(57)【要約】      （修正有）【課題】非同心円状の研磨均一性を補正可能な研磨システムを提供する。【解決手段】基板の前面の限られた領域で研磨が行われるタッチアップ研磨に使用する化学機械研磨システムにおいて、研磨パッド２００と基板１０の間の接触領域は、基板の半径表面より実質的に小さい場合がある。研磨中、研磨パッドは、軌道運動を行う。研磨パッドは、軌道運動の間、固定された角度配向で維持される。接触領域は、円弧形状である。接触領域は、研磨パッドの上部から下方に突出する１つ又は複数の下部２６０によって提供される。研磨パッドの周縁部は、環状部材に垂直方向に固定されてもよく、周縁部内の研磨パッドの残り部分は、垂直方向に自由であってもよい。【選択図】図１
2020092276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨システムであって、
研磨作業中に基板を保持するように構成された基板支持体と、
研磨パッド支持体と、
前記パッド支持体によって保持された研磨パッドであって、前記研磨パッドが、前記研磨パッド支持体に固定された上部、及び前記上部から下方に突出する下部を有しており、前記上部の上面が、前記研磨パッド支持体に当接し、前記下部の底面が、研磨中に前記基板の上面に接触する接触面を提供し、前記接触面が、前記基板の前記上面よりも小さく、前記上部が、第１の横寸法を有し、前記下部が、前記第１の横寸法より小さい第２の横寸法を有する、研磨パッドと、
前記基板支持体と前記研磨パッド支持体の間の相対的な運動を生成するように構成された駆動システムと
を備えている化学機械研磨システム。
【請求項２】
前記研磨パッド支持体が、前記研磨パッドにわたって広がる表面を有するプレートを備えており、前記研磨パッドの前記上部の上面のほぼ全面が前記プレートの前記表面に当接している、請求項１に記載の化学機械研磨システム。
【請求項３】
前記研磨パッド支持体が、環状部材を備えており、前記研磨パッドの前記上部の上面の周縁部が前記環状部材に当接し、且つ前記周縁部内の上面の残り部分が前記研磨パッド支持体に接触しない、請求項１に記載の化学機械研磨システム。
【請求項４】
前記パッド支持体上で前記研磨パッドの周縁セクションを保持する１つ又は複数のクランプをさらに備えている、請求項３に記載の化学機械研磨システム。
【請求項５】
前記研磨パッドの前記上部が、前記接触面の上の前記研磨パッドのセクションよりも大きな可撓性を有する屈曲セクションを含む、請求項３に記載の化学機械研磨システム。
【請求項６】
前記研磨パッドの前記下部の前記接触面に、スラリ搬送のための複数の溝をさらに備えており、前記複数の溝のうちの少なくとも幾つかが、前記研磨パッドの前記下部全体にわたって延在する、請求項１に記載の化学機械研磨システム。
【請求項７】
前記研磨パッド支持体の内部チャンバによって形成された圧力チャンバをさらに備えており、前記チャンバが、基板に対向する開口部を有し、前記開口部が、前記研磨パッドの前記研磨パッド支持体への連結によって封止されている、請求項１に記載の化学機械研磨システム。
【請求項８】
研磨パッドであって、
パッドキャリアへの取り付けのための上面を有する上部であって、第１の横寸法を有する、上部と、
前記上部から下方に突出する１つ又は複数の下部であって、前記１つ又は複数の下部の底面が、化学機械研磨中に基板に接触する接触面を提供し、各下部が、前記第１の横寸法より小さい第２の横寸法を有しており、前記１つ又は複数の下部からの前記接触面の全表面積が、前記上面の表面積の１０％以下である、１つ又は複数の下部と
を備えている研磨パッド。
【請求項９】
少なくとも前記下部が、実質的に均一な組成であるポリマー体であり、その中に分配された複数のポアを有する、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１０】
研磨層を備えており、下方に突出する前記下部が、前記研磨層内で形成されている、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
前記１つ又は複数の下部が、単一の突出部からなる、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
前記研磨層が、研磨領域を形成する横セクションよりも薄い可撓性の横セクションを含む、請求項８に記載の研磨パッド。
【請求項１３】
化学機械研磨システムであって、
研磨作業中に実質的に固定された角度配向で基板を保持するように構成された基板支持体と、
前記基板の半径以下の直径を有する研磨パッドを保持するように構成された可動パッド支持体と、
前記研磨パッドが前記基板の上面と接触している間に、前記パッド支持体及び前記研磨パッドを軌道運動で動かすように構成された駆動システムであって、前記軌道運動が、前記研磨パッドの直径以下の軌道半径を有し、且つ前記研磨パッドを、前記基板に対して、固定された角度配向で維持する、駆動システムと
を備えている化学機械研磨システム。
【請求項１４】
前記研磨パッドをさらに備えており、前記研磨パッドが、前記基板に接触する接触領域を有し、前記接触領域の直径が、前記基板の直径の約１から１０％の間である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記研磨パッドをさらに備えており、前記研磨パッドが、前記基板に接触する接触領域を有し、前記軌道半径が、前記接触領域の直径の約５から５０％の間である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記駆動システムが、パッド支持ヘッド内の凹部と、前記凹部の中へと延在する回転可能なカムと、前記カムを回転させるモータと、前記パッド支持ヘッドの回転を防ぐために前記パッド支持ヘッドを固定された支持体に連結するリンケージとを備えている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
化学機械研磨システムであって、
研磨作業中に実質的に固定された角度配向で基板を保持するように構成された基板支持体と、
前記基板に接触する接触領域を有する研磨パッドであって、前記接触領域が、前記基板の半径以下の直径を有する、研磨パッドと、
前記研磨パッドを保持するように構成された可動パッド支持体と、
前記研磨パッドの前記接触領域が前記基板の上面と接触している間に、前記パッド支持体及び前記研磨パッドを軌道運動で動かすように構成された駆動システムであって、前記軌道運動が、前記研磨パッドの直径以下の軌道半径を有し、且つ前記研磨パッドを、前記基板に対して、固定された角度配向で維持する、駆動システムと
を備えている化学機械研磨システム。
【請求項１８】
化学機械研磨の方法であって、
研磨パッドを、基板の半径以下の直径を有する接触領域内で基板に接触させることと、
前記研磨パッドの前記接触領域が前記基板の上面と接触している間に、前記研磨パッドと前記基板の間の相対的な運動を生成することであって、前記相対的な運動が、前記研磨パッドの直径以下の軌道半径を有する軌道運動を含む、生成することと、
前記軌道運動中に、前記研磨パッドを、前記基板に対して、実質的に固定された角度配向で維持することと
を含む方法。
【請求項１９】
前記軌道運動中に前記基板を固定された横方向位置で保持することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記軌道運動の瞬間速度の約５％以下の速度で、前記軌道運動中に前記研磨パッドを前記基板にわたって横方向にスイープさせることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
