(57)【要約】【課題】被加工物を二方向に研磨するための改良された方法及び装置【解決手段】化学的機械的研磨装置及び方法は、劣化しないように、緊張状態で、供給スプール（１６０）と巻き取りスプール（１６２）との間に配置されている研磨パッド（１３０）の一部と、有効な二方向の直線運動を可能にする、単一の駆動システムと、該供給スプールまたは巻き取りスプールのいずれかと、処理中にロックされている他のスプールとに張力を与える機構とを用いる。該研磨パッドの新たな部分が必要な場合には、該張力を与える同じモータ（７７０）が、該研磨パッドを所定量進ませるのに使用される。また、処理中には、該研磨パッドの張力が一貫して維持されることを保証するために、フィードバック機構（図９）が用いられる。
2004528998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨ベルトを、支持機構上で、供給領域と巻き取り領域との間に設ける工程であって、前記研磨ベルトは、第１の端部が、最初に前記供給領域から取り除かれ、かつ前記巻き取り領域に接続されており、また第２の端部が、前記供給領域に接続されたままであるような、前記第１の端部と、第２の端部と、研磨面及び裏面を有する、工程と、
前記研磨ベルトの一部を、研磨領域内で、二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、
前記研磨ベルトを前進させて、研磨に使用される新たな部分を得る工程であって、前進させる該工程は、該研磨ベルトの前記研磨面が、前記支持機構によって劣化しないように、前記研磨ベルトを該支持機構上で前進させる工程と、
前記研磨ベルトの前記新たな部分を二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、
前記前進及び研磨工程を、新たな部分を用いて繰り返す工程とを具備する、二方向の直線研磨を実現する方法。
【請求項２】
前記前進工程は、前記研磨ベルトを該研磨ベルトの前記研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面から支持する前記支持機構内で、該研磨ベルトを複数のローラをわたして進ませる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記研磨ベルトの前記部分を用いた研磨の前に、第１の被加工物を前記研磨領域に導入する工程と、
前記第１の被加工物の研磨が完了したときに、該第１の被加工物を移動させる工程と、
前記研磨ベルトの前記新たな部分を用いた研磨の前に、第２の被加工物を前記研磨領域に導入する工程と、
をさらに具備する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨工程中には、前記研磨ベルトの一部を前記研磨領域内でテンショニングする工程が含まれる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記テンショニング工程は、前記供給領域と巻き取り領域との間に配置された複数のローラを用いる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記前進工程は、前記部分と前記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記前進工程中に、それまで使用されていた部分が前記巻き取り領域に収容され、新しい部分が前記供給領域を離れて現れる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内において前記研磨ベルトの裏面に力を与える工程が同時に行われる請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記力を与える工程は、空気を加える請求項９に記載の方法。
【請求項１０】
前記前進工程は、前記部分と前記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記前進工程中に、それまで使用されていた部分が前記巻き取り領域に収容され、新しい部分が前記供給領域を離れて現れる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程が、該研磨ベルトの裏面のみが前記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの前記部分を該支持機構上で移動させ、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程が、該研磨ベルトの裏面のみが前記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの前記新たな部分を該支持機構上で移動させる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨ベルトを設ける工程及び前進させる工程は、それぞれ、前記研磨ベルトの第１の端部及び第２の端部を、前記部分及び新たな部分をそれぞれ、前記研磨工程中に移動することができるように配置している請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記研磨工程中に、研磨に使用されていない前記研磨ベルトの端部が、前記供給領域及び巻き取り領域内で巻かれている該研磨ベルトの研磨面が、前記研磨工程中に劣化しないように、それぞれ前記供給領域及び巻き取り領域内で巻かれたままになっている請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの部分が、該研磨ベルトの部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動され、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの新たな部分が、該研磨ベルトの新たな部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの前記部分及び新たな部分をそれぞれテンショニングする工程も含まれている請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記研磨工程中に、前記研磨ベルトの第１の端部及び第２の端部が、前記供給領域及び巻き取り領域内で、それぞれ静止したままである請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの部分をテンショニングする工程も含まれている請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記研磨工程は、それぞれ、接触させて、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間で研磨を引き起こすために、プラテン上で、前記研磨領域内で前記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記研磨工程は、それぞれ、接触させて、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間で研磨を引き起こすために、プラテン上で、前記研磨領域内で前記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させる工程をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの部分が、該研磨ベルトの部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動され、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの新たな部分が、該研磨ベルトの新たな部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１の端部と、第２の端部と、研磨面と、裏面とを有する研磨ベルトを用いて研磨する研磨装置であって、
前記研磨ベルトの第１の端部を接続することができる巻き取り領域と、
前記研磨ベルトの第２の端部を接続することができる供給領域と、
被加工物の処理領域が、経路に沿って存在するように、前記巻き取り領域と供給領域との間を移動する前記研磨ベルトのための該経路を形成する支持構造体であって、前記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないように構成されている支持構造体と、
前記処理領域内で、前記研磨ベルトの一部を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨が可能である第１の駆動機構と、
前記研磨ベルトの新たな部分を、前記処理領域内に配置して、該処理領域内で、該研磨ベルトの新たな部分を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨に用いることができるように、該研磨ベルトを前進させることを実行できる第２の駆動機構とを首する具備する研磨装置。
【請求項２３】
前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの部分を緊張させるテンショニング機構をさらに具備する請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記支持構造体は、前記供給領域と巻き取り領域との間に存在する研磨ベルト経路上に配置された複数のローラを含み、該研磨ベルトが、該研磨ベルトの研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面のみが、前記複数のローラに接触するように、該複数のローラによって前進する請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記支持構造体は、前記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないと共に、該研磨ベルトの部分が、前記処理領域内で二方向に直線的に研磨するのに使用されるように、該研磨ベルトの部分を支持する請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記巻き取り領域は、前記研磨ベルトの第１の端部を配置するようになっており、前記供給領域が、前記部分及び新たな部分をそれぞれ、前記処理領域内で二方向に直線的に研磨する前記第１の駆動機構によって二方向に直線的に移動させることができるように、該研磨ベルトの第２の端部を配置するようになっている請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の駆動機構は、前記部分及び新たな部分が、それぞれ前記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、前記研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２の駆動機構は、前記研磨ベルトの前記部分及び新たな部分が、それぞれ前記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、前記研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内に配置された研磨パッドの部分の二方向の直線運動を生成する方法であって、
駆動軸の回転運動を果たさせる工程と、
前記駆動軸の回転運動を、スライド部材の二方向の直線運動に変換する工程と、
対応する前記スライド部材の二方向直線運動によって、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の二方向直線運動を引き起こす工程であって、該研磨パッドの部分の二方向直線運動が、前記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される、工程とを具備する方法。
【請求項３０】
前記引き起こし工程中に、前記研磨パッドは、前記スライド部材上に設けられたローラを通過する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記変換工程は、前記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、前記引き起こし工程が、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記研磨パッドの部分は、前記スライド部材よりも多くの量を移動する請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記パッド経路は、前記研磨パッドの裏面のみが、前記複数のローラに物理的に接触する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記変換工程は、前記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、前記引き起こし工程が、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記研磨パッドの部分は、前記スライド部材よりも多くの量を移動する請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記パッド経路は、前記研磨パッドの裏面のみが、前記引き起こし工程において、パッド上の前記複数のローラに物理的に接触することを実行する請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用する処理領域に対応する、研磨パッドの一部によって、所定の領域内で二方向直線運動を引き起こす装置であって、
