(57)【要約】パッド１２の作用表面２２をルータビット２４と少なくとも１つの突出した停止部材３３とに対向させて離間し、かつビット２４の外方端部が停止部材３３を越えて突出し、パッド１２を支持表面１０上に位置決めすることにより、各溝７０，７６，７８，８０〜８１がＣＭＰパッド１２に形成される。ビット２４が回転する場合に、ビット２４とパッド１２との相対的軸方向移動により、ビット２４の外方端部がパッド１２に初期凹所を刻む。ビット２４とパッド１２の相対的側方向移動により、凹所から離れた側方に延在しかつ凹所と実質的に同様の深さを有する溝７０が形成される。初期凹所と溝７０の深さは停止部材３３との接触状態を維持するためにパッド１２の作用表面２２に負圧を作用させることにより制限されている。種々の溝パターンを形成するために、ビット２４とパッド１２との異なる側方向移動が使用され、その深さは停止部材３３により精確に制御されている。
2004514565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッドの作用表面をルータビット及び該ルータビットに隣接する少なくとも１つの停止部材に対向させて離間する状態に前記パッドを支持表面に配置し、前記ビットの外方端部が前記停止部材を越えて前記パッドに向けて突出しているステップと、
前記パッドの作用表面が前記停止部材に向けて移動するように、圧力差動を前記パッドに対して作用させるステップと、
前記パッドの作用表面以下の深さに前記パッドを刻むことにより、前記外方端部が初期凹所を形成することを作用させるために、前記ルータビットと前記パッドとの軸線方向移動を提供しかつ前記ルータビットを回転させるステップであって、前記凹所深さは前記パッドの作用表面が移動して前記停止部材と接触することを作用させる前記圧力差動により制限されるステップと、
回転している前記ビットが前記初期凹所と離れて側方向に延在しかつ前記凹所深さと実質的に同様の深さを有する溝を刻み込む作用をする前記圧力差動により、前記パッドの作用表面が前記停止部材と接触状態を維持している間に、回転している前記ルータビットと前記パッドの側方向移動を提供するステップと、
を備えることを特徴とするパッドに溝を形成するための方法。
【請求項２】
負圧を前記パッドの作用表面に作用させることにより、少なくとも部分的に前記圧力差動が作られることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ルータビットと前記パッドとの前記側方向移動は、前記ビットの外方端部が、前記パッドの作用表面に少なくとも１つの螺旋溝を刻むというものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ルータビットと前記パッドとの前記側方向移動は、前記ビットの外方端部が前記パッドの作用表面に少なくとも８本の螺旋溝を刻むというものであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ルータビットと前記パッドとの前記側方向移動は、前記ビットの外方端部が前記パッドの作用表面に少なくとも３２本の螺旋溝を刻むというものであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ルータビットと前記パッドとの前記側方向移動は、前記ビットの外方端部が前記パッドの作用表面に少なくとも６４本の螺旋溝を刻むというものであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ルータビットと前記パッドとの前記側方向移動は、前記パッド作用表面の環状区分にジグザグ溝パターンを形成するために、前記ビットの外方端部が実質的に一定の半径の両側に延びる少なくとも１本のジグザグ溝を刻むというものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記溝を複数形成するために、前記ビットの外方端部が周期的に前記パッドから後退しかつ前記パッドに再挿入するように、前記圧力差動を停止するステップと、前記ビットに対して前記パッドの位置を変えるステップと、前記パッドに対して前記圧力差動を再度作用させるステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記側方向移動は、前記中心軸線を中心として前記パッドを回転させる間に、同時に、回転している前記ビットを前記パッドに対して側方向に移動させることを備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
