(57)【要約】  研磨パッドをコンディショニングするための方法及び装置が記載される。前記装置は、研磨台に接続されるベースと、前記ベースに接続される第１端部を有する第１アーム部材と、前記第１アーム部材の第２端部に回動可能に接続される第１端部を有する第２アーム部材と、前記第１端部とは反対側の第２端部に接続されるコンディショニングディスクと、を含む。前記方法は、研磨パッドを回転させる工程と、回転しているコンディショニングディスクを前記研磨パッドの研磨表面に押し付ける工程と、前記コンディショニングディスクを、回転している前記研磨パッドに対して直線方向に移動させて、コンディショニングプロセスを実行する工程と、を含む。
2012510160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドをコンディショニングするための装置であって：
研磨台に接続されるベースと；
前記ベースに接続される第１端部及び反対側の第２端部を有する第１アーム部材と；
前記第１アーム部材の第２端部に回動可能に接続される第１端部を有する第２アーム部材と；
前記第２アーム部材の第２端部に、前記第１アーム部材の前記第１端部とは反対側で接続されるコンディショニングディスクと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記コンディショニングディスクは、第１アクチュエータ、並びに前記第１アーム部材及び前記第２アーム部材のうちの一方または両方に配置される第１伝達機構に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コンディショニングディスクは、前記第２アーム部材の前記第２端部に配置される第１アクチュエータに接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ベースは、前記ベースを前記研磨台に対して移動させるように適合させた回転アクチュエータに接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１アーム部材は前記ベースに固く接続される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記研磨台に対する前記ベースの垂直移動を可能にする垂直アクチュエータである、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第１アーム部材及び第２アーム部材は第１駆動アセンブリに接続され、前記第１駆動アセンブリは：
第１ギアを有するモータと；
前記第２アーム部材の前記第１端部に接続される第２ギアと；
前記第１ギア及び前記第２ギアを接続するベルトと、
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記コンディショニングディスクは第２駆動アセンブリに接続される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２駆動アセンブリは、前記コンディショニングディスクに接続されるダイレクトドライブモータを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記駆動アセンブリは、直線方向に並んだ前記第１アーム部材及び第２アーム部材を関節でつないでいる、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１アーム部材及び第２アーム部材は、垂直平面内で関節運動する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１アーム部材及び第２アーム部材は、水平平面内で関節運動する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
研磨パッドをコンディショニングするための装置であって：
研磨台に接続されるベースと；
前記ベースに接続される第１アーム部材と；
前記第１アーム部材に接続される第２アーム部材と；
前記第２アーム部材に前記ベースとは反対側で接続されるコンディショニングディスクと；
前記第１アーム部材と前記第２アーム部材との間に接続され、かつ前記第２アーム部材に対する前記第１アーム部材の回転を可能にするように適合させたジョイント部材と、
を備える、装置。
【請求項１４】