回転可能な軸を含む駆動アセンブリと、
スライド領域内で移動可能であるスライド部材であって、前記回転可能な軸が、該スライド部材の二方向の直線運動を引き起こすように、前記駆動アセンブリに機械的に結合されているスライド部材とを備え、
前記スライド部材の二方向の直線運動が、前記研磨パッドの前記部分の対応する二方向の直線運動を引き起こすように、該研磨パッドが、該スライド部材を介して配置されており、該研磨パッドの部分の二方向の直線運動が、前記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される装置。
【請求項３８】
前記駆動アセンブリは、
前記回転可能な軸に連結され、かつ別の回転可能な軸を含むギヤボックスと、
前記別の回転可能な軸に連結されたクランクと、
リンクと前記スライド部材との間に連結されたリンクと、
を含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記スライド部材は、複数のローラを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記スライド部材の二方向の直線状の動きは、水平動である請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラをさらに含む請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記複数のローラは、前記研磨パッドの裏面のみが、該複数のローラに物理的に接触することを、前記パッド経路が可能にするように、配置されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
処理領域内で、研磨パッドの一部をテンショニングする方法であって、
一端が供給スプールに取付けられ、他端が巻き取りスプールに取付けられ、処理領域内に配置された部分を有する研磨パッドを設ける工程と、
前記研磨パッドの対応する端部の移動が起きないように、前記供給スプールと巻き取りスプールのうちの一方をロックする工程と、
別の駆動機構を用いた、前記処理領域内での前記研磨パッドの部分の二方向運動が起きると共に、前記研磨パッドがテンショニング機構によって緊張されるように、該テンショニング機構を用いて、前記供給スプールと巻き取りスプールのうちの他方から、前記研磨パッドの対応する他端をテンショニングする工程とを具備する方法。
【請求項４４】
前記ロックする工程は、前記供給スプールをロックし、
前記テンショニングする工程は、前記巻き取りスプールからテンショニングし、
前記処理領域内に新たな部分が配置されるように、前記研磨パッドを徐々に移動させる工程をさらに含み、該徐々に移動させる工程は、前記テンショニング機構を用いて、該研磨パッドを徐々に動かす請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記徐々に移動させる工程は、
前記巻き取りスプールから張力を除去する工程と、
前記供給スプールのロックを解除する工程と、
前記テンショニング機構を用いて前記研磨パッドを徐々に移動させると共に、前記供給スプールのロックが解除される工程と、
を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記テンショニング工程は、
前記研磨パッドに加えられる張力を継続的にモニタする工程と、
前記継続的にモニタした張力に基づいて前記張力を継続的に調整する工程と、
を含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記テンショニング工程は、前記巻き取りスプールをテンショニングし、かつ前記研磨パッドを徐々に動かすために、前記モータを用いる請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記研磨パッドを設ける工程は、スライド部材上に配置された複数のローラと、他の複数のローラとをさらに設ける請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記パッド経路は、前記複数のローラ及び他の複数のローラをわたって通る請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内で、研磨パッドの一部をテンショニングし、かつインクリメントする装置であって、
回転可能な軸を含む駆動アセンブリと、
スライド領域内で移動可能なスライド部材であって、該回転可能な軸が、該スライド部材の二方向の直線運動を引き起こすように、前記駆動アセンブリに機械的に連結されているスライド部材であって、該スライド部材の二方向の直線運動が、前記研磨パッドの部分の対応する二方向の直線運動を引き起こすように、前記研磨パッドが、該スライド部材を介して配置されている、スライド部材と、
供給スプールと、
巻き取りスプールと、
前記供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラと、
前記研磨パッドの部分は、前記被加工物を化学的機械的研磨するのに使用される際に、前記巻き取りスプールに張力を与え、その結果、前記研磨パッドの部分に張力を与えるテンショニング機構とを具備する装置。
【請求項５１】
前記テンショニング機構は、前記巻き取りスプールに連結されている請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記供給スプールに連結されたロック機構をさらに含む請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記テンショニング機構によって与えられる前記張力を制御するコントローラをさらに含む請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記コントローラは、前記テンショニング機構によって与えられる前記張力の制御を補助するフィードバック信号を受信する請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記テンショニング機構は、さらに、前記研磨パッドをインクリメントすることを実行する請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
前記テンショニング機構は、前記ロック機構が前記供給スプールのロックを解除するときに、前記研磨パッドをインクリメントする請求項５５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの製造に関し、より具体的には、高速で二方向の直線速度又は往復速度で、半導体ウェハまたは被加工物を高度の平坦性及び均一性まで研磨するための方法及び装置に関する。特に、本発明は、供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置された支持機構内に支持されているときに、その表面が劣化しないように配置されている研磨ベルトからなる可動部を含む、二方向リニア化学的機械的研磨装置に関する。また、二方向リニア化学的機械的研磨装置のためのシングル駆動方法及びシステム、および化学的機械的研磨装置における研磨パッドのテンショニング方法及びシステムについても記載する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＬＳＩやＵＬＳＩ用途のための材料の化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ）は、半導体産業において、重要かつ広範囲の応用範囲を有する。ＣＭＰは、絶縁体、金属及びフォトレジスト等の層の化学的除去と、ウェハの層表面の機械的研磨またはバッファリングとを組み合わせた、半導体ウェハの平坦化及び研磨プロセスである。ＣＭＰは、一般に、ウェハ製造プロセス中に表面を平坦化するのに用いられ、ウェハ表面のグローバル平坦化を実現するプロセスである。例えば、ウェハ製造プロセス中において、ＣＭＰは、多くの場合、多層金属相互配線構造で構成する輪郭を平坦化／研磨するのに用いられる。ウェハ表面の所望の平坦度の達成は、該所望の表面を汚染することなく実施しなければならない。また、ＣＭＰプロセスは、機能する回路素子の部分を研磨することを避けなければならない。
【０００３】
次に、従来の半導体ウェハの化学的機械的研磨システムについて説明する。第１の軸周りに回転し、かつ第２の軸周りに反対方向に回転する研磨パッドに接触する保持部上にウェハを位置決めすることを要する。該ウェハ保持部は、平坦化プロセス中に、ウェハを上記研磨パッドに圧着させる。研磨剤またはスラリーは、通常、ウェハを研磨するために上記研磨パッドに供給される。従来の別のＣＭＰプロセスにおいては、ウェハ保持部は、ベルト状研磨パッドに対してウェハを位置決めして圧着し、該パッドは、該ウェハに対して同じ直線方向に連続的に動く。いわゆるベルト状研磨パッドは、この研磨プロセス中において、一つの連続する経路内で動くことが可能である。これらの従来の研磨プロセスは、上記研磨パッドの経路内に配置された、研磨中に上記パッドをコンディショニングするためのコンディショニングステーションをさらに含んでもよい。所望の平坦度及び平面性を実現するために制御すべきファクターとしては、研磨時間、ウェハとパッド間の圧力、回転速度、スラリーの粒子径、スラリー供給速度、スラリーの化学的性質及びパッドの材質が挙げられる。
【０００４】
上述したＣＭＰプロセスは、半導体産業において、幅広く用いられ受け入れられているが、問題もある。例えば、該プロセスが、基板から物質を除去する速度及び均一性を予測しかつ制御するという問題がある。その結果、ウェハ表面の過剰研磨または調和しない研磨を防ぐために、基板表面の層の厚さ及び均一性を常に監視しなければならないため、ＣＭＰは、労力がかかりかつ高価なプロセスである。
【０００５】
本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，１０３，６２８号明細書は、化学的機械的研磨を実行するために、二方向の直線状の動きを用いるように作動する、二方向リニア化学的機械的研磨装置とも呼ばれる、リバースリニア化学的機械的研磨装置について記載している。使用中、研磨領域内の回転ウェハキャリヤは、研磨するウェハを保持する。
【０００６】
有効であるとはいえ、ウェハの表面を劣化させないシステム、リバースリニア（または二方向直線）の動きを生成するより効率的な駆動システムを実現するシステム、および研磨ベルトのより効率的なテンショニングを可能にするシステムを含む、半導体ウェハを研磨するためのより効率的で低コストの方法及び装置が、なお求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、認識されている限界を克服し、被加工物を二方向で研磨する改良された方法及び装置を提供する。従って、以下のことを含む本発明を用いて、多くの効果を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の効果は、均一な平坦性で半導体ウェハを研磨する方法及び装置を実現できることである。
【０００９】
本発明の他の効果は、高速の二方向直線または往復速度を有するパッドで、半導体ウェハを研磨する方法及び装置を実現できることである。、
本発明の別の効果は、ウェハ研磨領域に「新たな」研磨パッドを供給し、それによって研磨効率及び歩留まりを向上させる研磨方法及びシステムを実現できることである。
【００１０】
本発明のさらに別の効果は、供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置された研磨パッドに対してインクリメントな動きを実行し、かつ研磨パッドの一部を保持するのに用いられる支持機構により、該研磨パッドの表面を劣化させないように、該供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置された該研磨パッドの一部の上で作動し、その結果、該研磨パッドの寿命が最大化される駆動システムを実現できることである。
【００１１】
本発明の他の効果は、上記供給スプール、巻き取りスプール及びパッド経路ローラを含む研磨パッドを収容する単一のキャスティングの装備である。
【００１２】
特に、単独あるいは組み合わせた本発明のそれらの効果及び他の効果は、高速の二方向直線速度を有するパッドによってウェハを研磨する方法及び装置を実現することにより得られる。本発明は、パッド又はベルトを、例えば前進方向及び逆方向の両方向に往復させるように動かすことができる機構に固定された研磨パッド又はベルトを含む。ウェハを研磨するときの上記研磨パッド又はベルトの一定の二方向の動きは、ウェハ表面全体の良好な平坦性及び均一性を実現できる。上記パッドの可動部による研磨中に、上記パッドの新たな部分が必要な場合、該パッドは、ローラを含む駆動システムによって動かされ、その結果、該ローラが該パッドの裏面に接触し、それにより、研磨されるウェハ以外の摩擦源が排除され、該研磨パッドの寿命が最大化される。本発明の一つの態様においては、上記ローラは、該ローラが上記パッドの表面を劣化させないように、該パッドの裏面のみに接触する。
