(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための装置であって、
該研磨パッドの研磨面と係合するように構成された調整面を有する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該研磨面の表面状態を調整する、調整本体と、
該研磨面を含む平面内における摩擦力を検出するために該調整本体に連結されたセンサであって、該摩擦力は、該調整本体および該研磨パッドの一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動される際に、該研磨パッドと該調整本体との間に発生する、センサと、
第１末端および第２末端を有し、該調整本体に対して該第１末端の方へ回転可能に連結された、第１支持部材であって、該第１支持部材の該第２末端は、該調整本体から離れる方へ延びる、第１支持部材と、
旋回可能な連結部において該第１支持部材に対して該第１支持部材の該第２末端の方へ連結された第２支持部材であって、該センサは該第１支持部材と該第２支持部材との間に位置決めされており、該第１支持部材は、該摩擦力に対応する力を該センサに伝達するよう該第２支持部材に対して旋回可能である、第２支持部材と、
を備える、装置。
【請求項２】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための装置であって、
該研磨パッドの研磨面と係合するように構成された調整面を有する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該研磨面の表面状態を調整する、調整本体と、
該研磨面を含む平面内における摩擦力を検出するために該調整本体に連結されたセンサであって、該摩擦力は、該調整本体および該研磨パッドの一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動される際に、該研磨パッドと該調整本体との間に発生する、センサと、
ピストンと、
開口端および閉口端を有するシリンダーであって、該シリンダーは、該ピストンを密閉可能かつスライド可能に受容し、該ピストンおよび該シリンダーの少なくとも一方は、前記調整本体上への前記摩擦力の影響下で、該ピストンおよび該シリンダーの他方に対してスライドするように該調整本体に連結され、該ピストンおよび該シリンダーは、該ピストンの末端と該シリンダーの該閉口端との間の密閉間隙を規定し、該センサは、該間隙内に位置決めされ、該ピストンが該シリンダーに対して移動する際に、該間隙内の圧力の変化を測定する、シリンダーと、
を備える、装置。
【請求項３】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための装置であって、
該研磨パッドの研磨面と係合するように構成された調整面を有する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該研磨面の表面状態を調整する、調整本体と、
該研磨面を含む平面内における摩擦力を検出するために該調整本体に連結されたセンサであって、該摩擦力は、該調整本体および該研磨パッドの一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動される際に、該研磨パッドと該調整本体との間に発生する、センサと、
ピストンと、
開口端および閉口端を有するシリンダーであって、該シリンダーは、該ピストンをスライド可能に受容し、該ピストンおよび該シリンダーの少なくとも一方は、該調整本体への該摩擦力の影響下で、該ピストンおよび該シリンダーの他方に対してスライドするように該調整本体に連結され、該ピストンおよび該シリンダーは、該ピストンの末端と該シリンダーの該閉口端との間の間隙を規定し、該センサは、該ピストンおよび該シリンダーの一方に対する、該ピストンおよび該シリンダーの他方の動きを測定するよう位置決めされたゲージを備える、シリンダーと、
を備える、装置。
【請求項４】
前記調整本体が、前記研磨面に対して平行な調整面を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記調整本体が、前記研磨パッドの前記研磨面を研磨するための研磨要素を備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記センサは、力センサを備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記センサは、ひずみゲージを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記研磨パッドに対して前記調整本体を回転させるよう、前記調整本体に連結された電気アクチュエータをさらに備え、前記センサは、前記摩擦力の変化に従った、該電気アクチュエータにより引き込まれる電流の変化を検出するよう、該電気アクチュエータに連結された電流センサを備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記調整本体の位置、および、前記調整本体と前記研磨パッドとの間の垂直な力、のうちの少なくとも一方を制御するよう、前記調整本体に連結されたアクチュエータをさらに備え、該アクチュエータは、前記センサから信号を受信し、かつ、該信号に応答して該位置および該垂直な力のうちの該少なくとも一方を調節するよう、該センサに連結されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ピストンが円形の断面形状を有し、かつ、前記シリンダーが、前記ピストンを受容するよう円形の断面形状を備える開口部を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記ピストンが矩形の断面形状を有し、かつ、前記シリンダーが、前記ピストンを受容するよう矩形の断面形状を備える開口部を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記ピストンが、前記シリンダーとスライド可能に係合する、請求項３に記載の装置。
【請求項１３】
前記ピストンを前記シリンダーの方へまたは前記シリンダーから離れる方へ付勢するよう、前記シリンダーおよび前記ピストンに連結された付勢部材をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１４】
前記ゲージは、前記ピストンおよび前記シリンダーの一方の上にポインターを備え、かつ、前記ピストンおよび前記シリンダーの他方の上にスケールを備え、該ポインターは、前記ピストンと前記シリンダーとの間の相対的な移動を示すよう、該スケールと位置合わせされ、かつ、該スケールに対して移動可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項１５】
前記研磨パッドは、少なくとも２個のローラにわたって延びる連続ループを形成するよう、細長い形状であり、さらに、前記調整本体が前記研磨パッドを横切って延びる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記調整本体が堅固にできており、前記装置は、前記調整本体と前記研磨パッドとの間の力を制御するよう、前記調整本体に連結されたアクチュエータをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記調整本体の少なくとも一部が、前記研磨パッドに対し垂直な方向に可撓性を有し、前記装置は、前記調整本体に連結された複数のアクチュエータをさらに備え、各アクチュエータは、前記研磨パッドと前記調整本体の一部との間の垂直方向の力を制御するように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記調整本体は、平面図で見て円形状を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
化学的−機械的平坦化のために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整する間に、該研磨面に加わる摩擦力を測定するための装置であって、
マイクロエレクトロニクス基板の表面から基板材料を除去するための研磨面を有する研磨パッドと、
該研磨パッドに隣接する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該研磨面の表面状態を調整するために、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該調整本体および該研磨パッドの一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動する際に、該調整本体および該研磨パッドの間に摩擦力が発生する、調整本体と、