化学機械研磨システムであって、
研磨作業中に実質的に円形の基板を保持するように構成された基板支持体と、
研磨パッド支持体と、
前記パッド支持体によって保持された研磨パッドであって、前記研磨パッドが円弧状の接触領域を有し、前記円弧状の接触領域によって画定された円弧の中心点が、前記基板支持体によって保持された前記基板の中心と実質的に位置合わせされる、研磨パッドと
前記基板支持体と前記研磨パッド支持体の間の相対的な運動を生成するように構成された駆動システムと
を備えているシステム。
【請求項２２】
研磨アセンブリであって、
環状部材、及び基板に対向する開口部を有する凹部を含む研磨パッド支持体と、
前記パッド支持体によって保持された研磨パッドであって、前記研磨パッドが研磨中に基板に接触する研磨表面を有しており、前記研磨パッドの周縁部が前記環状部材に対して垂直方向に固定され、前記周縁部内の前記研磨パッドの残り部分が垂直方向に自由であり、前記研磨パッド支持体の前記基板に対向する開口部が、前記研磨パッドの背面に調整可能な圧力を供給するための加圧可能チャンバを画定するために前記研磨パッドによって密封される、研磨パッドと
を備えている研磨アセンブリ。
【請求項２３】
前記研磨パッド支持体が、ベース、及び前記ベースに固定された膜を含み、前記膜の外表面が前記研磨パッドの前記背面に第２の調整可能な圧力をもたらすように、前記ベースと前記膜の間の空間が第２の加圧可能チャンバを画定する、請求項２２に記載の研磨アセンブリ。
【請求項２４】
研磨パッドであって、
パッドキャリアへの取り付けのための上面を有する上部であって、第１の横寸法を有する、上部と、
前記上部から下方に突出する１つ又は複数の下部であって、前記１つ又は複数の下部の底面が、化学機械研磨中に基板に接触する接触面を提供し、前記上部が前記下部のすべての側面を越えて突出するように、各下部が、前記第１の横寸法より小さい第２の横寸法を有する、１つ又は複数の下部と、
前記パッドキャリアからの突出部を受け入れるための前記上部の上面内の複数の開孔であって、前記開孔が、前記下部の横方向外側の、前記研磨パッドの前記上部のセクション内に位置決めされている、複数の開孔と
を備えている研磨パッド。
【請求項２５】
前記複数の開孔が、前記研磨パッドの角に位置決めされる、請求項２４に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、化学機械研磨（ＣＭＰ）システムの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は通常、シリコンウェハに導電層、半導電層、又は絶縁層を連続的に堆積させることによって基板に形成される。１つの製造ステップは、非平面の表面上に充填層を堆積し、充填層を平坦化することを含む。特定の用途では、充填層は、パターン層の上面が露出するまで平坦化される。例えば、導電性充填層をパターン絶縁層上に堆積し、絶縁層内のトレンチ又は孔を充填することができる。平坦化後、高くなった絶縁層のパターン間に残っている金属層の部分が、基板上の薄膜回路間の導電経路になるビア、プラグ、およびラインを形成する。酸化物研磨などの他の用途では、非平面の表面上に既定の厚さが残るまで、充填層が平坦化される。加えて、基板表面の平坦化は、通常、フォトリソグラフィのために必要とされる。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、認知された平坦化方法の１つである。この平坦化方法では、通常、基板がキャリア又は研磨ヘッドに取り付けられる必要がある。基板の露出面は、通常、回転研磨パッドに当てられる。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷をかけ、基板を研磨パッドに押し付ける。研磨用研磨スラリが、通常、研磨パッドの表面に供給される。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、基板の研磨、例えば、基板の前面の限られた領域で研磨が行われる「タッチアップ研磨」のためのシステム及び装置を提供する。
【０００５】
一態様では、化学機械研磨システムは、基板支持体、可動パッド支持体、及び駆動システムを含む。基板支持体は、研磨作業中に基板を実質的に固定された角度配向で保持するように構成されている。可動パッド支持体は、基板の半径以下の直径を有する研磨パッドを保持するように構成されている。駆動システムは、研磨パッドが基板の上面と接触している間に、パッド支持体及び研磨パッドを軌道運動で動かすように構成されている。軌道運動は、研磨パッドの直径以下の軌道半径を有し、研磨パッドを、基板に対して、固定された角度配向で維持する。
【０００６】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。研磨パッドは、基板に接触する接触領域を有し得る。接触領域の直径は、基板の直径の約１から１０％の間であってもよい。軌道の半径は、接触領域の直径の約５から５０％の間であってもよい。駆動システムは、パッド支持ヘッド内の凹部、凹部の中へと延在する回転可能なカム、及びカムに対するモータを含み得る。リンケージは、パッド支持ヘッドの回転を防ぐために、パッド支持ヘッドを固定された支持体に連結し得る。位置決め駆動システムは、パッド支持ヘッドを基板にわたって横方向に動かし得る。位置決め駆動システムは、パッド支持ヘッドを２つの垂直方向に動かすように構成された２つの線形アクチュエータを含み得る。
【０００７】
別の態様では、化学機械研磨システムは、基板支持体、研磨パッド、可動パッド支持体、及び駆動システムを含む。基板支持体は、研磨作業中に基板を実質的に固定された角度配向で保持するように構成されている。研磨パッドは、基板と接触するための接触領域を有し、接触領域は、基板の半径以下の直径を有する。可動パッド支持体は、研磨パッドを保持するように構成されている。駆動システムは、研磨パッドの接触領域が基板の上面と接触している間に、パッド支持体及び研磨パッドを軌道運動で動かすように構成されている。軌道運動は、研磨パッドの直径以下の軌道半径を有し、研磨パッドを、基板に対して、固定された角度配向で維持する。
【０００８】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。研磨パッドは、層からの突出部を含んでもよく、突出部の底面は、接触領域を提供し得る。感圧接着剤又はクランプのうちの少なくとも１つが、研磨パッドをパッド支持体上で保持し得る。接触領域は、円盤形状又は円弧形状であってもよい。
【０００９】
別の態様では、化学機械研磨の方法は、基板の半径以下の直径を有する接触領域内で研磨パッドを基板に接触させることと、研磨パッドの接触領域が基板の上面と接触している間に、研磨パッドと基板の間の相対的な運動を生成することとを含む。相対的な運動は、研磨パッドの直径以下の軌道半径を有する軌道運動を含む。研磨パッドは、軌道運動中に基板に対して実質的に固定された角度配向で維持される。
【００１０】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。基板は、軌道運動中に固定された横方向位置で保持され得る。研磨パッドは、軌道運動の瞬間速度の約５％以下の速度で、軌道運動中に基板にわたって横方向にスイープされ得る。
【００１１】
