(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨モジュールと、
クリーナと、
前記研磨モジュールと前記クリーナとの間で基板を移送するために十分な動きの範囲を有するロボットとを含み、
前記研磨モジュールが
それぞれが研磨パッドを支持するように構成されたプラテンアセンブリを有する少なくとも２つの研磨ステーションと、
少なくとも１つのロードカップと、
前記少なくとも２つの研磨ステーションと前記少なくとも１つのロードカップとの間を独立に移動するように構成された少なくとも４つの研磨ヘッドと
を含む、研磨システム。
【請求項２】
前記少なくとも４つの研磨ヘッドが円形トラックに結合される、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項３】
前記クリーナが、
２つのクリーニングモジュールを含み、各クリーニングモジュールがメガソニッククリーニングモジュールと、ブラシ箱と、流体ジェットモジュールと、乾燥器とを含む、
請求項１または２に記載の研磨システム。
【請求項４】
前記クリーナが、
２対のグリッパアセンブリを有する移送機構を含み、前記グリッパアセンブリの第１の対が各クリーニングモジュールのフロントエンドを取り扱うように置かれ、前記グリッパアセンブリの第２の対が各クリーニングモジュールのバックエンドを取り扱うように置かれる、
請求項３に記載の研磨システム。
【請求項５】
前記ロボットと前記移送機構との間で基板を移動するように構成されたシャトル
をさらに含む、請求項４に記載の研磨システム。
【請求項６】
研磨モジュールの第１の研磨面上で、独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した２つの基板を同時に研磨する工程と、
前記研磨モジュールの第２の研磨面へ前記独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した前記２つの基板を移動する工程であって、前記第１の研磨面および第２の研磨面が研磨パッドを支持するように構成された工程と、
前記研磨モジュールの第２の研磨面上で、前記独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した前記２つの基板を同時に研磨する工程と
を含む、基板を研磨するための方法。
【請求項７】
前記研磨モジュールの前記第２の研磨面へ前記独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した前記２つの基板を移動する工程は、
前記第１の研磨面から前記第２の研磨面へ前記２つの基板を同時に移送する工程
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記研磨モジュールの前記第２の研磨面へ前記独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した前記２つの基板を移動する工程は、
前記第１の研磨面から前記第２の研磨面へ前記２つの基板を逐次的に移送する工程
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記２つの基板を研磨する前に、１対のロードカップから前記第１の研磨面へ前記２つの基板を同時に移送する工程
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
１対のクリーニングモジュール中で前記２つの研磨済み基板を同時に乾燥する工程
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記研磨モジュールの前記第２の研磨面へ、前記独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した前記２つの基板を移動する工程は、
オーバーヘッドトラックに沿って前記研磨ヘッドを回転させる工程
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
シャトルに向けて１対のロードカップへ前記２つの基板を同時に移送する工程と、
前記シャトル上にある間に横方向に前記２つの基板を移送する工程と、
前記シャトルから１対のクリーニングモジュールへ前記２つの基板を移送する工程と
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
それぞれが研磨パッドを支持するように構成されたプラテンアセンブリを有する少なくとも２つの研磨ステーションと、
少なくとも２つのロードカップと、
前記少なくとも２つの研磨ステーションの上方に配置されたオーバーヘッドトラックに結合された複数のキャリッジであって、前記キャリッジが前記オーバーヘッドトラックに沿って独立に回転可能である、複数のキャリッジと、
少なくとも２つの研磨ヘッドであって、各研磨ヘッドが前記キャリッジのそれぞれ１つに結合され、前記キャリッジが前記少なくとも２つの研磨ステーションおよび前記少なくとも１つのロードカップの上方に前記研磨ヘッドを独立に置くように構成された、少なくとも２つの研磨ヘッドと、
を含む研磨モジュール、
を含む研磨システム。
【請求項１４】
前記研磨モジュールに結合されたクリーナ、をさらに含み、前記クリーナが少なくとも２つのクリーニングモジュールを含み、各クリーニングモジュールがメガソニッククリーニングモジュールと、ブラシ箱と、流体ジェットモジュールと、乾燥器とを含む、
請求項１３に記載の研磨システム。
【請求項１５】
前記キャリッジのうちの１つに結合された付属装置、
をさらに含む、請求項１３に記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に半導体製造における使用のために適した化学機械研磨システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板製造において、化学機械研磨、すなわちＣＭＰの使用は、集積回路（ＩＣ）製造中のダマシン層間配線構造の使用の普及により支持を得ている。多くの商業的に入手可能なＣＭＰシステムが確固たる研磨性能を実証しているとはいえ、より精細な製作技術を必要とするより狭い線幅への移行は、スループットの向上および消耗品の低コスト化に関する継続的な必要性とともに、研磨システム改善に対する進行中の活動を駆り立てている。その上に、多くの従来型の研磨システムは、プロセス手順の変更に対する自由度が比較的限られており、それによって単一の機器で行うことができるプロセスの多様性を制限している。従って、ある種の新たなプロセス手順は、新たな機器もしくは専用の機器を必要とすることがある、または実質的な機器構成の変更のためにコストのかかるダウンタイムを必要とすることがある。
【０００３】
それゆえ、化学機械研磨システムの改善に対する必要性がある。
【発明の概要】
【０００４】
基板を研磨するためのシステムおよび方法を含む本発明の実施形態を、提供する。一実施形態では、研磨モジュールと、クリーナと、ロボットとを含む研磨システムを、提供する。ロボットは、研磨モジュールとクリーナとの間で基板を移送するために十分な動きの範囲を有する。研磨モジュールは、少なくとも２つの研磨ステーションと、少なくとも１つのロードカップと、少なくとも４つの研磨ヘッドとを含む。研磨ヘッドの各々は、少なくとも２つの研磨ステーションと少なくとも１つのロードカップとの間を独立に移動するように構成される。
【０００５】
別の一実施形態では、研磨モジュールの第１の研磨面上で、独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した２つの基板を同時に研磨することと、研磨モジュールの第２の研磨面上で、独立に移動可能な研磨ヘッド中に保持した２つの基板を同時に研磨することと、独立に移動可能な研磨ヘッドから１対のロードカップへ２つの研磨済み基板を同時に移送することと、対のクリーニングモジュール中で２つの研磨済み基板を同時にクリーニングすることとを含む、基板を研磨するための方法を、提供する。
【０００６】
