JP2022529635A - 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正 - Google Patents

温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正 Download PDF

Info

Publication number
JP2022529635A
JP2022529635A JP2021560894A JP2021560894A JP2022529635A JP 2022529635 A JP2022529635 A JP 2022529635A JP 2021560894 A JP2021560894 A JP 2021560894A JP 2021560894 A JP2021560894 A JP 2021560894A JP 2022529635 A JP2022529635 A JP 2022529635A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
zone
polishing pad
substrate
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021560894A
Other languages
English (en)
Inventor
ハオション ウー，
ショウ－サン チャン，
チエンショー タン，
チー チョン，
フイ チェン，
ハリ サウンダララジャン，
ベンジャミン シェリアン，
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2022529635A publication Critical patent/JP2022529635A/ja
Priority to JP2023189082A priority Critical patent/JP2024020297A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B24B37/105—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/015—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持するために、アクチュエータによって研磨パッドを横切って横方向に移動可能なキャリアと、研磨パッド上の複数のゾーンの温度を独立して制御するための、複数の独立して制御可能なヒータ及びクーラを含む熱制御システムと、熱制御システムに、第１の温度を有する第１のゾーンと、異なる第２の温度を有する第２のゾーンとを研磨パッド上に生成させるように構成されたコントローラとを含む。【選択図】図２Ａ

