(57)【要約】【解決手段】化学機械研磨（ＣＭＰ）システム（２００）が提供されている。キャリア（２０６）は、上部表面と下部領域とを有する。キャリアの上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハ（２０２）を保持し、回転させるよう設計されている。さらに、前処理ヘッド（２０８）が備えられており、前処理ヘッドは、ウエハ（２０２）の表面の全体部分よりも狭いウエハ（２０２）の少なくとも一部に適用されるよう設計されている。前処理ヘッド（２０８）とキャリア（２０６）とは、逆方向に回転するよう構成されていることが好ましい。さらに、前処理ヘッド（２０８）は、ウエハ（２０２）の中央部からウエハ（２０２）の縁部への方向と、ウエハ（２０２）の縁部からウエハ（２０２）の中央部への方向のいずれかに直線移動する際に振動するよう構成されている。さらに、ウエハの上面を支持するための支持ヘッド（２１２）と、コンディショニングヘッド（２１０）が備えられている。【選択図】図２Ａ−２
2004507097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
上部表面と下部領域とを有するキャリアであって、前記上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう構成されているキャリアと、
前処理ヘッドであって、該前処理ヘッドが、前記ウエハの表面の全体部分より少ない、前記ウエハの表面の少なくとも一部を覆うように、前記ウエハに適用されるよう構成された前処理ヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項２】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、前記ウエハ回転方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項３】
請求項２に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記前処理ヘッドは、前処理方向に回転するよう設計されており、前記前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向であるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項４】
請求項３に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記前処理ヘッドは、プログラム可能な速度で振動するよう構成されており、前記振動は、前記前処理ヘッドが前記ウエハの中央部と前記ウエハの縁部との間で移動される際に起きるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項５】
請求項４に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記前処理ヘッドは、前記ウエハの前記中央部から前記ウエハの前記縁部への方向と、前記ウエハの前記縁部から前記ウエハの前記中央部への方向に直線移動するよう設計されている、化学機械研磨システム。
【請求項６】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記下部領域に固定されたジンバルであって、前記キャリアが前記前処理ヘッドを受けている際に前記キャリアを調整するよう構成されているジンバルを備える、化学機械研磨システム。
【請求項７】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記上部表面にはめ込まれた保持リングであって、前記ウエハを保持するよう構成されている保持リングを備える、化学機械研磨システム。
【請求項８】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの傍らに配置されると共に、コンディショニング表面を有するコンディショニングヘッドであって、前記コンディショニング表面が、前記ウエハの上部表面と実質的に同一平面にあり、前記前処理ヘッドが前記ウエハの前記上部表面または前記コンディショニングヘッドの上に移動される際に、前記前処理ヘッドを送るまたは受けるよう設計されているコンディショニングヘッドを備える、化学機械研磨システム。
【請求項９】
請求項８に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記コンディショニングヘッドは、前記前処理方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの上方に配置された支持体であって、前記ウエハの上部表面を支持するよう構成されている支持体を備える、化学機械研磨システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記支持体は、副ヘッドと少なくとも１つの支持点のいずれかである、化学機械研磨システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記ウエハの前記全体部分より少ない、前記ウエハの少なくとも一部に適用されるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記前処理方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記ウエハの前記中央部付近と前記ウエハの前記縁部との間の方向と、前記ウエハの前記縁部付近と前記ウエハの前記中央部との間の方向に直線移動するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、支持体、バフ研磨装置、洗浄装置のいずれかであるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１６】
請求項１１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記支持点は、前記保持リングに力を加えることにより、前記ウエハを支持するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１７】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
前処理される表面を有する基板を、固定位置で保持して回転させるよう設計されたキャリアと、
前記基板の前記表面の中央部付近から前記基板の前記表面の縁部付近までの第１の方向と、前記基板の前記表面の前記縁部付近から前記基板の前記表面の前記中央部付近までの第２の方向のいずれかに、前記回転するキャリアの前記固定位置を越えて直線移動するよう構成されている主ヘッドであって、前記基板の前記表面の全体部分より少ない、前記基板の前記表面の少なくとも一部を覆うように前記基板に適用される主ヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、ウエハ回転方向に回転するよう設計されている、化学機械研磨システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記主ヘッドは、前処理方向に回転するよう構成されており、前記前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向として定められている、化学機械研磨システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記主ヘッドは、振動するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項２１】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
上部表面と下部領域とを有するキャリアであって、前記上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう構成されているキャリアと、
前処理ヘッドであって、該前処理ヘッドが、前記ウエハの表面の全体部分より少ない、前記ウエハの表面の少なくとも一部を覆うように、前記ウエハに適用されるよう構成された前処理ヘッドと、
前記キャリアの傍らに配置されると共に、コンディショニング表面を有するコンディショニングヘッドであって、前記コンディショニング表面が、前記ウエハの上部表面とほぼ同一平面にあり、前記前処理ヘッドが前記ウエハの前記上部表面または前記コンディショニングヘッドの上に移動される際に、前記前処理ヘッドを送るまたは受けるよう設計されているコンディショニングヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、前記ウエハ回転方向に回転するよう構成されており、前記前処理ヘッドは、前処理方向に回転するよう設計されており、該前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向であるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記下部領域に固定されたジンバルであって、前記キャリアが前記前処理ヘッドを受けている際に前記キャリアを適合させるよう構成されているジンバルを備える、化学機械研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、化学機械研磨（ＣＭＰ）動作の性能および効果を向上させるためのＣＭＰシステムおよび技術に関する。特に、本発明は、サブアパチャＣＭＰシステムにおいて用いられるウエハキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造では、研磨工程、バフ研磨工程、およびウエハ洗浄工程を含むＣＭＰ動作を実行する必要がある。通例、集積回路素子は、多層構造の形態をとっている。基板の層には、拡散領域を有するトランジスタ素子が形成される。それに続く層には、相互接続メタライゼーション配線が、パターニングされてトランジスタ素子に電気的に接続されていることにより、所望の機能素子が定められている。周知のように、パターニングされた導電層は、二酸化ケイ素のような誘電材料によって他の導電層から絶縁されている。メタライゼーション層とそれらに関連する誘電体層が数多く形成されるほど、誘電材料を平坦化する必要性が増大する。平坦化を行わなければ、表面の形状が多様になるため、さらなるメタライゼーション層を加工することは相当困難になる。他の用途としては、誘電材料にメタライゼーション配線パターンが形成された後に、余分なメタライゼーションを除去するために金属ＣＭＰ動作が実行される。
