(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有し、長い研磨シートであって、
少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有し、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、
あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートが、被覆層とバッキング層とを含む複数の層を含み、
前記被覆層が、複数のセルを有するポリウレタンから成る、
化学機械研磨のための研磨シート。
【請求項２】
研磨面を有し、長い研磨シートであって、
少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有し、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、
あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートの前記研磨面が複数の突起した表面形状を含み、
複数の前記突起した表面形状が、実質的に均一な間隔で前記研磨面にわたって配置され、
前記分離領域が、複数の前記突起した表面形状を欠く、化学機械研磨のための研磨シート。
【請求項３】
前記分離領域が、ポリウレタンを含む、請求項１又は２に記載の研磨シート。
【請求項４】
前記バッキング層が、ファイバーから成る、請求項１に記載の研磨シート。
【請求項５】
前記分離領域が、約１ｃｍの幅を有する、請求項１又は２に記載の研磨シート。
【請求項６】
前記研磨シートが、連続ベルトから成る、請求項１又は２に記載の研磨シート。
【請求項７】
前記研磨シートが、リニアシートから成る、請求項１又は２に記載の研磨シート。
【請求項８】
前記分離領域が、およそ、前記研磨シートの中央に伸びている、請求項１又は２に記載の研磨シート。
【請求項９】
研磨される基板を保持する構成となっている研磨ヘッドと、
研磨面を有し、長い研磨シートであって、少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有する研磨シートと、
リニア方向に前記研磨シートの前記研磨面を駆動する構成となっている駆動機構と、
前記研磨シートの前記分離領域を通して前記基板を検査する構成となっているモニタリング装置とを含み、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートが、被覆層とバッキング層とを含む複数の層を含み、
前記被覆層が、複数のセルを有するポリウレタンから成る、
基板ポリシング装置。
【請求項１０】
リニア方向での研磨シートの研磨面の駆動と、
前記研磨シートの前記研磨面に対しての基板の表面保持と、
前記研磨シートの分離(discrete)領域を通しての前記基板の検査とを含み、
前記研磨シートが、長くて研磨面を有する研磨シートであって、少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有し、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートが、被覆層とバッキング層とを含む複数の層を含み、
前記被覆層が、複数のセルを有するポリウレタンから成る、
基板ポリシング方法。
【請求項１１】
研磨される基板を保持する構成となっている研磨ヘッドと、
研磨面を有し、長い研磨シートであって、少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有する研磨シートと、
リニア方向に前記研磨シートの前記研磨面を駆動する構成となっている駆動機構と、
前記研磨シートの前記分離領域を通して前記基板を検査する構成となっているモニタリング装置とを含み、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートの前記研磨面が複数の突起した表面形状を含み、
複数の前記突起した表面形状が、実質的に均一な間隔で前記研磨面にわたって配置され、
前記分離領域が、複数の前記突起した表面形状を欠く、
基板ポリシング装置。
【請求項１２】
リニア方向での研磨シートの研磨面の駆動と、
前記研磨シートの前記研磨面に対しての基板の表面保持と、
前記研磨シートの分離(discrete)領域を通しての前記基板の検査とを含み、
前記研磨シートが、長くて研磨面を有する研磨シートであって、少なくとも半透過的であり、実質的に前記研磨シートの長さに沿って伸びる分離(discrete)領域を有し、
前記研磨面が、光を実質的に通さない研磨材料から形成され、あるいは、前記研磨面が、該研磨シートを透過する光の伝達に干渉する複数の突起した表面形状を有し、
前記研磨シートの前記研磨面が複数の突起した表面形状を含み、
複数の前記突起した表面形状が、実質的に均一な間隔で前記研磨面にわたって配置され、
前記分離領域が、複数の前記突起した表面形状を欠く、
基板ポリシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連ケースへのクロスリファレンス