Description

本開示は、化学機械研磨（ＣＭＰ）に関し、より具体的には、化学機械研磨中の温度制御に関するものである。
集積回路は通常、半導体ウエハに導電層、半導体層、又は絶縁層を順次堆積させることで、基板に形成される。様々な製造プロセスにおいて、基板上の層の平坦化が必要とされる。例えば、ある製造ステップでは、非平面的な表面に充填層を堆積させて、充填層を平坦化する。特定の用途では、パターニングされた層の上面が露出するまで充填層を平坦化する。例えば、パターニングされた絶縁層に金属層を堆積させて、絶縁層のトレンチや穴を充填することができる。平坦化後、パターニングされた層のトレンチ及び穴に残った金属の部分が、基板上の薄膜回路間の導電路を提供するビア、プラグ、ラインを形成する。他の例としては、パターニングされた導電層の上に誘電体層を堆積させ、その後のフォトリソグラフィステップを可能にするために平坦化し得る。
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの方法として受け入れられている。この平坦化方法では、通常、基板をキャリアヘッドに取り付ける必要がある。通常、基板の露出した面が回転する研磨パッドに当てられる。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷を与え、基板を研磨パッドに押し付ける。研磨パッドの面には、通常、研磨粒子を含む研磨スラリが供給される。
一態様では、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアと、研磨パッド上の複数のゾーンの温度を独立して制御するための、複数の独立して制御可能なヒータ及び／又はクーラを含む熱制御システムと、コントローラとを含む。キャリアは、第１のアクチュエータによって研磨パッドを横切って横方向に移動可能であり、第２のアクチュエータによって回転可能である。コントローラは、熱制御システムに、第１の温度を有する第１のゾーンと、異なる第２の温度を有する第２のゾーンとを生成させるように構成され、また、キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、基板のエッジ部分の第１の角度スワスがキャリアヘッドの回転軸線を中心とした方位角位置にあるときに、第１の角度スワスが第１のゾーンに重なり、基板のエッジ部分の第２の角度スワスが方位角位置にあるときに、第２のスワスが第２のゾーンに重なるように、キャリアヘッドの横方向の振動とキャリアヘッドの回転とを同期させるために、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを制御するように構成されている。
実装態様は、以下の特徴のうちの１又は複数を含み得る。
プラテンは、回転可能であり得る。第１のゾーン及び第２のゾーンは、プラテンの回転軸線を中心とした同心円であり得る。アクチュエータは、プラテンの半径に沿ってキャリアを振動させるように構成され得る。方位角位置は、プラテンの回転軸線に対する基板の最も外側の位置であり得る。
コントローラは、キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、基板のエッジ部分の第３の角度スワスが方位角位置にあるときに、第３の角度スワスが第３のゾーンに重なるように、キャリアヘッドの横方向の振動をキャリアヘッドの回転と同期させるために、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータを制御するように構成され得る。
熱制御システムは、ゾーンの温度を調節するために、媒体をゾーン上に噴霧するノズルを含み得る。熱制御システムは、ヒータを含んでいてよく、媒体は気体であり得る。熱制御システムは、クーラを含んでいてよく、媒体は液体であり得る。
別の態様では、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持する、モータによって回転可能なプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持するキャリアと、研磨パッド上のゾーンの温度を独立して制御するための、複数の独立して制御可能なヒータ及びクーラを含む熱制御システムと、コントローラとを含む。コントローラは、熱制御システムに、研磨パッドのゾーンがヒータ及びクーラの下方で回転するときに、研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却を交互に行わせ、交互の異なる温度の第１の領域と第２の領域とを生成させるように構成され、コントローラは更に、キャリアヘッドの複数の連続した回転にわたって、基板のエッジ部分の第１の角度スワスがキャリアヘッドの回転軸線を中心とした方位角にあるときに、第１の角度スワスが第１の領域に重なり、基板のエッジ部分の第２の角度スワスがキャリアヘッドの回転軸線を中心とした方位角にあるときに、第２のスワスが第２の領域に重なるように、研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却をキャリアヘッドの回転と同期させるために、モータ及び熱制御システムを制御するように構成されている。
実装態様は、以下の特徴のうちの１又は複数を含み得る。
ゾーンは、プラテンの回転軸線と同心の円であり得る。交互の第１及び第２の領域は、円に沿った円弧状のセグメントであり得る。アクチュエータは、研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却がキャリアヘッドの回転と同期している間、キャリアを静止させるように構成され得る。方位角位置は、プラテンの回転軸線に対する基板の最も外側の位置であり得る。
コントローラは、キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、基板のエッジ部分の第３の角度スワスが方位角位置にあるときに、基板のエッジ部分の第３の角度スワスがゾーンの第３の領域に重なるように、研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却をキャリアヘッドの回転と同期させるために、モータ及び熱制御システムを制御するように構成され得る。
熱制御システムは、ゾーンの温度を調節するために、媒体をゾーン上に噴霧するノズルを含み得る。熱制御システムは、ヒータを含んでいてよく、媒体は気体であり得る。熱制御システムは、クーラを含んでいてよく、媒体は液体であり得る。
別の態様では、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持するために、アクチュエータによって研磨パッドを横切って横方向に移動可能なキャリアと、研磨パッド上の複数のゾーンの温度を独立して制御するための、複数の独立して制御可能なヒータ及びクーラを含む熱制御システムと、熱制御システムに、第１の温度を有する第１のゾーンと、異なる第２の温度を有する第２のゾーンとを研磨パッド上に生成させるように構成されたコントローラとを含む。
別の態様では、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアと、研磨面に研磨液を供給する研磨液供給ポートと、研磨面上のゾーンの温度を調節するために媒体を研磨面上に噴霧する移動可能なノズルを含む熱制御システムと、ノズルをプラテンの回転軸線に対して半径方向に移動させるアクチュエータと、ノズルからの媒体の分注と、研磨面を横切るノズルの動きとを調整するように構成されたコントローラとを含む。
実装態様は、以下の特徴のうちの１又は複数を含み得る。
コントローラは、基板の非対称な研磨を低減するために、媒体の分注を調整するように構成され得る。熱制御システムは、ヒータを含んでいてよく、媒体は加熱された気体であり得る、及び／又は、熱制御システムは、クーラを含んでいてよく、媒体は冷却された液体であり得る。ノズルは、アームから吊り下げられていてよく、アームは、研磨面上でアームを旋回させるように回転可能なベースによって支持され得る、又はアームは、アクチュエータによって伸縮可能であり得る、又はノズルは、アームに沿って直線的に移動可能であり得る。
別の態様では、化学機械研磨装置は、研磨パッドを保持するプラテンと、研磨プロセス中に研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアと、研磨パッド上の複数のゾーンのうちの少なくとも１つのゾーンの温度を、複数のゾーンのうちの別のゾーンに対して独立して制御するための、１又は複数の独立して制御可能なヒータ及び／又はクーラを含む熱制御システムと、基板の非対称な研磨を低減するために、媒体の分注と、研磨パッドに対する基板の動きとを調整するように構成されたコントローラとを含む。
実装態様は、以下の特徴のうちの１又は複数を含み得る。
熱制御システムは、プラテンの回転軸線から異なる半径方向位置に配置された複数のヒータを含み得る。複数のヒータは、研磨パッドの上を横方向に延在する第１のアームから吊り下げられ得る。熱制御システムは、プラテンの回転軸線から異なる半径方向位置に配置された複数のクーラを含み得る。複数のクーラは、研磨パッドの上を横方向に延在するアーム、例えば、別個の第２のアームから吊り下げられ得る。熱制御システムは、研磨面上に媒体を噴霧する移動可能なノズルを含み得る。熱制御システムは、ヒータを含んでいてよく、媒体は加熱された気体であり得る、及び／又は、熱制御システムは、クーラを含んでいてよく、媒体は冷却された液体であり得る。
