(57)【要約】      （修正有）【課題】異なった数の多段階ＣＭＰ工程を行える研磨装置を提供する。【解決手段】主フレーム構造物３に結合されて動作する複数の研磨テーブル３０ａ〜３０ｃ複数の研磨ヘッド５１ａ〜５１ｃ，５１ａ´〜５１ｃ´及び複数のロード／アンロードステーション４０ａ〜４０ｄ，４０ａ´〜４０ｄ´を備え、研磨ヘッドそれぞれが研磨テーブルの一つとロード／アンロードステーションのうち少なくとも一つとの間で動けるように、研磨ヘッドが主フレーム構造物３に動作できるように結合される主研磨構造物１と、付加フレーム構造物７に結合されて動作する付加研磨テーブル３０ｃ及び付加研磨ヘッド５１ｃを備える付加研磨構造物５と、を備え、付加研磨構造物５が付加研磨テーブル３０ｃと付加研磨ヘッド５１ｃとを備えるさらに大きい研磨構造物を形成するために、付加研磨構造物５が主研磨構造物１に付着されるように構成される半導体ウェーハ研磨装置。【選択図】図２
2007335876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主フレーム構造物に結合されて動作する複数の研磨テーブル、複数の研磨ヘッド及び複数のロード／アンロードステーションを備え、前記研磨ヘッドのそれぞれが前記研磨テーブルの一つと前記ロード／アンロードステーションのうち少なくとも一つとの間で動けるように、前記研磨ヘッドが前記主フレーム構造物に動作できるように結合される主研磨構造物と、
付加フレーム構造物に結合されて動作する付加研磨テーブル及び付加研磨ヘッドを備える付加研磨構造物と、を備え、
前記付加研磨構造物が前記付加研磨テーブルと前記付加研磨ヘッドとを備えるさらに大きい研磨構造物を形成するために、前記付加研磨構造物が前記主研磨構造物に付着されるように構成されることを特徴とする半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドのそれぞれが前記研磨テーブルの一つと前記ロード／アンロードステーションのうち少なくとも一つとの間で直線的に動くように、前記研磨ヘッドが前記主フレーム構造物に付着されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項３】
前記付加研磨構造物が少なくとも一つの付加ロード／アンロードステーションをさらに備え、前記付加研磨ヘッドが前記付加研磨テーブル、前記少なくとも一つの付加ロード／アンロードステーション及び前記主研磨構造物の前記ロード／アンロードステーションの一つの間で直線的に動けるように、前記付加研磨構造物が前記付加フレーム構造物に付着されることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項４】
前記研磨ヘッドのそれぞれが前記ロード／アンロードステーションのうち２個と前記ロード／アンロードステーションの前記２個の間に位置した前記研磨テーブルの一つとの間で直線的に動けるように、前記研磨テーブルが前記主フレーム構造物に結合することを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項５】
前記研磨テーブル上でウェーハを同時に研磨するために、前記研磨ヘッドのそれぞれの対が前記研磨テーブルの一つに直線的に動けるように、前記研磨ヘッドのそれぞれの対が前記主フレーム構造物に付着されることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項６】
前記主フレーム構造物は、上部マウンティングプレートの垂直面上に装着された少なくとも一つの直線レールを有する前記上部マウンティングプレートを備え、前記少なくとも一つの直線レールは、前記研磨ヘッドの少なくとも一つを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項７】
少なくとも一つの付加直線レールが前記上部マウンティングプレートの他の垂直面上に装着され、前記少なくとも一つの付加直線レールは、前記研磨ヘッドの少なくとも他の一つを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項８】
前記主研磨構造物は、前記研磨ヘッドのそれぞれに対するヘッド移動モータに連結されるリードスクリューを備え、前記リードスクリューと前記ヘッド移動モータとは、前記研磨ヘッドを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項９】
前記主研磨構造物は、研磨終点検出のために、トルクの変化を検出するために前記研磨ヘッドの少なくとも一つに対するヘッド移動モータに連結されるロードセルを備え、前記主研磨構造物は、研磨テーブル駆動機構によって使われる電流の変化を検出するために、前記研磨テーブルの少なくとも一つに対する研磨テーブル駆動機構に連結される電流センサーを備え、前記ロードセルは、前記研磨終点検出のための前記電流センサーと共に使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１０】
前記主研磨構造物は、ヘッド回転機構によって使われる電流の変化を検出するために、前記研磨ヘッドの少なくとも一つに対するヘッド回転機構に連結される電流センサーを備え、前記主研磨構造物は、前記研磨テーブルによって使われる電流の変化を検出するために前記研磨テーブルの少なくとも一つに対する研磨テーブル回転機構に連結される他の電流センサーを備え、前記電流センサーが前記研磨終点検出のために前記他の電流センサーと共に使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１１】
前記付加フレーム構造物が付加上部マウンティングプレートの垂直面上に装着された少なくとも一つの付加直線レールを有する前記付加上部マウンティングプレートを備え、前記少なくとも一つの付加直線レールは、前記付加研磨構造物が前記主研磨構造物に付着される時に、前記主フレーム構造物の少なくとも一つの直線レールと整列され、前記少なくとも一つの付加直線レールは、前記付加研磨ヘッドを直線的に案内するように使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１２】
前記主研磨構造物が前記研磨テーブルのそれぞれに対するパッドコンディショナーを備え、コンディショナー直線レールが前記上部マウンティングプレートの下面に装着され、前記コンディショナー直線レールは、前記パッドコンディショナーを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１３】
前記パッドコンディショナーが“逆コ”字状を有するマウンティングプレートに付着され、前記マウンティングプレートは、上部水平部、下部水平部及び前記上部及び下部水平部を連結する垂直部を有し、前記マウンティングプレートは、前記パッドコンディショナーを前記パッドコンディショナー直線レールに連結するために使われることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１４】
前記研磨ヘッドと前記パッドコンディショナーとがエンクロージング構造物の外部に位置するように前記上部マウンティングプレートを覆い込むエンクロージング構造物をさらに含み、前記エンクロージング構造物は、前記研磨ヘッド及び前記マウンティングプレートの前記上部水平部に対するレールグリッパのネック部位を収容するための開口部を備え、前記レールグリッパが前記研磨ヘッドを前記少なくとも一つの直線レールに連結するために使われることを特徴とする請求項１３に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１５】
前記エンクロージング構造物の少なくとも幾つかの開口部が遮蔽材で遮蔽され、前記ネック部位は、前記エンクロージング構造物の前記開口部が前記ネック部位の両側端部で前記遮蔽材によって遮蔽されるように、それぞれのネック部位が点に傾いて構成されることを特徴とする請求項１４に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１６】
