(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）研磨パッドを支持することができる研磨プラテンと、
（ｂ）各々が前記研磨パッドに接触させた状態で基板を保持することができる第１および第２の基板キャリアと、
（ｃ）各々が前記第１および第２の基板キャリアの間に位置するように位置決めされ、また、スラリーを分配しているときには前記研磨プラテンを横断して互いに対向する第１および第２のスラリーディスペンサーであって、各々が、
（ｉ）旋回端および遠位端を含むアームと、
（ｉｉ）前記遠位端上の少なくとも１つのスラリー分配ノズルと、
（ｉｉｉ）前記遠位端で前記スラリー分配ノズルを振ることにより前記研磨プラテン全体にスラリーを分配するために、前記旋回端を中心に前記アームを回転させるディスペンサー駆動部と
を含む第１および第２のスラリーディスペンサーと
を備えている化学的機械的研磨機。
【請求項２】
前記ディスペンサー駆動部が、
（ａ）スラリーを分配しながら前記研磨プラテン全体に円弧状に前記アームを掃引するために前記アームを回転させること、
（ｂ）前記スラリー分配ノズルが、第１の基板キャリアと第２の基板キャリアとの間にある固定円弧に沿って掃引され、前記基板キャリアのどちらとも接触しないように前記アームを回転させること、
（ｃ）前記スラリー分配ノズルが、第１の基板キャリアと第２の基板キャリアとの間にある固定円弧に沿って掃引され、前記基板キャリアのどちらとも接触せず、前記固定円弧が少なくとも二度にわたって前記研磨パッドの半径方向軸と交差するように、前記アームを回転させること、ならびに
（ｄ）プログラムに従って約０°から約４５°の固定円弧に沿って前記アームを回転させること
のうちの少なくとも１つを行うことができる、請求項１に記載の研磨機。
【請求項３】
前記第１および第２のスラリーディスペンサーが、
（１）これらのディスペンサーが前記研磨プラテンを挟んで互いに直径方向に対向していること、
（２）これらのスラリーディスペンサーが、各々が新鮮なスラリーを第１および第２の基板キャリアの１つに提供するために第１の基板キャリアと第２の基板キャリアとの間に位置決めできるように、回転することができること、ならびに
（３）これらのスラリーディスペンサーの各々が、共通軸に沿って互いに間隔をあけて一列に並ぶ複数のスラリー分配ノズルを含んでいること
のうちの少なくとも１つを特徴とする、請求項１に記載の研磨機。
【請求項４】
前記第１および第２のスラリーディスペンサーの第２の高さよりも高い天板から第１の高さに取り付けられた第１および第２のパッド調整器をさらに備えている、請求項１に記載の研磨機。
【請求項５】
（ａ）第１および第２の基板を研磨パッドに接触させた状態でこするステップと、
（ｂ）前記第１および第２の基板の各々の前に第１および第２の固定円弧に沿って研磨スラリーを分配するステップであって、前記第１および第２の固定円弧が前記研磨パッドの直径を横断して互いに対向しているステップと
を含む化学的機械的研磨方法。
【請求項６】
前記第１および第２の固定円弧に沿ってスラリーを分配するステップを含み、このステップが、
（ｉ）第１および第２の固定円弧の各々が、前記第１および第２の基板の１つに新鮮な研磨スラリーを提供すること、
（ｉｉ）前記第１および第２の固定円弧が互いに直径方向に対向すること、
（ｉｉｉ）前記第１および第２の固定円弧が間隔をおいて配置されており、各円弧が前記第１の基板と第２の基板との間に位置すること、
（ｉｖ）前記第１および第２の固定円弧が異なる位置にあり、かつ前記第１の基板と第２の基板との間に位置すること、
（ｖ）前記第１および第２の固定円弧が、少なくとも二度にわたって前記研磨パッドの半径方向軸と交差すること、ならびに
（ｖｉ）前記第１および第２の固定円弧の各々が、約０°から約４５°であること
のうちの少なくとも１つを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
互いに離れている異なる地点から同時にスラリーを分配するステップであって、前記異なる地点は共通の軸に沿って一列に並んでいるステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
（ａ）研磨パッドを支持することができる研磨プラテンと、
（ｂ）各々が前記研磨パッドに接触させた状態で基板を保持することができる第１および第２の基板キャリアと、
（ｃ）スラリーを分配するときに前記研磨プラテンを横断して互いに対向する第１および第２のスラリーディスペンサーであって、各々が、
（ｉ）近位端および遠位端を含むアームと、
（ｉｉ）前記遠位端上の少なくとも１つのスラリー分配ノズルと、
（ｉｉｉ）前記研磨プラテン全体に直線状にスラリーを分配するために直線経路に沿って前記アームの前記遠位端を移動させることができるディスペンサー駆動部と
を含む第１および第２のスラリーディスペンサーと
を備えている化学的機械的研磨機。
【請求項９】
（ｉ）前記第１および第２のスラリーディスペンサーが、前記研磨プラテンを横断していること、
（ｉｉ）前記ディスペンサー駆動部が、前記近位端の方へまたは前記近位端から離れる方へ、前記遠位端を移動させることができること、
（ｉｉｉ）前記ディスペンサー駆動部が、前記アームの縦軸に対応する直線に沿って前記遠位端を移動させることができること、
（ｉｖ）前記アームの前記遠位端が、前記延ばされていないアームの長さの約２０％から約９０％の距離にわたって移動すること、および
（ｖ）研磨スラリー、懸濁液または他の流体を、前記分配ノズルに供給するために前記アームの全長にわたって延びるコイル状供給管
のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の研磨機。
【請求項１０】
基板をスラリーで研磨するための化学的機械的研磨機であって、
（ａ）研磨パッドを支持するための研磨プラテンと、
（ｂ）基板を前記研磨プラテンに接触させた状態で保持する基板キャリアと、
（ｃ）ヒンジ連結アームを含む第１のスラリーディスペンサーであって、前記ヒンジ連結アームが、
（ｉ）１つまたは複数のヒンジ継ぎ手で連結される複数の区分と、
（ｉｉ）旋回端および遠位端と、
（ｉｉｉ）前記遠位端にまたは近くに位置する少なくとも１つのスラリー分配ノズルと
を含んでいる第１のスラリーディスペンサーと
を備えている研磨機。
【請求項１１】
前記複数の区分が、第１および第２のヒンジ連結継ぎ手で接続される少なくとも第１および第２の管状区分を含んでおり、前記ヒンジ連結継ぎ手の各々が、少なくとも自由度２の動きを提供する、請求項１０に記載の研磨機。
【請求項１２】
第１および第２の基板キャリアを含み、前記スラリー分配ノズルが、前記第１の基板キャリアの前にある第１の地点と前記第２の基板キャリアの前にある第２の地点とにスラリーを分配するように移動できる、請求項１０に記載の研磨機。
【請求項１３】
（ａ）前記スラリー分配ノズルが、前記研磨プラテン全体に直線状または弓状経路に沿って進むように、前記ヒンジ連結アームを移動させること、または
（ｂ）前記スラリー分配ノズルが、約０°から約４５°の弓状経路を横断して移動するように、前記ヒンジ連結アームを移動させること
を少なくとも行うことができるモータを含む、請求項１０に記載の研磨機。
【請求項１４】
（ａ）研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドに接触させた状態で基板をこするステップと、
（ｂ）ヒンジ継ぎ手で互いに連結される第１の区分および第２の区分、旋回端、遠位端ならびに前記遠位端にまたは近くに位置する少なくとも１つのスラリー分配ノズルを含むヒンジ連結スラリーディスペンサーアームを提供するステップと、
（ｃ）前記研磨パッド全体にわたる分布パターンで研磨スラリーを分配するために前記第１の区分を前記第２の区分に対して移動させるステップと
を含む化学的機械的研磨方法。
【請求項１５】