可能な利点としては、以下の１又は複数を含み得るが、これらに限定されない。研磨パッドの異なるゾーンの温度を迅速かつ効率的に上げたり下げたりすることにより、研磨パッドの研磨プロファイルを制御することができる。所望のウエハプロファイルをもたらす研磨プロファイルを得るために、研磨工程にわたる温度変化を制御することができる。これにより、ウエハ間の均一性が向上し、研磨プロセスの再現性が向上し得る。更に、温度変化を利用して、研磨プロセス中にウエハエッジの非対称性のインシトゥ補正方法を提供することで、ウエハ内の均一性が向上し得る。
１又は複数の実装態様の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。他の態様、特徴、及び利点は、説明及び図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
化学機械研磨装置の一例を示す概略断面図である。 例示的な化学機械研磨装置を示す概略上面図である。 例示的な化学機械研磨装置を示す概略上面図である。 例示的な化学機械研磨装置を示す概略上面図である。 例示的な化学機械研磨装置を示す概略上面図である。 別の例示的な化学機械研磨装置を示す概略上面図である。
化学機械研磨では、基板のエッジ部分の除去速度が、基板の中央部分の除去速度と異なる場合がある。更に、基板の円周に沿った研磨速度は均一である必要はなく、この効果は「エッジの非対称性」と称され得る。基板の厚さの不均一性に対処するために、基板の局所的な領域を研磨することができる専用の研磨「タッチアップ」ツールに基板を輸送することができる。上記ツールを使用して、基板のエッジの非対称性を補正することができる。例えば、研磨プロセスが完了した後、基板のエッジのより厚い領域を局所的に研磨して、均一な厚さの基板を得ることができる。しかし、上記ツールのスループットは低い。
この問題を解決する技法は、化学機械研磨プロセス中に基板のエッジの非対称性のインシトゥ補正を提供し得る専用の温度制御システムを持つことである。温度制御システムは、研磨パッドの研磨速度が温度に依存し得るため、異なる研磨速度を提供する異なる温度を有するゾーンを生じさせ得る。
図１、図２Ａ、及び図２Ｂに、化学機械研磨システムの研磨ステーション２０の一例を示す。研磨ステーション２０は、研磨パッド３０が位置する回転可能な円盤状のプラテン２４を含む。プラテン２４は、軸線２５を中心に回転するように動作可能である。例えば、モータ２２が駆動軸２８を回転させてプラテン２４を回転させることができる。研磨パッド３０は、外側の研磨層３４と、より柔らかいバッキング層３２とを有する２層の研磨パッドであり得る。
研磨ステーション２０は、研磨パッド３０上に研磨液３８、例えば、研磨スラリを分注するための供給ポートを、例えばスラリ供給アーム３９の端部に含み得る。研磨ステーション２０は、研磨パッド３０の表面粗さを維持するための調整ディスクを有するパッド調整装置を含み得る。調整ディスクは、研磨パッド３０を横切ってディスクを半径方向に掃引するようにスイングできるアームの端部に位置付けされ得る。
キャリアヘッド７０は、研磨パッド３０に対して基板１０を保持するように動作可能である。キャリアヘッド７０は、支持構造７２、例えば、カルーセル又はトラックから吊り下げられ、キャリアヘッドが軸線７１を中心に回転できるように、駆動軸７４によってキャリアヘッド回転モータ７６に接続されている。オプションとして、キャリアヘッド７０は、例えば、カルーセルのスライダ上で、トラックに沿った移動によって、又はカルーセル自体の回転振動によって、横方向に振動し得る。
キャリアヘッド７０は、基板を保持する保持リング８４を含み得る。幾つかの実装態様では、保持リング８４は、研磨パッドに接触する下部プラスチック部分８６と、より硬い材料の上部部分８８とを含み得る。
工程において、プラテンはその中心軸線２５を中心に回転し、キャリアヘッドはその中心軸線７１を中心に回転し、研磨パッド３０の上面を横切って横方向に並進する。
キャリアヘッド７０は、基板１０の裏側に接触する基板取付面を有する可撓性膜８０と、基板１０上の異なるゾーン、例えば、異なる半径方向ゾーンに異なる圧力を加えるための複数の加圧可能なチャンバ８２とを含み得る。また、キャリアヘッドは、基板を保持する保持リング８４を含み得る。
幾つかの実装態様では、研磨ステーション２０は、研磨ステーション内の温度又は研磨ステーションの／研磨ステーション内の構成要素、例えば、研磨パッドの温度及び／又は研磨パッド上のスラリの温度を監視するための温度センサ６４を含む。例えば、温度センサ６４は、研磨パッド３０の上方に位置付けされ、研磨パッド３０及び／又は研磨パッド上のスラリ３８の温度を測定するように構成された赤外線（ＩＲ）センサ、例えば、ＩＲカメラであり得る。特に、温度センサ６４は、半径方向の温度プロファイルを生成するために、研磨パッド３０の半径に沿った複数の点で温度を測定するように構成され得る。例えば、ＩＲカメラは、研磨パッド３０の半径をまたぐ視野を有し得る。
幾つかの実装態様では、温度センサは、非接触センサではなく接触センサである。例えば、温度センサ６４は、プラテン２４上又はプラテン２４内に位置付けされた熱電対又はＩＲ温度計であり得る。更に、温度センサ６４は、研磨パッドと直接接触し得る。
幾つかの実装態様では、研磨パッド３０の半径に沿った複数の点での温度を得るために、複数の温度センサが研磨パッド３０を横切る異なる半径方向位置に間隔を置いて配置され得る。この技法は、ＩＲカメラの代わりに、又はＩＲカメラに加えて使用することができる。
図１では、研磨パッド３０及び／又はパッド３０上のスラリ３８の温度を監視するために位置付けされているように図示したが、温度センサ６４は、基板１０の温度を測定するためにキャリアヘッド７０の内部に位置付けされ得る。温度センサ６４は、基板１０の半導体ウエハに直接接触（すなわち、接触センサ）し得る。幾つかの実装態様では、複数の温度センサが、例えば、研磨ステーションの／内の異なる構成要素の温度を測定するために、研磨ステーションに含まれる。
また、研磨システム２０は、研磨パッド３０及び／又は研磨パッド上のスラリ３８の温度を制御する温度制御システム１００を含む。温度制御システム１００は、温度制御された媒体、例えば、液体、蒸気又は噴霧を、研磨パッド３０の研磨面３６上（又は、研磨パッド上に既に存在する研磨液上）に送出することによって動作する。
図１及び図２に示すように、温度制御システム１２０は、研磨パッドのエッジから研磨パッド３０の中心又はその付近まで、プラテン２４及び研磨パッド３０の上に延在するアーム１１０を含む。アーム１１０は、ベース１１２によって支持されていてよく、ベース１１２は、プラテン２４と同じフレーム４０に支持され得る。ベース１１２は、１又は複数のアクチュエータ、例えば、アーム１１０を昇降させるリニアアクチュエータ、及び／又は、アーム１１０をプラテン２４上で横方向にスイングさせる回転アクチュエータを含み得る。アーム１１０は、研磨ヘッド７０及びスラリ分注アーム３９等の他のハードウェア部品との衝突を回避するように位置付けされている。
例示の冷却システム１２０は、複数のノズル、例えば、アーム１１０によって吊り下げられたノズルの線形アレイ（例えば、ノズル１２８及びノズル１４８）を含む。各ノズルは、半径方向ゾーン、例えば、半径方向ゾーン１２９及び１４９の温度を修正するために、媒体、例えば、気体又は液体を研磨パッド３０上に噴霧するように構成されている。幾つかの実装態様では、媒体は、実質的に純粋な脱イオン水等の水、又は、添加物もしくは化学物質を含む水であり得る。例えば、ノズル１２８は、研磨パッド３０が軸線２５を中心に回転する際に、噴霧１１４でエアロゾル化した水を研磨パッド３０に向かって、ゾーン１２９上へ方向づけするように構成され得る。ゾーン１２９は、研磨パッド３０の回転軸線と同心であり、０．５から２０ｃｍの幅、例えば、３から１０ｃｍの幅であり得る。
アーム１１０は、ノズル１２８が研磨パッド３０から間隙１１６によって分離されるように、ベース１１２によって支持され得る。間隙１１６は、ベース１１２が上昇又は下降するのに伴って増加又は減少し得る。例えば、ノズル１２８と研磨パッド３０との間の間隙は、０．５から１００ｍｍであってよく、例えば、加熱された流体を分注するノズル１２８の場合は０．５から５ｍｍ、あるいは冷却された流体を分注するノズル１２８の場合は５から１０ｃｍであり得る。０.５ｍｍから１００ｍｍである。すなわち、加熱媒体用のノズルは、冷却流体用のノズルよりもパッドに近づけることができる。同様に、ノズル１４８は、噴霧１１４をゾーン１４９に方向づけするように構成され得る。
各ノズル１２８，１４８を通って流れる媒体の温度は、独立して制御され得る。例えば、冷却媒体及び加熱媒体の別々の供給源１２２，１２４及び１４２，１４４がそれぞれあってよく、ノズルへの流体の流れの比率により、例えば、バルブの使用によって媒体の温度が制御され得る。あるいは、媒体の温度は、ノズルの前の熱交換器によって制御され得る。
更に、温度制御システム１２０は、気体媒体供給源１２２、１４２及び液体媒体供給源１２４、１（図２Ａ参照）を含み得る。供給源１２２、１４２からの気体及び供給源１２４、１４４からの液体は、噴霧１１４を形成するためにノズル１２８を通して方向づけされる前に、例えば、アーム１１０内又はアーム１１０上の混合チャンバ１２６（図１参照）で混合され得る。