主フレーム構造物に結合されて動作する複数の研磨テーブル、複数の研磨ヘッド及び複数のロード／アンロードステーションを備え、前記研磨テーブルのそれぞれが前記ロード／アンロードステーションの間に位置するように前記研磨テーブルと前記ロード／アンロードステーションとが配置され、前記研磨ヘッドのそれぞれが前記研磨テーブルの一つと、前記ロード／アンロードステーションのうち二つとの間で直線的に動けるように前記研磨ヘッドが前記主フレーム構造物に結合され、前記研磨テーブルの前記一つが前記ロード／アンロードステーションの前記２つの間に位置する主研磨構造物と、
付加フレーム構造物に結合されて動作する付加研磨テーブル、付加研磨ヘッド及び複数の付加ロード／アンロードステーションを備える付加研磨構造物と、を含み、
前記付加研磨構造物が前記付加研磨テーブル、前記付加研磨ヘッド及び前記付加ロード／アンロードステーションを備えるさらに大きい研磨構造物を形成するために、前記付加研磨構造物が前記主研磨構造物に付着されるように構成されることを特徴とする半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１７】
前記付加研磨ヘッドが前記付加研磨テーブル、前記付加ロード／アンロードステーションの一つ、そして、前記主研磨構造物の前記ロード／アンロードステーションの一つの間で直線的に動くように、前記付加研磨ヘッドが前記付加フレーム構造物に付着され、前記付加研磨構造物が前記主研磨構造物に付着されることを特徴とする請求項１６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１８】
前記研磨ヘッドの対のそれぞれが前記研磨テーブル上でウェーハを同時に研磨するために前記研磨テーブルの一つに直線的に動けるように、前記研磨ヘッドの対が前記主フレーム構造物に動けるように付着されることを特徴とする請求項１６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項１９】
前記主フレーム構造物は、上部マウンティングプレートの垂直面上に装着された少なくとも一つの直線レールを有する前記上部マウンティングプレートを備え、前記少なくとも一つの直線レールは、前記研磨ヘッドの少なくとも一つを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項１６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２０】
少なくとも一つの付加直線レールが前記上部マウンティングプレートの他の垂直面上に装着され、前記少なくとも一つの付加直線レールは、前記研磨ヘッドの少なくとも他の一つを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２１】
前記主研磨構造物は、前記研磨ヘッドのそれぞれに対するヘッド移動モータに連結するリードスクリューを含んで、前記リードスクリューと前記ヘッド移動モータは、前記研磨ヘッドを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２２】
前記主研磨構造物は、研磨終点検出のために、トルクの変化を検出するために前記研磨ヘッドの少なくとも一つに対するヘッド移動モータに連結されるロードセルを備え、前記主研磨構造物は、研磨テーブル駆動機構によって使われる電流の変化を検出するために、前記研磨テーブルの少なくとも一つに対する研磨テーブル駆動機構に連結される電流センサーを備え、前記ロードセルは、前記研磨終点検出のための前記電流センサーと共に使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２３】
前記主研磨構造物は、ヘッド回転機構によって使われる電流の変化を検出するために、前記研磨ヘッドの少なくとも一つに対するヘッド回転機構に連結される電流センサーを備え、前記主研磨構造物は、研磨テーブル駆動機構によって使われる電流変化を検出するために、前記研磨テーブルの少なくとも一つに対する研磨テーブル駆動機構に連結される他の電流センサーを備え、研磨終点検出のために、前記電流センサーは、前記他の電流センサーと共に使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２４】
付加されたフレーム構造物は、付加された上部マウンティングプレートの垂直面上に装着された少なくとも一つの付加直線レールを有する付加上部マウンティングプレートを備え、前記付加研磨装置が前記主研磨構造物に付着される時に、前記少なくとも一つの付加直線レールが前記主研磨構造物の前記少なくとも一つの直線レールと整列され、前記少なくとも一つの付加直線レールが前記付加研磨ヘッドを直線的に移動するために使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２５】
前記主研磨構造物が前記研磨テーブルそれぞれに対するパッドコンディショナーを備え、コンディショナー直線レールが前記上部マウンティングプレートの下面に装着され、前記コンディショナー直線レールは、前記パッドコンディショナーを直線的に動かすために使われることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２６】
前記パッドコンディショナーが“逆コ”字状を有するマウンティングプレートに付着され、前記マウンティングプレートは、上部水平部、下部水平部及び前記上部水平部と下部水平部とを連結する垂直部を有し、前記マウンティングプレートは、前記パッドコンディショナーを前記パッドコンディショナー直線レールに連結するために使われることを特徴とする請求項２５に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２７】
前記研磨ヘッドと前記パッドコンディショナーとがエンクロージング構造物の外部に位置するように前記上部マウンティングプレートを覆い込むエンクロージング構造物をさらに備え、前記エンクロージング構造物は、前記研磨ヘッド及び前記マウンティングプレートの前記上部水平部に対するレールグリッパのネック部位を収容するための開口部を備え、前記レールグリッパが前記研磨ヘッドを前記少なくとも一つの直線レールに連結するために使われることを特徴とする請求項２６に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２８】
前記エンクロージング構造物の少なくとも幾つかの開口部が遮蔽材で遮蔽され、前記ネック部位は、前記エンクロージング構造物の前記開口部が前記ネック部位の両側端部で前記遮蔽材によって遮蔽されるように、それぞれのネック部位が点に傾いて構成されることを特徴とする請求項２７に記載の半導体ウェーハ研磨装置。
【請求項２９】
主フレーム構造物に動作できるように結合された第１研磨テーブル、第１研磨ヘッド及び第１ロード／アンロードステーションを備える主研磨構造物を含み、前記第１研磨ヘッドは、前記第１研磨ヘッドが第１直線レールを使用して半導体ウェーハを前記第１研磨テーブルから前記第１ロード／アンロードステーションに直線的に移送できるように、前記主フレーム構造物に動作できるように結合される主研磨構造物と、
付加フレーム構造物に動作できるように結合された第２研磨テーブルと第２研磨ヘッドとを備え、前記第２研磨ヘッドが前記半導体ウェーハを第１ロード／アンロードステーションから受けて第２研磨テーブルで研磨できるように、第２研磨ヘッドが少なくとも第２直線レールを使用して第１ロード／アンロードステーションから第２研磨テーブルに半導体ウェーハを直線的に移送できるように、付加フレーム構造物に動作できるように結合される付加研磨構造物と、を含み、
