CN115066316A - 控制化学机械抛光的蒸汽产生 - Google Patents

Abstract

一种化学机械抛光系统，其包括蒸汽产生器，该蒸汽产生器具有：加热元件，其对容器施加热量以产生蒸汽；开口，其将蒸汽输送至抛光垫上；第一阀，其在开口与容器之间的流体管线中；传感器，其监测蒸汽参数；及控制系统。控制系统经配置以：根据配方中的蒸汽输送排程使阀打开及关闭；接收来自传感器的蒸汽参数的测量值；接收蒸汽参数的目标值；用目标值及测量值作为输入来执行比例积分微分控制算法，从而控制第一阀和/或第二释压阀和/或加热元件，以使得在根据蒸汽输送排程打开阀之前测量值基本上到达目标值。

Description

控制化学机械抛光的蒸汽产生

技术领域

本公开涉及控制用于基板处理工具(例如化学机械抛光(CMP))的蒸汽产生。

背景技术

通常通过在半导体晶片上顺序地沉积导电层、半导体层或绝缘层来在基板上形成集成电路。各种制造工艺需要平坦化基板上的层。例如，一个制造步骤涉及在非平面表面上方沉积填料层且抛光填料层，直至图案化层的顶表面得以暴露。作为另一示例，可在图案化的导电层上方沉积层，且该层可经平坦化以实现后续的光刻步骤。

化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基板安装于承载头上。通常将基板的受暴露表面放置成抵靠旋转抛光垫。承载头提供对基板的可控负载，以将基板推抵抛光垫。通常将具有研磨颗粒的研磨浆料供应至抛光垫的表面。

抛光工艺中的抛光速率可对温度敏感。已提出在抛光期间控制温度的各种技术。

发明内容

一种化学机械抛光系统包括：平台，用于支撑抛光垫；承载头，用于将基板保持为与抛光垫接触；电机，用于产生平台与承载头之间的相对运动；蒸汽产生器，其包括具有入水口及蒸汽出口的容器及加热元件，该加热元件经配置以对下腔室的一部分施加热量以产生蒸汽；臂，其在平台上方延伸且具有至少一个开口，该至少一个开口经定向以将蒸汽由蒸汽产生器输送至抛光垫；第一阀，其在开口与蒸汽出口之间的流体管线中，以可控地将开口与蒸汽出口连接和断开；传感器，用于监测蒸汽参数；及控制系统，其耦接至传感器及阀，且可选地耦接至加热元件。控制系统经配置以：根据作为数据存储于非瞬态存储设备中的抛光工艺配方中的蒸汽输送排程使阀打开及关闭；接收来自传感器的蒸汽参数的测量值；接收蒸汽参数的目标值；用目标值及测量值作为输入来执行比例积分微分控制算法，从而控制第一阀和/或第二释压阀和/或加热元件，以使得在根据蒸汽输送排程打开阀之前测量值基本上到达目标值。

潜在的优点可包括，但不限于以下优点中的一者或多者。

可产生充足量的蒸汽(即通过沸腾产生的气体H₂O)，允许在抛光每一基板之前对抛光垫进行蒸汽加热，并且可以在从、晶片至晶片间的一致压力下产生蒸汽。可控制抛光垫温度且因此可控制抛光工艺温度，且抛光垫温度及抛光工艺温度在晶片至晶片间的基础上更均匀，降低了晶片至晶片间的非均匀性(WIWNU)。可最小化过量蒸汽的产生，提高了能量效率。蒸汽可基本上为纯气体，例如蒸汽中几乎无悬浮液体。此类蒸汽(也称为干蒸汽)可提供气态的H₂O，其相比于诸如二次蒸汽的其他蒸汽替代物具有更高的能量传递及更少的液体含量。

