(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテンと、
回転するウェーハの表面を前記プラテンの表面に対して加圧するとともに、前記ウェーハを保持し、前記ウェーハを回転させるように形成された研磨ヘッドと、
回転する前記ウェーハの表面と接するように形成され、前記プラテンの表面に取り付けられる研磨パッドと、を有し、
前記研磨パッドは、前記研磨パッドに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡に近接して位置し、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに前記プラテンの表面へ向かって開口する凹部を前記プラテンと対向する側の面に有し、
前記凹部は、前記ウェーハの縁部を支持する前記研磨ヘッドの部分の移動軌跡に近接し、
前記研磨ヘッドと前記プラテンは、回転する前記ウェーハが前記研磨パッドに沿ってループ状に移動するように相互作動し、
前記凹部は前記ループの最も内側の部分と近接し、当該凹部は前記ループの中心を中心とする単一の凹部であることを特徴とする化学的機械的研磨装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記ループと同心の溝を有することを特徴とする請求項１に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項３】
前記凹部は、傾いた側面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項４】
前記研磨パッドは弾性層を有し、前記凹部は前記弾性層に形成された凹部を有し、前記研磨パッドは、前記凹部の内部に前記弾性層より強度の低い物質を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項５】
前記研磨パッドは、
内部に凹部を有する第１弾性層と、
前記第１弾性層と前記プラテンの表面との間に配置され、前記第１弾性層より強度の低い第２弾性層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項６】
前記凹部の内部に、前記第１弾性層より強度の低い物質をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項７】
前記第２弾性層は、前記第１弾性層の凹部と前記プラテンの表面との間に、当該第２弾性層を貫通する開口部を有することを特徴とする請求項５に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項８】
前記装置は、前記第１弾性層の凹部と前記第２弾性層を貫通する前記開口部との内部に、前記第１弾性層より強度の低い物質をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項９】
前記研磨パッドは透明な物質からなり、前記プラテンは前記研磨パッドを通じて見ることができるように、その表面にレジストレーションマークを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項１０】
前記研磨パッドは、前記プラテン上に前記レジストレーションマークと対応するレジストレーションマークを有することを特徴とする請求項９に記載の化学的機械的研磨装置。
【請求項１１】
上部に研磨パッドが受容されるように形成される表面を有するプラテンと、
回転するウェーハの表面を前記プラテンの表面へ押圧するとともに、前記ウェーハを保持して回転させるように形成される研磨ヘッドと、を有し、
前記プラテンの表面は、前記プラテンに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接した位置に凹部を有し、
前記研磨ヘッドと前記プラテンは、前記回転するウェーハが前記プラテンの表面に沿ってループ状に移動するように相互作動し、
前記プラテンの前記凹部は前記ループの最も内側の部分と近接し、当該凹部は前記ループの中心を中心とする単一の凹部であることを特徴とする化学的機械的研磨装置。
【請求項１２】
上部に研磨パッドが受容されるように形成される表面を有するプラテンと、回転するウェーハの表面を前記研磨パッドに対して押圧するとともに、前記ウェーハを保持して回転させるように形成される研磨ヘッドと、を有する化学的機械的研磨装置に使用される研磨パッドにおいて、
前記プラテンの表面に取り付けられ、回転する前記ウェーハと接するように形成される弾性層を有し、
前記弾性層は、前記プラテンに取り付けられるときに、前記ウェーハの縁部と近接して前記研磨ヘッドと協働する第１部分を有し、前記第１部分は前記ウェーハの表面と接する前記弾性層の第２部分より強度が低く、
