thomson, Inc.) から入手可能である。
プロファイラー200は、デュアルガイドシステムを採
用している。親ねじ280が、第1のガイド380と第
2のガイド382との間に載っている。デュアルスライ
ド組立体385は、ガイド380及び382の両方を把
持している。デュアルのスライド380及び382は、
ポリシングパッドの表面に垂直な平面内で装着組立体2
02及び204により支持されていることが好ましい。
センサー260は、アーム255によりデュアルスライ
ド組立体385に接続される。デュアルガイドシステム
は、トムソン社(Thomson, Inc.) から入手可能である。
【0064】図16に示されるように、パッドプロファ
イラー200は、コンピュータ制御システム400に接
続される。このコンピュータ制御システムは、中央演算
ユニット(CPU)402と、メモリー404と、入力
/出力ポート(I/Oポート)406とを有しているこ
とが好ましい。更に、制御システム400は、CRT等
のディスプレイ410と、キーボード等の入力装置41
2と、ハードディスク等の非揮発性ストレージ414と
を有している。I/Oポート406は、制御システム4
00を、センサー260からの入力信号ライン420及
びロータリーモーター270への出力信号ライン425
へと接続させる。制御システム400は、メモリー40
4からパッドプロファイリングのプログラム430を走
らせる。パッドプロファイリングプログラム430は、
2つの大きな器のウエハを有している。センサー260
を直径セグメント300に沿って移動させる目的で、出
力信号ライン425を介してロータリーモータ270を
制御する事と、入力信号ライン420からの信号をデジ
タル位置信号に変換して、ディスク414にそのデータ
を保管する事とである。
イラー200は、コンピュータ制御システム400に接
続される。このコンピュータ制御システムは、中央演算
ユニット(CPU)402と、メモリー404と、入力
/出力ポート(I/Oポート)406とを有しているこ
とが好ましい。更に、制御システム400は、CRT等
のディスプレイ410と、キーボード等の入力装置41
2と、ハードディスク等の非揮発性ストレージ414と
を有している。I/Oポート406は、制御システム4
00を、センサー260からの入力信号ライン420及
びロータリーモーター270への出力信号ライン425
へと接続させる。制御システム400は、メモリー40
4からパッドプロファイリングのプログラム430を走
らせる。パッドプロファイリングプログラム430は、
2つの大きな器のウエハを有している。センサー260
を直径セグメント300に沿って移動させる目的で、出
力信号ライン425を介してロータリーモータ270を
制御する事と、入力信号ライン420からの信号をデジ
タル位置信号に変換して、ディスク414にそのデータ
を保管する事とである。
【0065】パッドプロファイリングプログラム430
は、非常に単純なプロセスで走らせてもよい。例えば、
プログラム430は、センサー260が移動するだろう
経路の始点及び終点をロードすることにより開始しても
よい。プログラム430は、センサー260を始点に移
動させるように、モーター270に命令を出す。そし
て、プログラム430はループに進入する。カウンター
を増加させて1ステップ毎に回転させてセンサーを前進
させ、センサーからの測定値を取り込み、この測定値及
びカウンターの数値をディスク41に保存するよう、モ
ーター270に命令をする。センサー260が終点に到
達するまで、プログラム430はループを繰り返す。
は、非常に単純なプロセスで走らせてもよい。例えば、
プログラム430は、センサー260が移動するだろう
経路の始点及び終点をロードすることにより開始しても
よい。プログラム430は、センサー260を始点に移
動させるように、モーター270に命令を出す。そし
て、プログラム430はループに進入する。カウンター
を増加させて1ステップ毎に回転させてセンサーを前進
させ、センサーからの測定値を取り込み、この測定値及
びカウンターの数値をディスク41に保存するよう、モ
ーター270に命令をする。センサー260が終点に到
達するまで、プログラム430はループを繰り返す。
【0066】センサー260は、直接ポリシングパッド
120の厚さを測定するのではなく、ヘッド302の位
置を測定している。厚さの測定を行う目的で、ポリシン
グ装置は、ポリシングパッドがあるときとないときのヘ
ッドの位置を比較する。
120の厚さを測定するのではなく、ヘッド302の位
置を測定している。厚さの測定を行う目的で、ポリシン
グ装置は、ポリシングパッドがあるときとないときのヘ
ッドの位置を比較する。
【0067】パッドのプロファイルを形成するため、パ
ッドプロファイラー200は、新しいポリシングパッド
の上面の、放射方向セグメント440(図12参照)の
ように、半径の端から端までをスキャンする。ポリシン
グパッドの摩耗のパターンは放射方向に対称的と仮定す
れば、放射方向セグメント440に沿って取り込まれた
測定値が、ポリシングパッド全体の周りのパッドプロフ
ァイルを代表していると仮定される。このスキャンの結
果は、メモリー404及び/又はディスク414の中に
ベースラインファイルとしてセーブされる。n回のポリ
シングの操作の後、パッドプロファイラー200が摩耗
したポリシングパッドをスキャンしてその結果を測定フ
ァイルとしてセーブする。新たなパッドの測定値と摩耗
したパッドの測定値との間の差がパッドの厚さの変化で
あるため、コンピュータシステム400は、測定スキャ
ンからベースラインスキャンを減じて、パッドの摩耗の