以下的附图及描述阐述了一个或多个实施例的细节。其他方面、特征及优点将自描述、附图及权利要求书中显而易见。

附图说明

图1A是抛光装置的抛光站的示例的示意性横截面图。

图1B是化学机械抛光装置的示例抛光站的示意性俯视图。

图2绘示控制系统，其包括可经执行以控制至蒸汽产生器的功率的比例积分微分控制算法。

图3A是示例蒸汽产生器的示意性横截面图。

图3B是示例蒸汽产生器的示意性横截面俯视图。

实施方式

化学机械抛光通过在基板、抛光液与抛光垫之间的接口处结合机械研磨及化学蚀刻来操作。在抛光工艺期间，由于基板表面与抛光垫之间的摩擦，产生大量热量。另外，一些工艺也包括原位垫调节步骤，其中将调节盘(例如涂覆有研磨金刚石颗粒的盘)压靠旋转抛光垫，以调节且使抛光垫表面纹理化。调节工艺的研磨也可产生热量。例如，在标称下压力为2psi且移除率为

的典型一分钟铜CMP工艺中，聚氨酯抛光垫的表面温度可增加约30℃。

另一方面，若已通过先前的抛光操作加热抛光垫，当新的基板初始地降低至与抛光垫接触时，该基板处于较低的温度，由此可用作散热体。类似地，分配至抛光垫上的浆料可用作散热体。总体上，这些效应造成抛光垫的温度在空间上且随时间的变化。

CMP工艺中的化学相关变量(例如参与反应的起始及速率)及机械相关变量(例如抛光垫的表面摩擦系数及黏弹性)均与温度密切相关。因此，抛光垫的表面温度的变化可导致移除速率、抛光均匀性、腐蚀、凹陷及残余物的变化。通过在抛光期间更严格地控制抛光垫的表面温度，可减少温度的变化，且可提高抛光性能(例如由晶片内的非均匀性或晶片至晶片间的非均匀性来测量)。

已提出的控制化学机械抛光工艺的温度的一种技术是将蒸汽喷洒至抛光垫上。蒸汽可能优于热水，因为例如由于蒸汽的潜热，可需要较少的蒸汽传递与热水等量的能量。

在典型的抛光工艺中，可在1％至100％的工作周期(通常测量为从开始抛光一个晶片至开始抛光后续晶片占总时间的百分比)中施加蒸汽。若工作周期低于100％，则可将蒸汽产生周期分为两段：回收阶段及分配阶段。

通常在回收阶段可将用于蒸汽产生的容器视为关闭的(即关闭阀)，以便蒸汽无法从容器中流出。将电源施加至加热器(例如电阻加热器)，以将热能输入至容器中的液态水。另外，液态水可流至容器中，以替代前一分配周期中损失的水。

在分配阶段中，打开阀，从而可分配蒸汽。在分配阶段，蒸汽产生器可能无法跟上蒸汽的流动速率，在此情况下，分配阶段伴随着容器中的压降。在一些情况下，当加热的液态水暴露于大气时，其可突然相变成气体，通常称为二次蒸汽。

通常，在回收阶段中，目标是增加充足的热能，以为下一分配阶段准备蒸汽，其由工艺可能需要的参数(温度、流动速率、压力)指定。在一些情况下，例如在20秒的分配阶段后进行80秒的回收阶段，在开始下一分配周期之前可达到所需的蒸汽压力。在此情境下，可关闭通向加热器的电源，以便避免使蒸汽超过所需参数(例如压力)。然而，容器并非理想的绝缘体，因此可能发生某种热损失，且蒸汽可能不会保持于所要的参数。或者，可维持加热器的电源，且可释放(例如排出)过量蒸汽以保持所需的参数(例如压力)。然而，如此消耗过量的能量，且不具有能源效率。

为了解决此问题，在回收阶段中，控制系统可(例如使用比例积分微分控制算法)控制施加至加热器的电源，此举通过在开始下一分配阶段之前达到所需的参数进行。

图1A及图1B绘示化学机械抛光系统的抛光站20的示例。抛光站20包括可旋转盘形平台24，抛光垫30位于该可旋转盘形平台24上。可操作平台24以围绕轴25旋转(见图1B中的箭头A)。例如，电机22可转动驱动轴28以旋转平台24。抛光垫30可以是两层抛光垫，其具有外抛光层34及较软背托层32。

抛光站20可在例如浆料供应臂39的一端包括供应端口，以将诸如研磨浆料的抛光液38分配至抛光垫30上。抛光站20还可包括垫调节器，其具有调节盘以维持抛光垫30的表面粗糙度。