前記第１駆動アセンブリは、直線方向に並んだ前記第１アーム部材及び第２アーム部材を関節でつないでいる、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１アーム部材及び第２アーム部材は、垂直平面内で関節運動する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１アーム部材及び第２アーム部材は、水平平面内で関節運動する、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して、半導体ウェハのような基板の研磨に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及び他の電子素子を基板上に形成するに当たって、多数の導電材料層、半導体材料層、及び誘電体材料層を基板のパターン形成面に、すなわち堆積面に堆積させる、または当該形成面または堆積面から除去する。材料層群を順番に堆積させ、除去すると、基板のパターン形成面は、非平坦になって、平坦化及び／又は研磨を必要とする。平坦化及び研磨は、既に堆積している材料を基板のパターン形成面から除去して、略均一で平板状のまたは平坦な表面を形成する手順である。
【０００３】
化学機械研磨は、高密度集積回路の製造に広く使用されて、半導体ウェハ上に堆積した材料層を、基板のパターン形成面を、研磨液を流しながら研磨パッドに接触した状態で移動させることにより平坦化または研磨する１つのプロセスである。材料は、研磨表面に接触する基板のパターン形成面から、化学的作用及び機械的作用を組み合わせることにより除去される。
【０００４】
研磨表面の定期的なコンディショニングは、一定の粗さを研磨表面全体に亘って維持して、材料除去の促進を容易にするために必要である。コンディショニングは通常、研磨表面に押し付けられた回転しているコンディショニングディスクを使用して行なわれる。コンディショニングディスクは支持部材に接続され、この支持部材はコンディショニングディスクを、研磨表面に対して掃引パターンを描くように移動させる。研磨表面を横切るように特定の及び／または一定の掃引パターンを掃引すると、研磨表面の粗さを不均一にしてしまう虞があるコンディショニング中の困難な解決課題が突き付けられる。粗さが不均一になることによって、材料除去量が減り、これによってスループットが低下する。
【０００５】
従って、研磨表面の選択的な及び／または一定のコンディショニングを容易にする方法及び装置が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は概して、研磨パッドを、直線運動を利用してコンディショニングする装置及び方法を提供する。一実施形態では、研磨パッドをコンディショニングする装置が記載される。前記装置は、研磨台に接続されるベースと、前記ベースに接続される第１端部及びその反対側の第２端部を有する第１アーム部材と、前記第１アーム部材の第２端部に回動可能に接続される第１端部を有する第２アーム部材と、前記第２アーム部材の第２端部に前記第１アーム部材の前記第１端部とは反対側で接続されるコンディショニングディスクと、を備える。
【０００７】
別の実施形態では、研磨パッドをコンディショニングする方法が記載される。前記方法は、研磨パッドを回転させる工程と、回転しているコンディショニングディスクを前記研磨パッドの研磨表面に押し付ける工程と、前記コンディショニングディスクを回転している前記研磨パッドに対して直線方向に移動させて、コンディショニングプロセスを実行する工程と、を含む。
【０００８】
別の実施形態では、研磨パッドをコンディショニングする装置が記載される。前記装置は、研磨台に接続されるベースと、前記ベースに接続される第１アーム部材と、前記第１アーム部材に接続される第２アーム部材と、前記第２アーム部材に前記ベースとは反対側で接続されるコンディショニングディスクと、前記第１アーム部材と前記第２アーム部材との間に接続され、かつ前記第２アーム部材に対する前記第１アーム部材の回転を可能にするように適合させたジョイント部材と、を含む。
【０００９】
本発明に関して上に列挙した特徴が実現する過程を詳細に理解することができるように、上に簡単に要約した本発明に関する更に詳細な説明は、添付の図面に幾つかが示されている実施形態を参照しながら行なわれる。しかしながら、これらの添付の図面は本発明の代表的な実施形態を示しているに過ぎず、但し、本発明が他の同様に効果的な実施形態を認めているので、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、研磨モジュールの平面図である。