さらに別の一実施形態では、少なくとも２つの研磨ステーションと、少なくとも２つのロードカップと、研磨モジュール中に配置されたオーバーヘッドトラックに結合された少なくとも４つの研磨ヘッドとを備える研磨モジュールを含む研磨システムを、提供し、研磨ヘッドが、オーバーヘッドトラック中に定められ、少なくとも２つの研磨ステーションと少なくとも１つのロードカップとの間のレール中で独立に移動する。
【０００７】
従って、本発明の上記の特徴を詳細に理解することができる方式で、上記に簡潔に要約されている本発明のより明細な説明を、その一部が添付した図面に図説されている実施形態を参照することによって知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】化学機械研磨システムの一実施形態の平面図である。
【図２】ウェットロボットの一実施形態を図説する図１の化学機械研磨システムの部分側面図である。
【図３Ａ】研磨ステーションの一実施形態を図示する。
【図３Ｂ】研磨ステーションの一実施形態を図示する。
【図３Ｃ】研磨ステーションの一実施形態を図示する。
【図３Ｄ】研磨ステーションの一実施形態を図示する。
【図４】コンディショニングモジュールの一実施形態の側面図を図示する。
【図５】研磨流体配送アームの一実施形態の側面図を図示する。
【図６Ａ】シャトル中に配置された基板の動きを図説するシャトルの一実施形態を図示する。
【図６Ｂ】シャトル中に配置された基板の動きを図説するシャトルの一実施形態を図示する。
【図６Ｃ】切断線６Ｃ−６Ｃに沿って取られた図６Ａのシャトルの断面図である。
【図７Ａ】オーバーヘッド基板移送機構を有するクリーナの一実施形態を図示する。
【図７Ｂ】オーバーヘッド基板移送機構を有するクリーナの一実施形態を図示する。
【図７Ｃ】オーバーヘッド基板移送機構を有するクリーナの一実施形態を図示する。
【図７Ｄ】オーバーヘッド基板移送機構を有するクリーナの一実施形態を図示する。
【図８Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図８Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図８Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図８Ｄ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図９Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図９Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図９Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図９Ｄ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１０Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１０Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１０Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１０Ｄ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｄ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｅ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｆ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｇ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１１Ｈ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１２Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１２Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１２Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１３Ａ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１３Ｂ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【図１３Ｃ】研磨システムの別の実施形態において実行することができる基板を研磨するための様々なシーケンスを図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
しかしながら、添付した図面が、本発明の典型的な実施形態だけを図説し、それゆえ、本発明の範囲を限定するようには見なされずに、本発明に関して他の同様に有効な実施形態を許容しうることに、留意すべきである。
【００１０】
理解を容易にするために、複数の図に共通な同一の要素を示すために、可能である場合には、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示される要素を、明示的な記述がなくとも他の実施形態において利益をもたらすように利用できうることが、予想される。
【実施例】
【００１１】
図１は、研磨システム１００の一実施形態の平面図である。研磨システム１００は、工場インターフェース１０２、クリーナ１０４および研磨モジュール１０６を一般に含む。ウェットロボット１０８は、工場インターフェース１０２と研磨モジュール１０６との間で基板１７０を移送するために備えられている。ウェットロボット１０８を、やはり、研磨モジュール１０６とクリーナ１０４との間で基板を移送するように構成することができる。動作の１つのモードでは、研磨システム１００を通る半導体ウェーハまたは他の加工中の半製品などの基板の流れが、矢印１６０によって示されている。基板の流れを、研磨モジュール１０６を介して変えることができ、そのいくつかの実施形態が、図８Ａ〜図１３Ｃを参照して下記にさらに論じられる。
【００１２】
工場インターフェース１０２は、１つまたは複数のカセット１１４と１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間で基板１７０を移送するように構成されたドライロボット１１０を一般に含む。図１に図示した実施形態では、４つの基板保管カセット１１４が示されている。ドライロボット１１０は、４つのカセット１１４と１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間での移送を容易にするために十分な動きの範囲を一般に有する。選択肢として、工場インターフェース１０２内で横方向のドライロボット１１０の位置を定めるために、ドライロボット１１０をレールまたはトラック１１２上にマウントすることができ、それによって、大きなロボットリンク装置または複雑なロボットリンク装置を必要としないでドライロボット１１０の動きの範囲を大きくすることができる。ドライロボット１１０は、その上、クリーナ１０４から基板を受け取り、クリーンな研磨基板を基板保管カセット１１４に戻すように構成される。図１に図示した実施形態には１つの基板移送プラットフォーム１１６を示しているが、少なくとも２つの基板が同時にウェットロボット１０８による研磨モジュール１０６への移送のために並んで順番待ちできるように、２つ以上の基板移送プラットフォームを備えることができる。
【００１３】
ウェットロボット１０８は、工場インターフェース１０２の移送プラットフォーム１１６と研磨モジュール１０６上に配置されたロードカップ１２２との間で基板を移送するために十分な動きの範囲を一般に有する。一実施形態では、ウェットロボット１０８は、ウェットロボット１０８の直線的な平行移動を容易にするトラック１２０上にマウントされる。トラック１２０は、基板移送中に発生する振動を切り離すために建物の床にマウントされる。あるいは、トラック１２０を、工場インターフェース１０２か、研磨モジュール１０６か、クリーナ１０４のうちの少なくとも１つに結合することができる。