該摩擦力を検出するために該調整本体に作動可能に連結されたセンサと、
第１末端および第２末端を有し、該調整本体に対して該第１末端の方へ回転可能に連結された、第１支持部材であって、該第１支持部材の該第２末端は、該調整本体から離れる方へ延びる、第１支持部材と、
旋回可能な連結部において該第１支持部材に対して該第１支持部材の該第２末端の方へ連結された、第２支持部材であって、該センサは該第１支持部材と該第２支持部材との間に位置決めされており、該第１支持部材は、該摩擦力に対応する力を該センサに伝達するよう該第２支持部材に対して旋回可能である、第２支持部材と、
を備える、装置。
【請求項２０】
化学的−機械的平坦化のために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整する間に、該研磨面に加わる摩擦力を測定するための装置であって、
マイクロエレクトロニクス基板の表面から基板材料を除去するための研磨面を有する研磨パッドと、
該研磨パッドに隣接する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該研磨面の表面状態を調整するために、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該調整本体および該研磨パッドの一方が、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動する際に、該調整本体および該研磨パッドの間に摩擦力が発生する、調整本体と、
該摩擦力を検出するために該調整本体に作動可能に連結されたセンサと、
ピストンと、
開口端および閉口端を有するシリンダーであって、該シリンダーは、該ピストンをスライド可能に受容し、該ピストンおよび該シリンダーの少なくとも一方は、該調整本体への該摩擦力の影響下で、該ピストンおよび該シリンダーの他方に対してスライドするように該調整本体に連結され、該ピストンおよび該シリンダーは、該ピストンの末端と該シリンダーの該閉口端との間の間隙を規定し、該センサは、該シリンダーに対する該ピストンの移動を測定するために、位置決めされるゲージを備える、シリンダーと、
を備える、装置。
【請求項２１】
前記調整本体が、前記研磨面に対して平行な調整面を有する、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記調整本体が、前記研磨パッドに対して回転可能である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記調整本体が、前記研磨パッドに対して移動可能である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２４】
前記研磨パッドが、前記調整本体に対して回転可能である、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記センサは、力センサを備える、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２６】
前記センサは、ひずみゲージを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記ピストンが、前記シリンダーにスライド可能に係合する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２８】
前記ピストンを前記シリンダーの方へまたは前記シリンダーから離れる方へ付勢するための、前記シリンダーおよび前記ピストンに連結された付勢部材をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２９】
前記センサからの信号に応答して、前記調整本体と前記研磨パッドとの間の力、および、前記研磨パッドに対する前記調整本体の位置、の少なくとも一方を変化させるための、前記センサおよび前記調整本体に連結されたフィードバックデバイスをさらに備える、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項３０】
マイクロエレクトロニクス基板の化学的−機械的平坦化のために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための装置であって、
該研磨パッドの研磨面と係合するように構成された調整面を有する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該研磨面の表面状態を調整するよう、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該調整本体と該研磨面との間に摩擦力が発生する、調整本体と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の垂直の力、および、該研磨パッドに対する該調整本体の位置、の少なくとも一方を制御するよう、該調整本体に支持アセンブリで連結されたアクチュエータと、
該摩擦力を検出するよう該支持アセンブリに連結されたセンサと、
該力センサから受信した信号に応答して該アクチュエータの駆動を制御するよう、該アクチュエータに連結されたフィードバックデバイスと、
第１末端および第２末端を有し、該調整本体対して該第１末端の方へ回転可能に連結された、第１支持部材であって、該第１支持部材の該第２末端は、該調整本体から離れる方へ延びる、第１支持部材と、
旋回可能な連結部において該第１支持部材に対して該第１支持部材の該第２末端の方へ連結された、第２支持部材であって、該センサは該第１支持部材と該第２支持部材との間に位置決めされており、該第１支持部材は、該摩擦力に対応する力を該センサに伝達するよう該第２支持部材に対して旋回可能である、第２支持部材と、
を備える、装置。
【請求項３１】
マイクロエレクトロニクス基板の化学的−機械的平坦化のために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための装置であって、
該研磨パッドの研磨面と係合するように構成された調整面を有する調整本体であって、該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方が、該研磨面の表面状態を調整するよう、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動可能であり、該調整本体と該研磨面との間に摩擦力が発生する、調整本体と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の垂直の力、および、該研磨パッドに対する該調整本体の位置、の少なくとも一方を制御するよう、該調整本体に支持アセンブリで連結されたアクチュエータと、
該摩擦力を検出するよう該支持アセンブリに連結されたセンサと、
該力センサから受信した信号に応答して該アクチュエータの駆動を制御するよう、該アクチュエータに連結されたフィードバックデバイスと、
ピストンと、
開口端および閉口端を有するシリンダーであって、該シリンダーは、該ピストンをスライド可能に受容し、該ピストンおよび該シリンダーの少なくとも一方は、該調整本体への該摩擦力の影響下で、該ピストンおよび該シリンダーの他方に対してスライドするように該調整本体に連結され、該ピストンおよび該シリンダーは、該ピストンの末端と該シリンダーの該閉口端との間の間隙を規定し、該センサは、該ピストンと該シリンダーとの間の相対運動を検出するよう位置決めされている、シリンダーと、
を備える、装置。
【請求項３２】
前記フィードバックデバイスがマイクロプロセッサを備える、請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記アクチュエータが、前記研磨面にわたって横方向に前記調整本体を移動するよう位置決めされる、請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記アクチュエータが、前記研磨面にわたって円形運動で前記調整本体を回転するように位置決めされる、請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記センサは、力センサを備える、請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３６】
前記センサは、ひずみゲージを備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
