特許 6442495 局所領域流量制御を備える研磨システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6442495

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】局所領域流量制御を備える研磨システム

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/10 20120101AFI20181210BHJP

   B24B 53/017 20120101ALI20181210BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/10

   B24B53/017 A

   H01L21/304 621E

   H01L21/304 622K

【請求項の数】16

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-525860(P2016-525860)

(86)(22)【出願日】2014年9月30日

(65)【公表番号】特表2016-538140(P2016-538140A)

(43)【公表日】2016年12月8日

(86)【国際出願番号】US2014058452

(87)【国際公開番号】WO2015061006

(87)【国際公開日】20150430

【審査請求日】2017年8月31日

(31)【優先権主張番号】61/894,499

(32)【優先日】2013年10月23日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】チェン， チー ハン

(72)【発明者】

【氏名】バターフィールド， ポール ディー．

(72)【発明者】

【氏名】チャン， ショウ−サン

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１３２５６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０２９６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２６５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８８７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／１０

Ｂ２４Ｂ ５３／０１７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板受容面及び外周を有するチャック、並びに
前記チャックの前記外周周囲に位置決めされる１つ又は複数の研磨パッド
を備え、前記１つ又は複数の研磨パッドは、それぞれ、前記チャックの前記基板受容面に隣接して所定のスイープパターンで可動であり、アーク形状をしており、且つ前記チャックの前記外周から測定された前記チャックの半径の約半分未満の径方向移動に限定される、研磨モジュール。

【請求項2】

前記１つ又は複数の研磨パッドが、それぞれ、前記研磨パッドを前記所定のスイープパターンで移動させるように構成されるそれぞれのアクチュエータに連結される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項3】

前記所定のスイープパターンが径方向である、請求項２に記載のモジュール。

【請求項4】

前記所定のスイープパターンが円形状または楕円形状である、請求項２に記載のモジュール。

【請求項5】

前記１つ又は複数の研磨パッドが、それぞれ、共通アクチュエータに連結される、請求項１に記載のモジュール。

【請求項6】

前記共通アクチュエータが、複数の研磨部材が連結されているフレックスリングに連結され、前記フレックスリングは、前記共通アクチュエータに連結されている中心ハブと、複数の屈曲部材を含み、前記複数の研磨部材の各々は、前記複数の屈曲部材のうちの１つを介して、前記中心ハブに連結しており、前記研磨部材がそれぞれ前記１つ又は複数の研磨パッドのうちの１つを含む、請求項５に記載のモジュール。

【請求項7】

前記フレックスリングがハウジング内に配置される、請求項６に記載のモジュール。

【請求項8】

１つ又は複数の支持アームを更に備え、前記支持アームがそれぞれ前記支持アームに連結されている前記１つ又は複数の研磨パッドのうちの１つを有する、請求項１に記載のモジュール。

【請求項9】

前記１つ又は複数の支持アームがそれぞれアクチュエータに連結される、請求項８に記載のモジュール。

【請求項10】

前記１つ又は複数の支持アームが共通アクチュエータに連結される、請求項８に記載のモジュール。

【請求項11】

前記チャックの前記外周の径方向外側に配置される調整リングを更に備える、請求項１に記載のモジュール。

【請求項12】

前記調整リングが、前記チャックの前記基板受容面の面と異なる面において配置される、請求項１１に記載のモジュール。

【請求項13】

第１の面において配置される外周領域及び第２の面において前記外周領域の内側径方向に配置される基板受容面を有するチャックであって、前記第１の面が前記第２の面と異なる、チャック、
前記基板受容面上の基板を研磨するための１つ又は複数の研磨パッドであって、前記研磨パッドは、前記チャックの前記外周領域に対して移動可能である、１つ又は複数の研磨パッド、並びに
前記チャックの前記外周領域の上に配置される、前記研磨パッドを調整するための調整リングを備え、
前記１つ又は複数の研磨パッドは、それぞれ、前記チャックの前記基板受容面に隣接して所定のスイープパターンで可動であり、アーク形状をしており、且つ前記チャックの前記外周から測定された前記チャックの半径の約半分未満の径方向移動に限定される、研磨モジュール。

【請求項14】

前記１つ又は複数の研磨パッドが、それぞれ、前記研磨パッドを前記所定のスイープパターンで移動させるように構成されるそれぞれのアクチュエータに連結される、請求項１３に記載のモジュール。

【請求項15】

１つ又は複数の支持アームを更に備え、前記支持アームがそれぞれ前記支持アームに連結されている前記１つ又は複数の研磨パッドのうちの１つを有する、請求項１３に記載のモジュール。

【請求項16】

複数の研磨部材が連結されているフレックスリングであって、前記フレックスリングは、中心ハブと、複数の屈曲部材を含み、前記複数の研磨部材の各々は、前記複数の屈曲部材のうちの１つを介して、前記中心ハブに連結しており、前記研磨部材が、それぞれ前記１つ又は複数の研磨パッドのうちの１つを含むフレックスリングを更に備える、請求項１３に記載のモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[０００１]本開示の実施形態は、概して、半導体ウエハなどの基板を研磨するための方法及び装置に関する。より具体的には、電子デバイス製造プロセスにおいて基板の端部を研磨するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

[０００２]化学機械研磨は、高密度集積回路の製造に通常使用される１つのプロセスであり、研磨パッドと接触する基板のフィーチャ面、すなわち、堆積受容面を、研磨流体の中にある間に動かすことによって、基板上に堆積されている材料の層を平坦化又は研磨するプロセスである。典型的な研磨処理では、基板は、基板の裏側を研磨パッドに向けて付勢又は押圧するキャリアヘッド内で保持される。化学的活動と機械的活動の組み合わせを通して、研磨パッドと接触している基板のフィーチャ面から材料が除去される。