（ａ）前記第１の区分および前記第２の区分の両方を移動させるステップ、
（ｂ）前記研磨プラテン全体に直線経路に沿って前記スラリー分配ノズルを移動させるステップ、
（ｃ）前記研磨プラテン全体に弓状経路に沿って前記スラリー分配ノズルを移動させるステップ、
（ｄ）前記研磨パッドを横断して約０°から約４５°の弓状経路に沿って前記スラリー分配ノズルを移動させるステップ、
（ｅ）前記研磨パッド全体にわたるスラリー分布を得るために、前記研磨プラテン全体に前記スラリー分配ヒンジ連結アームを移動させるステップ、
（ｆ）前記第１または第２の区分を少なくとも自由度２の動きで移動させるステップ、
（ｇ）前記研磨プラテンを横断して２つの場所に研磨スラリーを分配するステップ、および
（ｈ）互いに間隔をおいて位置する２つの異なる地点から同時に、前記研磨プラテン全体にスラリーを分配するステップ
のうちの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、可動スラリーディスペンサーを有する化学的機械的研磨機および関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）およびディスプレイの製作では、化学機械平坦化（ＣＭＰ）が、その後のエッチングおよび堆積プロセスのために基板の表面トポグラフィーを滑らかにするために使用される。典型的なＣＭＰ研磨機は、研磨粒子のスラリーが基板を研磨するために研磨パッドに供給される間、振動し、かつ研磨パッドに対して基板を押し付ける研磨ヘッドを含む。ＣＭＰを使用して、誘電体層、ポリシリコンまたは酸化シリコンが充填された深いまたは浅いトレンチ、および金属膜を平坦化することができる。ＣＭＰ研磨は、化学的および機械的な効果の両方の結果と考えられる。例えば、化学変化した層が、研磨されている材料の表面に繰り返し形成され、次いで研磨されて除去されると考えられる。例えば、金属の研磨では、金属酸化物層は、ＣＭＰ研磨の間に、繰り返し、金属層を形成して表面から取り除くことができる。酸化物の研磨では、酸化物層は、研磨スラリーによって化学的および物理的に浸食される。
【０００３】
従来のスラリーディスペンサーの一種は、研磨パッドの上方の固定点からスラリーを放出する単一のスラリー分配ノズルを有する固定アームを含む。スラリーは、研磨パッドおよび／または基板キャリアの回転または揺動運動から研磨パッドを横断して広がる。しかしながら、スラリーは、プラテンの上方の単一位置から分配され、その位置はしばしば、プラテンの半径の中間点にあるので、結果として生じるプラテンの表面全体にわたるスラリーの分布は、非常に均一であるとは限らない。下にある研磨プラテンの回転および結果として生じる遠心力は、スラリーを中央点から半径方向外側へ広げさせる。しかしながら、スラリーの好ましい高い濃度は、これらの遠心力に起因して中央の分配点から外側へ放射状に広がる円形ストリップの形になり、より低いスラリー濃度領域は、分配点と半径方向内側領域との間にできる。これは、研磨されている基板の直径方向に一様でない研磨速度をもたらす可能性がある。
【０００４】
多点スラリーディスペンサーも、例えば「ＣＭＰ  Ｓｌｕｒｒｙ  Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｌｕｒｒｙ  Ｄｉｓｐｅｎｓｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」という表題の米国特許第６２８４０９２号で述べられるように、単一基板を研磨するためにスラリーのより均一な分布を提供するために開発された。掃引式多点スラリーディスペンサーも、例えば「Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｓｌｕｒｒｙ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ａｒｍ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」という表題の米国特許第７０５２３７４号で述べられるように、パッドにスラリーを広げるために使用された。しかしながら、これらのスラリー分配システムは、単一基板研磨機のためのより優れたスラリー分布を提供するが、それらは、いくつかの基板を同時に研磨するために多重キャリアヘッドを使用するかまたはより大きな基板を研磨するために使用される、新しい世代のＣＭＰ研磨機のための効果的なスラリー分布を提供しない。それ故に、多数基板を同時に研磨するためにまたは大きな基板を研磨するために、研磨パッドの表面全体にわたるスラリーのより均一な分布を提供するスラリー分配システムを備える化学的機械的研磨機を有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
化学的機械的研磨機は、研磨パッドを支持する研磨プラテンと、各々が研磨パッドに接触させた状態で基板を保持する第１および第２の基板キャリアと、第１および第２のスラリーディスペンサーとを含む。第１および第２のスラリーディスペンサーの各々は、（ｉ）旋回端および遠位端を含むアームと、（ｉｉ）遠位端上の少なくとも１つのスラリー分配ノズルと、（ｉｉｉ）遠位端でスラリー分配ノズルを振ることにより研磨プラテン全体にスラリーを分配するために、旋回端を中心にアームを回転させるディスペンサー駆動部とを含む。
【０００６】
化学的機械的研磨方法は、第１および第２の基板を研磨パッドに接触させた状態でこするステップと、第１および第２の基板の各々の前方に研磨スラリーを分配するステップとを含む。
【０００７】
基板をスラリーで研磨するための化学的機械的研磨機は、研磨パッドを支持するための研磨プラテンと、基板を研磨プラテンに接触させた常態で保持する基板キャリアと、スラリーディスペンサーであって、１つまたは複数のヒンジ継ぎ手で連結される複数の区分と、旋回端および遠位端と、遠位端にまたはその近くに位置する少なくとも１つのスラリー分配ノズルとを有するヒンジ連結アームを含むスラリーディスペンサーとを含む。
【０００８】
化学的機械的研磨方法は、研磨プラテンに取り付けられた研磨パッドに接触させた状態で基板をこするステップと、ヒンジ継ぎ手で互いに連結された第１の区分および第２の区分、旋回端、遠位端、ならびに遠位端にまたはその近くに位置する少なくとも１つのスラリー分配ノズルを含むヒンジ連結スラリーディスペンサーアームを提供するステップと、研磨パッド全体にわたる分布パターンで研磨スラリーを分配するために第１の区分を第２の区分に対して移動させるステップとを含む。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、態様および利点は、次の記述、添付の特許請求の範囲、および本発明の実施例を示す添付図面により、よく理解されるであろう。しかしながら、各特徴は、単に特定の図面との関連のみでなく、一般的に本発明で使用することができ、本発明は、これらの特徴の任意の組合せを包含すると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】待機位置での、研磨プラテン、可動スラリーディスペンサー、および研磨パッド調整器を含む研磨プラテンアセンブリの斜視図である。
【図２】研磨パッド上へ研磨スラリーを分配する可動スラリーディスペンサーを示す図１の研磨プラテンアセンブリの斜視図である。
【図３】図２のスラリーディスペンサーアームの実施形態の横断面側面図である。
【図４Ａ】化学的機械的研磨機の実施形態の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの研磨機の部分分解組立て斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａの研磨機の天板の図式的上面図である。
【図５】図５Ａは、可動スラリーディスペンサーの別の実施形態を示す研磨プラテンアセンブリの上面図である。図５Ｂおよび５Ｃは、図５Ａの可動スラリーディスペンサーの縦断面図および横断面図である。