【００１４】
図２の研磨システム１００の部分側面図を加えて参照すると、ウェットロボット１０８は、移送プラットフォーム１１６から機能面側を上（表面を上）にした向きで基板１７０を取り出し、機能面側を下（表面を下）にした向きでいずれか１つのロードカップ１２２中に基板を置くために十分な動きの範囲を有するように構成される。複数のロボットのうちのいずれか１つを、この動きを実行することに適合させうることが、予想される。
【００１５】
一実施形態では、ウェットロボット１０８は、リストアセンブリ１７６に結合されたリンク装置１７４を含む。リンク装置１７４は、ウェットロボット１０８の本体に対してリストアセンブリ１７６を延ばし、縮めるように構成される。リストアセンブリ１７６は、第１のコネクタ１８６をリンク装置１７４に結合させる第１の部材１８８を一般に含む。モータ（図示せず）は、第１の部材１８８を貫いて定められる軸の周りで第１のコネクタ１８６を回転させるために備えられる。第２の部材１８４は、第１のコネクタ１８６の両側から延びている。各々の第２の部材１８４は、第２のコネクタ１８２に結合される。モータ（図示せず）は、第２の部材１８４を貫いて定められる軸の周りで第２のコネクタ１８２を回転させるために備えられる。一実施形態では、各々の第２のコネクタ１８２は、独立に回転することができる。一般に、第１の部材１８８および第２の部材１８４の方向は、直交する。エンドエフェクタ１８０は、第２の部材１８４に直交する方向に第２のコネクタ１８２から延びる。エンドエフェクタ１８０の長軸上でエンドエフェクタ１８０を回転させるように、モータ（図示せず）を備えることができる。
【００１６】
エンドエフェクタ１８０は、基板１７０をエンドエフェクタ１８０に固定する機械的クランプまたは吸着装置などの、少なくとも１つのグリッパを一般に含む。一実施形態では、グリッパは、エンドエフェクタ１８０のいずれか一方の側に基板を選択的に固定するために、エンドエフェクタ１８０の両側に備えられる。このように、同時に２つの基板を保有するように、および／またはエンドエフェクタ１８０の専用の側に研磨済み基板および未研磨基板を保有するように、１つのエンドエフェクタ１８０を利用することができる。ウェットロボット１０８の効率を説明する動作の１つのモードでは、エンドエフェクタ１８０は、ロードカップ１２２から処理基板を取り出しつつ、未処理基板を保有でき、次に１８０°回転させて、研磨モジュールの近くを離れずにロードカップ中に未処理基板をおろすことができる。
【００１７】
エンドエフェクタ１８０の動きの範囲は、基板を、表面を上にした水平の向きで工場インターフェース１０２から取り出し、ロードカップ１２２による移送を容易にするために表面を下にした水平の向きに裏返し、クリーナ１０４への移送中にエッジを垂直方向に向きを変えることを可能にする。
【００１８】
図１〜図２の両方をさらに参照すると、研磨モジュール１０６は、１つまたは複数の研磨ヘッド１２６中に基板を保持しながら、基板をその上で研磨する複数の研磨ステーション１２４を含む。１つまたは複数の基板の研磨が同時に１つの研磨ステーション１２４で行われるように、研磨ステーション１２４を、同時に１つまたは複数の研磨ヘッド１２６と相互に向い合わせるような大きさにすることができる。研磨ヘッド１２６は、オーバーヘッドトラック１２８にマウントされるキャリッジ２２０に連結される。オーバーヘッドトラック１２８は、研磨モジュール１０６の中を巡ってキャリッジ２２０を選択的に位置決めすることを可能にし、研磨ステーション１２４およびロードカップ１２２の上方で選択的な研磨ヘッド１２６の位置決めを容易にする。図１〜図２に図示した実施形態では、オーバーヘッドトラック１２８は、（図１に破線で示した）円形形状を有し、研磨ヘッド１２６を保持しているキャリッジ２２０がロードカップ１２２および研磨ステーション１２４の上方を選択的に回転するおよび／またはそれらから離れることを可能にする。オーバーヘッドトラック１２８が楕円形か、長円形か、直線か、または他の適した方向を含む別の構成を持ちうることが、予想される。
【００１９】
図１〜図２の実施形態が２つの研磨ステーション１２４を有する研磨モジュール１０６を図示しているが、研磨モジュール１０６が、研磨モジュール１０６に合った１つの研磨ステーション１２４か、３つの研磨ステーション１２４か、または任意の数の研磨ステーション１２４を含みうることが、予想される。研磨モジュール１０６が、すべての研磨ステーション１２４に対して働く１つのロードカップ１２２、または所望の別の数のロードカップ１２２を含みうることが、やはり、予想される。
【００２０】
一実施形態では、オーバーヘッドトラック１２８は、外フレーム２０４に結合され、一方で研磨ステーション１２４は、内フレーム２０２に結合される。内フレーム２０２および外フレーム２０４は、互いに接続されずに施設の床２００に結合される。結合されていない内フレーム２０２および外フレーム２０４は、キャリッジ２２０の動きにともなう振動を研磨面１３０から実質的に切り離すことを可能にし、それによって、研磨結果に悪影響を与える可能性を最小にする。その上、機械基盤のない内フレーム２０２の利用は、従来設計に対して顕著な省コスト化をもたらす。
【００２１】
水盤２１０は、研磨モジュール１０６内で液体を受け止め、流すように内フレーム２０２上に配置される。水盤２１０が構造部材ではないので、液体を流し構成要素を保護するために複雑な外形を組み入れるような方法で、水盤２１０を形成することができる。一実施形態では、水盤２１０は、真空成型したプラスチック部材である。
【００２２】
図２に図示した実施形態には、オーバーヘッドトラック１２８とキャリッジ２２０との間のインターフェースの部分図を示す。キャリッジ２２０は、オーバーヘッドトラック１２８の内レール２２２および外レール２２４にガイド２２６によって結合される。内レール２２２および外レール２２４は、外フレーム２０４に結合される。内レール２２２および外レール２２４ならびにガイド２２６は、例えば、日本の東京に所在する、ＴＨＫ株式会社から入手可能な、精密ベアリングアセンブリを含む。
【００２３】
各キャリッジ２２０は、アクチュエータ２２８によって、オーバーヘッドトラック１２８の内レール２２２および外レール２２４に沿って制御できるように位置を決められる。アクチュエータ２２８は、オーバーヘッドトラック１２８に沿ってキャリッジ２２０を正確に位置決めすることに適したギアモータか、サーボモータか、リニアモータか、ソーイアモータか、または他の動き制御装置の形式であってもよい。ロードカップ１２２もしくは研磨面１３０の上方に研磨ヘッド１２６を置くため、または処理中に研磨面１３０全体に研磨ヘッド１２６をスイープさせるため、または研磨ヘッド１２６、もしくはロードカップ１２２、もしくは研磨面１３０の保守のためにロードカップ１２２および研磨面１３０から離して研磨ヘッド１２６を置くために、キャリッジ２２０を利用する。一実施形態では、各キャリッジ２２０がオーバーヘッドトラック１２８に結合された他のキャリッジ２２０とは独立して移動できるように、各キャリッジ２２０は、極性を交互に配列させた磁石を有する外フレーム２０４に結合された磁気トラックと相互に向い合わせたリニアモータを含む。
【００２４】
一実施形態では、各キャリッジ２２０は、１つの研磨ヘッド１２６を支持する。本発明の利点に適合しうるふさわしい研磨ヘッドの例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によってＴＩＴＡＮの商標の下で販売されているものを含む。他の研磨ヘッドを、やはり利用できることが、予想される。
【００２５】
研磨ヘッド１２６は、シャフト２３２によってキャリッジ２２０に結合される。モータ２３４は、キャリッジ２２０に結合され、シャフト２３２を制御可能に回転するように配列され、それによって、処理中にそこに配置された研磨ヘッド１２６および基板１７０を回転させる。
【００２６】
研磨ヘッド１２６またはキャリッジ２２０のうちの少なくとも１つは、研磨面１３０に対して研磨ヘッド１２６の上昇を制御するためのアクチュエータ２３６を含む。一実施形態では、アクチュエータ２３６は、研磨ヘッド１２６を約１．５ｐｓｉ（１．１ｇ／ｍｍ２）未満などの、約６ｐｓｉ（４．２ｇ／ｍｍ２）以下で研磨面１３０に対して押し付けることを可能にする。