【0003】

[０００３]キャリアヘッドは、基板の種々の領域に差圧を適用する複数の個別制御圧力領域を含む場合がある。例えば、基板の中央で除去したい材料に比べて、基板の周縁でより多くの材料を除去したい場合、キャリアヘッドを使用して、基板の周縁により多くの圧力を適用することがある。しかしながら、基板の剛性に起因して、キャリアヘッドによって基板に適用された圧力が再分配される傾向があり、それにより、基板に適用された圧力が拡散又は平滑化される場合がある。この平滑化の影響によって、局所的に圧力を適用して局所的に材料を除去することが、不可能ではないにしても、困難となる

【0004】

[０００４]したがって、基板の局所領域から材料の除去を容易にする方法及び装置が必要とされる。

【発明の概要】

【0005】

[０００５]本開示の実施形態は、概して、半導体ウエハなどの基板を研磨するための方法及び装置に関する。１つの実施形態では、研磨モジュールが提供される。このモジュールは、基板受容面及び外周を有するチャック、並びにチャックの外周周囲に位置決めされる１つ又は複数の研磨パッドを含み、１つ又は複数の研磨パッドは、それぞれ、チャックの基板受容面に隣接してスイープパターンで可動であり、且つチャックの外周から測定されたチャックの半径の約半分未満の径方向移動に限定される。

【0006】

[０００６]別の実施形態では、研磨モジュールが提供される。このモジュールは、第１の面において配置される外周領域及び第２の面において外周領域の内側に径方向に配置される基板受容面を有するチャック、並びにチャックの外周領域の周りで移動可能に支持される１つ又は複数の研磨パッドを含み、１つ又は複数の研磨パッドは、それぞれ、チャックの基板受容面に隣接してスイープパターンで可動であり、且つ基板受容面の外周から測定されたチャックの半径の約半分未満の径方向移動に限定される。

【0007】

[０００７]別の実施形態では、研磨モジュールが提供される。このモジュールは、第１の面において配置される外周領域及び第２の面において外周領域の内側に径方向に配置される基板受容面を有するチャックであって、第１の面が第２の面と異なる、チャック、第１の面においてチャックの外周周囲に位置決めされる１つ又は複数の研磨パッド、並びに第２の面においてチャックの外周領域の上に配置される調整リングを含み、１つ又は複数の研磨パッドは、それぞれ、チャックの基板受容面に隣接してスイープパターンで可動であり、且つチャックの外周から測定されたチャックの半径の約半分未満の径方向移動に限定される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

[０００８]本開示の上述の特徴の態様を詳細に理解できるように、実施形態を参照することによって上記で簡単に概説した本開示のより具体的な説明を得ることができる。これら実施形態の幾つかは添付の図面で示される。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【0009】

【図1A】処理ステーションの一実施形態の部分的断面図である。

【図1B】研磨モジュールの一実施形態の概略断面図である。

【図2A】研磨モジュールの別の実施形態の側断面図である。

【図2B】図２Ａに示される研磨モジュールの等角上面図である。

【図3A】研磨モジュールの別の実施形態の側断面図である。

【図3B】図３Ａに示される研磨パッドたわみ装置の等角上面図である。

【図4A】図３Ａのフレックスリング装置の一実施形態の等角図である。

【図4B-D】図４Ａのフレックスリング装置の運動の様々なモードを示す。

【図5A-B】図５Ａは、研磨モジュールの別の実施形態の側断面図である。図５Ｂは、図５Ａのたわみ装置の拡大側断面等角図である。

【図6A-D】図６Ａ−Ｃは、本明細書で記載されているように、研磨モジュールの支持アームに連結され得る研磨パッドの様々な実施形態の底面図である。図６Ｄは、図６Ｃで示された研磨パッド１７０の側断面図である。

【図7A】研磨パッドの一実施形態の側断面図である。

【図7B】研磨パッドの別の実施形態の側断面図である。

【図8】研磨モジュールの別の実施形態の部分的側断面図である。

【0010】

[００２３]理解を容易にするため、図面で共通する同一要素を示すため、可能な限り、同一の参照番号が使用されている。具体的な記述がなくとも、一方の実施形態で開示された要素を他の実施形態で有益に利用できると考えられている。

【発明を実施するための形態】

【0011】

[００２４]本開示の実施形態は、研磨システム、及び研磨システムに連動して基板の周縁を研磨するために利用される研磨モジュールを提供する。本明細書に記載されている研磨モジュールの実施形態は、径方向での高い分解能（例えば、約３ミリメートル（ｍｍ）未満）及びシータ(θ)方向の流量制御を提供する。本開示の態様は、局所領域でディッシング及び／又は浸食が制限された、改善された局所的研磨制御を含む。

【0012】

[００２５]図１Ａは、化学機械研磨（ＣＭＰ）処理又は電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）処理などの研磨処理を実行するように構成される処理ステーション１００の一実施形態の部分的断面図である。図１Ｂは、研磨モジュール１０１の一実施形態の概略断面図であり、研磨モジュール１０１は、処理ステーション１００と連動して使用されたとき、研磨システムの一実施形態を含む。処理ステーション１００は、基板１０２の主面を研磨するためにグローバルＣＭＰ処理（ｇｌｏｂａｌ ＣＭＰ ｐｒｏｃｅｓｓ）を実行するように使用されてもよい。処理ステーション１００を使用して基板１０２の周縁が十分に研磨されない場合、研磨モジュール１０１を用いて周縁を研磨してもよい。研磨モジュール１０１は、処理ステーション１００によって実行されるグローバルＣＭＰ処理の前か後、縁を研磨するように用いてもよい。処理ステーション１００及び研磨モジュール１０１は、それぞれ、独立型ユニット又はより大きな処理システムの一部であってもよい。処理ステーション１００及び研磨モジュール１０１のうちの１つ或いはその両方を利用するように適合され得るより大きな処理システムの例としては、数ある研磨システムの中でも、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標） ＬＫ、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標） ＧＴ（商標）、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録商標）研磨システム、並びに他の製造業者の研磨システムが含まれる。