気体媒体１２２及び液体媒体１２４は、冷却のために使用され得る。冷却において、媒体は、気体、例えば、空気、又は液体、例えば、水であり得る。幾つかの実装態様では、ノズルは、室温未満に冷やされた水のエアロゾル化された噴霧を射出する。気体媒体１４２及び液体媒体１４４は、加熱に使用され得る。加熱において、媒体は、気体、例えば、蒸気又は加熱された空気、又は液体、例えば、加熱された水、又は気体と液体の組み合わせであり得る。幾つかの実装態様では、ノズルは、研磨パッド３０のゾーンを加熱するために、蒸気の噴霧を射出する。
幾つかの実装態様では、固体材料が気体及び／又は液体と混合され得る。固体材料は、冷やされた材料、例えば、氷、又は、水に溶解したときに、例えば、化学反応によって熱を吸収する材料であり得る。
幾つかの実装態様では、プロセスパラメータ（例えば、流量、圧力、及び／又は液体と気体の混合比）は、各ノズル１２８に対して独立して制御され得る。
図１及び図２Ａ～２Ｂでは、２つのノズル１２８、１４８を図示したが、より多い又は少ない数のノズル、例えば、１から１０個のゾーンを形成する１から１０個のノズルがあり得る。ノズルは、均一又は不均一に、放射状に、及び／又は角度をつけて分散され得る。
図２に、温度制御システム１００用の１つのアームを示したが、加熱と冷却の機能は、冷却システム１２０と別個の加熱システム１４０に分割することができる。幾つかの実装態様では、様々なサブシステムは、別々のアームによって支持される別々のアセンブリに含まれ得る。例えば、第１のアセンブリは、冷却モジュールを含んでいてよく、第２のアセンブリは、加熱モジュールを含み得る。各モジュールは、共通の取付板（例えば、フレーム４０）に固定することができる本体、例えば、直線状又は円弧状の本体を含んでいてよく、共通の取付板は、アセンブリが研磨パッド３０の上に位置付けされるように、アームの端部に固定され得る。様々な流体送出構成要素、例えば、チューブ、通路等は、各本体の内部に延在し得る。幾つかの実装態様では、モジュールは、取付板から別々に着脱可能である。各モジュールは、上述した関連システムのアームの機能を実施するための同様の構成要素を有し得る。
図１及び図２に２つのゾーン（ゾーン１２９及びゾーン１４９）を図示したが、より少ないゾーン（例えば、加熱又は冷却のいずれかを行う１つのゾーン）があってよく、独立して制御される温度を有する２つ以上のゾーンがあってもよい。例えば、各ゾーンが次のゾーンよりも徐々に冷たく又は熱くなり得る多数の温度ゾーンがあってよい（例えば、最も外側のゾーンが最も冷たく、最も内側のゾーンが最も熱く、その間の各ゾーンが最も外側のゾーンから最も内側のゾーンに向かって徐々に加熱する）。
研磨システム２０は、様々な構成要素、例えば、温度制御システム１００の動作を制御するコントローラ９０も含み得る。コントローラ９０は、研磨パッドの各半径方向ゾーンについて、温度センサ６４から温度測定値を受け取るように構成される。コントローラ９０は、測定された温度プロファイルを所望の温度プロファイルと比較し、各ノズルの制御機構（例えば、アクチュエータ、動力源、ポンプ、バルブ等）へのフィードバック信号を生成し得る。フィードバック信号は、制御機構に、研磨パッド及び／又はスラリが所望の温度プロファイルに到達する（又は少なくともそれに近づく）ように各ゾーンの冷却又は加熱の量を調節させるために、コントローラ９０によって、例えば、内部フィードバックアルゴリズムに基づいて計算される。
コントローラ９０は、研磨パッド３０が軸線２５を中心に回転するときにゾーン１２９を所望の温度（例えば、冷却ゾーン）にするために、液体及び／又は気体媒体を外側の半径方向同心ゾーン１２９に噴霧するように、ノズル１２８に指示し得る。同様に、コントローラ９０は、研磨パッド３０が軸線２５を中心に回転するときに、ゾーン１４９を所望の温度にするために、液体及び／又は気体媒体を内側半径方向同心ゾーン１４９（例えば、加熱ゾーン）に噴霧するように、ノズル１４８に指示し得る。温度センサ６４は、研磨パッド３０全体の所望の温度プロファイルが達成されるまで、例えば、冷却ゾーン１２９及び／又は加熱ゾーン１４９に対応するパッド３０の部分を測定することによって、研磨パッド３０の温度を測定し続け得る。
パッド３０と基板１０との接合面の温度が低下すると、研磨速度が低下するという効果がある。逆に、パッドと基板１０との接合面の温度が上昇すると、研磨速度が上昇するという効果が得られる。
例えば、ゾーン１２９におけるパッド３０と基板１０との接合面の温度を低下させると、ゾーン１２９における研磨速度が低下する。また、ゾーン１４９におけるパッド３０と基板１０との接合面の温度を上昇させると、ゾーン１４９における研磨速度が上昇する。異なるゾーンで研磨速度を低下及び／又は増加させることにより、不均一な研磨プロファイルが生じる。研磨プロファイルに温度の不均一性を生じさせることで、基板１０の所望のプロファイルを生成することができる異なる研磨速度が得られる。不均一な研磨プロファイルを使用して、温度制御システム１００なしで基板１０を研磨した場合に生じる不均一性に対処し、補正することができる。
幾つかの実装態様では、不均一な研磨プロファイルを使用して、研磨前に不均一なプロファイルを有する基板１０に対処し、補正することができる。例えば、基板１０の残りの部分よりも薄いエッジ部分を有する不均一な基板１０をゾーン１２９の上に位置付けして、基板１０のより薄いエッジ部分の除去を（例えば、研磨速度が低下したゾーン１２９の上に位置付けすることによって）低減することができる。あるいは、基板１０の残りの部分よりも厚いエッジ部分を有する不均一な基板１０をゾーン１４９に位置付けして、基板１０のより厚いエッジの除去を（例えば、研磨速度が増加したゾーン１４９の上に位置付けすることによって）増加させることができる。その結果、より均一な基板１０のプロファイルが得られることになる。
幾つかの実装態様では、不均一な基板１０のプロファイルが所望される。そのため、基板１０を異なるゾーン（例えば、ゾーン１２９及び／又はゾーン１４９）の上で研磨して、異なる温度の異なるゾーンに重なる基板１０の部分の除去を減少及び／又は増加させて、所望の不均一な基板１０を実現することができる。
幾つかの実装態様では、研磨パッド３０全体に温度の均一性がある場合でも、基板１０の化学機械研磨は、不均一な基板１０をもたらし得る。例えば、研磨パッド３０の温度プロファイルが均一であると仮定しても、基板１０のエッジ部分は、基板１０の中央部分よりも高い速度で研磨され得る。不均一な研磨を補正するために、研磨パッド３０の異なるゾーン（例えば、ゾーン１２９及び／又はゾーン１４９）の温度を低下又は上昇させて、所望の基板１０のプロファイルが得られ得る。例えば、基板１０のエッジ部分が基板１０の中央部分よりも高い速度で研磨される場合、基板１０のエッジ部分を、研磨パッド３０の残りの部分に対して低下した温度であり得るゾーン１２９の上に位置付けすることができる。これにより、基板１０のエッジ部分での研磨速度が低下し、基板１０のプロファイルがより均一になる。
幾つかの実装態様では、基板１０は、基板１０の異なる角度部分が異なる厚さを有する、非対称な厚さの不均一性を有する。例えば、基板１０の第１のエッジ部分は、基板１０の第２のエッジ部分よりも薄くてよい。均一な基板１０が所望される場合、基板１０のエッジ部分をゾーン（例えば、ゾーン１２９、ゾーン１４９）の上に単に位置付けするだけでは十分ではない場合がある。
基板１０におけるエッジの非対称性を補正するために、コントローラ９０は、キャリアヘッド７０の動きを、異なるエッジ部分を研磨パッド３０の異なる温度ゾーン上に運ぶようにすることができる。これは、キャリアヘッド７０の振動をキャリアヘッド７０の回転と同期させることによって、又はキャリアヘッド７０の回転をプラテン２４の回転と同期させることによって行うことができる。
基板１０は、それぞれが異なる厚さを有する第１の角度スワス１２７及び第２の角度スワス１４７を有し得る。基板１０の第１の角度スワス１２７がキャリアヘッド７０の回転軸線７１を中心とした所定の方位角位置１２にあるとき、キャリアヘッド７０は、第１のゾーン（例えば、ゾーン１２９）に重なるように第１の角度スワス１２７を位置付けし得る。キャリアヘッドが回転すると、第２の角度スワス１４７は、所定の方位角位置に向かって移動する。基板１０の第２の角度スワス１４７がキャリアヘッド７０の回転軸線７１を中心とした所定の方位角位置１２にあるとき、キャリアヘッド７０は、第２のゾーン（例えば、ゾーン１４９）に重なるように第２の角度スワス１４７を位置付けし得る。方位角位置１２は、研磨パッドの回転軸線２５から最も遠い位置であり得る。同様に、方位角位置１２は、研磨パッド３０の回転軸線２５とキャリアヘッド７０の回転軸線７１とを通る線上にあり得る。