【図６】図６Ａは、化学的機械的研磨機の研磨ステーションの天板に取り付けられたスラリーディスペンサーの別の実施形態の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａのディスペンサーを通り抜ける給送管を有する管状区分を示す横断面図である。
【図７】２つの異なるアーム位置を示す図６Ａのスラリーディスペンサーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
化学的機械的研磨機１００は、基板の表面を研磨するのに有用である。例えば、研磨機１００は、銅相互接続配線またはビアを含む基板の表面を研磨するために使用できる。別の応用では、研磨機は、基板上の二酸化シリコン層の表面を研磨するために使用できる。当業者には明らかとなるような、多くの他の研磨応用および用途も、本発明の範囲内である。
【００１２】
半導体ウェハー、ディスプレイ、またはパネルを含む基板の表面を研磨するのに適した研磨機１００の実施形態を図１に示す。研磨機１００は、同時に、または独立して作動することができる１つまたは複数の研磨ステーション１０８を保持する天板１０６を含む。各研磨ステーション１０８は、研磨パッド１１２を支持する研磨プラテン１１０を含む。第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂの各々は、プラテン１１０が回転、揺動または振動する間、基板１４０ａ、ｂをそれぞれ研磨パッド１１２に押し付ける。一変形例では、プラテン１１０は、駆動シャフトでプラテン１１０の下面に結合されるプラテンモータ１１７によって回転する。一変形例では、プラテンモータ１１７は、サーボモータなどの可変速度直流モータであり、研磨の間に可変基板回転速度を選択的に提供することができる。プラテン１１０は、アルミニウムまたはステンレス鋼プレートとすることができる。
【００１３】
プラテン１１０に取り付けられた研磨パッド１１２は、典型的には、少なくとも２つの基板１４０ａ、ｂをカバーするために十分に大きな半径を有する平面ディスクを含む。研磨パッド１１２は、各基板１４０ａ、ｂを研磨するために基板１４０ａ、ｂ（同様に回転、揺動または振動可能）に接触して回転する。研磨パッド１１２は、基板表面を過剰に傷つけるか、または損傷を与えることなく、基板１４０ａ、ｂから望ましくない材料を研磨して取り除くために十分に研磨性のある材料で作られた研磨表面１１３を含む。例えば、研磨表面１１３は、ポリマー、フェルト、紙、布、セラミック、または他のそのような材料で作製することができる。研磨表面１１３はまた、研磨表面１１３を覆う研磨スラリーの流量を高めるためにより多くの溝（図示せず）を包含することができる。例えば、適切な研磨パッド１１２は、Ｓｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ  Ｓｕｐｅｒａｂｒａｓｉｖｅｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎによって製造される固定研磨材研磨パッドを含み、これは、樹脂に埋め込まれたシリカなどの研磨粒子を含有する。一変形例では、研磨パッド１１２は、感圧接着剤を使用して、研磨パッド１１２とほぼ同じ直径であるプラテン１１０に接着される。
【００１４】
第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂの各々は、基板１４０ａ、ｂをそれぞれ研磨パッド１１２に接触した状態で保持する。基板１４０ａ、ｂは、各基板キャリア１２０ａ、ｂに真空または表面張力によって保持される。基板キャリア１２０ａ、ｂの各々は、基板１４０ａ、ｂで均一に研磨された表面を達成するために独立して回転し、研磨パッド１１２を横断して前後に揺動しながら圧力を加える。研磨の間に、空気圧システム（図示せず）は、所定の荷重力で基板１４０ａ、ｂを研磨パッド１１２に押し付けるために基板キャリア１２０ａ、ｂを研磨パッド１１２上におろす。プラテンモータ１１７は、プラテン１１０および研磨パッド１１２を回転させる。同時に、各基板キャリア１２０ａ、ｂは基板１４０ａ、ｂを回転させ、一方スライダー（図示せず）は、基板１４０ａ、ｂを研磨パッド１１２の表面で横方向に揺動するために基板キャリア１２０ａ、ｂを前後に直線状に駆動する。基板キャリア１２０ａ、ｂは、１つまたは複数のキャリアモータ（図示せず）によって駆動され、可変基板回転速度を提供でき、また前後の直線運動でも基板を移動できるサーボモータなどの可変速度直流モータとすることもできる。基板キャリア１２０ａ、ｂは、研磨パッド１１２の２つの異なる領域に接触させた状態で基板をこすることによって基板１４０ａ、ｂの表面を摩耗させる。
【００１５】
研磨の間、前または後に、第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、研磨スラリー、中和溶液、および／または水を研磨パッド１１２の表面に提供する。一変形例では、第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、研磨プラテン１１０の隣りに位置決めされる。ディスペンサー１２２ａ、ｂは、プラテン１１０を挟んで、互いに直径方向に対向して置くこともできる。スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂの対向する対の各々は、それらが第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂ間で回転でき、位置決めできるように置かれる。一変形例では、ディスペンサー１２０ａ、ｂは、スラリーを分配しながら研磨プラテン１１０を横断して円弧状に掃引する。各スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、新鮮な研磨スラリーを基板キャリア１２０ａ、ｂに取り付けられた基板１４０ａ、ｂの１つのすぐ前に位置する研磨パッド１１２の異なる領域に給送する。このようにして、第１のスラリーディスペンサー１２２ａは、新鮮なスラリーを第２の基板キャリア１４０ｂの基板１２０ｂに提供し、第２のスラリーディスペンサー１２２ｂは、新鮮なスラリーを第１の基板キャリア１２０ａの基板１４０ａに提供するか、または研磨プラテン１１０の回転方向に応じて逆が行われる。有利には、各々が第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂ間に位置する研磨パッド１１２上の異なる円周領域に新鮮な研磨スラリーが分配されるため、研磨機１００が両方の基板１４０ａ、ｂをほぼ同じ研磨速度で研磨することができる。
【００１６】
第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ、ｂの各々は、旋回端１２６ａ、ａ’および遠位端１２６ｂ、ｂ’をそれぞれ有するディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを含む。スラリーディスペンサーアーム１２３ａ、ｂの各旋回端１２６ａ、ａ’は、回転可能なアクスル１２７ａ、ｂに取り付けられる。ディスペンサー駆動部１２８ａ、ｂは、研磨プラテン１１０全体にスラリーを分配するため、旋回端１２６ａ、ａ’を中心に各ディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを回転させることによりそれぞれのスラリー分配ノズルをアーム１２３ａ、ｂの遠位端で振るための、回転可能なアクスル１２７ａ、ｂに動力を供給する。ディスペンサー駆動部１２８ａ、ｂは、旋回端１２６ａ、ａ’が研磨プラテン１１０の異なる領域にわたって固定円弧に沿って回転するようにディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを回転させるように操作することができる。ディスペンサー駆動部１２８ａ、ｂは、スラリーを分配しながら研磨プラテン１１０を横断して円弧状に各アームを掃引するために、各アーム１２３ａ、ｂを回転させる。一実施形態では、各円弧は、約０°から約４５°に及ぶ弓状距離をカバーする。第１および第２の固定円弧は、研磨パッド１１２の直径を横断して互いに対向することができる。