【0013】

[００２６]処理ステーション１００は、ベース１１０上で回転可能に支持されるプラテン１０５を含む。プラテン１０５は、回転軸Ａの周りでプラテン１０５を回転させるように適合される駆動モータ１１５に動作可能に連結される。プラテン１０５は、研磨材料１２２から作られた研磨パッド１２０を支持する。一実施形態では、研磨パッド１２０の研磨材料１２２は、ＣＭＰ処理で一般に利用されるポリマーに基づいたパッド材料のような市販のパッド材料である。ポリマー材料は、ポリウレタン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、又はそれらの組み合わせであってもよい。研磨材料１２２は、処理化学物質に対して適合性のある、連続気泡又は独立気泡のポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、及び類似材料を更に含んでもよい。別の実施形態では、研磨材料１２２は、多孔性被覆を含浸させたフェルト材料である。他の実施形態では、研磨材料１２２は、少なくとも部分的に導電性の材料を含む。

【0014】

[００２７]キャリアヘッド１３０は、研磨パッド１２０の処理面１２５の上に配置される。キャリアヘッド１３０は、処理中に、基板１０２を保持し、且つ基板１０２を研磨パッド１２０の処理面１２５に向けて(Ｚ軸に沿って）制御可能に付勢する。キャリアヘッド１３０は、外側区域圧力アプリケータ１３８Ａ及び内側区域圧力アプリケータ１３８Ｂ（両方とも破線で図示）として示される区域に分けられた圧力制御装置を含む。外側区域圧力アプリケータ１３８Ａ及び内側区域圧力アプリケータ１３８Ｂは、研磨中に基板１０２の裏側に可変圧力を適用する。外側区域圧力アプリケータ１３８Ａ及び内側区域圧力アプリケータ１３８Ｂは、基板１０２の中央領域よりも端部領域に対してより多くの圧力を供給するように調整されてもよく、その逆の操作も可能である。したがって、外側区域圧力アプリケータ１３８Ａ及び内側区域圧力アプリケータ１３８Ｂは、研磨処理を調整するために使用される。

【0015】

[００２８]キャリアヘッド１３０は、キャリアヘッド１３０を支持する支持部材１４０に装着され、研磨パッド１２０に対するキャリアヘッド１３０の運動を促進する。支持部材１４０は、キャリアヘッド１３０を研磨パッド１２０の上で吊るすように、ベース１１０に連結されてもよく、或いは、処理ステーション１００の上に装着されてもよい。一実施形態では、支持部材１４０は、処理ステーション１００の上に装着される直線状トラック又は環状トラックである。キャリアヘッド１３０は、回転軸Ｂの周りのキャリアヘッド１３０の回転運動を少なくとももたらす駆動システム１４５に連結される。駆動システム１４５は、キャリアヘッド１３０を、研磨パッド１２０に対して横方向（Ｘ及び／又はＹ軸）に、支持部材１４０に沿って移動させるように更に構成されてもよい。一実施形態では、駆動システム１４５は、横方向の運動に加えて、研磨パッド１２０に対してキャリアヘッド１３０を縦方向（Ｚ軸）に移動させる。例えば、駆動システム１４５は、研磨パッド１２０に対する基板１０２の回転運動及び／又は横方向運動を提供することに加えて、研磨パッド１２０に向けて基板１０２を移動させるために利用されてもよい。キャリアヘッド１３０の横方向運動は、線形運動、弧を描く運動、又はスィープ運動であってもよい。

【0016】

[００２９]調節装置１５０及び流体塗布器１５５は、研磨パッド１２０の処理面１２５の上に位置決めされているように示される。調節装置１５０は、ベース１１０に連結され、且つ、調節装置１５０を回転させるように、或いは、研磨パッド１２０及び／又はベース１１０に対する１つ又は複数の直線方向で調節装置１５０を移動させるように適合され得るアクチュエータ１８５を含む。流体塗布器１５５は、研磨パッド１２０の一部に研磨流体を供給するように適合される１つ又は複数のノズル１６０を含む。流体塗布器１５５は、ベース１１０に回転可能に連結される。一実施形態では、流体塗布器１５５は、回転軸Ｃの周りで回転するように適合され、且つ処理面１２５に向けて方向付けられる研磨流体を供給する。研磨流体は、化学溶液、水、研磨剤、洗浄液、又はそれらの組み合わせであってもよい。

