JP2002540611A - 化学機械研磨中の処理温度を安定させる方法及び装置 - Google Patents
化学機械研磨中の処理温度を安定させる方法及び装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 研磨装置（１０）の直線式に動くベルト（１２）には、ベルト（１２）の温度を調節すべく、温度補償ユニット（４０）が結合されて、ベルト（１２）に隣接して配置されてなるセンサ（４１）によってベルトの温度を測定する。ＣＭＰを実行する動作のひとつの順序は以下の通りである。研磨装置の電源がオンにされて、研磨サイクルを開始するためにベルト（１２）を係合する。センサ（４１）によるベルトの中心線の温度の取得が始まって、データをプロセッサ（４０）へ送る。ボイラーは、まだ動作温度になっていないのであれば、所望の動作温度にもたらされる。バルブ（３２）が開かれて、マニホールド（２８）を通して蒸気を注入して、ベルト／パッド組立体を加熱する。ベルト（１２）の温度が上昇し始めて、この上昇はセンサ（４１）によって監視される。そして、ベルトの中心線の温度が所望の動作点に達すると、バルブ（３２）は閉じられてベルトの加熱は休止する。この時点で、研磨装置（１０）でのウエハ処理が開始する。
Description
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの処理の分野に関し、特に、直線式の平坦化ツールで
化学機械研磨を実行するときの研磨温度の制御に関する。
化学機械研磨を実行するときの研磨温度の制御に関する。
【０００２】
集積回路（ＩＣ）デバイスの製造においては、基板の上に又は先に形成された
層の上に埋設構造を形成するために、ベースとなる半導体基板の上に様々な層を
形成することを必要とする。製造工程中には、これらの層のある種の部分を完全
に又は部分的に取除いて、所望のデバイス構造を達成する必要がある。地形サイ
ズの減少により、そのような構造は非常に不規則な表面地形をもたらして、薄膜
層の形成において製造の問題を生じさせる。製造工程を容易にするためには、粗
い表面地形を滑らかにないしは平坦にしなければならない。
層の上に埋設構造を形成するために、ベースとなる半導体基板の上に様々な層を
形成することを必要とする。製造工程中には、これらの層のある種の部分を完全
に又は部分的に取除いて、所望のデバイス構造を達成する必要がある。地形サイ
ズの減少により、そのような構造は非常に不規則な表面地形をもたらして、薄膜
層の形成において製造の問題を生じさせる。製造工程を容易にするためには、粗
い表面地形を滑らかにないしは平坦にしなければならない。
【０００３】 表面の平坦化を達成するためのひとつの方法は、化学機械研磨（ＣＭＰ）であ
る。ＣＭＰは、集積回路の処理の様々な段階において、シリコンウエハなどの半
導体ウエハの表面を平坦化するために広範囲に追求されている。また、光学表面
や測定試料、及び様々な金属ベースの及び半導体ベースの基板を平らにするため
にもＣＭＰは使用される。
る。ＣＭＰは、集積回路の処理の様々な段階において、シリコンウエハなどの半
導体ウエハの表面を平坦化するために広範囲に追求されている。また、光学表面
や測定試料、及び様々な金属ベースの及び半導体ベースの基板を平らにするため
にもＣＭＰは使用される。
【０００４】 ＣＭＰ技術では、化学的なスラリーを研磨パッドと共に使用して、半導体ウエ
ハ上の材料を研磨して除去する。ウエハに対するパッドの機械的な動きと、ウエ
ハとパッドとの間に介在するスラリーの化学反応とが組合わせられて、化学的な
侵食を伴う研磨力を提供し、ウエハの露出した表面（代表的にはウエハ上に形成
された層）を平坦化する。代表的には、下向きの力でウエハをパッドに押しつけ
てＣＭＰを実行する。ＣＭＰを実行する最も一般的な方法では、基板を研磨ヘッ
ドに取付けて、回転テーブル上に配置された研磨パッドに対して回転させる。研
磨のための機械的な力は、回転テーブルの速度とヘッドへの下向きの力とから導
かれる。化学スラリーは研磨ヘッドの下側にて絶えず運ばれる。研磨ヘッドの回
転は、スラリーの送出を助けると共に、基板表面にわたる研磨速度の平均化を助
ける。
ハ上の材料を研磨して除去する。ウエハに対するパッドの機械的な動きと、ウエ
ハとパッドとの間に介在するスラリーの化学反応とが組合わせられて、化学的な
侵食を伴う研磨力を提供し、ウエハの露出した表面（代表的にはウエハ上に形成
された層）を平坦化する。代表的には、下向きの力でウエハをパッドに押しつけ
てＣＭＰを実行する。ＣＭＰを実行する最も一般的な方法では、基板を研磨ヘッ
ドに取付けて、回転テーブル上に配置された研磨パッドに対して回転させる。研
磨のための機械的な力は、回転テーブルの速度とヘッドへの下向きの力とから導
かれる。化学スラリーは研磨ヘッドの下側にて絶えず運ばれる。研磨ヘッドの回
転は、スラリーの送出を助けると共に、基板表面にわたる研磨速度の平均化を助
ける。
【０００５】 さらに効果的な研磨速度を得るためのＣＭＰを実行する別の技術では、直線式
の平坦化技術を使用する。回転パッドの代わりに、動くベルトを使用して、ウエ
ハの表面を横切るようにパッドを直線的に動かす。局所的な変化を平均化するた
めにここでもウエハは回転させるけれども、半径方向速度の不均一が解消される
ことが一因となって、回転パッドを使用するＣＭＰツールに比べて平坦化の均一
性が改善される。いくつかの例では、ウエハに働くパッド圧力を調節するために
、流体支持体（ないし圧盤）をベルトの下側に配置する。
の平坦化技術を使用する。回転パッドの代わりに、動くベルトを使用して、ウエ
ハの表面を横切るようにパッドを直線的に動かす。局所的な変化を平均化するた
めにここでもウエハは回転させるけれども、半径方向速度の不均一が解消される
ことが一因となって、回転パッドを使用するＣＭＰツールに比べて平坦化の均一
性が改善される。いくつかの例では、ウエハに働くパッド圧力を調節するために
、流体支持体（ないし圧盤）をベルトの下側に配置する。
【０００６】 直線式の平坦化ツールを利用するときには、様々な源から熱が発生する。パッ
ドがウエハと接触するパッドの表面では、２つの要素が関係して熱を発生させる
。熱は機械的な仕事、主としてウエハに接触しているパッドの摩擦から発生する
。また、ＣＭＰが実行されるとき、スラリーの発熱化学反応からも熱が発生する
。研磨ツールから放散される熱エネルギーの伝達は通常、周辺大気への自然対流
によって、または、パッドから排出されるスラリー自体による対流によって行な
われる。残った熱エネルギーはツールに蓄積されて、これによりツールの温度は
上昇する。
ドがウエハと接触するパッドの表面では、２つの要素が関係して熱を発生させる
。熱は機械的な仕事、主としてウエハに接触しているパッドの摩擦から発生する