【図２】図２は、図１の研磨モジュールの部分断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、コンディショニングモジュールの一実施形態を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、コンディショニングアームアセンブリの一実施形態の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、部分的に延出している位置にあるコンディショニングアームアセンブリの一実施形態を示す研磨定盤アセンブリの側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す研磨定盤アセンブリの上面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、部分的に後退している位置にあるコンディショニングアームアセンブリを示す図４Ａの研磨定盤アセンブリの側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｃに示す研磨定盤アセンブリの上面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、部分的に延出している位置にあるコンディショニングアームアセンブリの別の実施形態を示す研磨定盤アセンブリの側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す研磨定盤アセンブリの上面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、部分的に後退している位置にあるコンディショニングアームアセンブリを示す図５Ａの研磨定盤アセンブリの側面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃに示す研磨定盤アセンブリの上面図である。
【００１１】
理解を容易にするために、同じ参照番号を出来る限り使用して、複数の図に共通する同じ構成要素を指すようにしている。ある実施形態において開示される構成要素群は、他の実施形態において特別に説明することなく有益に利用することができると考えられている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態は概して、研磨パッドの研磨表面をコンディショニングする方法及び装置を提供する。直線的に延出可能なアーム構造を有するコンディショニング装置は、円形構造を有する研磨パッドの上で使用される場合について記載される。図示しないが、コンディショニング装置の実施形態は、矩形状研磨パッドまたはベルト式研磨パッドのような他の形状を有する研磨パッドの上で使用してもよい。
【００１３】
図１は、半導体ウェハのような１つ以上の基板を処理する研磨モジュール１００の平面図である。研磨モジュール１００は研磨台１０６を含み、この研磨台１０６は、複数の研磨ステーション１２４を少なくとも部分的に支持し、収容する。複数の研磨ステーション１２４の各々は、１つ以上の研磨ヘッド１２６に保持される基板を研磨するように適合させる。これらの研磨ステーション１２４は、同時に１つ以上の研磨ヘッド１２６との境界部を形成することにより、１つまたは複数の基板の研磨が単一の研磨ステーション１２４で同時に起こり得るサイズに形成される。これらの研磨ヘッド１２６は、頭上式走行レール１２８に取り付けられるキャリッジ１０８に接続される。研磨台１０６は更に、１つ以上のロードカップ１２２を含み、これらのロードカップ１２２は、基板を研磨ヘッド群１２６とファクトリインターフェース（図示せず）または他の装置（図示せず）との間で搬送ロボット１１０により搬送し易くするように適合させる。これらのロードカップ１２２によって普通、搬送ロボット１１０と研磨ヘッド群１２６の各々との間の搬送が容易になる。
【００１４】
頭上式走行レール１２８によって各キャリッジ１０８を研磨モジュール１００の近傍に選択的に配置することができる。頭上式走行レール１２８及びキャリッジ群１０８の構成によって、これらの研磨ヘッド１２６を、研磨ステーション群１２４及びロードカップ群１２２の上に選択的に容易に位置決めすることができる。図１〜２に示す実施形態では、頭上式走行レール１２８は（図１に想像線で示す）円形構造を有し、この円形構造によって、これらの研磨ヘッド１２６を保持するキャリッジ群１０８を選択的に、ロードカップ群１２２及び研磨ステーション群１２４の上を回転させ、且つ／またはロードカップ群１２２及び研磨ステーション群１２４から遠ざけることができる。頭上式走行レール１２８が、楕円形、長円形、直線形、または他の適切な向きを含む他の構造を有していてもよいと考えられている。
【００１５】