【００１３】
別の実施形態においては、本発明は、フレキシブルパッドを使用する二方向直線研磨を引き起こす方法及び装置によって、上記の効果を実現できる。一つの態様においては、水平駆動アセンブリは、単一のキャスティングに取付けられたレール上で水平に移動可能な水平スライド部材を動かす。該キャスティング内の開口部は、上記供給スプール、巻き取りスプール及びパッド経路ローラを含むために存在する。駆動アセンブリは、モータの回転運動を、上記水平スライド部材の平面二方向の直線運動に変換する。正しく定位置に固定され、好ましくは、上記供給スプールと巻き取りスプールとの間に取付けられた上記研磨パッドによって、上記水平スライド部材の水平二方向の直線運動は、該研磨パッドの一部の対応する水平二方向の直線運動を生じる。すなわち、化学的機械的研磨装置の研磨領域内に配置された上記研磨パッドの一部は、該研磨パッドの一部の二方向の直線運動を利用して、ウェハの表面を研磨することができる。
【００１４】
さらに他の実施形態においては、本発明は、上記供給スプール又は巻き取りスプールのいずれかと、処理中に固定されている他のスプールとに緊張状態をもたらすモータによって、緊張状態で該供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置された研磨パッドの一部分を提供する。該研磨パッドの新しい部分が必要なときには、緊張状態をもたらした同じモータが、上記巻き取りスプールに接続されている場合、該研磨パッドを所定量前進させるのに使用される。さらに、処理中、上記研磨パッドの緊張状態が一貫して維持されることを保証するために、フィードバック機構が用いられる。
【００１５】
本発明のこれら及びその他の効果は、添付図面に関連して例として挙げた、本発明の好適な具体例としての実施形態の以下の詳細な説明から明らかになり、かつより容易に認識されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、高速の二方向直線パッド速度または往復速度で、およびより少ない設置面積で動作することができるＣＭＰの方法及び装置に注力する。高速の二方向直線パッド速度は、平坦性を有効に最適化し、より少ない設置面積は、研磨ステーションのコストを低減する。また、上記研磨パッドは、二方向の直線方向に動くようになっているので、これにより、従来のＣＭＰ研磨装置に共通する問題であるパッドの目つぶれが低減される。上記パッドは、二方向に直線方向に動くので、該パッド（またはキャリヤに取付けられたパッド）は、実質的にセルフコンディショニングする。
【００１７】
図１は、二方向直線研磨装置の処理領域１２０を示す。処理領域内で、ウェハ１１０の表面１１２を研磨する二方向直線移動パッド１３０の部分は、駆動機構によって駆動される。ウェハ１１０は、ウェハキャリヤ１４０によって定位置に保持され、本願明細書中に説明するように、研磨動作中に回転することができる。
【００１８】
プラテン支持体１５０は、パッド１３０の下にある。動作中、パッド１３０のテンショニングと、空気、水等の流体の放出との組合せ、あるいは、プラテン支持体１５０の上面１５２に設けられた開口部１５４からの複数の流体の組合せにより、パッド１３０の二方向移動部は、パッド１３０の表面１３２がウェハ１１０の表面１１２に接触し、かつパッド１３０の裏面１３４が、プラテン支持体１５０の上面１５２の上に浮揚するように、上記処理領域内のプラテン支持体１５０の上で支持されている。上記処理領域内のパッド１３０の一部は、二方向に動き（符号１３６参照）、パッド１３０の２つの端部は、好ましくは、それぞれ図６に示すソーススプール１６０及びターゲットスプール１６２に接続されており、上記処理領域内に配置し、後に該処理領域から取り除くべきパッド１３０のインクリメンタルな部分を可能にする。
【００１９】
また、動作中には、パッド１３０の種類及び所望の種類の研磨により、ノズル１８０を使用して、研磨粒子がない様々な研磨剤または研磨粒子を有するスラリーを導入することができる。例えば、研磨パッド１３０は、表面１３２に埋め込まれた研磨剤を含むことができ、また、導入されるスラリーではなく研磨剤と共に、または、スラリーと共に使用する代わりに、そのような埋め込まれた研磨剤を含まない研磨パッド１３０と共に使用することができ、あるいは、パッド、スラリーおよび／または研磨剤の他の組合せを利用することができる。研磨剤またはスラリーは、後にウェハから機械的に除去される物質を酸化する化学物質を含んでもよい。コロイダルシリカ、フュームドシリカ、アルミナ粒子等を含む研磨剤又はスラリーは、一般に、研磨パッド又は非研磨パッドと共に用いられる。その結果、極めて平坦な表面が実現されるまで、ウェハ表面の高い輪郭が取り除かれる。
【００２０】
上記研磨パッドは、研磨剤を含むか、あるいは含まないかに関して違いを有することが可能であるが、本発明によるどのような研磨パッド１３０も、上記プラテン支持体上の異なる開口部１５４からの変化しやすい流体の流れが、ウェハ上の様々な位置において研磨する輪郭に影響を及ぼすことが可能であるように、十分にフレキシブルでかつ軽いことを要する。さらに、パッド１３０が、研磨剤が含浸されていてもよい、または含浸されていなくてもよい単一の本体材料で形成されていることが好ましい。単一の本体材料は、単一の層材料を意味し、あるいは、複数の層が導入される場合、本願明細書中に記載するような薄い重合材によって得られるような柔軟性が維持される。これらの特徴を含む研磨パッドの実例は、３Ｍ社により販売されている、６．７ミル（０．００６７インチ）の厚さで、１．１８ｇ／ｃｍ３の密度を有する、ＭＷＲ６６等の固定研磨パッドである。通常、わずか４〜１５ミル厚である、そのような研磨パッドは、ポリマーのような柔軟な材料で形成されている。そのため、プラテン支持体１５０上の開口部１５４から噴出される流体は、後にさらに説明するように、１ｐｓｉ未満で変化することができ、かつ研磨されているウェハ１１０の表面１１２上で起きる研磨量にかなり影響を与えることが可能である。パッド１３０に関しては、直線状、二方向、あるいは一定でない速度環境であるか否か等の、パッド１３０が使用される環境は、他のパッドを使用することを可能にするであろうが、同じ有効性を有する必要はない。また、重合体パッドが実現する柔軟性のタイプと結合された、０．５ｇ／ｃｍ２未満のような、低重量／ｃｍ２のパッドを有する構造を有するパッドも許容できることが分かってきている。
【００２１】
パッド１３０に関する別の考察は、研磨されるウェハ１１０の直径に対するその幅であり、該幅は、ウェハ１１０の幅に実質的に相当することが可能であり、あるいは、ウェハ１１０の幅より大きくまたは小さくすることが可能である。
【００２２】
また、後述するように、パッド１３０は、好ましくは、連続パッド１３０が、いかなる切り取ってできた窓部を要することなく、研磨されているウェハ１１０の表面１１２から、材料層の除去の検知（終点検知）、および実行される研磨が、所望の程度まで研磨されたその様々な領域の全てを有するウェハ１１０を結果として生じることを保証するための、検知信号に基づいたフィードバックループの実施を可能にすることができるように、ある波長において実質的に光学的に透過性である。
【００２３】
プラテン支持体１５０は、チタン、ステンレス鋼または固い重合材等の固くかつ機械加工可能な材質でできている。該機械加工可能な材質により、開口部１５４や、プラテン支持体１５０を通して開口部１５４へ上記流体を送ることを可能にする流路の形成が可能になる。開口部１５４から噴出される流体の場合、プラテン支持体１５０は、上記パッドを浮揚させることができる。動作中、プラテン支持体５０は、流体媒質、好ましくは空気の噴出を実行するが、水や他の流体も使用することができる。この噴射された流体は、それに伴って、二方向移動パッド１３０をプラテン支持体１５０の上に浮揚させて、化学的機械的研磨が実行されるときにウェハ表面を押圧させる。
【００２４】
次に、上記研磨パッドを支持する支持プレートについて説明する。該研磨パッドは、磁気膜で被覆されていてもよい該支持プレートの支持によって、該ウェハ表面と対向して保持される。該研磨パッドが取付けられる支持材の裏面も、磁気膜で被覆してもよく、それによって、該研磨パッドを上記支持プレートから浮揚させ、該パッドが所望の速度で動く。上期研磨パッドを上記支持プレートから浮揚させるために、空気、磁気、潤滑材、および／または他の適切な液体等の他の従来の方法を用いることができ、該パッドが、ウェハ表面を研磨することを理解すべきである。
【００２５】
図２は、回転運動を直線的な上下運動に変換する、本発明による上記研磨パッドの新たな部分を供給するための駆動機構の簡略図を示す。図に示すように、回転軸、例えば、モータ２３２に連結された軸２３１は、２つのドライブマウント２３８、２４０の回転を生じさせる。ドライブマウント２３８、２４０に取付けられている場合に、約１８０°位相が異なる、運動変換機構２４２、２４４は、それぞれ、該ドライブマウントの各々に取付けられている。回転運動を直線運動に変換する、溝穴が開いたアダプタを図示しているが、他の多くの方法で、例えば、連接棒を使用して、上記運動変換機構を構成することもできる。研磨ベルト２１０の異なる端部２１０ａ、２１０ｂがそれぞれ取付けられるそれらの機構は、支持体である。また、上記研磨ベルトは、好ましくは、該研磨ベルトの裏面から、例えばローラ２１２として示す支持機構により、定位置、特に、研磨領域（図示せず）内の適切な位置に支持される。ドライブマウント２３８、２４０の回転は、ドライブマウント２３８が上方直線方向に動いたときに、ドライブマウント２４０が下方直線方向に動くような、相補的な往復直線運動を引き起こす。従って、研磨ベルト２１０が、供給スプールと巻き取りスプール（図示せず）との間に正しく配置されている状態で、ドライブマウント２３８、２４０のこの動きは、本発明による二方向の直線運動を引き起こす。上記支持機構は、裏面から上記研磨ベルトを支持し、かつ研磨面（例えば、表面）は、該支持機構に接触しないので、研磨されているウェハ以外の摩擦源は、上記パッドの研磨面から最少限度になる。従って、該パッドの研磨面は、上記支持機構によって劣化しない。
【００２６】
図３及び図４は、それぞれ、本発明に係る図８に対して説明した上記駆動機構の特定の実装の側面図及び断面図を示す。
【００２７】
研磨装置３００は、ウェハハウジング（図示せず）によって支持されるウェハ（図示せず）を研磨する、二方向リニアまたはリバースリニア研磨ベルト３１０を有する駆動機構を含む。処理領域３１６は、プラテン３２３によって支持されている研磨ベルト３１０の部分を有し、プラテン３２３は、その上で、研磨ベルト３１０の上記部分を水平にする／浮遊させるための「ジンバリング（ｇｉｍｂａｌｉｎｇ）」動作を実行することができる。また、研磨プロセス中に、研磨ベルト３１０の上記部分とウェハ表面との間の圧力を制御するために、空気又は磁気ベアリングを処理領域３１６の下に設けてもよい。
【００２８】
研磨装置３００は、処理領域３１６の他に、供給スプール３１１と、巻き取りスプール３１５と、ローラ３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ、３１２ｄ、３１２ｅ、３１２ｆ、３１２ｇ、３１２ｈとして示す研磨ベルト支持機構３１２とを、その上部に含む。ローラ３１２ａ、３１２ｄ、３１２ｅ及び３１２ｈは、定位置に固定されているのに対して、ローラ対３１２ｂ及び３１２ｃと、ローラ対３１２ｆ及び３１２ｇは、各駆動支持体３２０、３２２に取付けられており、該駆動支持体は、それぞれ、駆動機構３３０を用いて得られる相補的な往復直線運動をする。該駆動機構は、ベルト３３４を介して駆動軸３３６を駆動するモータ３３２を含み、該駆動軸は、２つのドライブマウント３３８、３４０のそれぞれを回転させ、該ドライブマウントは、エルボー３４２、３４４に対する動きをそれぞれ実現する。エルボー３４２、３４４の各端部は、図４に示す旋回点３４２ａ、３４２ｂ等の各旋回点周りに回転することが可能である。
【００２９】
研磨ベルト３１０を、供給スプール３１１と巻き取りスプール３１５との間で送る状態においては、研磨ベルト３１０の表面が、研磨されているウェハまたは被加工物の表面のみに接触し、該研磨ベルトの裏面が、上述した様々なローラ３１２を含むアライメントを保証するために、様々な面と接触することになることは明らかである。
【００３０】
明らかなように、モータ３３２に連結された回転軸は、ベルト３３４及び対応する軸３３６の回転、および２つのドライブマウント３３８、３４０の回転を引き起こす。これらのドライブマウントの各々は、エルボー３４２、３４４の一方に取付けられており、その取付けは、好ましくは、１８０°位相が異なっている。ドライブマウント３３８、３４０の回転は、駆動支持体３２０が上方直線方向に動いたときに、駆動支持体３２２が下方直線方向に動くような、相補的な往復直線運動を引き起こす。すなわち、研磨ベルト３１０が、供給スプール３１１と巻き取りスプール３１５との間に正しく配置され、かつローラ対３１２ｂ、３１２ｃ及びローラ対３１２ｆ、３１２ｇを介して、それぞれ駆動支持体３２０、３２２に取付けられている状態で、駆動支持体３２０、３２２のこの動きは、本発明による二方向の直線運動を引き起こす。