例えば、図２Ａに示すように、基板１０の第１の角度スワス１２７が基板１０の他の部分に比べて薄い場合、コントローラ９０は、第１の角度スワス１２７がゾーン１２９に重なるように、キャリアヘッド７０の横方向の動き（矢印Ａで示す）とキャリアヘッド７０の回転（矢印Ｂで示す）を同期させることができ、ゾーン１２９は、研磨速度を低下させる第１の温度にある。その結果、第１の角度スワス１２７は、より低い速度で研磨される。これにより、より均一な基板１０が得られ得る。同様に、図２Ｂに示すように、基板１０のエッジ部分の第２の角度スワス１４７が基板１０の他の部分に比べて厚い場合、コントローラ９０は、第２の角度スワス１４７がゾーン１４９に重なるように、キャリアヘッド７０の横方向の動きとキャリアヘッド７０の回転とを同期させることができ、ゾーン１４９は、研磨速度を増加させる第２の温度にある。その結果、第２の角度スワス１４７がより高い速度で研磨され、より均一な基板１０が得られる。
図２Ａ及び図２Ｂに２つの角度スワス１２７、１４７を図示したが、この技法は、異なる厚さを有するより多くの角度スワスを扱うようにスケールアップすることができる。
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、研磨ステーション２０は、混合温度ゾーン３３９の温度が制御される研磨パッド３０を含み得る。混合温度ゾーン３３９は、異なる温度に設定され得る領域３２９及び３４９を含む。例えば、ゾーン３３９は、第１の温度の領域３２９と、第２の温度の領域３４９との両方を含み得る。
混合温度ゾーン３３９は、第１の温度の領域３２９の円弧状セグメント３３０と、異なる第２の温度の領域３４９の円弧状セグメント３３０とが交互になっていてよい。簡単に言えば、領域３２９、４２９は、研磨パッド３０が回転する際に、温度制御システム１００がゾーン３３９の加熱と冷却とを交互にすることによって（又は、２つの異なる加熱速度又は２つの異なる冷却速度を交互にすることによって）生成され得る。混合温度ゾーン３３９内には、２個から１０個のセグメント３３０が存在し得る。
混合温度ゾーン３３９を含むセグメント３３０の温度は、独立して制御され得る。例えば、ノズル１３８は、混合温度ゾーン３３９の所望の温度プロファイルを達成するために、様々な冷却媒体及び加熱媒体（例えば、気体媒体供給源１２２及び／又は液体媒体供給源１２４からの冷却剤、及び気体媒体供給源１４２及び／又は液体媒体供給源１４４からの加熱媒体）を噴霧するように指示し得る。
幾つかの実装態様では、ノズル１３８は、２つの交互の温度を有するように、混合温度ゾーン３３９の異なるセグメント３３０に噴霧し得る。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、混合温度ゾーン３３９は、第１の温度である領域３２９と、第２の温度である領域３４９とを有する交互のセグメント３３０を有し得る。例えば、領域３２９には冷却媒体が噴霧され、領域３４９には加熱媒体が噴霧されて、冷却領域３２９及び加熱領域３４９の交互のパターンが生じる。
１つのアーム１１０を図示したが、研磨パッド３０上の所望の温度プロファイルを維持するために追加のアームを使用することができる。更に、１つの混合温度ゾーン３３９を図示したが、追加のノズル１３８は、研磨パッド３０上に追加の混合温度ゾーンを形成し得る。
コントローラ９０は、キャリアヘッド７０の動きを、基板１０の異なるエッジ部分を、研磨パッド３０の混合温度ゾーン３３９の異なるセグメント３３０上に運ぶようにさせることができ、各セグメント３３０の領域３２９及び３４９は、異なる温度に設定され得る。これは、温度制御システム１００による加熱又は冷却の適用のタイミングに合わせて、キャリアヘッド７０の回転をプラテン２４の回転と同期させることによって行われ得る。
基板１０は、それぞれが異なる厚さを有する第１の角度スワス１２７及び第２の角度スワス１４７を有し得る。基板１０の第１の角度スワス１２７がキャリアヘッド７０の回転軸線７１を中心とした所定の方位角位置１２にあるとき、キャリアヘッド７０は、第１の領域（例えば、領域３２９）に重なるように第１の角度スワス１２７を位置づけし得る。キャリアヘッドが回転すると、第２の角度スワス１４７は、所定の方位角位置に向かって移動する。基板１０の第２の角度スワス１４７がキャリアヘッド７０の回転軸線７１を中心とした所定の方位角位置１２にあるとき、キャリアヘッド７０は、第２の領域（例えば、領域３４９）に重なるように第２の角度スワス１４７を位置付けし得る。方位角位置１２は、研磨パッドの回転軸線２５から最も遠い位置であり得る。同様に、方位角位置１２は、研磨パッド３０の回転軸線２５とキャリアヘッド７０の回転軸線７１とを通る線上にあり得る。
例えば、図３Ａに示すように、基板１０の第１の角度スワス１２７が基板１０の他の部分に比べて薄い場合、コントローラ９０は、第１の角度スワス１２７が領域３２９に重なるように、キャリアヘッド７０の回転（矢印Ｂで示す）と、プラテン２４及び研磨パッド３０の回転（矢印Ｃで示す）とを同期させることができ、領域３２９は、研磨速度を低下させる第１の温度にある。その結果、第１の角度スワス１２７は、より低い速度で研磨される。これにより、より均一な基板１０を得られ得る。同様に、図３Ｂに示すように、基板１０のエッジ部分の第２の角度スワス１４７が基板１０の他の部分に比べて厚い場合、コントローラ９０は、第２の角度スワス１４７が領域３４９に重なるように、キャリアヘッド７０の回転と研磨パッド３０の回転とを同期させることができ、領域３４９は、研磨速度を増加させる第２の温度にある。その結果、第２の角度スワス１４７は、より高い速度で研磨され、より均一な基板１０が得られ得る。この技法では、キャリアヘッドは横方向に掃引する必要はなく、これにより、異なる温度の領域と基板のスワスとを調整するための、より単純な計算が可能になる。
図３Ａ及び図３Ｂに２つの角度スワス１２７、１４７を図示したが、この技法は、異なる厚さを有するより多くの角度スワスを扱うようにスケールアップすることができる。
上述した実施形態は、加熱流体又は冷却流体を研磨パッド上の異なるゾーンに供給するために、複数のノズルを有するアームを含む。したがって、各ノズルは、研磨パッド上の専用ゾーンを有し得る。
対照的に、図４に示すように、ノズルは、研磨パッドを横切って移動可能であり得る。例えば、アーム１１０は、単一のノズル１２８を有していてよく、アーム１１０は、選択可能な位置で加熱又は冷却を提供するように、プラテンの回転軸線に対してノズルを半径方向に位置づけするように移動し得る。例えば、アーム１１０の端部がプラテンの回転軸線２５に対して半径方向（矢印Ｃで示す）に掃引できるように、アーム１１０が回転可能なベース１２０から延在し得る。別の例として、アーム１１０は、アームが伸縮できるように、リニアアクチュエータを有し得る。別の例として、アーム１１０は適所に固定されていてよく、ノズル１２８は、例えば、リニアアクチュエータによって、アーム上で移動可能であり得る。例えば、ノズル１２８は、ラックとピニオンの配置から吊り下げられ得る。これらの場合のいずれにおいても、研磨パッド上への加熱又は冷却流体の分注の適切なタイミングにより、先に説明した温度プロファイルの１つが確立され得る。
更に、上記の実施形態では、加熱及び冷却される研磨パッド上の複数のゾーンについて説明したが、加熱されるゾーンだけ、又は加熱されるゾーンだけが存在することも可能である（研磨パッドの残りの部分、例えば、研磨パッド上の他のゾーンは、他の周囲又は環境影響によって制御される温度を有する）。更に、上記の実施形態では、研磨パッド上の複数のゾーンについて説明したが、加熱又は冷却される単一のゾーンだけであってもよい。
上述した研磨装置及び方法は、様々な研磨システムに適用することができる。研磨パッド、又はキャリアヘッドのいずれか、又は両方が移動して、研磨面と基板との間に相対的な動きを与えることができる。例えば、プラテンは、回転するのではなく、周回し得る。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（又は何らかの他の形状）のパッドであり得る。研磨層は、標準的な（例えば、充填剤を含む又は含まないポリウレタン）研磨材料、軟質材料、又は固定研磨材料であり得る。
相対的な位置付け用語は、システム又は基板内での相対的な位置付けを指すために使用される。研磨工程中、研磨面と基板は、垂直配向又はその他の方向に保持され得ることを理解する必要がある。
コントローラ９０の機能動作は、１又は複数のコンピュータプログラム製品、すなわち、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサもしくはコンピュータによって実行するための、又はそれらの動作を制御するための、非一過性コンピュータ可読記憶媒体に有形に具現化された１又は複数のコンピュータプログラムを用いて実装され得る。
本発明の幾つかの実施形態を説明してきた。それにもかかわらず、本発明の主旨と範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができることが理解されるであろう。
例えば、上記の説明では、加熱及び／又は冷却媒体を研磨パッド上に供給することに焦点を当てているが、加熱及び／又は冷却媒体を他の構成要素に供給して、それらの構成要素の温度を制御することも可能である。例えば、基板が移送ステーション、例えばロードカップに位置づけされている間に、加熱及び／又は冷却媒体を基板上に噴霧することができる。別の例としては、ロードカップ自体に加熱及び／又は冷却媒体を噴霧することができる。更に別の例として、調整ディスクに加熱及び／又は冷却媒体を噴霧することができる。
したがって、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (14)