プロファイルを与える。パッドプロファイラー200
は、ポリシングプロセス及びコンディショニングプロセ
スを所定の回数行った後、続けて測定のスキャンを行っ
て、一連の測定スキャン値を得てもよい。この場合は、
コンピュータシステム400は、各測定スキャン値から
もともとのベースラインを減じ、一連のパッドプロファ
イルを与えてもよい。この一連のパッドプロファイルを
ディスプレイして、ポリシングパッドの動的な摩耗の状
態を示してもよい。
ッドプロファイラー200は、新しいポリシングパッド
の上面の、放射方向セグメント440(図12参照)の
ように、半径の端から端までをスキャンする。ポリシン
グパッドの摩耗のパターンは放射方向に対称的と仮定す
れば、放射方向セグメント440に沿って取り込まれた
測定値が、ポリシングパッド全体の周りのパッドプロフ
ァイルを代表していると仮定される。このスキャンの結
果は、メモリー404及び/又はディスク414の中に
ベースラインファイルとしてセーブされる。n回のポリ
シングの操作の後、パッドプロファイラー200が摩耗
したポリシングパッドをスキャンしてその結果を測定フ
ァイルとしてセーブする。新たなパッドの測定値と摩耗
したパッドの測定値との間の差がパッドの厚さの変化で
あるため、コンピュータシステム400は、測定スキャ
ンからベースラインスキャンを減じて、パッドの摩耗の
プロファイルを与える。パッドプロファイラー200
は、ポリシングプロセス及びコンディショニングプロセ
スを所定の回数行った後、続けて測定のスキャンを行っ
て、一連の測定スキャン値を得てもよい。この場合は、
コンピュータシステム400は、各測定スキャン値から
もともとのベースラインを減じ、一連のパッドプロファ
イルを与えてもよい。この一連のパッドプロファイルを
ディスプレイして、ポリシングパッドの動的な摩耗の状
態を示してもよい。
【0068】ベースラインのスキャン及び測定スキャン
の例と、その結果のパッドプロファイルとが、図17A
〜17Bに例示されており、ここでは、放射方向セグメ
ント440に沿った位置がX軸に、ヘッド302のセン
サー測定値がY軸になる。ポリシングパッドプロファイ
ルの結果の例が、図17Cに示されており、ここでは、
放射方向セグメント440に沿った位置がX軸に、パッ
ドの厚さの変化がY軸になる。図17Aに示されるよう
に、スライド240が新たなポリシングパッド120の
表面と厳密に平行ではない場合は、その後パッドの端か
ら端までセンサー260が移動する際に、直線状に傾斜
する応答450を発生させるであろう。図17Bに示さ
れるように、使用済みのポリシングパッドがプラーテン
上にある場合は、センサー260は直線ではない応答4
55を発生するであろう。パッドの厚さを放射方向セグ
メント440に沿った距離の関数として決定するため、
応答455から応答450を減じて、パッドプロファイ
ル460を得る。この例では、パッドプロファイル46
0により、ポリシングパッド120がポリシングパッド
の半径のおよそ半分のところに配置されるリングで最も
薄くなっていることが示される(図7参照)。
の例と、その結果のパッドプロファイルとが、図17A
〜17Bに例示されており、ここでは、放射方向セグメ
ント440に沿った位置がX軸に、ヘッド302のセン
サー測定値がY軸になる。ポリシングパッドプロファイ
ルの結果の例が、図17Cに示されており、ここでは、
放射方向セグメント440に沿った位置がX軸に、パッ
ドの厚さの変化がY軸になる。図17Aに示されるよう
に、スライド240が新たなポリシングパッド120の
表面と厳密に平行ではない場合は、その後パッドの端か
ら端までセンサー260が移動する際に、直線状に傾斜
する応答450を発生させるであろう。図17Bに示さ
れるように、使用済みのポリシングパッドがプラーテン
上にある場合は、センサー260は直線ではない応答4
55を発生するであろう。パッドの厚さを放射方向セグ
メント440に沿った距離の関数として決定するため、
応答455から応答450を減じて、パッドプロファイ
ル460を得る。この例では、パッドプロファイル46
0により、ポリシングパッド120がポリシングパッド
の半径のおよそ半分のところに配置されるリングで最も
薄くなっていることが示される(図7参照)。
【0069】別の構成では、パッドプロファイラー20
0は、ケミカルメカニカルポリシングシステム50のポ
リシング装置80に永久的に固定されてもよい。このよ
うな配置の1つでは、ガイドは、回転可能なベースによ
ってテーブルトップに取り付けられているアームに、装
着されている。別の構成では、ガイドは支持板156の
底面に装着されていてもよい。センサーは、ガイドに支
持されるスライド組立体に装着されていてもよい。スラ
イド組立体は、ポリシングパッド120のプロファイル
を測定するために、ガイドに沿って水平に移動すること
ができる。
0は、ケミカルメカニカルポリシングシステム50のポ
リシング装置80に永久的に固定されてもよい。このよ
うな配置の1つでは、ガイドは、回転可能なベースによ
ってテーブルトップに取り付けられているアームに、装
着されている。別の構成では、ガイドは支持板156の
底面に装着されていてもよい。センサーは、ガイドに支
持されるスライド組立体に装着されていてもよい。スラ
イド組立体は、ポリシングパッド120のプロファイル
を測定するために、ガイドに沿って水平に移動すること
ができる。
【0070】これまでを纏めれば、本発明のパッドプロ
ファイラーは、ポリシングパッドの上方でプロファイラ
ーを支持する3点マウントを有している。スライド組立