ここで、図１を主として参照するに、２つの研磨ステーション１２４が、研磨モジュール１００の対向するコーナー部に設けられる様子を示している。任意であるが、（想像線で示す）第３の研磨ステーション１２４を、ロードカップ群１２２に対向する側の研磨モジュール１００のコーナー部に配置することができる。別の構成として、または更に、（これも想像線で示す）第２の組のロードカップ１２２を、ロボット１１０に近接配置されるロードカップ群１２２に対向する側の研磨モジュール１００のコーナー部に設けることができる。より大きい実装面積を有するシステムにおいて、更に別の研磨ステーション群１２４を研磨モジュール１００に組み込んでもよい。一実施形態では、各研磨ステーション１２４は、研磨台１０６、他の研磨ステーション群１２４、及び／又は工場施設の床に接続されるように適合させたスタンドアローンユニットとすることができる。この実施形態では、研磨モジュール１００は、研磨ステーション群、ロードカップ群、搬送装置群、または他の機器を研磨台１０６内で付加する、または置き換えることができるモジュール機能を含む。
【００１６】
各研磨ステーション１２４は普通、研磨表面１３０と、コンディショニングモジュール１３２と、研磨流体供給モジュール１３４と、を含む。研磨表面１３０は、研磨定盤アセンブリ（図１には示さず）の上に支持され、この研磨定盤アセンブリは研磨表面１３０を処理中に回転させる。一実施形態では、研磨表面１３０は、化学機械研磨プロセス及び／又は電気化学機械研磨プロセスのうちの少なくとも１つのプロセスに適している。
【００１７】
研磨表面１３０は、一実施形態では、少なくとも２つの基板を当該研磨表面で同時に研磨することができるようにコンディショニングされる。このような実施形態では、研磨ステーション１２４は、２つのコンディショニングモジュール１３２と、２つの研磨流体供給モジュール１３４と、を含み、これらの研磨流体供給モジュール１３４は、研磨流体を調製し、研磨流体を研磨表面１３０の領域に、基板との境界部を形成する直前に供給する。更に、研磨流体供給モジュール群１３４の各研磨流体供給モジュールは、所定の供給量の研磨流体を研磨表面１３０に個別に供給して、特定の供給量の研磨流体がそれぞれ、各基板との境界部を処理中に形成するように配置される。
【００１８】
図２は、図１の研磨モジュール１００の部分断面図を示している。詳細には、頭上式走行レール１２８とキャリッジ１０８との境界部が示されている。頭上式走行レール１２８は、フレーム部材２０４により支持される支持部材２１２に接続される。キャリッジ１０８を利用して、研磨ヘッド１２６をロードカップ群１２２（図１）または研磨表面１３０の上に位置決めすることにより、研磨ヘッド１２６を、研磨表面１３０を横切るように処理中に掃引する、または研磨ヘッド１２６を、ロードカップ群１２２または研磨表面１３０から遠ざけて、研磨ヘッド１２６、ロードカップ群１２２または研磨表面１３０を保守整備する。キャリッジ１０８は、頭上式走行レール１２８に沿ってアクチュエータ２０５によって制御可能に配置される。アクチュエータ２０５は、キャリッジ１０８を走行レール１２８上に正確に位置決めするのに適したギアモータ、サーボモータ、リニアモータ、ソーヤモータまたは他のモーション制御装置の形態とすることができる。一実施形態では、各キャリッジ１０８は、走行レール１２８に接続される磁気レールとの境界に位置するリニアモータを含む。磁気レールは、各キャリッジ１０８を頭上式走行レール１２８に接続される他のキャリッジ群とは個別に移動させることができるように、磁気極性が交互に逆になるように配置される磁石群を含む。
【００１９】
一実施形態では、頭上式走行レール１２８はフレーム部材２０４に接続されるのに対し、研磨ステーション群１２４は研磨ステーション台２０２に接続される。この実施形態では、各研磨ステーション１２４はスタンドアローンユニットとして設けることができる、または複数の研磨ステーション１２４を当該ステーション台２０２に一括して接続することができる。一実施形態では、研磨ステーション台２０２及びフレーム部材２０４は工場施設の床２０３に、互いに接続されることなく接続される。研磨ステーション台２０２とフレーム部材２０４とを分離することにより、キャリッジ群１０８の移動に関連する振動を、研磨表面１３０から実質的に隔離することができるので、研磨結果に及ぼす影響の可能性を最小化することができる。更に、研磨ステーション台２０２を、機械台を用いることなく利用することにより、従来の構造よりも大幅にコストを削減することができる。
【００２０】
研磨ヘッド１２６はキャリッジ１０８にシャフト２３２を介して接続される。モータ２３４は、キャリッジ１０８に接続され、且つシャフト２３２を制御可能に回転させることにより、研磨ヘッド１２６及び当該研磨ヘッドに配された基板２０１を処理中に回転させるように配置される。研磨ヘッド１２６またはキャリッジ１０８のうちの少なくとも一方は、研磨表面１３０に対する研磨ヘッド１２６の上昇を制御するアクチュエータ（図示せず）を含む。一実施形態では、当該アクチュエータによって研磨ヘッド１２６を研磨表面１３０に、約６ｐｓｉ以下の圧力で、例えば１．５ｐｓｉ未満の圧力で押し付けることができる。