別の態様では、化学機械研磨システムは、研磨作業中に基板を保持するように構成された基板支持体と、研磨パッド支持体と、パッド支持体によって保持された研磨パッドと、基板支持体と研磨パッド支持体の間の相対的な運動を生成するように構成された駆動システムとを含む。研磨パッドは、研磨パッド支持体に固定された上部と、上部から下方に突出する下部とを有する。上部の上面は、研磨パッド支持体に当接する。下部の底面は、研磨中に基板の上面に接触する接触面を提供する。接触面は、基板の上面よりも小さい。上部は、第１の横寸法を有し、下部は、第１の横寸法よりも小さい第２の横寸法を有する。
【００１２】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。研磨パッド支持体は、研磨パッドにわたって広がる表面を有するプレートを備えてもよく、研磨パッドの上部の上面のほぼ全面がプレートの表面に当接し得る。接着剤は、研磨パッドをパッド支持体上で保持することができる。研磨パッド支持体は、環状部材を備えてもよく、研磨パッドの上部の上面の周縁部が環状部材に当接してもよく、周縁部内の上面の残り部分は、研磨パッド支持体に接触しない場合がある。１つ又は複数のクランプは、研磨パッドの周縁セクションをパッド支持体上で保持し得る。研磨パッドの上部は、接触面の上の研磨パッドのセクションよりも大きな可撓性を有する屈曲セクションを含み得る。研磨パッドの上部は、ポリエチレンテレフタレートシートを含み得る。
【００１３】
スラリ搬送のための複数の溝が、研磨パッドの下部の接触面に形成され得る。複数の溝は、下部の厚さより小さい深さを有し得る。複数の溝のうちの少なくとも幾つかが、研磨パッドの下部全体にわたって延在し得る。圧力チャンバが、研磨パッド支持体の内部チャンバによって形成され得る。このチャンバは、基板に対向する開口部を有してもよく、開口部は、研磨パッドの研磨パッド支持体への連結によって封止され得る。複数の開孔が、研磨パッドの上面に形成されてもよく、研磨パッド支持体からの複数の突出部を複数の開孔に適合させて、下部を研磨パッド支持体に対して位置合わせすることができる。
【００１４】
別の態様では、研磨パッドは、上部及び１つ又は複数の下部を含む。上部は、パッドキャリアへの取り付けのための上面、及び第１の横寸法を有する。１つ又は複数の下部は、上部から下方に突出する。１つ又は複数の下部の底面は、化学機械研磨中に基板に接触する接触面を提供する。各下部は、第１の横寸法よりも小さい第２の横寸法を有する。１つ又は複数の下部からの接触面の総表面積は、上面の表面積の１０％以下である。
【００１５】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。少なくとも下部は、実質的に均一な組成であり、その中に分配された複数のポアを有するポリマー体を含み得る。研磨パッドは、研磨層を含んでもよく、下方に突出する下部が研磨層内で形成され得る。パッドは、研磨層より柔らかいバッキング層を含み得る。スラリ搬送のための溝切りが、１つ又は複数の下部の底面に形成され得る。１つ又は複数の下部は、単一の突出部からなる場合がある。研磨層は、研磨領域を形成する横セクションよりも薄い可撓性の横セクションを含み得る。下部は、微孔質ポリウレタンを含み得る。
【００１６】
別の態様では、化学機械研磨システムは、研磨作業中に実質的に円形の基板を保持するように構成された基板支持体と、研磨パッド支持体と、パッド支持体によって保持された研磨パッドと、基板支持体と研磨パッド支持体の間の相対的な運動を生成するように構成された駆動システムとを含む。研磨パッドは、円弧状の接触領域を有し、円弧状の接触領域によって画定された円弧の中心点は、基板支持体によって保持された基板の中心と実質的に位置合わせされる。
【００１７】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。円弧状の接触領域によって画定された円弧の幅は、１ｍｍと３ｍｍの間であってもよく、円弧の長さは、３０ｍｍ以上であってもよい。感圧接着剤又はクランプのうちの少なくとも１つが、研磨パッドをパッド支持ヘッド上で保持し得る。基板支持体と研磨パッド支持体の間の相対的な運動は、研磨パッド支持体を固定された角度配向に維持する軌道運動であってもよい。この相対的な運動は、基板の中心の周りの回転であり得る。
【００１８】
別の態様では、研磨アセンブリは、研磨パッド支持体、及びパッド支持体によって保持された研磨パッドを含む。研磨パッド支持体は、環状部材、及び基板に対向する開口部を有する凹部を含む。研磨パッドは、研磨中に基板に接触する研磨面を有する。研磨パッドの周縁部は、環状部材に垂直方向に固定され、周縁部内の研磨パッドの残り部分は、垂直方向に自由である。研磨パッド支持体の基板に対向する開口部は、研磨パッドの背面に調整可能な圧力を供給するための加圧可能チャンバを画定するために、研磨パッドによって封止される。
【００１９】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。接着剤は、研磨パッドの周縁部を環状部材に固定し得る。１つ又は複数のクランプは、研磨パッドの周縁セクションを環状部材上で保持し得る。研磨パッド支持体は、ベース、及びベースに固定された膜を含んでもよく、膜の外表面が研磨パッドの背面に第２の調整可能な圧力をもたらすように、ベースと膜の間の空間が第２の加圧可能チャンバを画定し得る。膜及び第２の加圧可能チャンバは、第２の加圧可能チャンバ内の圧力が、基板に対する研磨面のローディング領域の横方向の大きさを制御するように構成され得る。
【００２０】
別の態様では、研磨パッドは、上部、１つ又は複数の下部、及び複数の開孔を含む。上部は、パッドキャリアへの取り付けのための上面、及び第１の横寸法を有する。１つ又は複数の下部は、上部から下方に突出する。１つ又は複数の下部の底面は、化学機械研磨中に基板に接触する接触面を提供する。上部が下部のすべての側面を越えて突出するように、各下部は、第１の横寸法よりも小さい第２の横寸法を有する。複数の開孔が、パッドキャリアからの突出部を受け入れるために上部の上面にある。開孔は、下部の横方向外側の、研磨パッドの上部のセクション内に位置決めされる。
【００２１】
実装態様は１つ又は複数の下記の特徴を含み得る。複数の開孔が、研磨パッドの角に位置決めされ得る。研磨パッドは、長方形であってもよい。１つ又は複数の下部は、円弧状の接触面を有してもよい。スラリ搬送のための複数の溝が、研磨パッドの下部の接触面に形成され得る。
【００２２】
本発明の利点は、下記のうちの１つ又は複数を含み得る。
【００２３】
非同心円状の研磨均一性を補正するために、軌道運動をする小さなパッドを使用してもよい。軌道運動は、パッドが、研磨が望ましくない領域と重複することを避けながら、許容可能な研磨速度をもたらすことができ、それゆえに基板の均一性を改善する。それに加えて、回転とは異なり、軌道運動は、基板に対する研磨パッドの固定配向を維持し、研磨領域にわたってより均一な研磨速度をもたらすことができる。
【００２４】
研磨パッド支持体に固定された研磨パッドの上部を、基板と接触する底部の突出部よりも横方向に広げることにより、例えば感圧接着剤によってパッドを支持体に接続するための利用可能領域を増やすことができる。これにより、研磨作業中に研磨パッドが剥離しにくくなる。
【００２５】
基板と接触する円弧状の接触領域を有する研磨パッドは、研磨領域の十分な半径方向分解能（ｒａｄｉａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を維持しながら、改善された研磨速度をもたらすことができる。