フレームに設けられたルータ及び少なくとも１つの突出している停止部材であって、前記ルータが前記停止部材に隣接して位置決めされたビット及び該ルータビットを回転させるための駆動モータを備え、かつ前記ビットが前記停止部材を越えて突出する長さの外方端部を有してなるルータ及び停止部材と；
前記パッドの作用表面を前記ルータビット及び前記停止部材に対して離間状態に対向させて前記パッドを支持するための表面と；
前記作用表面より下方の深さにパッドを刻み込むことで、前記ビットの回転により初期凹所が形成されるというように、前記ルータビットと前記パッドとの軸線方向移動を提供するための軸線方向移動手段と；
前記パッドの作用表面が前記凹所深さを制限するための前記停止部材と接触するようにするために、圧力差動を前記パッドに再度作用させるための流体システムと；
前記初期凹所から離れて側方向に延びかつ前記凹所深さと実質的に同様の深さを有する溝を回転している前記ビットが刻むようにするために、前記差動圧力によって前記パッドの作用表面が前記停止部材と接触状態を維持している間に、回転している前記ルータビットと前記パッドとの側方向移動を作用させるための側方向移動機構と；
を備えることを特徴とするパッドに溝を形成するための装置。
【請求項１１】
前記流体システムは、負圧を前記パッドの作用表面に作用させるための負圧システムを備えることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記支持表面がプラテンにより形成されてなり、前記軸線方向移動の少なくとも一部が前記差動圧力により提供され、かつ前記軸線方向移動手段が、前記パッド内の対応するチャネルと係合しかつ前記ビット及び前記停止部材に対して移動するように前記パッドを案内するために、前記プラテンに設けられた少なくとも１つの案内ポストをさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
複数の停止部材を備え、該各停止部材は、それぞれ前記凹所と前記溝の深さを変更するために軸線方向調節可能であるように、前記フレームの部材内にネジ切りされて挿入されたピンを有していることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
前記側方向移動機構は、前記ルータを支持するためのプラットホームであって、回転している前記ルータビットを前記ルータビットの回転軸線に対して横断する少なくとも一方向に移動させるためのプラットホームを備えることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
前記プラテンが回転している間に回転している前記ビットの側方向移動により、前記パッドの作用表面に螺旋溝が形成されるというように、前記側方向移動機構は、前記支持表面を回転させるための駆動モータ、及び前記パッドと係合して共に回転させるための前記支持表面上の手段を備えていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
前記パッド作用表面に対する前記ルータビットの位置が円筒座標Ｒ，θにより規定され、かつ前記側方向移動により前記パッド作用表面に１つ又は２つ以上の螺旋溝を形成することが可能であるというように、前記側方向移動装置が、前記ルータを支持するためのプラットホームであって、回転している前記ビットを前記ビットの回転軸線に対して横断するｘ−ｙ平面における複数の方向に側方向移動させるためのプラットホームをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記パッド作用表面に対する前記ルータビットの位置はデカルト座標ｘ，ｙにより規定されるというように、前記側方向移動機構は、前記ルータビットの回転軸線に対して横断する平面において移動するために、前記ルータを支持するためのプラットホームを備え、かつ前記側方向移動により前記作用表面に１つ又は２つ以上の溝が形成可能であることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１８】