本出願は、以下のケースに関連しており、それぞれのケースがリファレンスで本文に含まれる。1999年2月4日に出願された、発明の名称「Apparatus and Methods for Chemical Mechanical Polishing with an Advanceable Polishing Sheet」である[Attorney Docket No.3486/342001]、1996年2月22日出願のSerial No.08/605,769、1995年3月28日出願のSerial No.08/41 3,982、1998年11月2日出願のSerial No.09/1 84,775、1996年8月26日出願のSerial No.08/689,930、1995年12月5日出願の Serial No.08/568,188、1996年10月3日出願のSerial No.08/725,607、及び米国特許No.5,846,882。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアポリシングに関するもので、特にリニア基板ポリシング・オペレーションのin-situモニタリングに関する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ポリシング・オペレーションをin-situモニタリングすることは、常に望ましい。例えば、研磨速度は時間が経つにつれて変化するので、化学機械研磨オペレーション中に、基板層が所望の厚さに研磨されたときに、ポイント（エンドポイント）を特定することが望ましい。化学機械研磨は、基板表面が研磨パッドと研磨スラリーによって実質的に均一なレベルに平滑化される（平坦化される）プロセスである。研磨される基板は、回転キャリヤ・ヘッド上に通常マウントされ、動く研磨パッドに押しつけられる。研磨パッドは、一般的に研磨シートから成る。研磨化学溶液（スラリー）は、ポリシングプロセスを助ける研磨パッド上に導入可能である。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、研磨シートの研磨面が駆動機構によって概ねリニア方向で駆動され、基板表面が研磨ヘッドによって研磨シートの研磨面に対して保持され、基板が研磨シートを通してモニタリング装置によって検査されることによる、基板ポリシング方式（装置及び方法）を特徴とする。
【０００５】
実施例は、以下の特徴の内の１つ以上を含むことが可能である。
【０００６】
１実施例で、モニタ装置は、光を作り出し、研磨シートを通った光を基板に向ける構成となっている光源と、基板から反射する光を検出する構成となっている検出器とを含む。この実施例で、研磨シートは、光源によって作り出される光に対して少なくとも半透過的である領域を含む。研磨シートは、光源によって作り出される光に対して、少なくとも半透過的である材料から形成可能である。また、その代わりに、光源によって作り出される光を実質的には通さない材料からも、研磨シートは形成可能で、光源によって作り出される光に対して少なくとも半透過的である分離領域(discrete region)を含むことも可能である。分離領域は、実質的には、研磨シートの長さを伸ばすことができるか、或いは研磨シートの限定された長さのみを伸ばすことが可能である。
【０００７】
別の実施例で、研磨シートの研磨面は、複数の突起した(projecting)面の特徴を含む。この面の特徴は、隣接した面の特徴間の実質的に均一な間隔で研磨面全体に配置可能であり、基板を検査するモニタリング装置に十分に伝達可能である。また、その代わりに、面の特徴は、隣接した面の特徴間の間隔がモニタリング装置の基板検査を可能にする他の位置における間隔より広い研磨面のプローブ領域を除いて、隣接した面の特徴間の実質的に均一な間隔で研磨面全体に配置可能である。
【０００８】
モニタリング装置は、基板を定期的に検査するために、研磨ヘッドと駆動機構を調整して操作する構成となることが可能である。回転機構は、基板に関連した面でリニア駆動機構を回転させるのに供される。
【０００９】
他の特徴と利点は、図面と特許請求の範囲を含む以下の説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図1A及び1Bを参照すると、リニア基板ポリシング装置は、研磨ヘッド12、研磨面16を有する研磨シート14、概ねリニア方向20で研磨面16を駆動する構成となっているリニア駆動機構18とモニタリング装置22を含む。
【００１１】