【００２６】
位置合わせ特徴によって、研磨パッドの限られた接触領域が、パッド支持体に対して横方向の周知位置に確実に置かれ、それにより、基板の望まれない領域を研磨する可能性が減る。
【００２７】
研磨パッドの屈曲部分を設けることにより、研磨パッドの接触面の一部の屈曲を減らすことができ、研磨領域がオペレータの期待していたものと適合する可能性が改善される。
【００２８】
研磨パッドの突出部内の溝は、スラリの搬送を促進することができ、したがって、研磨速度を改善することができる。
【００２９】
基板に接触しない研磨パッドの部分を低コスト材料から形成してもよく、それにより、パッドの総コストが減る。
【００３０】
基板にロードされる接触領域の一部の大きさを制御することを可能するパッドキャリアは、ローディング領域を研磨スポットの大きさに適合することを可能にする。したがって、基板の望まれない領域を研磨することを回避しながら、スループットが改善される。
【００３１】
全体的に、基板の非均一な研磨を減らすことができ、結果として生じる基板の平坦さや仕上がりを改善することができる。
【００３２】
本発明のその他の態様、特徴、及び利点は、説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】研磨システムの概略断面側面図である。
【図２】基板を保持するための真空チャックを含む研磨システムの実装形態の概略断面側面図である。
【図３】下方への突出部を含まない研磨パッドを備えた研磨システムの実装形態の概略断面側面図である。
【図４】基板よりも大きな直径を有する上部層と、基板よりも小さな直径を有する下方への突出部とを有する研磨パッドを備えた研磨システムの実装形態の概略断面側面図である。
【図５】固定された角度配向を維持しながら軌道を描いて動く研磨パッドを例示する概略断面上面図である。
【図６】研磨システムの研磨パッド支持体及び駆動トレインシステムの概略断面上面図である。
【図６Ａ】基板に対する図６のシステムの概略断面上面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに対して、４分の１回転した図６のシステムの概略断面上面図である。
【図７Ａ】複数のクランプを有する研磨パッドに接続された可動研磨パッド支持体の概略断面側面図である。
【図７Ｂ】内部膜によって囲まれた内部加圧空間を含む可動研磨パッド支持体の実装形態の概略断面図である。
【図８Ａ】低圧力状態の図７Ｂの可動研磨パッド支持体の概略断面側面図である。
【図８Ｂ】高圧力状態の図７Ｂの可動研磨パッド支持体の概略断面側面図である。
【図９】研磨パッドの接触領域の概略底面図である。
【図１０】研磨パッドの実装形態の概略断面側面図である。
【図１１】可動研磨パッド支持体の別の実装形態の概略断面側面図である。
【図１２】円弧状の突出層を有する研磨パッドを備えた研磨システムの実装形態の概略上面図である。円弧状の突出層は、対応する円弧状のローディング領域を形成する。
【図１３】軌道運動を行う円弧状の研磨面を有する研磨システムの実装形態の概略断面側面図である。
【図１４】研磨パッドの概略上面図である。様々な図面における同じ参照符号は同じ要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
１．導入
一部の研磨処理では、基板の表面にわたって不均一な厚さが生じる。例えば、バルク研磨処理では、基板上で研磨が足りない領域が生じる場合がある。この問題に対処するため、バルク研磨の後に研磨が足りない基板の部分に焦点を当てる「タッチアップ」研磨処理を実行することが可能である。
【００３５】
バルク研磨処理では、基板の前面全体にわたって研磨が行われるが、ただし、潜在的に前面の異なる領域において異なる速度で行なわれる。バルク研磨処理の所与の時点で、基板のすべての面で研磨が行われるわけではない。例えば、研磨パッド内に溝があるため、基板表面のある部分が研磨パッドと接触しない場合がある。それにも関わらず、バルク研磨処理を通して、研磨パッドと基板の間の相対的な運動により、この部分は局所化されず、基板の前面の全面がある程度の量の研磨の対象となる。
【００３６】
それとは対照的に、「タッチアップ」研磨処理では、研磨パッドは、基板の前面の全面より少ない面に接触することができる。さらに、基板に対する研磨パッドの運動の範囲は、タッチアップ研磨処理の過程で、研磨パッドが基板の局所領域のみに接触し、基板の前面の大部分（例えば、少なくとも５０％、少なくとも７５％、又は少なくとも９０％）が、決して研磨パッドに接触せず、それゆえ研磨の対象とはならないように構成される。例えば、タッチアップ研磨においては、接触領域は、基板の半径表面よりも実質的に小さくてもよい。
【００３７】
上述のように、一部のバルク研磨処理では、不均一な研磨となる。特に、一部のバルク研磨処理では、局所化された非同心円状の、不均一な、研磨が足りないスポットが生じる。タッチアップ研磨処理では、基板の中心周囲で回転する研磨パッドは、不均一な同心円状のリングを補正することができるかもしれないが、局所化された非同心円状且つ不均一なスポット、例えば、厚さプロファイルの中の角度的な不均整に対処することはできないかもしれない。しかしながら、非同心円状の研磨均一性を補正するために、例えば、軌道運動をする小さなパッドを使用してもよい。幾つかの実装形態では、研磨中、研磨パッドは、固定された角度配向で軌道運動を行う。
【００３８】
図１を参照すると、基板の局所領域を研磨するための研磨装置１００は、基板１０を保持するための基板支持体１０５、及び研磨パッド２００を保持するための可動研磨パッド支持体３００を含む。研磨パッド２００は、研磨されている基板１０の半径より小さい直径を有する研磨面２５０を含む。
【００３９】
研磨パッド支持体３００は、研磨駆動システム５００から吊り下げられる。研磨駆動システム５００は、研磨作業中に基板１０に対する研磨パッド支持体３００の運動をもたらす。研磨駆動システム５００は、支持構造体５５０から吊り下げられてもよい。
【００４０】
幾つかの実装形態では、位置決め駆動システム５６０が、基板支持体１０５及び／又は研磨パッド支持体３００に接続される。例えば、研磨駆動システム５００は、位置決め駆動システム５６０と研磨パッド支持体３００の間の接続を設け得る。位置決め駆動システム５６０は、パッド支持体３００を、基板支持体１０５の上の所望の横方向位置に位置決めするように動作可能である。例えば、支持構造体５５０は、２つの線形アクチュエータ５６２及び５６４を含み得る。この２つの線形アクチュエータ５６２及び５６４は、位置決め駆動システム５６０を設けるため、基板支持体１０５の上で互いに対して直角に配向されている。代替的に、基板支持体１０５は、２つの線形アクチュエータによって支持され得る。代替的に、基板支持体１０５は、回転可能であり得、研磨パッド支持体３００を、半径方向に沿って運動をもたらす単一の線形アクチュエータから吊り下げてもよい。代替的に、研磨パッド支持体を回転式アクチュエータ５０８から吊り下げてもよく、基板支持体１０５は、回転式アクチュエータ５０６により回転可能であり得る。
【００４１】
任意選択的に、垂直アクチュエータ（５０６及び／又は５０８で図示）は、基板支持体１０５及び／又は研磨パッド支持体３００に接続され得る。例えば、基板支持体１０５を、基板支持体１０５を昇降させることができる垂直駆動可能ピストンに接続してもよい。
【００４２】