【００２７】
選択肢として、キャリッジ２２０のうちの１つまたは複数が、付属装置２４０を支持することができる。付属装置２４０は、パッド計測ユニットか、研磨面コンディショニング装置か、研磨面１３０または別の対象物の状態を検出するためのセンサか、基板欠陥マッピング装置か、基板計測ユニットか、パッドクリーニングのための真空掃除機か、スラリまたは研磨流体配送ノズルか、カメラまたはビデオ装置か、レーザか、１つまたは複数のクリーニング流体ジェットか、固定具を持ち上げるプラテンアセンブリか、または他の装置であってもよい。付属装置２４０を、研磨ヘッド１２６に加えて、またはその代わりにキャリッジ２２０に結合させることができる。
【００２８】
例えば、研磨ヘッド１２６のうちの１つを、キャリッジ２２０から分離することができ、付属装置２４０により置き換えることができる。付属装置２４０を、とりわけ他の時間の中で、処理中におよび／またはシステムクリーニング中に利用することができる。それに加えて、各キャリッジ２２０が他のキャリッジとは独立して移動するので、基板スループットにわずかな影響しか与えずにまたは全く影響を与えずに、別の研磨ヘッド１２６を基板処理のために利用している間に、付属装置２４０は、研磨ヘッド１２６のうちの１つを取り換えることができる。
【００２９】
ここで主に図１を参照すると、研磨モジュール１０６の反対の角に位置する２つの研磨ステーション１２４が示されている。少なくとも１つのロードカップ１２２（２つのロードカップ１２２が示されている）が、ウェットロボット１０８に最も近い研磨ステーション１２４間の研磨モジュール１０６の角にある。選択肢として、（破線で示した）第３の研磨ステーション１２４を、ロードカップ１２２と反対の研磨モジュール１０６の角に配置することができる。あるいは、（やはり破線で示した）ロードカップ１２２の第２の対を、ウェットロボットに近接して置かれたロードカップ１２２とは反対の研磨モジュール１０６の角に位置させることができる。より大きなフットプリントを有するシステムにおいて、追加の研磨ステーション１２４を研磨モジュール１０６中に集積することができる。
【００３０】
２対のロードカップ１２２を有するかかる実施形態では、選択肢のステージングロボット１３６を、ロードカップ１２２間で基板を移送するために採用することができる。ステージングロボット１３６の動きの範囲を大きくするために、ステージングロボット１３６をトラック１３８にスライド可能にマウントすることができる。トラック１３８は、示したように、直線であるか、円形であるか、または別の構成であってもよい。基板計測ユニットが、キャリッジ２２０のうちの１つに結合されているとき、またはステージングロボット１３６の動きの範囲内のどこかに置かれるときに、ステージングロボット１３６を、やはり、基板計測ユニット（付属装置２４０）と相互に向い合わせるために基板を裏返すように構成することができる。基板計測ユニットと相互に向い合わせながら、裏返した基板を、ロードカップのうちの１つに配置することができる、またはステージングロボット１３６によって保持することができる。
【００３１】
ロードカップ１２２は、ウェットロボット１０８と研磨ヘッド１２６との間の移送を一般に容易にする。適したロードカップの実施形態が、１９９９年１０月８日に出願した米国特許出願第０９／４１４，９０７号、２００４年１１月１５日に出願した米国特許出願第１０／９８８，６４７号、および２００７年６月１日に出願した米国特許出願第１１／７５７，１９３号に記載されたように開示されているが、これらに限定されない。
【００３２】
各研磨ステーション１２４は、研磨面１３０や、コンディショニングモジュール１３２および研磨流体配送モジュール１３４を一般に含む。研磨面１３０は、処理中に研磨面１３０を回転させるプラテンアセンブリ（図１には示さず）上に支持される。一実施形態では、研磨面１３０は、化学機械研磨処理および／または電気化学機械研磨処理のうちの少なくとも１つに適している。
【００３３】
図３Ａ〜図３Ｄは、研磨面１３０を支持するために利用できるプラテンアセンブリの様々な実施形態を図示する。本明細書中には図示していないが、プラテンアセンブリは、干渉測定機器などの終点検出設備を含むことができ、その一実施形態が１９９９年２月４日に出願した米国特許出願第０９／２４４，４５６号に記載されている。
【００３４】
図３Ａに図示した実施形態では、プラテンアセンブリ３００が、誘電性研磨パッド３０４を支持している。パッド３０４の上側表面は、研磨面１３０を形成する。プラテンアセンブリ３００は、１つまたは複数のベアリング３１２によって内フレーム２０２上に支持される。プラテン３０２は、プラテンアセンブリ３００を回転させるために利用するモータ３０８にシャフト３０６によって結合される。モータ３０８を、内フレーム２０２にブラケット３１０によって結合することができる。一実施形態では、モータ３０８は、直接駆動モータである。シャフト３０６を回転させるために他のモータを利用できることが、予想される。図３Ａに図示した実施形態では、基板１７０を研磨ヘッド１２６によって研磨面１３０に対して保持しながら、プラテンアセンブリ上に保持されるパッド３０４が処理中に回転するように、プラテンアセンブリ３００を回転させるためにモータ３０８を利用する。図１に示したように、異なる研磨ヘッド１２６によって保持された少なくとも２つの基板を研磨することに適応した研磨パッド３０４を支持するために、プラテンアセンブリ３００を十分に大きくできることが、予想される。一実施形態では、誘電性研磨パッド３０４は、直径で３０インチ（０．７６ｍ）よりも大きく、例えば、４２インチ（１．０７ｍ）などの、約３０インチ（０．７６ｍ）と約５２インチ（１．３２ｍ）との間である。誘電性研磨パッド３０４が同時に２つの基板を研磨するために利用できるとはいえ、パッド上で同時に研磨する基板の枚数当たりのパッドの単位面積は、従来の単一基板パッドよりもはるかに大きく、それによってパッドの使用寿命を著しく延長する、例えば、パッド当たり約２０００基板に達することを可能にする。
【００３５】
処理中にまたはさもなければ所望のときに、コンディショニングモジュール１３２を、研磨面１３０に接触させコンディショニングするために作動させることができる。それに加えて、研磨流体を、処理中に研磨面１３０へ研磨流体配送モジュール１３４を介して配送する。研磨面１３０の横方向表面全体にわたる研磨流体の分布を制御するために、研磨流体配送モジュール１３４によって供給する流体の分布を選択することができる。１つだけの研磨ヘッド１２６や、コンディショニングモジュール１３２や、研磨流体配送モジュール１３４を、明確化の目的のために図３Ａには図示していることが、留意されるはずである。
【００３６】
図３Ｂは、プラテンアセンブリ３２０の別の一実施形態を図示する。一実施形態では、導電性パッドアセンブリ３２２は、導電性層３２４と電極３２８との間に挟まれたサブパッド３２６を含む。電極３２８は、プラテン３０２上にまたはその近くに配置される。導電性層３２４の上側表面は、研磨面１３０を定める。電極３２８を研磨面１３０に露出させるように、複数の穴すなわちアパーチャ３３０が、導電性層３２４およびサブパッド３２６を貫通して形成される。電源３３４が、電極３２８および導電性層３２４にスリップリング３３２を介して結合される。導電性層３２４は、研磨面１３０上に配置した基板１７０に電源３３４を結合する。処理中に、導電性研磨流体が、アパーチャ３３０を満たすように流体配送アームによって研磨面１３０上に配置され、それによって電極３２８と導電性層３２４上に配置した基板１７０との間に導電経路を与える。電位差が導電性層３２４と電極３２８との間に与えられるときに、電気機械的研磨処理を、銅や、タングステンや、その他などの導電性物質を除去するために行い、基板上で実行することができる。限定するのではなく、本発明の利点に適合しうる導電性パッドアセンブリの一例が、２００３年６月６日に出願した米国特許出願第１０／４５５，８９５号に記載されている。
【００３７】