前記弾性層は、その表面に前記弾性層に沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接して、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに前記プラテンの表面を向いて位置するように形成される凹部を有し、
前記研磨ヘッドと前記プラテンは、回転する前記ウェーハが前記プラテンの表面に沿ってループ状に移動するように相互作動し、前記凹部は、前記ループの最も内部の部分に近接して位置するように形成されることを特徴とする研磨パッド。
【請求項１３】
前記弾性層は、前記ウェーハの縁部を保持し、研磨される前記ウェーハの表面と同一平面に伸延するリテーニングリングと接触するように形成され、
前記弾性層の第１部分は、前記研磨パッドに沿って移動する前記リテーニングリングの移動軌跡と近接して位置するように形成されることを特徴とする請求項１２に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
前記凹部は、傾いた側面を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
前記研磨パッドは、前記凹部の内部に前記弾性層より強度の低い物質をさらに有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１６】
前記研磨パッドは、
内部に前記凹部を有する第１弾性層と、
前記第１弾性層と前記プラテンの表面との間に配置されて形成され、前記第１弾性層より強度の低い第２弾性層と、を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項１７】
前記研磨パッドは、前記凹部に前記弾性層より強度の低い物質をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項１８】
前記第２弾性層は、前記第１弾性層の凹部と連通するように、該第２弾性層を貫通する開口を有することを特徴とする請求項１６に記載の研磨パッド。
【請求項１９】
前記研磨パッドは、前記第１弾性層の凹部と、前記第２弾性層を貫通する前記開口の内部に、前記第１弾性層より強度の低い物質を有することを特徴とする請求項１８に記載の研磨パッド。
【請求項２０】
前記弾性層は、透明な材質であることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項２１】
前記弾性層は、前記研磨パッドが前記ウェーハの縁部と近接して前記研磨ヘッドと協働する部分にクッションを提供するように形成されることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項２２】
化学的機械的研磨方法において、
回転するウェーハの表面を研磨パッドに押圧する段階と、
前記回転するウェーハが前記パッドの表面に沿ってループ状に移動する段階と、を有し、
前記研磨パッドの、前記ウェーハの表面と接する部分よりも、前記研磨パッドの、前記ウェーハの縁部と近接する研磨ヘッドと協働する部分の方が、低い剛性が与えられており、
前記研磨パッドに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接して、前記研磨ヘッドおよび前記プラテンの少なくとも一方に、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに当該接する面よりもプラテン側に位置する凹部が設けられ、
前記研磨ヘッドおよび前記プラテンの少なくとも一方の、前記ループの最も内側の部分と近接する部分に、前記凹部が設けられて前記低い剛性が与えられていることを特徴とする化学的機械的研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロエレクトロニクス素子を製造する装置および方法に関するものであって、さらに詳細には、研磨装置および研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
メモリ素子、マイクロプロセッサなどのような集積回路素子の製造工程は、一般的に付加する構造を取り付ける前に、ウェーハの表面から物質を除去するか、ウェーハの表面を平坦化する化学的機械的研磨（ＣＭＰ）工程を含む。一般的に、ＣＭＰはウェーハの表面上に固着した金属層のような物質を除去するために化学的スラリを提供し、ポリウレタンのような弾性物質で作られたパッドに対してウェーハの表面をこする過程を含んでいる。
【０００３】
ＣＭＰ装置として、いくつかの異なる種類の装置が開発されている。このような装置のうちの一つは、固定されているか、または回転するプラテンに取り付けられたディスク形状の研磨パッドを使用する。このような装置により、ウェーハは、一般的にウェーハを回転させ、回転するウェーハの表面を研磨パッドに対して加圧する研磨ヘッドによって支持されている。
【０００４】