【００３１】
前進が、インクリメンタルな段階的部分運動で起きようと、より大きな段階的部分運動で起きようと、該運動が、研磨ベルト３１０がウェハを研磨しているのと同時であろうと、研磨ベルト３１０がウェハを研磨している時間の間であろうと、研磨ベルト３１０を前進させると、研磨ベルト３１０の新しい部分を、供給スプール３１１から供給し、かつそれまで使用していた部分を巻き取りスプール３１５によって巻き取ることができる。この動きを実施するのに使用される機構は、好ましくは、供給スプール３１１と巻き取りスプール３１５との間の研磨ベルト３１０の緊張状態を調節するのに用いられる供給スプール３１１に接続される、従来のクラッチ機構である。
【００３２】
研磨ベルト３１０の部分が、上記処理領域内において、１枚またはそれ以上のウェハを研磨するのに使用された後、研磨ベルト３１０の新たな部分が、上述したような方法で上記処理領域に送られる。このようにして、研磨ベルト３１０の一部分が使い古されたり、損傷されるなどされた後に、新しい部分を使用することができる。従って、本発明を利用して、供給スプール３１１における研磨ベルト３１０の全てまたはほとんどの部分が使用されることになる。研磨ベルト３１０の新しい部分の上記処理領域への送給は、ウェハの研磨が行われている間に行うことができ、あるいは、研磨ベルト３１０は、研磨ベルト３１０の新しい部分が新たな部分であるように、それまで使用されていた部分に加えて、上記研磨領域内にある研磨ベルト３１０の部分であって、最も多く使用されていた巻き取りスプール３１５に最も近い部分、および該研磨領域内にある研磨ベルト３１０の部分であって、ほとんど使用されていなかった供給スプール３１１に最も近い部分と共に徐々に前進させることができることに注意されたい。
【００３３】
第２の従来のモータ（図示せず）は、研磨ベルト３１０の部分を、供給スプール３１１から巻き取りスプール３１５へ引き寄せることができるように、上記軸を回転させるために、巻き取りスプール３１５に接続されている。例えば、該第２のモータが作動されて、クラッチ抵抗が正しく調節されたときに、該第２のモータは、研磨ベルト３１０の部分が該巻き取りスプールに巻き取られるように、巻き取りスプール３１１を回転させる。同様の方法で、供給スプール３１１と巻き取りスプール３１５との間の研磨ベルト３１０の緊張状態は、適切なモータトルク及びクラッチ抵抗を与えることによって調整することができる。この方法は、研磨ベルト３１０と、処理領域３１６内のウェハ表面との間に適切な接触圧を与えるのに用いることができる。
【００３４】
図４〜図１０は、上記研磨パッドの部分の高信頼性のスムーズかつ連続性の二直線方向往復動作を実現できる、改良された駆動システム４００を示す。図６について説明すると、研磨パッド５３０が、供給スプール５６０と巻き取りスプール５６２との間で上記パッド駆動システム４００内を移動する経路５３６が示されている。図に示すように、経路５３６は、供給スプール５６０及びアライメントローラ５１４Ｂからスライド部材５２０の右側のローラである上部５２８Ｃ及び底部５２８Ｄを通り、矩形状経路における各ローラ５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ及び５１２Ｄを通り、スライド部材５２０の左側スライドローラである底部５２８Ｂ及び上部５２８Ａを通った後、アライメントローラ５１４Ａ及び巻き取りスプール５６２に達する。図６から明らかなように、および箇所Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２及びＣに関して、研磨パッド５３０が、定位置に正しく固定され、好ましくは、供給スプール５６０と巻き取りスプール５６２との間に取付けられている状態で、水平スライド部材５２０の水平二方向直線運動は、該研磨パッドの一部の対応する水平二方向直線運動を生じる。具体的には、例えば、水平スライド部材５２０が位置Ｐ１から位置Ｐ２へ右から左に動いたとき、パッド５３０上の箇所Ａ１は、巻き取りスプール５６２に対して同じ位置にとどまるが、箇所Ａ２は、水平スライド部材５２０の左側ローラ５２８Ａ及び５２８Ｂを通って移動していることになる。同様に、パッド５３０上の箇所Ｂ１は、供給スプール５６０に対して同じ位置にとどまることになり、箇所Ｂ２は、水平スライド部材５２０の右側のローラ５２８Ｄ及び５２８Ｃを通って移動していることになる。明らかなように、この動きによって、箇所Ｃは、上記処理領域を通って直線的に移動していることになる。箇所Ｃが、水平スライド部材５２０の水平方向動きと比較して、水平方向に２倍移動することになることに注意されたい。水平スライド部材５２０の反対方向への動きは、研磨パッド５３０の箇所Ｃを反対方向へも移動させることになる。すなわち、上記化学的機械的研磨装置の研磨領域（箇所Ｃ）内に配置された上記研磨パッドの部分は、研磨パッド５３０の部分の二方向直線運動を利用して、ウェハの表面を研磨することができる。
【００３５】
次に、経路５３６及び上述した二直線状パッド運動機構によって、経路５３６内の構成要素、およびそれらに関連する水平運動駆動アセンブリ５５０のさらなる説明を記載する。
【００３６】
図４及び６に追加的に示すように、水平スライド部材５２０は、レール５４０上を水平方向に移動可能である。レール５４０は、被覆アルミ等の金属で形成されたキャスティング５１０に取付けられており、該キャスティングも、それに取付けられた他の全てのパッド経路形成構成部材を有する。すなわち、キャスティング５１０内の様々な開口部は、（関連するスプールピンにそれぞれ取付けられている）供給スプール５６０及び巻き取りスプール５６２を含むそれらのパッド経路構成部材や、各ローラ５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、５１２Ｄ、５１４Ａ及び５１４Ｂの包含のために存在し、また大きな開口部は、ローラハウジング５２１、および水平スライド部材５２０の側面部５２２Ｂ１、５２２Ｂ２を共に接続するピン接続部５２２Ａのために存在する。キャスティング５１０の両側のレール５４０は、水平スライド部材５２０がその上を移動するレール５４０を取付けるための面を形成する。図７に示すように、水平スライド部材５２０は、可動部材５２６を用いてレール５４０上に載置されている。可動部材５２６は、上記レールの上下の定位置にウェハを移動可能に保持し、レール５４０と水平スライド部材５２０との間の摩擦を低減するのに用いることができる。可動部材５２６は、水平スライド部材５２０のスライド動作を容易にするために、金属球またはシリンダ（図示せず）等のスライド体を含んでもよい。
【００３７】
図４及び６に示すように、水平スライド部材５２０に関して、支持構造体５２２は、側壁部５２２Ｂ１、５２２Ｂ２及びそれらの間に取付けられた接続部５２２Ａを有するように形成されている。可動部材５２６は、側壁部５２２Ｂ１、５２２Ｂ２の内側に取付けられている。また、ローラハウジング５２１は、側面部５２１Ａ１、５２１Ａ２及びそれらの間の接続部５２１Ｂを有するように形成されている。ローラハウジング５２１は、支持構造体５２２によって支持されている。この箇所において、該ローラハウジングの側面部５２１Ａ１、５２１Ａ２は、支持部５２３を用いて、支持構造体５２２の側壁部５２２Ｂ１、５２２Ｂ２に取付けられている。４つのローラ５２８Ａ〜Ｄは、接続部５２１Ｂの近傍において、左側のローラ５２８Ａ、Ｂを接続部５２１Ｂの一方の側に、右側のローラ５２８Ｃ〜Ｄを接続部５２１Ｂの他方側にした状態で、２つの側面部５２１Ａ１、５２１Ａ２の間に取付けられている。
【００３８】
また、ピン５３０は、図７に示すように、ピン接続部５２２Ａから下方向に設けられ、ピン５３０は、後述する水平駆動アセンブリ５５０に連結されたリンク５６４に接続される。水平駆動アセンブリ５５０は、ピン５３０の水平二方向直線運動を引き起こし、それに伴って、レール５４０に沿った水平スライド部材５２０全体の水平二方向直線運動が生じる。
【００３９】
水平駆動アセンブリ５５０は、図６に示すように、軸５５４を回転させるモータ５５２からなる。軸５５４は、軸５５４の回転運動を水平スライド部材５２０の水平二方向直線運動に変換する伝動アセンブリ５５６に接続されている。好適な実施形態においては、伝動アセンブリ５５６は、軸５５４の水平回転運動を軸５６０の垂直回転運動に変換するギヤボックス５５８を含む。リンク５６４の一方の端部５６４Ａが取付けられるクランク５６２は、リンク５６４の他方の端部５６４Ｂをピン５３０に取付けた状態で、軸５６０に取付けられており、それにより、発生時に、ピン５３０の水平二方向運動を引き起こす、リンク５６４の他方の端部５６４Ｂ内でのピン５３０の相対回転運動を可能にする。
【００４０】
すなわち、水平駆動アセンブリ５５０の動作により、水平スライド部材５２０の二方向直線運動、および上記処理領域内での研磨パッド５３０の一部の対応する水平二方向直線運動が生じることになる。
【００４１】
処理中、上記研磨パッドは、供給スプール５６０と巻き取りスプール５６２との間の定位置に固定することができる。従って、上記処理領域内のパッド５３０の一部が、水平二方向に直線状に動くと共に、上記パッドは、該研磨パッドの残りの部分が、上記処理領域内で動くように固定しないでおくこともでき、該パッドの徐々に動く部分を、該処理領域内に配置し、後に該処理領域から取り除くことを可能にする。
【００４２】
パッド５３０を、供給スプール５６０及び巻き取りスプール５６２の両方において定位置に固定させた状態で作動するが、上記駆動システムと協働して、パッド５３０の部分の一端部にテンショニング機構を用いて、より有効な結果を実現することができることが分かってきている。具体的には、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本議論に必要な部材を有する処理システムが示されており、該システムは、接続片７２２を用いて一緒に接続されているローラ７２８Ａ、７２８Ｂを含む水平スライド部材７２０を含む。研磨パッド５３０は、供給スプール７６０及びアライメントローラ７１４Ｂから、水平スライド部材ローラ７２８Ｂを通った後、両ローラ７１２Ｂ、７１２Ａをまわって、水平スライド部材７２８Ａへ行った後、アライメントローラ７１４Ａを介して巻き取りスプール７６２に達する、図６に関して上述した経路と同じパッド経路５３６内を移動する。しかし、この簡略化した態様は、パッド５３０の表面の一部が、ローラ７２８Ａ、７２８Ｂに接触するので、好ましくないことに注意すべきである。
【００４３】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ベルト７７２は、以後、モータ７７０と呼ぶ、テンショニング及びインクリメントモータ７７０と、巻き取りスプール７６２との間に接続されている。さらに、クランプ機構のようなロック機構７８０が図示されている。この実施形態においては、上記パッドのテンショニングは、ロック機構７８０を用いて供給スプール７６０をロックし、ベルト７７２を介してモータ７７０に接続されている巻き取りスプール７６２を回転させる所定のトルク値を有するモータ７７０を作動させることによって実現することができる。また、上記パッドのインクリメントは、上記ロック機構をロックせずに供給スプール７６０を解放し、例えば、該パッドの使用済みの部分が、巻き取りスプール７６２によって巻き取られて、新しいパッド部分が、上記処理領域上に現れるまで、好ましくは低回転速度でモータ７７０を回転させることによって実現される。
【００４４】
図９は、テンショニング及びインクリメントモータ７７０及びロック機構７８０を制御する制御システムの詳細を示す。図に示すように、モータ７７０及びコントローラ８２０のための電力は、電源８１０によって供給され、該電源は、適切な電力をライン８１４に沿ってドライバ８２４へ供給し、おそらくは異なる適当な電力をライン８１２に沿ってコントローラ８２０へ供給する。コントローラ８２０は、公知のタイプのコンピュータまたはマイクロコントローラを含む。また、該コントローラからのライン８２２は、所定のトルク値をトルク信号としてモータ制御ユニット８０４へ、具体的にはトルク制御ユニット８２６へ入力する。モータ７７０のための所定のトルク値は、ロック機構７８０の定格トルク値よりも約１０％小さいトルク値であってもよい。上記トルク制御ユニットからのライン８２３は、上記トルク信号をドライバ８２４に入力する。ライン８１６は、ドライバ８２４から受けた上記トルク信号を、フィードバックまたは自己チェックのために上記コントローラへ戻す。自己チェックが必要ない場合には、ライン８１６は取り除かれる。後述するように、上記トルク信号は、巻き取りスプール７６２の緊張状態を、処理中に所望のレベルに維持するために用いられる。ドライバ８２４は、ライン８２８ａを介して、このトルク値をモータ７７０へ電流として加える。
【００４５】
