TWI819009B - 化學機械研磨設備及化學機械研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種化學機械研磨設備，其包括平臺、載體、分配器與溫度控制系統，平臺固持研磨墊，載體在研磨製程中將基板抵靠研磨墊的研磨表面固持，分配器向研磨表面供應研磨液，溫度控制系統包含一主體，該主體經配置以接觸研磨表面或研磨表面上的研磨液。主體支撐定位在研磨墊上方的熱控制模組。

Description

化學機械研磨設備及化學機械研磨方法
本揭示案係關於化學機械研磨(CMP)，且更具體地係關於化學機械研磨期間的溫度控制。
通常藉由在半導體晶圓上依序沉積導電性、半導電或絕緣層而在基板上形成積體電路。各種製造製程需要對基板上的層作平坦化。例如，一個製造步驟包括在非平坦表面上沉積填料層並使該填料層平坦化。對於某些應用，填料層被平坦化，直到暴露出圖案化層的頂表面。例如，可以在圖案化的絕緣層上沉積金屬層以填充絕緣層中的溝槽和孔。在平坦化之後，圖案化層的孔與溝槽中的金屬的剩餘部分形成通孔、插塞和線，以在基板上的薄膜電路之間提供導電路徑。作為另一實例，可以在圖案化的導電層上沉積介電層，接著對介電層平坦化以允許進行後續的光刻步驟。
化學機械研磨(CMP)是一種可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要將基板安裝在承載頭上。通常將基板的暴露表面抵靠旋轉研磨墊放置。承載頭在基板上提供可控制的負載以將其推向研磨墊。通常將具有磨料顆粒的研磨漿料供應到研磨墊的表面。
在一個態樣中，化學機械研磨設備包括平臺、載體與溫度控制系統，平臺固持研磨墊，載體在研磨製程期間將基板抵靠研磨墊的研磨表面固持。溫度控制系統包括複數個熱控制模組，複數個熱控制模組在複數個不同的徑向位置處定位在研磨墊上方。複數個熱控制模組中的每個熱控制模組經配置以獨立地加熱或冷卻研磨墊的徑向區域。
在另一態樣中，一種化學機械研磨設備包括平臺、載體、溫度控制系統與第一致動器，平臺固持研磨墊，載體在研磨製程期間將基板抵靠研磨墊的研磨表面固持，溫度控制系統包括主體，主體包含定位在研磨墊上方的熱控制模組，第一致動器調整主體相對於研磨墊的垂直位置。
在另一態樣中，化學機械研磨設備包括平臺、載體、分配器與溫度控制系統，平臺固持研磨墊，載體在研磨製程期間將基板抵靠研磨墊的研磨表面固持，分配器將研磨液供應到研磨表面，溫度控制系統包含主體，主體經配置以接觸研磨表面或研磨表面上的研磨液。主體支撐定位在研磨墊上方的熱控制模組。
任何上述態樣的實施可包括以下特徵中的一個或多個。
每個熱控制模組可以包括以下各者中的一個或多個：紅外光源、熱電熱泵、熱交換器、電阻加熱器和 流體分配器。一個或多個溫度感測器可在複數個不同的徑向位置處量測研磨表面的複數個溫度量測值。控制器可經配置以接收複數個溫度量測值並控制複數個熱控制模組以使研磨墊的溫度分佈更接近期望的溫度分佈。
基座可經定位於平臺的一側，且主體可在研磨墊上方從基座側向延伸。第二致動器可使主體側向掃過研磨墊。
主體的一層可定位於熱控制模組和主體之間。熱控制模組可直接接觸研磨墊或研磨液。與研磨墊或研磨液接觸的主體的至少一部分可以是陶瓷。與研磨墊或研磨液接觸的主體的至少一部分可包括碳化矽、氮化矽或氮化鋁。
