(57)【要約】      （修正有）【課題】パッドが用いられた後、パッドは、それが載っているプラテンから取り除かなければならず、そのことは多大な労力を必要とし、時間がかかり、かつオペレータが負傷する場合もある。本発明は、プラテンからパッドの取り除きを可能とする改良されたパッド取り除き装置および方法を提供する。【解決手段】方法は、ＣＭＰパッドをロッドに連結し、ロッドを回転させパッドを巻き上げ、前記回転中にロッドを横方向にスライドさせることからなる。発明の一実施形態においては、装置は、ＣＭＰパッドに連結することが可能なロッドと、ロッドを回転させかつスライドさせるロッドに連結されたモータとを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＭＰパッドをロッドに連結し、
ロッドを回転させてパッドを巻き上げ、
前記回転中にロッドを横方向にスライドさせることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記連結は、パッドをロッドのクランプ用の窓にクランプすることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記回転はモータによってなされることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記回転およびスライドは、モータの少なくとも２つのスイッチのスイッチングの際に起こされることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
ユニバーサルジョイントはロッドをモータに連結し、前記回転中にトルクを伝達しかつある範囲の動きを許容することを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記スライドは、ロッドの回転によって引き起こされることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記回転およびスライドは、パッドがプラテンから取り除かれたときに、停止することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記回転およびスライドの前に、縁部を除いてパッド上にフィルムを配置することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
ＣＭＰパッドに連結されることが可能なロッドと、
ロッドに連結されロッドを回転させるモータとを備えたことを特徴とする装置。
【請求項１０】
ロッドは、ＣＭＰパッドをロッドにクランプすることが可能なクランプ用の窓を有していることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
モータは少なくとも２つのスイッチによって起動されることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
ユニバーサルジョイントはロッドをモータに連結し、ロッドの回転中に、トルクを伝達し、ある範囲の動きを許容することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１３】
モータはロッドをスライドさせることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
パッドがプラテンから取り除かれるときに、モータは回転を停止することを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１５】
ＣＭＰパッドをロッドに連結する手段と、
パッドを巻き上げるためにロッドを回転させるための手段とを備えたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【先の出願との優先権関係】
【０００１】
本件出願は、発明者ジェラルド  モロニー、コーマック  ウォルシュ、エー.  アーネスト  サルダナ、およびジュン  リューにより２００４年６月１４日に出願された米国特許出願番号６０／５７９，４０３、発明の名称「ＣＭＰ用の研磨パッド除去工具」の利益を主張するとともに、参照することによりこれを組み入れる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概して化学機械研磨（ＣＭＰ）に関し、特に、といってもこれに限れられるわけではないが、プラテンからパッドを取り除く装置および方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００３】