【０００３】
従来技術では、ＣＭＰシステムは、通例、ベルト方式、オービタル方式、またはブラシ方式のステーションを実装しており、ステーション内では、ベルト、パッド、またはブラシによって、ウエハの片面もしくは両面が、スクラブ、バフ研磨、または研磨される。ＣＭＰ動作を円滑にし、効果を高めるために、スラリが用いられる。スラリは、通例、動いている前処理表面（例えば、ベルト、パッド、ブラシなど）に導入されて、バフ研磨、研磨、またはＣＭＰプロセスによって実行される他の下処理を施される半導体ウエハの表面だけでなく、前処理表面にも塗布される。塗布は、一般に、前処理表面の動きと、半導体ウエハの動きと、半導体ウエハおよび前処理表面の間に生じる摩擦と、の組み合わせによって実現される。
【０００４】
代表的なＣＭＰシステムでは、ウエハは、回転方向に回転するキャリアに取り付けられる。ＣＭＰプロセスは、回転するウエハの露出表面が、研磨パッド方向に運動または回転する研磨パッドに対して力を掛けて押し付けられた際に実現される。一部のＣＭＰプロセスでは、回転するウエハが研磨パッドによって研磨されている時に、かなりの力を掛ける必要がある。
【０００５】
通例、ＣＭＰシステムで用いられる研磨パッドは、多孔質または繊維質の材料からなる。しかしながら、一部のＣＭＰシステムでは、研磨パッドは、その表面全体にわたって固定研磨粒子を含んでいてもよい。用いられる研磨パッドの形状に応じて、分散した研磨粒子を含むＮＨ４ＯＨまたは脱イオン水のような水溶液からなるスラリを研磨パッドに塗布することにより、研磨パッドとウエハとの間に研磨化学溶液を形成してもよい。
【０００６】
代表的なＣＭＰシステムを用いる際に、いくつかの問題が生じることがある。繰り返し生じる問題の１つは、「エッジ効果］と呼ばれており、ＣＭＰシステムがウエハの縁部をその他の領域と異なる速度で研磨する場合に、それによって、ウエハの表面に不均一なプロフィルが生じる問題である。エッジ効果に関係する問題は、２つの異なる種類に分けることができる。第１の種類は、研磨パッドとウエハの縁部との最初の接触の結果として生じるいわゆる「パッドリバウンド効果」に関する。第２の種類については、以下に記述する。
【０００７】
図１Ａは、従来技術に関するパッドリバウンド効果の図である。ウエハ２０２は、キャリア１００に取り付けられる。次いで、ウエハ２０２が、パッド表面１０２に向かって力Ｆで押し付けられることにより、ＣＭＰプロセスが実行される。この時の或る時点に、パッド表面１０２は、縁部接触域１０４ｃにおいてウエハ２０２の縁部に接触し、パッド表面がウエハの縁部で跳ね返ることにより、非接触域１０４ａが生じる。その後、パッド表面は、接触域１０４ｂにおいてウエハ２０２と接触する。しかしながら、パッド表面１０２は、ウエハ２０２の表面で再び跳ね返り、他の非接触域１０４ａを生じさせる。次いで、もう一度、パッド表面は、他の接触域１０４ｂにおいてウエハ２０２と接触する。しかしながら、パッド表面は再び跳ね返る。このように、接触域１０４ｂのようにパッド表面１０２と接触するウエハ２０２の領域は、他の領域よりも多く研磨される。その結果として、ＣＭＰプロセスを施されたウエハは、不均一なプロフィルを示す傾向を持つ。
【０００８】
エッジ効果に関係する第２の種類の問題を構成する「バーンオフ」効果が、図１Ｂに示されている。図に示すように、バーンオフ効果は、ウエハ２０２の比較的鋭い縁部が、パッド表面１０２と（例えば、縁部接触域１０４ｃにおいて）接触して、過度に研磨された場合に生じる。これは、表面パッド１０２が、縁部接触域１０４ｃとして定められる非常に小さい接触領域に対して力Ｆを加える結果として、ウエハ２０２の縁部にかなりの大きさの圧力が与えられるために生じる。バーンオフ効果の結果として、処理された研磨ウエハの縁部に、バーンリングが生じて、縁部の領域が使用不可能になるため、シリコン素子領域が無駄になる。
【０００９】
従来のＣＭＰシステムの他の欠点は、所望の仕上げ層プロフィルに沿ってウエハ２０２の表面を研磨することができない点である。通例、いくつかの加工を施されたウエハ２０２の表面は、中央の領域において異なる厚さを持つ傾向があり、縁部に向かって厚さが変化する。図１Ｃ−１に示すように、代表的な従来のＣＭＰシステムでは、パッド表面１０２は、ウエハ表面全体を覆っており、仕上げ層２０２ａの表面に力を加えるよう設計されている。その結果として、仕上げ層２０２ａが十分に平坦になるまで、仕上げ層２０２ａのすべての領域が研磨される。したがって、図１Ｃ−２に示すように、パッド表面１０２は、その波打ったプロフィルに関わらず、仕上げ層２０２ａを研磨し、それによって、仕上げ層２０２ａの厚さを不均一にする（すなわち、地点２０２ａ１、２０２ａ２、２０２ａ３、および２０２ａ４において）。周知のように、一部の回路製造の用途では、機能する素子を形成するために、ある程度の厚さの材料が維持される必要がある。例えば、仕上げ層２０２ａが誘電体層であった場合、金属線と導電ビアを形成するために、ある程度の厚さが必要になる。
【００１０】
以上の観点から、化学機械研磨システムの技術分野では、有害なエッジ効果、パッドリバウンド効果、およびエッジバーンオフ効果を十分に排除しつつ、特に目標とされたウエハ表面領域の精密で制御された研磨を可能とする必要性がある。
【００１１】
【発明の概要】
概して、本発明は、これらの要求を満たすために、ウエハの層表面の精密で制御された研磨を実行するシステムを提供する。一実施形態では、ＣＭＰシステムは、ウエハの層表面の形状に従うことにより、全体にわたって均一な厚さの層表面を形成するよう構成されてよい。好ましい実施形態において、ＣＭＰシステムは、サブアパチャ研磨構成に回転キャリアを実装することにより、上述の欠点、すなわち、エッジ効果、パッドリバウンド効果、およびエッジバーンオフ効果を排除するよう設計されている。本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【００１２】
一実施形態では、化学機械研磨（ＣＭＰ）システムが開示されている。そのＣＭＰシステムは、上部表面と下部領域とを有するキャリアを備える。キャリアの上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう設計されている。さらに、前処理ヘッドが備えられており、その前処理ヘッドは、ウエハの表面の全体部分より少ない、ウエハの少なくとも一部に適用されるよう設計されている。
【００１３】
別の実施形態では、化学機械研磨（ＣＭＰ）システムが開示されている。キャリアは、固定位置で基板を保持して回転させるよう設計されている。キャリアは、前処理される表面を含む。さらに、主ヘッドが備えられている。その主ヘッドは、回転するキャリアの固定位置を越えて、第１の方向または第２の方向のいずれかに移動するよう設計されている。第１の方向は、表面の中央部付近を起点として表面の縁部に向かっており、第２の方向は、表面の縁部付近を基点として表面の中央部付近に向かっている。主ヘッドは、さらに、表面の全体部分より少ない、表面の少なくとも一部に対して適用されるよう設計されている。
【００１４】
さらなる実施形態では、化学機械研磨（ＣＭＰ）システムが開示されている。そのＣＭＰシステムは、上部表面と下部領域とを有するキャリアを備える。キャリアの上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう設計されている。さらに、ウエハの表面の全体部分より少ない、ウエハの表面の少なくとも一部に適用されるよう設計された前処理ヘッドが備えられている。さらに、キャリアの傍らに配置されたコンディショニングヘッドが備えられている。コンディショニングヘッドは、ウエハの上部表面と実質的に同一平面にあるコンディショニング表面を有するよう設計されている。コンディショニングヘッドは、さらに、前処理ヘッドがウエハの上部表面の上に移動される際に、前処理ヘッドを送るよう設計されている。あるいは、コンディショニングヘッドは、前処理ヘッドがコンディショニングヘッドの上に移動される際に、前処理ヘッドを受けるよう設計されている。
【００１５】
本発明には、数多くの利点がある。第一に、ウエハの表面が十分に平坦になるまでウエハの表面の全領域を研磨するのではなく、サブアパチャＣＭＰシステムは、特に目標とされたウエハ表面領域を精密かつ制御可能に研磨する。したがって、一実施形態では、ＣＭＰシステムは、仕上げ層の形状に従うことにより、全体にわたって均一な厚さの仕上げ層を形成するよう構成されることが可能である。さらに、ＣＭＰシステムのサブアパチャ構成は、実装されたキャリアと共に、従来技術に関係するエッジ効果、パッドリバウンド効果、およびエッジバーンオフ効果を実質的に排除する。サブアパチャＣＭＰシステムに関するさらなる利点は、占有面積、機械の容積、および所有者のコストが、かなり小さいことを含むが、それらに限定はされない。