研磨装置１００は、研磨スラリなどの研磨液６５を研磨される基板１０の表面１２に施すポート６０を含む。研磨装置１００は、研磨パッド２００を一定した研磨状態に維持するために、研磨パッド２００を磨く研磨パッドコンディショナーをさらに含み得る。
【００４３】
作業中、基板１０は、例えば、ロボットによって、基板支持体１０５の上にロードされる。位置決め駆動システム５００は、研磨パッド支持体３００及び研磨パッド２００を基板１０上の所望の位置に位置決めし、垂直アクチュエータ５０６は、基板１０を研磨パッド２００と接触するように動かす（又は、アクチュエータ５０８を用いて逆方向の動作が行われる）。研磨駆動システム５００は、研磨パッド支持体３００と基板支持体１０５の間の相対的な運動を生成し、基板１０の研磨を引き起す。
【００４４】
研磨作業中、位置決め駆動システム５６０は、研磨駆動システム５００及び基板１０を、互いに対して実質的に固定されるように保持し得る。例えば、位置決めシステムは、研磨駆動システム５００を基板１０に対して静止するように保持することができ、又は、研磨駆動システム５００を研磨される領域にわたってゆっくりと（研磨駆動システム５００が基板１０にもたらす運動に比べて）スイープさせることができる。例えば、位置決め駆動システム５００によって基板にもたらされる瞬間速度は、研磨駆動システム５００によって基板にもたらされる瞬間速度の５％未満、例えば、２％未満であってもよい。
【００４５】
研磨システムは、コントローラ９０、例えば、プログラム可能なコンピュータをさらに含む。コントローラは、中央処理装置９１、メモリ９２、及び支援回路９３を含み得る。コントローラ９０の中央処理装置９１は、支援回路９３を介してメモリ９２から読み込まれた命令を実行し、コントローラが、環境及び所望の研磨パラメータに基づく入力値を受信し、様々なアクチュエータ及び駆動システムを制御することを可能にする。
【００４６】
「タッチアップ」研磨作業については、コントローラ９０は、位置決め駆動システム５６０を制御するようにプログラムされており、研磨駆動システム５００がゆっくりスイープされても研磨駆動システム５００の運動範囲は制限され、それにより、タッチアップ研磨処理中に、基板の前面の大部分（例えば、少なくとも５０％、少なくとも７５％、又は少なくとも９０％）が、研磨パッドに決して接触することなく、それゆえに研磨の対象とならない。
【００４７】
２．研磨システム
Ａ．基板支持体
図１を参照すると、基板支持体１０５は、研磨パッド支持体の下方に配置されたプレート形状本体である。本体の上面１１６は、処理される基板を収容するのに十分に大きいローディング領域を提供する。例えば、基板は、２００から４５０ｍｍ直径の基板であり得る。基板支持体１０５の上面１１６は、基板１０の背面（すなわち、研磨されていない表面）に接触し、その位置を保つ。
【００４８】
基板支持体１０５は、基板１０とほぼ同じ半径を有するか、又はそれより大きな半径を有する。幾つかの実装形態では、基板支持体１０５は、例えば、基板直径の１〜２％ほど、基板よりも微妙に短い（例えば、図２参照）。支持体１０５の上に置かれたとき、基板１０の端部は、支持体１０５の端部から少しばかり突き出る。これにより、エッジグリップロボットのための、基板を支持体に置くためのクリアランスを設けることができる。幾つかの実装形態では、基板支持体１０５は、基板よりも広い。この場合、基板を支持体におくために、真空チャックを有するエンドエフェクタを備えたロボットを使用してもよい。いずれの場合においても、基板支持体１０５は、基板の背面の主要面に接触することができる。
【００４９】
幾つかの実装形態では、図１で示されているように、基板支持体１０５は、クランプアセンブリ１１１を用いて、研磨作業中の基板１０の位置を維持する。幾つかの実装形態では、クランプアセンブリ１１１は、基板１０の上面のリムに接触する単一の環状クランプリング１１２であってもよい。代替的に、クランプアセンブリ１１１は、基板１０の両側で上面のリムに接触する２つの円弧状のクランプ１１２を含み得る。クランプアセンブリ１１１のクランプ１１２は、１つ又は複数のアクチュエータ１１３によって、基板のリムと接触するように下降され得る。クランプの下向きの力によって、基板は、研磨作業中に横方向に動かないように拘束される。幾つかの実装形態では、１つ又は複数のクランプは、基板の外側端部を囲むような下方に突出するフランジ１１４を含む。
【００５０】
幾つかの実装形態では、図２で示されているように、基板支持体１０５は、真空チャック１０６である。真空チャック１０６は、チャンバ１２２と、基板１０を支持する表面１１６にチャンバ１２２を接続する複数のポート１２４とを含む。作業においては、例えば、ポンプ１２９によって、チャンバ１２２から空気を排気することができ、したがって、基板を基板支持体１０６上で所定位置に保持するためにポート１２４を通して吸引力が作用する。
【００５１】
幾つかの実装形態では、図３で示されているように、基板支持体１０５は、リテーナ１３１を含む。リテーナ１３１は、基板１０を支持する表面１１６に取り付け、且つその上で突出することができる。典型的に、リテーナは、少なくとも基板１０と同じ厚み（表面１２に対して垂直に測定した場合）である。作業中、リテーナ１３１は基板１０を囲む。例えば、リテーナ１３１は、基板１０の直径よりも微妙に大きい直径を有する環状体であり得る。研磨中、研磨パッド２００からの摩擦が基板１０上で横圧を生じさせ得る。しかしながら、リテーナ１３１は、基板１０の横運動を制約する。
【００５２】
上述の様々な基板支持体の特徴は、任意選択的に互いと組み合わせてもよい。例えば、基板支持体は、真空チャック及びリテーナの両方を含んでもよい。
【００５３】
さらに、基板支持体構成は、例示を簡易化するため、感圧接着剤を用いた可動パッド支持体構成と共に示されているが、後述のパッド支持ヘッド及び／又は駆動システムの任意の実施形態と使用してもよい。
【００５４】
Ｂ．研磨パッド
図１を参照すると、研磨パッド２００は、研磨中に接触領域（ローディング領域とも呼ばれる）で基板１０と接触する研磨面２５０を有する。研磨面２５０は、基板１０の半径より小さな直径であってもよい。例えば、研磨面の直径は、基板の直径の約５〜１０％であってもよい。例えば、２００ｍｍから３００ｍｍの直径範囲のウエハに対しては、研磨面は、１０から３０ｍｍの間の直径であってもよい。より小さな研磨面のより、精度が上がるが、スループットが下がる。
【００５５】
幾つかの実装形態では、基板表面の１％未満が、任意の所与の時点で研磨面によって接触され得る。これは、通常、タッチアップ研磨作業で役立ち得るが、スループットが少ないため、このような小さな領域はバルク研磨作業では許容できない。
【００５６】
幾つかの実装形態では、例えば、図３で示されているように、例えば、パッドの外側端部まで測定した研磨パッド全体は、基板１０の半径よりも小さな直径を有する。例えば、研磨パッドの直径は、基板の直径の約５〜１０％であってもよい。
【００５７】
図１の例では、研磨パッド２００は、基板１０の上面１０の上に位置付けられており、可動パッド支持体３００の底部に連結された上部２７０と、研磨作業中に基板１０と接触する底面２５０を有する下部２６０とを含む。幾つかの例では、図１で示されているように、研磨パッド２００の底部２６０は、より広い上部２７０からの突出部によって設けられる。突出部２６０の底面２５０は、研磨作業中に基板と接触し、研磨面を提供する。
【００５８】