可操作承载头70，以使基板10保持抵靠抛光垫30。承载头70由支撑结构72(例如转盘或轨道)悬置，且由驱动轴74连接至承载头旋转电机76，从而承载头可围绕轴71旋转。可选地，每一承载头70可例如通过在轨道上移动或通过转盘自身的旋转振荡而在转盘上的滑件上侧向振荡。

承载头70可包括柔性膜80，其具有接触基板10的背侧的基板安装表面以及多个增压腔室82，以对基板10上的不同区域(例如不同的径向区域)施加不同的压力。承载头70可包括支撑环84以保持基板。在一些实施方式中，支撑环84可包括接触抛光垫的下塑料部分86以及较硬材料(例如金属)的上部88。

在操作中，平台围绕其中心轴25旋转，承载头围绕其中心轴71(见图1B中的箭头B)旋转且在抛光垫30的顶表面上侧向平移(见图1B中的箭头C)。

在一些实施方式中，抛光站20包括温度传感器64，其监测抛光站和/或抛光站中的部件或抛光站的部件的温度，例如抛光垫30和/或抛光垫上的浆料38的温度。例如，温度传感器64可以是红外线(IR)传感器，例如IR相机，该红外线(IR)传感器位于抛光垫30上方，且经配置以测量抛光垫30和/或抛光垫上的浆料38的温度。特定而言，为了生成径向温度剖面，温度传感器64可经配置以在沿抛光垫30半径的多个点测量温度。例如，IR摄影机可具有跨越抛光垫30的半径的视场。

在一些实施方式中，温度传感器为接触传感器，而不是非接触传感器。例如，温度传感器64可以是位于平台24上或其中的热电偶或IR温度计。另外，温度传感器64可与抛光垫直接接触。

在一些实施方式中，为在沿抛光垫30的半径的多个点提供温度，多个温度传感器可在抛光垫30上的不同径向位置间隔开。此技术可用于替代IR相机或作为其补充而使用。

虽然在图1A中图示为经定位以监测抛光垫30和/或抛光垫30上的浆料38的温度，但可使温度传感器64位于承载头70内以测量基板10的温度。温度传感器64可与基板10的半导体晶片直接接触(即接触传感器)。在一些实施方式中，抛光站22中可包括多个温度传感器，(例如)以测量抛光站的不同组件或抛光站中不同部件的温度。

抛光系统20还包括温度控制系统100，以控制抛光垫30和/或抛光垫上的浆料38的温度。温度控制系统100包括加热系统104，其通过将温度受控介质的蒸汽输送至抛光垫30的抛光表面36上(或输送至已存在于抛光垫上的抛光液上)来操作。特定而言，介质包括来自例如蒸汽产生器410(见图2A)的蒸汽。蒸汽可与另一气体(例如空气)或液体(例如加热的水)混合，或介质可基本上为纯蒸汽。在一些实施方式中，将添加物或化学物质添加至蒸汽。

可通过流过加热输送臂上的孔口(例如孔或槽)输送介质，该等孔口由一个或多个喷嘴提供。孔口可由连接至加热介质源的歧管提供。

示例加热系统104包括臂140，其自抛光垫的边缘在平台24及抛光垫30上方延伸至抛光垫30的中心，或至少延伸至抛光垫30的中心附近(例如在抛光垫总半径的5％内)。臂140可由基座142支撑，基座142可支撑于与平台24相同的框架40上。基座142可包括一个或多个致动器，例如提升或降低臂140的线性致动器，和/或使臂140在平台24上方侧向摆动的旋转致动器。臂140经定位以避免与诸如抛光头70、垫调节盘92及浆料分配臂39的其他硬件部件碰撞。

多个开口144形成于臂140的底表面中。每一开口144经配置以将气体或蒸气(例如蒸汽)引导至抛光垫30上。臂140可由基座142支撑，从而开口144与抛光垫30分隔间隙126。间隙126可以是0.5至5mm。特定而言，选择间隙126以使得加热流体的热量在流体到达抛光垫之前不会显著耗散。例如，可选择间隙以使得自开口逸出的蒸汽在到达抛光垫之前不冷凝。