【００２１】
研磨定盤アセンブリ２００は研磨パッド２１８を支持し、この研磨パッド２１８は、全体が誘電体材料により作製されるか、または誘電体材料内に配置される導電材料を含むことができる。パッド２１８の上面が研磨表面１３０を構成する。研磨定盤アセンブリ２００は、研磨ステーション台２０２の上に、１つ以上のベアリング２１４を介して支持される。研磨定盤２１６は、シャフト２０６を介してモータ２０８に接続され、このモータ２０８を利用して研磨定盤アセンブリ２００を回転させる。モータ２０８は、ブラケット２１０を介して研磨ステーション台２０２に接続することができる。一実施形態では、モータ２０８はダイレクトドライブモータである。他のモータを利用してシャフト２０６を回転させてもよいと考えられている。図２に示す実施形態では、モータ２０８を利用して研磨定盤アセンブリ２００を回転させることにより、基板２０１を研磨表面１３０に研磨ヘッド１２６により押し付けたままの状態で、当該研磨定盤アセンブリ上に保持されるパッド２１８を処理中に回転させる。図１に示すように、異なる研磨ヘッド１２６により保持される少なくとも２つの基板の研磨を可能にする研磨パッド２１８を支持するのに十分な大きさを研磨定盤アセンブリ２００が有していてもよいと考えられている。一実施形態では、研磨用誘電体パッド２１８は、直径が３０インチ超であり、例えば約３０〜約５２インチであり、例えば４２インチである。研磨用誘電体パッド２１８を利用して、２つの基板を同時に研磨することはできるが、当該パッド上で同時に研磨される基板の枚数当たりのパッドの面積は、単一の基板を処理する従来のパッド群よりもずっと大きいので、パッド寿命を大幅に延ばすことができ、例えばパッド当たり約２０００枚の基板という値に近い寿命にすることができる。
【００２２】
処理中、または処理時以外の所望の時点で、コンディショニングモジュール１３２を作動させて、研磨表面１３０に接触させ、研磨表面１３０をコンディショニングする。更に、研磨流体は、研磨流体供給モジュール１３４を介して研磨表面１３０に、処理中及び／又はコンディショニング中に供給される。研磨流体供給アーム１３４により供給される流体の供給量を選択することにより、研磨表面１３０の横方向表面を横切って流れる研磨流体の供給量を制御することができる。研磨ヘッド１２６、コンディショニングモジュール１３２、及び研磨流体供給モジュール１３４は、明確化のために図２に１つしか示していないことに留意されたい。
【００２３】
図３Ａは、コンディショニングモジュール１３２の一実施形態を示している。この実施形態では、コンディショニングモジュール１３２は研磨ステーション台２０２に接続されている。コンディショニングモジュール１３２は、当該コンディショニングモジュールからカンチレバー状に延びるコンディショニングアームアセンブリ３０４を有するベース３０２を含む。アームアセンブリ３０４の遠位端でコンディショニングヘッド３０６を支持する。コンディショニングディスク３０８は、コンディショニングヘッド３０６に取り外し可能に取り付けられている。一実施形態では、第１モータまたはアクチュエータ３１２を設けて、アームアセンブリ３０４を研磨表面１３０の上でコンディショニング中に回動させ、必要に応じて、アームアセンブリ３０４を研磨表面１３０から遠ざかるように位置決めする。
【００２４】
コンディショニングアームアセンブリ３０４は、第１アーム部材３３０Ａ及び第２アーム部材３３０Ｂのような少なくとも２つの関節運動可能なアーム群またはリンク群を含む。コンディショニングアームアセンブリ３０４は更に、第１アーム部材３３０Ａ及び第２アーム部材３３０Ｂを接続して、アーム部材３３０Ａと３３０Ｂとの間の相対移動を可能にする少なくとも１つの回動ポイントまたは回動ジョイント３３２を含む。第２モータ３２０を利用して、第１アーム部材３３０Ａを第２アーム部材３３０Ｂに対して移動させる。第２モータ３２０は伝達機構３２５に接続され、この伝達機構３２５は、一実施形態では、駆動部材３０９に接続される（想像線で示す）シャフト３２２を含み、これらのシャフト３２２及び駆動部材３０９が今度は、ベルト、ワイヤ、またはケーブルとすることができる１つ以上の伝達部材群３２６に接続される。一実施形態では、ベルトのような伝達部材群３２６は、駆動部材３０９及びシャフト３２２に接続されて、第２アーム部材３３０Ｂに対する第１アーム部材３３０Ａの移動を容易にするので、角度変化を、第１アーム部材３３０Ａと第２アーム部材３３０Ｂとの間で起こすことができる。
【００２５】