図３Ｃは、研磨面１３０を定める研磨素材の織物３４２を支持するプラテンアセンブリ３４０の別の一実施形態を図示する。研磨素材の織物３４２は、供給ロール３４４と巻き取りロール３４６との間のプラテン３０２上に配置される。研磨素材３４２は、プラテン３０２の表面を横切り増加的に一定量送られる、または処理中にプラテン３０２を横切り連続的に移動することができる。あるいは、研磨素材の織物３４２は、連続ベルトであってもよい。別の一実施形態では、研磨素材の織物３４２を、処理基板間で一定量送ることができる。研磨素材の織物３４２を、ロータリカップラ３４８を介して真空源３５０から与えられる真空の適用によってプラテン３０２に保持することができる。本発明の利点に適合しうるプラテンアセンブリの実施形態が、前に組み込んだ、１９９９年２月４日に出願した米国特許出願第０９／２４４，４５６号に記載されている。
【００３８】
図３Ｄは、研磨面１３０がその上に定められる研磨素材の織物３７６を支持するプラテンアセンブリ３６０の別の一実施形態を図示する。研磨素材３７６は、供給ロール３４４と巻き取りロール３４６との間のプラテン３６２の上方でわたされる。プラテン３６２は、スリップリング３３２を介して電源３３４に結合された電極３６４を含む。コンタクトローラ３６６は、スリップリング３３２を介して電源３３４に結合される。研磨素材３７６は、誘電性サブパッド３７０に結合された導電性層３６８を含む。研磨面１３０は、導電性層３６８上で定められる。バイアスが電源３３４によって印加されたときに、プラテンアセンブリ３６０上に配置された電解質が導電性層３６８と電極３６４との間に導電性経路を形成するように、複数の穴すなわちアパーチャ３７２が備えられ、その１つが図３Ｄの実施形態に示されている。本発明の利点に適合しうる研磨素材およびプラテンアセンブリの一実施形態が、２００７年４月１２日に出願した米国特許出願第１１／６９５，４８４号に記載されている。
【００３９】
図１に戻って、一実施形態では、研磨面上の少なくとも２つの基板を同時に研磨することに適応するように、研磨面１３０は構成される。かかる実施形態では、研磨ステーション１２４は、それぞれの基板１７０と相互に向い合わせる直前に、研磨面１３０の領域をコンディショニングし研磨流体を供給する２つのコンディショニングモジュール１３２および２つの研磨流体配送モジュール１３４を含む。それに加えて、研磨流体の特定の分布が処理中に各基板とそれぞれ結び付けられるように、研磨流体配送モジュール１３４の各々は、研磨面１３０上に研磨流体の所定の分布を独立に与えるように位置決めされたアームを含む。
【００４０】
図４は、コンディショニングモジュール１３２の一実施形態を図示する。コンディショニングモジュール１３２は、内フレーム２０２に結合される。コンディショニングモジュール１３２は、タワーから片持ち梁のように突き出したアーム４０４を有するタワー４０２を含む。アーム４０４の末端は、コンディショニングヘッド４０６を支持する。コンディショニングディスク４０８は、コンディショニングヘッド４０６に取り外しできるように取り付けられる。コンディショニング中に研磨面１３０の全体にわたりアーム４０４を回転させ、所望のときに研磨面から離してアーム４０４を置くように構成されているモータまたはアクチュエータ４１２によって、コンディショニングヘッド４０６の回転位置、例えば、スイープを制御する。コンディショニングヘッド４０６および／またはディスク４０８を貫く軸の周りにコンディショニングヘッド４０６および／またはディスク４０８を回転させるために、第２のモータ４２０を利用する。一実施形態では、モータ４２０は、水盤２１０の下方にマウントされ、シャフトおよびベルト（図示せず）によってコンディショニングヘッド４０６に結合される。本発明の利点に適合しうるコンディショニングモジュールの一例が、２００５年８月２２日に出願した米国特許出願第１１／２０９，１６７号に記載されている。
【００４１】
コンディショニングヘッド４０６の上昇を、アクチュエータ４１８によって制御することができる。一実施形態では、アクチュエータ４１８は、ガイド４１４に結合される。ガイド４１４は、タワー４０２に結合される。アクチュエータ４１８がアーム４０４およびコンディショニングヘッド４０６の上昇を制御できるように、内フレーム２０２に結合されたレール４１６に沿ってガイド４１４を位置決めすることができる。カラー４２４が、タワー４０２と水盤２１０との間を液体が通ることを防止するために備えられている。一実施形態では、研磨面１３０に対するディスク４０８の上昇を制御するために、ヘッド４０６またはアーム４０４のうちの１つにアクチュエータ４１８を置くことができる。動作では、アクチュエータ４１２は、研磨面１３０の上方にコンディショニングヘッド４０６を置く。ディスク４０８のコンディショニング面４１０を研磨面１３０と接触させるために、アクチュエータ４１８を始動する。モータ４２０は、コンディショニングヘッド４０６の中心軸の周りの回転運動をディスク４０８に伝える。ディスク４０８を、コンディショニングしながらアクチュエータ４１０によって研磨面１３０全体にわたりスイープさせることができる。研磨流体配送モジュール１３４の上方へのアーム４０４の上昇は、長いアーム４０４を許容し、それによってヘッド４０６がパッド半径により精密に調節された経路で研磨面１３０をスイープすることを可能にし、コンディショニングの均一性を増進させる。
【００４２】
図５は、研磨流体配送モジュール１３４の一実施形態を図示する。研磨流体配送モジュール１３４は、タワーから片持ち梁のように突き出したアーム５０４を有するタワー５０２を含む。タワー５０２は、研磨面１３０に隣接する内フレーム２０２に結合され、コンディショニングモジュール１３２のアーム４０４から離れたままにするのに十分に短い長さである。アクチュエータ５１４は、研磨面１３０の上方でアーム５０４の回転位置を制御するために備えられ、所望のときに研磨面１３０から完全に離れてアーム５０４をスイングさせるために始動させることができる。カラー５２４は、タワー５０２と水盤２１０との間を流体が通ることを防止するために備えられている。
【００４３】
流体源５１２から研磨面１３０へ研磨流体を供給するために、複数のポートがアーム５０４上に備えられる。図５に図示した実施形態では、３つのポート５０６，５０８，５１０が示されている。研磨面１３０へ研磨流体を供給するために、１つまたは複数のポートを利用できることが、予想される。研磨面１３０へ異なる量の研磨流体および／または異なる組成の研磨流体を供給するために、複数のポートの各々を独立に制御することができることが、やはり、予想される。従って、アーム５０４の方位を変えることや、ポート５０６，５０８，５１０を介して供給する流体の量および／またはタイプを変えることで、研磨面１３０上の研磨流体の分布を望むように制御することができる。本発明の利点に適合しうる流体配送モジュールの一実施形態が、２００５年１２月８日に出願した米国特許出願第１１／２９８，６４３号に記載されている。
【００４４】
研磨流体源５１２は、電気的に支援する化学機械研磨に適した電解質や、化学機械研磨に適したスラリ、および／または研磨面１３０上で基板１７０を処理するために適した別の流体を供給することができる。研磨流体源５１２は、研磨面１３０へ１０００ｍｌ／ｍｉｎまでのおよびそれを超える研磨流体を供給することができる。１つの研磨面１３０上での２つの基板の同時研磨中に研磨流体を配送するために、２つの研磨流体配送モジュール１３４を利用するので、従来システムに対して、研磨する基板当たりの研磨流体の量の総合的な削減を実現するように、研磨流体のある種の共用が各基板に関して生じる。
【００４５】
選択肢として、クリーニング流体源５３２から研磨面１３０上へとクリーニング流体を向けるために、複数のノズル５３０を備えることができる。一実施形態では、研磨面１３０から研磨副生成物を除去するために、クリーニング流体源５３２は、ノズル５３０を介して高圧脱イオン水を供給する。
【００４６】
図１に戻って、処理済み基板は、クリーナ１０４へのウェットロボット１０８による移送のために研磨モジュール１０６のロードカップ１２２に戻される。クリーナは、シャトル１４０および１つまたは複数のクリーニングモジュール１４４を一般に含む。シャトル１４０は、ウェットロボット１０８から１つまたは複数のクリーニングモジュール１４４へ処理済み基板をわたすことを容易にする移送機構１４２を含む。