  1. 化学機械研磨装置であって、
    研磨パッドを保持するプラテンと、
    研磨プロセス中に前記研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアであって、第１のアクチュエータによって前記研磨パッドを横切って横方向に移動可能であり、第２のアクチュエータによって回転可能であるキャリアと、
    前記研磨パッド上の複数のゾーンのうちの少なくとも１つのゾーンの温度を、前記複数のゾーンのうちの別のゾーンに対して独立して制御するための、１又は複数の独立して制御可能なヒータ及び／又はクーラを含む熱制御システムと、
    前記熱制御システムに、第１の温度を有する第１のゾーンと、異なる第２の温度を有する第２のゾーンとを生成させるように構成されたコントローラであって、更に、キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、前記基板のエッジ部分の第１の角度スワスが前記キャリアヘッドの回転軸線を中心とした方位角位置にあるときに、前記第１の角度スワスが前記第１のゾーンに重なり、前記基板のエッジ部分の第２の角度スワスが前記方位角位置にあるときに、前記第２のスワスが前記第２のゾーンに重なるように、前記キャリアヘッドの横方向の振動を前記キャリアヘッドの回転と同期させるために、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータを制御するように構成されているコントローラと
    を備える装置。
  2. 前記プラテンが回転可能である、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１のゾーン及び前記第２のゾーンが、前記プラテンの回転軸線を中心とした同心円である、請求項２に記載の装置。
  4. 前記アクチュエータは、前記プラテンの半径に沿って前記キャリアを振動させるように構成されている、請求項２に記載の装置。
  5. 前記方位角位置は、前記プラテンの回転軸線に対する前記基板の最も外側の位置である、請求項２に記載の装置。
  6. 前記コントローラは、前記キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、前記基板のエッジ部分の第３の角度スワスが前記方位角位置にあるときに、前記第３の角度スワスが第３のゾーンに重なるように、前記キャリアヘッドの横方向の振動を前記キャリアヘッドの回転と同期させるために、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータを制御するように構成されている、請求項１に記載の装置。
  7. 化学機械研磨装置であって、
    研磨パッドを保持する、モータによって回転可能なプラテンと、
    研磨プロセス中に前記研磨パッドの研磨面に対して基板を保持するキャリアであって、第１のアクチュエータによって前記研磨パッドを横切って横方向に移動可能であり、第２のアクチュエータによって回転可能であるキャリアと、
    前記研磨パッド上のゾーンの温度を独立して制御するための、１又は複数の独立して制御可能なヒータ及び／又はクーラを含む熱制御システムと、
    前記熱制御システムに、前記研磨パッドのゾーンが前記１又は複数のヒータ又はクーラの下方で回転するときに、前記研磨パッドのゾーンに熱又は冷却を断続的に適用させ、前記プラテンの回転軸線から共通の半径距離に、交互の異なる温度の第１の領域と第２の領域とを有する環状エリアを生成させるように構成されたコントローラであって、更に、キャリアヘッドの複数の連続した回転にわたって、前記基板のエッジ部分の第１の角度スワスが前記キャリアヘッドの回転軸線を中心とした方位角にあるときに、前記第１の角度スワスが前記第１の領域に重なり、前記基板のエッジ部分の第２の角度スワスが前記キャリアヘッドの回転軸線を中心とした前記方位角にあるときに、前記第２のスワスが前記第２の領域に重なるように、前記研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却を前記キャリアヘッドの回転と同期させるために、前記モータ及び前記熱制御システムを制御するように構成されているコントローラと
    を備える装置。
  8. 前記ゾーンは、前記プラテンの回転軸線を中心とした同心円である、請求項７に記載の装置。
  9. 交互の第１及び第２の領域が、前記円に沿った円弧状のセグメントである、請求項８に記載の装置。
  10. 前記アクチュエータは、前記研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却が前記キャリアヘッドの回転と同期している間、前記キャリアを静止させるように構成されている、請求項７に記載の装置。
  11. 前記方位角位置は、前記プラテンの回転軸線に対する前記基板の最も外側の位置である、請求項７に記載の装置。
  12. 前記コントローラは、前記キャリアヘッドの複数の連続した振動にわたって、前記基板のエッジ部分の第３の角度スワスが前記方位角位置にあるときに、前記基板のエッジ部分の前記第３の角度スワスが前記ゾーンの第３の領域に重なるように、前記研磨パッドのゾーンの加熱及び冷却を前記キャリアヘッドの回転と同期させるために、前記モータ及び前記熱制御システムを制御するように構成されている、請求項７に記載の装置。
  13. 化学機械研磨装置であって、
    研磨パッドを保持する回転可能なプラテンと、
    研磨プロセス中に前記研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアであって、第１のアクチュエータによって前記研磨パッドを横切って横方向に移動可能であり、第２のアクチュエータによって回転可能であるキャリアと、
    前記研磨面に研磨液を供給する研磨液供給ポートと、
    前記研磨面上のゾーンの温度を調節するために媒体を前記研磨面上に噴霧する移動可能なノズルを含む熱制御システムと、
    前記ノズルを前記プラテンの回転軸線に対して半径方向に移動させるアクチュエータと、
    前記ノズルからの前記媒体の分注と、前記研磨面を横切る前記ノズルの動きとを調整するように構成されたコントローラと
    を備える装置。
  14. 化学機械研磨装置であって、
    研磨パッドを保持するプラテンと、
    研磨プロセス中に前記研磨パッドの研磨面に対して基板を保持する回転可能なキャリアと、
    前記研磨パッド上の複数のゾーンのうちの少なくとも１つのゾーンの温度を、前記複数のゾーンのうちの別のゾーンに対して独立して制御するための、１又は複数の独立して制御可能なヒータ及び／又はクーラを含む熱制御システムと、
    前記基板の非対称な研磨を低減するために、媒体の分注と、前記研磨パッドに対する前記基板の動きとを調整するように構成されたコントローラと
    を備える装置。
JP2021560894A 2019-04-18 2020-04-15 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正 Pending JP2022529635A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023189082A JP2024020297A (ja) 2019-04-18 2023-11-06 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962836007P 2019-04-18 2019-04-18
US62/836,007 2019-04-18
PCT/US2020/028330 WO2020214712A1 (en) 2019-04-18 2020-04-15 Temperature-based in-situ edge assymetry correction during cmp