駆動部材群３０９の各々は、回転運動または並進運動を１つの部材から別の部材に伝達するように適合させたプーリまたはギアとすることができる。本明細書において使用する「ギア」という用語は、ベルト、歯、ワイヤ、ケーブルのような伝達部材３２６に回転可能に接続され、かつ運動を１つの部材から別の部材に伝達するように適合させた部品を広く表わすよう意図されている。一般的に、本明細書において使用するギアとは、従来のギア式装置またはプーリ式装置を指していてもよく、このような装置として、これらには限定されないが、平歯車、かさ歯車、ラック及び／又はピニオン、ウォームギア、シーブ、タイミングプーリ、及びｖ−ベルトプーリのような部品を挙げることができる。ジョイント３３２は、回転ジョイント、スクリュージョイント、または１自由度以上の自由度を有する他のジョイントとすることができる。
【００２６】
一実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ３０４の上昇は、垂直アクチュエータ３１８により制御することができる。一実施形態では、アクチュエータ３１８は、ベース３０２に接続されるガイド３１４に接続される。ガイド３１４は、レール３１６に沿って配置することができ、このレール３１６は、研磨ステーション台２０２に接続されて、アクチュエータ３１８がコンディショニングアームアセンブリ３０４及びコンディショニングヘッド３０６の上昇を制御することができるようになっている。つば部３２４を設けて、液体がベース３０２と研磨ステーション台２０２の上面３１０との間で流れるのを防止している。
【００２７】
図３Ｂは、コンディショニングアームアセンブリ３０４の一実施形態の断面図を示している。この実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ３０４は２つの伝達機構を含み、これらの伝達機構は、一括して使用する、または別々に使用することができる。第１伝達機構３２５は、第２駆動機構３５１Ｂに接続される第１駆動機構３５１Ａを含む。第１駆動機構３５１Ａは、第１モータ３５６Ａから延出するシャフト３５３に接続される第１ギア３５２Ａを含む。第１ギア３５２Ａは第２ギア３５２Ｂに、ベルトのような伝達部材３５４Ａを介して接続される。第２ギア３５２Ｂは、第２駆動機構３５１Ｂに接続されるシャフト３２２に接続される。第２駆動機構は、第３ギア３５２Ｃ及び第４ギア３５２Ｄを含み、これらのギアは、ベルトのような第２伝達部材３５４Ｂを介して接続される。第４ギア３５２Ｄはシャフト３５８に固定接続され、このシャフト３５８は、第１アーム部材３３０Ａから延出し、かつ第２アーム部材３３０Ｂに固定接続される。第１モータ３５６Ａによる回転移動はシャフト３５８に伝達されて、第１アーム部材３３０Ａに対する第２アーム部材３３０Ｂの移動を可能にする。
【００２８】
１つの態様では、第１伝達機構３２５は、或る伝達比（例えば、直径比、ギア歯数比）の第１駆動機構３５１Ａ及び第２駆動機構３５１Ｂを含み、この伝達比は、作動経路または延出経路（例えば、図４Ａの経路４５０Ａ及び／又は４５０Ｂ）の所望形状及び分解能を達成するように設定される。この伝達比は、以下の説明では、被駆動部材サイズに対する駆動側部材サイズとして定義されるものとする、またはこの場合は、例えば第４ギア３５２Ｄの歯数に対する第３ギア３５２Ｃの歯数の比として定義されるものとする。従って、例えば第１アーム部材３３０Ａが２７０度の角度だけ回転し、これによって、第２アーム部材３３０Ｂが、０．６６７の伝達比または別の構成として、３：２のギア比に等しい１８０度の角度だけ回転するようになる。ギア比という用語は、第１ギアがｎ１回転だけ回転することによって、第２ギアが、ｎ２回転だけ回転する、または別の構成として、ｎ１：ｎ２の比で回転する現象を指すために用いられる。従って、３：２の比は、第１ギアが３回転すると、第２ギアが２回転するようになるので、第１ギアを第２ギアのサイズの約３分の２のサイズにする必要があることを意味する。一態様では、第４ギア３５２Ｄに対する第３ギア３５２Ｃのギア比は、約３：１〜約４：３であり、例えば約２：１〜約３：２である。
【００２９】
一実施形態では、第１伝達機構３２５と一緒に利用することができる第２伝達機構３６０をコンディショニングアームアセンブリ３０４に設ける。この実施形態では、第２伝達機構３６０は、コンディショニングヘッド３０６を中心軸の回りに回転させるように構成される。第２伝達機構３６０は、第２モータ３５６Ｂにシャフト３６１を介して接続される第１ギア３６２Ａを含む。第１ギア３６２Ａは、第２ギア３６２Ｂ及び第３ギア３６２Ｃに伝達部材３６３Ａを介して接続される。第２モータ３５６Ｂによる回転移動は、第２ギア３６２Ｂ及び第３ギア３６２Ｃに伝達部材３６３Ａを介して伝達される。第２伝達部材３６３Ｂは、第３ギア３６２Ｃと第４ギア３６２Ｄ及び第５ギア３６２Ｅとの間に接続されて、第２モータ３５６Ｂによる回転移動を第５ギア３６２Ｅに伝達する。