【００１６】
本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例示した添付図面と関連付ながら行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ウエハの層表面の精密で制御された研磨を可能とするＣＭＰシステムのための発明が開示されている。そのＣＭＰシステムは、上述のエッジ効果、パッドリバウンド効果、およびエッジバーンオフ効果を十分に排除し、それと同時に、ウエハの選択された領域にわたって研磨の程度を効果的に制御する。好ましい実施形態では、ＣＭＰシステムは、サブアパチャ研磨構成に実装されたウエハキャリアを実装している。サブアパチャ研磨構成は、本明細書においては、研磨パッドとウエハとの接触面が、ゆくゆくは、ある特定の点において、ウエハの表面よりも小さくなる可能性がある構成として定義される。
【００１８】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者にとっては、本発明がこれらの詳細の一部もしくはすべてがなくとも実行可能であることが理解されるだろう。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の工程動作の説明は省略した。
【００１９】
図２Ａ−１は、本発明の一実施例に従う、サブアパチャＣＭＰシステム２００を示す平面図である。図２Ａ−１の実施例は、ウエハ２０２の表面を研磨するよう構成された主ヘッド２０８を備える。主ヘッド２０８は、直線研磨技術（ＬＰＴ）パッド材料、回転ＣＭＰパッド材料、および固定研磨剤パッド材料などを含むがそれらに限定されない任意の種類の研磨パッドを用いて、ウエハ２０２を研磨するよう設計されている。一般に、所望の研磨レベルと精密さとを可能とする任意のパッド材料を用いることができる。
【００２０】
システム２００のサブアパチャ構成は、ウエハ２０２の異なる領域に対して、異なった除去速度または同じ除去速度を用いることにより、研磨動作に柔軟性をもたらす。研磨ヘッド全体がウエハの表面全体に接触する従来のＣＭＰシステムと異なり、サブアパチャＣＭＰシステム２００では、任意の与えられた時間に、主ヘッド２０８とウエハ２０２との接触表面のサイズが変化してよい。より詳細には、従来のＣＭＰシステムでは、研磨ヘッドは、ウエハの表面全体に力を掛けることにより、ウエハの表面全体から物質を除去して、実質的に平坦なウエハを成形する。一方、サブアパチャＣＭＰシステム２００では、主ヘッド２０８は、ウエハ２０２の選択された領域のみに力を掛けることにより、特定の期間においてのみ、それらの選択された部分から物質を除去する。
【００２１】
ウエハの接触表面積が変化するので（例えば、パッドがウエハに接触する場合）、除去速度も、プレストンの式に基づいて変化する。プレストンの式によると、除去速度＝ＫｐＰＶであり、ここで、物質の除去速度は、下向きの力（Ｐ）と線速度（Ｖ）の関数であり、Ｋｐは、特に、スラリの化学組成（すなわち、固定研磨剤材料および化学物質）、処理温度、およびパッド表面によって決定される定数であるプレストン係数である。したがって、主ヘッド２０８とウエハ２０２との接触表面が小さくなると、表面の物質の除去速度が大きくなる。一実施例では、ウエハ２０２に対して主ヘッド２０８の位置を制御する能力により、十分に平坦な表面が達成されるまで、ウエハ２０２全体を研磨するのではなく、ウエハ２０２の所望の形状に沿って物質を研磨することができる。
【００２２】
この実施例では、キャリア２０６が、主ヘッド２０８の下方に配置され、保持リング２０４を用いてウエハ２０２をはめ込むよう構成されている。保持リング２０４は、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間、ウエハ２０２と同一平面上にあるという関係を維持するように定められることが好ましい。保持リング２０４は、研磨、バフ研磨、および洗浄の繰り返しに耐えることができる硬い材料（すなわち、ＳｉＣ）で形成される。キャリア２０６は、ウエハ２０２の露出した表面が主ヘッド２０８の方に向くように方向付けられることが好ましい。研磨中、ウエハ２０２は、ウエハ回転方向２０９へ回転するよう構成されており、主ヘッド２０８は、その反対の方向すなわち前処理方向２０７へ回転するよう設計されている。前処理方向２０７へ回転することに加えて、主ヘッド２０８は、振動方向２１１に小程度の往復動を行って、振動動作を引き起こすよう構成されている。このように、回転中に、主ヘッド２０８は、振動方向２１１に振動し、それによって、ウエハ２０２に対して実行される研磨動作を向上させる。
【００２３】
一実施例では、主ヘッド２０８は、キャリア２０６とほぼ同じサイズであるよう構成されてもよい。しかしながら、他の実施例では、主ヘッド２０８は、キャリア２０２とほぼ同じサイズとなるよう設計されることが好ましい。したがって、主ヘッド２０８およびウエハ２０２のサイズが異なる（すなわち、主ヘッド２０８がウエハ２０２よりも大きいまたは小さい）実施例では、キャリア２０６の角速度を変更して、キャリア２０６の角速度を主ヘッド２０８の角速度に一致させることもできる。
【００２４】
別の実施例では、サブアパチャＣＭＰシステム２００は、主ヘッド２０８の左側、かつ、キャリア２０６の上方に配置された副ヘッド２１２を備えてもよい。この例では、副ヘッドは、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間に、ウエハ２０２にさらなる支持を提供するよう構成されている。一実施例では、ウエハにさらなる支持を提供することに加えて、副ヘッド２１２は、バフ研磨装置または洗浄装置として機能するよう設計されてもよい。副ヘッド２１２は、固定式であっても可動式であってもよく、主ヘッド２０８と同様に、ある角速度で前処理方向２０７に回転する。
【００２５】
さらに別の実施例では、主ヘッド２０８をコンディショニングするために、コンディショニングヘッド２１０が、キャリア２０６の右側、かつ、主ヘッド２０８の下方に配置されてもよい。主ヘッド２０８および副ヘッド２１２と同様に、コンディショニングヘッド２１０は、前処理方向２０７に回転する。
【００２６】
最初に、図２Ａ−１の実施例では、主ヘッド２０８の縁部は、ウエハ２０２の中央部を定める位置ｘ０に定められる。したがって、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０に配置されることにより、副ヘッド２１２の縁部は、ｘ０の少し左に配置される。副ヘッド２１２をｘ０の少し左に配置することにより、方向２１１に振動している主ヘッド２０８が、ウエハ２０２の表面全体を研磨することが可能となる。したがって、主ヘッド２０８は、微少な振動を考慮すると、Ｘ０の少し左でウエハ２０２の表面に接触することが好ましい。
【００２７】
図２Ａ−２は、保持リング２０４とウエハ２０２とが同一平面上にあるという関係を示す図２Ａ−１の実施例の断面図である。好ましい実施例では、ジンバル２１６が、キャリア２０６の下部に配置され、研磨、バフ研磨、または洗浄動作中に、移動する主ヘッド２０８または副ヘッド２１２に対してキャリア２０６を位置合わせするよう定められている。ジンバル２１６は、ウエハ回転方向２０９に回転する伸長軸２２４に取り付けられている。伸長軸２２４は、キャリア２０６に力Ｆを加えるよう構成されている。
【００２８】
さらに、図２Ａ−２の実施例には、コンディショニング軸２２６に取り付けられた固定コンディショニングヘッド２１０が示されている。コンディショニング軸２２６は、コンディショニングヘッド２１０に力Ｆを加えるよう構成されている。キャリア２０６およびコンディショニングヘッド２１０は、軸２２４およびコンディショニング軸２２６に沿って上下動されることにより、キャリア２０６およびコンディショニングヘッド２１０に加えられる力Ｆの量を調節するよう構成されている。
【００２９】
上述のように、まず、主ヘッド２０８の縁部は、位置ｘ０に配置されており、移動方向２１４に直線移動するよう構成されている。さらに、副ヘッド２１２の縁部は、位置ｘ０の少し左に配置されていることが示されている。この実施例では、副ヘッド２１２は、静止するよう構成されている（直線移動の観点から）。しかしながら、副ヘッド２１２は、前処理方向２０７に沿って回転していることが好ましい。
【００３０】
図２Ａ−３は、主ヘッド２０８の縁部が、位置ｘ０から位置ｘ１に移動した場合の図２Ａ−１の実施例を示す平面図である。なお、位置ｘ１は、移動方向２１４のウエハの縁部を定めている。図２Ａ−４は、図２Ａ−３に示されたサブアパチャＣＭＰシステム２００’の断面図である。図に示すように、副ヘッド２１２は静止したままである。
【００３１】
この実施例では、主ヘッド２０８の縁部がウエハ２０２の中央部を最初に研磨することから、研磨動作が始まる。このシステムのサブアパチャ構成のために、任意の与えられた時間において、接触領域（すなわち、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている領域）のサイズは異なり、そのため、除去速度も異なっていた。接触領域が小さい場合（すなわち、位置ｘ０周辺の領域の場合）には、除去速度は比較的大きかった。一方、接触領域が大きい場合（すなわち、位置ｘ１に近い領域の場合）には、除去速度は比較的小さかった。しかしながら、除去される物質の量は、研磨されている領域におけるウエハ２０２のプロフィルによって決まることに注意されたい。例えば、ウエハ２０２のプロフィルが、研磨されている領域において最初に平坦であった場合には、主ヘッド２０８は、平坦な研磨表面が達成されるように余分な物質を除去するが、所望のプロフィルが平坦ではなかった場合には、主ヘッド２０８は、研磨されている領域のプロフィルを確保しつつ、所望の量の物質を除去する。