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023189082A Division JP2024020297A (ja) 2019-04-18 2023-11-06 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022529635A true JP2022529635A (ja) 2022-06-23

Family

ID=72833536

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021560894A Pending JP2022529635A (ja) 2019-04-18 2020-04-15 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正
JP2023189082A Pending JP2024020297A (ja) 2019-04-18 2023-11-06 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023189082A Pending JP2024020297A (ja) 2019-04-18 2023-11-06 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11697187B2 (ja)
JP (2) JP2022529635A (ja)
KR (2) KR102659622B1 (ja)
CN (1) CN113874165B (ja)
TW (2) TWI771668B (ja)
WO (1) WO2020214712A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI771668B (zh) 2019-04-18 2022-07-21 美商應用材料股份有限公司 Cmp期間基於溫度的原位邊緣不對稱校正
TWI797501B (zh) 2019-11-22 2023-04-01 美商應用材料股份有限公司 在拋光墊中使用溝槽的晶圓邊緣不對稱校正
US11764069B2 (en) 2021-06-01 2023-09-19 Applied Materials, Inc. Asymmetry correction via variable relative velocity of a wafer
CN114290231A (zh) * 2021-12-30 2022-04-08 西安奕斯伟材料科技有限公司 抛光设备和抛光方法
US20240042570A1 (en) * 2022-08-02 2024-02-08 Applied Materials, Inc. Cleaning of cmp temperature control system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
JPH10156708A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 研磨方法及び研磨装置
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2011079076A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Toshiba Corp 研磨装置及び研磨方法