前記付加研磨構造物が、第１直線レールと第２直線レールとが一つの直線的に連結された直線レールを形成するように整列されるように、主研磨構造物に装着されるように構成されることを特徴とする半導体ウェーハ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に半導体工程装置、さらに具体的には、研磨装置に関する。本出願は、２００６年６月１４日に出願された米国仮出現番号６０／８１３,４９８号、２００６年７月１３日に出願された米国仮出現番号６０／８３０,４７２号、２００６年９月１３日に出願された米国仮出願番号６０／８４４,５７８号の利益を享有する権利を有しており、これらは、参照としてここに統合される。
【背景技術】
【０００２】
化学機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程は、半導体素子の製造過程で平坦化のために広く使われる。一般的に、ＣＭＰ工程は、ウェーハの表面と研磨面との間に供給される研磨溶液のような溶液を使用して、研磨パッドのような研磨面上で半導体ウェーハの表面を研磨することを含む。ＣＭＰ工程によっては、半導体ウェーハ上に一層の平坦化された層を作るために複数のＣＭＰ工程が行われる。例えば、複数のＣＭＰ工程は、銅ダマシーン構造を有する半導体の製造過程中に行われることもある。
【０００３】
多段階ＣＭＰ工程を適用するために、複数の研磨ステーションを有するＣＭＰ装置が開発されてきた。このような伝統的なＣＭＰ装置は、それぞれのＣＭＰ装置が単に特定の多段階ＣＭＰ工程のみを行い、これは、そのＣＭＰ装置の研磨ステーションの数に依存する。例えば、２段階直列ＣＭＰ工程のために考案された２個の直列に配列された研磨装置を有するＣＭＰ装置は、３段階直列ＣＭＰ工程を行えない。
【０００４】
このような観点で、異なった数の多段階ＣＭＰ工程を行える研磨装置が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術的課題は、異なった数の多段階ＣＭＰ工程を行える研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態による半導体ウェーハを研磨するための研磨装置は、主研磨構造物と付加研磨構造物とを含むが、主研磨構造物は、複数の研磨テーブル、複数の研磨ヘッド及び複数のロード／アンロードステーションを備え、付加研磨構造物は、付加的な研磨テーブルと付加的な研磨ヘッドとを備える。付加研磨構造物は、付加研磨テーブルと付加研磨ヘッドとを有するさらに大きい研磨構造物を形成するために主研磨構造物に付着されうる。
【０００７】
本発明の他の実施形態による半導体ウェーハを研磨するための研磨装置は、主研磨構造物と付加研磨構造物とを含む。主研磨構造物は、複数の研磨テーブル、主フレーム構造物に結合されて動作できる複数の研磨ヘッド及び複数のロード／アンロードステーションを備える。研磨ヘッドは、それぞれの研磨ヘッドが研磨テーブルの一つとロード／アンロードステーションの少なくとも一つとの間で動けるように主フレーム構造物に結合される。付加研磨構造物は、付加フレーム構造物に結合された付加研磨テーブルと付加研磨ヘッドとを備える。付加研磨構造物は、付加研磨テーブルと付加研磨ヘッドとを有するさらに大きい研磨構造物を形成するために、主研磨構造物に付着されるように構成される。
【０００８】
本発明のさらに他の実施形態による半導体ウェーハを研磨するための研磨装置は、主研磨構造物と付加研磨構造物とを含む。主研磨構造物は、複数の研磨テーブル、主フレーム構造物に結合されて動作できる複数の研磨ヘッド、及び複数のロード／アンロードステーションを備える。研磨テーブルとロード／アンロードステーションとは、各研磨テーブルがロード／アンロードステーションの間に位置するように配置される。研磨ヘッドは、それぞれの研磨ヘッドが研磨テーブルの一つとロード／アンロードステーションのうち二つとの間で直線的に動けるように主フレーム構造物に結合される。研磨テーブルの一つは、ロード／アンロードステーションのうち二つの間に配置される。付加研磨構造物は、付加フレーム構造物に結合された付加研磨テーブル、付加研磨ヘッド、及び複数の付加ロード／アンロードステーションを備える。
【０００９】
本発明の実施形態による半導体ウェーハを研磨するための研磨装置は、主研磨構造物と付加研磨構造物とを含む。主研磨構造物は、第１研磨テーブル、主フレーム構造物に結合されて動作できる第１研磨ヘッド及び、第１ロード／アンロードステーションを備える。第１研磨ヘッドは、第１直線レールを使用して第１研磨ヘッドが半導体ウェーハを第１研磨テーブルから第１ロード／アンロードステーションに直線的に移送できるように、主フレーム構造物に動作できるように結合される。付加研磨構造物は、付加フレーム構造物に結合されて動作できる第２研磨テーブルと第２研磨ヘッドとを備える。第２研磨ヘッドが半導体ウェーハを第１ロード／アンロードステーションから受けて第２研磨テーブルで研磨できるように、第２研磨ヘッドは、少なくとも第２直線レールを使用して第１ロード／アンロードステーションから第２研磨テーブルに半導体ウェーハを直線的に移送できるように、付加フレーム構造物に動作できるように結合される。付加研磨構造物は、第１直線レールと第２直線レールとが一つの直線的に連結された直線レールを形成するように整列されるように、主研磨構造物に装着されるように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多段階ＣＭＰ工程を容易に実施しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のさらに他の観点及び長所は、本発明の原理の例を使用して示された図面と共に、次の詳細な説明から明確になる。
【００１２】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１を参照として、本発明の実施形態による研磨装置１について記述する。研磨装置１は、研磨テーブル３０ａ,３０ｂ、ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’,４０ｂ,４０ｂ’,４０ｃ,４０ｃ’、研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’,５１ｂ,５１ｂ’、そして、図１に四角形として一般的に表示されたフレーム構造物３を備える。研磨テーブル３０ａ,３０ｂ、ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’,４０ｂ,４０ｂ’,４０ｃ,４０ｃ’、そして研磨またはキャリアヘッド５１ａ,５１ａ’,５１ｂ,５１ｂ’は、直接または間接的にフレーム構造物３に付着される。フレーム構造物３は、図３及び図４を参照して、以下にさらに詳細に説明される。
【００１４】
図１に示したように、研磨テーブル３０ａ,３０ｂ、そしてロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’,４０ｂ,４０ｂ’,４０ｃ,４０ｃ’は、第１研磨テーブル３０ａが第１及び第２ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’と第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’との間に位置し、第２研磨テーブル３０ｂが第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’と第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’との間に位置するようにフレーム構造物３に付着される。第１研磨ヘッド５１ａは、研磨ヘッド５１ａが第１ロード／アンロードステーション４０ａ、第１研磨テーブル３０ａ、そして第３ロード／アンロードステーション４０ｂの間で直線的に動けるようにフレーム構造物３に付着される。第２研磨ヘッド５１ａ’は、研磨ヘッド５１ａ’が第２ロード／アンロードステーション４０ａ’、第１研磨テーブル３０ａ、及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ’の間で直線的に動けるようにフレーム構造物３に付着される。