【００４７】
図６Ａ〜図６Ｃは、シャトル１４０の一実施形態を図示する。ウェットロボット１０８に近接するロード位置６０２からクリーナ１０４に近接するアンロード位置６０４へと研磨モジュール１０６から戻る研磨済み基板１７０を移動させるために、シャトル１４０の移送機構１４２を利用する。一実施形態では、移送機構１４２は、桶６０８中にマウントされた無ロッドシリンダ６０６である。複数の固定具６１２が、ガイド６１４に結合される。ガイド６１４は、無ロッドシリンダ６０６に沿って制御できるように位置決めされる。ガイド６１４がシリンダ６０６に沿って進むので、ロード位置６０２とアンロード位置６０４との間を移動する間、実質的に垂直の位置に基板１７０を支持するために、固定具６１２を利用する。
【００４８】
一実施形態では、１つの基板１７０を支持するために、２つの固定具６１２を利用する。一実施形態では、固定具６１２は、シリンダ６２０によって結合された２つのディスク６１６、６１８を含む。シリンダ６２０は、ディスク６１６、６１８よりもはるかに小さな直径を有し、それによって、基板１７０の端を受けるスロットを作り出す。１つの基板を支持する１対の固定具６１２を、１つのガイド６１４に結合させることができる。別の一実施形態では、２つの基板を支持する２対の固定具６１２を、１つのガイド６１４に結合させることができる。別の適した機構を利用してシャトル１４０内で基板を移送することができることが、予想される。
【００４９】
一実施形態では、桶６０８を、参照番号６１０によって示したような流体で選択的に満たすことができる。流体６１０は、リンスするためおよび／または基板１７０から物質を遊離させるために適した組成であってもよい。一実施形態では、流体は、脱イオン水である。基板１７０を回転させながらロード位置６０２とアンロード位置６０４との間を移動するように、固定具６１２を構成することができ、それによって、基板１７０の表面からの研磨副生成物の除去を促進させることが、やはり予想される。
【００５０】
桶６０８の底に形成したポート６３０に結合されたセレクタ弁６３２を選択的に開閉することによって、桶６０８内の流体の高さを制御することができる。セレクタ弁６３２を、流体源６２４からの流体を桶６０８の中へ所定の量入れることを可能にするように設定することや、ポート６３０を封じる位置に設定すること、および／または桶６０８からの流体の排出を容易にするためにポート６３０をドレイン６３４に液体結合させる位置に設定することができる。
【００５１】
別の一実施形態では、シャトル１４０中にある間に、基板１７０の表面に対して流体の流れを向けるために、１つまたは複数の流体ジェット６２２を備えることができる。図６Ｃに図示した実施形態では、基板１７０の反対側に反対方向に流体を向けるために、２つの流体ジェット６２２を桶６０８の側壁上に備える。流体源６２４または別の流体貯蔵槽からジェット６２２を介して、流体を供給することができる。桶６０８が流体で満たされているか空である間のいずれでも、ジェット６２２を介して空気または別のガスを供給することができることが、やはり予想される。
【００５２】
別の一実施形態では、１つまたは複数の変換器６２６を、桶６０８に近接してマウントするまたは下に置くことができる。変換器６２６は、電源６２８によって電圧を与えられ、それによって、基板１７０から研磨副生成物の除去を促進させるために、基板１７０の表面にエネルギーを向けることができる。
【００５３】
図１に戻って、処理済み基板は、（図１には示していない）オーバーヘッド移送機構によってシャトル１４０からクリーニングモジュール１４４のうちの１つまたは複数を通って移送される。図１に図示した実施形態では、２つのクリーニングモジュール１４４が、並列に配列され、位置を合わせて示されている。クリーニングモジュール１４４の各々は、１つまたは複数のメガソニッククリーナや、１つまたは複数のブラシ箱や、１つまたは複数のスプレイジェット箱や、１つまたは複数の乾燥器を一般に含む。図１に図示した実施形態では、クリーニングモジュール１４４の各々は、１つのメガソニッククリーナ１４６、２つのブラシ箱モジュール１４８、１つのスプレイジェットモジュール１５０、および１つの乾燥器１５２を含む。ウェーハ保管カセット１１４のうちの１つの空のスロットに乾燥済み基板１７０を戻すドライロボット１１０によって取り出すために、乾燥器１５２を出る乾燥済み基板を水平の向きに回転する。本発明の利点に適合しうるクリーニングモジュールの一実施形態は、カリフォルニア州、サンタクララ市に所在のＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＤＥＳＣＩＡ（登録商標）クリーナである。
【００５４】
それぞれ図７Ａ〜図７Ｄは、クリーナ１０４のモジュールを通って基板１７０を進めるために利用することができる、クリーナ１０４のオーバーヘッド移送機構７００の一実施形態の、上面図、正面図、背面図、および側面図である。一実施形態では、オーバーヘッド移送機構７００は、１対の移送装置７０２を含む。移送装置７０２のうちの一方が、シャトル１４０から基板１７０を取り出し、取り出した基板を少なくともメガソニッククリーナ１４６および２つのブラシ箱モジュール１４８を通して進めるために十分な動きの範囲を有するように、移送装置７０２を横方向に互い違いに置く。他方の移送装置７０２は、基板１７０を取り出し、ブラシ箱モジュール１４８からスプレイジェットモジュール１５０および乾燥器１５２を通って基板１７０を進めるために十分な動きの範囲を有する。別の構成を有する移送機構を利用できることが、予想される。
【００５５】
一実施形態では、移送装置７０２は、アクチュエータ７０８によって主レール７０６に沿って選択的に位置決めされたガイド７０４を含む。一実施形態では、アクチュエータ７０８は、ステッパモータによって駆動される親ねじである。クリーニングモジュール１４４の部分の上方にガイド７０４を選択的に位置決めするために、別のタイプのアクチュエータを利用することが予想される。
【００５６】
クロス部材７１０は、ガイド７０４に結合される。２つのエンドエフェクタアセンブリ７１２は、クロス部材７１０の反対の端に結合される。図７Ａに図説したように、各エンドエフェクタアセンブリ７１２がクリーニングモジュール１４４のそれぞれの上方の中央に位置するように、クロス部材７１０を、その中心点から外れてガイド７０４に結合する。クリーナ１０４の上方に移送機構７００を吊り下げる支持フレームまたは構造７２０に、レール７０６を結合することができる。
【００５７】
各エンドエフェクタアセンブリ７１２は、垂直支持部材７３２に結合された第１のグリッパアセンブリ７２２および第２のグリッパアセンブリ７２４を含む。垂直支持部材７３２は、クロス部材７１０に結合される。各グリッパアセンブリ７２４、７２２は、ガイド７２８によってレール７３０に結合されたグリッパ７３４を含む。レール７３０は、垂直支持部材７３２に結合される。グリッパ７３４を支持部材７３２に対して延ばし、縮めることができるように、レール７３０に沿ってガイド７２８を選択的に位置決めするために、アクチュエータ７２６を備える。グリッパ７３４は、基板１７０をその中に安全に保管することができるスロットを定める複数のフィンガ７３６を含む。動作では、第１の対のグリッパアセンブリは、各クリーニングモジュールのフロントエンドを取り扱うように位置決めされ、第２の対のグリッパアセンブリは、各クリーニングモジュールのバックエンドを取り扱うように位置決めされる。例えば、モジュールのうちの１つ、例えば、クリーニングモジュール１４４のブラシ箱モジュール１４８からブラシ処理済み基板を取り出すために、第１のグリッパアセンブリ７２２を利用することができる。一旦、第１のグリッパアセンブリ７２２がブラシ箱モジュール１４８から離れた位置に縮められると、現在は空のブラシ箱モジュール１４８の上方に第２のグリッパアセンブリ７２４を位置決めするために、エンドエフェクタアセンブリ７１２を移す。次に、ブラシ箱モジュール１４８中に別の１つの基板１７０をおろすために、第２のグリッパアセンブリ７２４を延ばす。次に、現在は空の第２のグリッパアセンブリ７２４を、ブラシ箱モジュール１４８から離して縮め、エンドエフェクタアセンブリ７１２を、スプレイジェットモジュール１５０などの次のモジュールへ移す。スプレイジェットモジュール１５０から洗浄済み基板を取り出すために、空の第２のグリッパアセンブリ７２４を延ばす。次に、スプレイジェットモジュール１５０の上方に第１のグリッパアセンブリ７２２を位置決めするために、エンドエフェクタアセンブリ７１２を移し、それによって、ブラシ箱モジュール１４８から取り出したブラシ処理済み基板が第１のグリッパアセンブリ７２２によって現在は空のスプレイジェットモジュール１５０へ移されることを可能にする。