しかし、上記パッドをインクリメントする必要がある場合には、モータ７７０は、上記コントローラからの適切な信号によって、好ましくは低回転数で回転する。該モータが回転すると、該モータは、一回転ごとに所定数のエンコーダパルスを生成する。モータ７７０によって生成された該エンコーダパルスは、ライン８２８ｂを介してドライバ８２４へフィードバックされた後、ライン８２８ｃを介してドライバ８２４からコントローラ８２０へ送られる。該パルスを計数することにより、コントローラ８２０は、上記パッドがモータ７７０によって前進するときに、該パッドの位置を探知する。一実施例においては、モータ７７０の一回転は、上記パッドを２８０ｍｍ進める。具体例としてのモータは、日本国東京の株式会社安川電機から入手可能な、モデルｎｏ．ＳＧ２５５ＳＡ−ＧＡ０５ＡＣＣであってもよい。この特定の実施例においては、モータ７７０は、一回転ごとに８１９２のパルスを生成する。それらのパルスは、上記ドライバに直列に送られる。しかし、エンコーダパルスは、通常、モータ７７０は、一定の速度で回転しようとするが、当然、上記供給スプールのロック機構２８０によってパッドが束縛されるため、動くことができないので、テンショニングを実行しているときには、上記コントローラによって無視される。
【００４６】
プロセスシーケンスコマンドや、上述したトルク信号等の外部からの信号を受信すると、コントローラ８２０は、モータ７７０を制御するモータ制御ユニット８０４によって使用される制御信号をライン８２２上に生成する。具体的には、該生成された信号は、ＯＮ／ＯＦＦ信号、および処理中に、巻き取りスプール５６２に対して所望の緊張状態を実現するために、モータ７７０へ供給する適当な量の電力の指示をモータ制御ユニット８０４に供給するのに用いられるテンション信号を含む。また、コントローラ８２０は、好ましくは、リレー８３２を通ってロック機構７８０へ流れるブレーキ信号をライン８３０上に生成し、該ロック機構は、好ましくは、供給スプール５６０を定位置にロックするのに使用される電磁クランプブレーキとして実装される。モニタ８４０及びキーボード等のユーザ入力装置８５０も、好ましくは、コントローラ８２０に接続されている。
【００４７】
モータ制御ユニット８０４は、ドライバ８２４とトルク調整ユニット８２６とを含む。ドライバ８２４へ供給される電力は、トルク調整ユニット８２６によって生成される信号によって変化する。
【００４８】
次に、本発明によるパッド５３０の部分のテンショニング及びインクリメントの動作について、図１０に示すフローチャートを参照し、上述したその他の図を参照してさらに説明する。
【００４９】
図に示すように、処理中、最初にステップ９１０において、コントローラ８２０は、モータ制御ユニット８０４及びロック機構７８０の両方にオフ信号を供給する。これにより、供給スプール７６０及び巻き取りスプール７６２が自由に回転し、それによって、図８（Ａ）に関して上述したように、パッド５３０がパッド経路５３６を介して最初に曲がりくねって進むことを可能にする。一旦、曲がりくねって進み、処理が始まると、時間コントローラ８２０がオン信号をロック機構７８０へ供給するステップ９２０が続いて実行され、テンション信号がモータ制御ユニット８０４へ送られて、テンション信号が、モータ７７０をオンにし、巻き取りスプール７６２に緊張を加える。それに伴って、供給スプール７６０はロックされ、巻き取りスプール７６２は、緊張状態で保持され、それにより、図１に示す処理領域１２０内にあるパッド５３０の部分を含む、それらのスプールの間のパッド５３０の部分の全体を適切にテンショニングする。
【００５０】
その後、ステップ９３０が始まり、処理が行われる。処理中、コントローラ８２０は、例えば、図６に関して上述したパッド駆動システム５００を用いて、パッド５３０の二方向直線運動を始める。処理中、パッド５３０の特定の部分を使用して、一般に、いくつかのウェハ１１０を処理することができ、それにより、パッド駆動システム５００がオン／オフされる。
【００５１】
しかし、ある時点において、研磨に使用されたパッド５３０は、交換する必要があり、パッド５３０の他の部分を供給する必要がある。パッド５３０の全く新しい部分が供給されるように説明しているが、インクリメンタルなまたは連続的な部分も供給することができることも予想される。供給スプール７６０からのパッド５３０の新しい部分が必要なときには、同じ動作が実施される。具体的には、コントローラ８２０は、まず、ステップ９３０において、モータ７７０をオフにすべきことを指示するために、オフ信号を上記モータ制御ユニットへ供給する。その後、オフ信号がロック機構７８０へ供給されるステップ９４０が後に続き、それにより、上記ブレーキがオフされて、供給スプール７６０のロックが解除される。次いで、コントローラ８２０が、特定の量だけパッド５３０をインクリメントするようにモータ制御ユニット８０４に指示するステップ９６０が続き、その量は、移動させるためにパッド５３０に要求される直線状の距離に相当する。この指示に対して、モータ制御ユニット８０４は、モータ７７０をオフにして、巻き取りスプール７６２を回転させることにより上記パッドを前進させる。上述したように、上記パッドがインクリメントされるこの特定の量は、回転するモータ７７０によって生成されたエンコーダパルスによって決定される。該パッドの前進が一旦始まると、ステップ９２０が再び始まり、その結果、上述したように、供給スプール７６０をロックし、上記巻き取りスプールをテンショニングしなければならない。
【００５２】
上述した説明は、上記処理領域内にあるパッド５３０の部分に対して、処理中に緊張状態をもたらすことの好適な方法、および同じモータ７７０を用いた、パッド５３０のインクリメントを示す。処理中に、巻き取りスプール７６２をテンショニングし、かつ供給スプール７６０をロックするように説明したが、処理中に、供給スプール７６０をテンショニングし、かつ巻き取りスプール７６２をロックすることが、本発明を実施する上での別の方法であることを理解されたい。
【００５３】
上記テンショニング及びインクリメントは、好ましくは、単一のモータ７７０を用いて実施されるが、一方が上記巻き取りスプールに取付けられ、他方が上記供給スプールに取付けられた、２つのモータの場合には、テンショニング及びインク裏面とのための様々な構成がある。
【００５４】
巻き取り及び供給スプールを有する、本発明の第２の実施形態が、上記二方向の直線運動または往復運動を実行するために協働し、かつ本発明の主旨及び範囲内にあると解釈される、様々な数のローラや様々なタイプの駆動機構等を用いることができることを理解されたい。また、他の同様の構成部材及び装置も、上述した実施形態と代替可能である。
【００５５】
さらに、上記第１及び第２の実施形態に示したような、上記ウェハに対する上記研磨パッド／ベルトの配置又は構造は、本願明細書中に示したものから他の位置へ変更することができる。例えば、該研磨パッド／ベルトを該ウェハの上に配置することや、該研磨パッド／ベルトを、該ウェハに対して垂直に配置すること等が可能である。
【００５６】
上述の説明及び特許請求の範囲において、「ウェハ表面」や「ウェハの表面」という用語は、限定するものではないが、処理する前のウェハの表面、および導体、酸化金属、酸化物、スピンオングラス、セラミック等を含む、ウェハ上に形成された層の表面を含む。
【００５７】
本発明の様々な好適な実施形態を説明のために開示してきたが、当業者は、特許請求の範囲に開示したような本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、様々な変更、追加および／または代替が可能であることを認識するであろう。
【００５８】
本発明の内容は、少なくとも以下の特徴を含む。
【００５９】
１．二方向の直線研磨を実現する方法であって、研磨ベルトを、支持機構上で、供給領域と巻き取り領域との間に設ける工程であって、該研磨ベルトが、第１の端部が、最初に該供給領域から取り除かれ、かつ該巻き取り領域に接続されており、また第２の端部が、該供給領域に接続されたままであるような、上記第１の端部と、第２の端部と、研磨面及び裏面を有する工程と、上記研磨ベルトの一部を、研磨領域内で、二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、上記研磨ベルトを前進させて、研磨に使用される新たな部分を得る工程であって、前進させる該工程が、該研磨ベルトの該研磨面が、上記支持機構によって劣化しないように、該研磨ベルトを該支持機構上で前進させる工程と、該研磨ベルトの上記新たな部分を二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、上記前進及び研磨工程を、新たな部分を用いて繰り返す工程と、を備える方法。
【００６０】
２．上記前進工程が、上記研磨ベルトを該研磨ベルトの研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面から支持する上記支持機構内で、該研磨ベルトを複数のローラをわたして進ませる、上述したことによる方法。
【００６１】
３．上記研磨ベルトの上記部分を用いた研磨の前に、第１の被加工物を上記研磨領域に導入する工程と、該第１の被加工物の研磨が完了したときに、該第１の被加工物を移動させる工程と、上記研磨ベルトの上記新たな部分を用いた研磨の前に、第２の被加工物を上記研磨領域に導入する工程とをさらに備える、上述したことによる方法。
【００６２】
４．上記研磨工程中には、上記研磨ベルトの一部を上記研磨領域内でテンショニングする工程が含まれる、上述したことによる方法。
【００６３】
５．上記テンショニング工程が、上記供給領域と巻き取り領域との間に配置された複数のローラを用いる、上述したことによる方法。
【００６４】
６．上記研磨ベルトの部分を用いた研磨工程が、第１の複数のローラを垂直方向に往復運動させて、それにより該部分を二方向に直線的に動かす工程と、第２の複数のローラを固定軸周りに回転させて、それにより、それらの間に研磨領域を形成する工程と、上記研磨領域内での、被加工物と上記研磨ベルトの部分との間の接触を維持する工程とを含む、上述したことによる方法。
【００６５】
７．前記６の工程が、駆動システムを用いて、回転運動を直線運動に変換することによって実施される、上述したことによる方法。
【００６６】
８．上記研磨ベルトの新たな部分を用いた研磨工程が、上記第１の複数のローラを垂直方向に往復運動させ、それにより上記新たな部分を二方向に直線的に動かす工程と、上記第２の複数のローラを固定軸周りに回転させて、それにより、それらの間に研磨領域を形成する工程と、上記研磨領域内での、新たな被加工物と上記研磨ベルトの新たな部分との間の接触を維持する工程とを含む、上述したことによる方法。
【００６７】
９．上記部分を用いた上記研磨工程中に生じる工程及び上記新たな部分を用いた研磨工程中に生じる工程が、駆動システムを用いて、回転運動を直線運動に変換することによって実施される、上述したことによる方法。
【００６８】
１０．上記第１の複数のローラを垂直方向に往復運動させる工程が、少なくとも別のローラが、反対方向に垂直方向に動いたときに、一方の方向に垂直方向に動く少なくとも一つのローラを結果として生じる、上述したことによる方法。
【００６９】
１１．上記前進工程が、上記部分と上記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる、上述したことによる方法。
【００７０】
１２．上記前進工程中に、それまで使用されていた部分が上記巻き取り領域に収容され、新しい部分が上記供給領域を離れて現れる、上述したことによる方法。
【００７１】
１３．上記研磨工程が、研磨材による研磨を実行する、上述したことによる方法。
【００７２】
１４．上記研磨工程が、非研磨材による研磨を実行する、上述したことによる方法。
【００７３】
１５．上記研磨工程中に、上記研磨領域内において上記研磨ベルトの裏面に力を与える工程が同時に行われる、上述したことによる方法。
【００７４】
１６．上記力を与える工程が、空気を加える、上述したことによる方法。
【００７５】
１７．上記研磨工程が、上で処理される被加工物の幅よりも大きい幅を有する研磨ベルトを使用する、上述したことによる方法。
【００７６】
１８．上記研磨工程が、上で処理される被加工物の幅よりも小さい幅を有する研磨ベルトを使用する、上述したことによる方法。
【００７７】
１９．上記前進工程が、上記部分と上記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる、上述したことによる方法。
【００７８】
２０．上記前進工程中に、それまで使用されていた部分が上記巻き取り領域に収容され、新しい部分が上記供給領域を離れて現れる、上述したことによる方法。
【００７９】
２１．上記研磨工程が、研磨材による研磨を実行する、上述したことによる方法。
【００８０】
２２．上記研磨工程が、非研磨材による研磨を実行する、上述したことによる方法。
【００８１】
２３．上記研磨工程中に、上記研磨領域内において上記研磨ベルトの裏面に力を与える工程が同時に行われる、上述したことによる方法。
【００８２】
２４．上記力を与える工程が、空気を加える、上述したことによる方法。
【００８３】
２５．上記研磨工程が、上で処理される被加工物の幅よりも大きい幅を有する研磨ベルトを使用する、上述したことによる方法。
【００８４】
２６．上記研磨工程が、上で処理される被加工物の幅よりも小さい幅を有する研磨ベルトを使用する、上述したことによる方法。
【００８５】