【0017】

[００３０]図１Ｂは、研磨モジュール１０１の一実施形態の概略断面図である。研磨モジュール１０１は、チャック１６７を支持するベース１６５を含み、このベースは、基板１０２をその上で回転可能に支持する。一実施形態では、チャック１６７は、真空チャックであってもよい。チャック１６７は、モータ又はアクチュエータであり得る駆動装置１６８に連結され、それにより、軸Ｅの周りのチャック１６７の回転運動を少なくとももたらす。基板１０２は、基板１０２のフィーチャ面が１つ又は複数の研磨パッド１７０に面するように、「上向き」配向でチャック１６７の上に配置される。１つ又は複数の研磨パッド１７０は、それぞれ、図１Ａの処理ステーション１００内で基板１０２を研磨した前か後に、基板１０２の周縁を研磨するために利用される。１つ又は複数の研磨パッド１７０は、ＣＭＰ処理で一般に利用されるポリマーに基づいたパッド材料のような市販のパッド材料を含む。１つ又は複数の研磨パッド１７０は、それぞれ、基板１０２に対してパッドを移動させる支持アーム１７２に連結される。支持アーム１７２は、それぞれ、支持アーム１７２（及びその上に装着される研磨パッド１７０）を、チャック１６７上に装着される基板１０２に対して縦方向（Ｚ方向）並びに横方向（Ｘ及び／又はY方向）に移動させるアクチュエータ１７４に連結されてもよい。アクチュエータ１７４は、更に、基板１０２に対する軌道運動又は円運動によって支持アーム１７２（及びその上に装着される研磨パッド１７０）を移動させるように利用されてもよい。

【0018】

[００３１]１つ又は複数の研磨パッド１７０は、基板１０２の直径に実質的に適合するように寸法形成された直径を含む、研磨材料から作られたリング形状の研磨パッドとして形成される単一パッドを含んでもよい。例えば、基板１０２の直径が３００ｍｍである場合、リング形状の研磨パッドは、約２９０ｍｍから約２９５ｍｍの内径を有してもよく、約３００ｍｍから約３１０ｍｍの外径を有してもよい。図１Ｂで示されている実施形態では、１つ又は複数の研磨パッド１７０は、上述の直径を有する個別のアークセグメントを含んでもよい。他の実施形態では、１つ又は複数の研磨パッド１７０は、各支持アーム１７２上に配置されるパッド材料の三日月形状及び／又は複数の個別形状などのアーク形状のセグメントを含んでもよい。一実施形態では、源１７８からの研磨流体は、研磨パッド１７０を通して適用されてもよい。

【0019】

[００３２]研磨モジュール１０１は、基板１０２の表面に研磨流体を供給するための流体塗布器１７６を更に含む。流体塗布器１７６は、ノズル(図示せず）を含んでもよく、図１Ａに記載されている流体塗布器１５５に類似するように構成されてもよい。流体塗布器１７６は、Ｆ軸の周りを回転するように適合され、流体塗布器１５５と同じ研磨流体を供給し得る。ベース１６５は、流体塗布器１７６からの研磨流体を集める鉢として利用されてもよい。

【0020】

[００３３]図２Ａは、単独で、或いは図１Ａの処理ステーション１００と連動して使用され得る研磨モジュール２００の別の実施形態の側断面図である。図２Ｂは、図２Ａで示された研磨モジュール２００の等角上面図である。研磨モジュール２００は、この実施形態では真空源に連結されているチャック１６７を含む。チャック１６７は、真空源と連通している複数の開口部（図示せず）を含む基板受容面２０５を含み、それにより、基板受容面２０５上に配置された基板（図１Ｂに図示）がその上で固定され得る。チャック１６７は、チャック１６７を回転させる駆動装置１６８を更に含む。チャック１６７に研磨流体を供給するノズル２１０を含む流体塗布器１７６も更に示されている。更に、メトロロジー装置２１５（図２Ｂに図示）をベース１６５に連結してもよい。メトロロジー装置２１５は、研磨中に基板（図示せず）上の金属又は誘電体膜の厚みを測定することによって、研磨進捗のインシトゥ（その場の）測定基準（ｉｎ−ｓｉｔｕ ｍｅｔｒｉｃ）を提供するために利用されてもよい。メトロロジー装置２１５は、渦電流センサ、光センサ、或いは金属又は誘電体膜の厚みを判定するために使用され得るその他のセンサ装置であってもよい。エクスシトゥ（その場以外の）計測（ｅｘ−ｓｉｔｕ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）のフィードバックのためのその他の方法は、ウエハ上の堆積の厚みのある領域／薄い領域の位置、チャック１６７及び／又は研磨パッド１７０のための移動レシピ（ｍｏｔｉｏｎ ｒｅｃｉｐｅ）、研磨時間、並びに使用されるべきダウンフォースのような予め定められたパラメータを含む。エクスシトゥフィードバックは、研磨された膜の最終的な形状を決定するためにも使用することができる。インシトゥ計測は、エクスシトゥ計測で決定されたパラメータの進捗を監視することによって、研磨を最適化するために使用され得る。

【0021】

[００３４]各支持アーム１７２は、アクチュエータアセンブリ２２０によって、ベース１６５の上に移動可能に装着される。アクチュエータアセンブリ２２０は、第１のアクチュエータ２２５Ａ及び第２のアクチュエータ２２５Ｂを含む。第１のアクチュエータ２２５Ａは、各支持アーム１７２を縦方向に移動（Ｚ方向）させるために使用してもよく、第２のアクチュエータ２２５Ｂは、各支持アーム１７２を横方向に移動（Ｘ方向、Ｙ方向、又はそれらの組み合わせ）させるために使用してもよい。第１のアクチュエータ２２５Ａは、更に、基板(図示せず）に向けて研磨パッド１７０を付勢する制御可能なダウンフォースをもたらすために使用してもよい。図２Ａ及び図２Ｂでは、上部に研磨パッド１７０を有する支持アーム１７２が２つしか示されていないが、研磨モジュール２００は、２つの支持アーム１７２に限定されるわけではない。研磨モジュール２００は、チャック１６７の外周、流体塗布器１７６及びメトロロジー装置２１５の十分な空間許容度、並びに、支持アーム１７２（及びその上に装着される研磨パッド１７０）のスウィーピング運動のための空間に応じて、任意の数の支持アーム１７２を含んでもよい。