。また、ＣＭＰが実行されるとき、スラリーの発熱化学反応からも熱が発生する
。研磨ツールから放散される熱エネルギーの伝達は通常、周辺大気への自然対流
によって、または、パッドから排出されるスラリー自体による対流によって行な
われる。残った熱エネルギーはツールに蓄積されて、これによりツールの温度は
上昇する。
【０００７】 留意すべきもっと重大な温度上昇は、研磨ベルトとベルト上に存するパッド材
料とに生じる。従って、それぞれのウエハが次々にツールで研磨されると、ツー
ルは研磨サイクルを経る毎に全体的な温度上昇を経験する。温度の上昇は平衡温
度に達するまで続く。つまり、１枚のウエハが時間をおかずに次々と（ウエハ間
に著しいタイムラグを持たずに）処理されるとき、ベルトの温度は上昇して、つ
いにはある平衡温度に到達する。この温度上昇中には、研磨のパラメータや輪郭
は、次々にＣＭＰの実行されるウエハ毎に変化することが認められる。
料とに生じる。従って、それぞれのウエハが次々にツールで研磨されると、ツー
ルは研磨サイクルを経る毎に全体的な温度上昇を経験する。温度の上昇は平衡温
度に達するまで続く。つまり、１枚のウエハが時間をおかずに次々と（ウエハ間
に著しいタイムラグを持たずに）処理されるとき、ベルトの温度は上昇して、つ
いにはある平衡温度に到達する。この温度上昇中には、研磨のパラメータや輪郭
は、次々にＣＭＰの実行されるウエハ毎に変化することが認められる。
【０００８】 いったん平衡温度に達すると、処理温度が安定化するために、かなり一貫した
ウエハの研磨輪郭が達成される。この点に達するまでには、かなりの数のウエハ
を処理する必要があることに留意すべきである。図１は、一連の実験的な測定値
を示している。図１のグラフは、温度に対する研磨時間の関係であって、連続し
て８枚のウエハを次々に研磨したものである。連続した銅の研磨サイクルを重ね
て示したグラフの研磨間の温度の輪郭からわかるように、平衡温度に達するまで
に８枚のウエハの研磨サイクルが必要である。最初の７枚のウエハは平衡動作温
度より低温で研磨されるので、ウエハの処理温度の偏差に起因して、研磨の輪郭
が変化する。処理温度はベルトの温度と同じである（又は少なくともそれに非常
に近い）。従って、これらのウエハのいくつかの又はすべてのものは許容できる
研磨公差内で研磨されていないために、ウエハは再加工を必要とするか、悪くす
ればウエハは廃棄される。２００ｍｍや３００ｍｍのウエハを廃棄することはコ
スト効率が良くない。少なくとも平衡温度に達するまでは、ウエハの研磨特性の
再現性が得られない。
ウエハの研磨輪郭が達成される。この点に達するまでには、かなりの数のウエハ
を処理する必要があることに留意すべきである。図１は、一連の実験的な測定値
を示している。図１のグラフは、温度に対する研磨時間の関係であって、連続し
て８枚のウエハを次々に研磨したものである。連続した銅の研磨サイクルを重ね
て示したグラフの研磨間の温度の輪郭からわかるように、平衡温度に達するまで
に８枚のウエハの研磨サイクルが必要である。最初の７枚のウエハは平衡動作温
度より低温で研磨されるので、ウエハの処理温度の偏差に起因して、研磨の輪郭
が変化する。処理温度はベルトの温度と同じである（又は少なくともそれに非常
に近い）。従って、これらのウエハのいくつかの又はすべてのものは許容できる
研磨公差内で研磨されていないために、ウエハは再加工を必要とするか、悪くす
ればウエハは廃棄される。２００ｍｍや３００ｍｍのウエハを廃棄することはコ
スト効率が良くない。少なくとも平衡温度に達するまでは、ウエハの研磨特性の
再現性が得られない。
【０００９】
従って、ＣＭＰを実行するときにサイクル毎の温度の再現性をより均一にする
ような技術が求められる。
ような技術が求められる。
【００１０】
本発明は、平坦な表面を研磨するときに研磨温度を制御するための技術を開示
する。平坦な表面を研磨するためのベルトの上にはパッド材料が存していて、こ
のベルトは直線的な方向へ動くように配置される。センサはベルトの温度を測定
するために結合される。温度補償ユニットは、平坦な表面を研磨するときにベル
トの温度を選択された動作温度に調節するために、ベルトに結合される。
する。平坦な表面を研磨するためのベルトの上にはパッド材料が存していて、こ
のベルトは直線的な方向へ動くように配置される。センサはベルトの温度を測定
するために結合される。温度補償ユニットは、平坦な表面を研磨するときにベル
トの温度を選択された動作温度に調節するために、ベルトに結合される。
【００１１】
化学機械研磨（ＣＭＰ）中にベルトの温度を制御するための概要を、ウエハの
表面を平坦化する場合について説明する。以下の説明においては、特定の構造や
材料、研磨技術などの特定の詳細が明らかにされて、本発明を完全に理解できる
ようにしている。しかしながら、それらの特定の詳細を用いなくても本発明を実
施することができることを当業者は認識するだろう。他の例では、周知の技術や
構造、方法については詳細に説明することをせずに、本発明を不明瞭にしないよ
うにしている。さらに、半導体ウエハの上に形成された層にＣＭＰを実行するこ
とを参照して本発明について説明するけれども、本発明は他の材料の研磨にも同
様に容易に適合し、それにはガラスや金属基板又は他の半導体基板の他、フラッ
トパネル表示板を製造するのに使用される基板を含む。
表面を平坦化する場合について説明する。以下の説明においては、特定の構造や
材料、研磨技術などの特定の詳細が明らかにされて、本発明を完全に理解できる
ようにしている。しかしながら、それらの特定の詳細を用いなくても本発明を実
施することができることを当業者は認識するだろう。他の例では、周知の技術や
構造、方法については詳細に説明することをせずに、本発明を不明瞭にしないよ
うにしている。さらに、半導体ウエハの上に形成された層にＣＭＰを実行するこ
とを参照して本発明について説明するけれども、本発明は他の材料の研磨にも同
様に容易に適合し、それにはガラスや金属基板又は他の半導体基板の他、フラッ
トパネル表示板を製造するのに使用される基板を含む。
【００１２】 図２を参照すると、本発明を実施するのに使用される直線式の研磨装置１０が
示されている。直線式の研磨装置（直線式の平坦化ツールとも称する）１０は、
シリコンウエハなどの半導体ウエハ１１を平坦化するのに使用される。ＣＭＰは
ベース基板を研磨するのにも利用できるけれども、ＣＭＰは代表的には材料層（
膜層など）や半導体ウエハ上に堆積させた材料層の一部分を除去するのに利用さ
れる。従って、取除かれる材料はウエハ自体の基板材料であることもあり、また
、基板上に形成されたひとつの層であることもある。形成される層には、誘電材
料（二酸化珪素など）、金属（アルミニウム、銅、又はタングステンなど）、及
び合金、または、半導体材料（シリコンやポリシリコンなど）が含まれる。