【００５８】
このように、工場インターフェース１０２へのルート上で、研磨モジュール１０６からクリーナ１０４を通って戻る基板を動かすための動作の１つのモードとともに、研磨する基板を研磨モジュール１０６にロードするシーケンスを説明してきた。上に論じたように、研磨モジュールに入る基板を、複数のシーケンスを利用して処理することができ、そのいくつかが下記に図説される。研磨システム１００は利用される別のシーケンスに対して十分な自由度を備えていることが、予想される。
【００５９】
図８Ａ〜図１３Ｃは、上記の研磨システム１００の動作の様々なモードを図示する。例示の研磨シーケンスは、研磨システム１００において利益をもたらすように実行することができる可能性のある研磨シーケンスを網羅するようには意図されていずに、動作のあるモードの単なる例示である。
【００６０】
図８Ａ〜図８Ｄは、２つの研磨ステーション１２４上で基板を連続的に研磨するための研磨シーケンスの一実施形態を図説する。シーケンスは、２つの研磨ステーション１２４、２つのロードカップ１２２および４つの研磨ヘッド１２６を有する研磨モジュール１０６上で実行される。研磨ヘッド１２６は、図８Ａのキャリッジ（図示せず）上に支持され、望まれるときに、それぞれ研磨ステーション１２４およびロードカップ１２２の上方に研磨ヘッド１２６を選択的に位置決めするために、キャリッジを利用することができる。図８Ａおよび他の続く図に示したように、動作中に研磨モジュール１０６の至る所での、研磨ヘッド１２６中に保持した基板の連続的な動きを図説するために、研磨ヘッド１２６の各々をアラビア数字１、２、３または４で示し、研磨ステーション１２４をＡまたはＢで示している。図８Ａに図示した実施形態では、研磨ヘッド１を、研磨する基板を受け取るためにロードカップ１２２のうちの１つに係合させて示している。研磨ヘッド２は、研磨ステーションＡ上で基板１７０を研磨するために研磨ステーションＡ上に置かれる。研磨ヘッド３、４は、研磨モジュール１０６の左下角に位置する研磨ステーションＢと基板を係合させるように置かれて示されている。
【００６１】
研磨の間に、研磨流体が、研磨ヘッド１２６を有する研磨面１３０に供給され、研磨面１３０を、研磨ヘッド１２６によって回転する基板と接触させながら回転させる。研磨ヘッド１２６を、選択肢として処理中に前後にスイープすることができる。一実施形態では、キャリッジがその上で調節可能なように位置決めされるトラックの連続する特質のために、矢印によって示したように、研磨ヘッド１２６のスイープは、研磨ステーション１２４の面積によって制限されるだけである。
【００６２】
所定の研磨期間の後で、研磨ヘッド１を研磨ステーションＡ中に置くために、安全に保管した研磨ヘッド１を有するキャリッジを始動させる。図８Ｂに示したように、研磨ヘッド１の移動は、研磨モジュール１０６の研磨ステーションＡ、Ｂと係合されたそれぞれの位置に留まる研磨ヘッド２、３の動きとは切り離される。ロードカップ１２２中に研磨済み基板１７０を放すために、研磨ヘッド４は、研磨ステーションＢから移動する。
【００６３】
この時間の間に、ウェットロボット１０８は、研磨済み基板を収容しているロードカップ１２２に隣接する空のロードカップ１２２中へと研磨する基板を移送する。図８Ｃにおいて、基板を研磨ヘッド４にロードすることができるように、現在は空の研磨ヘッド４が、研磨する基板を保持しているロードカップ１２２へ移動する。研磨ステーションＡを離れる研磨ヘッド２のための場所を作るために、研磨ヘッド３は、研磨ステーションＢの反対側へと移動する。
【００６４】
研磨ヘッド１は、次に、研磨ステーションＢの反対側へと移動する。この点において、図８Ａに示したと同様に、研磨する準備ができた基板を現在保有している研磨ヘッド４は、研磨ステーションＡへと移動する準備ができている。
【００６５】
図８Ａ〜図８Ｄは、基板が少なくとも２つの研磨ステーション１２４において処理される動作の１つのモードを図示する。かかるシーケンスを有する例示的な研磨処理は、第１の研磨ステーション上での銅またはタングステンなどの導電性材料のバルク除去、続いて第２の研磨ステーション上での銅の残渣除去および／またはバリア層の除去を有する処理を含む。別の２−ステップ研磨処理を、やはりこのような方法で実行することができる。上記の構成では、（別々の研磨ステーション上で各ステップの）２−ステップ銅研磨は、１時間当たり約８０基板のスループットを有することができる。酸化膜除去処理に関しては、１時間当たり約１７０基板を実現することができる。
【００６６】
図９Ａ〜図９Ｄは、研磨システム１００において実行することができる研磨シーケンスの別の一実施形態を図示する。図９Ａ〜図９Ｄに図示した研磨シーケンスは、基板が対で研磨され、最初に１つの研磨ステーション上で、続いて第２の研磨ステーション上で研磨される２−ステップ研磨処理を図説する。図９Ａに示したように、研磨する基板を取り出すために、研磨ヘッド１および２をロードカップ１２２と相互に向い合わせる。研磨ヘッド３および４は、研磨ステーションＡにおいて基板を処理するように置かれる。一旦、研磨する基板が研磨ヘッド１、２中へとロードされると、研磨ヘッド１、２は、次に、図９Ｂに示したように研磨ステーションＢの上方へと回転される。研磨ヘッド３、４中に配置した基板が処理を終了すると、図９Ｃに示したようにロードカップ１２２と係合するように、研磨ヘッド３および４を回転させる。研磨済み基板は、研磨ヘッド３、４からロードカップ１２２へと移送され、そこで次に、研磨済み基板がウェットロボット１０８によって取り出され、クリーナ１０４へと移動する。ウェットロボット１０８は、研磨する新たな１対の基板をロードカップ１２２へとさらに移送し、その基板は次に研磨ヘッド３、４へと移送される。研磨ヘッド３、４は、次に、研磨モジュール１０６の右上角に位置する空の研磨ステーションＡへと移送され、それによって、図９Ｄに示したように、研磨モジュール１０６から研磨済み基板を移送し、研磨する新たな１対の基板を受け取る準備が現在はできている研磨ヘッド１、２と係合させるために、ロードカップ１２２を自由にする。
【００６７】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、研磨モジュール１０６において実行することができる研磨シーケンスの別の一実施形態を図示する。図１０Ａ〜図１０Ｄに図示したシーケンスは、基板を、研磨モジュールから取り去る前に、単一パッド上で対で研磨するシーケンスを図説する。
【００６８】
図１０Ａに図示した実施形態では、研磨ヘッド１、２は、研磨する基板１７０を取り出すために、ロードカップ１２２の上方に置かれる。研磨ヘッド３、４は、研磨ステーションＡの上方に置かれる。研磨ヘッド１、２は、次に、空の研磨ステーションＢへ基板を移送する。図１０Ｂに示したように、研磨ヘッド３、４中に保持した基板を研磨した後で、図１０Ｃに示したように、ロードカップ１２２と相互に向い合わせるために、研磨ヘッド３、４を回転させる。研磨ヘッド３、４は、研磨済み基板をロードカップ１２２へと移送する。研磨済み基板は、次に、ウェットロボット１０８によってロードカップ１７２から取り去られる。ウェットロボット１０８は、次に、研磨する新たな１対の基板をロードカップ１２２へとロードする。新たな対の基板を、次に、研磨ヘッド３、４へと移送する。図１０Ｄに示したように、研磨ヘッド３、４は、次に、研磨する新たな基板を空の研磨ステーションＡへと移動させ、処理が研磨ステーションＢにおいて終了したときに、研磨ヘッド１、２から研磨済み基板を受け入れるためにロードカップ１２２を空にする。
【００６９】