【0022】

[００３５]アクチュエータアセンブリ２２０は、第２のアクチュエータ２２５Ｂに連結される摺動機構又はボールねじであり得る直線移動機構２２７を含んでもよい。同様に、第１のアクチュエータ２２５Ａは、それぞれ、支持アーム１７２を縦方向に移動させる直線摺動機構、ボールねじ、又は円筒状摺動機構を含んでもよい。アクチュエータアセンブリ２２０は、第１のアクチュエータ２２５Ａと直線移動機構２２７の間に連結される支持アーム２３５Ａ、２３５Ｂを更に含む。支持アーム２３５Ａ、２３５Ｂは、それぞれ、第２のアクチュエータ２２５Ｂによって同時に又は個別に作動してもよい。したがって、支持アーム１７２（及びその上に装着される研磨パッド１７０）の横方向の運動は、同期されて又は同期されずに基板(図示せず)上で径方向にスィープすることができる。動的シール２４０は、第１のアクチュエータ２２５Ａの一部であり得る支持シャフト２４２の周りに配置されてもよい。動的シール２４０は、支持シャフト２４２とベース１６５の間に連結されるラビリンスシールであってもよい。

【0023】

[００３６]支持シャフト２４２は、アクチュエータアセンブリ２２０によってもたらされる運動に基づいて、支持アーム１７２の縦方向の運動を可能にするベース１６５内に形成されている開口部２４４の中に配置される。開口部２４４は、支持シャフト２４２の縦方向の運動を十分に可能にするように寸法形成され、それにより、支持アーム１７２（及びその上に装着される研磨パッド１７０）が、基板受容面２０５の外周２４６からその中央に向かって、基板受容面２０５の半径の約半分のところまで移動し得る。一実施形態では、基板受容面２０５は、処理中にその上に装着される基板の直径とほぼ同じ直径を有する。例えば、基板受容面２０５の半径が１５０ｍｍであれば、支持アーム１７２、具体的にはその上に装着される研磨パッド１７０は、中央に向かって内向きに約１５０ｍｍのところ（例えば、外周２４６）から約７５ｍｍのところまで径方向に移動し、それから外周２４６に戻ってもよい。「約」という用語は、０．００ｍｍ（ゼロｍｍ）から、以上の例では約７５ｍｍである基板受容面２０５の半径の半分を５ｍｍ越えたところまでと規定し得る。

【0024】

[００３７]更に、開口部２４４は、支持シャフト２４２の横方向の運動を十分に可能にするように寸法形成され、それにより、支持アーム１７２の端部２４８は、チャック１６７の外周２５０を越えて移動し得る。したがって、流体塗布器１７６がＦ軸の周りを回転し、且つ支持アーム１７２の端部２４８が外側に移動して外周２５０を越えるとき、基板を、基板受容面２０５の上に移送してもよく、或いは基板受容面２０５から取り除いてもよい。基板は、グローバルＣＭＰプロセスの前又は後に、ロボットアーム又はエンドエフェクタによって、図１Ａに示される処理ステーション１００へ／から移送されてもよい。一実施形態では、キャリアヘッド１３０（図１Ａに図示）を使用して、基板を処理ステーション１００へ／から移送してもよい。

【0025】

[００３８]チャック１６７は、基板受容面２０５から径方向外側に位置する周縁領域２５２を更に含んでもよい。周縁領域２５２は、基板受容面２０５の面からオフセットされた（すなわち、下方に凹む）面にあってもよい。周縁領域２５２は、研磨パッド１７０を調整するために使用される調整リング２５５を更に含んでもよい。調整リング２５５の高さは、更に、基板受容面２０５の面からオフセットされた（すなわち、下方に凹む）面にあってもよい。調整リング２５５は、研磨粒子又は研磨材料から作られた又はそれらを含む矩形部材及び／又はアーチ状部材を含む１つ又は複数の個別の研磨要素２６０であってもよい。一実施形態では、調整リング２５５は、アークセグメントとしてそれぞれ形成される複数の個別の研磨要素２６０を含む。個別の研磨要素２６０は、それぞれ、研磨プロセスの間に研磨パッド１７０を調整するために使用されるダイアモンド粒子を含んでもよい。例えば、基板をチャック１６７の基板受容面２０５の上に配置する前か後に、研磨パッド１７０を個別の研磨要素２６０に接触させるため、支持アーム１７２を、調整リング２５５に隣接するように移動させ、且つ調整リング２５５に向けて作動させてもよい。チャック１６７は、研磨パッド１７０を調整するため、この接触状態の間に回転してもよい。一実施形態では、すべての研磨パッド１７０を調整する時間は、約２秒未満であり、これにより、研磨モジュール２００のスループットが増加し得る。一実施形態では、研磨パッド１７０の調整は、基板をチャック１６７の基板受容面２０５へ／から移送させる間に実行されてもよい。

【0026】

[００３９]図３Ａは、単独で、或いは図１Ａの処理ステーション１００と連動して使用され得る研磨モジュール３００の別の実施形態の側断面図である。研磨モジュール３００は、図２Ａ及び図２Ｂで示されている研磨モジュール２００の実施形態に実質的に似ているが、以下の例外がある。この実施形態では、研磨モジュール３００は、図２Ａ及び図２Ｂで説明された複数の支持アーム１７２を交換するために利用され得る研磨パッドたわみ装置（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｐａｄ ｆｌｅｘｕｒｅ ｄｅｖｉｃｅ）３０５を含む。研磨パッドたわみ装置３０５の利用により支持アーム１７２の数を減らすことによって、支持アーム１７２を駆動させるアクチュエータの数が減るため、研磨モジュール３００のコストを削減することができる。図３Ｂは、図３Ａに示される研磨パッドたわみ装置３０５の等角上面図である。