加热系统104可包括蒸汽源，例如蒸汽产生器410。通过流体输送管146将蒸汽产生器410连接至臂140中的开口144，可通过管路、柔性管道、穿过固体主体的提供臂140的通路或其组合提供流体输送管146。

蒸汽产生器410包括保持水的容器420，以及将热量输送至容器420中的水的加热器430。可自电源250将电力输送至加热器430。传感器260可位于容器420中或流体输送管线146中，以测量蒸汽的物理参数(例如温度或压力)。

在一些实施方式中，对于每一喷嘴可独立控制工艺参数，例如流动速率、压力、温度和/或液体与气体的混合比。例如，每一开口144的流体可流过独立受控的加热器，以独立控制加热流体的温度，例如蒸汽的温度。

各个开口144可将蒸汽148引导至抛光垫30上的不同径向区域124。相邻的径向区域可重叠。可选地，开口144中的一些开口可经定向成使得来自开口的喷洒的中心轴相对于抛光表面36呈斜角。可自开口144中的一者或多者引导蒸汽，在与由平台24的旋转导致的冲击区域中的抛光垫30的运动方向相反的方向上具有水平分量。

虽然图1B图示均匀间隔的开口144，但此并非必需。喷嘴120可径向地或有角度地非均匀分布，或以两种方式不均匀地分布。例如，开口144可朝向抛光垫30的中心更密集地聚集。作为另一示例，开口144可在一半径处更密集地聚集，该半径对应于通过浆料输送臂39将抛光液39输送至抛光垫30所在的半径。另外，虽然图1B图示九个开口，但可有更多或更少的开口。

当产生蒸汽(例如在图2A中的蒸汽产生器410中)时，蒸汽148的温度可以是90至200℃。当通过喷嘴144分配蒸汽时，蒸汽的温度可例如由于输送中的热损失而在90至150℃之间。在一些实施方式中，在70-100℃的温度(例如80-90℃)下通过喷嘴144输送蒸汽。在一些实施方式中，使通过喷嘴输送的蒸汽过热，即处于高于沸点(对于其压力)的温度。

当通过喷嘴144输送蒸汽时，取决于加热器功率及压力，蒸汽的流动速率可以是1-1000cc/分钟。在一些实施方式中，蒸汽与其他气体混合，例如与正常大气压或N₂混合。或者，通过喷嘴120输送的流体可基本上为纯水。在一些实施方式中，通过喷嘴120输送的蒸汽148与液态水(例如雾化水)混合。例如，可按1:1至1:10的相对流量比(例如以sccm为单位元的流动速率)组合液态水及蒸汽。然而，若液态水的量低，例如低于5wt％，例如低于3wt％，例如低于1wt％，则蒸汽将具有较好的热传递质量。因此，在一些实施方式中，蒸汽为干蒸汽，即基本上无小水滴。

抛光系统20也可包括冷却系统(例如具有开口以将冷却流体分配至抛光垫上的臂)、高压清洗系统(例如具有喷嘴以将清洗液体喷洒至抛光垫上的臂)以及使抛光液38均匀地分布于抛光垫30上的刮刷片或刮刷体。

参考图2，抛光系统20还包括控制系统200，其控制各个部件(例如温度控制系统100)的操作，以及承载头的旋转、平台的旋转、由承载头中的腔室施加的压力等。

控制系统200可经配置以接收来自温度传感器64的垫温度测量结果。控制系统实施第一控制回路202，其可在逐个周期(每一周期包括如上文所讨论的回收阶段及分配阶段)的基础上设定针对蒸汽的目标参数。简要而言，控制回路202可将所测量的垫温度与目标垫温度比较，且产生反馈信号。使用反馈信号以计算蒸汽的修改后目标参数，以便达到目标垫温度。例如，若所测量的垫温度在前一分配阶段中未达到目标垫温度，则反馈信号将在后一分配阶段中使温度控制系统200向抛光垫输送更多热量；而若所测量的垫温度在前一分配阶段中超过了目标垫温度，则反馈信号将在后一分配阶段中使温度控制系统200向抛光垫输送更少热量。