前記ピストンは、前記シリンダーと密閉可能に係合され、前記センサは、前記ピストンおよび前記シリンダーの一方が他方に対して移動する場合に前記間隙の圧力の変化を検出するよう前記間隙内に位置決めされた圧力ゲージを備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３８】
前記ピストンを前記シリンダーの方へまたは前記シリンダーから離れる方へ付勢するよう、前記シリンダーおよび前記ピストンに連結される、付勢部材をさらに備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３９】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための方法であって、
調整本体を該研磨パッドの研磨面と係合させながら、該研磨パッドおよび該調整本体の少なくとも一方を、該研磨パッドおよび該調整本体の他方に対して移動させる工程と、
該調整本体の調整面と該研磨パッドの研磨面との間の摩擦力を検出するよう該調整本体をモニターする工程と、
を包含し、
該調整本体は、該研磨パッドに対して該調整本体を支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、該調整本体に連結された上方に延びる部分と、該上方に延びる部分に旋回可能に連結された横方向に延びる部分とを備え、
該調整本体をモニターする工程は、該上方に延びる部分と該横方向に延びる部分との間の力を力センサーを用いて測定する工程を包含する、方法。
【請求項４０】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための方法であって、
調整本体を該研磨パッドの研磨面と係合させながら、該研磨パッドおよび該調整本体の少なくとも一方を、該研磨パッドおよび該調整本体の他方に対して移動させる工程と、
該調整本体の調整面と該研磨パッドの研磨面との間の摩擦力を検出するよう該調整本体をモニターする工程と、
を包含し、
該調整本体は、該研磨パッドに対して該調整本体を支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、シリンダーにスライド可能に受容されたピストンを備え、
該調整本体をモニターする工程は、該ピストンおよび該シリンダーの一方に対する、該ピストンおよび該シリンダーの他方の運動を検出する工程を包含する、方法。
【請求項４１】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターするための方法であって、
調整本体を該研磨パッドの研磨面と係合させながら、該研磨パッドおよび該調整本体の少なくとも一方を、該研磨パッドおよび該調整本体の他方に対して移動させる工程と、
該調整本体の調整面と該研磨パッドの研磨面との間の摩擦力を検出するよう該調整本体をモニターする工程と、
を包含し、
該調整本体は、該研磨パッドに対して該調整本体を支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、シリンダーの末端とピストンの末端との間の密閉空間を形成するように、該シリンダー中にスライド可能かつ密閉可能に受容された該ピストンを備え、
さらに、該調整本体をモニターする工程が、該密閉空間内の圧力を検出する工程を包含する、方法。
【請求項４２】
前記調整本体をモニターする工程が、前記研磨面に対して平行な平面内における前記調整本体への前記摩擦力を検出する工程を包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記調整本体および前記研磨パッドの少なくとも一方を移動させる工程が、電気モーターを用いて、前記研磨パッドに対して前記調整本体を回転させる工程を包含し、さらに、前記摩擦力を検出する工程が、該電気モーターによって引き込まれた電流を検出する工程を包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記調整本体および前記研磨パッドの少なくとも一方を移動させる工程が、前記調整本体に対して前記研磨パッドを回転させる工程を包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記ピストンおよび前記シリンダーの一方を、前記ピストンおよび前記シリンダーの他方へまたはそれから離れる方へ付勢する工程をさらに包含する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記調整本体と前記研磨パッドのすくなくとも一方を、前記調整本体および前記研磨パッドの他方に対して移動させる工程が、前記調整本体に対して前記研磨パッドを回転させながら、前記研磨パッドの前記研磨面にわたって横方向に前記調整本体を移動させる工程を包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記調整本体および前記研磨パッドの少なくとも一方が、前記調整本体および前記研磨パッドの他方に対して移動しながら、前記研磨パッドの研磨面から研磨パッド材料を除去する工程をさらに包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記調整本体への前記研磨パッドの摩擦力を検出することに応答して、前記調整本体に加わる、前記研磨面に垂直な力を調整する工程をさらに包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記研磨パッドおよび前記調整本体のすくなくとも一方を移動させる工程が、前記研磨パッドと前記調整本体との間の相対速度を一定速度に維持するよう、前記調整本体が前記研磨パッドを横切って移動する際に、可変速度で前記研磨パッドを回転させる工程を包含する、請求項３９乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターする方法であって、
センサを調整本体に連結する工程と、
該研磨パッドと該調整本体を係合させ、かつ、該調整本体が該研磨パッドと係合しながら、該調整本体と該研磨パッドの少なくとも一方を、該調整本体と該研磨パッドの他方に対して移動させる工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の摩擦力を検出するよう該調整本体をモニターする工程と、
を包含し、
該調整本体が、該研磨パッドに対して該調整本体を支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、シリンダーにスライド可能に受容されたピストンを備え、
該調整本体をモニターする工程は、該ピストンおよび該シリンダーの一方に対する、該ピストンおよび該シリンダーの他方の運動を検出する工程を包含する、方法。
【請求項５１】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態の調整をモニターする方法であって、
センサを調整本体に連結する工程と、
該研磨パッドと該調整本体を係合させ、かつ、該調整本体が該研磨パッドと係合しながら、該調整本体と該研磨パッドの少なくとも一方を、該調整本体と該研磨パッドの他方に対して移動させる工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の摩擦力を検出するよう該調整本体をモニターする工程と、
を包含し、
該調整本体が、該研磨パッドに対して該調整本体を支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、該シリンダーの末端と該ピストンの末端との間の密閉空間を形成するよう、該シリンダー中にスライド可能および密閉可能に受容された該ピストンを備え、
該調整本体をモニターする工程は、該密閉空間内の圧力を検出する工程を包含する、方法。
【請求項５２】
前記調整本体および前記研磨パッドの少なくとも一方を移動させる工程が、電気モーターを用いて、前記研磨パッドに対して前記調整本体を回転させる工程を包含し、
前記摩擦力を検出する工程が、前記電気モーターによって引き込まれた電流を検出する工程を包含する、請求項５０又は５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記研磨パッドおよび前記調整本体の少なくとも一方を、前記研磨パッドおよび前記調整本体の他方に対して移動させる工程が、前記研磨パッドを前記調整本体に対して回転させる工程を包含する、請求項５０又は５１に記載の方法。
【請求項５４】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態をモニターする方法であって、
第１研磨パッドの研磨面に調整本体を係合させる工程と、
該調整本体を介して該第１研磨パッドに力を加える工程と、
該第１研磨パッドおよび該調整本体の少なくとも一方を、該第１研磨パッドおよび該調整本体の他方に対して移動させる工程と、