【００３２】
所望の量の物質（例えば、表層の物質）が、ウエハ２０２の中央部周辺の領域から除去されると、研磨動作は、異なる位置、すなわち、主ヘッド２０８位置ｘ０から遠く位置ｘ１に近い位置に、主ヘッド２０８の縁部を正確に制御することにより継続される。したがって、主ヘッド２０８は、ウエハ２０２の縁部の研磨を最後まで残すことにより、ウエハ２０２の縁部からの物質の除去に関して、より良好な制御を実行できるようにする。
【００３３】
ウエハ２０２の縁部において除去速度を制御することに加えて、この実施例は、キャリア２０６が保持リング２０４を用いてウエハ２０２をはめ込むよう設計されているため、エッジ効果、パッドリバウンド効果、およびエッジバーンオフ効果を排除する。ウエハ２０２と保持リング２０４との間の同一平面上にある既存の関係は、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間、保持リング２０４がウエハ２０２を支持する構成を形成する。したがって、同一平面の構成は、主ヘッド２０８が、従来技術のバーンオフ効果において一般的なように、ウエハ２０２の縁から落ちたりウエハ２０２の縁部を過度に研磨したりせずに、ウエハ２０２の縁まで研磨を継続することを可能とする。
【００３４】
サブアパチャＣＭＰシステム２００’は、改良研磨動作を実行することにより、より良好な研磨ウエハ２０２を生み出すことに注意されたい。従来のＣＭＰシステムで用いられる研磨動作と違い、主ヘッド２０８は、前処理方向２０７に回転すると同時に振動方向２１１に振動することにより研磨動作を実行する。
【００３５】
図２Ｂ−１、２Ｂ−２、２Ｂ−３は、様々な時間における接触領域のサイズの違いを示す図である。図２Ｂ−１の１つの代表的な実施例では、最初に、主ヘッド２０８の縁部は、位置ｘ０すなわち、ウエハ２０２の中央部に配置され、それによって、接触領域２３０を形成する。図に示すように、主ヘッド２０８は、点２３２ａおよび点２３２ｂにおいてウエハ２０２と交差して、円弧２３４および円弧２３６の間の領域として定義される接触領域２３０を形成する。
【００３６】
次いで、主ヘッド２０８の縁部は、ウエハ２０２の中央部からさらに遠くへ移動し、より小さい接触領域２３０’を形成する。図２Ｂ−２の実施例は、主ヘッド２０８とウエハ２０２とが点２３２ａ’および点２３２ｂ’で交差した結果として形成される円弧２３２ａ’および円弧２３２ｂ’の間に定められる接触領域２３０’を示す。図２Ｂ−３の実施例に示されているように、主ヘッド２０８の縁部が、ウエハ２０２の縁部に到達するくらいになると、大幅に小さい接触領域２３０”が形成される。図に示すように、接触領域２３０”は、主ヘッド２０８とウエハ２０２とが点２３２ａ”および点２３２ｂ”で交差した間に定められる円弧２３６”および円弧２３４”の間に形成される小さい領域である。したがって、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０から位置ｘ１に移動するにつれて、接触領域は小さくなり、それによって、主ヘッド２０８は、ウエハ２０２の縁部に十分に近い領域において精密な研磨動作を実行することが可能となる。位置ｘ０からｘ１への主ヘッド２０８の動きを説明したが、その動きは、位置ｘ１からｘ０への移動や、位置ｘ０からｘ−１への移動も可能であることは、当業者にとって明らかである。
【００３７】
同様に、図３Ａ−１および３Ａ−２の実施例では、主ヘッド２０８が位置ｘ０に定められることにより、副ヘッド２１２の縁部は、位置ｘ０の少し左に配置される。この実施例では、副ヘッド２１２は、前処理方向２０７に回転しつつ、移動方向２２２に直線移動するよう構成されている。副ヘッド２１２が移動すると、位置ｘ０に配置された主ヘッドは、反対方向である移動方向２１４に移動しつつ、振動方向２１１に振動する。１つの好ましい実施例では、副ヘッド２１２および主ヘッド２０８は、およそ同一の線速度で移動するよう構成されてよい。しかしながら、別の実施例では、主ヘッド２０８および副ヘッド２１２の線速度は、異なることも可能であり、所望の処理手法に応じて変化する。
【００３８】
図３Ａ−３および３Ａ−４は、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０から位置ｘ１に移動すると共に、副ヘッド２１２の縁部が位置ｘ０から位置ｘー１に移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステム２００ａ’を示す。なお、位置ｘー１は、移動方向２２２のウエハ２０２の縁部を定めている。ウエハ２０２および保持リング２０４の同一平面構成によって提供される支持は、主ヘッド２０８および副ヘッド２１２が、ウエハ２０２の縁から落ちることなしにウエハ２０２の縁まで研磨し続けることを可能とする。したがって、サブアパチャＣＭＰシステム２００ａ’は、ウエハ２０２の縁部を最後まで研磨することにより、ウエハ２０２の縁部の精密な研磨を可能とする。
【００３９】
図４Ａ−１および４Ａ−２の実施例は、副ヘッド２１２の縁部が位置ｘ０に配置された場合のサブアパチャＣＭＰシステム２００ｂを示す。この実施例では、副ヘッド２１２は、固定されるよう設計されており（直線移動の観点から）、その間に、前処理方向２０７に回転することが好ましい。さらに別の実施例では、副ヘッド２１２は、非回転構成のままでいるよう設定できる。図に示すように、主ヘッド２０８の縁部は、移動方向２１４におけるウエハ２０２の縁部を定める位置ｘ１に配置されている。図４Ａ−３および４Ａ−４の実施例に示すように、主ヘッド２０８の縁部は位置ｘ１から位置ｘ０に直線移動し、副ヘッド２１２は固定されたままとなる。したがって、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｂ’は、ウエハ２０２の中央部の研磨に先立ってウエハ２０２の縁部の精密な研磨を可能にしつつ、上述のエッジバーンオフ効果および／またはパッドリバウンド効果を排除することにより、多大な柔軟性を提供する。
【００４０】
図５Ａ−１および５Ａ−２の実施例では、主ヘッド２０８は、移動方向２１４におけるウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ１に配置されており、副ヘッド２１２の縁部は、移動方向２２２におけるウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ−１に配置されている。主ヘッド２０８および副ヘッド２１２は両方とも、前処理方向２０７に回転するよう構成されている。回転することに加えて、主ヘッド２０８は、副ヘッド２１２とほぼ同じ線速度で移動方向２１４に直線移動するよう定められており、同時に、副ヘッド２１２は、逆方向である移動方向２２２に直線移動する。一実施例では、副ヘッド２１２は、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間、ウエハ２０２を支持しつつ、さらに、バフ研磨装置または洗浄装置として機能してもよい。
【００４１】
サブアパチャＣＭＰシステム２００ｃ’は、主ヘッド２０８および副ヘッド２１２が共に直線移動した場合の図５Ａ−１の実施例を表している。図に示すように、主ヘッド２０８は、移動方向２１４におけるウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ１からウエハ２０２の中央部を示す位置ｘ０に移動している。同時に、副ヘッド２１２は、位置ｘ−１から位置ｘ０に直線移動している。したがって、２００ｃ’システムは、従来技術に関する欠点（すなわち、エッジバーンオフ効果またはパッドリバウンド効果）に対処する必要なく、ウエハ２０２の表面の特定の目標領域、すなわち、ウエハ２０２の縁、の研磨を制御する。
【００４２】
図６Ａ−１および６Ａ−２の実施例の主ヘッド２０８は、前処理方向２０７に回転しつつ、振動方向２１１に振動するよう設計されている。主ヘッド２０８は、さらに、移動方向２１４に直線移動するよう構成されている。図に示すように、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０に配置されるため、副ヘッド２１２の縁部は、位置ｘ０の少し左に配置される。この実施例では、副ヘッド２１２も、前処理方向２０７に回転しつつ、移動方向２１４に直線移動するよう設計されている。一実施例では、副ヘッド２１２は、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間、ウエハ２０２を支持した上で、バフ研磨装置または洗浄装置として機能してもよい。
【００４３】
図６Ａ−３および６Ａ−４は、主ヘッド２０８が位置ｘ０から位置Ｘ１に直線移動した後の図６Ａ−１の実施例を示している。位置ｘ０からＸ１への副ヘッド２１２の同時移動も図示されている。位置ｘ０から位置Ｘ１に移動する間、主ヘッド２０８の線速度は、副ヘッド２１２の線速度とほぼ同じであることに注意されたい。したがって、特定の状況では、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｄ’は、ウエハ２０２の中央部を最初に研磨することにより、縁部領域から物質を除去する前に、ウエハ２０２の中央部から表面の物質を除去する能力を有する。この能力は、ＣＭＰシステムが、ウエハ２０２の所望の形状に沿って表面の物質を除去するように、ウエハ２０２の表面を研磨することを可能とする。さらに、ウエハ２０２の縁部の研磨を最後まで残すことにより、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｄ’は、従来技術に関する欠点を排除するために、表面物質の除去に関して、より良好な制御を実行することができる。