前記側方向移動機構により提供される側方向移動により、回転している前記ルータビットが、前記パッド作用表面の環状区分にジグザグ溝パターンを形成するように、実質的に一定の半径の両側に延びる少なくとも１つのジグザグ溝を形成することが可能であることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記軸線方向移動手段が、前記ビットを該ビットが回転する軸線に沿って移動させることにより、前記ビットの外方端部の突出長さを変化させるための軸線方向移動機構を備えることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨パッドを製造する分野に関するもので、より詳しくは特に、半導体基板の化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）で使用される研磨パッド上にマクロテクスチャとされた表面を形成することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
化学的機械的研磨は、光学レンズ及び半導体ウェハを研磨するための技術として多年に渡って使用されてきた。より近年、化学的機械的研磨は、二酸化ケイ素の金属間誘電体層（ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌａｙｅｒ）を研磨するための手段として、及び各導電体層が種々の基板上に製造されている際に、集積回路装置内の各導電体層の各部分を除去するための手段として発展してきた。例えば、二酸化ケイ素層の上面が高さ及び幅において下方に配置されている金属相互接続部と対応する一連の非平坦ステップにより特徴付けられるというように、二酸化ケイ素層が金属相互接続部を一致して被覆することがある。
【０００３】
金属間誘電体層の上面におけるステップ高さの変化は、いくつかの望ましくない特性を有している。このような非平坦誘電体層は、後続の各フォトリソグラフィ処理ステップの光学分割（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を妨げることがあり、高分解能ラインを印刷することを極端に困難にする。他の問題点としては、金属間誘電層上に第２金属層を被覆する際に作られるステップが含まれることである。そのステップの高さが比較的大きい場合には、第２金属層内に開回路が形成されるというように、金属被覆が不完全となることがある。
【０００４】
これらの問題点と戦うために、金属間誘電体層の上面を平坦化するために種々の技術が発展されてきた。そのような一手法は、誘電体層の上面に沿って突出している各ステップを除去するために、研ぎ粉研磨（ａｂｒａｓｉｖｅ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を使用することである。この手法によれば、シリコン基板ウェハが、キャリヤの下方に下向きに載置されかつキャリヤと研磨パッドで被覆されたテーブル又はプラテンとの間にて加圧される。前記研磨パッドは、スラリーとされた研ぎ粉材料により連続的にコーティングされている。
【０００５】
スラリーが存在する状態でプラテンと基板ウェハとを互いに移動させることによってウェハの接触面が平坦化されるというように、研ぎ粉スラリーをパッドの上面にデポジットするための手段、及び基板ウェハを研磨パッドに強制的に加圧するための手段が更に提供されている。前記突出している各ステップを擦るために、ウェハとテーブルの双方を互いに回転することもある。この研ぎ粉研磨プロセスは、誘電体層の上面が実質的に平坦になるまで継続される。
【０００６】
研磨パッドは、ポリウレタン又は合成樹脂バインダで含浸された不織繊維といった均質材料からなり、またはパッドの厚さ全体に渡って不均一な各物理的性質を有する多層ラミネートから構成されよう。ポリウレタン研磨パッドは、通常、型内に反応性組成物を配置し、その組成物を硬化させてパッド材料を構成し、次いでパッド材料を所望のサイズ及び形状に打ち抜きすることにより構成されている。ポリウレタン又は樹脂バインダを構成する反応物（ｒｅｇａｍｅｎｔ）も筒状コンテナ内で反応されよう。構成後、パッド材料の筒状部品が、研磨パッドとして実質的に使用されるスライスに切断される。通常のラミネートされたパッドは、ポリウレタンバインダを有する多孔性ポリエステルフェルトを備えた堅固ではあるが弾性的に支持する層の上にラミネートされた海綿状かつ弾性を有するマイクロポーラスポリウレタン層といった複数の層を有している。研磨パッドは、通常、５０〜８０ミルの範囲、好ましくは約５５ミルの厚さと、約２２．５インチというような１０〜３６インチの範囲の直径とを有している。
【０００７】