研磨ヘッド12は、基板サポート24を軸28のまわりで回転させるように、シャフト26に結合する基板サポート24を含む。基板サポート24もまた、両方向の矢印30、31で示される縦方向、或いは円形又は楕円形の移動パスに達するようなこれらの方向の組み合わせに沿って、研磨シート14の表面を横切って移動可能である。研磨ヘッド12もまた、カンチレバーアーム或いは空気圧で制御されるサポート・アーム（表示なし）によって、研磨面16に近づいたり、遠ざかったりすることができる。リファレンスで本文に含まれる、1995年12月5日に出願され、発明の名称が「SUBSTRATE BELT POLISHER」である、出願中の出願Serial No.08/568,188に記載されるように、研磨ヘッド12は、基板32保持機構を含む。別の実施例で、研磨ヘッド12は、基板32にマウント面を提供するフレキシブルシートを含む。フレキシブル・シートによって範囲が定められるチャンバの加圧は、研磨パッドに対して基板を押し付ける。類似した基板サポート24の記載が、リファレンスで本文に含まれる、1996年11月8日に出願され、発明の名称が「CARRIER HEAD WITH A FLEXIBLE SHEET FOR A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM」である、出願中の出願Serial No.08/745,679で見つけられる。
【００１２】
リニア駆動機構18は、基板32に関連して概ねリニア方向で、研磨シート14の研磨面16を駆動する構成となっている。すなわち、リニア駆動機構18は、研磨される基板表面に実質的に平行で、基板32の瞬間的なポジションに関連した概ねまっすぐなパスに沿ったプレーンで、研磨面16上の任意のポイントを移動させる構成となっている。図1A及び1Bの実施例で、リニア駆動機構18は、リニアパス20に沿って研磨面16を駆動させるように、研磨シート14をひく2つのローラ36、38を含む。研磨面16の動きは1方向の動きから成るか、或いはパス20に沿ってのインクリメンタルな前後動から成る。ローラ36、38は、研磨される基板表面と関連して概ねリニア方向に研磨面16を駆動する構成となっているならば、横向き或いは縦向きになり得る。1実施例で、研磨面16が、基板32と関連して、プレーンで同時に回転され且つ直線的に駆動されるように、ローラ36、38は、それらを対で回転させる構成となっているプラットホーム上にマウントされる。これは、リファレンスで本文に含まれる、1999年2月4日に出願され、発明の名称が「Apparatus and Methods for Chemical Mechanical Polishing with an Advanceable Polishing Sheet」である、出願中の出願[Attorney Docket No.3486/342001]に記載される。
【００１３】
研磨シート14は、様々な材料から形成可能である。例えば、1つの二層研磨シートは、ポリウレタンを発砲させたオープンセルから成る被覆層、溝を設けた表面を有するポリウレタン・シート、又はウレタンで浸出された圧縮フェルトファイバから成るバッキング層を含む。また、スラリーも、研磨粒子（例えばオキサイドポリシング用の二酸化珪素）を含んでもよい。研磨シート・コンディショナーは、ある期間にわたって研磨面16のコンディションを維持するのに提供される。
【００１４】
バッキングプレート40は、研磨ヘッド12が研磨面16にわたって動く領域の位置と直接向かい合う位置に研磨シート14に隣接して、配置される。研磨シート14は、研磨ヘッド12とバッキングプレート40にはさまれる。研磨面16がリニアパス20に沿って動くときに、研磨面16が実質的に均一な圧力で基板32の表面を研磨するように、バッキングプレート40は研磨シート14の下側を支える。バッキングプレート40は、研磨シート14を通してモニタリング装置22が基板32を検査できる透過ウィンドウ（或いは単にホール）42の範囲を定める。ウィンドウ42は、基板32が見えるように位置決めされる。モニタリング装置22は、ウィンドウ42と研磨シート14を通して、レーザー光（例えば、およそ670nmの波長を有する）のプロービングビームを基板32の方へ向けるレーザーと、基板32から反射される光を検出する検出器とを含む。以下の詳細で述べられるように、研磨シート14は、モニタリング装置22によって作り出される光に対して、少なくとも半透過的である領域を含む。モニタリング装置22は、基板32の表面から取り除かれる材料の量を求めるか、或いはポリシングプロセスのエンドポイントを特定する構成となっている。これは、上述の、出願中の出願、1995年3月28日に出願されたSerial No.08/413,982及び1996年2月22日に出願されたSerial No.08/605,769に記載される。
【００１５】
図２を参照すると、1実施例で、研磨シート14は、モニタリング装置22によって作り出される光に対して、少なくとも半透過的である（実質的に伝達する）材料（例えばポリウレタン）から形成される。オペレーションで、モニタリング装置22はレーザービーム50を作り出し、少なくとも、そのレーザービームの一部はウィンドウ42及び研磨シート14を通り抜ける。基板32に当たるビーム50の一部は、層が基板32から取り除かれるにつれて変化する強度を有するビーム52が作り出されるように、基板32の１つ以上の層から部分的に反射される。例えば、表面層が部分的に反射し、部分的に伝達する場合、ビーム52は、異なる表面から反射される少なくとも2つのビームから形成され、またビーム52の強度は、要素ビームが構築的に(constructively)或いは破壊的に(destructively)干渉するかどうか、つまり主に表面層の厚さの作用である特性、に依存して変化する。表面層が実質的に反射する場合、表面層が研磨されてしまうと、ビーム52の強度はかなり弱まる。モニタリング装置22は、基板32の表面から取り除かれた材料の量を求めるか、或いはポリシングプロセスのエンドポイントを特定するために、ポリシングプロセス中に、ビーム52の強度の変化をモニタリングする。モニタリング装置22のオペレーションは、モニタリング装置22が基板32を定期的に検査できるように、基板サポート24の動きと整合される。特に、基板32がウィンドウ42の上に位置決めされると、モニタリング装置22は、レーザーを始動させる構成となっている。また、その代わりに、基板32がウィンドウ42の上に位置決めされるとき、モニタリング装置22は、検出器上でシャッターを開く構成となってもよい。