体はガイド上に支持され、センサーはスライド組立体に
接続されポリシングパッドの直径セグメントの上方に配
置される。プロファイラーは、親ねじを用いて、ポリシ
ングパッドの端から端までスライド組立体を駆動させ
る。本発明の利点には、ポリシングプロセスのパラメー
タを最適化するため、あるいはコンディショニングプロ
セスを選択するために、ポリシングパッドの厚さを測定
する事がある。更なる利点としては、プロファイラーを
パッドの上方で安定に支持する事と、パッドの直径に沿
ってセンサーをスムーズに動かす事が含まれる。
ファイラーは、ポリシングパッドの上方でプロファイラ
ーを支持する3点マウントを有している。スライド組立
体はガイド上に支持され、センサーはスライド組立体に
接続されポリシングパッドの直径セグメントの上方に配
置される。プロファイラーは、親ねじを用いて、ポリシ
ングパッドの端から端までスライド組立体を駆動させ
る。本発明の利点には、ポリシングプロセスのパラメー
タを最適化するため、あるいはコンディショニングプロ
セスを選択するために、ポリシングパッドの厚さを測定
する事がある。更なる利点としては、プロファイラーを
パッドの上方で安定に支持する事と、パッドの直径に沿
ってセンサーをスムーズに動かす事が含まれる。
【0071】本発明はここまで、好ましい具体例に関し
て説明をしてきた。しかし、本発明は、ここに描写され
記載されてきた具体例に限定されるものではない。むし
ろ、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって画成さ
れるものである。
て説明をしてきた。しかし、本発明は、ここに描写され
記載されてきた具体例に限定されるものではない。むし
ろ、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によって画成さ
れるものである。
【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、基板の模式的な断面図である。
チングを例示する、基板の模式的な断面図である。
【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、基板の模式的な断面図である。
磨する工程を例示する、基板の模式的な断面図である。
【図3】ケミカルメカニカルポリシング装置の模式的な
斜視図である。
斜視図である。
【図4】図3のケミカルメカニカルポリシング装置の模
式的な斜視分解図である。
式的な斜視分解図である。
【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、研磨装置の模式的な上
面図である。
われる際のウエハの様子を示す、研磨装置の模式的な上
面図である。
【図6】ポリシングパッドの模式的な側面図である。
【図7】摩耗したポリシングパッドの部分的に断面を示
す模式的な斜視図である。
す模式的な斜視図である。
【図8】本発明に従ったパッドプロファイラーの模式的
な側面図である。
な側面図である。
【図9】図8の9−9線に沿った断面図である。
【図10】プラーテン上のポリシングパッドの模式的な
斜視図である。
斜視図である。
【図11】本発明のパッドプロファイラーの装着点の模
式的な斜視図である。
式的な斜視図である。
【図12】ポリシングパッド上に装着された本発明のパ
ッドプロファイラーの模式的な斜視図である。
ッドプロファイラーの模式的な斜視図である。
【図13】本発明のパッドプロファイラーのガイドに装
着されたスライドの模式的な斜視図である。
着されたスライドの模式的な斜視図である。
【図14】図9の14−14線に沿った断面図である。
【図15】デュアルスライドシステムを用いる本発明に
従ったパッドプロファイラーの模式的な斜視図である。
従ったパッドプロファイラーの模式的な斜視図である。
【図16】本発明のパッドプロファイラーのためのコン
ピュータ制御システムの模式的なブロック線図である。
ピュータ制御システムの模式的なブロック線図である。
【図17】パッドプロファイラーを例示する模式的なグ
ラフである。
ラフである。
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、121…リング領域、122…
パッド表面、123…中心、124…パッド上層、12
5…エッジ、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…パッドプロファ
イラー、202…2点装着組立体、204…1点装着組
立体、206…支持部材、208…ベース、210,2
12…タブ、216,218…装着フット、220…下
側、222…支持部材、224…ベース、226…タ
ブ、228…装着フット、230…下側、240…ガイ
ド、250…スライド組立体、255…アーム、260
…位置センサー、262…ハウジング、264…ねじ切
り管、266…感知アーム、268…ナット、270…
ロータリーモーター、280…親ねじ、282…端部、
283…端部、285…フランジ、287…通路、29
0…ねじ切り管、294,296…アーム、300…直
径セグメント、302…ヘッド、304…屈曲部、31
0,312,314…ノッチ、320…プラーテンの表
面、330…チップ、332…外側リム、335…ね
じ、355…T字型突起部、360…部材、365…ギ
ャップ、370…ボイド空間、375…ホイール、37
6…車軸、380…第1のガイド、382第2のガイ
ド、385…デュアルスライド組立体、400…コンピ
ュータ制御システム、402…CPU、404…メモリ
ー、406…I/Oポート、410…ディスプレイ、4