研磨パッドは、さらに、種々の技術を使用して表面加工により形成されるマクロテクスチャとされた作用表面を有していよう。これらの多くの技術は高価であり、かつ広範に変化する各深さの望まない表面特徴を生成する。表面特徴は、起伏、孔、しわ、隆起（ｒｉｄｇｅ）、スリット、窪み、突起、ギャップ、及び凹所を含んでいる。研磨パッドの巨視的表面テクスチャに影響する他の要因は、サイズ、形状、表面特徴の分布周期又は間隔である。研磨パッドは、通常、製造プロセスに本質的な要因から生じるパッドの微視的バルクテクスチャによりもたらされたマイクロテクスチャとされた表面を有している。通常、パッド表面全体を研磨するわけではないので、パッドのマイクロテクスチャと表面加工により形成されたマクロテクスチャとが、研磨が生じるパッドの部分内に形成されるだけである。
【０００８】
研磨プロセス中に、ウェハ表面から除去された材料とスラリー内の（シリカといった）研ぎ粉は、研磨パッド表面及びその付近における研磨パッドの微視的かつ巨視的バルクテクスチャ内の凹所、孔、及び他の自由空間内に押し固められかつ埋設される傾向がある。安定した高研磨率を達成しかつ維持する点における一要因は、パッド表面を清浄状態に形成しかつ維持することである。他の要因は、パッドとウェハの各接触表面間で水の層が増大することにより引き起こされるハイドロプレーニング効果を減少させ又は防ぐことである。制御された手法でパッドの可撓性を増大させることが研磨均一性（すなわち、研磨されたウェハ表面の均一性）を増大させることも、確定している。
【０００９】
よって、通常のパッドによってウェハ表面を均一かつ高品質に研磨することを着実に達成することは、３つの問題点をもたらしてきた。これらのうち第１の問題点は、パッドとウェハとの間に、一様でない研磨を生じかつパッドとウェハの双方を損傷する研ぎ粉粒子と屑とが蓄積することである。第２に、通常のプロセス中にウェハとパッドとの間におけるハイドロプレーニングによる一様でない研磨により、生じるウェハ損傷の故に製品歩留まりの比較的高い損失が生じていた。第３に、一様でない研磨とウェハ損失は、さらに、従来の製造技術により製造された過度に剛性を有するパッドにより生じていた。従って、均一に研磨された表面を有する高品質ウェハを着実に製造することができる研磨パッドを提供するための方法及び装置に対する要求がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
よって、本発明は、高品質ウェハ上に一様に研磨された表面を着実に形成することが可能である研磨パッドを製造するためのパッド溝付け方法及び装置を提供する。本装置は、パッドの作用表面に溝を加工するためのルータにより係合するために、研磨パッドを所定位置に保持するための位置決めポストを有するプラテンを備えている。パッドに溝が付けられる際に、溝の深さを精確に制御するために、離隔機構がパッドの作用表面とルータを保持しかつ回転させるためのチャックとの間を一定かつ精確に離隔する。
【００１１】
パッドの作用表面をルータビットに対向させて離間する状態に、パッドがプラテンの支持表面上に配置される。ルータチャックと駆動モータは、フレームによりパッドに対向支持されている。前記離隔機構は、ルータビットが通る開口に隣接するフレームに設けられた少なくとも１つ、好適には２つ又は３つ以上の停止部材を備えている。ビットの外方端部が（各）停止部材を越えて突出しており、該停止部材は好適には軸線方向調整可能なようにフレーム内にネジ切りされて挿入されたピンである。先ずルータビットの外方端部へ、次いで（各）停止部材へとパッドを引き寄せるために、パッドの作用表面に対して負圧を作用させるための負圧システムが設けられている。
【００１２】
負圧がパッドに作用している間のモータによるルータビットの回転により、ビットの外方端部が、作用表面より下方の深さとなるようにパッドに初期凹所（孔）を刻むようになる。凹所深さは（各）停止部材により精確に制限され、該停止部材は、回転しているビットがパッドを刻んで初期凹所を形成する際に、パッドの作用表面と接触する。初期凹所の形成後に、負圧がパッドを（各）停止部材と接触状態に維持している間に、側方向移動機構により、回転しているルータビットとパッドとの間の相対的側方向移動が生じる。
【００１３】