このようなディスク形態の研磨装置の一例を図１７に示す。研磨装置１００は、研磨ヘッド１１０、プラテン１２０、プラテン１２０に取り付けられた研磨パッド１３０、およびパッドコンディショナ１４０を有する。プラテン１２０は、シャフト１６０を通じてモータ１５０によって駆動される。研磨ヘッド１１０は、シャフト１８０を通じてモータ１７０によって駆動される。研磨ヘッド１１０とプラテン１２０は、同一方向または反対方向に回転し得る。
【０００５】
図１８は研磨ヘッド１１０の断面図である。研磨ヘッド１１０は、キャリア１１１、マニホールド１１２、サポート１１３、リテーニングリング１１４、およびメンブレン１１５を有している。サポート１１３は、内部サポート１１３ｂと外部サポート１１３ａを含む。外部サポート１１３ａは、一般的にリング形状の壁１１６と突出部１１７を有する円筒形状である。また、研磨ヘッド１１０には第１流路１１８と第２流路１１９が形成されており、ヘッド１１０を洗浄するために使用される脱イオン水が供給され、ウェーハを取り上げるために真空を提供し、または研磨工程進行の間に加圧するための空気を供給することができる。
【０００６】
特に、第１流路１１８と第２流路１９は研磨の間、ウェーハの中心領域とウェーハのエッジ領域に各々圧力を供給する。第１ホールと第２ホール１２１、１２２は、メンブレン１１５へ通じている。リテーニングリング１１４は、ウェーハが研磨ヘッド１１０から滑ることを防止する。
【０００７】
図１９は研磨装置の典型的な作動状態を示す。ウェーハＷを保持して回転する間、研磨ヘッド１１０は回転する研磨パッド１３０に対してウェーハＷを加圧する。図に示すように、研磨ヘッド１１０とプラテン１２０は両方とも時計方向に回転する。研磨ヘッド１１０は、研磨パッド１３０に対してウェーハを保持する間、両方向矢印に表示されるように水平方向に振動することができる。
【０００８】
研磨パッドは、ツァイ（Ｔｓａｉ）などによる特許文献１に示されるように、ウェーハの表面に沿ってスラリを分配する溝のような表面特性を有することができる。また、ＣＭＰ装置の別の形態がジェンセン（Ｊｅｎｓｅｎ）などによる特許文献２や、ジェンセン（Ｊｅｎｓｅｎ）などによる特許文献３に示されており、回転するウェーハをベルトタイプの研磨パッドに加圧している。
【０００９】
研磨工程の特性によって、ＣＭＰパッドは、使用されるとともに磨耗する。ウェーハと接触するパッドの部分に磨耗が均一に発生して、製造工程のときにウェーハが研磨されることにより、実質的に均一な研磨プロファイルが維持されることが望ましい。例として、裂けているか、または著しく不均一な表面を有するパッドは、受け入れ難い不均一な研磨結果を誘発するので、通常求められるよりも頻繁に交替する必要がある。
【特許文献１】米国特許第６，５６１，８７３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６３４，９３６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，５８５，５７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ウェーハと接触するパッドの部分に対して磨耗が均一に発生してウェーハが研磨されることによって、実質的に均一な研磨プロファイルを提供することができる化学的機械的研磨装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の実施の形態によると、化学的機械的研磨装置は、プラテンと、回転するウェーハの表面をプラテンの表面に向かって押圧するとともに、前記ウェーハを保持して回転するように形成された研磨ヘッドと、回転する前記ウェーハの表面と接するように形成され、前記プラテンの表面に取り付けられる研磨パッドとを有し、前記研磨パッドは、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに前記プラテンの表面に向かって開いている凹部を前記プラテンと対向する側の面に有し、当該凹部は前記パッドに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接して位置している。前記凹部は前記ウェーハの縁部を支持する前記研磨ヘッドの部分（例えば、前記研磨ヘッドのリテーニングリング）の移動軌跡と近接して設けられる。前記研磨ヘッドと前記プラテンは、回転する前記ウェーハが前記研磨パッドに沿ってループ状に移動するように相互作動し、前記凹部は前記ループの最も内側の部分と近接し、当該凹部は前記ループの中心を中心とする単一の凹部である。
【００１５】