【００４４】
図７Ａ−１および７Ａ−２に示されているサブアパチャＣＭＰシステム２００ｅでは、主ヘッド２０８の縁部が、移動方向２１４におけるウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ１に配置されているため、副ヘッド２１２の縁部は、位置ｘ１の少し左に配置されている。この実施例では、副ヘッド２１２は、回転しつつ、移動方向２２２に直線移動するよう設計されている。同様に、主ヘッド２０８は、前処理方向２０７に回転して振動方向２１１に振動しつつ、直線方向２１４に直線移動するよう設計されている。主ヘッド２０８および副ヘッド２１２は、同等の線速度で移動するよう設計されている。
【００４５】
図７Ａ−３および７Ａ−４は、主ヘッド２０８および副ヘッド２１２が、同等の線速度で直線移動方向２２２に同時に移動した後の図７Ａ−１の実施例を示している。図に示すように、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ１から位置ｘ０に直線移動すると共に、副ヘッド２１２の縁部も位置ｘ１から位置ｘ０に直線移動している。図７Ａ−３および７Ａ−４は、柔軟なサブアパチャＣＭＰシステムを示している。そのシステムでは、最初に、ウエハ２０２の縁部が、従来技術に関連するパッドリバウンド効果およびエッジバーンオフ効果を受けずに研磨される。
【００４６】
図８Ａ−１は、本発明の一実施例に従って、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｆを示す平面図である。この実施例の主ヘッド２０８は、前処理方向２０７に回転しつつ、振動方向２１１に振動するよう定められている。一実施例では、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｆは、副ヘッド２１２ではなく、支持点２２０を備えることが好ましい。支持点２２０は、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている間、保持リング２０４を支持するよう構成されている。一実施例では、支持点２２０は、主ヘッド２０８と対称をなす反対側の位置に配置されており、回転する主ヘッド２０８によって引き起こされるモーメントと等しいモーメントを生み出す。一実施例では、支持点２２０は、固定されているよう設計されてよい。しかしながら、他の実施例では、支持点２２０は、回転する主ヘッド２０８によって引き起こされるモーメントに匹敵するプログラム可能な力を生み出すよう構成された自動メカニズムを用いることにより、ウエハ２０２が研磨されている際に、保持リング２０４を支持するよう設計されてもよい。支持点２２０は、空気圧出力装置、水圧出力装置、電磁気出力装置、または機械式出力装置を含むがそれらに限定されない任意の様々な力出力装置を用いて、ウエハ２０２を支持してよい。支持点２２０は、さらに、開放型または閉鎖型のループシステムを用いて実装されてもよく、その場合、結果として生じる力および／またはフィードバックを監視できる。一般に、プログラム可能な力を引き起こすことにより、主ヘッド２０８によって引き起こされるモーメントを補償することができる任意の力出力装置を用いることが可能である。
【００４７】
図８Ａ−２は、保持リング２０４とウエハ２０４とが同一平面上にある関係について、支持点２２０の位置を示す図８Ａ−１の実施例の断面図である。図に示すように、主ヘッド２０８の縁部は、ウエハ２０２の中央部を示す位置ｘ０に配置されている。
【００４８】
図８Ａ−３および８Ａ−４のサブアパチャＣＭＰシステム２００ｆ’は、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０から位置Ｘ１に移動した場合の図８Ａ−１の実施例を示している。図に示すように、主ヘッド２０８は、ウエハ２０２の中央部でウエハ２０２の研磨を開始する。主ヘッド２０８がウエハ２０２の表面を研磨し続ける際に、支持点２２０は、保持リング２０４に力を加えて、主ヘッド２０８によって引き起こされるモーメントを補償することにより、ウエハ２０２を支持する。支持点２２０がウエハ２０２を支持する結果として、ウエハ２０２が主ヘッド２０８によって研磨されている際に、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｆ’は、従来技術に関連する欠点に直面することなく、ウエハ２０２の縁まで研磨することができる。
【００４９】
図９Ａ−１および９Ａ−２の実施例では、支持点２２０は、保持リング２０４に力を加え、保持リング２０４は、主ヘッド２０８によって研磨されているウエハ２０２を保持する。この実施例では、主ヘッド２０８の縁部は位置ｘ１に配置されており、支持点２２０は、対称をなす反対側の点において保持リング２０４上に配置されている。図９Ａ−３および９Ａ−４の実施例に示すように、主ヘッド２０８は、ウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ１からウエハの中央部を示す位置ｘ０に至る移動方向２２２に移動している。したがって、サブアパチャＣＭＰシステム２００ｇ’は、従来技術に関係するパッドリバウンド効果およびエッジバーンオフ効果に直面せずに、ウエハ２０２の縁を研磨することができる。
【００５０】
サブアパチャＣＭＰシステム２００ｈの一実施例において、複数の支持点２２０が実装されてもよい。図１０Ａ−１および１０Ａ−２の実施例に示すように、２つの支持点２２０は、保持リング２０４が主ヘッド２０８によって研磨されているウエハ２０２を保持する際に、保持リング２０４に力を加えるために用いられている。この実施例では、主ヘッド２０８の縁部は位置ｘ０に配置されており、支持点２２０は、反対側の位置において保持リング２０４上に配置されている。複数の支持点２２０は、保持リング２０４を支持することにより、主ヘッド２０８のモーメントに匹敵するモーメントを引き起こすことで、ウエハ２０２を支持する。
【００５１】
複数の支持点２２０を用いることの利点は、特に、主ヘッド２０８がウエハ２０２の縁部を研磨している際に明白となる。図１０Ａ−３および１０Ａ−４の実施例は、主ヘッド２０８の縁部が位置ｘ０から位置Ｘ１に移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステム２００ｈ’を示している。図に示すように、支持点２２０は、主ヘッド２０８が、位置ｘ０からウエハ２０２の縁部を示す位置ｘ１に移動する際に、保持リング２０４を支持することにより、ウエハ２０２を支持する。保持リング２０４とウエハ２０２とが同一平面にあるという関係と、支持点２２０によって提供される支持とによって、研磨ヘッド２０８が、ウエハ２０２の縁から落ちることなしにウエハ２０２の縁まで研磨することが可能となる。
【００５２】
図１１Ａ−１および１１Ａ−２は、本発明のさらに別の実施例に従って、サブアパチャＣＭＰシステムを示している。この実施例も、複数の支持点２２０を実装しており、複数の支持点２２０は、保持リングが主ヘッド２０８によって研磨されているウエハ２０２を保持している際に、保持リング２０４に力を加える。この実施例では、主ヘッド２０８の縁部は位置ｘ１に配置されており、複数の支持点２２０は、反対側の位置において保持リング２０４上に配置されている。図１１Ａ−３および１１Ａ−４の実施例に示すように、主ヘッド２０８は、位置ｘ１から位置ｘ０に移動している。複数の支持点２２０は、主ヘッド２０８が、パッドリバウンド効果やエッジバーンオフ効果を引き起こすことなしに、ウエハ２０２の縁において研磨を開始することを可能とする。
【００５３】
図１２は、本発明の非ジンバル式の代表的な実施例を示している。図に示すように、キャリア２０６は、伸長軸２２４上に配置されており、ウエハ２０２を保持する保持リング２０４をはめ込んでいる。支持点２２０は、主ヘッド２０８がウエハ２０２を研磨している際に、保持リング２０４に力を加える。この実施例は、主ヘッド２０８がキャリアヘッド２０６に接触されている際にキャリアヘッド２０６に適合することができる主ヘッド２０８の使用を必要とすることが好ましい。特に、主ヘッド２０８は、適切な大きさの力をキャリア２０６に適切に加えることにより、主ヘッド２０８とキャリア２０６との不適切な斜めの接触を防ぐよう構成されている。
【００５４】
本発明は、仕上げ層の厚さ（例えば、前処理／研磨される任意の１以上の層／フィルムなど）、物質の除去速度、および／または、層のプロフィルを監視するためのシステムを備えるように実施されてもよいことを理解されたい。しかしながら、そのような監視システムは、上述の図には示されていない。さらに、代表的な上述の実施例では、ウエハ２０２およびその他の構成要素は、水平に配置されていたが、本発明は、ウエハ２０２が任意の姿勢（すなわち、傾斜や横転）に配置されるように実施されてよい。最後に、本発明は、すべての軸の動き、力、フロー、および処理パラメータが完全にプログラム可能であるように実施されてもよい。
【００５５】
理解を深めるために従来技術をある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更と修正を行ってもよいことは明らかである。例えば、実施例は、任意の基板、例えば、記憶媒体ディスク、半導体ウエハ（例えば、２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハなど）、研磨、平坦化、バフ研磨、またはその他の適切な前処理動作を必要とする任意の他の種類の基板、に適用可能である。したがって、本実施例は、例示的なものであって、制限的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来技術に関連するパッドリバウンド効果を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術に関連するエッジバーンオフ効果を示す図である。