この側方向移動により、回転しているビットが、初期凹所より離れて延在しかつ初期凹所の深さと実質的に同様の深さを有する溝をパッドに刻むようになる。側方向移動機構は、高架梁から吊り下げられかつｘ−ｙ平面内で相対移動するように構成されている上方プレート及び下方プレートを備えてもよい。例えば、上方プレートは、高架梁に設けられ、かつ１つ又は２つ以上の電動化されたネジによりＸ方向に（Ｘ軸に沿って）に駆動されてもよく；かつルータフレームは下方プレートから吊り下げられており、該下方プレートは上方プレートに設けられかつ１つ又は２つ以上の電動化されたネジによりＹ方向に駆動されてもよい。変形例として、ルータフレームの代わりにプラテンが、上記ｘ−ｙ移動のために同様に設けられてもよく、あるいはプラテンとルータフレームとが上記移動のために設けられてもよい。さらに、ルータビットとパッドとの側方向移動を作用させるための追加の手段を提供するために、プラテンが駆動モータにより回転されてもよい。
【００１４】
負圧によりパッドがルータビットと（各）停止部材に引き寄せられるように、（Ｚ軸に沿う）Ｚ方向の（各）停止部材とパッドの間の相対運動が負圧により提供されてもよいことは、前述の記載から導かれる。直径が大きくかつ厚さが小さいことにより研磨パッドが可撓性を有している場合には、このパッドの移動を案内する必要はないであろう。さらに、Ｚ軸に沿うパッドの著しい移動は、ルータビットがＺ軸に沿って移動することがないこと及びビットとパッドの間の側方向の移動中にビット深さを維持するように負圧を使用することにより、防止されている。
【００１５】
しかしながら、Ｚ軸に沿うパッドの移動は、ルータビットの回転軸線と平行な軸線に沿ってプラテンから外方に突出している複数の、好適には２つ又は３つ以上のポストにより案内されてもよい。これらの案内ポストは、さらに、プラテンがプラテン駆動モータにより回転する場合に、パッドを回転させるために取り付けてもよく、かつパッドを研磨する以外に、より大きな厚さ及びより小さな直径を有する剛性のディスクといったディスクに溝を付けるために特に有用である。既に指摘したように、上方及び下方の側方向移動プレートは、Ｘ軸及びＹ軸に沿ってパッドに対して相対的なルータビットの側方向移動を提供する。従って、デカルト座標ｘ，ｙ，ｚ又は円筒座標Ｒ，θ，Ｚに従ってパッドに対してルータビットを移動させてもよい。
【００１６】
前述の相対的側方向移動により、パッドの作用表面に刻み込まれた各溝が、左螺旋又は右螺旋パターン、異なる溝密度を有するジグザグパターンを有することを可能とし、各パターンは、異なる半径を有する内側円及び外側円の各溝にてパッドの周方向に一定の半径に従い、各溝間のエリアには螺旋溝又はジグザグ溝を有し、異なる半径の内側及び外側の各セクタは、異なる螺旋パターン又はジグザグパターン、又はこれらのパターン又は他のパターンのあらゆる組合せを有している。さらに、パッドの作用表面のパターン化された部分は、ウェハの研磨が行われるエリアにのみ限定されてもよい
【００１７】
各停止部材（該停止部材は、好適には、対称的なピンである）の突出長さを軸線方向に調節することにより、又は軸線方向に取り付けられた各停止部材に対してルータビットの突出長さを軸線方向に調節することにより、各溝の深さは、異なる各パターンに対して変化させてもよい。増大した可撓性のパッドを提供するために、各溝はパッド厚さの８０％までの深さでパッド内に侵入してもよい。パッドの可撓性は、例えば、８本、３２本、又は６４本の螺旋のパターンというように、形成される溝の総数により調節してもよい。
【００１８】
本発明により製造されるＣＭＰパッドの作用表面における各溝は、ウェハ研磨中のハイドロプレーニング効果を非常に低減しており、結果として、より高い研磨率を達成可能である。多くの螺旋溝数を有するパターンは、多くの溝が同一期間に研磨されるウェハ表面を通過するので、少ない螺旋溝数を有するパターンよりも一層効果的にハイドロプレーニング効果を低減可能である。選択された溝パターンによるパッド可撓性の増大は、ウェハ表面の研磨均一性を向上するためにも役に立つ。研磨パッド表面の異なる区分内での研磨率分布を制御するために、ジグザグ溝パターンの溝密度は変化してもよく、これによりウェハ表面内の研磨均一性も向上する。
【００１９】
本発明により提供される研磨パッドは、二酸化ケイ素、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、スピン・オン・グラス（ＳＯＧ）、ポリシリコン、及び窒化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）といった誘電材料のウェハを研磨するために理想的である。研磨パッドは、銅、アルミニウム、タングステン、及びこれらの金属及び他の金属の合金といったウェハ又はディスクを研磨するために使用されてもよい。
【００２０】