【００１７】
少なくとも１つのスラリー分配ノズル１２４ａ、ｂは、図２に示すように、ディスペンサーアーム１２３ａ、ｂの各々の旋回端１２６ａ、ａ’と遠位端１２６ｂ、ｂ’との間にそれぞれ提供される。ディスペンサー駆動部１２８ａが特定のディスペンサーアーム１２３ａを円弧に沿って回転させるとき、スラリー分配ノズル１２４ａも、所望の噴霧被覆エリアを示す弓状領域１３３ａ、ｂ内の研磨パッド１１２にスラリーを分配するために固定円弧１２９に沿って振られる。ディスペンサー駆動部１２８ａ、ｂの各々は、ノズル１２４ａ、ｂの各々が固定円弧１２９ａ、ｂに沿って振られるように、旋回端１２６ａ、ａ’の周りでディスペンサーアーム１２３ａ、ｂの１つを回転させる。固定円弧１２９ａ、ｂは、プラテン１１０の直径を横切ることができる。一実施形態では、各固定円弧１２９ａ、ｂは、第１の位置から出発し、円弧を横断して第２の位置へ移動し、同じ第１の位置へ戻るとき、少なくとも二度にわたってプラテン１１０の固定半径方向軸１３４と交差する。このようにして、研磨スラリーは、研磨パッド１１２を挟んで互いに対向する２つの異なる旋回点を中心にディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを回転させることによって分配される。それ故にスラリーは、研磨パッド１１２を横断して、互いに間隔をおいて、場合によってはプラテンの特定の直径である共通軸に沿って整列できる異なる地点から同時に分配される。適切なディスペンサー駆動部１２８ａ、ｂは、ギヤ減速を備えるサーボモータもしくは直接駆動モータなどのモータ、またはディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを移動させるために伸縮できる油圧システムとすることができる。第１および第２の円弧は固定円弧とすることができ、それらは研磨プラテン１１０を横断して互いに直径方向に対向することもできる。円弧は、第１の基板キャリア１２０ａと第２の基板キャリア１２０ｂとの間にあり、新鮮な研磨スラリーを第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂの各々に提供する。
【００１８】
スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、少なくとも第１のノズル１２４ａ、ａ’および第２のノズル１２４ｂ、ｂ’をそれぞれ含むこともできる。第１および第２のノズル１２４ａ、ａ’および１２４ｂ、ｂ’の各々は、互いに間隔をあけて位置し、またアーム１２３ａ、ｂの縦方向に沿う共通軸に沿って整列できる。分配ノズル１２４ａ、ａ’および１２４ｂ、ｂ’は、弓状領域１３３ａ、ｂで研磨パッド１１２のより大きな表面を横断して研磨スラリーを分配するために研磨スラリーなどの流体を研磨パッド１１２上に向ける。
【００１９】
図３に示すように、ディスペンサーアーム１２３は、ディスペンサーアーム１２３の長さにわたって研磨スラリー、中和流体、または水の通路を各々提供する複数の供給管１２５ａ〜ｃを取り囲んでおり、保護する中空ケーシング１３５を包含している。例えば、供給管１２５ａは、バレルリザーバーとして機能することができ且つノズル１２４ａ〜ｅに給送するスラリーディスペンサーチャネル１３７に研磨スラリーを供給するために使用できる。各ノズル１２４ａ〜ｅは、簡便な方法によって供給管１２５ａに取り付けられる。例えば、あらかじめ形成されたノズル１２４ａ〜ｅは、オスメスのねじ山を使用してまたはゴム製ガスケットシールで流体供給管１２５ａに取り付けることができる。流体供給管１２５ａ〜ｃは、所望の供給流体による腐食もしくは化学反応に耐性の材料で作られるか、場合によっては流体接触面への堆積物の蓄積を低減できる材料を含む。流体供給管が柔軟であることはさらに望ましく、スラリーアームが回転するとき、それは曲げおよび屈曲に耐えることができる。流体供給管の例示的な実施形態は、例えば、Ｏａｋｄａｌｅ、ＭｉｎｎｅｓｏｔａのＤｙｎｅｏｎから入手できるＴＨＶ  ｘ５０  ＵＨＰなどのＴＨＶ管類とすることができる。各流体供給管１２５ａ〜ｃは、研磨機１００の外部に位置する流体供給源（図示せず）によって流体を提供される。流体供給源は、加圧タンク、化学薬品配送ユニットまたはポンプを備えるドラム缶を含むことができ、スラリー、化学薬品または水を供給することができる。１つまたは複数のバルブ、圧力センサーおよび容積式流量計も、流体の供給を制御するために流体供給源と供給アームとの間で使用できる。
【００２０】
図３に示すスラリーディスペンサー１２２の実施形態は、複数のノズル１２４ａ〜ｅを含んでいる。各ノズル１２４ａ〜ｅは、約０．０３インチから約０．０５インチの終端開口を有する。ノズル１２４ａ〜ｅは、円錐形の噴霧パターンで加圧流体を出射するために、円錐形プロファイルを持つ横断面を有することもできる。適切な円錐形プロファイルは、約４０°から約１２０°の角度幅を含む。ノズル１２４ａ〜ｅは、所望の研磨スラリー組成による浸食、およびそれとの反応に耐性の材料から作られる管にドリルで穴を開けることによって作ることができる。ノズル１２４ａ〜ｅは、ノズルの流体接触面への堆積物の蓄積に耐える材料から形成することもできる。一実施形態では、ノズル１２４ａ〜ｅはＰＶＤＦから作られる。代替実施形態では、ノズル１２４ａ〜ｅは別々に作られ、ねじ山または接着封止剤によってディスペンサーアーム１２３に取り付けられる。あらかじめ形成された例示的ノズル１２４ａ〜ｅは、Ｃａｒｏｌ  Ｓｔｒｅａｍ、ＩｌｌｉｎｏｉｓのＳｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．から入手できるＶｅｅＪｅｔ  Ｓｐｒａｙ  Ｎｏｚｚｌｅである。
【００２１】
複数のノズル１２４ａ〜ｅは、研磨パッド１１２全体にスラリーを分配するために、ディスペンサーアーム１２３の長さに沿って付加されるスラリーディスペンサーチャネル１３７に置くこともできる。ディスペンサーチャネル１３７は、チャネルの縦軸が中空体の縦軸と実質的に平行であるように、ディスペンサーアーム１２３の下面に沿って配置される中空直方体を含む。ディスペンサーチャネル１３７は、例えば、ディスペンサーチャネル１３７にノズルの形をした開口を機械加工するか、またはドリルで開けることによって形成できる、１つまたは複数の完全にそろったスラリー分配ノズル１２４ａ〜ｅを含む。ノズル１２４ａ〜ｅの各成形された開口は、例えば、より小さい第１の開口がチャネル１３７の内部容積部に面し、より大きい第２の開口がチャネルの外面にある状態で、外側へ向かうにつれて細くなる円錐形プロファイルを有することができる（図示せず）。例えば、成形された開口は、１ｍｍ未満の第１の開口直径、および約１．１ｍｍより大きい第２の開口直径を有することができる。成形された開口は、プラテン表面の方へ開き、約１ｍｍから約２ｍｍの直径を含む。ディスペンサーチャネルの第１の開口は、ディスペンサーチャネルに研磨スラリーを供給する流体供給管１２５ａの対応する開口の直径に合うように十分に大きくすることもできる。
【００２２】
基板１４０および研磨パッド１１２が互いに接触して回転するとき、選択されるスラリーレシピに従って供給される研磨スラリーの測定量は、ノズル１２４ａ〜ｅを通じて研磨パッド上に噴霧される。研磨スラリーは、反応性薬剤および化学反応性触媒を含有する。例えば、酸化物基板は、反応性薬剤として使用される脱イオン水、および触媒として働く水酸化カリウムを含む研磨スラリーで研磨できる。適切な研磨スラリーは、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、炭化シリコン、および他のセラミック粉末のうちの少なくとも１つを含み、例えば水、アルコール、緩衝剤および懸濁化学薬品のうちの１つまたは複数を含む溶液に懸濁される研磨粒子を含んでもよい。