【００１５】
同様に、第３研磨ヘッド５１ｂは、研磨ヘッド５１ｂが第３ロード／アンロードステーション４０ｂ、第２研磨テーブル３０ｂ、及び第５ロード／アンロードステーション４０ｃの間で直線的に動けるように、そして第４研磨ヘッド５１ｂ’は、研磨ヘッド５１ｂ’が第４ロード／アンロードステーション４０ｂ’、第２研磨テーブル３０ｂ、及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ’の間で直線的に動けるようにフレーム構造物３に付着される。
【００１６】
本発明の実施形態による研磨装置１の作動が記述される。研磨される二つの半導体ウェーハがウェーハ移送ロボットのような一つまたはそれ以上の外部装置（図示せず）によって第１及び第２ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’に移される。研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’がそれぞれ第１及び第２ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’から第１研磨テーブル３０ａにウェーハを移し、ウェーハは、第１及び第２研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’によって第１研磨テーブル３０ａ上で研磨される。
【００１７】
第１研磨テーブル３０ａ上でウェーハが研磨された後に、ウェーハは、それぞれ第１及び第２研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’によって第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’に移される。第１及び第２研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’は、次の二つのウェーハを処理するために、第１及び第２ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’に戻る。第３及び第４研磨ヘッド５１ｂ,５１ｂ’がそれぞれ第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’から第２研磨テーブル３０ｂにウェーハを移し、ウェーハは、第３及び第４研磨ヘッド５１ｂ,５１ｂ’によって第２研磨テーブル３０ｂ上でさらに研磨される。
【００１８】
第２研磨テーブル３０ｂ上でウェーハが研磨された後に、ウェーハは、それぞれ第３及び第４研磨ヘッド５１ｂ,５１ｂ’によって第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’に移される。第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’上の研磨されたウェーハは、ウェーハ移送ロボットのような一つまたはそれ以上の外部装置（図示せず）によって次の目的地に移送されうる。第３及び第４研磨ヘッド５１ｂ,５１ｂ’は、次の二つのウェーハを処理し続けるために第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’に戻る。
【００１９】
研磨テーブル３０ａ,３０ｂ上でウェーハを研磨するために、溶液が研磨テーブル上に噴射される。一実施形態によれば、研磨粒子を含む研磨剤が研磨パッド上に噴射されるが、研磨パッドは、研磨テーブル３０ａ,３０ｂ上に付着される。研磨テーブル３０ａ,３０ｂ上の研磨パッドは、パッドコンディショナー９１ａ,９１ｂによってコンディションされるが、パッドコンディショナーは、各パッドコンディショナーがそのパッドコンディショナーによってコンディションされる研磨パッドの他の部位に接近するように、直線的に動けるようにフレーム構造物３に付着される。
【００２０】
研磨装置１は、二つの研磨テーブルを有しているので、研磨装置１は、半導体ウェーハ上で二つのＣＭＰ工程を順次に行える。したがって、研磨装置１は、二つの直列ＣＭＰ工程を必要とする製造方法を実行するために使われうる。しかし、伝統的な研磨装置とは異なり、研磨装置１は、二つ以上の順次的なＣＭＰ工程を行うように修正または構成されうる。
【００２１】
一実施形態によって、研磨装置１は、研磨装置１に付加研磨構造物５を付着することによって、図２に示したさらに大きくて拡張された研磨装置１０に変換されうる。したがって、研磨装置１は、付加研磨構造物５が付着されて拡張された研磨装置１０を形成しうる主研磨構造物である。
【００２２】
図２に示したように、付加研磨構造物５は、研磨テーブル３０ｃ、ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’、研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’、パッドコンディショナー９１ｃ、そして図２に四角形で表した付加フレーム構造物７を備える。研磨テーブル３０ｃ、ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’、そして研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’は、直接または間接的に付加フレーム構造物７に付着される。付加フレーム構造物７は、図８を参照して下記にさらに詳細に説明される。
【００２３】
図２に示したように、第３研磨テーブル３０ｃ、そして第７及び第８ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’は、付加研磨構造物５が研磨装置１に付着される時に、第３研磨テーブル３０ｃが第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’と第７及び第８ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’との間に位置するように付加フレーム構造物７に付着される。
【００２４】
第５研磨ヘッド５１ｃは、第５研磨ヘッド５１ｃが第５ロード／アンロードステーション４０ｃ、第３研磨テーブル３０ｃ、そして第７ロード／アンロードステーション４０ｄの間で直線的に動けるように付加フレーム構造物７に付着される。第６研磨ヘッド５１ｃ’は、第６研磨ヘッド５１ｃ’が第６ロード／アンロードステーション４０ｃ’、第３研磨テーブル３０ｃ、そして第８ロード／アンロードステーション４０ｄ’の間で直線的に動けるように付加フレーム構造物７に付着される。
【００２５】
本発明の実施形態による拡張された研磨装置１０の作動が説明される。元来の研磨装置１に該当する部分については、拡張された研磨装置１の作動が図１の研磨装置１の作動と類似しているので、ここでは反復説明しないであろう。
【００２６】
ウェーハがそれぞれ第３及び第４研磨ヘッド５１ｂ,５１ｂ’によって第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’に移された後に、第５及び第６研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’は、ウェーハをそれぞれ第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’から第３研磨テーブル３０ｃに移し、ウェーハは、第５及び第６研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’によって第３研磨テーブル３０ｃ上で研磨される。
【００２７】