示されている。直線式の研磨装置（直線式の平坦化ツールとも称する）１０は、
シリコンウエハなどの半導体ウエハ１１を平坦化するのに使用される。ＣＭＰは
ベース基板を研磨するのにも利用できるけれども、ＣＭＰは代表的には材料層（
膜層など）や半導体ウエハ上に堆積させた材料層の一部分を除去するのに利用さ
れる。従って、取除かれる材料はウエハ自体の基板材料であることもあり、また
、基板上に形成されたひとつの層であることもある。形成される層には、誘電材
料（二酸化珪素など）、金属（アルミニウム、銅、又はタングステンなど）、及
び合金、または、半導体材料（シリコンやポリシリコンなど）が含まれる。
【００１３】 より詳細には、ＩＣの製作において、ＣＭＰはウエハ上に製作されたこれらの
１又は複数の層を平坦化するために使用され、または、表面を平坦化しながら下
層の地形を露出させるために使用される。多くの例において、ＣＭＰはウエハの
表面に形成されたパターンの地形に関連を有する。例えば、誘電層（二酸化珪素
など）は表面全体にわたって堆積されて、盛上がった地形と共に下層にある誘電
層をも被覆する。その後に、ＣＭＰを使用して上層の二酸化珪素を平坦化して、
表面は実質的に平坦化される。盛上がった地形が露出した時点で、研磨処理を停
止するのが望ましい。
１又は複数の層を平坦化するために使用され、または、表面を平坦化しながら下
層の地形を露出させるために使用される。多くの例において、ＣＭＰはウエハの
表面に形成されたパターンの地形に関連を有する。例えば、誘電層（二酸化珪素
など）は表面全体にわたって堆積されて、盛上がった地形と共に下層にある誘電
層をも被覆する。その後に、ＣＭＰを使用して上層の二酸化珪素を平坦化して、
表面は実質的に平坦化される。盛上がった地形が露出した時点で、研磨処理を停
止するのが望ましい。
【００１４】 他の技術では、デュアルダマシン構造はＣＭＰの使用によって製作される。例
えば、ビア及びコンタクトトレンチ開口は、半導体ウエハ上に存する中間レベル
の誘電体（ＩＬＤ）の層にパターンされ形成される。次に、銅やアルミニウムな
どの金属を堆積させて、ビア及びトレンチの開口を充填する。銅の事例では、バ
リア層（ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮなど）を最初に開口の中に堆積させて、ＣｕとＩ
ＬＤとの間のバリアのライナーとして動作させる。それからＣＭＰを使用して、
ＩＬＤを覆っている余分な金属材料を研磨除去して、ビア及びトレンチの開口の
中にだけ金属が存するようにする。ＣＭＰによってコンタクトの領域の表面（デ
ュアル開口の上部部分）が実質的に平坦な表面を有するようになり、一方でＩＬ
Ｄの表面の上にある金属は取除かれる。デュアルダマシン構造の形成と製作につ
いては当業者に知られている。
えば、ビア及びコンタクトトレンチ開口は、半導体ウエハ上に存する中間レベル
の誘電体（ＩＬＤ）の層にパターンされ形成される。次に、銅やアルミニウムな
どの金属を堆積させて、ビア及びトレンチの開口を充填する。銅の事例では、バ
リア層（ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮなど）を最初に開口の中に堆積させて、ＣｕとＩ
ＬＤとの間のバリアのライナーとして動作させる。それからＣＭＰを使用して、
ＩＬＤを覆っている余分な金属材料を研磨除去して、ビア及びトレンチの開口の
中にだけ金属が存するようにする。ＣＭＰによってコンタクトの領域の表面（デ
ュアル開口の上部部分）が実質的に平坦な表面を有するようになり、一方でＩＬ
Ｄの表面の上にある金属は取除かれる。デュアルダマシン構造の形成と製作につ
いては当業者に知られている。
【００１５】 従って、膜層や形成された地形を平坦化するためにＣＭＰは広範囲に利用され
、平坦化の処理は特定の時点で終了する。上述のデュアルダマシン構造では、Ｃ
ＭＰが終了するのは金属が取除かれてＩＬＤを露出させた時である。ＣＭＰは、
結果的な構造が開口の中にだけ金属を残すことを、そして、ＩＬＤの上面とトレ
ンチの充填とが実質的に平坦な表面を有することを、確実にする。上述の如く、
ＣＭＰを実行してウエハの上に形成されたすべての又は一部の層を研磨除去する
技術は当業者に知られている。
、平坦化の処理は特定の時点で終了する。上述のデュアルダマシン構造では、Ｃ
ＭＰが終了するのは金属が取除かれてＩＬＤを露出させた時である。ＣＭＰは、
結果的な構造が開口の中にだけ金属を残すことを、そして、ＩＬＤの上面とトレ
ンチの充填とが実質的に平坦な表面を有することを、確実にする。上述の如く、
ＣＭＰを実行してウエハの上に形成されたすべての又は一部の層を研磨除去する
技術は当業者に知られている。
【００１６】 図１の直線式の研磨装置１０は、上述した直線式の平坦化技術を使用する。直
線式の研磨装置１０はベルト１２を利用し、このベルトはウエハ１１の表面に対
して直線式に動く。ベルト１２は、ローラ（ないしスピンドル）１３及び１４の
まわりを回転する連続ベルトであって、一方のローラ又は双方のローラをモータ
などの駆動手段によって駆動して、ローラ１３及び１４の回転運動は、ベルト１
２を（矢印１６に示す如く）ウエハ１１に対して直線運動させるように駆動する
。ベルト１２は代表的に強い張力の材料から作られる。研磨パッド１５は、ウエ
ハ１１に面しているその外側表面にてベルト１２に固定されている。パッドは様
々な材料から作ることができるが、一般的に繊維状であって研磨用の特性を提供
する。いくつかの例では、パッド１５とベルト１２とは製作時に単一のユニット
として統合される。しかしながら、組立てられたならば、ベルト／パッドの組立
体は直線方向に動かされてウエハ１１を研磨（ないし平坦化）する。
線式の研磨装置１０はベルト１２を利用し、このベルトはウエハ１１の表面に対
して直線式に動く。ベルト１２は、ローラ（ないしスピンドル）１３及び１４の
まわりを回転する連続ベルトであって、一方のローラ又は双方のローラをモータ
などの駆動手段によって駆動して、ローラ１３及び１４の回転運動は、ベルト１
２を（矢印１６に示す如く）ウエハ１１に対して直線運動させるように駆動する
。ベルト１２は代表的に強い張力の材料から作られる。研磨パッド１５は、ウエ
ハ１１に面しているその外側表面にてベルト１２に固定されている。パッドは様
々な材料から作ることができるが、一般的に繊維状であって研磨用の特性を提供
する。いくつかの例では、パッド１５とベルト１２とは製作時に単一のユニット
として統合される。しかしながら、組立てられたならば、ベルト／パッドの組立
体は直線方向に動かされてウエハ１１を研磨（ないし平坦化）する。
【００１７】 ウエハ１１は代表的に、研磨ヘッドの一部分であるウエハキャリア１８内に存
する。ウエハ１１は、保持リングなどの機械的な保持手段によって、及び／又は