本実施の形態で、前記凹部は前記ループと同中心の溝を有する。また他の実施の形態で、前記研磨パッドは弾性層を有し、前記凹部は前記弾性層に形成される凹部を含み、前記凹部に前記弾性層より強度の低い物質を有する研磨パッドを含む。他の実施の形態で、前記研磨パッドはその内部に前記凹部を有する第１弾性層と、前記第１弾性層と前記プラテンの表面との間に位置し、前記第１弾性層より強度の低い第２弾性層とを有する。前記研磨パッドは、前記凹部内に前記第１弾性層より低い強度を有する物質をさらに含むことができる。前記第２弾性層は、前記第１弾性層の凹部と前記プラテンの表面との間を貫通する開口を有することができ、前記研磨パッドは前記第１弾性層に前記凹部と前記第２弾性層の開口に前記第１弾性層よりさらに低い強度を有する物質を含むことができる。
【００１６】
また、本発明の一例によると、前記パッドは透明な材質により形成され、前記プラテンはその表面に前記研磨パッドを通じて見ることができるレジストレーションマークを有する。前記研磨パッドは前記プラテン上の前記レジストレーションマークと対応するレジストレーションマークを有することができる。
【００１７】
本発明の他の例で、化学的機械的研磨装置は、研磨パッドを受容するように形成された表面を有するプラテンと、回転するウェーハの表面を前記プラテンの表面に向かって押圧するとともにウェーハを保持して回転させるように形成された研磨ヘッドと、を含む。前記プラテンの表面は、前記プラテンに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接した凹部を有する。前記研磨ヘッドと前記プラテンは、回転する前記ウェーハが前記プラテンの表面に沿ってループ状に移動するように相互作動し、前記プラテンの前記凹部は、前記ループの最も内側の部分と近接し、当該凹部は前記ループの中心を中心とする単一の凹部である。
【００１８】
本発明の他の実施の形態で、研磨パッドは、研磨パッドを上に受けるように形成された表面を有するプラテンと、回転するウェーハの表面を前記研磨パッドに対して押圧するとともに、ウェーハを保持して回転させるように形成された研磨ヘッドと、を有する化学的機械的研磨装置に提供される。前記研磨パッドは、前記プラテンの表面に取り付けられるように形成され、回転するウェーハと接する弾性層を有する。前記弾性層は、前記プラテンに取り付けられるとき、前記ウェーハの縁部と近接する前記研磨ヘッドと協働し、前記ウェーハの表面部分と接する前記弾性層の第２部分より強度の低い第１部分を有する。前記弾性層は、前記ウェーハの縁部を保持し、研磨される前記ウェーハの表面と同一平面に伸延したリテーニングリングと接触するように形成され、前記弾性層の第１部分は大略前記弾性層に沿って移動する前記リテーニングリングの移動軌跡と近接して位置するように形成される。前記弾性層は、その表面に、前記弾性層に沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接して、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに前記プラテンの表面に向かって位置するように形成された凹部を有する。前記弾性層は、前記研磨パッドが前記ウェーハの縁部と近接する研磨ヘッドと協働する位置に、クッションを提供するように形成される。
【００１９】
本発明の他の実施の形態によると、化学的機械的研磨方法は、回転するウェーハの表面を研磨パッドに対して加圧する段階と、前記研磨パッドが前記ウェーハの表面の部分と接する位置より、前記研磨パッドが前記ウェーハの縁部と近接した前記研磨ヘッドと協働する位置で、前記パッドに低い強度を提供する段階とを含む。前記方法は、前記研磨パッドの表面に沿って回転する前記ウェーハがループ状に移動する段階をさらに含み、前記研磨パッドが前記ウェーハの縁部と近接した前記研磨ヘッドと協働する位置で、前記研磨パッドに低い強度を提供する段階は、前記ループの最も内部の部分と近接する位置にさらに低い強度を提供することを含む。例として、前記研磨パッドが、前記ウェーハの縁部と近接する前記研磨ヘッドと協働する位置で、前記研磨パッドに低い強度を提供する段階は、前記研磨パッドに沿って移動する前記ウェーハの縁部の移動軌跡と近接した前記研磨パッド、そして／または前記プラテンに、前記研磨パッドのウェーハと接する面に開口せずに当該接する面よりもプラテン側に位置する凹部を提供することを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ウェーハと接触するパッドの部分に対して磨耗が均一に発生して、ウェーハが研磨されることによって、実質的に均一な研磨プロファイルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。しかし、本発明の実施の形態は様々な形態に変形することができ、本発明の範囲が下に説明する実施の形態によって限定されて解釈すべきではない。本実施の形態は、当業界で平均的な知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００２２】