【００１６】
別の実施例で、図3A-3Cを参照すると、研磨シート14は、モニタリング装置22によって作り出される光に対して、少なくとも半透過的である（実質的に伝達する）分離領域60を含む。分離領域60は、約1cm幅であってもよい。モニタリング装置22によって作り出される光を実質的に通さない材料から研磨シート14が形成される装置において、この実施例は、特に有利である。例えば、レーザービーム50の透過を妨げる添加剤を有する（或いはオープンセル構造又は溝を設けられた表面を有する）研磨シート14は、ポリウレタンで形成可能であり、分離領域60はポリウレタンから形成可能である。図3Bで示すように、分離領域62は研磨シート14の長さに沿って伸びることが可能である。図3Cで示すように、別の実施例で、分離領域64は研磨シート14の限定された長さのみにわたって伸びることが可能である。この実施例において、分離領域64がバッキングプレート40内のウィンドウ42に位置合わせされると、モニタリング装置22は基板32を定期的に検査する構成となっている。必要であれば、更なる分離領域が、シート14の中心部の長さに沿って設けられることが可能である。
【００１７】
図4A及び4Bを参照して、更に別の実施例で、研磨シート14の研磨面1 6は、基板32の表面の研磨を助長できる、複数の突起した面の特徴70を含む。突起した面の特徴70は、複数のグルーブとして、或いは突起の均一アレーとしてアレンジ可能である。面の特徴70は、研磨シート14と同一の材料から形成可能であるか、異なる材料から形成可能であるか、或いは１つ以上の添加剤（例えばＣeO2又はアルミナ）を含み得る。図4Aで示すように、モニタリング装置22が（例えば、ＳＮ比が十分に高い）面の特徴70からの著しい干渉なしで基板32を検査できる、（例えば、面の特徴密度が十分に低いか、或いは面の特徴70のコンポジションが実質的にビーム50及び52に伝達可能である）ビーム52の透過に、面の特徴70がかなりの影響を及ぼすことはありえない。図4Bを参照すると、面の特徴70が、ビーム50及び52の透過にかなりの影響を及ぼす場合（例えば、面の特徴密度があまりに高いか、さもなければ、各特徴70に起因する信号干渉があまりに大きいか）、モニタリング装置22が（例えば、ＳＮ比が十分に高い）著しい干渉なしで、基板32を検査できるように、面の特徴70の１つ以上の列を領域72にわたって取り除くことが可能である。領域72は、約1cm幅であってもよい。この実施例で、面の特徴70の１つ以上の列を、研磨シート14の全体の長さにわたって取り除くか（例えば、図3Bの分離領域62に対応する領域にわたって）、或いは限定された長さ領域のみにわたって（例えば、図3Cの分離領域64に対応する領域にわたって）取り除くことが可能である。
【００１８】
他の実施例は、特許請求の範囲の範囲内である。発明は、他のリニア基板ポリシング設計で実施可能である。上記で参照した、出願中の出願Serial No.08/568188に記載されるように、例えば、３つ以上のローラが研磨シート14を駆動するのに使用可能であり、その他の更なる特徴も使用可能である。図1Aで示されるように、研磨シート14は、連続ベルトの形状で実施可能であるか、或いはモーター駆動の受け取り(take-up)ローラによって材料を研磨するロールから解かれたリニア研磨シートとして実施可能である。
【００１９】
さらに他の実施例も、特許請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは、ポリシングオペレーションをin-situモニタリングする装置を含むリニア基板ポリシング装置の透視図である。Ｂは、ポリシングオペレーションをin-situモニタリングする装置を含むリニア基板ポリシング装置の側断面図である。
【図２】図１Ａ及び１Ｂのリニア基板ポリシング装置の一部の側断面図である。
【図３】Ａは、光伝達領域を有するリニア研磨シートを含むリニア基板ポリシング装置の一部の側断面図である。Ｂは、研磨シートの長さに沿って伸びる細長い光伝達領域を有するリニア研磨シートの平面図である。Ｃは、分離した光伝達領域を有するリニア研磨シートの平面図である。
【図４】Ａ及びＢは、表面研磨特徴を有する、異なったリニア研磨シートを含むリニア基板ポリシング装置の一部の側断面図である。
【図１】
0004596587.tif 000002
【図２】
0004596587.tif 000003
【図３】
0004596587.tif 000004
【図４】
0004596587.tif 000005