【0027】

[００４０]研磨パッドたわみ装置３０５は、フレックスリング装置３１５を収容するハウジング３１０を含む。フレックスリング装置３１５は、ハウジング３１０内に形成される開口部３２５の内部に可動に配置される複数の研磨部材３２０を含む。ハウジング３１０は、研磨モジュール３００の上側を覆うように構成される。流体塗布器１７６及びメトロロジー装置２１５を収容するためにハウジング３１０内に切欠き３１４が形成される。各研磨部材３２０は、中心ハブ３３５に連結される１つ又は複数の屈曲部材３３０に連結される。中心ハブ３３５は、アクチュエータ３４０に連結されてもよい。アクチュエータ３４０は、中心ハブ３３５の運動、最終的には、研磨部材３２０の運動を制御するために使用されてもよい。各開口部３２５は、基板１０２の研磨中、その中での研磨部材３２０のスィープパターンの横方向運動を可能にするように寸法形成される。更に、各開口部３２５は、調整リング２５５と接触する位置への研磨部材３２０の運動を可能にするように寸法形成される。アクチュエータ３４０は、更に、各研磨部材３２０に制御可能なダウンフォースもたらすために利用されてもよい。

【0028】

[００４１]各研磨部材３２０は、研磨部材に配置された研磨パッド１７０を含んでもよい。代替的に、研磨部材３２０は、研磨パッド材料から作られてもよい。各研磨部材３２０は、研磨及び／又は調節の間にハウジング３１０に対して移動するように構成される。一実施形態では、ハウジング３１０は、基板受容面２０５の上で縦方向（Ｚ方向）に実質的に「浮遊」するように適合される。この実施形態では、基板受容面２０５上に位置する基板１０２の端部の周りに研磨部材３２０を位置合わせすることによって、ハウジング３１０が横方向に固定され得る。アクチュエータ３４０は、研磨部材３２０を基板１０２の表面に向けて下方（Ｚ方向）に動かすために使用されてもよい。屈曲部材３３０の位置を変えるため、アクチュエータ３４０は、更に、中心ハブ３３５を動かして研磨部材３２０を径方向に移動させてもよい。１つの態様では、研磨部材３２０が基板１０２上で移動する間、研磨パッドたわみ装置３０５の重量によって部分的にダウンフォースがもたらされる。追加的に又は代替的に、別のアクチュエータ(図示せず）をハウジング３１０に連結して、ハウジング３１０に対して制御可能なダウンフォースをもたらすことができる。別の実施形態では、ハウジング３１０は、操作中にチャック１６７を囲む支持リング３１３で少なくとも部分的に支持されている下面３１２を含んでもよい。この実施形態では、アクチュエータ３４０がもたらす研磨部材３２０の運動によって、ハウジング３１０がチャック１６７に対して固定される。

【0029】

[００４２]図４Ａは、図３Ａのフレックスリング装置３１５の一実施形態の等角図である。フレックスリング装置３１５は、本明細書で第１のハブ部材４００Ａ及び第２のハブ部材４００Ｂとして示されている中心ハブ３３５を含む。第１のハブ部材４００Ａ及び第２のハブ部材４００Ｂは、それぞれ、第１のアクチュエータ４１０のシャフト４０５によって共に連結される。第１のアクチュエータ４１０は、第１のハブ部材４００Ａを、第２のハブ部材４００Ｂから離れるように且つ第２のハブ部材４００Ｂに向けて移動させるために使用され、それにより、中心ハブ３３５と研磨部材３２０との間の距離が変化する。したがって、第１のアクチュエータ４１０の作動によって、研磨中に研磨部材３２０の径方向運動がもたらされる。第１の屈曲部材４１５Ａ及び第２の屈曲部材４１５Ｂとして示されている屈曲部材３３０は、屈曲部材３３０の横方向の安定性（Ｘ及び／又はＹ方向）をもたらす。したがって、基板（図３Ａに図示）が回転するとき、研磨部材３２０は、基板と実質的に直交したままの長手方向軸を有することになる。第２のアクチュエータ４２０は、研磨部材３２０に対して制御可能なダウンフォースをもたらすためにフレックスリング装置３１５に連結されてもよい。

【0030】

[００４３]図４Ｂから図４Ｄは、図４Ａのフレックスリング装置３１５の運動の様々なモードを示す。図４Ｂから図４Ｄでは、ハウジング３１０が、チャック１６７及びベース１６５に対してハウジング３１０を安定化させる支持部材４３０に連結される。モータ４４０が、チャック１６７及びベース１６５に対してハウジング３１０を上昇又は下降させ得る支持部材４３０に更に連結されてもよい。モータ４４０は、更に、研磨又は調節処理の間、各研磨部材３２０に伝達されるダウンフォースをハウジング３１０にもたらし得る。

【0031】

[００４４]図４Ｂは、基板１０２を研磨する前又は後のいずれかの位置におけるフレックスリング装置３１５を示す。この位置では、研磨部材３２０が基板１０２の表面から離間される。この離間関係は、第１のアクチュエータ４１０（すなわち、第１のハブ部材４００Ａと第２のハブ部材４００Ｂを離間するように移動させる）及び第２のアクチュエータ４２０（すなわち、第１のハブ部材４００Ａと第２のハブ部材４００Ｂを同時に移動させる）によってもたらされる運動のうちの1つ又は組み合わせによって生じ得る。