、真空を使用して、所定の位置に保持される。一般的に、ウエハ１１は回転し、
一方でベルト／パッドの組立体は直線方向１６に動く。研磨ヘッドとキャリア１
８とを下向きに押圧するために下向きの力を働かせて、いくらかの大きさの力で
ウエハをパッドに接触させる。直線式の研磨装置１０はまた、スラリー２１をパ
ッド１５の上に分配する。スラリー２１を分配するための様々な分配装置と技術
とが当業者に知られている。パッドの表面を使用中に回復させるために、パッド
調節装置２０が代表的に使用される。パッド１５を回復させるための技術は一般
に、スラリーがウエハ表面に移動するための、また、使用済みのスラリーと除去
された廃物材料とのために蓄積した残留物を除去するための粗さをパッドの表面
に導入すべく、パッドを一定に引っかくことを必要とする。
する。ウエハ１１は、保持リングなどの機械的な保持手段によって、及び／又は
、真空を使用して、所定の位置に保持される。一般的に、ウエハ１１は回転し、
一方でベルト／パッドの組立体は直線方向１６に動く。研磨ヘッドとキャリア１
８とを下向きに押圧するために下向きの力を働かせて、いくらかの大きさの力で
ウエハをパッドに接触させる。直線式の研磨装置１０はまた、スラリー２１をパ
ッド１５の上に分配する。スラリー２１を分配するための様々な分配装置と技術
とが当業者に知られている。パッドの表面を使用中に回復させるために、パッド
調節装置２０が代表的に使用される。パッド１５を回復させるための技術は一般
に、スラリーがウエハ表面に移動するための、また、使用済みのスラリーと除去
された廃物材料とのために蓄積した残留物を除去するための粗さをパッドの表面
に導入すべく、パッドを一定に引っかくことを必要とする。
【００１８】 支持体、圧盤、ないしベアリング２５が、ベルト１２の下側にウエハ１１と反
対の側に配置されており、ベルト／パッドの組立体はベアリング２５とウエハ１
１との間に存する。ベアリング２５の目的は、ベルト１２の下側に支持プラット
ホームを提供して、均一な研磨のためにパッド１５がウエハ１１と十分に接触す
ることを確実にすることにある。ウエハがパッド１５に下向きに押圧されたとき
ベルト１２は押し下げられるだろうから、ベアリング２５はこの下向きの力を打
消すのに必要な支持を提供する。
対の側に配置されており、ベルト／パッドの組立体はベアリング２５とウエハ１
１との間に存する。ベアリング２５の目的は、ベルト１２の下側に支持プラット
ホームを提供して、均一な研磨のためにパッド１５がウエハ１１と十分に接触す
ることを確実にすることにある。ウエハがパッド１５に下向きに押圧されたとき
ベルト１２は押し下げられるだろうから、ベアリング２５はこの下向きの力を打
消すのに必要な支持を提供する。
【００１９】 ベアリング２５は、固体のプラットホームでも良いし、流体ベアリング（流体
圧盤ないし支持体とも称される）でも良い。本発明の実施に際しては、流体ベア
リングを有することが好ましく、ベアリング２５からの流体の流れを用いてベル
ト１２の下側に働く力を制御する。流体は一般に空気又は液体であるが、中性ガ
ス（窒素など）を用いることもできる。そのような流体の流れの制御によって、
パッドからウエハへ働く圧力の変動を調節することができ、ウエハ１１の面にわ
たってより均一な研磨輪郭を提供する。流体ベアリングのひとつの例は米国特許
第５，５５８，５６８号に開示されている。他の例は米国特許第５，８００，２
４８号に開示されている。
圧盤ないし支持体とも称される）でも良い。本発明の実施に際しては、流体ベア
リングを有することが好ましく、ベアリング２５からの流体の流れを用いてベル
ト１２の下側に働く力を制御する。流体は一般に空気又は液体であるが、中性ガ
ス（窒素など）を用いることもできる。そのような流体の流れの制御によって、
パッドからウエハへ働く圧力の変動を調節することができ、ウエハ１１の面にわ
たってより均一な研磨輪郭を提供する。流体ベアリングのひとつの例は米国特許
第５，５５８，５６８号に開示されている。他の例は米国特許第５，８００，２
４８号に開示されている。
【００２０】 ベアリング２５と反対の側にて、ベルト１２の下側に面するように配置されて
いるのは温度補償ユニット２２である。温度補償ユニット２２は様々な場所に配
置できることが認められるが、この特定の位置に示しているのは、ベルトの下側
が露出している場所には大きな空間があるためである。
いるのは温度補償ユニット２２である。温度補償ユニット２２は様々な場所に配
置できることが認められるが、この特定の位置に示しているのは、ベルトの下側
が露出している場所には大きな空間があるためである。
【００２１】 直線式の平坦化ツールを利用するとき、機械的な仕事とスラリーの発熱化学反
応とによって熱が発生する。研磨温度が上昇すると、ベルトに存するパッド材料
を含む、ベルト１２の温度の上昇を生じる。研磨ツールから放散される熱エネル
ギーの伝達は通常、周辺大気への自然対流によって、または、パッドから排出さ
れるスラリー自体による対流によって行なわれる。ベルト温度が上昇すると、自
然対流とスラリーの排出とによる、研磨ツールから放散される熱エネルギーの伝
達もまた増加する。熱エネルギーの伝達は対流方程式をベルトに適用することに
よって定量化される。対流方程式は以下の通りである。
応とによって熱が発生する。研磨温度が上昇すると、ベルトに存するパッド材料
を含む、ベルト１２の温度の上昇を生じる。研磨ツールから放散される熱エネル
ギーの伝達は通常、周辺大気への自然対流によって、または、パッドから排出さ
れるスラリー自体による対流によって行なわれる。ベルト温度が上昇すると、自
然対流とスラリーの排出とによる、研磨ツールから放散される熱エネルギーの伝
達もまた増加する。熱エネルギーの伝達は対流方程式をベルトに適用することに
よって定量化される。対流方程式は以下の通りである。
【００２２】 Ｑ ＝ Ｈbelt Ａsurface （Ｔbelt − Ｔambient） ここで、 Ｑは、単位時間あたりの熱エネルギーの対流であり、 Ｈbeltは、熱を系から対流させるための系によって定まる対流係数であり、 Ａsurfaceは、周辺空気にさらされているベルトの表面積であり、 Ｔbeltは、ベルトの内部温度であり、 Ｔambientは、周辺空気の温度である。
【００２３】 従って、ある一定のベルト温度において、系を去るエネルギーが、ＣＭＰ処理
によって系に加えられるエネルギーと平衡する。ベルトの総合的な（全体的な）
温度の上昇がもはや続かなくなって安定に到達するのが、この平衡点である。
によって系に加えられるエネルギーと平衡する。ベルトの総合的な（全体的な）
温度の上昇がもはや続かなくなって安定に到達するのが、この平衡点である。
【００２４】 従って、直線式の研磨装置１０でＣＭＰが開始すると、最初のウエハは平衡温