該第１研磨パッドの研磨面を含む平面内における該調整本体への該第１研磨パッドの摩擦力である第１摩擦力を検出する工程と、
第２研磨パッドの研磨面に該調整本体を係合させる工程と、
該調整本体を介して該第２研磨パッドに力を加える工程と、
該第２研磨パッドおよび該調整本体の少なくとも一方を、該第２研磨パッドおよび該調整本体の他方に対して移動させる工程と、
該第２研磨パッドの研磨面を含む平面内における該調整本体への該第２研磨パッドの摩擦力である第２摩擦力を検出する工程と、
該第１摩擦力と該第２摩擦力とを比較する工程と、
を包含する、方法。
【請求項５５】
前記調整本体を介して前記第１または第２研磨パッドに前記力を加える工程が、前記調整本体の重量とは異なる力を前記調整本体に加える工程を包含する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記力が第１の力であり、さらに、前記第１または第２研磨パッドの前記研磨面から研磨パッド材料を除去するよう、該第１の力より大きな第２の力を前記調整本体に加えることにより、前記第１または第２研磨パッドの研磨面の表面状態を調整する工程を包含する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整するための方法であって、
調整本体を該研磨パッドと係合させる工程と、
該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方を、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動させ、該研磨パッドの研磨面から研磨パッド材料を除去する工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の相対速度を調節することによって、該調整本体と該研磨パッドとの間に一定の摩擦力を維持する工程と、
を包含し、
該一定の摩擦力を維持する工程は、
目標とする摩擦力を選択する工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の摩擦力を検出する工程と、
該摩擦力が、該目標とする摩擦力と等しくなるまで、該相対速度を調節する工程と、
を包含し、
該調整本体は、該調整本体を該研磨パッドに対して支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、該調整本体に連結された上方に延びる部分と、該上方に延びる部分に旋回可能に連結された横方向に延びる部分とを備え、
該摩擦力を検出する工程は、該上方に延びる部分と該横方向に延びる部分との間の力を力センサーを用いて検出する工程を包含する、方法。
【請求項５８】
マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整するための方法であって、
調整本体を該研磨パッドと係合させる工程と、
該調整本体および該研磨パッドの少なくとも一方を、該調整本体および該研磨パッドの他方に対して移動させ、該研磨パッドの研磨面から研磨パッド材料を除去する工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の相対速度を調節することによって、該調整本体と該研磨パッドとの間に一定の摩擦力を維持する工程と、
を包含し、
該一定の摩擦力を維持する工程は、
目標とする摩擦力を選択する工程と、
該調整本体と該研磨パッドとの間の摩擦力を検出する工程と、
該摩擦力が、該目標とする摩擦力と等しくなるまで、該相対速度を調節する工程と、
を包含し、
該調整本体は、該調整本体を該研磨パッドに対して支持するための支持部材に連結され、該支持部材は、シリンダーにスライド可能に受容されたピストンを備え、
該摩擦力を検出する工程は、該ピストンおよび該シリンダーの一方に対する、該ピストンおよび該シリンダーの他方の運動を検出する工程を包含する、方法。
【請求項５９】
前記調整本体および前記研磨パッドの少なくとも一方を移動させる工程が、前記調整本体に対して前記研磨パッドを回転させる工程を包含する、請求項５７又は５８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板の平坦化のために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整およびモニターするための装置および方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
化学機械的平坦化（「ＣＭＰ」）プロセスは、集積回路の生産において半導体ウェハの表面から物質を除去する。図１は、プラテン２０を有するCMP機械を模式的に示す。プラテン２０は、平坦化液体２８が配置されている平坦化（ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ）表面２９を有する研磨パッド２７を備え得る平坦化媒体２１を支持する。この研磨パッド２７は、連続相マトリックス材料（例えば、ポリウレタン）から作製された従来の研磨パッドであってもよいし、懸濁媒体中に固定して分散された研磨用粒子から作製された新世代の固定研磨用研磨パッドであってもよい。平坦化液体２８は、ウェハから物質を除去する研磨用粒子および化学薬品を含有する従来のＣＭＰスラリーであってもよいし、この平坦化溶液は、研磨用粒子なしの平坦化溶液であってもよい。大部分のＣＭＰ適用において、従来のＣＭＰスラリーは、従来の研磨パッド上で使用され、そして研磨用粒子なしの平坦化溶液は、固定研磨剤を含む研磨パッド上で使用される。
【０００３】
ＣＭＰ機械１０はまた、プラテン２０の上部面２２および研磨パッド２７の下部面に取り付けた底部パッド（ｕｎｄｅｒｐａｄ）２５を備え得る。駆動アセンブリ２６は、プラテン２０を回転させる（矢印Ａにより示される）か、またはプラテン２０を前後に往復運動させる（矢印Ｂにより示される）。研磨パッド２７は底部パッド２５に取り付けられているので、研磨パッド２７は、プラテン２０とともに動く。
【０００４】
研磨パッド２７に隣接して配置されたウェハキャリア３０は、下部面３２を有し、この下部面３２にウェハ１２が取り付けられ得る。あるいは、このウェハ１２は、ウェハ１２と下部面３２との間に配置された弾力パッド（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ ｐａｄ）３４に取り付けられ得る。ウェハキャリア３０は、重量の加えられた自由に浮遊している（ｆｒｅｅ−ｆｌｏａｔｉｎｇ）ウェハキャリアであり得、またはアクチュエータアセンブリ４０は、ウェハキャリアに取り付けられて、軸および／または回転運動（それぞれ、矢印ＣおよびＤにより示される）を付与し得る。
【０００５】
ＣＭＰ機械１０でウェハ１２を平坦化するために、ウェハキャリア３０を、研磨パッド２７に対してウェハ１２の表を下に向けて圧力をかける。ウェハ１２の表が研磨パッド２７に対して圧力をかけられている間、プラテン２０またはウェハキャリア３０のうちの少なくとも一方は、平坦化表面（研磨面）２９を横切ってウェハ１２を動かすように、他方に対して相対的に動く。ウェハ１２の表が、平坦化表面２９を横切って動くにつれて、物質が、ウェハ１２の表面から連続的に除去される。
【０００６】
ＣＭＰ加工に伴う１つの問題は、スループットが低下し得、そしてウェハ上の研磨表面の均質性が適切でないかもしれないことである。なぜなら、ウェハ１２からの廃物粒子が、研磨パッド２７の平坦化表面２９上に蓄積するからである。この問題は、特に、ドープされた二酸化ケイ素層を平坦化する場合に特に深刻である。なぜなら、ドーピングにより二酸化ケイ素が柔らかくなり、かつ平坦化されるにつれて、わずかに粘性になるからである。結果として、ドープした二酸化ケイ素の蓄積により、研磨パッド２７の平坦化表面２９がコーティングで釉薬をかけたようになり、このことは、釉薬をかけられたような領域に対する研磨速度を実質的に低下させ得る。
【０００７】
研磨パッドの平坦化特性を回復するために、この研磨パッドは、代表的には、研磨調整（コンディショニング）ディスク５０で廃物物質の蓄積を除去することにより調整される。従来の研磨調整ディスクは、一般に、ダイヤモンド粒子が埋め込まれ、そしてそれらは、ＣＭＰ機械の別個のアクチュエータに取り付けられ、このＣＭＰ機械は、この調整ディスク５０を回転方向、横方向、または軸方向に動かし得る（それぞれ、矢印Ｅ、ＦおよびＧにより示される）。代表的な調整ディスクは、研磨パッド２７上に新たな正常な平坦化表面（研磨面）を形成するために、廃物物質に加えてパッド材料自体の薄層を除去する。いくつかの調整加工はまた、研磨用ディスクが研磨表面を浸食する場合に、研磨パッド２７に対して、廃物物質の一部を溶解させる液体溶液を配置する工程を包含する。