図面において、層の厚さと領域は、明確に説明するために誇張されている。‘層’または‘領域’のような構成要素が他の要素‘上’にあると言及されるとき、それは直接他の構成要素上にあるか、介入される要素が存在することができる。さらに、‘下に’のような相対的な用語は、一つの構成要素と図面に説明した他の構成要素との関係を説明するため使用される。また、相対的な用語は図面に示す方位の他に、構造物の他の方位を含むように意図されたものと理解されべきである。例として、図面の構造物がひっくり返されれば、他の要素の‘下’として説明された要素は他の要素の‘上’として示される。したがって、例示的な用語‘下’には上と下の方位を両方とも含んでいる。
【００２３】
様々な領域、層、そして／または成分を説明するため‘第１’と‘第２’のような用語が使用されるが、これら領域、層、そして／または構成要素は、これらの用語によって限定されないと理解すべきである。これらの用語は一つの領域、層、およびセクションを他の領域、層、およびセクションから区別するためのみに使用される。したがって、下で説明する第１領域、層、またはセクションは、本発明の要旨から逸脱しなければ、第２領域、層、またはセクションとして称することができる。ここで、‘そして／または’という用語は、羅列した項目の一つ、または複数の組み合わせを含む。同一の番号は同一の構成要素を示す。
【００２４】
図１と図２は、本発明の実施の形態に係る研磨パッド４００を示す。研磨パッド４００は、中心近傍の内部に形成された凹部４１０を有するディスク形状の弾性層４０１を有する。凹部４１０は、研磨パッド４００が設けられるとき、研磨装置（すなわち、図１７の装置）のプラテンの表面に向かって開くように形成され、研磨パッド４００とプラテンとの間にエアクッションを形成する。凹部４１０は切断や削り出しを含んだ様々な異なる技術のうちの１つ以上を使用して形成されることができる。研磨パッド４００は、多くの異なる物質のうちの１つ以上を含むことができる。これらの物質は、ポリカーボネイト、アクリルゴム、アクリル樹脂、セルロース、ポリスチレン、熱可塑性ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリビニル塩化物（ＰＶＣ）、アリルジグリコールカーボネート（ＡＤＣ）、ポリウレタン、そして／またはポリブタジエンを含む様々な物質のうちの１つ以上を含むことができる。しかし、パッドを形成する物質は、上述の物質に限定されるのではない。
【００２５】
図３〜図７は、本発明の様々な実施の形態に係る様々な研磨パッドの形状を示す。図３は本発明の他の実施の形態に係る研磨パッド６００の断面図であり、パッド６００の下にエアクッションを形成するための凹部は、ディスク形状の弾性層６０１に形成された円形溝６１０を有する。図４は、他の実施の形態に係る研磨パッド７００の断面図であり、傾いた側壁を持つ凹部７１０を有するディスク形状の弾性層を有する。
【００２６】
図５に示す本発明の他の実施の形態に係る研磨パッド８００は、ディスク８０１より強度の低い物質８１２で満たされた凹部８１０を持つディスク８０１を有する。例として、ディスク８０１はポリカーボネイト、アクリルゴム、アクリル樹脂、セルロース、ポリスチレン、熱可塑性ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリビニル塩化物、アリルジグリコールカーボネート、ポリウレタン、そして／またはポリブタジエンで形成されることができ、凹部８１２内の強度の低い物質８１４は、例えば、オープンセルフォーム（ｏｐｅｎ  ｃｅｌｌ  ｆｏａｍ）または不織布繊維物質（ｎｏｎ−ｗｏｖｅｎ  ｆｉｂｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）とすることができる。
【００２７】
図６は第１と第２ディスク９０１、９０２を含むパッドを示し、第１ディスク９０１はポリカーボネイト、アクリルゴム、アクリル樹脂、セルロース、ポリスチレン、熱可塑性ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリビニル塩化物、アリルジグリコールカーボネート、ポリウレタン、そして／またはポリブタジエンのような堅い物質で作られ、第２ディスク９０２は、オープンセルフォームまたは不織布繊維物質のような第１ディスク９０１よりも強度の低い物質で作られる。第１ディスク９０１は、接着剤によって第２ディスク９０２に取り付けられ、その内部に形成された凹部９１０を有する。図７は堅いディスク１００１とより強度の低いディスク１００２を含むパッド１０００、および第２ディスク１００２を貫通して第１ディスク１００１まで形成された凹部１０１０を示している。
【００２８】
他の多くの研磨パッドの形状が本発明の範囲内に該当し、本発明は、説明された形状に限定されるものではない。研磨パッドの選択された領域にクッションを提供する他の構造によって、例えば、低い強度を提供するために弾性層の選択された部分に気泡（ａｉｒ  ｏｒ  ｇａｓ  ｂｕｂｂｌｅｓ）を挿入し、そして／またはパッドの選択された領域に強度の低い物質を使用し、研磨パッドに強度の低い領域を設けることができる。また、本発明はベルト形パッド（これに限定するのではない）を含む非ディスク形状を有する研磨パッドに適用することができる。