【００２３】
スラリーディスペンサー１２２のディスペンサーアーム１２３は、研磨プロセスの後に基板１４０をリンスするためのリンス用流体を提供するリンス用ノズル１３８ａ〜ｇの別個の組も含んでいる。リンス用ノズル１３８ａ〜ｇは、互いに間隔をあけて配置され、各研磨および／または調整サイクルの終わりに研磨パッド１１２の高圧流体リンスを提供することができる。リンス用流体は、供給管１２５ｃを通じてリンス用ノズル１３８ａ〜ｇに供給される。脱イオン化水などのリンス用流体は、基板が１つの研磨ステーションからもう１つに移るときに基板１４０を洗浄するために使用できる。リンス用ノズル１３８ａ〜ｇは、基板１４０が保持ステーションへ戻るように移送されている間に、研磨パッド表面からスラリーをリンスするために、水の流れをゆっくり回転する研磨パッド１１２の方へ向けることもできる。水は、基板１４０の処理中に、粒子および化学薬品をパッド表面からリンスするために研磨パッド１１２の表面に供給することもできる。リンスするステップは、所定数の基板１４０を研磨した後でもしくは研磨機操作の初めに前処理ステップとして、パッド表面から反応物を取り除くための操作の終わりに、またはパッド表面から粒子および化学薬品をリンスするために、必要に応じて行うことができる。リンス用ノズル１３８ａ〜ｇは、水または他の洗浄流体の円錐形噴霧断面を研磨パッド１１２に供給するために円錐形横断面を含むこともできる。リンス用流体シールド（図示せず）は、リンス用ノズル１３８ａ〜ｇの側面をカバーして基板を覆うリンス用流体の噴霧を含有するたために使用できる。リンス用流体シールドは、ＤｅｌａｗａｒｅのＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｃｏ．のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）から作ることができる。
【００２４】
スラリーディスペンサー１２２のディスペンサーアーム１２３は、１つまたは複数の基板１４０の研磨が完了した後、研磨スラリーの活性薬剤を中和するために研磨パッド１１２を横断して化学薬剤を分配する化学的リンスノズル１３９を包含することもできる。化学的リンスノズル１３９は、スラリー分配ノズル１２４とは別のノズルとして述べられるが、同じノズル構造とすることもできる。一実施形態では、化学的リンスノズル１３９はディスペンサーアーム１２３の遠位端１２６ｂに位置する。化学的リンスの組成は、研磨されている基板１４０との研磨スラリーの化学的活性成分の反応を止めるように選択され、活性なスラリー成分のエッチャントまたは腐食特性を中和する役目を果たすことができる。例えば、一実施形態では、化学的リンスは、酸またはアンモニアをベースにした中和剤を含む。
【００２５】
コントローラ１８８は、図４Ａに示すように、ＣＭＰ装置１００およびスラリーディスペンサー１２２を包含する、ＣＭＰ装置１００のさまざまな構成部品を制御するために適切なプログラミングコード１９０を含む。コントローラ１８８は、ＣＰＵと、マウス、キーボード、およびライトペンなどの入力デバイス１９２と、ディスプレイなどの出力デバイス１９４とを含むプログラム可能なコンピュータである。コントローラ１８８は、研磨機ステーション１０８、１０８ａ〜ｃのいずれかについて研磨パラメータを計算するため、測定するため、およびレシピを保持するために使用される。一実施形態では、プログラムコード１９０は、ディスペンサーアーム１２３のモータを制御するためのコードを含む。例えば、そのコードは、研磨パッド１１２全体にスラリーを分配するために、各ディスペンサーアーム１２３をそれらの旋回端１２６ａ、ａ’の周りで回転させることにより、それぞれのスラリー分配ノズルをアーム１２３の遠位端１２６ｂ、ｂ’で振る回転可能なアクスル１２７に動力を供給するディスペンサー駆動部１２８を制御することができる。コントローラ１８８は、アーム１２３の所望の動きを得るために、ディスペンサーアーム１２３のモータを操作することができる。この動きは、所望のパターンまたは領域で研磨パッド１１２上にスラリーを分配するために、アーム１２３の遠位端１２６ｂ、ｂ’に位置するスラリー分配ノズル１２４ａ〜ｃの運動を制御するために制御される。例えば、コントローラ１８８は、パッド１１２全体にわたるスラリー分布領域の所望の形状を得るために、研磨パッド１１２を横断してディスペンサーアーム１２３を移動させるようにモータを制御するためのプログラムコード１９０を含むことができる。
【００２６】
その特徴が、単独でまたは本明細書で述べられる任意の他の特徴と組合せて得られるスラリーディスペンサー１２２の代替実施形態では、ディスペンサーアーム１２３は、図５Ａから５Ｃに示すように、近位端１４１に関して直線運動で移動可能な遠位端１３１を含む。遠位端１３１は、例えば、前後への掃引運動で近位端１４１に関して直線的に移動する。このようにして、ディスペンサーアーム１２３の可動区分に位置する分配ノズル１２４ａ〜ｃは、パッドのより大きな表面積をカバーするために研磨パッド１１２の半径方向長さにわたって研磨スラリーを供給することができる。
【００２７】
この変形では、遠位端１３１を包含するディスペンサーアーム１２３の区分は、直線経路に沿ってディスペンサーアーム１２３の近位端１４１の方へおよびそれから離れる方へ遠位端１３１を移動させることができるディスペンサー駆動部１４３に接続される。ディスペンサー駆動部１４３は、研磨プラテン１１０全体に直線状にスラリーを分配するために直線経路に沿ってアーム１２３の遠位端１３１を移動させる。この直線運動は、ディスペンサーアーム１２３の縦軸に対応する直線と合致させることができる。ディスペンサー駆動部１４３はコントローラ１８８によって制御され、コントローラはディスペンサーアーム１２３の直線運動を制御するためのプログラムコード１９０を含む。遠位端１３１は、延ばされていないディスペンサーアーム１２３の長さの約２０％から約９０％の直線距離を進むことができる。
【００２８】
コイル状供給管１４５ａ、ｂは、図５Ｂおよび５Ｃに示すように、ノズル１２４ａ〜ｃに、研磨スラリー、懸濁液または他の流体を供給するために、ディスペンサーアーム１２３の全長にわたって延びている。コイル状供給管１４５ａ、ｂは、ノズル１２４ａ〜ｃへの流体の供給を変更することなくアーム１２３の長さを変更することを可能にする。コイル状供給管１４５ａ、ｂは、所望の供給流体による腐食または化学反応に耐性の材料で作ることができるか、場合によっては流体接触面への堆積物の蓄積を低減できる材料を含むことができる。流体供給管が柔軟であることはさらに望ましく、これにより曲げおよび屈曲に耐えることができるようになる。流体供給管は、例えば、Ｄｙｎｅｏｎから入手できるＴＨＶ  ｘ５０  ＵＨＰなどのＴＨＶ管類とすることができる。各コイル状流体供給管１４５ａ、ｂは、研磨機１００の外部に位置する流体供給源（図示せず）によって流体を供給される。
【００２９】
将来的に可能な実施形態では、コントローラ１８８は、基板キャリア１２０の動きに関連してディスペンサーアーム１２３の遠位端１３１の動きを制御するためのプログラムコード１９０を含む。例えば、ディスペンサーアーム１２３の遠位端１３１は、適切な位置に移動でき、基板１４０が基板キャリア１２０（図示せず）によって保持された状態で、スラリーを、研磨パッド１１２の基板接触領域１４７に、パッドがこの領域に接触する直前に分配することができる。ディスペンサーアーム１２３の遠位端１３１は、キャリアアセンブリとの衝突を避けるために基板キャリア１２０の経路の外に位置決めできる。ディスペンサーアーム１２３は、非移動式アームと比較して、プラテンもしくはパッドの全長、または半径方向長さの実質的な部分を横断する直線掃引を使用して、研磨パッド１１２のより大きなエリアに研磨スラリーを供給することができる。