ウェーハが第３研磨テーブル３０ｃ上で研磨された後に、ウェーハは、それぞれ第５及び第６研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’によって第７及び第８ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’に移される。第７及び第８ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’上のウェーハは、ウェーハ移送ロボットのような一つまたはそれ以上の外部装置によって次の目的地に移される。第５及び第６研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’は、次の二つのウェーハを処理し続けるために、第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’に戻る。
【００２８】
第３研磨テーブル３０ｃ上でウェーハを研磨するために、溶液が第３研磨テーブル３０ｃ上に噴射される。一実施形態によれば、研磨粒子を含む研磨剤が第３研磨パッド上に噴射されるが、第３研磨パッドは、第３研磨テーブル３０ｃ上に付着される。第３研磨テーブル３０ｃ上の研磨パッドは、第３パッドコンディショナー９１ｃによってコンディションされるが、第３パッドコンディショナーは、第３パッドコンディショナーが第３研磨テーブル３０ｃ上の研磨パッドの他の部位に接近するように直線的に動けるように付加フレーム構造物７に付着される。
【００２９】
拡張された研磨装置１０が３つの研磨テーブルを有しているので、拡張された研磨装置は、半導体ウェーハ上で３つのＣＭＰ工程を順次に行える。したがって、研磨装置１は、２つのＣＭＰ工程を順次に行うために使われるか、または３つのＣＭＰ工程を順次に行えるように研磨装置１０に変換されうる。
【００３０】
しかし、さらに他の実施形態において、研磨装置１と拡張された研磨装置１０とは、研磨装置１が２つ以上のＣＭＰ工程を順次に行えるように、そして拡張された研磨装置１０が３つ以上のＣＭＰ工程を順次に行えるように記述された数字よりさらに多くの研磨テーブルを備えるように改造されることもある。さらに他の実施形態において、さらに多くの研磨テーブルを有するさらに大きい研磨構造物を形成するために、一つ以上の付加研磨構造物が研磨装置１に付着されることもある。
【００３１】
図３及び図４にて、本発明の実施形態によるフレーム構造物３が示される。図３は、研磨装置１のフレーム構造物３の正面図を示す。図４は、研磨装置１のフレーム構造物３の側面図を示す。
【００３２】
図３に示したように、フレーム構造物３は、下部支持構造物２１ａ,２１ｂ,２１ｃを備える。第１下部支持構造物２１ａは、図４に示したように、垂直部２６ａと傾斜部２６ａ’とを備える。垂直部２６ａの一側端部は、第１ベースフレーム２３ａの第１端部の付近で第１ベースフレーム２３ａに連結され、第１ベースフレーム２３ａは、脚２４ａ上に装着される。垂直部２６ａの他の端部は、傾斜部２６ａ’の一側端部に連結される。傾斜部２６ａ’の他の端部は、第１中間マウンティングプレート２５ａの下面の中心部に連結される。
【００３３】
第２下部支持構造物２１ｂも、垂直部２６ｂと傾斜部２６ｂ’とを備える。垂直部２６ｂの一側端部は、第２ベースフレーム２３ｂの第１端部の付近で第２ベースフレーム２３ｂに連結され、第２ベースフレーム２３ｂは、脚２４ｂ上に装着される。垂直部２６ｂの他の端部は、傾斜部２６ｂ’の一側端部に連結される。傾斜部２６ｂ’の他の端部は、第２中間マウンティングプレート２５ｂの下面の中心部に連結される。
【００３４】
第３下部支持構造物２１ｃも、垂直部２６ｃと傾斜部２６ｃ’とを備える。垂直部２６ｃの一側端部は、第３ベースフレーム２３ｃの第１端部の付近で第３ベースフレーム２３ｃに連結され、第３ベースフレーム２３ｃは、脚２４ｃ上に装着される。垂直部２６ｃの他の端部は、傾斜部２６ｃ’の一側端部に連結される。傾斜部２６ｃ’の他の端部は、第３中間マウンティングプレート２５ｃの下面の中心部に連結される。
【００３５】
フレーム構造物３は、下部マウンティングプレート２２ａをさらに備えるが、下部マウンティングプレート２２ａは、第１、第２及び第３下部支持構造物２１ａ〜２１ｃの垂直部２１ａ〜２１ｃに装着される。フレーム構造物３は、上部支持構造物１１ａ,１１ｂ,１１ｃも備える。第１上部支持構造物１１ａは、第１中間マウンティングプレート２５ａの上面に装着される。第２上部支持構造物１１ｂは、第２中間マウンティングプレート２５ｂの上面に装着される。第３上部支持構造物１１ｃは、第３中間マウンティングプレート２５ｃの上面に装着される。
【００３６】
フレーム構造物３は、上部マウンティングプレート１２ａをさらに備えるが、フレーム構造物３は、上部マウンティングプレート１２ａの第１側面端部が第１上部支持構造物１１ａに連結され、上部マウンティングプレート１２ａの下面が第２上部支持構造物１１ｂ上に装着されるように上部支持構造物１１ａ,１１ｂに接合される。上部マウンティングプレート１２ａは、上部マウンティングプレート１２ａの第２側面端部が第３上部支持構造物１１ｃに結合されるように第３上部支持構造物１１ｃに結合される。上部支持構造物１１ｃは、突出部位１８を含み、突出部位１８は、上部マウンティングプレート１２ａの第２側面端部の陥没部位に結合される。
【００３７】
フレーム構造物３は、上部フレーム１７ａを含むが、上部フレームは、第１及び第３上部支持構造物１１ａ,１１ｃにそれらの上部で装着される。下部直線レール１３ａ,１３ａ’、上部直線レール１４ａ,１４ａ’、そしてコンディショナー直線レール１５ａ,１５ｂは、上部マウンティングプレート１２ａに装着される。第１下部直線レール１３ａと第１上部直線レール１４ａとは、レール１３ａ,１４ａが上部マウンティングプレート１２ａの正面の横軸面に平行に上部マウンティングプレート１２ａの正面垂直面上に装着される。したがって、レール１３ａ,１４ａは、相互に平行である。
【００３８】
第２下部直線レール１３ａ’と第２上部直線レール１４ａ’とは、レール１３ａ’,１４ａ’が上部マウンティングプレート１２ａの裏面の横軸面に平行に上部マウンティングプレート１２ａの裏面の垂直面上に装着される。したがって、レール１３ａ’,１４ａ’は、相互に平行である。第１コンディショナー直線レール１５ａと第２コンディショナー直線レール１５ｂとは、上部マウンティングプレート１２ａの底面に装着されてレール１３ａ,１３ａ’,１４ａ,１４ａ’にも平行である。上部マウンティングプレート１２ａの下面は、上部マウンティングプレート１２ａの前裏面と垂直である。コンディショナーレール１５ａ,１５ｂは、第２上部支持構造物１１ｂによって分離され、第２上部支持構造物１１ｂは、上部マウンティングプレート１２ａの下面に連結される。
【００３９】
図５にて、研磨装置１の正面図が示される。図５には、図３のフレーム構造物３が研磨テーブル３０ａ,３０ｂ、ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ｂ,４０ｃ、そして研磨ヘッド５１ａ,５１ｂと共に示される。しかし、図５には、ロード／アンロードステーション４０ａ’,４０ｂ’,４０ｃ’、そして研磨ヘッド５１ａ’,５１ｂ’は、隠されて見えない。
【００４０】
図５に示したように、研磨装置１は、研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’,５１ｂ,５１ｂ’のそれぞれに対する研磨ヘッド組立体、そしてパッドコンディショナー９１ａ,９１ｂのそれぞれに対するパッドコンディショナー組立体をさらに含む。図５には、研磨ヘッド５１ａ,５１ｂのそれぞれに対する研磨ヘッド組立体５０ａ,５０ｂのみが見られる。研磨ヘッド５１ａ’,５１ｂ’のそれぞれについての他の２つの研磨ヘッド組立体５０ａ’,５０ｂ’は、隠されて見えない。しかし、このような隠された研磨ヘッド組立体は、見られる研磨ヘッド組立体５０ａ,５０ｂと類似している。研磨テーブル３０ａ,３０ｂを回転させる研磨テーブル駆動機構３２ａ,３２ｂも、図５に示されている。
【００４１】