可单独或组合地使用若干技术，以控制自分配阶段至分配阶段输送至抛光垫的热量。第一，可增加(为输送更多热量)或减少(为输送更少热量)输送蒸汽的持续时间，例如工作周期。第二，可增加(为输送更多热量)或减少(为输送更少热量)输送蒸汽的温度。第三，可增加(为输送更多热量)或减少(为输送更少热量)输送蒸汽的压力。

由此，若所测量的垫温度未达到目标垫温度，则反馈信号可使控制回路202增加后一分配阶段的目标蒸汽温度、压力和/或工作周期。另一方面；若所测量的垫温度在前一分配阶段中超过了目标垫温度，则反馈信号将使控制回路202减少目标蒸汽温度、压力和/或工作周期。因此，蒸汽的参数目标值r(t)，例如压力或温度的目标值在逐个周期的基础上发生变化。在一些实施方式中，不在逐个周期的基础上操作，控制回路可在连续的基础上操作，随着抛光进行不断监测抛光垫30的温度，并且调整参数目标值r(t)。将参数目标值r(t)自控制回路202输出至比例积分微分(PID)控制器204，其执行比例积分微分控制算法以控制由电源250施加至加热器430的电力。可将PID控制器204连接至传感器260，以接收参数的测量结果Y(t)，例如温度或压力。可调整PID控制器204，以使得在开始下一分配阶段之前，达到目标参数值。例如，在打开阀之前，可在不到180秒达到目标参数，例如不到60秒，例如不到30秒，例如不到10秒，例如不到3秒，例如不到1秒。

在PID控制器204中，通过比较器210将目标参数值r(t)与来自传感器260的经测量的参数值Y(t)比较。比较器基于差输出误差信号e(t)。

将误差信号输出至比例值计算器212，其计算第一比例输出P。可基于以下公式计算比例输出P：

P＝K_P e(t)

其中Kp为调谐期间设定的权重。还将误差信号e(t)输入至积分值计算器214，其计算第二积分输出I。可基于以下公式计算积分输出I：

I＝K_I∫e(t)dt

其中K_I为调整期间设定的权重。还将误差信号e(t)输入至微分值计算器216，其计算第三微分输出D。可基于以下公式计算微分输出D：

其中K_D为调谐期间设定的权重。

由求和计算器218对比例输出P、积分输出I及微分输出D求和，以输出控制信号u(t)，其设定由电源250输出至加热器430的电力。

总体而言，在调谐PID控制器204时，需要使K_P尽可能低。随后可在需要时基于超调量及设定时间提高K_I及K_D，以使得在开始下一分配阶段之前达到目标参数值。可使用多种PID调整方法，例如Cohen-Coon法、Ziegler-Nichols法、Tyreus-Luyben法及Autotune法。在一些实施方式中，在假定阀的工作周期不变的情况下，控制所施加的热量。在此情况下，增益值K_I、K_P及K_D不需发生逐周期的变化。然而，在一些实施方式中，若工作周期发生逐周期的变化，则在每一工作周期调整K_I、K_P及K_D。例如，一旦计算了工作周期，则可基于将增益值K_I、K_P及K_D与工作周期百分比相关联的查找表选择增益值。

在一些实施方式中，不控制由加热器430施加的热量，PID控制器204可控制流量计或阀270，该阀270可释放蒸汽产生器410中的容器中的压力。在此情况下，流量计或阀经控制以释放压力，将蒸汽压力保持于目标压力值。若实施为阀，则可按取决于控制信号u(t)的工作周期打开及关闭阀。若实施为流量计，则控制信号u(t)可例如通过调整孔口尺寸控制通过调节器的流动速率。在一些实施方式中，PID控制器204可控制阀438；在此情况下，通过臂中的开口排出蒸汽。

可在数字电子电路系统中，在有形体现的计算机程序或固件中，在计算机硬件中或在其中一者或多者的组合中实施控制系统200及其功能操作。可将计算机软件实施为一个或多个计算机程序，即在有形非瞬态存储介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，该指令由数据处理装置的处理器执行，或控制数据处理装置的处理器的操作。电子电路系统及数据处理装置可包括通用可编程、可编程数字处理器和/或多个数字处理器或计算机以及专用逻辑电路系统，例如现场可程序门阵列(FPGA)或ASIC(特定应用集成电路)。