08…入力装置、414…非揮発性ストレージ、420
…入力信号ライン、425…出力信号ライン、430…
パッドプロファイリングプログラム、440…放射方向
セグメント、450,455…応答、460…パッドプ
ロファイル。
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、121…リング領域、122…
パッド表面、123…中心、124…パッド上層、12
5…エッジ、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…パッドプロファ
イラー、202…2点装着組立体、204…1点装着組
立体、206…支持部材、208…ベース、210,2
12…タブ、216,218…装着フット、220…下
側、222…支持部材、224…ベース、226…タ
ブ、228…装着フット、230…下側、240…ガイ
ド、250…スライド組立体、255…アーム、260
…位置センサー、262…ハウジング、264…ねじ切
り管、266…感知アーム、268…ナット、270…
ロータリーモーター、280…親ねじ、282…端部、
283…端部、285…フランジ、287…通路、29
0…ねじ切り管、294,296…アーム、300…直
径セグメント、302…ヘッド、304…屈曲部、31
0,312,314…ノッチ、320…プラーテンの表
面、330…チップ、332…外側リム、335…ね
じ、355…T字型突起部、360…部材、365…ギ
ャップ、370…ボイド空間、375…ホイール、37
6…車軸、380…第1のガイド、382第2のガイ
ド、385…デュアルスライド組立体、400…コンピ
ュータ制御システム、402…CPU、404…メモリ
ー、406…I/Oポート、410…ディスプレイ、4
08…入力装置、414…非揮発性ストレージ、420
…入力信号ライン、425…出力信号ライン、430…
パッドプロファイリングプログラム、440…放射方向
セグメント、450,455…応答、460…パッドプ
ロファイル。
フロントページの続き (72)発明者 アーノルド アロンセン アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン フランシスコ, サーティース ア ヴェニュー 2135
Claims (4)
- 【請求項1】 ケミカルメカニカルポリシングシステム
においてポリシングパッドのプロファイルを測定するた
めの装置であって、 前記ポリシングパッドを支持するプラーテンの表面と実
質的に平行となるように調心されるガイドと、 前記ガイドに沿って移動するように前記ガイドを支持す
るマウントと、 前記ガイド上で支持されるスライド組立体と、 前記ポリシングパッドの放射方向セグメントの上方に配
置されるべき前記スライド組立体に、アームによって接
続されるセンサーとを備える装置。 - 【請求項2】 前記センサーが、リニア可変差動変換器
を備える請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記マウントが、前記プラーテン上に置
かれるための3つのフットを有する請求項1に記載の装
置。 - 【請求項4】 前記ガイドと平行に配置される親ねじを
更に備え、前記親ねじはモーターに接続されて前記モー
ターにより回転し、また、前記親ねじは、前記スライド
組立体のねじ切り開口を貫通する、請求項1に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/549,540 US5875559A (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Apparatus for measuring the profile of a polishing pad in a chemical mechanical polishing system |
US08/549540 | 1995-10-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09168963A true JPH09168963A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=24193419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32207396A Pending JPH09168963A (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ポリシングパッドのプロファイル測定のための装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5875559A (ja) |
JP (1) | JPH09168963A (ja) |
Cited By (6)
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CN109791882A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-05-21 | 应用材料公司 | 有机器人存取卡匣的化学机械研磨工具 |
JP2021030377A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 株式会社ディスコ | 測定装置 |
Families Citing this family (38)
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