度よりもかなり低いベルト温度にて処理される。それぞれ次々のウエハの研磨に
よってベルト温度が上昇して、十分な数のウエハを研磨することでベルト温度が
平衡温度にもたらされる。ベルト温度のこの偏差については、図１に示した。図
１において処理される最初のウエハと８番目のウエハとの間には、ベルト温度の
かなり大きい格差が現れている。前述のように、ウエハ表面における処理温度の
かかる格差は、ウエハの研磨特性の著しい変動をもたらす。従って、平衡温度に
達するまでは、研磨の再現性は悪い。
度よりもかなり低いベルト温度にて処理される。それぞれ次々のウエハの研磨に
よってベルト温度が上昇して、十分な数のウエハを研磨することでベルト温度が
平衡温度にもたらされる。ベルト温度のこの偏差については、図１に示した。図
１において処理される最初のウエハと８番目のウエハとの間には、ベルト温度の
かなり大きい格差が現れている。前述のように、ウエハ表面における処理温度の
かかる格差は、ウエハの研磨特性の著しい変動をもたらす。従って、平衡温度に
達するまでは、研磨の再現性は悪い。
【００２５】 たとえ平衡温度に達した後であっても、１枚のウエハから次のウエハへのウエ
ハ処理サイクルが相当程度に遅延すると、ベルトから熱エネルギーが放散されて
、ベルト温度が平衡温度から下落することに留意すべきである。従って、いった
ん平衡温度に達したならば、ウエハ処理サイクルを適切な速度で継続しなければ
ならず、これによってベルトの平衡温度を維持することが確保される。
ハ処理サイクルが相当程度に遅延すると、ベルトから熱エネルギーが放散されて
、ベルト温度が平衡温度から下落することに留意すべきである。従って、いった
ん平衡温度に達したならば、ウエハ処理サイクルを適切な速度で継続しなければ
ならず、これによってベルトの平衡温度を維持することが確保される。
【００２６】 ベルト温度の偏差を軽減するために、本発明による直線式の研磨装置１０は温
度補償ユニット２２を利用する。図３は、研磨装置１０の横断面図を示すと共に
、温度補償ユニット２２の一部をなす熱マニホールド２８に近接しているベルト
部分の拡大図を示している。温度補償ユニットは様々な態様をとりうることが認
識される。図３に示しているのはひとつの実施形態である。
度補償ユニット２２を利用する。図３は、研磨装置１０の横断面図を示すと共に
、温度補償ユニット２２の一部をなす熱マニホールド２８に近接しているベルト
部分の拡大図を示している。温度補償ユニットは様々な態様をとりうることが認
識される。図３に示しているのはひとつの実施形態である。
【００２７】 この特定のユニット２２が備えている熱マニホールド２８は、ベルトの下側に
隣接するようにして、ベルトの下側の戻り経路に沿って取付けられている。マニ
ホールド２８は、ブラケットや支持ハウジングなどの異なった手段によっても取
付けることができる。さらに、マニホールド２８は配管３１によって蒸気ボイラ
ー３０に結合される。ボイラー３０は定圧蒸気ボイラーであって、蒸気は所定の
圧力にてボイラー３０から配管３１によってマニホールド２８へ供給される。バ
ルブ３２はマニホールド２８に供給される蒸気を調節する。給水配管３３はボイ
ラー３０に水を供給するためにボイラー３０に結合される。バルブ３４はボイラ
ー３０への水の流入を調節するために使用される。ボイラー３０は研磨ツール内
に配置しても良いし、または、ツールからいくらか離れていても良いことに留意
されたい。
隣接するようにして、ベルトの下側の戻り経路に沿って取付けられている。マニ
ホールド２８は、ブラケットや支持ハウジングなどの異なった手段によっても取
付けることができる。さらに、マニホールド２８は配管３１によって蒸気ボイラ
ー３０に結合される。ボイラー３０は定圧蒸気ボイラーであって、蒸気は所定の
圧力にてボイラー３０から配管３１によってマニホールド２８へ供給される。バ
ルブ３２はマニホールド２８に供給される蒸気を調節する。給水配管３３はボイ
ラー３０に水を供給するためにボイラー３０に結合される。バルブ３４はボイラ
ー３０への水の流入を調節するために使用される。ボイラー３０は研磨ツール内
に配置しても良いし、または、ツールからいくらか離れていても良いことに留意
されたい。
【００２８】 例示的にコンピュータとして示されているプロセッサ４０を用いて、バルブ３
２の動作を制御する。センサ４１はベルト１２に隣接して配置されて、ベルト温
度を測定する。この特定の例では、センサ４１はベルト組立体の上方に、研磨ヘ
ッド組立体に隣接させて取付けられている。センサ４１は熱や温度を監視するた
めの様々なセンサで良い。図示の実施形態では、赤外線温度計がベルトのパッド
表面を映して、温度データがプロセッサ４０に伝えられる。図示のセンサ４１は
、ベルトが直線的に移動するときにベルトの中心線を監視するように配置されて
いる。
２の動作を制御する。センサ４１はベルト１２に隣接して配置されて、ベルト温
度を測定する。この特定の例では、センサ４１はベルト組立体の上方に、研磨ヘ
ッド組立体に隣接させて取付けられている。センサ４１は熱や温度を監視するた
めの様々なセンサで良い。図示の実施形態では、赤外線温度計がベルトのパッド
表面を映して、温度データがプロセッサ４０に伝えられる。図示のセンサ４１は
、ベルトが直線的に移動するときにベルトの中心線を監視するように配置されて
いる。
【００２９】 この特定の赤外線温度計は、Ｒａｙｔｅｋによって製造される、Ｍｏｄｅｌ
Ｔｈｅｒｍａｌｅｒｔ ＧＰを利用している。他のセンサと温度測定技術も同様
に使用できることが認識される。例えば、熱電対やＲＴＤ（抵抗温度検出器）の
要素をセンサ４１として使用することができる。またセンサ４１は、ウエハに接
触するパッド表面を測定することが好ましいけれども、ベルトの下側を測定する
ように取付けても良い。
Ｔｈｅｒｍａｌｅｒｔ ＧＰを利用している。他のセンサと温度測定技術も同様
に使用できることが認識される。例えば、熱電対やＲＴＤ（抵抗温度検出器）の
要素をセンサ４１として使用することができる。またセンサ４１は、ウエハに接
触するパッド表面を測定することが好ましいけれども、ベルトの下側を測定する
ように取付けても良い。
【００３０】 プロセッサ４０はセンサ４１のデータを受けて、これによりプロセッサはベル
ト温度を継続的に監視することができる。またプロセッサはバルブ３２を動作さ
せるように結合されており、マニホールド２８への蒸気の流れをプロセッサによ
って制御することができる。図示していないが、プロセッサはボイラー３０の圧
力を制御すると共にバルブ３４を制御するように構成するとよい。図示のバルブ
としては、ソレノイド動作のバルブや他の装置を用いることができる。
ト温度を継続的に監視することができる。またプロセッサはバルブ３２を動作さ
せるように結合されており、マニホールド２８への蒸気の流れをプロセッサによ