第６ギア３６２Ｆは、第５ギア３６２Ｅに第３伝達部材３６３Ｃを介して回転可能に接続される。第６ギア３６２Ｆは、コンディショニングヘッド３０６に接続されるシャフト３６４に接続される。従って、第２モータ３５６Ｂの回転移動は、コンディショニングヘッド３０６にコンディショニングアームアセンブリ３０４を介して伝達される。図示しないが、ベアリング群及び／又はシール群をギア群及びシャフト群の各々に対応して設けてもよい。一態様では、第１モータ３５６Ａ及び第２モータ３５６Ｂのうちの一方または両方が、ステッパーモータまたはＤＣサーボモータである。可撓性スリーブまたはカバー３５０をコンディショニングアームアセンブリ３０４にジョイント３３２の位置で接続して、ジョイント３３２で発生する可能性のある全てのパーティクルを収容することができる。
【００３０】
図４Ａ〜４Ｄは、コンディショニングアームアセンブリ４０４の一実施形態の側面図及び平面図である。図４Ａ及び４Ｂは、コンディショニングアームアセンブリ４０４が部分的に延出した位置にある様子を示し、図４Ｃ及び４Ｄは、コンディショニングアームアセンブリ４０４が部分的に後退した位置にある様子を示している。図４Ａ〜４Ｄに示す実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ４０４は、図３Ａ及び３Ｂに示すコンディショニングアームアセンブリ３０４の実施形態と同様に構成することができるか、追加の伝達機構または別の伝達機構を含むことができる。一実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ４０４は、図３Ａ及び３Ｂにおいて説明したような第１伝達機構３２５と、コンディショニングヘッド３０６に接続されてコンディショニングヘッド３０６を回転させるモータ４１５を備える第２伝達機構と、を含むことができる。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｄでは、コンディショニングアームアセンブリ４０４は、アーム部材３３０Ａ，３３０Ｂと、第１ジョイント４３２Ａと、第２ジョイント４３２Ｂと、を含む。各アーム部材３３０Ａ，３３０Ｂは、他方に対して水平平面内で（Ｘ方向に）移動する。第１ジョイント４３２Ａは、ベース３０２に近接配置され、かつベース３０２に固定されて第１部材をベース３０２と一緒に移動させるか、第１アーム部材３３０Ａがベース３０２に対して少なくとも回転可能に移動するようにベース３０２に可動に接続されてもよい。第２ジョイント４３２Ｂは、第１アーム部材３３０Ａを第２アーム部材３３０Ｂに回動可能に接続するように構成される。一実施形態では、第１ジョイント４３２Ａは、図３Ｂの第１伝達機構３２５に接続されて、第１アーム部材３３０Ａ及び第２アーム部材３３０Ｂを移動させることができる。別の実施形態では、第１ジョイント４３２Ａは、第１アーム部材３３０Ａをベース３０２に対して軸Ａの回りに回転させるように適合させたステッパーモータまたはＤＣサーボモータのようなアクチュエータ４１０に接続することができる。別の構成として、または更に、ジョイントアクチュエータ４２０を第２ジョイント４３２Ｂの位置で接続することにより、第１アーム部材３３０Ａを第２アーム部材３３０Ｂに対して軸Ｂの回りに移動させることができる。別の構成として、コンディショニングヘッド３０６は、第２アーム部材３３０Ｂに接続されるモータ４１５に接続することができる。モータ４１５は、軸Ｃを中心とする回転運動をコンディショニングヘッド３０６に付与するように適合させたダイレクトドライブモータとすることができる。
【００３２】
図４Ｂは、図４Ａのコンディショニングアームアセンブリ４０４の上面図である。一実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ４０４は、研磨表面１３０をコンディショニングするための第１掃引経路４５０Ａを掃引する。この実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ４０４は、半径方向に研磨表面１３０を横切るように移動する。この第１掃引経路４５０Ａは更に、Ｙ方向の大きな前後移動のような直線方向成分を含むことができる。コンディショニングヘッド３０６は、図４Ｃ及び４Ｄに示すように、研磨表面１３０を横切るように、研磨表面１３０の中心近傍の位置から研磨表面１３０の周縁近傍の位置まで移動する。別の構成として、または更に、コンディショニングヘッド３０６を作動させて、弓形経路のような第２掃引経路４５０Ｂを移動させることができる。例えば、コンディショニングヘッド３０６は、コンディショニングアームアセンブリ４０４を作動させて、軸Ａ及びＢのうちの少なくとも一方または両方の軸の回りに移動させることにより、弓状の向きに移動させることができる。コンディショニング中、約０．１パウンド−フォース（ｌｂ−ｆ）〜約１０ｌｂ−ｆ、例えば約０．５ｌｂ−ｆ〜約８ｌｂ−ｆ、例えば約１．０ｌｂ−ｆ〜約３ｌｂ−ｆの範囲の下方圧力を、コンディショニングディスクが接続されたコンディショニングヘッド３０６に加えることができる。