【００２９】
図８は、本発明の実施の形態に係る、図１と図２で説明した研磨パッドを含む研磨装置を示す。図示するように、装置１１００は、モータ１５０とシャフト１６０によって駆動されるプラテン１２０、モータ１７０とシャフト１８０によって駆動される研磨ヘッド１１０、およびパッドコンディショナ１４０を有する。研磨パッド４００は凹部４１０がプラテン１２０の表面と対向するようにプラテン１２０に取り付けられる。凹部４１０は、研磨ヘッド１１０が研磨パッド４００に対してウェーハＷを押さえるとき、ウェーハＷの縁部の近傍で強度が低くなるように形成されている。図８に示すように、装置１１００はビラン（Ｂｉｒａｎｇ）などによる米国特許第５，９６４，６４３号明細書に開示されたレーザ干渉計に基づいた感知器（ｌａｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）のような感知器１９０をさらに有することができ、感知器１９０はプラテン１２０の開口または窓１２３を通じて、そして研磨パッド４００を通じてウェーハＷの研磨表面をモニタし、ウェーハの表面条件のモニタリングが可能となる。例えば、上述のモニタリングは、求められる研磨の結果が得られる時期を探査するために使用されることができる。開口または窓１２３上に位置する研磨パッド４００の部分は、少なくとも、上述のモニタリングが可能となるように感知器１９０によって使用されるスペクトルを透過することが好ましい。
【００３０】
図９と図１０に示すように、研磨パッドがプラテン１２０に取り付けられるとき、凹部４１０は、研磨ヘッド１１０が研磨パッド４００の表面に沿ってウェーハＷを移動させる場合に研磨ヘッド１１０によって画かれる円形ループ１２００の軸を、中心とする。さらに好ましくは、凹部４１０は研磨ヘッド１１０のリテーニングリング１１４の移動軌跡に近接する。すなわち、研磨ヘッド１１０がループ１２００の周りで研磨パッド４００の表面に沿ってウェーハを移動させるとき、研磨パッド４００の凹部４１０はループ１２００の最も内側の部分１２２０と近接する。凹部のサイズ、そして／または形状は研磨ヘッドの運動特性（すなわち、振動または非振動運動）、パッド材質の特性、そして／または研磨工程の特性（スラリ、そして／または研磨される物質の種類）に依存して変化する。図９と図１０で、上述と類似な方式で他のパッドの形状が使用できることが確認できる。例として、図３〜図６に示す研磨パッドが、図９と図１０で説明された方法と類似の方法によって凹部を有して設けられ、そして／またはさらに強度の低い部分を設けることができる。本発明は、回転するウェーハを、固定されているプラテンの周りでループ状に移動させる研磨ヘッドを有する機械のように、図８〜１０に説明されたものと異なる種類の機械に適用することができる。
【００３１】
研磨パッドのデザインの調査は、図８に示す構造を有するエバラフレックス３００５（Ｅｂａｒａ  ＦＲＥＸ  ３００５）研磨機械に対して実施された。機械は大略３００ｍｍ直径と約２５ｍｍの幅のリテーニングリングを有する研磨ヘッドを有する。研磨ヘッドが振動するとき、リテーニングリングの中心線は、研磨パッドの中心から約３０ｍｍ〜約５０ｍｍの間で移動される。約１５ｍｍ〜約５０ｍｍの半径を有する図１８に示すような円形の凹部を有する研磨パッドは、上述の機械に対して特に有益である。たとえば、凹部がリテーニングリングの下まで到達しない場合のように、凹部が小さすぎれば、研磨パッドは摩滅、そして／または裂ける可能性がある。もし、凹部が大きすぎれば、ウェーハの縁部での研磨率が好ましくない程度にまで減少する可能性がある。約２ｍｍの厚さを有するポリブタジエンパッドの場合、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの深さを有する凹部が好ましい結果をもたらす。適切な凹部のサイズ、そして／または形状は機械の種類、パッドの材質、スラリの特性、およびウェーハの特性（これらに限定されない）を含んだ多くの他の要素に依存する。
【００３２】
図１１と図１２は、各々一般的な研磨パッド形状と本発明の実施の形態に係る研磨パッド形状を使用して得られた研磨プロファイルを示す。一般的な形状を使用して得られたプロファイル（図１１）はウェーハの縁部の近傍にハンティング領域を含んだ顕著な非均一性を示す。一方、本発明の実施の形態に係る研磨パッドを使用した研磨プロファイル（図１２）は、改善された均一性を示す。
【００３３】