【００３０】
直線掃引アームは、研磨パッド１１２の中央領域からパッドの周辺部まで横断する直線経路に沿って研磨スラリーを供給するように構成できる。さらに、研磨アーム１２３の遠位端１３１の周辺に位置するノズル１２４ａ〜ｃは、研磨パッド１１２の上方の半径方向給送位置に移動できるので、研磨スラリーへの流量要件はそれほど厳密ではない。例えば、ノズル１２４ａ〜ｃが目標エリアにより近く位置し、ノズルによって分配されるスラリーが、一様でないとしても、基板接触領域１４７で研磨パッド１１２になお着地することになるので、研磨スラリーの一様でない分布をもたらすノズル１２４ａ〜ｃの部分的な目詰まりおよびディスペンサーノズルからのスラリーのスパッタリングは、それほど大きな影響を有しない。
【００３１】
研磨システムは、例えば図５Ａに示すような第１および第２のディスペンサーアーム１２３ａ、ｂを含むことができる。第１および第２のディスペンサーアーム１２３ａ、ｂは、互いに対向するように構成でき、例えば、第１のディスペンサーアーム１２３ａの近位端１４１ａは、第２のディスペンサーアーム１２３ｂの近位端１４１ｂからプラテンの反対側に位置することができる。第１および第２のディスペンサーアーム１２３ａ、ｂは、単一のディスペンサーアーム１２３よりも大きなエリアを覆って研磨スラリーまたは他の流体を研磨パッド１１２に提供するように構成できる。さらに、対向する第１および第２のディスペンサーアーム１２３ａ、ｂは、研磨媒質、リンス用流体、中和化学薬品流体または他の流体組成を選択的に分配するように構成できる。
【００３２】
将来的に可能な一実施形態では、第１のディスペンサーアーム１２３ａは、研磨スラリーを分配するように構成され、第２のディスペンサーアーム１２３ｂは、リンス用流体および中和化学薬品流体を分配するように構成される。この将来的に可能な実施形態では、第１のディスペンサーアーム１２３ａは、残りのディスペンサーアーム１２３ｂの取り外しまたは他の流体供給配管の分離を必要とすることなく、研磨スラリーで目詰まりするディスペンサーバルブの洗浄のためにチャンバーから取り外すことができる。
【００３３】
第１のスラリーディスペンサーおよびディスペンサーアーム１２３ａは、研磨スラリーまたは他の流体を第１の基板接触領域に供給するために提供され、第２のスラリーディスペンサーおよびディスペンサーアーム１２３ｂは、研磨スラリーまたは他の流体を第２の基板接触領域に供給するために提供され、第１および第２の接触領域は互いに異なる。第１の基板キャリア１２０ａは基板を第１の基板接触領域に接触させ、第２の基板キャリア１２０ｂは基板を第２の基板接触領域に接触させる。このようにして、第１および第２のスラリーディスペンサーアーム１２３ａ、ｂは、スラリーを第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂに供給する。
【００３４】
別の将来的に可能な実施形態では、スラリーディスペンサー１８０は、図６Ａに示すように、１つまたは複数のヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃによって連結される複数の区分１８４ａ〜ｃを含むヒンジ連結アーム１８２を含む。区分１８４ａ〜ｃのいずれかは、互いに対して移動でき、例えば、第１の区分１８４ａは、第２の区分１８４ｂに対して移動でき、または両方の区分は同時に移動できる。各区分１８４ａ〜ｃは、２、場合によっては３の、動きの自由度を有することができる。区分１８４ａ〜ｃは、第２のヒンジ連結継ぎ手１８６ｂで接続される第１および第２の区分１８４ａ、ｂ、および任意選択で第３のヒンジ連結継ぎ手１８６ｃで接続される第３の区分１８４ｃを包含することができる。第１、第２および第３のヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃのいずれかは、自由度２を有する平面継ぎ手、自由度３を有する旋回ボール継ぎ手、これらの継ぎ手の組合せ、または他の種類の継ぎ手とすることができる。ヒンジ連結アーム１８２はまた、追加のまたはより少ない区分を有することもできる。区分１８４ａ〜ｃの数およびヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃの種類は、ヒンジ連結アーム１８２の所望の自由度の動きを得るように選択される。さらに、異なる自由度を提供する区分１８４ａ〜ｃおよびヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃの数の特定の組合せを選択することによって、ヒンジ連結アーム１８２は、所望のスラリー分布パターンまたは成形された領域を提供するように調整することができる。
【００３５】
加えて、ヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃの１つまたは複数は、特定のヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃに連結される区分１８４ａ〜ｃのいずれかのあらかじめプログラムされた範囲の運動を許容するモータ（図示せず）を含有することができる。区分１８４ａ〜ｃ、およびヒンジ連結アーム１８２を駆動するモータは、ヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃの内部に位置するマイクロモータ、油圧モータ、および他のモータとすることができる。
【００３６】
一変形例では、ヒンジ連結アーム１８２は、第１の継ぎ手で天板に取り付けられる旋回端１９０および遠位端２００を含み、その遠位端２００にまたは近くに、研磨プラテンまたは研磨パッド１１２上にスラリーを分配するために使用できる１つまたは複数のスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｃを備えている。コントローラ１８８は、スラリーディスペンサー１２２の運動を制御するための適切なプログラミングコードを含む。コントローラ１８８は、研磨機ステーション１０８、１０８ａ〜ｃのいずれかについて研磨パラメータを計算するため、測定するために、およびレシピを保持するために使用できる１つのデバイスまたは多数デバイスを含むプログラム可能なコンピュータである。一実施形態では、コントローラ１８８は、１つまたは複数のヒンジ連結継ぎ手１８６ａ〜ｃによって連結される複数の区分１８４ａ〜ｃの所望の直線状または弓状の動きを得るために、ヒンジ連結アーム１８２のさまざまなモータの１つまたは複数を制御するためのプログラムコード１９０を含む。この動きは、所望のパターンまたは領域で研磨パッド１１２上にスラリーを分配するために、ヒンジ連結アーム１８２の遠位端２００に位置するスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｃの運動を制御するために制御される。例えば、コントローラ１８８は、研磨パッド１１２を横断してヒンジ連結アーム１８２を移動させることによりパッド１１２上のスラリー分布領域の所望の形状を得るためにモータを制御するためのプログラムコードを含むことができる。
【００３７】
水平掃引に加えて、ヒンジ連結アーム１８２は、例えば図７に示すように、研磨パッド１１２の上方の分配ノズル２０２ａ〜ｃの高さも変えることができ、その図は、ヒンジ連結アーム１８２、区分１８４ａ〜ｃ、継ぎ手１８６ａ〜ｃおよびノズル２０２ａ〜ｃを第１の位置で、ならびに第２の位置ではヒンジ連結アーム１８２’、区分１８４ａ’〜ｃ’、継ぎ手１８６ｂ’、ｃ’およびノズル２０２ａ’〜ｃ’として示す。この変形例では、継ぎ手１８６ａはアームの旋回端１９０に位置し、継ぎ手１８６ａの本体は、ヒンジ連結アーム１８２の継ぎ手が操作されるとき、場所を変えない。第１の位置では、ヒンジ連結アーム１８２の各ノズル２０２ａ〜ｃは、研磨パッド１１２に加圧流体が分配される円錐形噴霧エリア２０４ａ〜ｃを有する。第２の位置では、各ノズル２０２ａ’〜ｃ’は、異なる円錐形噴霧エリア２０４ａ’〜ｃ’を有する。図示の実施例では、第１の噴霧エリア２０４ａ〜ｃは、第２の噴霧エリア２０４ａ’〜ｃ’よりも数倍大きい。これにより、ノズルの噴霧エリアを、流体供給の圧力を変えることなく変更することができる。さらに、分配流体での研磨パッド１１２の被覆範囲は、研磨パッド１１２および基板１４０の接触エリアに合致するように調整することができる。例えば、研磨パッド１１２が基板１４０と比較して十分に大きく、よって各基板１４０が処理の間に研磨パッド表面の小さな部分にだけ接触するならば、有益でありうる。