図１の例では、可動パッド支持体３００は、感圧接着剤２３１を使用して研磨パッド２００の上部２７０に連結される。研磨パッド支持体３００の底面と研磨パッド２００の上面の間に適用された感圧接着剤２３１は、研磨作業中にパッド支持体３００上での研磨パッド２００の連結状態を維持する。
【００５９】
研磨パッド２００の上部２７０を下部２６０より広くすることにより、接着剤２３１の利用可能な表面積が増大する。接着剤２３１の表面積を増大させることにより、パッド２００とパッド支持体との間の接合強度を改善することができ、研磨中に研磨パッドが剥離するリスクを減らす。
【００６０】
図３を参照すると、研磨パッド２０３は、上部２７３と同じ半径を下部２６０で有し得る。しかしながら、感圧接着剤２３１が、パッドと可動パッド支持体３００との間に連結をもたらすとき、底部２６３が上部２７３よりも狭くなることが好ましい。
【００６１】
図５を参照すると、研磨パッドの接触領域５は、研磨パッドの円盤形状底部突出部によって形成された円盤形状寸法５であり得る。
【００６２】
図９Ａ及び９Ｂを参照すると、基板１０と接触する研磨パッド１１０の接触領域９０１は、研磨パッドの円弧状の突出部２９０によって形成された円弧状の接触領域９０１であってもよい。
【００６３】
図１を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２００の上部２７０の直径は、基板１０の直径よりも小さい場合がある。
【００６４】
図４を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２０４の上部２７４の直径は、基板１０の直径よりも大きい場合がある。
【００６５】
図１を参照すると、研磨パッド２００は、均一組成の単一層から構成され得る。この場合、上部２７０及び下部２６０（突出部２６０とも呼ばれる）の材料組成は同一である。
【００６６】
図１０Ｂを参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２００は、異なる組成の２つ以上の層、例えば、研磨層１０６２及びより圧縮可能なバッキング層１０５２を含み得る。任意選択的に、中間感圧接着剤層１０３２が、研磨層１０６１をバッキング層１０６１に固定するために使用され得る。この場合、上部１２２１は、バッキング層１０２に対応することができ、下部１２２２は、研磨層１０６２に対応することができる。研磨パッドは、感圧接着剤層２３１を介して、研磨パッド支持体に連結され得る。
【００６７】
図１０Ａを参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッドは、異なる組成の２つ以上の層を含んでもよく、研磨パッド２００の上部１２２１は、バッキング層１０５２及び研磨層１０６２の上部セクション１０６４の両方を含んでもよい。したがって、研磨層１０６２は、突出部１２２２を設ける下部セクション１０６６と、上部セクション１０６２との両方を含み、上部セクション１０６４は、下部セクション１０６６よりも広い。
【００６８】
研磨パッドは、感圧接着剤層３２１を介して、研磨パッド支持体に連結され得る。
【００６９】
図１０Ａ又は１０Ｂで示されている両方の実装形態では、研磨層１０６２は、均一組成の単一層から構成され得る。例えば、図１０Ａ又は１０Ｂで示されている両方の実装形態では、基板に接触するパッドの部分は、従来の材料、例えば、ポリウレタンなどの微孔質ポリマーであってもよい。
【００７０】
図１０Ａを参照すると、バッキング層１０５２は、不均一な基板表面スポットを研磨している際により優れた研磨パッドの可撓性を可能にするように、比較的軟質であり得る。研磨層１０６４は、硬質ポリウレタンであり得る。
【００７１】
図１０Ｂを参照すると、バッキング層１０５２は、比較的軟質であってもよいが、さらに、ポリエチレンテレフタレート（例えば、Ｍｙｌａｒ（登録商標））などの材料から製作された可撓性の非圧縮性層であってもよい。例えば、このようなパッド構成は、図１０Ｂの研磨パッドが図１１の加圧チャンバ研磨パッド支持体に連結される実装形態において使用され得る。研磨層１０６２は、硬質ポリウレタンであり得る。
【００７２】
図１１を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２０５は、上部２７５及び下部２６０を含み得る。研磨パッド２０５は、下部２６０と上部２７５の組み合わせを含む、より厚みのある横セクション２６７を有する。上部２７５は、より厚みのあるセクション２６７の両側で横方向に延在し、側方セクション２８５を提供する。側方セクション２８５は、より厚みのあるセクション２６７にかかる圧力に反応して屈曲する。より厚みのあるセクション２６７は、研磨領域で約２ｍｍのパッド厚さを有し得る。これは、大きなサイズのパッドに類似する。屈曲する横セクション２８５のパッドの厚さは、約０．５ｍｍであり得る。
【００７３】
幾つかの実装形態では、研磨パッド２００の下部の底面２５０は、研磨作業中にスラリの搬送を許容する溝を含み得る。溝２９９は、下部２６０の深さより浅くてもよい（例えば、図１１参照）。しかしながら、幾つかの実装形態では、下部は溝を含まない。研磨パッドが溝を含む場合、溝２９９は、下部２６０の横幅全体にわたって延在してもよい。さらに、溝は、下部２６０の垂直厚よりも浅くてもよく、すなわち、溝は、下部２６０を部分的に垂直に通り、全体を通らない。
【００７４】
図９を参照すると、研磨パッド２００の底面１９００は、円弧状領域であり得る。このような研磨パッドが溝を含む場合、溝２９９は、円弧状領域の横幅全体にわたって延在し得る。溝２９９は、円弧状領域の長さに沿って均一なピッチで離間され得る。各溝２９９は、溝及び円弧状領域の中心１９０３を通過する半径に沿って延在してもよく、又は半径に対して、例えば４５°の角度で位置決めされてもよい。
【００７５】
図１４を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２００は、パッド支持体３００上の適合特徴と適合する位置合わせ特徴を含み、それにより、研磨パッド２００と、接触領域２５０を提供する下部２６０とが、確実にパッド支持体３００に関連する既知の横方向位置に置かれる。
【００７６】
例えば、研磨パッド２００は、研磨パッド２００の背面に形成された凹部１４０２を含み得る。凹部１４０２は、接触領域２５０に対する既知の位置で研磨パッド内に機械的に穴開けされてもよい。凹部１４０２は、研磨パッド２００の上部２７０の薄いフランジ又は外側部２８５に位置決めされてもよい。凹部は、研磨パッドを通して、部分的又は全体的に延在し得る。パッド支持体３００は、例えば、凹部１４０２に適合する、プレートから下方に突出するピン１４０４を含み得る。
【００７７】
別の例としては、研磨パッド２００の少なくとも幾つかの端部１４０６は、接触領域２５０が研磨パッド２００上で画定された後に、機械加工されてもよい。パッド支持体３００は、支持プレート内に機械加工された凹部を含み得る。凹部の端部は、位置合わせ表面を含み、研磨パッドの端部１４０６は、プレート内の凹部の位置合わせ表面に当接するように位置合わせされる。
【００７８】
基板に接触する研磨パッド２００の下部２６０は、例えば、剛性、多孔性などの高精度仕様に適合する高品質材料から形成され得る。しかしながら、基板に接触しない研磨パッドの他の部分は、このような高精度仕様に適合する必要がなく、したがって、低コスト材料から形成され得る。これにより、パッドの総コストを減らすことができる。
【００７９】
Ｃ．パッドの駆動システム及び軌道運動