【００３３】
図５Ａ〜５Ｄは、コンディショニングアームアセンブリ５０４の一実施形態の側面図及び平面図である。図５Ａ及び５Ｂは、コンディショニングアームアセンブリ５０４が部分的に延出した位置にある様子を示し、図５Ｃ及び５Ｄは、コンディショニングアームアセンブリ５０４が部分的に後退した位置にある様子を示している。図５Ａ〜５Ｄに示す実施形態では、コンディショニングアームアセンブリ５０４は、図３Ａ及び３Ｂに示すコンディショニングアームアセンブリ３０４の実施形態と同様に構成することができるか、追加の伝達機構または別の伝達機構を含むことができる。
【００３４】
図５Ａ〜５Ｄでは、コンディショニングアームアセンブリ５０４は、アーム部材３３０Ａ，３３０Ｂと、第１ジョイント５３２Ａと、第２ジョイント５３２Ｂと、を含む。各アーム部材３３０Ａ，３３０Ｂは、他方に対して垂直平面内（Ｚ方向）で移動する。第１アーム部材３３０Ａは、第１ジョイント５３２Ａを介してベース３０２に接続されて、第１アーム部材３３０Ａをベース３０２に対して回転させることができる。第２ジョイント５３２Ｂは、第１アーム部材３３０Ａを第２アーム部材３３０Ｂに回動可能に接続するように構成される。一実施形態では、第１ジョイント５３２Ａは、図３Ｂの第１伝達機構３２５に接続されて、第１アーム部材３３０Ａ及び第２アーム部材３３０Ｂを移動させることができる。別の実施形態では、第１ジョイント５３２Ａは、第１アーム部材３３０Ａをベース３０２に対して軸Ａ’の回りに回転させるように適合させたステッパーモータまたはＤＣサーボモータのようなアクチュエータ４１０に接続することができる。別の構成として、または更に、ジョイントアクチュエータ５２０を第２ジョイント５３２Ｂに接続することにより、第１アーム部材３３０Ａを第２アーム部材３３０Ｂに対して軸Ｂ’の回りに移動させることができる。第３ジョイント５３２Ｃを利用して、コンディショニングヘッド３０６を第２アーム部材３３０Ｂに接続することができる。第３ジョイント５３２Ｃは、浮遊するように適合させることができか、または軸Ｃ’の回りの回転移動を許容するジンバルとして構成することができる。一実施形態では、コンディショニングヘッド３０６をモータ４１５に接続して、コンディショニングヘッド３０６を回転させることができる。モータ４１５は、回転運動をコンディショニングヘッド３０６に付与するように適合させたダイレクトドライブモータとすることができる。モータ４１５は、モータ４１５による回転駆動力をコンディショニングヘッド３０６に伝達するように適合させた直交ギアボックスのようなギアボックスまたは伝達装置（図示せず）に接続することができる。
【００３５】
上に説明したコンディショニングアームアセンブリ３０４，４０４，及び５０４の実施形態は、他のコンディショニング装置と比較して、更に正確な、かつ制御可能な掃引パターンを掃引する。コンディショニングアームアセンブリ３０４，４０４，及び５０４を構成すると、研磨モジュール１００上で、狭いスペースしか取らないので、研磨モジュール１００内で、または研磨モジュール１００上で使用される研磨ヘッド、流体供給モジュール及び他のハードウェアにさらなるスペースを与えることができる。例えば、第１アーム部材３３０Ａ及び第２アーム部材３３０Ｂが移動する構成は、研磨モジュール１００上で割り当てられるスペースに基づいて変化させることができる。高さ公差、幅公差、及び研磨モジュール１００上に配置される他のハードウェア相互間の寸法の他の制約のような要素を考慮に入れてもよく、コンディショニングアームアセンブリ３０４，４０４，及び５０４をそれに応じて構成することができる。更に、コンディショニングアームアセンブリ３０４，４０４，及び５０４を構成すると、経路５５０Ａ及び経路５５０Ｂにより示される移動のような別の掃引パターンを掃引してコンディショニングプロセスを実行することができる。
【００３６】
これまでの記述は、本発明の実施形態に関して行なわれているが、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を本発明の基本的範囲から逸脱しない範囲で想到することができ、本発明の範囲は以下の請求項により規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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