ＣＭＰは、化学反応と機械的バフ研磨とを組み合わせたものである。従来のＣＭＰシステムは、同一方向に回転する研磨パッド表面に接触させた状態で基板（ウエハとも言われる）を保持し回転させるリテーナリングを有した研磨ヘッドを備えている。研磨パッドは、充填材またはウレタン被覆フェルトを有する薄く切った成型ポリウレタン（または他の重合体）から形成することができる。
【０００４】
研磨パッドに接触させた状態での基板の回転中に、水酸化カリウムや水酸化アンモニウムのような強くないエッチング液に懸濁されたシリカ（および／または他の研磨材）のスラリが研磨パッド上に供給される。スラリによる化学反応と研磨パッドによる機械的バフ研磨との組み合わせにより、基板の表面上の垂直方向の不整合が除去され、これにより極めて平坦な表面が形成される。
【０００５】
パッドが用いられたのち、パッドは、それが載っているプラテンから取り除かなければならず、そのことは多大な労力を必要とし、時間がかかり、かつオペレータが負傷する場合もある。必要な労力および負傷の可能性は、パッドとプラテン間に介在する感圧性接着剤によって引き起こされるパッドのプラテンへの付着力に打ち勝つのに必要とされる大きな力によるものである。さらに、労力および負傷の可能性は、産業が２００ｍｍウエハから３００ｍｍウエハに移行するにつれて増加してきた。というのは、用いられるパッドの表面積が大きくなるにつれて、パッドをプラテンから取り除くために必要な力が増加するからである。
それ故、必要とされる人の労力を実質的に減らしながら、上述の欠点を克服することができる新しい研磨パッド除去装置および方法が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、プラテンからパッドを取り除くことが可能な装置、およびその装置の使用方法を提供する。装置および方法は、人の労力をほとんど必要とせず、生産性を増加し、かつオペレータが負傷する可能性を最小限にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態においては、方法は、ＣＭＰパッドをロッドに連結し、ロッドを回転させてパッドを巻き上げ、前記回転中にロッドを横方向にスライドさせることからなる。
本発明の一実施形態においては、装置は、ＣＭＰパッドに連結することが可能なロッドと、ロッドを回転させかつスライドさせるロッドに連結されたモータとを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の説明は、当業者が本発明を生産し使用することを可能とするために提供され、特定の用途およびそれに必要なものという関連において提供される。実施形態に対する種々の改変は当業者には明らかなことであり、ここに定義された原理は本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用することができる。このように、本発明は、示された実施形態に限定されることを意図しておらず、ここに開示された原理、特徴および教示と矛盾のない最も広い範囲に一致する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る化学機械研磨装置１００の平面図である。装置１００は、回転運動可能なプラテン１２０を保持するテーブル１１０を備えている。化学機械研磨に用いられるパッド１３０は、プラテン１２０の中心に配置されている。ガイドレール１９０はテーブル１１０に連結されており、パッド取り除き装置はガイドレール１９０に連結されている。パッド取り除き装置は、恒久的にまたは着脱可能にガイドレール１９０に連結することができる。パッド取り除き装置は、その一端がアダプタ１５０に連結されたロッド１４０を備えており、アダプタ１５０は調整可能なユニバーサルジョイント１６０および１７０に連結されている。アダプタ１５０はロッド１４０とモータ１８０とを互いに接続し、回転運動をモータ１８０からロッド１４０に伝達する。ジョイント１７０はモータ１８０に連結され、モータ１８０はガイドブロック２００に連結されている。そして、ガイドブロック２００はガイドレール１９０に沿って横方向の運動が可能である。
【００１０】
パッド１３０はＣＭＰのために用いられるいずれのタイプであっても良い。パッドの一例として５０ミル（１２．７ｍｍ）の厚さ、ショア−Ｄ硬度７０、０．９６ｇ／ｃｃの密度、３５００ｐｓｉの引張り応力を有している。パッド１３０は、多孔性のポリウレタン材料から造ることができ、細孔および／または溝を有することができる。パッドの直径は、一実施形態においては、約６６ｃｍから約８１ｃｍであり得る。
【００１１】