図１及び図５を参照すると、研磨駆動システム５００は、研磨作業中に、基板１０の上で、連結された研磨パッド支持体３００と研磨パッド２００を軌道運動で動かすように構成され得る。特に、図５で示されているように、研磨駆動システム５００は、研磨作業中に、基板に対して固定された角度配向で研磨パッドを維持するように構成され得る。
【００８０】
図５を参照すると、基板に接触する研磨パッドの軌道２０の半径は、好ましくは、接触領域の直径２２よりも小さい。例えば、軌道の半径は、接触領域の直径の約５から５０％、例えば、５から２０％であってもよい。２０から３０ｍｍの直径の接触領域に関しては、軌道の半径は、１から６ｍｍであってもよい。これにより、ローディング領域５においてより均一な速度プロファイルが達成される。研磨パッドは、分ごとに１０００から５０００回転（ＲＭＭ）の速度でその軌道で回転することができる。
【００８１】
図６を参照すると、駆動トレインは、単一のアクチュエータ９１５で軌道運動を達成する機械的システムベース９１０を含み得る。モータ出力シャフト９２４は、カム９２２に接続的に連結される。カム９２２は、研磨パッドホルダー９２０内の凹部９２８に延在する。研磨作業中、モータ出力シャフト９２４が回転軸９９０の周りで回転し、それにより、カム９２２が研磨パッドホルダー９２０を旋回させる。複数の回転防止リンク９１２が、機械的システムベース９１０から研磨パッドホルダー９２０の上部へと延在し、パッドホルダー９２０の回転を防止する。回転防止リンク９１２は、カム９２２の運動と共に研磨パッド支持体の軌道運動を実現し、研磨パッドホルダー９２０の角度配向は研磨作業中に変わらない。
【００８２】
図６Ａ及び６Ｂで示されている軌道運動は、研磨作業中に基板に対して研磨パッドの固定された角度配向を維持することができる。中央モータ出力シャフト６２０が回転するにつれて、カム６２５は、機械的システムベースを研磨パッド支持体上に接続する回転防止リンク６３０との組み合わせにより、回転運動を研磨パッド６１０の軌道運動へと変換する。これにより、単純な回転よりもより均一な速度プロファイルが達成される。
【００８３】
幾つかの実装形態では、研磨駆動システム及び位置決め駆動システムは、同じ構成要素によって設けられる。例えば、単一の駆動システムは、パッド支持ヘッドを２つの垂直方向に動かすように構成された２つの線形アクチュエータを含み得る。位置決めのために、コントローラは、アクチュエータがパッド支持体を基板上の所望の位置に動かすようにすることができる。研磨のために、コントローラは、例えば、位相オフセット正弦波信号（ｐｈａｓｅ  ｏｆｆｓｅｔ  ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ  ｓｉｇｎａｌ）を２つのアクチュエータに適用することによって、アクチュエータがパッド支持体を軌道運動で動かすようにすることができる。
【００８４】
図１を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨駆動システム５００は、２つの回転式アクチュエータを含み得る。例えば、研磨パッド支持体は、回転式アクチュエータ５０８から吊り下がってもよく、次いで、回転式アクチュエータ５０８は、第２の回転式アクチュエータ５０９から吊り下がる。研磨作業中、第２の回転式アクチュエータ５０９は、研磨パッド支持体３００を軌道運動でスイープさせるアーム５１０を回転させる。第１の回転式アクチュエータ５０８は、例えば、第２の回転式アクチュエータ５０９と反対方向であるが同じ回転速度で回転して、回転運動を相殺する。それにより、基板パッドアセンブリは、基板に対して実質的に固定された角位置に留まりながら軌道する。
【００８５】
Ｄ．パッド支持体
可動パッド支持体３００は、研磨パッドを保持し、研磨駆動システム５００に連結される。
【００８６】
幾つかの実装形態では、例えば、図１から４で示されているように、パッド支持体３００は、単一の剛性プレートである。プレートの下面３１１は、研磨パッド２００の上部２７０を収容するのに十分に大きい。
【００８７】
しかしながら、パッド支持体３００は、基板１０に対する研磨パッド２００の下向きの圧力を制御するアクチュエータ５０８をさらに含み得る。
【００８８】
図７Ａの例では、調整可能な圧力を研磨パッド２００上に適用し得るパッド支持体３００が示されている。パッド支持体３００は、研磨駆動システム５００に連結されたベース３１７を含む。ベース３１７の底部は、凹部３２７を含む。パッド支持体３００は、研磨パッド２００のリムをベース３１７上で保持するクランプ４１０を含む。研磨パッド２００は、加圧可能チャンバ４２６を画定するために凹部３２７を覆うことができる。チャンバ４２６の内又は外に流体をポンプすることにより、基板１０に対する研磨パッド２００の下向きの圧力を調節することができる。
【００８９】
図７Ｂ、８Ａ、及び８Ｂのように、幾つかの実装形態では、パッド支持体３００は、内部膜４０５を有してもよく、膜４０５とベース３１７の間で第１の加圧可能チャンバ４０６を画定する。膜は、研磨面２５８からより離れて研磨パッド２００の側部２７５に接触するように位置決めされる。膜４０５及びチャンバ４０６は、研磨作業中にパッド支持体３００が研磨パッド２００を保持する際に、チャンバ４０６内の圧力が基板１０上の研磨パッド２００のローディング領域８０９の大きさを制御するように構成される。チャンバ内の圧力が増大すると、膜の半径が拡大して、パッドの底部突出部層のより大きな部分に圧力が適用され、ローディング領域８１０の領域が拡大する。圧力が低下すると、より小さなローディング領域８０９が生じる。
【００９０】
図１１を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド支持体３１５は、研磨パッド支持体３１５の壁３２０によって形成された内部加圧可能チャンバ３２５を含み得る。チャンバ３２５は、基板に対向する開口部３２７を有し得る。開口部３２７は、例えば、クランプ４１０によって研磨パッド２００を研磨パッド支持体３１５に固定することによって封止され得る。圧力チャンバ４２５内の圧力は、研磨作業中、例えば、コントローラ及び静水圧ポンプ（ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ  ｐｕｍｐ）によって動的に制御することができ、それにより、研磨されている不均一なスポットが調節される。
【００９１】
図１２を参照すると、幾つかの実装形態では、研磨パッド２０の接触領域１３０１は、円弧状領域であり得る。例えば、突出部が円弧形状であってもよい。駆動システム５００は、円弧を基板１０の中心１３０２の周りで回転させることができる。
【００９２】
図１３を参照すると、幾つかの実施形態では、研磨パッド２００の接触領域９０１は、基板１０に対して軌道運動を描く円弧状領域であり得る。
【００９３】
３．結論
基板上の不均一なスポットの大きさは、そのスポットを研磨するときの接触領域の理想的な大きさを決定付ける。接触領域が大きすぎると、基板上の一部の領域で研磨が足りないところを修正することが、他の領域を過剰に研磨することになる場合がある。その一方で、接触領域が小さすぎると、研磨が足りない領域をカバーするためにパッドを基板にわたって動かさなければならなく、結果としてスループットが下がる。
【００９４】
基板処理作業では、まず基板の前面全体に研磨が行われるバルク研磨処理を基板に施してもよい。任意選択的に、バルク研磨作業の後、インライン又は単体の計量ステーションで基板の不均一性を測定することができる。次いで、基板を研磨装置１００に搬送して、タッチアップ研磨処理を施してもよい。装置で研磨する領域の制御は、履歴データ（例えば、認定作業中に行われた厚さの測定、又は、インライン又は単体の計量ステーションにおける基板の測定）から基板の研磨が足りない領域を認識することに基づくことができる。