【０００８】
従来の調整方法に付随する１つの問題は、調整ディスク５０が、磨耗によってかまたは研磨パッド２７から除去された粒子性物質で金属片にされた研磨粒子間に間隙を有することによって、有効性を失い得ることである。有効性の変化が検出されない場合には、研磨パッド２７は不十分に調整され得、そして引き続く平坦化操作が十分な量の材料をウェハ１２から除去しないかもしれない。別の問題は、例えば、調整ディスク５０が、研磨パッド上に堆積する堆積物が不均一であり得るので、または調整ディスクが平坦化表面２９を半径方向に横切って移動するにつれて研磨パッドと調整ディスクとの間の相対速度が変化するので、研磨パッド２７を不均一な様式で調整し得ることである。
【０００９】
上記問題に取り組むための１つのアプローチは、研磨パッドとの界面における摩擦力を測定することである。米国特許第５，７４３，７８４号は、研磨パッドの表面粗さを、調整ディスクから離れて位置する浮遊ヘッド装置を用いて検出することを開示する。この方法に付随する１つの欠点は、浮遊ヘッドにより検出される摩擦力が、調整ディスクと研磨パッドとの間の摩擦力を正確には表さないかもしれないことである。さらに、浮遊ヘッドを別個に設けると、ＣＭＰ装置の全体の複雑性が増す。
【００１０】
別のアプローチは、米国特許第５，４５６，６２７号に開示されるように、調整エンドエフェクターと研磨パッドとの間の接触力を測定することである。上で議論されるように、このアプローチに付随する欠点は、接触力が、研磨パッドとコンディショナー（調整ディスク）との間の摩擦力を正確には表さないかもしれないことである。
【００１１】
米国特許第５，０３６，０１５号は、ウェハと研磨パッドとの間の摩擦の変化を、ウェハおよび／または研磨パッドを回転させるモーターに供給される電流の変化を測定することによって感知し、平坦化の終点を検出することを開示する。しかし、この方法は、調整ディスクの表面状態を検出するという課題を解決するものではない。
【００１２】
（発明の要旨）
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を調整（コンディショニング）およびモニターするための、方法および装置に関する。本発明の１つの局面において、この装置は、調整表面（調整面）を有する調整本体を備え得、この表面は、研磨パッドの研磨面と係合するよう構成される。１つの実施形態（例えば、研磨パッドが円形の研磨パッド、または供給ローラと巻取りローラとの間に延びる細長研磨パッドである場合）においては、調整本体は、円形の平面の形状を有し得る。あるいは（例えば、研磨パッドが高速連続ループ研磨パッドである場合）、調整本体は、研磨パッドの幅にわたって延び得る。調整本体および研磨パッドのうちの少なくとも一方は、研磨面を調整するために、他方に対して可動である。
【００１３】
この装置は、さらに、調整本体に接続されるセンサを備えて、調整本体および研磨パッドのうちの一方が他方に対して移動する場合に研磨パッドによって調整本体に付与される摩擦力を、検出し得る。このセンサは、調整本体を研磨パッドに対して支持する支持体に、接続され得る。例えば、この支持体は、２つの支持部材を備え得、一方は、他方に対して旋回可能であり、そしてセンサは、これら２つの支持部材の間に位置する力センサを備えて、調整本体が研磨パッドに係合する際に、一方の支持部材によって他方に付与される力を、検出し得る。あるいは、この支持体は、シリンダー内に移動可能に受容されるピストンを備え得、そしてセンサは、このシリンダー内の圧力変換器またはこのシリンダーに対するピストンの移動を検出するポインターを備え得る。
【００１４】
本発明の別の局面において、この装置は、調整本体と研磨パッドとの間の、相対的な速度、位置、または力を、センサから受信されるシグナルに応答して制御する、フィードバックデバイスを備え得る。本発明のなお別の局面においては、調整本体が、研磨パッドの特性を決定するために使用され得、また、１つの研磨パッドの特性を別のものの特性と比較するために使用され得る。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
本発明は、マイクロエレクトロニクス基板を平坦化するために使用される研磨パッドの研磨面の表面状態を、モニターおよび調整するための方法および装置に関する。この装置は、調整中に調整本体と研磨パッドとの間の摩擦力を検出するセンサを有する、調整本体を備え得る。本発明の特定の実施形態の多くの特定の詳細を、以下の説明および図２〜７に記載して、このような実施形態の徹底的な理解を提供する。しかし、当業者は、本発明がさらなる実施形態を有し得ること、そしてこれらが以下の説明に記載される細部のいくつかを伴わずに実施され得ることを、理解する。
【００１６】
図２は、本発明によるＣＭＰ機械１１０の１つの実施形態を示し、これは、プラテン１２０および平坦化媒体１２１を有する。図２に示す実施形態において、平坦化媒体１２１は、プラテン１２０に取り外し可能に取り付けられた研磨パッド１２７、および研磨パッド１２７の平坦化表面（研磨面）１２９に位置する平坦化液体１２８を備える。プラテン１２０は、プラテン駆動アセンブリ１２６によって可動であり得、このアセンブリは、プラテン１２０に、回転運動（矢印Ａにより示される）および／または往復運動（矢印Ｂにより示される）を与え得る。上で議論されたように、ＣＭＰ機械１１０はまた、キャリア１３０および弾性パッド１３４を備え得、これらは一緒になって、マイクロエレクトロニクス基板１１２を、研磨パッド１２７の平坦化表面（研磨面）１２９に押し付ける。キャリア駆動アセンブリ１４０は、キャリア１３０に接続されて、キャリアをプラテン１２０に対して軸方向（矢印Ｃにより示される）および／または回転方向（矢印Ｄにより示される）に移動させ得る。
【００１７】
装置１１０は、さらに、支持体アセンブリ１６０によって平坦化媒体１２１に対して支持される、調整本体１５０を備え得る。調整本体１５０は、ほぼ円形の平面の形状、およびダイヤモンドまたは他の比較的硬い物質のような研磨粒子を含み得る調整表面（調整面）１５１を有し得る。１つの実施形態において、調整本体１５０は、固定された位置にとどまり得、一方で平坦化媒体１２１は、調整表面１５１の下で回転および／または並進する。別の実施形態において、以下にさらに詳細に議論するように、アクチュエータユニット１９０（図２に概略的に示す）が、調整本体１５０を、平坦化媒体１２１に対して移動させ得る。
【００１８】
支持体アセンブリ１６０は、調整本体１５０に接続された直立支持体１６１および直立支持体１６１に接続された横方向支持体１６２を備え得る。直立支持体１６１は、ジンバルジョイント１６３において調整本体１５０に接続されて、調整中に調整本体１５０を直立支持体１６１に対して回転および旋回させ得る。直立支持体１６１は、旋回ピン１６４によって横方向支持体１６２に接続され得、これは、直立支持体１６１が横方向支持体１６２に対して旋回することを可能にする。横方向支持体１６２は、固定ピン１６７によって後方部分１６６に取り外し可能に接続された、前方部分１６５を備え得る。従って、前方部分１６５は、存在する後方部分１６６を改造するために使用され得る。
【００１９】
１つの実施形態において、力センサ１８０が、直立支持体１６１と横方向支持体１６２との間に位置して、調整本体１５０および平坦化媒体１２１が互いに対して移動する場合に、直立支持体１６１から横方向支持体１６２へと伝達される圧縮力を検出する。この実施形態の１つの局面においては、力センサ１８０は、ＳＬＢ系列の圧縮ロードセルを備え得、これは、カリフォルニア州のＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ Ｔｅｍｅｃｕｌａｈ社から入手可能である。他の実施形態において、力センサ１８０は、以下にさらに詳細に議論するような、他のデバイスを備え得る。
【００２０】
操作において、調整本体１５０は、図２において示すように、プラテン１２０の上であって、中心の左側かつ中心の前方に配置される。プラテン１２０および平坦化媒体１２１は、矢印Ａによって示される方向に回転し、その結果、平坦化媒体１２１の図２の前景の部分が、右から左へと移動する。次いで、平坦化媒体１２１と調整本体１５０との間の摩擦力が、調整本体１５０に、矢印Ｈにより示される方向で力を付与する。調整本体１５０への力の影響下で、直立支持体１６１は、旋回ピン１６４の周囲で時計回り方向に旋回し、直立支持体１６１と横方向支持体１６２との間の力センサ１８０を圧縮する傾向がある。力センサ１８０は、この圧縮力を検出し得、そしてまた、平坦化媒体１２１および／または調整本体１５０の変化から生じる圧縮力の変化を、検出し得る。例えば、平坦化媒体１２１と調整本体１５０との間の摩擦力（従って、力センサ１８０における圧縮力）は、調整本体１５０が平坦化表面（研磨面）１２９から材料を除去し、そして平坦化表面を粗くするにつれて、増加し得る。逆に、摩擦力および圧縮力は、調整本体１５０の調整表面１５１が研磨パッド１２７および／または調整本体１５０から除去される材料で艶出し（ｇｌａｚｅ）されるにつれて、減少し得る。