控制系统经“配置”以执行特定操作或行为意谓系统上安装有软件、固件、硬件或其组合，其在操作中使系统执行各种操作或动作。一个或多个计算机程序经配置以执行特定操作或行为意谓一个或多个程序包括指令，该指令当由数据处理装置执行时使得装置执行各种操作或动作。

参考图3A，可使用蒸汽产生器410产生用于本文说明中描述的工艺，或在化学机械抛光系统中具有其他用途的蒸汽。示例蒸汽产生器410包括罐体420，其封闭内部容积425。罐体420的壁可由绝热材料制成，该绝热材料具有极低水平的矿物污染物(例如石英)。替代地，罐体壁可由另一材料形成，例如罐体的内表面可涂覆有聚四氟乙烯(PTFE)或另一塑料。在一些实施方式中，罐体420可以是10-20英寸长，及1-5英寸宽。

参考图3A及图3B，在一些实施例中，屏障426将罐体420的内部容积425分为下腔室422及上腔室424。屏障426可由与罐壁相同的材料制成，例如石英、不锈钢、铝或诸如氧化铝的陶瓷。在较低风险的污染方面，石英可较佳。屏障426可基本上通过阻挡由沸水飞溅的小水滴阻止液态水440进入上腔室424。如此允许干蒸汽在上腔室424中积聚。

屏障426包括一个或多个孔口428。孔口428允许蒸汽自下腔室422进入上腔室424中。孔口428(尤其是靠近屏障426边缘的孔口428)可允许在上腔室424的壁上的冷凝液落在下腔室422中，以减少上腔室426中的液体含量，且允许液体与水440一起得以重新加热。

孔口428可位于屏障426的边缘处(例如仅在边缘处)，屏障426在此处接触罐体420的内壁。孔口428可位于屏障426的边缘附近，例如在屏障426的边缘与屏障426的中心之间。此配置可以是有利的，因为屏障426的中心缺少孔口，由此减少了液态小水滴进入上腔室的风险，同时仍允许在上腔室424的侧壁上的冷凝液流出上腔室。

然而，在一些实施方式中，孔口还位于远离边缘处，例如在屏障426的宽度上，例如在屏障425的区域中均匀地间隔。

参考图3A，入水口可将水槽434连接至罐体420的下腔室422。入水口432可位于罐体420的底部或靠近罐420的底部以为下腔室422提供水440。

一个或多个加热元件430可包围罐体420的下腔室422的一部分。例如，加热元件430可以是缠绕于罐体420外部周围的加热线圈，例如电阻加热器。加热元件也可由罐的侧壁的材料上的薄膜涂层提供；若施加电流，则此薄膜涂层可用作加热元件。

加热元件430也可位于罐体420的下腔室422内。例如，可用一材料涂覆加热元件，该材料将阻止加热元件的污染物(例如金属污染物)迁移至蒸汽中。

加热元件430可对罐体420的底部施加热量直至最低水位443a。即，加热元件430可覆盖罐体420的低于最低水位443a的部分以阻止过热，且减少不必要的能量消耗。

蒸汽出口436可将上腔室424连接至蒸汽输送通路438。蒸汽输送通路438可位于罐体420的顶部或其附近，例如在罐体420的顶板中，以允许蒸汽自罐体420移动至蒸汽输送通路438，及移动至CMP装置的各个部件。可使用蒸汽输送通路438使蒸汽流向化学机械抛光装置的各个区域，例如用于承载头70、基板10及垫调节盘92的蒸汽清洁及预热。

在一些实施方式中，将过滤器470耦接至蒸汽出口438，蒸汽出口438经配置以减少蒸汽446中的污染物。过滤器470可以是离子交换过滤器。

水440可通过入水口432自水槽434流至下腔室422中。水440可在罐体420中至少填充至水位442，水位442高于加热元件430且低于屏障426。当加热水440时，气体介质446产生，且通过屏障426的孔口428上升。孔口428允许蒸汽上升，同时允许冷凝水下落，产生其中水为基本上不含液体的蒸汽(例如蒸汽中无悬浮的液态小水滴)的气体介质446。