本発明の特徴点、作用、及び有利点は、添付の図面に関連して記載した以下の好適な実施形態の詳細な記載からよりよく理解されよう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３には、本発明の研磨パッド溝付け方法及び装置が最良の形態で示されている。研磨装置はプラテン１０を有し、該プラテン上に研磨パッド１２が支持されかつ複数の保持ポスト１４により固定された半径方向位置に保持されている。図３に示す各矢印Ｚとエアギャップ１７により図示するように、プラテンの表面から離れる方向へ軸線方向移動するようにパッドが案内されるために、各保持ポスト１４が、パッド本体内又はパッド周縁部内に形成されかつパッドの中心軸線Ｃと平行に延びているチャネル又は凹所１６内（図４）に収まっている。しかしながら、軸線方向調節可能な各ルータ及び／又は溝付けされる部分の移動を可能とするために充分大きな直径及び小さな厚さの可撓性パッドのために、各保持ポスト１４は無案内クランプにより置換してもよい。
【００２２】
チャック２６内に取り替え可能に保持されかつルータモータ２８により順に駆動されるルータビット２４が、パッド１２の作用表面２２に対向して位置決めされている。ルータモータ２８は、好適には何れも筒状である前記フレームと前記ケーシングの各同心壁部の間に環状空間３４が形成されるように、ケーシング３２により取り囲まれたフレーム３０により担持されている。可撓性ホース３８によりケーシング３２に取り付けられたブロワ３６により、環状空間３４内に、負圧（矢印Ｖ，Ｖにて表示）が作用している。プラテンモータ２０によって駆動される駆動シャフト１８により両方向に回転するようにプラテン１０が支持されている。ルータビット２４が矢印Ｒ１により示すように正逆方向に回転され、かつプラテン１０も矢印Ｒ２により示すように正逆方向に回転されるというように、各モータ２０，２８は何れも正逆回転可能なタイプであってもよい。
【００２３】
複数の停止ピン３３がルータビット２４のための通路３５に隣接するフレーム３０の底壁部３１に設けられ、これらのピンはルータビットそれ自体の突出距離よりも短い距離だけルータビットと平行に突出している。各ピン３３の突出距離とルータビットの突出距離との差は、本発明の作用に関して以下でより充分に記載するように、ビットの端部により刻まれる溝の所望深さに等しいビットの端部３７の長さを規定している。図１に示すように、ルータモータ２８上に設けられた一対のラック２９，２９と係合する対応する一対のピニオン２７，２７を回転させることにより、ビット端部３７の突出長さを変更してもよい。ビット端部３７の突出長さを変更するための代替手段として、好適には、各ピン３３が軸線方向調節のためにネジが切られて底壁部３１内に挿入されている。各ピン３３は、対応するツールにより回転させるための係合を可能とする六角形頭部３９を有してもよい。
【００２４】
ルータビットの回転軸線及び対応する研磨パッドの中心軸線Ｃに対して垂直なｘ−ｙ平面でルータビットの側方向移動を提供するために、ルータは側方向運動機構（概略的に示した符号４２）により高架の支持又は担持部材４０に設けられている。側方向運動機構４２はｘ−ｙ平面でのルータ２４の精確な側方向移動を提供するあらゆる構造であってもよく、かつ例えば、ルータ支持部材４０が精確制御可能ロボットアームに又は該アームの一部に取り付けられる場合のように、ルータ支持部材４０がｘ−ｙ平面内でそれ自体運動可能である場合には、側方向運動機構４２は必要ない。
【００２５】
図１及び図２に例示した運動デバイスは、２つの対をなすネジ切りされた各アイレット４８，４８，５０，５０により、上方プレート４６から吊り下げられた下方プレート４４を備えている。順に、上方プレート４６は、他の２つの対をなすネジ切りされた各アイレット５４，５４，５６，５６により、２つの対をなす各ブラケット５２，５２，５３，５３から吊り下げられている。両端矢印Ｙにより図示するように、各アイレット対４８，４８，５０，５０は、それぞれ下方プレート４４のｙ軸に沿った往復運動を提供するための正逆回転可能なｙ軸モータ５９による回転によって駆動される対応する駆動ネジ５８によりネジ切りされて係合している。同様に、図２において両端矢印Ｘにより図示するように、各アイレット対５４，５４及び５６，５６が、それぞれ上方プレート４６のｘ軸に沿った往復運動を提供するための正逆回転可能なｘ軸電動モータ６２により回転する対応する駆動ネジ６０によりネジ切りされて係合されている。
【００２６】