って制御することができる。図示していないが、プロセッサはボイラー３０の圧
力を制御すると共にバルブ３４を制御するように構成するとよい。図示のバルブ
としては、ソレノイド動作のバルブや他の装置を用いることができる。
【００３１】 ＣＭＰを実行する動作のひとつの順序は以下の通りである。研磨装置の電源が
オンにされて、研磨サイクルを開始するためにベルト１２を係合する。センサ４
１によるベルトの中心線の温度の取得が始まって、データをプロセッサ４０へ送
る。ボイラーは、まだ動作温度になっていないのであれば、所望の動作温度にも
たらされる。バルブ３２が開かれて、マニホールド２８を通して蒸気を注入して
、ベルト／パッド組立体を加熱する。ベルト１２の温度が上昇し始めて、この上
昇はセンサ４１によって監視される。そして、ベルトの中心線の温度が所望の動
作点に達すると、バルブ３２は閉じられてベルトの加熱は休止する。この時点で
、研磨装置１０でのウエハ処理が開始する。
オンにされて、研磨サイクルを開始するためにベルト１２を係合する。センサ４
１によるベルトの中心線の温度の取得が始まって、データをプロセッサ４０へ送
る。ボイラーは、まだ動作温度になっていないのであれば、所望の動作温度にも
たらされる。バルブ３２が開かれて、マニホールド２８を通して蒸気を注入して
、ベルト／パッド組立体を加熱する。ベルト１２の温度が上昇し始めて、この上
昇はセンサ４１によって監視される。そして、ベルトの中心線の温度が所望の動
作点に達すると、バルブ３２は閉じられてベルトの加熱は休止する。この時点で
、研磨装置１０でのウエハ処理が開始する。
【００３２】 動作温度の選択はユーザによって決められる。ひとつの技術では、選択された
動作点は研磨装置の平衡温度と一致する。従って、ベルトの温度は平衡温度にな
るまで蒸気で昇温させる。その後で、蒸気を休止する。しかしながら、ウエハ処
理が平衡温度で開始するので、ウエハが処理されるとき、ベルト温度はかかる平
衡温度のままである。何らかの理由によって、もしもベルト温度が平衡温度より
も下落したのならば、蒸気を再び従事させてベルト１２を加熱する。
動作点は研磨装置の平衡温度と一致する。従って、ベルトの温度は平衡温度にな
るまで蒸気で昇温させる。その後で、蒸気を休止する。しかしながら、ウエハ処
理が平衡温度で開始するので、ウエハが処理されるとき、ベルト温度はかかる平
衡温度のままである。何らかの理由によって、もしもベルト温度が平衡温度より
も下落したのならば、蒸気を再び従事させてベルト１２を加熱する。
【００３３】 上述の実施形態では、ベルトとパッドの温度を人工的に平衡温度にまで昇温さ
せて研磨処理を安定化させている。ベルトを制御されたやり方で予熱することで
、ウエハを処理する前に、ベルトとパッドとを動作温度に安定化させることがで
きる。いったん平衡温度に達したならば、ウエハの処理を開始しても温度が著し
く偏差することはない。図４に示すように、研磨装置でのウエハのサイクルで、
より均一で安定化した温度輪郭が得られて、より均一な研磨特性をもたらす。図
４には、本発明による温度補償技術を利用したときの、最初のウエハと２５番目
のウエハとの間における温度変動を示している。最初のウエハと次のウエハとの
間には極めて少ない変動しか現れない。さらに、矢印２９にて示す如く、平坦な
研磨温度の勾配が得られる。
せて研磨処理を安定化させている。ベルトを制御されたやり方で予熱することで
、ウエハを処理する前に、ベルトとパッドとを動作温度に安定化させることがで
きる。いったん平衡温度に達したならば、ウエハの処理を開始しても温度が著し
く偏差することはない。図４に示すように、研磨装置でのウエハのサイクルで、
より均一で安定化した温度輪郭が得られて、より均一な研磨特性をもたらす。図
４には、本発明による温度補償技術を利用したときの、最初のウエハと２５番目
のウエハとの間における温度変動を示している。最初のウエハと次のウエハとの
間には極めて少ない変動しか現れない。さらに、矢印２９にて示す如く、平坦な
研磨温度の勾配が得られる。
【００３４】 ある種の例では、平衡温度とは異なる値に研磨装置の動作温度を設定すること
が望ましい。例えば、ベルトが特定の動作温度であると、最適な研磨特性の処理
を提供することがある。そのような場合には、動作温度は温度補償ユニットによ
って制御することができて、ベルト温度を選択した動作点に維持することができ
る。図５に示した実施形態では、ベルトは周辺温度より低い温度に冷却される。
が望ましい。例えば、ベルトが特定の動作温度であると、最適な研磨特性の処理
を提供することがある。そのような場合には、動作温度は温度補償ユニットによ
って制御することができて、ベルト温度を選択した動作点に維持することができ
る。図５に示した実施形態では、ベルトは周辺温度より低い温度に冷却される。
【００３５】 図５を参照すると、図示のマニホールド５０は流体配管５１と制御バルブ５２
とを有している。冷たい水や極低温ガスなどのような冷却流体又は気体をマニホ
ールド５０を通してベルト１２に導入して、ベルト１２を冷却（又は過冷却）し
て、研磨ツールの周辺温度よりも低い温度にする。配管５０は冷却流体の源と結
合されるが、この源は研磨ツール内に配置しても良いし、離れた位置に配置して
も良い。バルブ５２はプロセッサ４０に結合されて、プロセッサ４０によって制
御される。マニホールド５０はマニホールド２８と同じように動作するが、この
例においては、冷却流体が調節されて、ベルト温度を周辺温度より低い点に維持
する。さらに、図にはマニホールドを示しているけれども、ベルトの幅にわたる
ように分配されてなる一連のノズルも同様の結果を提供できる。
とを有している。冷たい水や極低温ガスなどのような冷却流体又は気体をマニホ
ールド５０を通してベルト１２に導入して、ベルト１２を冷却（又は過冷却）し
て、研磨ツールの周辺温度よりも低い温度にする。配管５０は冷却流体の源と結
合されるが、この源は研磨ツール内に配置しても良いし、離れた位置に配置して
も良い。バルブ５２はプロセッサ４０に結合されて、プロセッサ４０によって制
御される。マニホールド５０はマニホールド２８と同じように動作するが、この
例においては、冷却流体が調節されて、ベルト温度を周辺温度より低い点に維持
する。さらに、図にはマニホールドを示しているけれども、ベルトの幅にわたる
ように分配されてなる一連のノズルも同様の結果を提供できる。
【００３６】 図６の実施形態には、ベルト温度制御のためのさらに他の技術を示している。
図６の温度補償ユニットは、図３の加熱装置と図５の冷却装置との双方を使用す
る。加熱マニホールド２８と冷却マニホールド５０とを利用することで、温度を
上昇させるようにも低下させるようにも温度調節をすることができる。例えば、
ユーザが決めたベルトの所望の動作温度が周辺温度より高い温度であるが研磨ツ