【００３８】
一変形例では、第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、互いに間隔をあけて位置する２つの異なる地点から同時に研磨プラテン全体にスラリーを分配するために、研磨プラテン１１０上で、同プラテンに接して位置決めされる。例えば、第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、図示されるように互いに直径方向に対向するように位置決めすることができる。一変形例では、スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂの対向する対は、２つの基板１４０ａ、ｂを同時に研磨するために使用される第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂ間に位置決めされて、各スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂは、基板キャリア１２０ａ、ｂの直近の経路に位置する研磨パッド１１２の異なる領域に研磨スラリーを提供できるようになる。例えば、第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂは、第１の基板キャリア１２０ａの前にある第１の位置におよび第２の基板キャリア１２０ｂの前にある第２の位置にスラリーを分配するように移動できる。このようにして、第１のスラリーディスペンサー１２２ａは新鮮なスラリーを第２の基板キャリア１２０ｂに提供し、第２のスラリーディスペンサー１２２ｂは新鮮なスラリーを第１の基板キャリア１２０ａに提供するか、または研磨プラテン１１０の回転方向に応じて逆が行われる。これにより、有利には、それぞれが第１および第２の基板キャリア１２０ａ、ｂ間に位置する研磨パッド１１２上の異なる円周領域に新鮮な研磨スラリーが分配されるので、研磨機１００が両方の基板１４０ａ、ｂをほぼ同じ研磨速度で研磨できる。
【００３９】
一実施形態では、ヒンジ連結アーム１８２は、第１および第２の中継継ぎ手１８６ｂ、ｃによって一つに連結される第１、第２および第３の区分１８４ａ〜ｃを含む。第１の区分１８４ａは、ヒンジ連結アーム１８２が旋回継ぎ手の周りで回転することを可能にする旋回端１９０を提供するために、ボール継ぎ手などの旋回継ぎ手である第１の継ぎ手１８６ａで天板１０６に付着される。第２の区分１８４ｂは、第１の区分１８４ａと第３の区分１８４ｃとの中間にある。１つまたは複数のスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｃは、第３の区分１８４ｃのヒンジ連結アーム１８２の遠位端２００に位置決めされる。
【００４０】
ヒンジ連結アーム１８２およびスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｃの遠位位置の柔軟性は、研磨パッド１１２の形状または寸法に依存しないまたは拘束されない最適分散または掃引パターンでの研磨スラリーの分散を可能にする。例えば、ヒンジ連結アーム１８２は、長方形、場合によっては正方形の研磨パッド１１２を横断して研磨スラリーを分配するように容易に適合させることができる。さらに、ヒンジ連結アーム１８２は、細長いスラリー分布領域を提供するために所望の直線状または弓状のパターンを達成するためにコントローラ１８８によって制御することもできる。例えば、ヒンジ連結アーム１８２は、研磨プラテン１１０上で直線経路に沿って分配ノズル２０２ａ〜ｃを移動させるように容易に適合させることができる。一変形例では、ヒンジ連結アーム１８２のモータは、プラテンまたは研磨パッド上で直線的にスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｂを移動させる。別の変形例では、ヒンジ連結アーム１８２のモータは、プラテン１１０または研磨パッド１１２を横断して弓状経路に沿ってスラリー分配ノズル２０２ａ〜ｂを移動させる。例えば、弓状経路は、少なくとも二度にわたって研磨プラテン１１０の固定半径方向軸と交差する固定円弧を含むことができる。弓状経路は、例えば、研磨プラテン１１０を横断して約０°から約４５°に及ぶ弓状距離をカバーするようにも設定できる。
【００４１】
図６Ａに示すスラリーディスペンサー１２２の実施形態は、複数のノズル２０２ａ〜ｃを含んでいる。各ノズル２０２ａ〜ｃは、約０．０３インチから約０．０５インチの終端開口を有する。ノズル２０２ａ〜ｃは、円錐形噴霧パターンで加圧流体を出射するために円錐形プロファイルを持つ横断面を有することもできる。適切な円錐形プロファイルは、約４０°から約１２０°の角度幅を含む。ノズル２０２ａ〜ｃは、所望の研磨スラリー組成による浸食、およびそれとの反応に耐性の材料から作られる管に穴をドリルで開けることによって作ることができる。ノズル２０２ａ〜ｃは、ノズルの流体接触面への堆積物の蓄積に耐える材料から形成することもできる。一実施形態では、ノズル２０２ａ〜ｃはＰＶＤＦから作られる。代替実施形態では、ノズル２０２ａ〜ｃは別々に作られ、ねじ山または接着封止剤によってディスペンサーアーム１８２に取り付けられる。例示的なあらかじめ形成されたノズル２０２ａ〜ｃは、Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．（Ｓｃｈｍａｌｅ  Ｒｏａｄ、Ｃａｒｏｌ  Ｓｔｒｅａｍ、ＩｌｌｉｎｏｉｓにあるＮｏｒｔｈ  ＡｖｅｎｕｅのＳｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．）から入手できるＶｅｅＪｅｔ  Ｓｐｒａｙ  Ｎｏｚｚｌｅである。
【００４２】
一変形例では、ヒンジ連結アーム１８２の区分１８４ａ〜ｃの各々は、図６Ｂに示すように、中空ケーシングを含む管状区分２０８を含む。管状区分２０８は、ヒンジ連結アーム１８２の全長にわたって研磨スラリー、中和流体、または水の通路を各々提供する複数の供給管２０６ａ〜ｃを取り囲んで保護している。例えば、供給管２０６ａは、研磨スラリーをスラリー分配ノズル２０２ａに供給するために使用できる。各ノズル２０２ａ〜ｃは、簡便な方法によって供給管２０６ａ〜ｃに取り付けられる。例えば、あらかじめ形成されたノズルは、オスメスのねじ山を使用してまたはゴム製ガスケットシールで流体供給管２０６ａ〜ｃに取り付けることができる。流体供給管２０６ａ〜ｃは、所望の供給流体による腐食または化学反応に耐性の材料で作られるか、場合によっては流体接触面への堆積物の蓄積を低減できる材料を含む。流体供給管２０６が柔軟であることはさらに望ましく、ヒンジ連結アーム１８２が操作されるとき、それは曲げおよび屈曲に耐えることができる。流体供給管の例示的な実施形態は、例えば、Ｄｙｎｅｏｎ（オークデール、ミネソタ州）から入手できるＴＨＶ  ｘ５０  ＵＨＰなどのＴＨＶ管類とすることができる。
【００４３】
各流体供給管２０６ａ〜ｃは、研磨機１００の外部に位置する流体供給源（図示せず）によって流体を提供される。流体供給源は、加圧タンク、化学薬品配送ユニットまたはポンプを備えるドラム缶を含むことができ、スラリー、化学薬品または水を供給することができる。１つまたは複数のバルブ、圧力センサーおよび容積式流量計も、流体の供給を制御するために流体供給源と供給アームとの間で使用できる。
【００４４】