ロッド１４０はパッド１３０の直径にほぼ等しい長さを有している。しかしながら、本発明の他の実施形態においては、ロッド１４０は、パッド１３０の直径よりも長くてもよいし、短くてもよい。ロッド１４０は、本発明の一実施形態においては、約１インチから約３インチの直径を有している。直径が小さくなるほど、パッドの取り除き時間が減る傾向がある。本発明の一実施形態においては、ロッド１４０は異なった直径の２つの部分からなっている。第１部分は、第１直径を有し、かつパッド１３０の直径にほぼ等しい長さを有しており、第２部分は第１部分より短くかつ第１部分より小さな直径を有している。モータ１８０は低いｒｐｍ（約３から約２０ｒｐｍ）のギアモータを備え、それゆえ、ロッド１４０へ伝達されるトルクはプラテン１２０からパッド１３０を持ち上げる引き上げ力に変換される。本発明の一実施形態においては、モータ１８０は双方向に回転可能であり、パッド１３０はいずれの方向からも取り除くことができる。スイッチ（図示せず）はモータ１８０の回転運動を切り替えるために用いることができる。安全性の目的のために、モータ１８０は２つのスタートスイッチ（図示せず）を備えることができ、モータが始動される前に、両スイッチは切り替えられなければならない。
【００１２】
当業者に公知のように、ＣＭＰ装置１００は、ＣＭＰの間、スラリ（例えば、いぶしシリカ）を供給するスラリ供給機構と、ＣＭＰの間、ウエハ（基板とも言う）を保持する保持装置とを備えている。パッド取り除き装置をより明瞭に図示するために、スラリ供給機構および保持装置は図示されていない。
【００１３】
パッド取り除き装置の操作中、図２に関連して以下にさらに詳細に述べるように、ロッド１４０はパッド１３０の縁部に位置し、それからパッド１３０はロッド１４０に連結される。モータ１８０はそれから始動され、パッド１４０の回転とロッド１４０の横方向の運動を引き起こす。ロッド１４０が回転しプラテン１２０を横切って平行移動する際に、ロッド１４０はパッド１３０を剥がして巻き付けていく。ロッド１４０はさらに、ユニバーサルジョイント１６０及び１７０と、巻き付けられたパッド１３０の厚みによって、上方へと動き始める。ロッドの平行移動はモータ１８０または手動によってなされる。パッド１３０がプラテン１２０から完全に取り除かれた後、パッド取り除き装置は、テーブル１１０から取り外され、新しいパッド１３０がプラテン１２０に装着される。
【００１４】
図２は、ＣＭＰ装置１００の第１の斜視図である。モータ１８０はガイドレール１９０に連結されたガイドブロック２００に連結されている。ガイドブロック２００はガイドレール１９０に沿った並進運動が可能である。本発明の一実施形態においては、ガイドレール１９０はレール１９０の両端部にブロック（例えば、ストッパ）を備え、操作中にガイドブロック２００がレール１９０から外れることを防止している。
【００１５】
ロッド１４０は、ロッド１４０の長手方向に沿ってクランプ用の窓２１０（スロットとも言う）を有している。本発明の他の実施形態においては、クランプ用の窓２１０はロッド１４０の長さより短く、かつロッド１４０の長さの中央に位置している。クランプ用の窓２１０はパッド１３０の厚さよりも少なくともわずかに大きい幅を有している。例えば、５０ミルのパッドにとっては、クランプ用の窓２１０は、約６５ミルの幅を有することができる。本発明の一実施形態においては、クランプ用の窓２１０はロッド１４０の第１部分から第２部分まで伸びているので、パッド１３０がロッド１４０にぴったり入り込むようになっている。それは、スリーブが、小径部を圧縮する小径部の端部に係合し、その結果クランプ用の窓の縁部が圧縮されてパッド１３０に食い込んでパッド１３０を抑えることによって、確実にパッド１３０が把持されるためであり、さらに、取り除かれたパッド１３０がロッド１４０から滑り落ちるようにするためである。パッド取り除き装置の操作の間、パッド１３０の縁部はクランプ用の窓２１０内に位置しかつ固定される。カラー機構はパッド１３０をクランプ用の窓２１０に固定するために用いることができ、それゆえロッド１４０が回転している間、パッド１３０は抜けることがない。本発明の別の実施形態においては、パッド１３０をロッド１４０に固定するために、例えばパッド１３０をロッド１４０に連結するための接着剤を用いたり、パッド１３０に穴を開け、この穴を介してロッド１４０に連結するための穴開け機構を用いたり等の他の技術が用いられる。
【００１６】
図３はＣＭＰ装置１００の第２の斜視図である。ロッド１４０はアダプタ１５０およびユニバーサルジョイント１６０，１７０を介してモータ１８０に連結されている。従って、モータ１８０がユニバーサルジョイント１７０を回転させると、ジョイント１７０は棚に平行して回転し、ガイドレール１９０に沿ってモータ１８０をスライドさせ、それによってパッド１３０を巻き上げながらプラテン１２０に沿ってロッド１４０をスライドさせる。加えて、パッド１３０を巻き上げる抵抗によって、モータ１８０がガイドレール１９０に沿ってスライドする。モータ１８０はレール上を自由に動くので、ロッド１４０が回転力によってパッド１３０を持ち上げるときに発生するトルクによって、ロッド１４０が横方向に動く。加えて、ジョイント１６０および１７０が動けなくなることを防止するために、モータ１８０は手動で水平方向に動くことができる。