ールの平衡温度よりは低い温度であるならば、上述した予熱技術を使用して、ベ
ルト温度を所望の動作点にまで迅速に昇温させることができる。いったんウエハ
の研磨が開始したならば、ベルトの温度は平衡点に達するように、所望の動作点
よりも高くなり始める。いったん温度が所望の点より高いことが感知されると、
加熱マニホールドは休止して、冷却マニホールドがベルトの冷却に従事し始めて
、ベルト温度を動作点に維持する。
図６の温度補償ユニットは、図３の加熱装置と図５の冷却装置との双方を使用す
る。加熱マニホールド２８と冷却マニホールド５０とを利用することで、温度を
上昇させるようにも低下させるようにも温度調節をすることができる。例えば、
ユーザが決めたベルトの所望の動作温度が周辺温度より高い温度であるが研磨ツ
ールの平衡温度よりは低い温度であるならば、上述した予熱技術を使用して、ベ
ルト温度を所望の動作点にまで迅速に昇温させることができる。いったんウエハ
の研磨が開始したならば、ベルトの温度は平衡点に達するように、所望の動作点
よりも高くなり始める。いったん温度が所望の点より高いことが感知されると、
加熱マニホールドは休止して、冷却マニホールドがベルトの冷却に従事し始めて
、ベルト温度を動作点に維持する。
【００３７】 次に、研磨装置のウエハのサイクルで、ベルトの加熱と冷却とが必要に応じて
実行されてベルト温度をかなり一定に維持する。従って、ベルトの加熱と冷却と
の制御された適用によって、図４に示すような温度の安定化を、平衡温度とは異
なっているような所望の動作温度にて達成できる。
実行されてベルト温度をかなり一定に維持する。従って、ベルトの加熱と冷却と
の制御された適用によって、図４に示すような温度の安定化を、平衡温度とは異
なっているような所望の動作温度にて達成できる。
【００３８】 図３及び図５には、センサ４１とプロセッサ４０とを示していないが、これら
はベルト温度の検出と調節のために利用される。また、加熱及び冷却のための他
の手段を使用しても良い。例えば、加熱ランプや接触加熱要素を使用できる。冷
却のためには、水や過冷却液体をスプレーすることができる。ほとんどの用途に
おいて、ベルトの下側をその全幅にわたって加熱又は冷却することが望ましい。
従って、図示のマニホールド２８及び５０はベルト１２の幅を横断するように延
びている。
はベルト温度の検出と調節のために利用される。また、加熱及び冷却のための他
の手段を使用しても良い。例えば、加熱ランプや接触加熱要素を使用できる。冷
却のためには、水や過冷却液体をスプレーすることができる。ほとんどの用途に
おいて、ベルトの下側をその全幅にわたって加熱又は冷却することが望ましい。
従って、図示のマニホールド２８及び５０はベルト１２の幅を横断するように延
びている。
【００３９】 また、図示の加熱及び冷却ユニットは開放系を使用している。すなわち、蒸気
又は冷却流体（水又は窒素）が周辺環境に排気される。これに代えて、閉ループ
系を使用して、加熱及び／又は冷却流体を閉じ込めるようにしてもよい。熱交換
器、放熱器、冷却コイルは、閉ループ系のいくつかの例である。これらの閉ルー
プ系は、上述した温度補償ユニットに適合することができる。
又は冷却流体（水又は窒素）が周辺環境に排気される。これに代えて、閉ループ
系を使用して、加熱及び／又は冷却流体を閉じ込めるようにしてもよい。熱交換
器、放熱器、冷却コイルは、閉ループ系のいくつかの例である。これらの閉ルー
プ系は、上述した温度補償ユニットに適合することができる。
【００４０】 従って、ＣＭＰ中に処理温度を安定化させるための方法及び装置について開示
された。
された。
【図１】 図１は、従来技術におけるベルトの中心線の温度と研磨時間との関係を示すグ
ラフであって、ベルトの平衡温度に近づくまでに８枚のウエハのサイクルが次々
と行なわれている。
ラフであって、ベルトの平衡温度に近づくまでに８枚のウエハのサイクルが次々
と行なわれている。
【図２】 図２は、本発明による温度補償技術を組込んだ直線式の研磨装置を示す模式図
である。
である。
【図３】 図３は、図２の直線式の研磨装置の横断面図を示すと共に、熱エネルギーを加
えてベルトの温度を昇温させるための、本発明による温度補償ユニットを含んだ
部分について拡大図を示している。
えてベルトの温度を昇温させるための、本発明による温度補償ユニットを含んだ
部分について拡大図を示している。
【図４】 図１は、従来技術におけるベルトの中心線の温度と研磨時間との関係を示すグ
ラフであって、ベルトの平衡温度に近づくまでに８枚のウエハのサイクルが次々
と行なわれている。図４は、連続する２５枚のウエハのサイクルについてのベル
トの中心線の温度と研磨時間との関係を示すグラフであって、最初のウエハサイ
クルを開始する前に本発明を用いてベルトを動作温度にもたらした場合について
示している。
ラフであって、ベルトの平衡温度に近づくまでに８枚のウエハのサイクルが次々
と行なわれている。図４は、連続する２５枚のウエハのサイクルについてのベル
トの中心線の温度と研磨時間との関係を示すグラフであって、最初のウエハサイ
クルを開始する前に本発明を用いてベルトを動作温度にもたらした場合について
示している。
【図５】 図５は、図２に類似した温度補償ユニットの横断面図であるが、ベルトを周辺
温度より低いベルト動作温度に維持するために冷却するものである。
温度より低いベルト動作温度に維持するために冷却するものである。
【図６】 図６は、図３及び図５に示したのと同じ温度補償ユニットの両方を研磨装置に
組込んでいる実施形態を示した横断面図であって、ベルトを加熱及び冷却してベ
ルトの動作温度を周辺温度よりは高くて平衡温度よりは低いような温度に維持す
るものである。
組込んでいる実施形態を示した横断面図であって、ベルトを加熱及び冷却してベ
ルトの動作温度を周辺温度よりは高くて平衡温度よりは低いような温度に維持す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラッセル ウィルバー シー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94303 パロ アルト ルイス ロード 2742 (72)発明者 エングダール エリク エイチ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94550 リヴァーモア トゥーマライン アヴェニュー 138 Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA09 AC02 BA08 BB02 BB06 CB01 DA12 DA17
Claims (25)
- 【請求項１】 平坦な表面を研磨するときの研磨温度を制御するための装置
であって、この装置が、 直線方向に動くように配置されてなり、平坦な表面を研磨するためのパッド材