２７．第１の端部と、第２の端部と、研磨面と、裏面とを有する研磨ベルトを用いて研磨するようになっている研磨装置であって、該研磨ベルトの第１の端部を接続することができる巻き取り領域と、該研磨ベルトの第２の端部を接続することができる供給領域と、被加工物の処理領域が、経路に沿って存在するように、該巻き取り領域と供給領域との間を移動する該研磨ベルトのための該経路を形成する支持構造体であって、前記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないように構成されている支持構造体と、上記処理領域内で、該研磨ベルトの一部を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨が可能である第１の駆動機構と、該研磨ベルトの新たな部分を、上記処理領域内に配置して、該処理領域内で、該研磨ベルトの新たな部分を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨に用いることができるように、該研磨ベルトを前進させることを実行できる第２の駆動機構とを備える研磨装置。
【００８６】
２８．上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの部分を緊張させるテンショニング機構をさらに含む、上述したことによる装置。
【００８７】
２９．上記テンショニング機構が、クラッチである、上述したことによる装置。
【００８８】
３０．上記支持構造体が、上記供給領域と巻き取り領域との間に存在する研磨ベルト経路上に配置された複数のローラを含み、該研磨ベルトが、該研磨ベルトの研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面のみが、該複数のローラに接触するように、該複数のローラによって前進する、上述したことによる装置。
【００８９】
３１．上記複数のローラが、垂直方向に往復運動して、それにより上記部分を二方向に直線的に移動させる第１の複数のローラと、固定軸周りに回転し、それによってそれらの間に上記研磨領域を形成する第２の複数のローラとを含む、上述したことによる装置。
【００９０】
３２．上記第１の複数のローラが、少なくとも別のローラが、反対方向に垂直方向に動いたときに、一方の方向に垂直方向に動く少なくとも一つのローラを含む、上述したことによる装置。
【００９１】
３３．上記第１の駆動機構が、上記研磨ベルトの２つの異なる端部において、回転運動を直線運動に変換する、上述したことによる装置。
【００９２】
３４．上記第１の駆動機構が、モータと、該モータを用いて回転することができる少なくとも一つの軸と、該少なくとも一つの軸に接続された一対のドライブマウントと、各研磨ベルト取付け機構が、該研磨ベルトの端部と、該一対のドライブマウントの異なる一方との間に連結されるような、一対の研磨ベルト取付け機構とを含み、上記モータを用いることにより、上記少なくとも一つの軸の回転と、上記一対のドライブマウントの回転と、該研磨ベルト取付け機構と該研磨ベルトの端部との対の往復直線運動とが引き起こされる、上述したことによる装置。
【００９３】
３５．上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの部分を二方向に移動させることによる上記研磨工程が、該研磨ベルトの裏面のみが上記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの部分を該支持機構上で移動させ、該研磨領域内で、該研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによる上記研磨工程が、該研磨ベルトの裏面のみが上記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの新たな部分を該支持機構上で移動させる、上述したことによる方法。
【００９４】
３６．上記研磨ベルトを設ける工程及び前進させる工程が、それぞれ、上記部分及び新たな部分をそれぞれ、上記研磨工程中に動かすことができるように、該研磨ベルトの上記第１の端部及び第２の端部を配置している、上述したことによる方法装置。
【００９５】
３７．上記研磨工程中に、上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの部分をテンショニングする工程も含まれている、上述したことによる方法。
【００９６】
３８．上記研磨工程中に、上記研磨ベルトの第１の端部及び第２の端部が、それぞれ、上記供給領域及び巻き取り領域内で静止したままである、上述したことによる方法。
【００９７】
３９．上記研磨工程中に、上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの部分をテンショニングする工程も含まれている、上述したことによる方法。
【００９８】
４０．上記研磨工程が、それぞれ、接触させるために、プラテン上の上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させ、それにより、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間の研磨を行なう工程をさらに含む、上述したことによる方法。
【００９９】
４１．上記研磨工程が、それぞれ、接触させるために、プラテン上の上記研磨領域内で、上記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させ、それにより、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間の研磨を行なう工程をさらに含む、上述したことによる方法。
【０１００】
４２．上記支持構造体が、上記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないと共に、該研磨ベルトの部分が、上記処理領域内で二方向に直線的に研磨するのに使用されるように、該研磨ベルトの部分を支持する、上述したことによる装置。
【０１０１】
４３．上記巻き取り領域が、上記研磨ベルトの第１の端部を配置するようになっており、上記供給領域が、上記部分及び新たな部分をそれぞれ、上記処理領域内で二方向に直線的に研磨する上記第１の駆動機構によって二方向に直線的に移動させることができるように、該研磨ベルトの第２の端部を配置するようになっている、上述したことによる装置。
【０１０２】
４４．上記第２の駆動機構が、上記部分及び新たな部分が、それぞれ上記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、上記研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する、上述したことによる装置。
【０１０３】
４５．上記第２の駆動機構が、上記研磨ベルトの上記部分及び新たな部分が、それぞれ上記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、該研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する、上述したことによる装置。
【０１０４】
４６．被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内に配置された研磨パッドの一部の二方向の直線運動を引き起こす方法であって、駆動軸の回転運動を生成する工程と、該駆動軸の回転運動を、スライド部材の二方向の直線運動に変換する工程と、対応する該スライド部材の二方向直線運動によって、上記処理領域内で、上記研磨パッドの部分の二方向直線運動を引き起こす工程であって、該研磨パッドの部分の二方向直線運動が、上記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される工程とを備える方法。
【０１０５】
４７．上記引き起こし工程中に、上記研磨パッドが、供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置されている、上述したことによる方法。
【０１０６】
４８．上記引き起こし工程中に、上記研磨パッドが、上記スライド部材上に設けられたローラを通過する、上述したことによる方法。
【０１０７】
４９．上記変換工程が、上記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、上記引き起こし工程が、上記処理領域内で、上記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する、上述したことによる方法。
【０１０８】
５０．上記研磨パッドの部分が、上記スライド部材が水平方向に動く距離よりも、少なくとも２倍長く水平方向に動く、上述したことによる方法。
【０１０９】
５１．上記研磨パッドの部分が、上記スライド部材よりも多くの量を移動する、上述したことによる方法。
【０１１０】
５２．上記引き起こし工程が、複数のローラ上にパッド経路を形成することを含む、上述したことによる方法。
【０１１１】
５３．上記パッド経路が、上記研磨パッドの裏面のみが、上記複数のローラに物理的に接触することを実現する、上述したことによる方法。
【０１１２】
５４．上記引き起こし工程中に、上記研磨パッドが、上記スライド部材上に設けられたローラを通過する、上述したことによる方法。
【０１１３】
５５．上記変換工程が、上記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、上記引き起こし工程が、上記処理領域内で、上記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する、上述したことによる方法。
【０１１４】
５６．上記研磨パッドの部分が、上記スライド部材が水平方向に動く距離よりも、少なくとも２倍長く水平方向に動く、上述したことによる方法。
【０１１５】
５７．上記研磨パッドの部分が、上記スライド部材よりも多くの量を移動する、上述したことによる方法。
【０１１６】
５８．上記引き起こし工程が、パッド経路を複数のローラ上に形成することを含む、上述したことによる方法。
【０１１７】
５９．上記パッド経路が、上記研磨パッドの裏面のみが、上記複数のローラに物理的に接触することを実現する、上述したことによる方法。
【０１１８】
６０．溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用する処理領域に対応する、研磨パッドの一部によって、所定の領域内で二方向直線運動を引き起こす装置であって、回転可能な軸を含む駆動アセンブリと、スライド領域内で移動可能であるスライド部材であって、該回転可能な軸が、該スライド部材の二方向の直線運動を引き起こすように、上記駆動アセンブリに機械的に結合されているスライド部材とを備え、該スライド部材の二方向の直線運動が、上記研磨パッドの上記部分の対応する二方向の直線運動を引き起こすように、該研磨パッドが、該スライド部材を介して配置されており、該研磨パッドの部分の二方向の直線運動が、上記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される、装置。
【０１１９】
６１．上記駆動アセンブリが、上記回転可能な軸に連結され、かつ別の回転可能な軸を含むギヤボックスと、該別の回転可能な軸に連結されたクランクと、リンクと上記スライド部材との間に連結されたリンクとを含む、上述したことによる装置。
【０１２０】
６２．上記スライド部材が、複数のローラを含む、上述したことによる装置。
【０１２１】
６３．上記スライド部材の二方向の直線運動が水平動である、上述したことによる装置。
【０１２２】
６４．上記処理領域内における、上記研磨パッドの部分の二方向の直線運動が水平動である、上述したことによる装置。
【０１２３】
６５．供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラをさらに含む、上述したことによる装置。
【０１２４】
６６．上記複数のローラが、上記研磨パッドの裏面のみが該複数のローラに物理的に接触することを可能にするように配置されている、上述したことによる装置。
【０１２５】
６７．処理領域内での、研磨パッドの一部の水平直線運動のための経路を形成する駆動アセンブリであって、該研磨パッドが、供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置さている駆動アセンブリであって、回転可能な軸を含む駆動装置と、開口部を含み、水平スライド領域をさらに含む、金属からなる単一のキャスティングと、前記キャスティングの開口部内に設けられた、供給ピン、巻き取りピン及び複数のローラであって、前記研磨パッドと共に、前記ピンにそれぞれ取付けられる前記供給スプール及び巻き取りスプールを有することが可能な該供給ピン及び巻き取りピンが、該スプールの間に配置されている、供給ピン、巻き取りピン及び複数のローラと、前記水平スライド領域内で水平方向に移動可能である水平スライド部材であって、前記回転可能な軸の回転が、該スライド部材の水平方向の動きを引き起こし、かつ前記研磨パッドの水平方向の直線運動を引き起こすように、前記駆動装置に連結され、かつ前記研磨パッドに連結することができる水平スライド部材とを備える、駆動アセンブリ。
【０１２６】
６８．上記水平スライド部材が、二方向の直線運動方向に移動し、かつ上記研磨パッドの部分の水平二方向の直線運動を引き起こすことができる、上述したことによる装置。
【０１２７】
６９．上記駆動装置が、上記回転可能な軸に連結され、かつ別の回転可能な軸を含むギヤボックスと、該別の回転可能な軸に連結されたクランクと、リンクと上記水平スライド部材との間に連結されたリンクとを含む、上述したことによる装置。