本発明のさらに好ましい実施の形態によると、凹部の心合せを容易にするために位置決め特性が研磨パッド、そして／またはプラテンに設けられ、または研磨パッドの表面強度を変化させる他の特性が設けられる。例えば、図１３に示すように、プラテン１２０’は、凹部４１０’を有する研磨パッド４００’上に相応するライン４２０’と対応するように形成されたレジストレーションライン１２２’を有することができる。マーク４２０’、１２２’の合致はパッド４００’を透明な材質で製造して、マークがパッド４００’を通じて見られるようにすることによって、容易に実現されることができる。上述の方法で、凹部４１０’は正確にプラテン１２０’の中心に位置することができる。図１４に示すように、研磨パッド４００”の凹部４１０”と一致するように形成された円形整列マーク１２２’が、類似な心合せ機能を与えるためにプラテン上に設けられることができる。
【００３４】
図１５に示す本発明の他の実施の形態によると、研磨装置１８００は強度の低い領域を設けるためにプラテン１８１０に凹部１８２０を設けることによって、改善された性能を達成することができる。図１５と図１６に示すように、凹部１８２０は図８〜図１０に示した研磨パッドの凹部４１０に類似して配置することができる。本発明の他の実施の形態により、凹部、または他の形状、そして／または表面強度を減少させる強度の低い材質で満たされた凹部が使用できることがわかる。本発明の実施の形態に係る凹部、そして／または他の選択的なクッション構造は、プラテンと研磨パッドの両方に設けることができることがわかる。図１５に示したように、装置１８００は、図８に説明したように、プラテン１２０の開口１２３を通じて、そしてパッド１３０を通じてウェーハの表面をモニタするのに適する感知器１９０をさらに有することができる。
【００３５】
図面と明細書において、本発明の代表的な実施の形態が開示され、特定用語が使用されているが、それらは上述の請求項に設定された発明の範囲を制限する目的ではなく、包括的に詳細に説明するために使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨パッドの斜視図である。
【図２】図１のパッドの断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る研磨パッドの断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る研磨パッドの断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る研磨パッドの断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る研磨パッドの断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る研磨パッドの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る図１と図２の研磨パッドを使用する研磨装置の側面図である。
【図９】図８の研磨装置の作動状態を示す平面図である。
【図１０】図８の装置の研磨ヘッドに関する図８の研磨パッドの特徴を示す部分断面図である。
【図１１】従来の研磨装置の研磨プロファイルを説明するグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る研磨装置の研磨プロファイルを示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態に係る、マッチングするレジストレーションマークを有する研磨パッドとプラテンを示す斜視図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態によるレジストレーションマークを有するプラテンを示す斜視図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態による研磨装置の側面図である。
【図１６】図１５の装置の研磨ヘッドに対して図１５の研磨装置のプラテンの特徴を示す部分断面図である。
【図１７】従来の研磨装置の側面図である。
【図１８】図１７の研磨装置の研磨ヘッドの部分断面図である。
【図１９】図１７の研磨装置の作動を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１０    研磨ヘッド、
１１４    リテーニングリング、
１２０    プラテン、
１２２’，４２０’    レジストレーションマーク、
１３０，４００，６００，７００，８００，９００，１０００    研磨パッド、
４０１，６０１，７０１，８０１    ディスク、
４１０，６１０，７１０，８１０，９１０，１０１０    凹部、
９０１，１００１    第１ディスク、
９０２，１００２    第２ディスク、
１２００    ループ、
Ｗ    ウェーハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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