以下では、図１〜図３を参照して、パッド溝付け装置の作用を記載する。環状空間３４内に負圧Ｖを生成するために、ブロワ３６が電源オンされる。この負圧により、軸線方向調節可能な各停止ピン３３に対向してパッド１２を持ち上げかつ／又は保持するように各矢印Ｚ，Ｚの方向に上向き力が生成し、これにより、該停止ピンは溝深さを制御するために使用される。ルータビット２４はビット端部３７の長さだけ各停止ピン３３の先端を越えて延出しており、かつルータモータ２８を電源オンすることによりビットが回転した場合に、該ビットがパッド１２内へと刻みつけるであろう。ルータは、好適には電源オンされかつ負圧の付与後に、垂直方向に調節される。負圧Ｖに応じたパッドの上方移動は、各保持ポスト１４と該ポストに対応する各凹所又は各チャネル１６との係合により案内される。凹所又はチャネルはパッド１２の本体又は周縁部に存在してもよい。ビットの端部がパッドの厚さの８０％までの深さに侵入するというように、ビット２４の端部３７がパッド厚さの８０％までの長さだけ各ピン３３の先端を越えて突出してもよい。各ピニオン２７，２７を回転させることにより、又は各ピン３３，３３を回転することにより、又はこれらの調節を組み合わせることにより溝深さを変更するために、ビット端部３７の突出長さを変更してもよい。
【００２７】
ルータビット２４がパッド内に充分に侵入した後、各停止ピン３３の先端とパッド１２の作用表面２２とが隣接することにより確定するので、図２において両端矢印Ｘ，Ｙにより示すように、ビットがｘ−ｙ平面内でパッドに対して半径方向に移動する。このｘ−ｙ方向移動が、各モータ５９，６２の作動によって下方プレート４４と上方プレート４６を互いに移動させることにより単独に達成されてもよく、又はこれらの側方向移動は、螺旋溝を形成するためにルータビット２４が半径方向に移動する間に、中心軸線Ｃを中心とするプラテン１０の回転と組み合わせてもよい。
【００２８】
各アイ４８，４８，５０，５０とネジ切りされて係合した対応する各ネジ５８，５８を回転させることにより、ｙ軸に沿った下方プレート４４の側方向移動が生じる。各アイ５４，５４及び５６，５６とネジ切りされて係合した各ネジ６０，６０を回転することにより、ｘ軸に沿った上方プレート４６の側方向移動が生じる。プラテン１０は、プラテンモータ２０によるシャフト１８の回転により回転する。従って、ルータビット２４は、デカルト座標ｘ，ｙにおけるｘ−ｙ平面内で又は研磨パッド１２についての円筒座標Ｒ，θ内で、側方向に移動してもよい。さらに、ルータビットは、図示しない通常の機構によるピニオン２７の手動回転又は電動回転により、デカルト座標及び円筒座標の双方におけるＺ軸に沿って上方又は下方に移動してもよい。
【００２９】
さらに、環状空間３４内の負圧の生成に応じたプラテン１０の表面２２から離れる方向へのパッド１２の移動及び各ピン３３の先端に対向する方向へのパッド１２の移動により、デカルト座標及び円筒座標の双方におけるｚ軸に沿った上方移動が提供される。パッドは、ブロワ３６を停止させることで負圧作用を停止した場合に、ｚ軸に沿って下方に移動する。ｚ軸に沿ったこのようなパッド１２の移動は、負圧Ｖにより発生するので、パッド厚さを横切る圧力差動（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）により生じる。変形例として、連続した空気穴又はノズル（図示せず）を介してパッドの下方に加圧空気を噴射することにより、このようなパッド移動を生じさせるための圧力差動を発生させることも可能である。
【００３０】
よって、本発明により形成される螺旋溝は、好適には、パッドの中心から開始され、パッドの外側端部で終了する（ただし、必須ではない）。螺旋パターンの方向は、図４における８本の螺旋溝及び図５における３２本の螺旋溝により示すように左巻きとするか、又は図６における６４本の螺旋溝により示すように右巻きとすることができる。実際の各溝の対向する各端部が非常に近接していて二重線では示すことができないので、図４〜図７では明瞭にするために、各溝は濃い黒色実線により記載されている。注意深い考察が現れるように、一旦挿入されたらパターンが完了するまでルータビットを後退させる必要がないというように、一本の連続溝が図４のパターン７０、図５のパターン７２、図６のパターン７４を構成している。
【００３１】