【図１Ｃ−１】ウエハの不均一な形状を示すウエハの断面図である。
【図１Ｃ−２】代表的なＣＭＰ後のウエハを示す断面図である。
【図２Ａ−１】本発明の一実施例に従う、サブアパチャＣＭＰシステムを示す平面図である。
【図２Ａ−２】本発明の別の実施例に従う、保持リングとウエハとが同一平面上にあるという関係を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図２Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの中央部からウエハの縁部への主ヘッドの動きを示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図２Ａ−４】本発明のまたさらに別の実施例に従う、副ヘッドの固定位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図２Ｂ−１】本発明の一実施例に従う、主ヘッドがウエハの中央部に位置している時の接触領域を示す図である。
【図２Ｂ−２】本発明の別の実施例に従う、主ヘッドがウエハの中央部から離れた時の接触領域を示す図である。
【図２Ｂ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドがウエハの縁部に近づいている時の接触領域を示す図である。
【図３Ａ−１】本発明のまたさらに別の実施例に従う、キャリアに対する主ヘッドと副ヘッドとの各々の位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図３Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、保持リングとキャリアとが同一平面上にある関係と、ウエハの中央部に位置する主ヘッドの縁部の位置と、ウエハの中央部の少し左に配置された副ヘッドのヘッドの位置とを示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図３Ａ−３】主ヘッドと副ヘッドとの逆方向への直線移動を示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図３Ａ−４】本発明のさらに別の実施例に従う、副ヘッドの非静止位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図４Ａ−１】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部に配置され、副ヘッドの縁部がウエハの中央部に配置された場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図４Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、直線移動の観点から副ヘッドの静止位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図４Ａ−３】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部からウエハの中央部へ直線移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図４Ａ−４】本発明のさらに別の実施例に従う、直線移動の観点から主ヘッドの直線移動と副ヘッドの固定位置とを示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図５Ａ−１】本発明のまたさらに別の実施例に従う、キャリアに対する主ヘッドと副ヘッドとの各々の位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図５Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとが、ウエハの対向した縁部に配置されている状態を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図５Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとが、ウエハの対向した縁部からウエハの中央部へ直線移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図５Ａ−４】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとの直線移動を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図６Ａ−１】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部と副ヘッドの縁部とが、ウエハの中央部に配置された場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図６Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの中央部付近にある主ヘッドと副ヘッドとの縁部の位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図６Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとが、同一の方向へ直線移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図６Ａ−４】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとの同一方向への直線移動を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図７Ａ−１】本発明のさらに別の実施例に従う、キャリアに対する主ヘッドと副ヘッドとの縁部の各々の位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図７Ａ−２】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとの動きの方向を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図７Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの縁部からウエハの中央部への主ヘッドと副ヘッドとの縁部の直線移動を示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図７Ａ−４】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドと副ヘッドとが、同一の方向へ直線移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図８Ａ−１】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハを支持するために支持点が用いられた場合のサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図８Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドに対してキャリア上の支持点の位置を示すサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図８Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、支持点の固定位置と、ウエハの中央部からウエハの縁部への主エッジの直線移動とを示すサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図８Ａ−４】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドがウエハの中央部からウエハの縁部へ直線移動した場合のサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図９Ａ−１】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部に配置されている場合の、支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図９Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの縁部にある主ヘッドの縁部の位置を示す、支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図９Ａ−３】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部からウエハの中央部へ直線移動した場合の、支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図９Ａ−４】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの縁部からウエハの中央部の方向への主ヘッドの動きを示す、支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図１０Ａ−１】本発明のさらに別の実施例に従う、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムを示す平面図である。