図１１Ａ〜図１１Ｈは、研磨モジュール１０６において実行することができる研磨シーケンスの別の一実施形態を図示する。図１１Ａ〜図１１Ｈに図示したシーケンスは、基板を、研磨モジュール１０６から取り去る前に、２つの研磨面１３０上で対で研磨するシーケンスを図説する。システムスループットを高めるために、ロードカップ１２２の第２の対が、バッファとしてウェットロボット１０８と反対の研磨モジュール１０６の角において利用される。ロードカップ１２２間で基板を移送するために利用する（図１に示した）ステージングロボット１３６を、明確化の目的で図１１Ａ〜図１１Ｈには示していない。
【００７０】
図１１Ａに図示した実施形態では、研磨ヘッド１、２は、研磨する基板１７０を取り出すために、ロードカップ１２２の上方に置かれる。研磨ヘッド３、４は、研磨ステーションＡの上方に置かれる。図１１Ｂに示したように、研磨ヘッド１、２は、次に、基板を空の研磨ステーションＢへ移送する。研磨ヘッド３、４中に保持した基板を研磨した後で、図１１Ｃに示したように、ウェットロボット１０８に最も近いロードカップ１２２とは反対のロードカップ１２２と相互に向い合わせるために、研磨ヘッド３、４を回転させ、並行して研磨ヘッド１、２中に保持した基板を、研磨ステーションＢ上で研磨し続ける。
【００７１】
図１１Ｄに図説したように、（３Ｃ、４Ｃによって示した）研磨済み基板は、ロードカップ１２２中に留まり、一方で、研磨ヘッド１、２中に保持した基板が研磨ステーションＡに移送される間に研磨する新たな１対の基板１７０を取り出すために、ウェットロボット１０８に隣接するロードカップ１２２へと、研磨ヘッド３、４を回転させる。図１１Ｅに示したように、研磨済み基板３Ｃ、４Ｃを、次にステージングロボット１３６によってロードカップ１２２間で移送する。図１１Ｆに示したように、研磨済み基板３Ｃ、４Ｃは、ウェットロボット１０８によって研磨モジュール１０６から結局は取り除かれ、一方で研磨ヘッド１、２中に保持した基板は、２ステーション研磨シーケンスが終了した後で、研磨ステーションＡからロードカップ１２２へと移送される。
【００７２】
図１１Ｇに示したように、研磨ヘッド１、２が、研磨する新たな１対の基板をロードするために、ウェットロボット１０８に最も近いロードカップ１７２に戻る間、研磨済み基板１Ｃ、２Ｃはロードカップ１２２中に残される。図１１Ｈに示したように、研磨ヘッド１、２は、研磨する新たな対の基板を空の研磨ステーションＢへ移送し、一方で、研磨済み基板１Ｃ、２Ｃは、ウェットロボット１０８に最も近いロードカップ１７２へステージングロボット１３６によって移送され、そこでは研磨済み基板が研磨モジュール１０６から最終的に取り除かれ、クリーナ１０４のシャトル１４０に向けてウェットロボット１０８へ移送される。
【００７３】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、研磨モジュール１０６において実行することができる研磨シーケンスの別の一実施形態を図示する。図１２Ａ〜図１２Ｃに図示したシーケンスは、基板を、研磨モジュールから取り去る前に、少なくとも３つの研磨ステーション１２４を逐次的に通して対で研磨するシーケンスを図説する。
【００７４】
図１２Ａに図示した実施形態では、研磨ヘッド１、２は、研磨する基板１７０を取り出すために、ロードカップ１２２の上方に置かれる。研磨ヘッド３、４は、研磨ステーションＡの上方に置かれ、一方で、研磨ヘッド５、６は、研磨ステーションＢの上方に置かれる。図１２Ｂに示したように、研磨ヘッド５、６は、次に、基板を空の研磨ステーションＣに移送し、一方で、研磨ヘッド３、４は、現在空である研磨ステーションＢに進み、研磨ヘッド１、２は、現在空である研磨ステーションＡに進む。図１２Ｃに示したように、研磨ヘッド５、６は、次に、基板を研磨ステーションＣからロードカップ１２２へ移送し、一方で、研磨ヘッド３、４は、現在空である研磨ステーションＣに進み、研磨ヘッド１、２は、現在空である研磨ステーションＢに進む。研磨済み基板を、ロードカップ１２２において研磨する基板と置き換えた後で、研磨ヘッド５、６は、次に、基板を研磨ステーションＡに移送し、図１２Ａのところで始めたシーケンスを繰り返す。
【００７５】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、研磨モジュール１０６において実行することができる研磨シーケンスの別の一実施形態を図示する。図１３Ａ〜図１３Ｃに図示したシーケンスは、基板を、研磨モジュールから取り去る前に、少なくとも３つの研磨ステーション１２４を逐次的に通して研磨するシーケンスを図説する。
【００７６】
図１３Ａに図示した実施形態では、研磨ヘッド１は、研磨する基板１７０を取り出すために、ロードカップ１２２のうちの１つの上方に置かれる。図１３Ａに示したように、研磨ヘッド２、３は、研磨ステーションＡの上方に置かれ、一方で、研磨ヘッド４、５は、研磨ステーションＢの上方に置かれ、研磨ヘッド６は、研磨ステーションＣの上方に置かれる。図１３Ｂに示したように、研磨ヘッド６は、次に、研磨済み基板を研磨ステーションＣからロードカップ１２２へ移送し、一方で、研磨ヘッド５は、現在空である研磨ステーションＣへ進み、研磨ヘッド４、３、２、１は、次の逆時計回りの研磨ステーションＡ、Ｂ、Ｃへ進む。図１３Ｃに示したように、研磨ヘッド６は、次に、ロードカップ１２２のうちの１つの中の研磨する新たな基板を受け取る。
【００７７】
上記が本発明の実施形態に向けられているが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
0005535197.tif 000002
【図２】
0005535197.tif 000003
【図３Ａ】
0005535197.tif 000004
【図３Ｂ】
0005535197.tif 000005
【図３Ｃ】
0005535197.tif 000006
【図３Ｄ】
0005535197.tif 000007
【図４】
0005535197.tif 000008
【図５】
0005535197.tif 000009
【図６Ａ】
0005535197.tif 000010
【図６Ｂ】
0005535197.tif 000011
【図６Ｃ】
0005535197.tif 000012
【図７Ａ】
0005535197.tif 000013
【図７Ｂ】
0005535197.tif 000014
【図７Ｃ】
0005535197.tif 000015
【図７Ｄ】
0005535197.tif 000016
【図８Ａ】
0005535197.tif 000017
【図８Ｂ】
0005535197.tif 000018
【図８Ｃ】
0005535197.tif 000019
【図８Ｄ】
0005535197.tif 000020
【図９Ａ】
0005535197.tif 000021
【図９Ｂ】
0005535197.tif 000022
【図９Ｃ】
0005535197.tif 000023
【図９Ｄ】
0005535197.tif 000024
【図１０Ａ】
0005535197.tif 000025
【図１０Ｂ】
0005535197.tif 000026
【図１０Ｃ】
0005535197.tif 000027
【図１０Ｄ】
0005535197.tif 000028
【図１１Ａ】
0005535197.tif 000029
【図１１Ｂ】
0005535197.tif 000030
【図１１Ｃ】
0005535197.tif 000031
【図１１Ｄ】
0005535197.tif 000032
【図１１Ｅ】
0005535197.tif 000033
【図１１Ｆ】
0005535197.tif 000034
【図１１Ｇ】
0005535197.tif 000035
【図１１Ｈ】
0005535197.tif 000036
【図１２Ａ】
0005535197.tif 000037
【図１２Ｂ】
0005535197.tif 000038
【図１２Ｃ】
0005535197.tif 000039
【図１３Ａ】
0005535197.tif 000040
【図１３Ｂ】
0005535197.tif 000041
【図１３Ｃ】
0005535197.tif 000042