【0032】

[００４５]図４Ｃは、フレックスリング装置３１５の研磨部材３２０が基板１０２の表面と接触するところを示す。研磨部材３２０の位置は、基板１０２上におけるスィープパターンの第１の位置であってもよい。例えば、第１の位置において研磨部材３２０は、基板１０２の端部にわたって、内側径方向のスィープ中であり得る。図４Ｄは、フレックスリング装置３１５の研磨部材３２０が、基板１０２の端部付近の第２の位置において基板１０２の表面と接触するところを示す。第１の位置と第２の位置の間の運動は、第１のアクチュエータ４１０による第１のハブ部材４００Ａと第２のハブ部材４００Ｂの運動によって生じ得る。第１の位置及び第２の位置は、中心ハブ３３５の周りの研磨部材３２０によって画定された直径（すなわち、２つの対向する研磨部材３２０の外面の間の距離）の変化に対応し得る。一例では、第２のハブ部材４００Ｂから離れる第１のハブ部材４００Ａの運動(又はその逆の運動）によって、研磨部材３２０が直径を減少させる。同様に、第２のハブ部材４００Ｂに向かう第１のハブ部材４００Ａの運動(又はその逆の運動）によって、研磨部材３２０が直径を増加させる。一実施形態では、径方向の変位は、約４２ｍｍであってもよい。したがって、第２のハブ部材４００Ｂに向かう／から離れる第１のハブ部材４００Ａの定常運動(又はその逆の運動）によって、基板１０２の端部にわたって径方向のスィープパターンがもたらされる。

【0033】

[００４６]図５Ａは、単独で、或いは図１Ａの処理ステーション１００と連動して使用され得る研磨モジュール５００の別の実施形態の側断面図である。研磨モジュール５００は、図２Ａ及び図２Ｂで示されている研磨モジュール２００の実施形態に実質的に似ているが、以下の例外がある。この実施形態では、研磨モジュール５００は、支持アーム１７２に連結されているたわみ装置５０５を含む。更に、支持アーム１７２は、（図２Ａに示される動的シール２４０の下に対応して）動的シール２４０の外側に位置する横方向作動装置５１０を含む。更に、アクチュエータアセンブリ２２０は、支持アーム２３５Ａ、２３５Ｂのそれぞれに連結されるアクチュエータ装置５１５を含む。

【0034】

[００４７]アクチュエータ装置５１５は、支持アーム１７２（及びそれに連結される研磨パッド１７０）の直交運動をもたらす偏心軸５２０に連結される。この実施形態では、それぞれの支持アーム２３５Ａ、２３５Ｂと、研磨パッド１７０が装着されているそれぞれの支持アーム１７２との間で連結されるシャフト５２５の軌道（すなわち、円形状又は楕円形状）運動を可能にするように開口部２４４が寸法形成される。

【0035】

[００４８]支持アーム１７２の横方向作動装置５１０は、シャフト５３５及び支持部材５４０を縦方向（Ｚ方向）に移動させるアクチュエータ５３０を含む。たわみ装置５０５は、支持部材５４０に連結され、アクチュエータ５３０が起動したときに基板１０２及び／又はチャック１６７に対して移動する。研磨パッド１７０は、たわみ装置５０５の下面に連結される。これは、図５Ｂでより明瞭に示されている。横方向作動装置５１０及び支持アーム２３５Ａ、２３５Ｂに連結されている偏心軸５２０の組み合わせが、縦方向（Ｚ方向)及び横方向面（Ｘ及びＹ方向）の運動をもたらし、それにより、基板１０２上で環状スィープパターン（ｏｒｂｉｔａｌ ｓｗｅｅｐ ｐａｔｔｅｒｎ）が実現する。ダウンフォースは、横方向作動装置５１０によって制御され得る。

【0036】

[００４９]図５Ｂは、図５Ａのたわみ装置５０５の拡大側断面等角図である。たわみ装置５０５は、剛性体５４５を含み、剛性体５４５は、その片側から延在するスパイン５５０を含み得る。たわみ装置５０５は、剛性体５４５の端部５６０によって支持される可撓性部材５５５を更に含む。可撓性部材５５５は、Ｕ字形状であってもよく、剛性体５４５の端部５６０によって剛性体５４５の内部で吊るされる。研磨パッド１７０は、可撓性部材５５５の下方部５６５に連結される。可撓性部材５５５は、研磨及び／又は調節の間、研磨パッド１７０の幾つかの運動を可能にするように構成される。一態様では、可撓性部材５５５は、チャック１６７の製造欠陥によって生じる位置ずれを補う。下方部５６５は、可撓性部材５５５の可撓性を調整するためのハンプ５７０（厚みが増した領域）を含んでもよい。

【0037】

[００５０]図６Ａから６Ｃは、本明細書に記載されている研磨モジュール１０１、２００、３００、及び５００の支持アーム１７２に連結され得る研磨パッドの様々な実施形態の底面図である。図６Ａは、三日月形状の本体６００を有する研磨パッド１７０を示す。本体６００は、約１０ｍｍ以下から約１ｍｍの幅Ｗを含んでもよい。本体６００の長さは、幅Ｗによって決定されてもよい。更に、本体６００は、基板受容面２０５(図２Ａで図示）又はその上に装着される基板１０２（図３Ａ又は図５Ａに図示）の半径に実質的に等しい外半径６０５を含んでもよい。一例では、約１５０ｍｍの半径を有する基板受容面２０５に対して、外半径は約１５０ｍｍであってもよい。内半径６１０は、外半径６０５と等しいか、外半径６０５より短いか、又は外半径６０５より長くてもよい。