【図１０Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの中央部に配置された場合の、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図１０Ａ−３】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの中央部からウエハの縁部の方向への主ヘッドの直線移動を示す、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図１０Ａ−４】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの中央部からウエハの縁部へ動いた場合の、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図１１Ａ−１】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部の位置のほぼ反対側に配置された複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図１１Ａ−２】本発明のさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部に配置された場合の、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図１１Ａ−３】本発明のまたさらに別の実施例に従う、主ヘッドの縁部がウエハの縁部からウエハの中央部へ移動した場合の、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの平面図である。
【図１１Ａ−４】本発明のさらに別の実施例に従う、ウエハの中央部からウエハの縁部の方向への主ヘッドの移動を示す、複数の支持点を用いたサブアパチャＣＭＰシステムの断面図である。
【図１２】本発明のまたさらに別の実施例に従う、非ジンバル式サブアパチャＣＭＰシステムを示す断面図である。
【符号の説明】
１００…キャリア
１０２…パッド表面
１０４ａ…非接触域
１０４ｂ…接触域
１０４ｃ…縁部接触域
２００…サブアパチャＣＭＰシステム
２００’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ａ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ａ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｂ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｂ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｃ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｃ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｄ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｄ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｅ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｅ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｆ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｆ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｇ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｇ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｈ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｈ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｉ…サブアパチャＣＭＰシステム
２００ｉ’…サブアパチャＣＭＰシステム
２０２…ウエハ
２０２ａ…仕上げ層
２０２ａ１…仕上げ層の１地点
２０２ａ２…仕上げ層の１地点
２０２ａ３…仕上げ層の１地点
２０２ａ４…仕上げ層の１地点
２０４…保持リング
２０６…キャリア
２０７…前処理方向
２０８…主ヘッド
２０９…ウエハ回転方向
２１０…コンディショニングヘッド
２１１…振動方向
２１２…副ヘッド
２１４…移動方向
２１６…ジンバル
２２０…支持点
２２２…移動方向
２２４…伸長軸
２２６…コンディショニング軸
２３０…接触領域
２３０’…接触領域
２３０”…接触領域
２３２ａ…交差点
２３２ｂ…交差点
２３２ａ’…交差点
２３２ｂ’…交差点
２３２ａ”…交差点
２３２ｂ”…交差点
２３４…円弧
２３６…円弧
２３４’…円弧
２３６’…円弧
２３４”…円弧
２３６”…円弧
【図１Ａ】
2004507097.tif 000003
【図１Ｂ】
2004507097.tif 000004
【図１Ｃ−１】
2004507097.tif 000005
【図１Ｃ−２】
2004507097.tif 000006
【図２Ａ−１】
2004507097.tif 000007
【図２Ａ−２】
2004507097.tif 000008
【図２Ａ−３】
2004507097.tif 000009
【図２Ａ−４】
2004507097.tif 000010
【図２Ｂ−１】
2004507097.tif 000011
【図２Ｂ−２】
2004507097.tif 000012
【図２Ｂ−３】
2004507097.tif 000013
【図３Ａ−１】
2004507097.tif 000014
【図３Ａ−２】
2004507097.tif 000015
【図３Ａ−３】
2004507097.tif 000016
【図３Ａ−４】
2004507097.tif 000017
【図４Ａ−１】
2004507097.tif 000018
【図４Ａ−２】
2004507097.tif 000019
【図４Ａ−３】
2004507097.tif 000020
【図４Ａ−４】
2004507097.tif 000021
【図５Ａ−１】
2004507097.tif 000022
【図５Ａ−２】
2004507097.tif 000023
【図５Ａ−３】
2004507097.tif 000024
【図５Ａ−４】
2004507097.tif 000025
【図６Ａ−１】
2004507097.tif 000026
【図６Ａ−２】
2004507097.tif 000027
【図６Ａ−３】
2004507097.tif 000028
【図６Ａ−４】
2004507097.tif 000029
【図７Ａ−１】
2004507097.tif 000030
【図７Ａ−２】
2004507097.tif 000031
【図７Ａ−３】
2004507097.tif 000032
【図７Ａ−４】
2004507097.tif 000033
【図８Ａ−１】
2004507097.tif 000034
【図８Ａ−２】
2004507097.tif 000035
【図８Ａ−３】
2004507097.tif 000036
【図８Ａ−４】
2004507097.tif 000037
【図９Ａ−１】
2004507097.tif 000038
【図９Ａ−２】
2004507097.tif 000039
【図９Ａ−３】
2004507097.tif 000040
【図９Ａ−４】
2004507097.tif 000041
【図１０Ａ−１】
2004507097.tif 000042
【図１０Ａ−２】
2004507097.tif 000043
【図１０Ａ−３】
2004507097.tif 000044
【図１０Ａ−４】
2004507097.tif 000045
【図１１Ａ−１】
2004507097.tif 000046
【図１１Ａ−２】
2004507097.tif 000047
【図１１Ａ−３】
2004507097.tif 000048
【図１１Ａ−４】
2004507097.tif 000049
【図１２】
2004507097.tif 000050
【国際公開パンフレット】
2004507097.tif 000051
2004507097.tif 000052
2004507097.tif 000053
2004507097.tif 000054
2004507097.tif 000055
2004507097.tif 000056
2004507097.tif 000057
2004507097.tif 000058
2004507097.tif 000059
2004507097.tif 000060
2004507097.tif 000061
2004507097.tif 000062
2004507097.tif 000063
2004507097.tif 000064
2004507097.tif 000065
2004507097.tif 000066
2004507097.tif 000067
2004507097.tif 000068
2004507097.tif 000069
2004507097.tif 000070
2004507097.tif 000071