料を有してなるベルトと、 前記ベルトの温度を測定するように結合されたセンサと、 平坦な表面を研磨するときに前記ベルトの温度を選択された動作温度に調節す
るために前記ベルトに結合されてなる温度補償ユニットと、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】 前記センサと前記温度補償ユニットとに結合されてなるプロ
セッサをさらに含み、このプロセッサが前記センサから温度測定データを受けて
、温度測定データに応じて、動作温度を維持すべく、前記温度補償ユニットへ制
御信号を送ることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 平坦な表面の研磨を開始する前に、ベルトは動作温度にもた
らされることを特徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記温度補償ユニットは前記ベルトに熱エネルギーを加えて
、前記ベルトの温度を動作温度へ昇温させることを特徴とする請求項３記載の装
置。 - 【請求項５】 前記温度補償ユニットは前記ベルトを冷却して前記ベルトを
動作温度に維持することを特徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項６】 基板の表面又は基板上に形成された層の表面に対して化学機
械研磨（ＣＭＰ）を実行するための直線式の研磨装置における表面研磨時の研磨
温度を制御するための装置であって、この装置が、 直線方向に動くように配置されてなり、表面を研磨するためのパッド材料を有
してなるベルトと、 前記ベルトの温度を測定するように結合されたセンサと、 表面を研磨するときに前記ベルトの温度を選択された動作温度に調節するため
に前記ベルトに結合されてなる温度補償ユニットと、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 前記センサと前記温度補償ユニットとに結合されてなるプロ
セッサをさらに含み、このプロセッサが前記センサから温度測定データを受けて
、温度測定データに応じて、動作温度を維持すべく、前記温度補償ユニットへ制
御信号を送ることを特徴とする請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 前記温度補償ユニットは前記ベルトに熱エネルギーを加えて
、前記ベルトの温度を動作温度へ昇温させることを特徴とする請求項７記載の装
置。 - 【請求項９】 前記ベルトに蒸気を導入して前記ベルトの温度を動作温度に
昇温させることを特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 前記温度補償ユニットは前記ベルトを冷却して前記ベルト
を動作温度に維持することを特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項１１】 前記ベルトに冷たい流体を導入して前記ベルトを冷却する
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。 - 【請求項１２】 表面の研磨を開始する前に、ベルトは動作温度にもたらさ
れることを特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項１３】 前記ベルトの動作温度が、前記温度補償ユニットを利用せ
ずに複数の基板を研磨したときの研磨装置の平衡温度に等しいことを特徴とする
請求項７記載の装置。 - 【請求項１４】 半導体ウエハ上に形成された材料層に対して化学機械研磨
（ＣＭＰ）を実行するときに研磨温度を制御するための直線式の研磨装置であっ
て、この装置が、 直線方向に動くように配置されてなり、材料層を研磨するためのパッド材料を
有してなるベルトと、 前記ベルトの温度を測定するように結合されたセンサと、 材料層を研磨するときに前記ベルトの温度を選択された動作温度に調節するた
めに前記ベルトに結合されてなる温度補償ユニットと、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項１５】 前記センサと前記温度補償ユニットとに結合されてなるプ
ロセッサをさらに含み、このプロセッサが前記センサから温度測定データを受け
て、温度測定データに応じて、動作温度を維持すべく、前記温度補償ユニットへ
制御信号を送ることを特徴とする請求項１４記載の直線式の研磨装置。 - 【請求項１６】 前記温度補償ユニットは前記ベルトに熱エネルギーを加え
て、前記ベルトの温度を動作温度へ昇温させることを特徴とする請求項１５記載
の直線式の研磨装置。 - 【請求項１７】 材料層の研磨を開始する前に、ベルトは動作温度にもたら
されることを特徴とする請求項１６記載の装置。 - 【請求項１８】 前記ベルトの動作温度が、前記温度補償ユニットを利用せ
ずに複数のウエハを研磨したときの研磨装置の平衡温度に等しいことを特徴とす
る請求項１７記載の直線式の研磨装置。 - 【請求項１９】 前記温度補償ユニットは前記ベルトを冷却して前記ベルト
を動作温度に維持することを特徴とする請求項１５記載の直線式の研磨装置。 - 【請求項２０】 前記温度補償ユニットは、ベルトに熱エネルギーを加えて
前記ベルトの温度を動作温度に昇温させると共に、前記ベルトを冷却して前記ベ
ルトを動作温度に維持することによって、ベルトの温度を調節することを特徴と
する請求項１５記載の直線式の研磨装置。 - 【請求項２１】 平坦な表面を研磨するときの研磨温度を制御する方法であ
って、この方法が、 直線方向に動くように配置されてなり、表面を研磨するためのパッド材料を有
してなる、直線式に動くベルトに熱エネルギーを導入する段階と、 前記ベルトの温度を測定するように結合されてなるセンサを用いて研磨温度を
測定する段階と、 センサによって測定されたデータに応じてベルトの温度を調節する段階と、 を備えていることを特徴とする方法。 - 【請求項２２】 前記ベルト温度を調節する段階は、熱エネルギーを導入し
てベルトの温度を所定の動作温度に昇温させる段階を含むことを特徴とする請求
項２１記載の方法。 - 【請求項２３】 前記熱エネルギーを導入する段階は、加熱された流体をベ
ルトに注入する段階を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 前記ベルト温度を調節する段階は、ベルトを冷却してベル
トの温度を所定の動作温度に維持する段階を含むことを特徴とする請求項２１記
載の方法。 - 【請求項２５】 前記冷却は、冷却流体をベルトに注入することによって提
供されることを特徴とする請求項２４記載の方法。
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