【００２１】
代替の実施形態において、例えば、調整本体１５０が平坦化媒体１２１の一部分に、図２の後方に接触する場合には、平坦化媒体１２１は、摩擦力を、調整本体に、矢印Ｈによって示される方向と反対の方向に、付与し得る。従って、力センサ１８０は、直立支持体１６１と横方向支持体１６２との間の張力（圧迫と反対に）を検出するよう構成される、ひずみゲージまたは他のデバイスを備え得る。
【００２２】
アクチュエータユニット１９０は、支持体アセンブリ１６０および調整本体１５０を、平坦化媒体１２１に対して、平坦化媒体１２１を移動させることと組み合わせてかまたは平坦化媒体１２１を移動させる代わりにかのいずれかで、移動させ得る。１つの実施形態において、アクチュエータユニット１９０は、調整本体１５０を移動および／または付勢するために、１つ以上のアクチュエータ（図２に概略的に示す）に接続されたコントローラ１９３を備え得る。例えば、コントローラ１９３は、横方向アクチュエータ１９２に接続されて、支持体アセンブリ１６０および調整本体１５０を、矢印Ｆにより示されるように横方向に移動させ得、かつ、図２の面に対してほぼ垂直な移動運動で、移動アクチュエータ１９５に支持体アセンブリ１６０および調整本体１５０を移動させ得る。コントローラ１９３はまた、下向きの力を支持体アセンブリ１６０に矢印Ｇによって示される方向に付与して、調整本体１５０が平坦化媒体１２１に接触する力を変化させ得る、下向き力アクチュエータ１９１に接続され得る。
【００２３】
なおさらに、コントローラ１９３は、矢印Ｅに示されるように、平坦化媒体１２１に対して調整本体１５０を回転するために、回転アクチュエータ１９４に連結され得る。この実施形態のさらなる局面において、力センサ１８０は、回転アクチュエータ１９４に連結される電流センサ１８０ａにより補助され得るかまたは置き換えられ得る。電流センサ１８０ａは、調整本体１５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力が変化するにつれて、回転アクチュエータ１９４により引き込まれる電流の変化を検出し得る。あるいは、電流センサ１８０ａは、回転アクチュエータ１９４と調整本体１５０との間の駆動列に位置付けられる別の型のセンサ（例えば、トルクセンサー、たわみセンサまたはひずみゲージ）により補助されるかまたは置換されて、調整本体１５０上の摩擦により引き起こされる駆動列上の力を測定し得る。
【００２４】
１つの実施形態において、力センサ１８０は、（図２に点線で示されるように）コントローラ１９３に連結されて、力センサ１８０により検出される変化に応じて調整本体１５０に加えられる運動および／または下向きの力を制御するためのフィードバックループを提供し得る。例えば、コントローラ１９３は、機械的またはマイクロプロセッサフィードバックユニットを備え得る。このユニットは、力センサ１８０からのシグナルを受信してそして自動的にアクチュエータ１９１、１９２、１９４、および／または１９５を制御して、調整本体１５０の位置、調整本体１５０が平坦化媒体１２１に対して移動する速度、および／または調整本体１５０と研磨パッド１２７との間の下向きの力を制御する。この実施形態のさらなる局面において、コントローラ１９３は、上記のパラメーターのいずれの変化も摩擦力の所望の変化を生じない場合、使用者に信号を送る。従って、コントローラ１９３は、調整本体１５０が過剰の力を平坦化媒体１２１に加えることを防止し得る。
【００２５】
代替の実施形態において、力センサ１８０により検出される力は、従来のディスプレイデバイス１９６（例えば、デジタルディスプレイ、帯状チャートレコーダー、グラフィックディスプレイまたはその他のタイプのディスプレイデバイス）を介して使用者に示され得る。力センサ１８０が調整本体１５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力の変化を検出する場合、使用者は、調整本体１５０を清浄化するかそうでなければ再び磨き、そして／または手動で調整本体１５０への下向きの力を増大させて、調整本体１５０が平坦化媒体１２１を調整する速度を増大させ得る。
【００２６】
装置１１０は、1つ以上のいくつかの方法に従って操作され得る。例えば、力センサ１８０は、インサイチュ調整（ウェーハ１１２の平坦化と同時）またはエクスサイチュ（ｅｘ ｓｉｔｕ）調整（平坦化と別々に行われる）の間、調整本体１５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力をモニタリングし得る。コントローラ１９３は、力センサ１８０から受けるシグナルに応じて、調整本体への下向きの力を調整して、調整本体１５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力をほぼ一定に保ち得る。例えば、摩擦力は、平坦化表面１２９および／または調整表面１５１の表面特性、これら２つの表面間の通常の力、およびこれら２つの表面間の相対速度の関数であり得る。これら２つの表面間の相対的速度もまた、研磨パッド１２７の回転速度および／または並進速度、調整本体１５０の回転および／または並進速度、ならびに研磨パッド１２７に対する調整本体１５０の位置の関数であり得る。相対速度が小さい場合、摩擦力は小さくなる傾向がある。相対速度が増大するにつれて、摩擦力は、ある程度、調整本体１５０が平坦化液体１２８上で「平らに広がり（ｐｌａｎｅ）」得る（これは摩擦力を減少させる）まで、摩擦力は増加する傾向にある。従って、１つの操作方法は、標的摩擦力を選択することおよびプラテン１２０の回転速度が、標的摩擦力とほぼ同じ実際の摩擦力を維持するように調整することを含み得る。他の実施形態において、摩擦力に影響を及ぼす他の変数は、コントローラ１９３を介して、摩擦力をほぼ一定に保つように、手動または自動のいずれかで制御され得る。
【００２７】
別の操作方法において、力センサ１８０は、研磨パッド１２７の状態をモニタリングするために使用され得る。例えば、比較的軽い下向きの力が調整本体１５０に加えられ得、調整本体１５０と研磨パッド１２７との間に小さな摩擦力を生じる。小さな摩擦力は、調整本体１５０の重量または下向きの力のアクチュエータ１９１で調整本体１５０に加えられる下向きの力と合わせた重量のいずれかであり得る。平坦化の間、摩擦力は、（研磨パッド１２７の特性および基板１１２から除去される材料のタイプに依存して、上向きまたは下向きのいずれかに）変化し得、研磨パッド１２７が基板１１２を平坦化する効率の変化を示す。力センサ１８０は、この変化を検出し得、そして研磨パッド１２７の効率が最適未満である場合に使用者に示す。この実施形態のさらなる局面において、コントローラ１９３は、研磨パッド１２７の特性の変化を検出する際に調整本体１５０への下向きの力を増加させ得、それにより、平坦化表面１２９から材料を除去することにより研磨パッド１２７を調整する。
【００２８】
なお別の操作方法において、研磨パッド１２７の回転速度を、調整本体１５０の位置に基づいて変化させて、これら２つの間の相対線形速度をほぼ一定に維持し得る。例えば、研磨パッド１２７の回転速度は、調整本体１５０が研磨パッド１２７の周辺部に向かって移動するにつれて減少し得、そして調整本体１５０が研磨パッド１２７の中心部に向かって移動するにつれて増加し得る。従って、調整本体１５０に加えられる下向きの力は、調整本体１５０および研磨パッド１２７の表面状態の変化の原因である場合を除いて、調整本体１５０が研磨パッド１２７に対して移動するにつれて調整される必要はない。
【００２９】
なお別の操作方法において、装置１１０は、２つ以上の研磨パッド１２７を比較するために使用され得る。例えば、調整本体が第１の研磨パッド１２７と係合しながら、選択された下向きの力が、調整本体１５０に加えられ得る。その結果、力センサ１８０により測定された摩擦力が、調整本体１５０が第２の研磨パッド（示されない）と係合する場合に得られる摩擦力と比較され得る。
【００３０】
図２に示される装置の利点は、調整本体１５０が研磨パッド１２７を調整する際、力センサ１８０が、この調整本体１５０の性能の変化を検出し得ることである。使用者は、この調整本体１５０の速度、位置または表面特性を調整することによって検出された変化に応答して、この調整本体の作動効率を増加し得る。さらなる利点は、力センサ１８０が、フィードバックループ内のコントローラ１９３に接続されて、１つ以上のアクチュエータ１９１、１９２、１９４および１９５の作動を制御することによって、調整本体１５０の性能を自動的に調整し得ることである。従って、調整本体１５０の速度、位置および／または表面特性は、研磨パッド１２７を均一に調整するために、連続的または断続的に調整され得る。