【００１７】
図４に示されるように、パッド１３０がプラテン１２０から持ち上げられ、かつロッド１４０の周りに巻かれる際に、ジョイント１６０および１７０はＹ軸およびＺ軸の変化を許容する。加えて、モータ１８０を動作又は始動させることなく、ロッド１４０がパッド１３０に対して回転することを可能とすることによって、ジョイントがロッド１４０のクランプ用の窓２１０へのパッド１３０のより容易な挿入を可能とする。
【００１８】
図５は本発明の実施形態に係るプラテンからパッドを取り除く方法５００を図示するフローチャートである。第１に、ロッド（例えば、ロッド１４０）によって係合されるパッドの先端または縁部を除いてプラスチックフィルムがパッド上に置かれる（５１０）。プラスチックは、パッドを取り除くときに、パッドが互いにくっつき合わないことを確保し、これによって、パッドをロッドから取り除くことを容易にする。プラスチックは約０．００２インチの厚さである。次に、ロッドはアダプタ（例えば、アダプタ１５０）およびユニバーサルジョイント（例えば、ジョイント１６０および１７０）を介してモータ（例えば、モータ１８０）に連結される（５２０）。パッドの縁部または先端（例えば、約１インチから約２インチ）がロッドのクランプ用の窓に挿入される（５３０）。別の実施形態においては、パッドの縁部または先端は、接着剤または開口などの他の技術を介してロッドに連結されうる。ロッドは、パッドを横切って直線的にスライドされ（５４０）、それによってパッドをロッドに巻き上げ、回転させ、そして巻きとめる。直線及び／又は回転運動はモータによって起こされる。それから、ロッドはモータから切り離される（５５０）。そして、集められたパッドを有したロッドは、プラテンから持ち上げられ（５６０）、パッドはロッドから取り除かれる（５７０）。そして、方法５００は終了する。
【００１９】
図示された本発明の実施形態に関する上記説明は単なる例示にすぎず、上記教示に基づいて上述した実施形態および方法の他の変更および改変が可能である。例えば、パッド取り除き装置および方法はＣＭＰパッドと共に用いるために図示されているけれども、装置および方法はいずれのタイプのパッドと共に使用することができる。ここで述べた実施形態は包括的あるいは限定的であることを意図しているものではない。本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
限定的でなく、包括的でない本発明の実施形態を以下の図面を参照して説明する。特に示されない限り、種々の図面を通して同様の参照番号は同様の部材を言及する。
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る化学機械研磨装置の平面図である。
【図２】図２は、ＣＭＰ装置の第１の斜視図である。
【図３】図３は、ＣＭＰ装置の第２の斜視図である。
【図４】図４は、ＣＭＰ装置の第３の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るパッドをプラテンから取り除く方法を図示するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006005353.tif 000005
【図４】
2006005353.tif 000006
【図５】
2006005353.tif 000007
【外国語明細書】
2006005353.tif 000008
2006005353.tif 000009
2006005353.tif 000010
2006005353.tif 000011
2006005353.tif 000012
2006005353.tif 000013
2006005353.tif 000014
2006005353.tif 000015
2006005353.tif 000016
2006005353.tif 000017
2006005353.tif 000018
【ＦＩＧ．１】
2006005353.tif 000019
【ＦＩＧ．２】
2006005353.tif 000020
【ＦＩＧ．３】
2006005353.tif 000021
【ＦＩＧ．４】
2006005353.tif 000022
【ＦＩＧ．５】
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