【0038】

[００５１]図６Ｂは、アークセグメントとして形成された本体６１５を有する研磨パッド１７０を示す。本体６１５は、図６Ａで示されている実施形態に類似する幅を有してもよい。更に、本体６１５は、図６Ａで示されている実施形態に実質的に類似する内側半径及び外側半径を含んでもよい。

【0039】

[００５２]図６Ｃは、支持基板６２５上で形成された、或いは支持基板６２５に接合された複数の突出構造体６２０を有する研磨パッド１７０を示す。図６Ｄは、図６Ｃで示された研磨パッド１７０の側断面図である。複数の突出構造体６２０は、それぞれ、図示されているように、平面視で円形形状を有する柱状構造、或いは、平面視で矩形又は他の多角形の形状を有する柱状構造であってもよい。各突出構造体６２０は、本明細書に記載されている研磨材料から作られてもよい。

【0040】

[００５３]図７Ａは、基板１０２上に配置される研磨パッド７００の一実施形態の側断面図である。研磨パッド７００は、図６Ａ及び図６Ｂで示され且つ説明された研磨パッド１７０であってもよい。この実施形態では、研磨パッド７００は、軸Ｅの周りで回転し得る基板１０２と接触している（これは、本明細書に記載されている研磨モジュール１０１、２００、３００、及び５００のいずれかでの研磨処理中のことである）。この軸Ｅは、反時計周りに示されているが、軸Ｅは時計回りであってもよい。研磨中、研磨パッド７００の本体６１５は、前縁７０２及び後縁７０５を含む。回転する基板と研磨パッド７００の接触面との間の摩擦力によって、前縁７０２が可塑的又は弾性的に変形（本体６１５がその上に曲げるか又は折り畳むなど）し得る。一例では、前縁７０２が後縁７０５に向かって折り曲がる場合があり、望ましくない研磨結果、並びに研磨パッド７００の損傷が生じる結果となる。変形の可能性に対応するため、前縁７０２は凹部７１５を含む。凹部７１５は、斜面、小さな溝、又は角部であってもよい。凹部７１５は、前縁７０２全体、又は図示されているようにその一部を含んでもよい。

【0041】

[００５４]図７Ｂは、研磨パッド７２２の別の実施形態の側断面図である。研磨パッド７２２は、図７Ａに示されている実施形態に実質的に類似し得る。図７Ｂで示されている研磨パッド７２２は、本体６１５の下面に形成されるチャネル又は溝７２０を更に含んでもよい。溝７２０は、本体６１５の中央部付近に形成されてもよく、研磨処理中の研磨流体の移送を改善し得る。溝７２０の後縁７２５は、図７Ａで説明された凹部７１５に類似する凹部７３０を更に含んでもよい。

【0042】

[００５５]図８は、本明細書に記載されている研磨モジュール１０１、２００、３００、及び５００のうちのいずれか1つであり得る研磨モジュール８００の別の実施形態の部分的側断面図である。周縁８０５を有する基板１０２がチャック１６７上で示されている。周縁８０５は、基板１０２の外半径に沿った環状帯を含む。基板１０２は、堆積された部分が周縁８０５の他の部分よりも厚みがある領域８１０を有してもよい。周縁８０５の他の部分に相対してこの領域８１０を効果的に取り除くためには、周縁８０５の他の部分（堆積の厚みが領域８１０の厚みより少ない）におけるダウンフォースに比べて、より大きなダウンフォースを領域８１０に適用することが望ましい場合がある。

【0043】

[００５６]一実施形態では、支持アーム１７２を制御するアクチュエータ(図１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、及び５Ａで示されている）は、領域８１０が研磨パッド１７０に近いときにより大きなダウンフォースを提供し、領域８１０が研磨パッド１７０から離れるように回転するときにより少ないダウンフォースを提供するように作動し得る。しかしながら、チャック１６７及び基板１０２が、支持アーム１７２(図１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、及び５Ａに図示）を制御するアクチュエータの反応速度を越え得る速度で回転するとき、チャック１６７の基板受容面２０５と基板１０２の下面との間にシム８１５が配置されてもよい。シム８１５は、薄いストリップ又は楔として形成され得る剛性材料又は高密度材料の１つ又は複数の一片であってもよい。シム８１５は、領域８１０を周縁８０５の他の部分の面の上に上昇させるため、１つ又は複数の領域８１０の位置に応じて、チャック１６７の基板受容面２０５と基板１０２の下面との間に位置決めされてもよい。したがって、領域８１０が研磨パッド１７０の下を通過するとき、基板と基板１０２との間の力が増し、領域８１０の材料の除去が強化される。周縁８０５の他の領域は、材料を除去するために適切なダウンフォースを受けるが、この力は、領域８１０における力よりも小さい場合がある。シム８１５は、図３Ａに示されている研磨モジュール３００と更に使用されてもよい。追加的又は代替的に、基板上の任意の領域８１０が周縁８０５の残りの部分に対してより大きな高さを維持するように、チャック１６７が傾くように適合されてもよい。この実施形態では、シム８１５は、使用されても使用されなくてもよい。チャック１６７を角度αで傾かせてもよく、それにより、領域８１０が位置するチャック１６７の基板受容面２０５の一部が持ち上がる。角度αの傾きは、軸Ｅの周りでチャック１６７が回転する間に維持されてもよく、それにより、（領域８１０に対応する）チャック１６７の基板受容面２０５の一部が、研磨パッド１７０の下で回転ごとに持ち上がる。

【0044】

[００５７]以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の実施形態及び追加の実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B-D】

【図5A-B】

【図6A-D】

【図7A】

【図7B】

【図8】