【００３１】
装置１１０のなおさらなる利点は、力センサ１８０が直接、従ってより正確に、調整本体１５０の特性の変化を検出し得ることである。この構成は調整本体とは別個のデバイスが、研磨パッド１２７と接触し、そして調整本体１５０にかかる力を示すかまたは示し得ない力を検出するいくつかの従来の構成とは異なる。
【００３２】
さらに別の利点は、力センサ１８０を研磨パッド１２７の表面粗さの変化を検出するために使用し得ることである。従って、装置１１０は、いつ研磨パッド１２７が適切に調整されたか、例えば、研磨パッド１２７と調整本体１５０との間の摩擦力が選択した閾値をいつ超えたかを判定するために使用され得る。さらに、力センサ１８０は、調整本体が平坦化表面１２９上を移動する場合、研磨パッド１２７の平坦化表面１２９にわたる表面粗さの変化を検出し得る。例えば、プラテン２０が矢印Ａによって示される方向に回転する場合、調整本体１５０と研磨パッド１２７との間の相対速度は、研磨パッド１２７の周囲に向かう際に、研磨パッドの中心に向かう際よりも大きくなり、その結果、平坦化表面１２９の表面粗さは半径方向に非均一的になる。上記のように、アクチュエータ１９１、１９２、１９４および１９５は、次いで、コントローラ１９３によって制御されて、平坦化表面１２９にわたる表面粗さの変化を減少し得る。
【００３３】
図３は、本発明の別の実施形態に従う装置２１０の部分的に概略的な部分断面側面立面図である。この装置は、図２を参照して上で議論された様式とほぼ類似の様式で平坦化媒体１２１に隣接して配置された調整本体２５０を備える。この調整本体２５０は、直立支持体２６１の一端を調整本体２５０に連結させ、他方の末端において横方向支持体２６２に連結させて、支持体アセンブリ２６０に連結される。図３に示されるように、横方向支持体２６２は、直立支持体２６１の対応するピストン部分２６８をスライド可能に収容するようにサイズ決めされた、末端の開放されたシリンダー部分２６９を備え得る。
【００３４】
一実施形態において、シリンダー部分２６９およびピストン部分２６８の両方は、ほぼ円形の断面形状を有し、そして他の実施形態において、この両方の部分は、正方形または他の断面形状を有し得る。いずれの場合においても、シール２７１は、ピストン部分２６８とシリンダー部分２６９の壁との間に配置されて、ピストン部分２６８をシリンダー部分２６９に対してスライドさせる際、それらの間の界面を密閉し得る。従って、ピストン部分２６８は、平坦化媒体１２１と調整本体２５０との間の摩擦力が増加するにつれて、シリンダー部分２６９内にさらに少しスライドし得、そしてこの摩擦力が減少するにつれて、シリンダー部分２６９から外にわずかにスライドし得る。
【００３５】
力センサ２８０（例えば、圧力変換器）は、調整本体２５０によってピストン部分２６８に与えられた力のもとで、ピストン部分２６８がシリンダー部分２６９に対して移動する際、シリンダー部分２６９内の圧力の変化を検出するために、シリンダー部分内に配置され得る。この実施形態の１つの局面において、シリンダー部分２６９は、空気供給導管２７０を備え得、この導管は少量の空気を、シリンダー部分２６９の壁内の入口開口部２７２を通して導入する。空気は、シリンダー部分２６９内の粒子を乗せて、それらを出口開口部２７３を通してパージし得る。この実施形態のさらなる局面において、入口開口部２７２および出口開口部２７３は、シリンダー部分２６９を通る空気の流れが力センサ２８０の測定に悪影響を与えないように、サイズ決めされる。あるいは、入口開口部２７２、出口開口部２７３、および導管２７０は、排除され得る。
【００３６】
図３に示される装置２１０の利点は、ピストン部分２６８がシリンダー部分２６９の方におよびシリンダー部分の外に向かって動く場合、力センサ２８０が調整本体２５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力の変化を検出し得ることである。従って、単一の力センサ２８０で、調整本体２５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力の増加および減少の両方を検出し得る。あるいは、単一の力センサ２８０で、プラテンが矢印Ａで示される方向、またはその反対方向のいずれかで回転した場合の摩擦力の変化を検出し得る。別の利点は、力センサ２８０が作動している環境が、密閉またはパージされて、力センサ２８０の汚染の可能性を軽減し、力センサによってなされる測定の信頼性を改善することである。
【００３７】
図４は、本発明の別の実施形態に従う装置３１０の部分的に概略的な部分断面側面立面図である。この装置３１０は、図３を参照して上で議論された様式とほぼ類似の様式で、支持体アセンブリ３６０に連結された調整本体３５０を備える。この支持体アセンブリ３６０は、横方向支持体３６２の対応するシリンダー部分３６９内に密閉しかつスライド可能に収容されたピストン部分３６８を有する直立支持体３６１を備える。この実施形態の１つの局面において、装置３１０はセンサ３８０ａを有し、このセンサは、横方向支持体３６２に連結されたポインター３８１および直立支持体３６１上の目盛り３８２を含む。調整本体３５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力が変化するにつれて、直立支持体３６１は、横方向支持体３６２に対して移動する傾向がある。直立支持体３６１と横方向支持体３６２との間の相対運動は、ポインター３８１と目盛り３８２との間の相対運動を観察することによって視覚的に検出され得る。
【００３８】
別の実施形態において、力センサ３８０ａは、線形変位変換器を備える力センサ３８０ｂによって補われるかまたは置換され得る。例えば、この実施形態の１つの局面において、この線形変位変換器３８０ｂは、ピストン部分３６８およびシリンダー部分３６９の一方または他方の中に磁石、ならびに他方の部分に磁場検出器を備え得る。他の実施形態において、線形変位変換器３８０ｂは、他のデバイスを備え得る。いずれの場合においても、線形変位変換器３８０ｂは、図２を参照して上で議論された様式とほぼ類似の様式で、コントローラ１９３に伝達される電気シグナルを生成し得る。コントローラ１９３は、次いで、このシグナルを、図２を参照して上で議論された様式とほぼ類似の様式でアクチュエータ１９１、１９２、および１９５に伝達する（例示の目的のため、図２に示される回転式アクチュエータ３１０は図４に示されていない）。図４に示される装置３１０の利点は、調整本体３５０の運動を制御するためのデジタル信号に加えてか、またはその代わりに、装置３１０が、調整本体３５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力の機械的な視覚的指標を提供し得ることである。
【００３９】
図４に示されるように、ピストン部分３６８は、シリンダー部分３６９内に密閉式に係合され、その結果、シリンダー部分３６９内の空気のクッションは、ピストン部分３６８の軸方向の運動を妨害する。図５の部分断面立面図に示される別の実施形態において、抵抗力は、ピストン部分３６８とシリンダー部分３６９の末端壁との間に配置されるスプリング３７４によって提供され得る。スプリング３４７は、シリンダー部分３６９の中におよび／またはこの外側へのピストン部分３６８の運動を妨害し得る。従って、ピストン部分３６８は、シリンダー部分３６９と密閉式に係合される必要はない。この実施形態の１つの局面において、１つ以上のベアリング３７５が、シリンダー部分３６９とピストン部分３６８との間に配置されて、ピストン部分がシリンダー部分３６９に対して軸方向に滑らかに移動することを保証し得る。
【００４０】
図６は、本発明の別の実施形態に従ってそこに取り付けられた歪みゲージ４８０を備える支持部材４６０を有する装置４１０の部分的に模式的な、部分断面側面立面図である。この実施形態の１つの局面において、支持部材４６０は、アクチュエータユニット１９０から調整本体３５０に延びる単一片を含み得る。この支持部材４６０は、一般的に剛性であり得るが、調整本体１５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力が変化するにつれて、測定可能な量だけ曲げることもまた可能である。歪みゲージ４８０は、歪みゲージ４８０が支持部材のたわみを検出し得る任意の適切な位置において、支持部材４６０に取り付けられ得る。
【００４１】