【０１２８】
７０．上記水平スライド部材が、その上で水平方向に移動可能である、上記キャスティングに取付けられた複数のレールをさらに含む、上述したことによる装置。
【０１２９】
７１．処理領域内で研磨パッドの一部をテンショニングする方法であって、一端が供給スプールに取付けられ、他端が巻き取りスプールに取付けられ、該処理領域内に配置された部分を有する研磨パッドを設ける工程と、該研磨パッドの対応する端部の移動が起きないように、上記供給スプールと巻き取りスプールのうちの一方をロックする工程と、別の駆動機構を用いた、上記処理領域内での上記研磨パッドの部分の二方向運動が起きると共に、該研磨パッドがテンショニング機構によって緊張されるように、該テンショニング機構を用いて、上記供給スプールと巻き取りスプールのうちの他方から、上記研磨パッドの対応する他端をテンショニングする工程とを備える方法。
【０１３０】
７２．上記ロックする工程が、上記供給スプールをロックし、上記テンショニングする工程が、上記巻き取りスプールからテンショニングし、上記処理領域内に新たな部分が配置されるように、上記研磨パッドを徐々に移動させる工程をさらに含み、該徐々に移動させる工程が、上記テンショニング機構を用いて、該研磨パッドを徐々に動かす、上述したことによる方法。
【０１３１】
７３．上記徐々に移動させる工程が、上記巻き取りスプールから張力を除去する工程と、上記供給スプールのロックを解除する工程と、上記テンショニング機構を用いて上記研磨パッドを徐々に移動させると共に、該供給スプールのロックが解除される工程とを含む、上述したことによる方法。
【０１３２】
７４．上記テンショニング工程が、上記研磨パッドに加えられる張力を継続的にモニタする工程と、該継続的にモニタした張力に基づいて該張力を継続的に調整する工程とを含む、上述したことによる方法。
【０１３３】
７５．上記張力を継続的にモニタする工程が、上記テンショニング工程において使用されているモータに供給されている電流をモニタする、上述したことによる方法。
【０１３４】
７６．上記テンショニング工程が、上記巻き取りスプールをテンショニングし、かつ上記研磨パッドを徐々に動かすために、上記モータを用いる、上述したことによる方法。
【０１３５】
７７．上記研磨パッドを設ける工程が、スライド部材上に配置された複数のローラと、他の複数のローラとをさらに設ける、上述したことによる方法。
【０１３６】
７８．上記研磨パッドを設ける工程が、上記研磨パッドの裏面のみが、上記複数のローラ及び別の複数のローラに物理的に接触する、パッド経路を形成する、上述したことによる方法。
【０１３７】
７９．上記テンショニング工程が、上記巻き取りスプールをテンショニングし、かつ上記研磨パッドを徐々に動かすために上記モータを用いる、上述したことによる方法。
【０１３８】
８０．上記テンショニング工程が、上記供給スプールと巻き取りスプールとの間に配置された上記研磨パッドの部分全体をテンショニングする、上述したことによる方法。
【０１３９】
８１．上記パッド経路が、上記複数のローラ及び別の複数のローラをわたって通る、上述したことによる方法。
【０１４０】
８２．上記テンショニング工程が、上記研磨パッドに加えられる張力を継続的にモニタする工程と、該継続的にモニタした張力に基づいて該張力を継続的に調整する工程とを含む、上述したことによる方法。
【０１４１】
８３．上記張力を継続的にモニタする工程が、上記テンショニング工程で使用されているモータに供給される電流をモニタする、上述したことによる方法。
【０１４２】
８４．上記テンショニング工程が、上記巻き取りスプールをテンショニングするためおよび上記研磨パッドを徐々に動かすために上記モータを用いる、上述したことによる方法。
【０１４３】
８５．溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内で、研磨パッドの一部をテンショニングし、かつインクリメントする装置であって、回転可能な軸を含む駆動アセンブリと、スライド領域内で移動可能なスライド部材であって、該回転可能な軸が、該スライド部材の二方向の直線運動を引き起こすように、上記駆動アセンブリに機械的に連結されているスライド部材であって、該スライド部材の二方向の直線運動が、上記研磨パッドの部分の対応する二方向の直線運動を引き起こすように、該研磨パッドが、該スライド部材を介して配置されている、スライド部材と、供給スプールと、巻き取りスプールと、該供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラと、上記研磨パッドの部分が、上記被加工物を化学的機械的研磨するのに使用される際に、上記巻き取りスプールに張力を与え、その結果、上記研磨パッドの部分に張力を与えるテンショニング機構とを備える装置。
【０１４４】
８６．上記テンショニング機構が、上記巻き取りスプールに連結されている、上述したことによる装置。
【０１４５】
８７．上記供給スプールに連結されたロック機構をさらに含む、上述したことによる装置。
【０１４６】
８８．テンショニング機構によって与えられる上記張力を制御するコントローラをさらに含む、上述したことによる装置。
【０１４７】
８９．上記コントローラが、上記テンショニング機構によって与えられる上記張力の制御を補助するフィードバック信号を受ける、上述したことによる装置。
【０１４８】
９０．上記テンショニング機構が、さらに、上記研磨パッドをインクリメントすることを実行する、上述したことによる装置。
【０１４９】
９１．上記テンショニング機構が、上記ロック機構が上記供給スプールをロックしていないときに、上記研磨パッドをインクリメントする、上述したことによる装置。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明による二方向直線研磨装置を示す図である。
【図２】本発明による研磨パッドの新しい部分を供給するための駆動メカニズムの簡略図である。
【図３】本発明による研磨パッドの新しい部分を供給するための駆動メカニズムを含む研磨装置の側面図である。
【図４】本発明による研磨パッドの新しい部分を供給するための駆動メカニズムを含む研磨装置の断面図である。
【図５】本発明による駆動部材を用いた固定キャスティング上で水平方向に移動可能である水平スライド部材を含むパッド駆動システムの斜視図である。
【図６】研磨パッドの二方向直線運動がもたらす処理領域を備える、キャスティングの構成部材を通る研磨パッドの経路を示す図である。
【図７】本発明による水平スライド部材及び駆動システムの側面図である。
【図８】本発明によるテンショニング及びインクリメント機構を示す図である。
【図９】本発明によるテンショニング及びインクリメント機構を制御するのに用いるコントローラを示す図である。
【図１０】本発明によるテンショニング及びインクリメント機構を用いた好適な動作のフローチャートである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004528998.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月10日(2003.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨ベルトを、支持機構上で、供給領域と巻き取り領域との間に設ける工程であって、前記研磨ベルトは、第１の端部が、最初に前記供給領域から取り除かれ、かつ前記巻き取り領域に接続されており、また第２の端部が、前記供給領域に接続されたままであるような、前記第１の端部と、第２の端部と、研磨面及び裏面を有する、工程と、
前記研磨ベルトの一部を、研磨領域内で、二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、
前記研磨ベルトを前進させて、研磨に使用される新たな部分を得る工程であって、前進させる該工程は、該研磨ベルトの前記研磨面が、前記支持機構によって劣化しないように、前記研磨ベルトを該支持機構上で前進させる工程と、
前記研磨ベルトの前記新たな部分を二方向に直線状に動かすことによって研磨する工程と、
前記前進及び研磨工程を、新たな部分を用いて繰り返す工程とを具備する、二方向の直線研磨を実現する方法。
【請求項２】
前記前進工程は、前記研磨ベルトを該研磨ベルトの前記研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面から支持する前記支持機構内で、該研磨ベルトを複数のローラをわたして進ませる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記研磨ベルトの前記部分を用いた研磨の前に、第１の被加工物を前記研磨領域に導入する工程と、
前記第１の被加工物の研磨が完了したときに、該第１の被加工物を移動させる工程と、
前記研磨ベルトの前記新たな部分を用いた研磨の前に、第２の被加工物を前記研磨領域に導入する工程と、
をさらに具備する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨工程中には、前記研磨ベルトの一部を前記研磨領域内でテンショニングする工程が含まれる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記テンショニング工程は、前記供給領域と巻き取り領域との間に配置された複数のローラを用いる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記前進工程は、前記部分と前記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記前進工程中に、それまで使用されていた部分が前記巻き取り領域に収容され、新しい部分が前記供給領域を離れて現れる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内において前記研磨ベルトの裏面に力を与える工程が同時に行われる請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記力を与える工程は、空気を加える請求項９に記載の方法。
【請求項１０】
前記前進工程は、前記部分と前記新たな部分との間に重なる部分があるように、該新たな部分へ徐々に前進させる請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記前進工程中に、それまで使用されていた部分が前記巻き取り領域に収容され、新しい部分が前記供給領域を離れて現れる請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程が、該研磨ベルトの裏面のみが前記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの前記部分を該支持機構上で移動させ、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程が、該研磨ベルトの裏面のみが前記支持機構に接触するように、該研磨ベルトの前記新たな部分を該支持機構上で移動させる請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記研磨ベルトを設ける工程及び前進させる工程は、それぞれ、前記研磨ベルトの第１の端部及び第２の端部を、前記部分及び新たな部分をそれぞれ、前記研磨工程中に移動することができるように配置している請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記研磨工程中に、研磨に使用されていない前記研磨ベルトの端部が、前記供給領域及び巻き取り領域内で巻かれている該研磨ベルトの研磨面が、前記研磨工程中に劣化しないように、それぞれ前記供給領域及び巻き取り領域内で巻かれたままになっている請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの部分が、該研磨ベルトの部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動され、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの新たな部分が、該研磨ベルトの新たな部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの前記部分及び新たな部分をそれぞれテンショニングする工程も含まれている請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記研磨工程中に、前記研磨ベルトの第１の端部及び第２の端部が、前記供給領域及び巻き取り領域内で、それぞれ静止したままである請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記研磨工程中に、前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの部分をテンショニングする工程も含まれている請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記研磨工程は、それぞれ、接触させて、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間で研磨を引き起こすために、プラテン上で、前記研磨領域内で前記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記研磨工程は、それぞれ、接触させて、該研磨ベルトの表面と、研磨する被加工物の表面との間で研磨を引き起こすために、プラテン上で、前記研磨領域内で前記研磨ベルトの一定の部分を浮揚させる工程をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの部分が、該研磨ベルトの部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動され、