研磨テーブル駆動機構３２ａ,３２ｂは、フレーム構造物３の第１下部マウンティングプレート２２ａに装着される。研磨テーブル３０ａ,３０ｂは、それぞれ回転シャフト３１ａ,３１ｂを通じて研磨テーブル駆動機構３２ａ,３２ｂに連結される。研磨テーブル３０ａは、回転シャフト３１ａを通じて研磨テーブル駆動機構３２ａによって回転される。同様に、研磨テーブル３０ｂは、回転シャフト３１ｂを通じて研磨テーブル駆動機構３２ｂによって回転される。第１及び第２ロード／アンロードステーション４０ａ,４０ａ’は、第１中間マウンティングプレート２５ａの上面に装着される。第３及び第４ロード／アンロードステーション４０ｂ,４０ｂ’は、第２中間マウンティングプレート２５ｂの上面に装着される。第５及び第６ロード／アンロードステーション４０ｃ,４０ｃ’は、第３中間マウンティングプレート２５ｃの上面に装着される。
【００４２】
第１及び第３研磨ヘッド組立体５０ａ,５０ｂは、それぞれ研磨ヘッド５１ａ,５１ｂを備える研磨ヘッド組立体５０ａ,５０ｂがレール１３ａ,１４ａに沿って直線的に動けるように第１下部及び上部直線レール１３ａ,１４ａに装着される。
【００４３】
同様に、第２及び第３研磨ヘッド組立体５０ａ’,５０ｂ’（図示せず）は、それぞれ研磨ヘッド５１ａ’,５１ｂ’を備える研磨ヘッド組立体５０ａ’,５０ｂ’がレール１３ａ’,１４ａ’に沿って直線的に動けるように第１下部及び上部直線レール１３ａ’,１４ａ’に装着される。
【００４４】
第１及び第２パッドコンディショナー組立体９０ａ,９０ｂは、それぞれパッドコンディショナー９１ａ,９１ｂを備えるパッドコンディショナー組立体９０ａ,９０ｂがそれぞれのレール１５ａ,１５ｂに沿って直線的に動けるように第１及び第２コンディショナー直線レール１５ａ,１５ｂに装着される。研磨テーブル３０ａ,３０ｂのそれぞれからの研磨過程の終点検出のために、その研磨テーブルの研磨テーブル駆動機構３２ａまたは３２ｂに結合された電流センサー３４が使われうる。電流センサー３４は、研磨テーブル駆動機構のモータを回転させるために使われる電流を検出する。
【００４５】
研磨テーブル３０ａ,３０ｂ上の研磨パッドとその研磨パッド上で研磨される２つのウェーハとの間の摩擦力が変われば、摩擦力の変化によって影響を受けずに回転速度を一定に維持するために電流が変化する。電流センサー３４は、かかる電流変化を検出して終点を決定するのに使われうる。
【００４６】
しかし、電流センサー３４は、同じ研磨テーブル３０ａ,３０ｂ上で同時に研磨される２つのウェーハのうち何れかが終点に到達したか、または接近して行くかを区分するのには使われない。このような問題を解決するために、同じ研磨テーブル３０ａまたは３０ｂ上で研磨される２つのウェーハそれぞれに対する研磨終点を決定するために、電流センサー３４がロードセルまたは他の電流センサーと結合して使われうる。
【００４７】
図６及び図７を参照して、研磨ヘッド組立体５０ａ、これと結合される直線駆動機構、そしてこれと結合される終点検出機構が記述される。研磨ヘッド組立体５０ａ,５０ａ’,５０ｂ,５０ｂ’は、相互類似しているので、研磨ヘッド組立体５０ａ及びこれと結合される機構についての説明は、他の研磨ヘッド組立体、それらの直線駆動機構及び終点検出機構についての説明にも使われる。
【００４８】
図６は、研磨ヘッド組立体５０ａ、これと結合された直線駆動機構、そしてこれと結合された終点検出機構の正面図である。図７は、図６の断面Ａからの側面図である。
【００４９】
研磨ヘッド５１ａは、ヘッド回転シャフト５２ａを通じてヘッド回転機構５３ａに連結される。ヘッド回転機構５３ａは、支持プレート５４ａに連結され、支持プレート５４ａは、シャフト５５ａを通じてヘッド垂直駆動機構５６ａに連結される。
【００５０】
ヘッド垂直駆動機構５６ａは、ヘッド組立体プレート４５ａに装着される。支持プレート５４ａは、研磨ヘッド５１ａがヘッド垂直駆動機構５６ａによってガイドレールプレート４６ａのガイドレールに沿って垂直に動けるように、ガイドレールプレート４６ａに装着される。ヘッド組立体プレート４５ａは、下部レールグリッパ４７ａ及び上部レールグリッパ４８ｂを通じて、第１下部及び上部直線レール１３ａ,１３ｂに滑って動けるように結合される。下部及び上部レールグリッパ４７ａ,４８ｂは、それぞれ上部及び下部直線レール１３ａ,１４ａに滑って動けるように結合される。
【００５１】
リードナット６１ａは、ヘッド組立体プレート４５ａに結合される。リードナット６１ａは、リードスクリュー７１ａにも結合される。リードスクリュー７１ａの一側端部は、ヘッド移動モータ７０ａに連結され、ヘッド移動モータ７０ａは、少なくとも一つの弾性金属または高分子プレート７２ａによって上部フレーム１７ａから懸架される。リードスクリュー７１ａは、軸受７０ｂに連結され、軸受７０ｂは、少なくとも一つの弾性金属または高分子プレート７２ｂによって上部フレーム１７ａから懸架される。
【００５２】
第１及び第２位置センサー７３ａ,７３ｂは、この位置センサーが、研磨ヘッド組立体５０ａが位置センサーを通過する瞬間を検出できるように、第１上部フレーム１７ａに装着される。基準ピン６２ａは、基準ピンが、研磨ヘッド組立体５０ａが位置センサーを通過する時に位置センサー７３ａ,７３ｂの一つを作動できるように、ヘッド組立体プレート４５ａに装着される。第１位置センサー７３ａの位置は、第１位置センサー７３ａが基準ピン６２ａを感知する時に、第１研磨ヘッド５１ａが第１ロード／アンロードステーション４０ａと整列されるように、上部フレーム１７ａに沿って設定される。
【００５３】
一実施形態において、第１研磨テーブル３０ａ上で第１研磨ヘッド５１ａによって研磨される半導体ウェーハに対して研磨工程の終点を検出するために、ロードセル７４ａが電流センサー３４と共に使われる。
【００５４】
研磨工程中に第１研磨ヘッド５１ａは、周期的にリードスクリュー７１ａに沿って前後方向に直線的に動く。第１研磨ヘッド組立体５０ａを動かすためのトルクは、ロードセル７４ａによって検出される。第１研磨テーブル３０ａ上の研磨パッドと第１研磨ヘッド５１ａによって研磨されるウェーハとの間の摩擦力が変わるにつれてトルクが変わる。
【００５５】
ウェーハ上に蒸着された上部層が平坦化されるか、または上部層が研磨工程によって除去された後に、ウェーハ上に蒸着された下部層が露出される時に摩擦力が変わる。ロードセル７４ａを使用してトルク変化を検出し、電流センサー３４を利用して研磨テーブル駆動機構３２ａのモータ電流変化を検出することによって、研磨工程の終点が検出される。
【００５６】
第２研磨ヘッドによって研磨されるウェーハに対して研磨工程の終点を検出するために、第２研磨ヘッド５１ａ’に対して類似したロードセルが使われうる。したがって、第１研磨テーブル３０ａ上で同時に研磨される２つのウェーハそれぞれに対する終点が個別的に検出されうる。
【００５７】
具体的に、２つの研磨ヘッドと結合されたロードセルを使用して同じ研磨テーブル上で２つの研磨ヘッドによって研磨される２つのウェーハのトルク変化をモニタリングすることによって、終点に到達するか、または接近して行くウェーハが識別される。終点に到達するか、または接近して行くウェーハが識別された後に、研磨テーブルに対する研磨テーブル回転機構に結合された電流センサー３４がウェーハの終点を検出し、かつ決定するために使われる。２つのウェーハのうち一つが終点に到達した後に、このウェーハの研磨工程が中断されるが、他のウェーハの研磨工程は、電流センサー３４が他のウェーハの終点を検出しかつ決定するまで続けられる。ロードセルの助けを受けて電流センサー３４を使用して終点検出しかつ決定するかかるアルゴリズムは、電流センサー３４から得られる信号が、ロードセルから得られる信号より良質である時（さらに小さいノイズ）によく動作する。
【００５８】
一実施形態において、第１研磨テーブル３０ａ上で第１研磨ヘッドによって研磨される半導体ウェーハに対して研磨過程の終点を検出するために、ロードセルよりは、ヘッド回転機構５３ａに結合された電流センサー３６ａが、電流センサー３４と共に使われる。電流センサー３６ａは、ヘッド回転機構５３ａによって研磨ヘッド５１ａを回転させるために使われる電流の変化を検出する。
【００５９】