図６に記載の実施形態において、装置４１０は、単一の歪みゲージ４８０を備え、そして他の実施形態において、装置４１０は、１つ以上の軸に沿って、支持部材４６０のたわみを検出するための複数の歪みゲージを備え得る。任意の場合において、歪みゲージ４８０は表示デバイス１９６に連結されて、使用者に、調整本体３５０と平坦化媒体１２１との間の摩擦力の変化の視覚的表示を提供し得、そして／または歪みゲージ４８０はコントローラ１９３に連結されて、摩擦力の変化に応答して、調整本体３５０を自動的に制御し得る。図６に示される装置４１０の利点は、この装置４１０が、他の装置より少ない可動部品を含み、それによって、組み立ておよび維持が容易でありそしてあまり費用がかからなくあり得るということである。
【００４２】
図７は、２つのローラ５２５および２つのローラ５２５のまわりに延びる連続した研磨パッド５２７を有する装置５１０の部分的に模式的な、側面立面図である。研磨パッド５２７は、ローラ５２５から外側に向く平坦化表面（研磨面）５２９を有し、そして連続した支持バンド５２５（可撓性材料（例えば、ステンレス鋼の薄シート）から形成された）によって支持され得る。プラテン５２０の対は、２つの対向する平担化ステーションにおいて、研磨パッド５２７のためのさらなる支持を提供する。平坦化ステーションにおいて、プラテン５２０と整列した２つのキャリア５３０は、各々、研磨パッド５２７の対向する外側に向く部分に対して、基板１１２を付勢し得る。図７を参照して上に議論された特徴を有するデバイスは、ＡＶＥＲＡTMの名前で、Ａｐｌｅｘ社（カリフォルニア州サニーベール）から入手可能である。水平方向に向いた磨きパッド５２７および単一のキャリア５３０を備える類似のデバイスが、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社（カリフォルニア州フリーモント）から入手可能である。
【００４３】
この装置５１０は、さらに、支持アセンブリ５６０によって、研磨パッド５２７に対して支持された調整本体５５０を備え得る。この調整本体５５０は、研磨パッド５２７を調整するために、研磨パッド５２７に対して押される研磨調整表面５５１を有し得る。１つの実施形態において、調整本体５５０は、図７の平面を横切る平面において伸長されて、研磨パッド５２７の幅全体にわたり得る。この実施形態に１つの局面において、調整本体５５０は、研磨パッド５２７に対して垂直な方向に一般的に剛性であり得、その結果、調整本体５５０の一部分に適用される垂直方向の力は、調整本体５５０の幅にわたって分布される。あるいは、調整本体５５０は、垂直方向へ可撓性を有し（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）、調整本体５５０の異なる部分に適用される垂直方向の力を分離し得、このことは、以下により詳細に議論される。
【００４４】
支持アセンブリ５６０は、研磨パッド５２７に対して調整本体５５０を押しつけ、そして調整本体５５０に連結される第一の支持部材５６１および第一の支持部材５６１に連結される第二の支持部材５６２を備え得る。第一の支持部材５６１は、図２を参照して上に議論されたように、調整本体５５０に強固に連結され得るか、あるいは第一の支持部材５６１は、ジンバル継手を用いて調整本体５５０に連結され得る。第一の支持部材５６１は、旋回ピン５６４を用いて第二の支持部材５６２に連結され得、この旋回ピン５６４は、第一の支持部材５６１が、図２を参照して上に議論された様式と類似した様式で第二の支持部材５６２に対し旋回することを可能にする。
【００４５】
１つの実施形態において、力センサ５８０の対は、第一の支持部材５６１と第二の支持部材５６２との間の、第一の支持部材５６１の対向する側面上に位置決めされて、研磨パッド５２７が、調整本体５５０に対して動かされる場合に、第一の支持部材５６１から第二の支持部材５６２へと伝達される力を検出する。あるいは、力センサ５８０は、それらが調整本体５５０と研磨パッド５２７との間の摩擦力を検出するように構成される限り、支持アセンブリ５６０または調整本体５５０の他の部分の上に位置決めされ得る。
【００４６】
装置５１０はまた、調整本体５５０に力を加えるためのアクチュエータユニット５９０を備え得る。例えば、アクチュエータユニット５９０は、垂直方向の力アクチュエータ５９１と連結されたコントローラ５９３を備えて、力を支持アセンブリ５６０に加え得、ここで、支持アセンブリ５６０は、研磨パッド５２７に垂直である。従って、アクチュエータユニット５９０は、調整本体５５０が、研磨パッド５２７と係合する力を変化させ得る。図２を参照して上で議論されたように、コントローラ５９３は、センサ５８０に連結されて、力センサ５８０から受けとるシグナルに応答して、調整本体５５０に加わる垂直方向の力を変化させ得る。
【００４７】
１つの実施形態（例えば、調整本体５５０が、一般的に剛性である場合）において、支持アセンブリ５６０は、調整本体５５０の長さを横切る途中に調整本体５５０と係合して、研磨パッド５２７の幅を横切るほぼ均一な垂直方向の力を加え得る。あるいは、複数の支持アセンブリ５６０は、調整本体の長さを横切って連結されて、調整本体５５０に、一定の力または変化可能な力を加え得る。例えば、調整本体５５０が、垂直方向に可撓性である場合、複数の支持アセンブリ５６０の各々は、調整本体５５０の長さ方向（ｓｐａｎｗｉｓｅ）部分に加えられた垂直方向の力を独立して制御し得る。この配置の利点は、調整本体５５０に加えられた垂直方向の力が、磨きパッド５２７および／または調整本体５５０の調整表面５５１の特性における局所的な変化を考慮するために、局所的に増加され得ることである。
【００４８】
操作の間、連続する研磨パッド５２７は、ローラ５２５のまわりに比較的速い速度で移動するが、一方で、キャリア５３０は、研磨パッド５２７に対して基板１１２を押す。研磨スラリーまたは研磨粒子の懸濁液を有する他の平坦化液体が、研磨パッド５２７の表面に導入され、この研磨パッド５２７は、基板１１２に対する研磨パッド５２７の動きと組み合わせて、基板１１２から材料を機械的に除去する。研磨パッド５２７は、図２および図７を参照して上に議論された様式とほぼ類似の様式で、研磨パッド５２７に対して調整本体を押し付けることによる調整本体５５０を用いる平坦化の前、後またはその期間中に、調整され得る。
【００４９】
先の説明から、例示の目的のために本発明の特定の実施形態が本明細書中に記載されてきたが、種々の改変が本発明の意図および範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解される。例えば、力センサおよび調整本体は、図面に示されるように、回転平坦化デバイスおよび連続する研磨パッドデバイスと共に使用され得、そしてまた、ウェブ形式平坦化デバイスと共に使用され得、ここで、研磨パッドは、供給ローラから巻き取りローラへ、プラテンを横切って、スクロールされ、そして調整器（コンディショナー）が研磨パッドに対して移動して、図２を参照して上に議論された様式とほぼ類似の様式で研磨パッドを調整する。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて、制限されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、先行技術による化学的機械的平坦化装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図２】  図２は、本発明の実施形態による、調整本体および旋回支持体アセンブリを有する装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図３】  図３は、本発明の別の実施形態による、シリンダ内に可動に受容されるピストンを備える支持体アセンブリによって支持される、調整本体を有する装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図４】  図４は、本発明のなお別の実施形態による、調整本体の線形移動を指向するよう配置されたセンサを備える、支持体アセンブリに接続された調整本体を有する装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図５】  図５は、本発明のなお別の実施形態による、シリンダ内で付勢されるピストンを備える支持体アセンブリに接続された調整本体を有する装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図６】  図６は、本発明のなお別の実施形態による、ひずみゲージを備える支持体アセンブリを有する装置の、部分概略部分断面側面立面図である。
【図７】  図７は、本発明のなお別の実施形態による調整本体および調整研磨パッドを有する装置の、部分概略側面立面図である。
【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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