前記研磨領域内で前記研磨ベルトの新たな部分を二方向に動かすことによって研磨する工程中に、該研磨ベルトの新たな部分が、該研磨ベルトの新たな部分の裏面に接触するのみである前記支持機構の複数の可動及び回転可能ローラを用いて移動される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１の端部と、第２の端部と、研磨面と、裏面とを有する研磨ベルトを用いて研磨する研磨装置であって、
前記研磨ベルトの第１の端部を接続することができる巻き取り領域と、
前記研磨ベルトの第２の端部を接続することができる供給領域と、
被加工物の処理領域が、経路に沿って存在するように、前記巻き取り領域と供給領域との間を移動する前記研磨ベルトのための該経路を形成する支持構造体であって、前記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないように構成されている支持構造体と、
前記処理領域内で、前記研磨ベルトの一部を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨が可能である第１の駆動機構と、
前記研磨ベルトの新たな部分を、前記処理領域内に配置して、該処理領域内で、該研磨ベルトの新たな部分を二方向に直線的に動かすことによって、二方向の直線研磨に用いることができるように、該研磨ベルトを前進させることを実行できる第２の駆動機構とを首する具備する研磨装置。
【請求項２３】
前記研磨領域内で、前記研磨ベルトの部分を緊張させるテンショニング機構をさらに具備する請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記支持構造体は、前記供給領域と巻き取り領域との間に存在する研磨ベルト経路上に配置された複数のローラを含み、該研磨ベルトが、該研磨ベルトの研磨面ではなく、該研磨ベルトの裏面のみが、前記複数のローラに接触するように、該複数のローラによって前進する請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記支持構造体は、前記研磨ベルトの研磨面が、該研磨ベルトの部分を支持する該支持構造体によって使用されないと共に、該研磨ベルトの部分が、前記処理領域内で二方向に直線的に研磨するのに使用されるように、該研磨ベルトの部分を支持する請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記巻き取り領域は、前記研磨ベルトの第１の端部を配置するようになっており、前記供給領域が、前記部分及び新たな部分をそれぞれ、前記処理領域内で二方向に直線的に研磨する前記第１の駆動機構によって二方向に直線的に移動させることができるように、該研磨ベルトの第２の端部を配置するようになっている請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の駆動機構は、前記部分及び新たな部分が、それぞれ前記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、前記研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２の駆動機構は、前記研磨ベルトの前記部分及び新たな部分が、それぞれ前記処理領域内にあるときに、該処理領域内で、前記研磨ベルトの部分及び新たな部分のテンショニングをさらに実行する請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内に配置された研磨パッドの部分の二方向の直線運動を生成する方法であって、
駆動アセンブリの二方向直線運動を果たさせる工程と、
前記駆動アセンブリの二方向直線運動を、スライド部材の二方向の直線運動に変換する工程と、
対応する前記スライド部材の二方向直線運動によって、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の二方向直線運動を引き起こす工程であって、該研磨パッドの部分の二方向直線運動が、前記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される、工程とを具備する方法。
【請求項３０】
前記引き起こし工程中に、前記研磨パッドは、前記スライド部材上に設けられたローラを通過する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記変換工程は、前記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、前記引き起こし工程が、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記研磨パッドの部分は、前記スライド部材よりも多くの量を移動する請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記パッド経路は、前記研磨パッドの裏面のみが、前記複数のローラに物理的に接触する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記変換工程は、前記スライド部材の水平二方向直線運動を実行し、前記引き起こし工程が、前記処理領域内で、前記研磨パッドの部分の水平二方向直線運動を実行する請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記研磨パッドの部分は、前記スライド部材よりも多くの量を移動する請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記パッド経路は、前記研磨パッドの裏面のみが、前記引き起こし工程において、パッド上の前記複数のローラに物理的に接触することを実行する請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用する処理領域に対応する、研磨パッドの一部によって、所定の領域内で二方向直線運動を引き起こす装置であって、
二方向直線運動を引き起こすようにされた駆動アセンブリと、
駆動アセンブリに連結され。駆動アセンブリの動きにより二方向直線運動を果たすスライド部材とを具備し、
前記スライド部材の二方向の直線運動が、前記研磨パッドの前記部分の対応する二方向の直線運動を引き起こすように、該研磨パッドが、該スライド部材を介して配置されており、該研磨パッドの部分の二方向の直線運動が、前記被加工物を化学的機械的に研磨するときに利用される装置。
【請求項３８】
前記駆動アセンブリは、
前記回転可能な軸に連結され、かつ別の回転可能な軸を含むギヤボックスと、
前記別の回転可能な軸に連結されたクランクと、
リンクと前記スライド部材との間に連結されたリンクと、
を含む請求項１５に記載の装置。
【請求項３９】
前記スライド部材は、複数のローラを含む請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記スライド部材の二方向の直線状の動きは、水平動である請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラをさらに含む請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記複数のローラは、前記研磨パッドの裏面のみが、該複数のローラに物理的に接触することを、前記パッド経路が可能にするように、配置されている請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
処理領域内で、研磨パッドの一部をテンショニングする方法であって、
一端が供給スプールに取付けられ、他端が巻き取りスプールに取付けられ、処理領域内に配置された部分を有する研磨パッドを設ける工程と、
前記研磨パッドの対応する端部の移動が起きないように、前記供給スプールと巻き取りスプールのうちの一方をロックする工程と、
別の駆動機構を用いた、前記処理領域内での前記研磨パッドの部分の二方向運動が起きると共に、前記研磨パッドがテンショニング機構によって緊張されるように、該テンショニング機構を用いて、前記供給スプールと巻き取りスプールのうちの他方から、前記研磨パッドの対応する他端をテンショニングする工程とを具備する方法。
【請求項４４】
前記ロックする工程は、前記供給スプールをロックし、
前記テンショニングする工程は、前記巻き取りスプールからテンショニングし、
前記処理領域内に新たな部分が配置されるように、前記研磨パッドを徐々に移動させる工程をさらに含み、該徐々に移動させる工程は、前記テンショニング機構を用いて、該研磨パッドを徐々に動かす請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記徐々に移動させる工程は、
前記巻き取りスプールから張力を除去する工程と、
前記供給スプールのロックを解除する工程と、
前記テンショニング機構を用いて前記研磨パッドを徐々に移動させると共に、前記供給スプールのロックが解除される工程と、
を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記テンショニング工程は、
前記研磨パッドに加えられる張力を継続的にモニタする工程と、
前記継続的にモニタした張力に基づいて前記張力を継続的に調整する工程と、
を含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記テンショニング工程は、前記巻き取りスプールをテンショニングし、かつ前記研磨パッドを徐々に動かすために、前記モータを用いる請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記研磨パッドを設ける工程は、スライド部材上に配置された複数のローラと、他の複数のローラとをさらに設ける請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記パッド経路は、前記複数のローラ及び他の複数のローラをわたって通る請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
溶剤を用いた、被加工物の化学的機械的研磨に使用される処理領域内で、研磨パッドの一部をテンショニングし、かつインクリメントする装置であって、
二方向直線運動を引き起こすようにされた駆動アセンブリと、
駆動アセンブリに連結され、駆動アセンブリの動きにより二方向直線運動を果たすスライド部材であって、前記研磨パッドは、該スライド部材を介して配置され、スライド部材の二方向直線運動が、研磨パッドの部分の対応する二方向直線運動を引き起こすスライド部材と、
供給スプールと、
巻き取りスプールと、
前記供給スプールと巻き取りスプールとの間にパッド経路を形成する複数のローラと、
前記研磨パッドの部分が、前記被加工物を化学的機械的研磨するのに使用される際に、前記巻き取りスプールに張力を与え、その結果、前記研磨パッドの部分に張力を与えるテンショニング機構とを具備する装置。
【請求項５１】
前記テンショニング機構は、前記巻き取りスプールに連結されている請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記供給スプールに連結されたロック機構をさらに含む請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記テンショニング機構によって与えられる前記張力を制御するコントローラをさらに含む請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記コントローラは、前記テンショニング機構によって与えられる前記張力の制御を補助するフィードバック信号を受信する請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記テンショニング機構は、さらに、前記研磨パッドをインクリメントすることを実行する請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
前記テンショニング機構は、前記ロック機構が前記供給スプールのロックを解除するときに、前記研磨パッドをインクリメントする請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
請求項１の全ての工程を有する方法で製造された集積回路。
【請求項５８】
請求項２９の全ての工程を有する方法で製造された集積回路。
【請求項５９】
請求項４３の全ての工程を有する方法で製造された集積回路。
【国際調査報告】
2004528998.tif 000061
2004528998.tif 000062
2004528998.tif 000063