研磨テーブル３０ａ上の研磨パッドと、第１研磨ヘッド５１ａによって研磨されるウェーハとの間の摩擦力が変化する時に、ヘッド回転機構５３ａのモータ電流は、その回転速度を維持するために変化する。電流センサー３６は、かかる電流変化を検出する。電流センサー３６ａを使用してヘッド回転機構５３ａのモータ電流変化を検出し、電流センサー３４を使用して研磨テーブルのモータ電流変化を検出することによって、研磨工程の終点が検出される。
【００６０】
第２研磨ヘッド５１ａ’によって研磨されるウェーハに対して、研磨工程の終点を検出するために、第２研磨ヘッド５１ａ’に対して類似した電流センサーが使われうる。したがって、第１研磨テーブル３０ａ上で同時に研磨される２枚のウェーハそれぞれに対する終点が個別的に検出されうる。
【００６１】
具体的に、２つの研磨ヘッドと結合された電流センサーを使用して２つのウェーハを回転させるための電流の変化をモニタリングすることによって、終点に到達するか、または接近して行くウェーハが識別される。終点に到達するか、または接近して行くウェーハが識別された後に、研磨テーブルの研磨テーブル回転機構に結合された電流センサー３４がウェーハの終点を検出しかつ決定するために使われる。
【００６２】
２枚のウェーハのうち一枚が終点に到達した後に、このウェーハの研磨工程が中断されるが、他のウェーハの研磨工程は、電流センサー３４が他のウェーハの終点を検出しかつ決定するまで続けられる。複数の電流センサー３４を使用して終点検出しかつ決定するかかるアルゴリズムは、研磨テーブルに対する電流センサー３４から得られる信号が、研磨ヘッドに対する電流センサーから得られる信号より良質である時（さらに小さいノイズ）によく動作する。
【００６３】
図６及び図７を参照して、パッドコンディショナー組立体９０ａが説明される。パッドコンディショナーヘッド９１ａは、コンディショナー回転及び垂直駆動機構９２ａに連結され、コンディショナー回転及び垂直駆動機構は、リードナット９３ａに連結される。リードナット９３ａは、コンディショナー直線レール１５ａとリードスクリュー９４ａとに滑って動けるように結合される。リードスクリュー９４ａの一側端部がコンディショナー直線移動モータ（図示せず）に連結される。リードスクリュー９４ａがコンディショナー直線移動モータによって回転するにつれて、リードナット９３ａは、リードスクリュー９４ａに沿って動く。
【００６４】
図８にて、図２の拡張された研磨装置１０の正面図が示される。研磨装置１を拡張された研磨装置１０に変換するために、研磨装置１の第３上部支持構造物１１ｃが付加研磨構造物５の一部である付加フレーム構造物７の上部フレーム組立体と代替される。付加フレーム構造物７は、第２上部フレーム１７ｂ、第４下部支持構造物２１ｄ、第２下部マウンティングプレート２２ｂ、第４ベースフレーム２３ｄ、そして第４中間マウンティングプレート２５ｄも備える。上部フレーム組立体は、第４上部支持構造物３３、第５上部支持構造物３３’、そして第２上部マウンティングプレート１２ｂを備え、これらは、相互接合される。
【００６５】
第４上部支持構造物３３は、突出部１８’を備え、突出部は、第１上部マウンティングプレート１２ａの陥没部に堅固に結合される。第４上部支持構造物３３は、第３中間マウンティングプレート２５ｃの上面に装着される。第５上部支持構造物３３’は、第４中間マウンティングプレート２５ｄの上面に装着される。第２上部フレーム１７ｂは、第４及び第５支持構造物３３,３３’にそれらの上部に装着される。第４中間マウンティングプレート２５ｄは、第４下部支持構造物２１ｄに装着され、第４下部支持構造物２１ｄは、垂直部２６ｄと傾斜部２６ｄ’とを備える。
【００６６】
垂直部２６ｄの一側端部は、ベースフレーム２３ｄの第１端部の付近で第４ベースフレーム２３ｄに連結され、第４ベースフレームは、脚２４ｄに装着される。垂直部２６ｄの他側端部は、傾斜部２６ｄ’の一側端部に連結される。傾斜部２６ｄ’の他側端部は、第４中間マウンティングプレート２５ｄの下面の中心部に連結される。第７及び第８ロード／アンロードステーション４０ｄ,４０ｄ’は、第４中間マウンティングプレート２５ｄに装着される。第２下部マウンティングプレート２２ｂは、第３及び第４下部支持構造物２１ｃ,２１ｄの垂直部位２６ｃ,２６ｄに装着される。
【００６７】
付加研磨構造物５は、第２下部マウンティングプレート２２ｂに装着される第３研磨テーブル駆動機構３２ｃをさらに備える。第３研磨テーブル３０ｃは、回転シャフト３１ｃを通じて研磨テーブル駆動機構３２ｃによって回転される。付加研磨構造物５は、下部直線レール１３ｂ,１３ｂ’、上部直線レール１４ｂ,１４ｂ’、そしてコンディショナー直線レール１５ｃをさらに備え、これらは、第２上部マウンティングプレート１２ｂに装着される。下部直線レール１３ｂ’と上部直線レール１４ｂ’とは、図８に示されていない。
【００６８】
第３下部直線レール１３ｂと第３上部直線レール１４ｂとは、レール１３ｂ,１４ｂが第２マウンティングプレート１２ａの正面の横軸面に平行に第２マウンティングプレート１２ｂの正面垂直面上に装着される。したがって、レール１３ｂ,１４ｂは、相互に平行である。第３下部直線レール１３ｂの一側端部は、第３下部直線レール１３ｂと第１下部直線レール１３ａとが一つの直線的に連結された下部直線レールを形成するように、第１下部直線レール１３ａの一側端部と整列される。同様に、第３上部直線レール１４ｂの一側端部は、第３上部直線レール１４ｂと第１下部直線レール１３ａとが一つの下部に直線的に連結される直線レールを形成するように、第１上部直線レール１４ａの一側端部と整列される。
【００６９】
第３下部直線レール１３ｂ及び第３上部直線レール１４ｂと類似するように、第４下部直線レール１３ｂ’と第４下部直線レール１４ｂ’とは、レール１３ｂ’,１４ｂ’が第２マウンティングプレート１２ｂの裏面の横軸面に平行に第２マウンティングプレート１２ｂ’の裏面垂直面上に装着される。
【００７０】
したがって、レール１３ｂ’,１４ｂ’は、相互に平行であり、レール１３ｂ,１４ｂ’にも平行である。第４下部直線レール１３ｂ’の一側端部は、第４下部直線レール１３ｂ’と第２下部直線レール１３ａ’とが一つの下部に直線的に連結された直線レールを形成するように、第２下部直線レール１３ａ’の一側端部に整列される。同様に、第４上部直線レール１４ｂ’の一側端部は、第４上部直線レール１４ｂ’と第２上部直線レール１４ａ’とが一つの直線的に連結された下部直線レールを形成するように、第２上部直線レール１４ａ’の一側端部に整列される。
【００７１】
第５研磨ヘッド組立体５０ｃは、第３下部及び上部直線レール１３ｂ,１４ｂに装着される。第５研磨ヘッド組立体５０ｃは、第１及び第３下部直線レール１３ａ,１３ｂによって形成された直線的に連結された下部直線レールと、第１及び第３上部直線レール１４ａ,１４ｂによって形成された直線的に連結された上部直線レールとに沿って、第５ロード／アンロードステーション４０ｃ、第３研磨テーブル３０ｃ、そして第７研磨ロード／アンロードステーション４０ｄの間で動く。
【００７２】
第５研磨ヘッド組立体５０ｃは、図６及び図７を参照して前述したように、リードスクリュー７１ａとヘッド移動モータ７０ａとを使用する第１研磨ヘッド組立体５０ａと類似した方式でヘッド駆動モータ７０ａ’に連結されるリードスクリュー７１ｃを使用して直線的に動ける。図示していないが、第６研磨ヘッド組立体５０ｃ’は、第４下部及び上部直線レール１３ｂ’,１４ｂ’に装着される。第６研磨ヘッド組立体５０ｃ’は、第２及び第４下部直線レール１３ａ’,１３ｂ’によって形成された下部直線レールと第２及び第４上部直線レール１４ａ’,１４ｂ’によって形成された上部直線レールとに沿って第６ロード／アンロードステーション４０ｃ’、第３研磨テーブル３０ｃ、そして第８研磨ロード／アンロードステーション４０ｄ’の間で動く。
【００７３】