2004507097.tif 000072
2004507097.tif 000073
2004507097.tif 000074
2004507097.tif 000075
2004507097.tif 000076
2004507097.tif 000077
2004507097.tif 000078
2004507097.tif 000079
2004507097.tif 000080
2004507097.tif 000081
2004507097.tif 000082
2004507097.tif 000083
2004507097.tif 000084
2004507097.tif 000085
2004507097.tif 000086
2004507097.tif 000087
2004507097.tif 000088
2004507097.tif 000089
2004507097.tif 000090
2004507097.tif 000091
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004507097.tif 000092
2004507097.tif 000093
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月22日(2002.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
上部表面と下部領域とを有するキャリアであって、前記上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう構成されているキャリアと、
前処理ヘッドであって、前記ウエハの中央部と前記ウエハの縁部との間を直線移動しつつプログラム可能な速度で振動すると共に、前記前処理ヘッドの全体部分より少ない部分が、前記ウエハの表面の全体部分より少ない部分を覆うように、前記ウエハに適用されるよう構成された前処理ヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項２】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、前記ウエハ回転方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項３】
請求項２に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記前処理ヘッドは、前処理方向に回転するよう設計されており、前記前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向であるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項４】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記前処理ヘッドは、前記ウエハの前記中央部から前記ウエハの前記縁部への方向と、前記ウエハの前記縁部から前記ウエハの前記中央部への方向に直線移動するよう設計されている、化学機械研磨システム。
【請求項５】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記下部領域に固定されたジンバルであって、前記キャリアが前記前処理ヘッドを受けている際に前記キャリアを調整するよう構成されているジンバルを備える、化学機械研磨システム。
【請求項６】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記上部表面にはめ込まれた保持リングであって、前記ウエハを保持するよう構成されている保持リングを備える、化学機械研磨システム。
【請求項７】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの傍らに配置されると共に、コンディショニング表面を有するコンディショニングヘッドであって、前記コンディショニング表面が、前記ウエハの上部表面と実質的に同一平面にあり、前記前処理ヘッドが前記ウエハの前記上部表面または前記コンディショニングヘッドの上に移動される際に、前記前処理ヘッドを送るまたは受けるよう設計されているコンディショニングヘッドを備える、化学機械研磨システム。
【請求項８】
請求項７に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記コンディショニングヘッドは、前記前処理方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項９】
請求項１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの上方に配置された支持体であって、前記ウエハの上部表面を支持するよう構成されている支持体を備える、化学機械研磨システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記支持体は、副ヘッドと少なくとも１つの支持点のいずれかである、化学機械研磨システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記ウエハの前記全体部分より少ない、前記ウエハの少なくとも一部に適用されるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記前処理方向に回転するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、前記ウエハの前記中央部付近と前記ウエハの前記縁部との間の方向と、前記ウエハの前記縁部付近と前記ウエハの前記中央部との間の方向に直線移動するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１４】
請求項１０に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記副ヘッドは、支持体、バフ研磨装置、洗浄装置のいずれかであるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記支持点は、前記保持リングに力を加えることにより、前記ウエハを支持するよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項１６】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
前処理される表面を有する基板を、固定位置で保持して回転させるよう設計されたキャリアと、
主ヘッドであって、該主ヘッドの全体部分より少ない部分が少なくとも前記基板の全体部分より少ない部分を覆うように前記基板に適用して構成されるように、前記基板の前記表面の中央部付近から前記基板の前記表面の縁部付近までの第１の方向と、前記基板の前記表面の前記縁部付近から前記基板の前記表面の前記中央部付近までの第２の方向のいずれかに、前記回転するキャリアの前記固定位置を越えて、回転しながら直線移動しつつ、プログラム可能な速度で振動するよう構成されている主ヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、ウエハ回転方向に回転するよう設計されている、化学機械研磨システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記主ヘッドは、前処理方向に回転するよう構成されており、前記前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向として定められている、化学機械研磨システム。
【請求項１９】
化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、
上部表面と下部領域とを有するキャリアであって、前記上部表面は、前処理される１以上の形成層を有するウエハを保持して回転させるよう構成されているキャリアと、
前処理ヘッドであって、前記ウエハの中央部と前記ウエハの縁部との間を直線移動しつつプログラム可能な速度で振動すると共に、前記前処理ヘッドが、前記ウエハの表面の全体部分より少ない、前記ウエハの表面の少なくとも一部を覆うように、前記ウエハに適用されるよう構成された前処理ヘッドと、
前記キャリアの傍らに配置されると共に、コンディショニング表面を有するコンディショニングヘッドであって、前記コンディショニング表面が、前記ウエハの上部表面とほぼ同一平面にあり、前記前処理ヘッドが前記ウエハの前記上部表面または前記コンディショニングヘッドの上に移動される際に、前記前処理ヘッドを送るまたは受けるよう設計されているコンディショニングヘッドと、
を備える、化学機械研磨システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、前記キャリアは、前記ウエハ回転方向に回転するよう構成されており、前記前処理ヘッドは、前処理方向に回転するよう設計されており、該前処理方向は、前記ウエハ回転方向と逆の回転方向であるよう構成されている、化学機械研磨システム。
【請求項２１】
請求項１９に記載の化学機械研磨システム（ＣＭＰ）であって、さらに、
前記キャリアの前記下部領域に固定されたジンバルであって、前記キャリアが前記前処理ヘッドを受けている際に前記キャリアを適合させるよう構成されているジンバルを備える、化学機械研磨システム。
【国際調査報告】
2004507097.tif 000094
2004507097.tif 000095
2004507097.tif 000096
2004507097.tif 000097
2004507097.tif 000098
2004507097.tif 000099