在一些实施方式中，使用水位传感器460确定水位，该水位传感器460测量旁路管444中的水位442。旁路管将水槽434连接至平行于罐体420的蒸汽输送通路438。水位传感器460可指示水位442在旁路罐444中的位置，及因此指示其在罐体420中的位置。例如，对水位传感器444及罐体420施加相等的压力(例如两者自同一水槽434接收水，且两者在顶部具有相同的压力，例如两者均连接至蒸汽输送通路438)，因此水位传感器与罐体420之间的水位442相同。在一些实施例中，水位传感器444中的水位可以其他方式指示罐体420中的水位442，例如水位传感器444中的水位442经调整以指示罐体420中的水位442。

在操作中，罐体中的水位442高于最低水位443a，且低于最高水位443b。最低水位443a至少高于加热元件430，最高水位443b充分地低于蒸汽出口436及屏障426，以使得提供足够的空间以允许气体介质446(例如蒸汽)在罐体420的顶部附近积聚，且仍基本上无液态水。

在一些实施方式中，控制器200耦接至阀480、阀482和/或水位传感器460，阀480控制流过入水口432的流体，阀482控制流过蒸汽出口436的流体。使用水位传感器460，控制器200经配置以调节水440流动至罐体420，调节气体446离开罐体420以使水位442维持于最低水位443a上方(且高于加热元件430)，且位于最高水位443b下方(且低于屏障426，若有屏障426)。控制器200还可耦接至加热元件430的电源250，以便控制输送至罐体420中水440的热量。

虽然讨论了垫温度的测量结果及蒸汽至垫上的输送，但应将此理解为包括垫上的浆料的测量结果或蒸汽至垫上浆料的输送。

已描述本发明的数个实施例。然而，将理解可在不背离本发明的精神及范围的情况下作出各种修改。因此，其他实施例在所附权利要求书的范围内。

Claims (19)

1.一种化学机械抛光系统，其包含：

平台，其支撑抛光垫；

承载头，其保持基板与所述抛光垫接触；

电机，其产生所述平台与所述承载头之间的相对运动；

蒸汽产生器，其包括：容器，具有入水口和蒸汽出口；以及加热元件，其经配置以对下腔室的一部分施加热量以产生蒸汽；

臂，其在所述平台上方延伸，具有经定向以将蒸汽自所述蒸汽产生器输送至所述抛光垫上的至少一个开口；

第一阀，其在所述开口与所述蒸汽出口之间的流体管线中，以可控地将所述开口与所述蒸汽出口连接和断开；

传感器，其监测蒸汽参数；以及

控制系统，其耦接至所述传感器、所述阀，且可选地耦接至所述加热元件，所述控制系统经配置以：根据作为数据存储于非瞬态存储设备中的抛光工艺配方中的蒸汽输送排程，使所述阀打开和关闭，

自所述传感器接收所述蒸汽参数的测量值，

接收所述蒸汽参数的目标值，并且

用所述目标值及所述测量值作为输入执行比例积分微分控制算法，以便控制所述第一阀和/或第二释压阀和/或所述加热元件，以使得在根据所述蒸汽输送排程打开所述阀之前，所述测量值基本上达到所述目标值。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述蒸汽参数为蒸汽温度，所述测量值为测量蒸汽温度值，且所述目标值为目标蒸汽温度值。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述蒸汽参数为蒸汽压力，所述测量值为测量蒸汽压力值，且所述目标值为目标蒸汽压力值。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置以执行所述比例积分微分控制算法，以便在所述蒸汽输送排程中的输送期以外的时间期间控制所述阀。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置以执行所述比例积分微分控制算法，以便控制所述加热元件。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置以执行所述比例积分微分控制算法，以使得所述测量值在打开所述阀之前不到10秒达到所述目标值。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器经配置以执行所述比例积分微分控制算法，以使得所述测量值在打开所述阀之前不到3秒达到所述目标值。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器经配置以执行所述比例积分微分控制算法，以使得所述测量值在打开所述阀之前不到1秒达到所述目标值。