パッドの表面における各螺旋溝は、研磨中のハイドロプレーニング効果を低減し、結果として、より高い研磨率を達成することが可能である。パッド表面の研磨中にパッド表面に押し付けられたウェハの表面を同一期間により多くの溝が通過するので、同一の作用表面エリア内で螺旋溝の数が多いものは、螺旋溝の数が少ないものよりもハイドロプレーニング効果をより効果的に低減させることができる。このことから、パッド作用表面の単位面積当たりの螺旋溝の数が多いほど、ウェハ研磨のためにパッドと組み合わせて使用されるスラリーとされた研ぎ粉の除去率が高いということが導かれる。溝数の多いパッドはより可撓性を高めることもでき、このことはウェハ研磨の均一性を向上するのに役立つことができる。
【００３２】
図７は、外側溝７６、内側溝７８を構成するジグザグ溝パターン、及び３つの中間溝８０，８１，８２を示している。これらの溝は、ビットをパッドから後退させるためにブロワを停止させ、パッドに対して側方向にビットの位置を変え、かつビットをパッド内に挿入するためにブロワを再度開始することにより、別々に作られる。しかしながら、各溝７６，７８，８０，８１，８２は、相互に連結させることも可能である。その代わり、この場合には、パターンは単一の連続溝により作られ、パッドからビットを中途で後退させることが省かれる。図７の溝パターンは、パッド表面の異なる部分で溝密度が変化してもよいことを示している。このような溝密度における変化は、ウェハが研磨パッド表面に加圧される箇所に一致する研磨率分布を制御するために使用可能であり、これは、ウェハ研磨の均一性も向上することに役立つことが可能である。図４〜７に示されるパターン及び他の複雑な溝パターンを生成させるために、各位置決めモータ２０，５９，６２が好適にマイクロプロセッサ（図示せず）により制御される。
【００３３】
本明細書を学ぶ際に、本発明の各要素及び各ステップに対する種々の変更及び修正が、各要素及び各ステップの機能に非常に影響を与えることなく可能である、ということを当業者は理解するであろう。例えば、パッド及びルータに対する支持構造、溝深さを制御するための各停止部材の特性及び形状、パッドを各停止部材に対向して保持するための圧力差動を作用させるための構成、及びルータビットとパッドとの相対的側方向移動を提供するための構造というように、例示により上述した全ての構成は、これらのシステム及び構成要素の機能を提供するために現在の及び将来的な技術に従って広範に変更されてもよい。例えば、プラテンは、パッドを停止部材に対向して保持するための圧力差動を全体的に又は部分的に提供するために、パッド下方に加圧空気のクッションを提供するための一連の空気通路及び放出口を有してもよい。さらに、回転することに加えて、プラテンとパッドの双方が、上述したようなルータモータを設けるための機構４２と同様の側方向移動機構にプラテン駆動モータを設けることによりｘ−ｙ平面内で移動してもよい。従って、好適な実施形態を例示方式により詳細に示しかつ記載してきたが特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲を逸脱することなく、更なる変更及び具体化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部分断面立面図であって、その主要構成要素を概略的に示した図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切り取られた平断面図である。
【図３】図１の要部の拡大断面図である。
【図４】本発明により製造された研磨パッドであって、その溝パターンがパッドの中心付近に端を発しかつパッドの作用表面の外側端部付近で終端する８本の左巻き螺旋溝を備えた研磨パッドを示す図である。
【図５】本発明により製造された研磨パッドであって、その溝パターンがパッドの中心付近に端を発しかつパッドの作用表面の外側端部付近で終端する３２本の左巻き螺旋溝を備えた研磨パッドを示す図である。
【図６】本発明により製造された研磨パッドであって、その溝パターンがパッドの中心付近に端を発しかつパッドの作用表面の外側端部付近で終端する６４本の右巻き螺旋溝を備えた研磨パッドを示す図である。
【図７】本発明により製造された研磨パッドであって、その溝パターンが半径方向に離間した複数のジグザグ溝を備え、該各溝がパッド表面の周方向に実質的に一定の半径に沿って対称的に形成され、かつ最内溝及び最外溝の溝密度が中間溝の溝密度とは互いに異なっていることを示す図である。
【符号の説明】
１０　支持表面
１２　パッド
２２　作用表面
２４　ルータビット
３３　停止部材
７０，７６，７８，８０〜８１　溝
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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