【００９５】
研磨システム全体は、基板の前面が（重力に対して）垂直に又は下方に向くように位置決めされるよう、配置されてもよい。しかしながら、基板の前面が上方に向くことの利点は、基板の表面にスラリが分配されることを許容することである。研磨パッドの研磨面より基板のサイズが大きいことで、スラリの保持力が改善され、スラリの使用が減る。
【００９６】
本発明の数多くの実施形態が説明された。このような次第であるが、本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な修正を行うことができることを理解すべきである。例えば、基板支持体は、幾つかの実施形態では、基板を研磨パッドに相対する位置に動かすことが可能な固有のアクチュエータを含み得る。別の例として、上述のシステムは、基板が実質的に固定された位置で保持されている間に研磨パッドを軌道経路で動かす駆動システムを含むが、その代わりに、研磨パッドが実質的に固定された位置に保持され、基板が軌道経路で動かされてもよい。この場合、研磨駆動システムは、似たようなシステムであってもよいが、研磨パッド支持体ではなく基板支持体に連結される。一般的に円形の基板が想定されるが、これは必要条件ではなく、支持体及び／又は研磨パッドは、長方形などの他の形状であってもよい（この場合、「半径」又は「直径」に関する説明は、概して、主軸に沿う横方向寸法に当てはまる）。
【００９７】
したがって、その他の実施形態が、下記の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2020092276.tif 000003
【図２】
2020092276.tif 000004
【図３】
2020092276.tif 000005
【図４】
2020092276.tif 000006
【図５】
2020092276.tif 000007
【図６】
2020092276.tif 000008
【図６Ａ】
2020092276.tif 000009
【図６Ｂ】
2020092276.tif 000010
【図７Ａ】
2020092276.tif 000011
【図７Ｂ】
2020092276.tif 000012
【図８Ａ】
2020092276.tif 000013
【図８Ｂ】
2020092276.tif 000014
【図９】
2020092276.tif 000015
【図１０】
2020092276.tif 000016
【図１１】
2020092276.tif 000017
【図１２】
2020092276.tif 000018
【図１３】
2020092276.tif 000019
【図１４】
2020092276.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月5日(2020.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨システムであって、
研磨作業中に実質的に固定された角度配向で基板を保持するように構成された基板支持体と、
前記基板に接触する接触領域を有する研磨パッドであって、前記接触領域が、前記基板の半径以下の直径を有する、研磨パッドと、
前記研磨パッドを保持するように構成された可動パッド支持体と、
前記研磨パッドの前記接触領域が前記基板の上面と接触している間に、前記パッド支持体及び前記研磨パッドを軌道運動で動かすように構成された駆動システムであって、前記軌道運動が、前記研磨パッドの直径以下の軌道半径を有し、且つ前記研磨パッドを、前記基板に対して、固定された角度配向で維持する、駆動システムと
を備えている化学機械研磨システム。
【請求項２】
前記駆動システムは、前記研磨パッドを、１０００から５０００回転／分の速度で軌道を回転するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記接触領域の直径が、前記基板の直径の約１から１０％の間である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記軌道半径が、前記接触領域の直径の約５から５０％の間である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記駆動システムが、パッド支持体内の凹部と、前記凹部の中へと延在する回転可能なカムと、前記カムを回転させるモータと、を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記駆動システムが、前記パッド支持体の回転を防ぐために前記パッド支持体を固定された支持体に連結するリンケージを更に備えている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記駆動システムが、前記パッド支持体を２つの垂直方向に動かすように構成された２つの線形アクチュエータと、前記２つの線形アクチュエータに接続され、前記２つの線形アクチュエータに前記パッド支持体を前記軌道運動で動かすように構成されたコントローラと、を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記駆動システムは、前記軌道運動の瞬間速度の約５％以下の速度で、前記軌道運動中に前記研磨パッドを前記基板にわたって横方向にスイープさせるように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記パッド支持体は、前記パッド支持体の内部チャンバによって形成された圧力チャンバを備えており、前記チャンバが、基板に対向する開口部を有し、前記開口部が、前記研磨パッドの前記パッド支持体への連結によって封止されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記研磨パッドが、前記パッド支持体に固定された上部、及び前記上部から下方に突出する下部を有しており、前記上部の上面が、前記パッド支持体に当接し、前記下部の底面が、研磨中に前記基板の上面に接触する接触面を提供し、前記上部が、第１の横寸法を有し、前記下部が、前記第１の横寸法より小さい第２の横寸法を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
化学機械研磨の方法であって、
研磨パッドを、基板の半径以下の直径を有する接触領域内で基板に接触させることと、
前記研磨パッドの前記接触領域が前記基板の上面と接触している間に、前記研磨パッドと前記基板の間の相対的な運動を生成することであって、前記相対的な運動が、前記研磨パッドの直径以下の軌道半径を有する軌道運動を含む、生成することと、
前記軌道運動中に、前記研磨パッドを、前記基板に対して、実質的に固定された角度配向で維持することと
を含む方法。
【請求項１２】
前記軌道運動中に前記基板を固定された横方向位置で保持することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記軌道運動の瞬間速度の約５％以下の速度で、前記軌道運動中に前記研磨パッドを前記基板にわたって横方向にスイープさせることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【外国語明細書】
2020092276000001.pdf