9.如权利要求1所述的系统，其包含监测所述容器中水位的水位传感器，且其中所述控制器经配置以接收来自所述水位传感器的信号，且以基于来自所述水位传感器的所述信号修改通过所述入水口的水的流动速率，以将所述容器中的水位保持高于所述加热元件且低于所述蒸汽出口。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器经配置以在周期的分配阶段期间打开所述阀，且经配置以在所述周期的回收阶段期间关闭所述阀。

11.如权利要求10所述的系统，其中每一周期对应于抛光单一基板。

12.如权利要求10所述的系统，其中每一周期由单一分配阶段及单一回收阶段组成。

13.如权利要求10所述的系统，其进一步包含温度传感器，其经定位以测量所述抛光垫的温度。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述控制器经配置以从所述传感器接收表示所述抛光垫的所述温度的信号，且以基于所述信号设定所述蒸汽参数的所述目标值。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述控制器经配置以在逐个周期的基础上设定所述目标值。

16.如权利要求14所述的系统，其中所述控制器经配置以通过周期的连续基础上设定所述目标值。

17.一种化学机械抛光装置，其包含：

平台，其支撑抛光垫；

承载头，其保持基板与所述抛光垫接触；

电机，其产生所述平台与所述承载头之间的相对运动；

蒸汽产生器，其包括：容器，具有入水口和蒸汽出口；以及加热元件，其经配置以对下腔室的一部分施加热量以产生蒸汽；

臂，其在所述平台上方延伸，具有经定向以将蒸汽自所述蒸汽产生器输送至所述抛光垫上的开口；

第一阀，其在所述开口与所述蒸汽出口之间的流体管线中，以可控地将所述开口与所述蒸汽出口连接和断开；

第二阀或流量调节器，其在所述第一阀与所述蒸汽出口之间的所述流体管线中，所述第二阀经配置以可控地泄放所述容器的压力；

传感器，其监测蒸汽参数；以及

控制系统，其耦接至所述传感器、所述阀，且可选地耦接至所述加热元件，所述控制系统经配置以：

根据作为数据存储于非瞬态存储设备中的抛光工艺配方中的蒸汽输送排程，使所述第一阀打开和关闭，

自所述传感器接收所述蒸汽参数的测量值，

接收所述蒸汽参数的目标值，并且

用所述目标值及所述测量值作为输入执行比例积分微分控制算法，以便控制所述第二阀，以使得在根据所述蒸汽输送排程打开所述阀之前，所述测量值基本上达到所述目标值。

18.一种蒸汽产生组件，其包含：

蒸汽产生器，其包括：容器，具有入水口和蒸汽出口；以及加热元件，其经配置以对下腔室的一部分施加热量以产生蒸汽；

第一阀，其在来自所述蒸汽出口的流体管线中，以可控地将蒸汽出口与开口连接和断开；

传感器，其监测蒸汽参数；以及

控制系统，其耦接至所述传感器、所述阀，且可选地耦接至所述加热元件，所述控制系统经配置以：

根据作为数据存储于非瞬态存储设备中的抛光工艺配方中的蒸汽输送排程，使所述阀打开和关闭，

自所述传感器接收所述蒸汽参数的测量值，

接收所述蒸汽参数的目标值，并且

用所述目标值及所述测量值作为输入执行比例积分微分控制算法，以便控制所述第一阀和/或第二释压阀和/或所述加热元件，以使得在根据所述蒸汽输送排程打开所述阀之前，所述测量值基本上达到所述目标值。

19.一种计算机程序产品，其包含非瞬态计算机可读介质，所述非瞬态计算机可读介质具有使一个或多个处理器执行以下操作的指令：

存取作为数据存储于非瞬态存储设备中的抛光工艺配方；

根据所述蒸汽输送排程使蒸汽产生设备的出口与开口之间的第一阀打开和关闭；

自传感器接收所述蒸汽产生设备中的蒸汽的蒸汽参数的测量值；

接收所述蒸汽参数的目标值，并且

用所述目标值及所述测量值作为输入执行比例积分微分控制算法，以便控制所述第一阀和/或第二释压阀和/或所述加热元件，以使得在根据所述蒸汽输送排程打开所述阀之前，所述测量值基本上达到所述目标值。

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