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5234867A (en) 1992-05-27 1993-08-10 Micron Technology, Inc. Method for planarizing semiconductor wafers with a non-circular polishing pad
JPH0631617A (ja) 1992-07-13 1994-02-08 Nippon Sheet Glass Co Ltd 研磨装置及び方法
US5558563A (en) 1995-02-23 1996-09-24 International Business Machines Corporation Method and apparatus for uniform polishing of a substrate
AU4845396A (en) * 1996-03-04 1997-09-22 Teikoku Denso Co., Ltd. Resin disk polishing method and apparatus
US6273806B1 (en) 1997-05-15 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Polishing pad having a grooved pattern for use in a chemical mechanical polishing apparatus
US5873769A (en) * 1997-05-30 1999-02-23 Industrial Technology Research Institute Temperature compensated chemical mechanical polishing to achieve uniform removal rates
US6139406A (en) 1997-06-24 2000-10-31 Applied Materials, Inc. Combined slurry dispenser and rinse arm and method of operation
US5957750A (en) 1997-12-18 1999-09-28 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for controlling a temperature of a polishing pad used in planarizing substrates
US6315635B1 (en) 1999-03-31 2001-11-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Method and apparatus for slurry temperature control in a polishing process
US20020023715A1 (en) 2000-05-26 2002-02-28 Norio Kimura Substrate polishing apparatus and substrate polishing mehod
US7052372B2 (en) 2001-12-13 2006-05-30 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd Chemical-mechanical polisher hardware design
US6736720B2 (en) * 2001-12-26 2004-05-18 Lam Research Corporation Apparatus and methods for controlling wafer temperature in chemical mechanical polishing
JP2005177897A (ja) 2003-12-17 2005-07-07 Nec Electronics Corp 研磨方法および研磨装置と半導体装置製造方法
US7255771B2 (en) 2004-03-26 2007-08-14 Applied Materials, Inc. Multiple zone carrier head with flexible membrane
US7052374B1 (en) * 2005-03-01 2006-05-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multipurpose slurry delivery arm for chemical mechanical polishing
KR100626395B1 (ko) * 2005-06-29 2006-09-20 삼성전자주식회사 노광 후 베이크 장치 및 노광 후 베이크 방법, 그리고 상기장치를 가지는 포토 리소그래피 시스템
CN100537149C (zh) 2006-11-28 2009-09-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 抛光垫以及化学机械抛光方法
US7335088B1 (en) * 2007-01-16 2008-02-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMP system with temperature-controlled polishing head
JP2008258574A (ja) 2007-03-14 2008-10-23 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
JP4902433B2 (ja) 2007-06-13 2012-03-21 株式会社荏原製作所 研磨装置の研磨面加熱、冷却装置
JP2009283538A (ja) 2008-05-20 2009-12-03 Jsr Corp 化学機械研磨パッドおよび化学機械研磨方法
US8172641B2 (en) * 2008-07-17 2012-05-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP by controlling polish temperature
US8292691B2 (en) 2008-09-29 2012-10-23 Applied Materials, Inc. Use of pad conditioning in temperature controlled CMP
US20100279435A1 (en) 2009-04-30 2010-11-04 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
JP5547472B2 (ja) 2009-12-28 2014-07-16 株式会社荏原製作所 基板研磨装置、基板研磨方法、及び基板研磨装置の研磨パッド面温調装置
JP5481417B2 (ja) 2010-08-04 2014-04-23 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2012148376A (ja) 2011-01-20 2012-08-09 Ebara Corp 研磨方法及び研磨装置
TWI548483B (zh) * 2011-07-19 2016-09-11 荏原製作所股份有限公司 研磨裝置及方法
US20140020829A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Applied Materials, Inc. Sensors in Carrier Head of a CMP System
WO2014018027A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US9630295B2 (en) 2013-07-17 2017-04-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Mechanisms for removing debris from polishing pad
JP6161999B2 (ja) 2013-08-27 2017-07-12 株式会社荏原製作所 研磨方法および研磨装置
US9993907B2 (en) * 2013-12-20 2018-06-12 Applied Materials, Inc. Printed chemical mechanical polishing pad having printed window
JP6139420B2 (ja) 2014-01-10 2017-05-31 株式会社東芝 研磨装置および研磨方法
US9878421B2 (en) * 2014-06-16 2018-01-30 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing retaining ring with integrated sensor
KR102376928B1 (ko) 2014-07-18 2022-03-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 두께 프로파일들의 수정
KR20160115394A (ko) * 2015-03-27 2016-10-06 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마 장치
US10058975B2 (en) * 2016-02-12 2018-08-28 Applied Materials, Inc. In-situ temperature control during chemical mechanical polishing with a condensed gas
KR101722555B1 (ko) 2016-03-08 2017-04-03 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 방법
US10875146B2 (en) 2016-03-24 2020-12-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings Debris-removal groove for CMP polishing pad
WO2018045039A1 (en) 2016-08-31 2018-03-08 Applied Materials, Inc. Polishing system with annular platen or polishing pad
JP2018122406A (ja) 2017-02-02 2018-08-09 株式会社荏原製作所 研磨パッドの表面温度を調整するための熱交換器、研磨装置、研磨方法、およびコンピュータプログラムを記録した記録媒体
JP2018134710A (ja) 2017-02-22 2018-08-30 株式会社荏原製作所 基板の研磨装置および研磨方法
CN110352115A (zh) 2017-03-06 2019-10-18 应用材料公司 为cmp位置特定研磨(lsp)设计的螺旋及同心圆移动
JP6923342B2 (ja) * 2017-04-11 2021-08-18 株式会社荏原製作所 研磨装置、及び、研磨方法
TW202408726A (zh) 2017-11-14 2024-03-01 美商應用材料股份有限公司 用於化學機械研磨的溫度控制的方法與系統
TWI771668B (zh) 2019-04-18 2022-07-21 美商應用材料股份有限公司 Cmp期間基於溫度的原位邊緣不對稱校正
TWI797501B (zh) 2019-11-22 2023-04-01 美商應用材料股份有限公司 在拋光墊中使用溝槽的晶圓邊緣不對稱校正

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09123057A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Sony Corp 基板研磨装置
JPH10156708A (ja) * 1996-11-29 1998-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 研磨方法及び研磨装置
JP2007181910A (ja) * 2005-12-09 2007-07-19 Ebara Corp 研磨装置及び研磨方法
JP2011079076A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Toshiba Corp 研磨装置及び研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11697187B2 (en) 2023-07-11
KR20240054414A (ko) 2024-04-25
CN113874165A (zh) 2021-12-31
KR20210141786A (ko) 2021-11-23
TWI834195B (zh) 2024-03-01
KR102659622B1 (ko) 2024-04-22
TWI771668B (zh) 2022-07-21
TW202103846A (zh) 2021-02-01
US20200331114A1 (en) 2020-10-22
US11865671B2 (en) 2024-01-09
TW202245974A (zh) 2022-12-01
JP2024020297A (ja) 2024-02-14
CN113874165B (zh) 2024-02-13
US20200331117A1 (en) 2020-10-22
WO2020214712A1 (en) 2020-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022529635A (ja) 温度に基づくｃｍｐ中のインシトゥエッジアシンメトリ補正
TWI819009B (zh) 化學機械研磨設備及化學機械研磨方法
TWI838459B (zh) 化學機械拋光裝置及化學機械拋光方法
US11752589B2 (en) Chemical mechanical polishing temperature scanning apparatus for temperature control
US11919123B2 (en) Apparatus and method for CMP temperature control
TWI796715B (zh) 化學機械研磨系統和用於溫度及漿體流動速率控制的電腦程式產品

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230310

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231106

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20231113

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20231215