第６研磨ヘッド組立体５０ｃ’は、図６及び図７を参照して前述したように、リードスクリュー７１ａとヘッド移動モータ７０ａとを使用する第１研磨ヘッド組立体５０ａと類似した方式でヘッド駆動モータに連結されるリードスクリューを使用して直線的に動ける。  一実施形態において、第５及び第６研磨ヘッド組立体５０ｃ,５０ｃ’に対してトルクの変化を検出するために、ロードセル（図示せず）が使われる。研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’によって研磨される各ウェーハに対する研磨過程の終点を検出するために、第５及び第６研磨ヘッド組立体５０ｃ,５０ｃ’それぞれに対するロードセルが研磨テーブル駆動機構３２ｃのモータに結合される電流センサー３４と共に使われる。一代替実施形態において、第５及び第６研磨ヘッド組立体５０ｃ,５０ｃ’で付加電流センサー３６ｃ,３６ｃ’が研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’を回転させるために使われる電流の変化を検出するために使われる。
【００７４】
研磨ヘッド５１ｃ,５１ｃ’によって研磨される各ウェーハに対する研磨過程の終点を検出するために、第５及び第６研磨ヘッド組立体５０ｃ,５０ｃ’に対する付加電流センサー３６ｃ,３６ｃ’が研磨テーブル駆動機構３２ｃのモータに結合された電流センサー３４と共に使われる。第３コンディショナー直線レール１５ｃは、第２マウンティングプレート１２ｂの底面に装着され、レール１３ｂ,１３ｂ’,１４ｂ,１４ｂ’にも平行である。第２マウンティングプレート１２ｂの下面は、マウンティングプレート１２ｂの前裏面と垂直である。第３パッドコンディショナー組立体９０ｃは、第３コンディショナー直線レール１５ｃに滑って動けるように結合される。
【００７５】
図９を参照して、本発明の実施形態による研磨装置１に対するパッドコンディショナー組立体が説明される。図９の研磨装置１において、コンディショナーの回転及び垂直駆動機構９２ａは、マウンティングプレート７７に連結される。マウンティングプレート７７は、上部水平部７７ａ、下部水平部７７ｂ、そして垂直部７７ｃを備える“逆コ”字状を有する。マウンティングプレート７７の上部水平部７７ａは、薄いネック部位８１を備えるが、これは、後述する下部及び上部レールグリッパ４７ａ,４８ａ,４７ａ’,４８ａ’の薄いネック部位と類似している。
【００７６】
マウンティングプレート７７の上部水平部７７ａは、リードナット９３ａに結合される。マウンティングプレート７７の下部水平部７７ｂは、コンディショナーの回転及び垂直駆動機構９２ａに連結される。上部水平部７７ａと下部水平部７７ｂとは、垂直部７７ｃを通じて相互連結される。リードナット９３ａは、コンディショナー直線レール１５ａ及びリードスクリュー９４ａと滑って動けるように結合される。リードスクリュー９４ａは、コンディショナー回転モータ（図示せず）に連結される。コンディショナー直線移動モータは、第１上部マウンティングプレート１２ａに装着される。リードナット９３ａは、リードスクリュー９４ａがコンディショナー直線移動モータによって回転されるにつれて、リードスクリュー９４ａに沿って動く。
【００７７】
図９を参照して、本発明の実施形態による研磨装置１が説明される。図９は、エンクロージング構造物７８と研磨装置１との断面を示す。図９の研磨装置で、下部及び上部レールグリッパ４７ａ,４８ａ,４７ａ’,４８ａ’は、それぞれの薄いネック部位８１を通じてそれぞれの研磨ヘッド組立体プレート４５ａ,４５ａ’に連結される。
【００７８】
図９に示したように、エンクロージング構造物７８は、第１上部マウンティングプレート１２ａ、下部直線レール１３ａ,１３ａ’、上部直線レール１４ａ,１４ａ’、コンディショナー直線レール１５ａ、ほとんどの下部直線グリッパ４７ａ,４７ａ’、ほとんどの上部直線グリッパ４８ａ,４８ａ’、リードナット９３ａ、リードスクリュー９４ａ、そして研磨装置１の全ての他の類似した構成物を覆い込む。
【００７９】
エンクロージング構造物７８は、マウンティングプレート７７の上部水平部７７ａの一部も覆い込む。エンクロージング構造物７８は、マウンティングプレート７７の下部水平部７７ｂは、覆い込んでいない。したがって、研磨ヘッド５１ａ,５１ａ’,５１ｂ,５１ｂ’,５１ｃ,５１ｃ’とパッドコンディショナー９１ａ,９１ｂとは、エンクロージング構造物７８の外側にある。
【００８０】
研磨装置１を参照してエンクロージング構造物７８が説明されたが、エンクロージング構造物７８は、拡張された研磨装置１０の類似した構成物を覆い込むために拡張された研磨装置１０に使われるように改造されることもある。エンクロージング構造物７８は、下部及び上部レールグリッパ４７ａ,４８ａ,４７ａ’,４８ａ’の薄いネック部位８１とマウンティングプレート７７の薄いネック部位８１とに対する直線方向に延びている開口部を備える。ネック部位８１は、エンクロージング構造物７８の開口部に沿って動く。開口部は、ネック部位８１と遮蔽物質との摩擦がパーティクルを生じさせ、それを研磨パッドに落としてウェーハに害を与えないように、テフロン（登録商標）、ポリウレタン、シリコンゴムのような軟らかいポリマー材料７９で遮蔽される。下部及び上部レールグリッパ４７ａ,４８ａ,４７ａ’,４８ａ’のネック部位８１は、これと結合されたヘッド組立体が直線レール１３ａ,１４ａまたは直線レール１３ａ’,１４ａ’に沿って動く時に、遮蔽材を通じて動く。
【００８１】
図１０に示したように、それぞれのネック部位８１の両端部は、鋭い形態にすることができる。すなわち、ネック部位８１の各端部は、鋭い点に傾斜する面が加工されうる。このような構成は、エンクロージング構造物７８の開口部が、図１０に示したように、遮蔽剤によってネック部位８１の端部８３で堅固に遮蔽されることを確実にする。
【００８２】
本発明の実施形態及び作動方法が記述されたが、本発明は、前述した特定の実施形態や作動方法によって限定されるものではない。本発明の実施に不要な多くの細部事項が記述されたが、このような細部事項は、本発明を作って使用するための最適の作動、方式、工程を十分に公開するために含まれた。本発明の実施形態で表現される思想及び観点から逸脱せずに本発明の特定の形態及びデザインが修正されうる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、半導体研磨関連の技術分野に好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態による研磨装置を示す図面である。
【図２】本発明の実施形態による図１の研磨装置を使用して拡張された研磨装置を示す図面である。
【図３】本発明の実施形態による図１の研磨装置のフレーム構造物を示す正面図である。
【図４】図３のフレーム構造物を示す側面図である。
【図５】本発明の代替実施形態による図１の研磨装置の正面図である。
【図６】図５の研磨装置の一部を示す拡大図面であり、研磨ヘッド組立体、これと結合された直線駆動機構、及びそれと結合された終点検出機構を示す図面である。
【図７】図６に示した部位の断面図である。
【図８】本発明による図２の拡張された研磨装置を示す正面図である。
【図９】図５の研磨装置の一部を示す断面図であり、本発明の実施形態によるエンクロージング構造物を示す図面である。
【図１０】本発明の実施形態によるエンクロージング構造物の開口部と開口部における薄いネック部位とを示す図面である。
【符号の説明】
【００８５】
１  研磨装置
３  フレーム構造物
５  付加研磨構造物
７  付加フレーム構造
１０  拡張された研磨装置
３０ａ,３０ｂ,３０ｃ  第１及び第２研磨テーブル
４０ａ,４０ａ’,４０ｂ,４０ｂ’,４０ｃ,４０ｃ’,４０ｄ,４０ｄ’  ロード／アンロードステーション
５１ａ,５１ａ’、５１ｂ,５１ｂ’,５１ｃ,５１ｃ’  研磨ヘッド
９１ａ,９１ｂ,９１ｃ  パッドコンディショナー
【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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