ヒンジ連結アーム１８２のノズルは、研磨プロセスに関連して流体を分配するように操作できる。ノズル２０２ａ、ｂは、選択されるレシピに従って研磨パッド１１２にスラリーの測定量を分配するために使用できる。ヒンジ連結アーム１８２は、研磨プロセスの後に研磨パッド１１２をリンスするためのリンス用流体を提供する１つまたは複数の別個のリンス用ノズル、例えばノズル２０２ｃを包含することもできる。場合によっては、研磨パッド１１２の高圧流体リンスは、各研磨および／または調整サイクルの終わりに行うこともできる。リンス用流体は、供給管２０６を通じてリンス用ノズル２０２に供給される。スラリーディスペンサー１２２のヒンジ連結アーム１８２は、１つまたは複数の基板１４０の研磨が完了した後、研磨スラリーの活性薬剤を中和するために研磨パッド１１２全体に化学薬剤を分配する化学的リンスノズル（図示せず）を包含することができる。化学的リンスノズルは、スラリー分配ノズルとは別のノズルとして述べられるが、同じノズル構造とすることもできる。一実施形態では、化学的リンスノズルは、ヒンジ連結アーム１８２の遠位端２００に位置する。ヒンジ連結スラリーディスペンサー１８０を参照して開示されるノズルは、回転スラリーディスペンサー１２２を参照して開示される対応するスラリーディスペンサー、リンス用および化学的リンスノズルと同じ材料で作ることができる。さらに、スラリーディスペンサー１２２、１８０の異なる変形例の対応するノズルによって分配される流体および対応するノズルに供給される圧力も同じとすることができる。
【００４５】
本明細書で述べられるスラリーディスペンサーの異なる変形例は、任意の種類のＣＭＰ研磨機１００で使用できる。例えば、半導体ウェハー基板の表面を平坦化するために使用できる化学的機械的研磨機１００の実施形態は、図４Ａから４Ｃに示されている。研磨機１００は、スラリーディスペンサー１２２、１８０の異なる実施形態のいずれかの使用を例示するために提供されるが、研磨機１００は、本発明の範囲を限定するものではない。研磨機１００は、例えば、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．からのＭｉｒｒａ（登録商標）またはＳｙｃａｍｏｒｅ（登録商標）型のＣＭＰシステムであってもよい。一般に、研磨機１００は、図４Ａに示すように、天板１０６と、１つまたは複数の研磨ステーション１０８ａ、ｂと、基板移送ステーション１１１と、回転可能な基板キャリア１２０を独立して操作する回転可能な多重ヘッドカルーセル１１６とを含有する筐体１０４を包含している。各研磨ステーション１０８ａ、ｂは、その上に研磨パッド１１２ａ、ｂを有する回転可能な研磨プラテン１１０ａ、ｂを包含する。プラテン１１０ａ、ｂは、プラテンモータ（図示せず）に接続される回転可能なアルミニウムまたはステンレス鋼プレートとすることができる。研磨パッド１１２ａ、ｂは、固定研磨材または研磨材のないパッドを包含することができる。研磨スラリーは、スラリーディスペンサー１２２ａ、ｂによってパッド１１２ａ、ｂ上に分配される。
【００４６】
各研磨ステーション１０８、１０８ａ〜ｃは、例えば図６Ａに示すような独立して回転する調整器ヘッド１１９を保持する回転可能なアーム１１８を有する１つまたは複数のパッド調整器１１４を有することもできる。パッド調整器１１４は、パッドが基板１４０ａ、ｂを効果的に研磨することを可能にするために研磨パッド１１２の状態を維持する。各調整器ヘッド１１９は、研磨ディスク（図示せず）を保持するプラテンを含む。プラテンは、研磨パッドに構造的剛性を提供する炭素鋼プレートなどの支持構造体である。研磨ディスクは、金属合金に埋め込まれた研磨粒子を有するニッケルまたはコバルト合金などの金属合金の露出研磨面を含む。固定研磨材パッドは、一般に、調整を必要としないので、固定研磨材パッドを有する研磨ステーション１０８はパッド調整器１１４を必要としない。調整器ヘッド１１９は、研磨パッドを横断する基板キャリア１２０の運動と同期化される往復運動で研磨パッド１１２を横断して研磨ディスクを掃引させる。図４Ｃに示されるパッド調整器１１４ａ〜ｃは、第１および第２のスラリーディスペンサー１２２ａ〜ｃ、１２２ａ’〜ｃ’の第２の高さよりも高い天板１０６からの第１の高さに取り付けられる。第１の高さは、少なくとも約１５ｍｍだけ第２の高さよりも高くできる。この変形例は、パッド調整器１１４がスラリーアームの上を掃引することを可能にし、研磨機の設置面積を低減する。
【００４７】
図４Ａに示すように、基板ローディング装置１３０は、一群の基板１４０を含有するカセット１３６を包含する。アーム１４４は、直線トラック１４８に沿って動き、リストアセンブリ１５２を支持し、このアセンブリは、カセット１３６を保持ステーション１５５から移動させるためのカセットクロー１５４と、基板１４０をカセット１３６から移送ステーション１１１へ移送するための基板ブレード１５６とを包含する。操作時には、基板１４０は、カセット１３６から移送ステーション１１１にロードされ、次いで基板は、それが最初に真空によって保持される基板キャリア１２０に移送される。カルーセル１１６は、次いで、基板１４０を一連の１つまたは複数の研磨ステーション１０８ａ、ｂを通じて移送し、最終的に研磨された基板を移送ステーション１１１に戻す。カルーセル１１６は、図４Ｂに示すように、スロット１６２を備える支持プレート１６０を有し、そのスロットを通って基板キャリア１２０のシャフト１７２が延びている。基板キャリア１２０は、均一に研磨される基板表面を達成するためにスロット１６２中で独立して回転することができ、前後に揺動できる。基板キャリア１２０は、それぞれのモータ１７６によって回転し、それは普通、カルーセル１１６の取り外し可能な側壁１７８の裏側に隠されている。
【００４８】
図４Ｂおよび４Ｃに示すように、各研磨ステーション１０８ａ〜ｃは、それぞれが頭上に対向するスラリーディスペンサー１２２ａ〜ｃ、１２２ａ’〜ｃ’、の対を有する研磨パッド１１２ａ〜ｃをそれぞれが支持する回転可能なプラテン１１０ａ〜ｃを包含する。スラリーディスペンサー１２２ａ〜ｃ、１２２ａ’〜ｃ’が示されているが、代わりにまたは組み合わせて、ヒンジ連結スラリーディスペンサー１８０を使用することができる。研磨の間、各基板キャリア１２０は、回転する研磨プラテン１１０ａ〜ｃに付加された研磨パッド１１２ａ〜ｃに対して基板１４０を保持し、回転させ、押し付けている。基板１４０および研磨パッド１１２ａ〜ｃが互いに接触した状態で回転するとき、例えばコロイド状シリカまたはアルミナを含む脱イオン化水の研磨スラリーの測定量は、研磨スラリーディスペンサー１２２ａ〜ｃ、１２２ａ’〜ｃ’によって、選択されるスラリーレシピに従って供給される。プラテン１１０および基板キャリア１２０の両方は、プロセスレシピに従って異なる回転速度および方向で回転するようにプログラムできる。視覚的明瞭さのために、パッド調整器は、図４Ｂには示しておらず、一方３つのパッド調整器１１４ａ〜ｃが図４Ｃに示される。６つのパッド調整器１１４（図示せず）があってもよく、その各々は、スラリーディスペンサー１２２ａ〜ｃ、１２２ａ’〜ｃ’に関連して取り付けられる。
【００４９】
本発明について、特定の好ましい実施例を参照して説明したが、他の変形例も可能である。例えば、パッド調整器は、当業者には明らかであるように、例えば他の種類の用途においてサンディング表面として使用できる。ＣＭＰ研磨機の他の構成も使用できる。加えて、開示されたものと同等の別の構成のチャネル構造も、当業者には明らかであるように、開示された実施例のパラメータに合わせて使用できる。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本明細書に含まれる好ましい実施例の記述に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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