致動器可調整主體相對於研磨墊的垂直位置。主體的底表面可接觸研磨表面。主體的底表面接觸研磨表面上的研磨液。熱控制模組可包括具有熱電熱泵和熱交換器的堆疊。熱交換器可在熱電熱泵上方。
控制器可經配置以控制到熱電熱泵的電流以使熱泵將熱驅動到研磨墊或從研磨墊驅動熱，且控制器控制通過熱交換器的流體的溫度或流速，使熱交換器升高或降低熱電熱泵的頂表面的一溫度。
實施可包括以下優點中的一個或多個。可以減少研磨操作的溫度變化。這可以改善研磨製程研磨可預測性。可以減少從一個研磨操作到另一個研磨操作的溫度變化。這可以改善晶圓到晶圓的均勻性並改善研磨製程的可 重複性。可以減少基板上的溫度變化。這可以改善晶圓內均勻性。
在所附圖式和以下說明中描述一個或多個實施的細節。根據說明書和圖式以及專利申請範圍，其他態樣、特徵和優點將得以彰顯。
10:基板
20:研磨站
22:馬達
24:平臺
25:軸
28:驅動軸
30:研磨墊
32:背托層
34:外研磨層
38:研磨液
39:漿料分配臂
40:框架
64:溫度感測器
70:承載頭
71:軸
72:支撐結構
74:驅動軸
76:馬達
80:彈性膜
82:腔室
84:固持環
86:下塑膠部分
88:上導電部分
90:控制器
92:墊調節盤
94:臂
100:溫度控制系統
100a:溫度控制系統
100b:溫度控制系統
110:主體
112:基座
120:熱控制模組
120a:溫度控制模組
120b:溫度控制模組
122:陣列
130:熱電模組
140:熱交換器
142:閥
C1:流體循環器
C2:流體循環器
V1:閥
V2:閥
圖1繪示研磨設備的實例的示意性橫截面圖。
圖2繪示示例性化學機械研磨設備的示意性頂視圖。
圖3繪示具有複數個溫度控制模組的溫度控制系統的一部分的示意性橫截面圖。
圖4繪示用於溫度控制系統的熱交換器的示意圖。
圖5繪示另一示例性化學機械研磨設備的示意性頂視圖。
化學機械研磨藉由在基板、研磨液和研磨墊之間的介面處的機械磨蝕和化學蝕刻的組合來操作。在研磨製程期間，由於基板表面和研磨墊之間的摩擦而產生大量的熱。此外，一些製程亦包括原位墊調節步驟，在原位墊調節步驟中將調節盤(如塗有磨料鑽石顆粒的盤)壓抵在旋轉研磨墊以調節和紋理化研磨墊表面。調節製程的磨蝕也可能產生熱。例如，在典型的一分鐘銅CMP製程中， 標稱下壓力為2psi、去除速率為8000Å/min，聚氨酯研磨墊的表面溫度可以升高約30℃。
CMP製程中的化學相關變數(如作為參與反應的初始(initiation)和速率)和機械相關變數(如研磨墊的表面摩擦係數和黏彈性)都是強烈依賴於溫度的。因此，研磨墊表面溫度的變化導致去除速率、研磨均勻性、侵蝕、凹陷和殘留物的變化。藉由在研磨期間更嚴格地控制研磨墊表面的溫度，可以降低溫度的變化，且可以改善如晶圓內不均勻性或晶圓到晶圓的不均勻性所量測的研磨效能。
已經提出了一些用於溫度控制的技術。作為一個實例，冷卻劑可以穿過平臺。作為另一個實例，可以控制輸送到研磨墊的研磨液的溫度。但是，這些技術可能不夠。例如，平臺必須通過研磨墊本身的主體供應或吸取熱量以控制研磨表面的溫度。研磨墊通常是塑膠材料和不良導熱體，使得平臺的熱控制可能很困難。另一方面，研磨液可能不具有顯著的熱質量。
可解決這些問題的一個技術是將溫度受控的主體與研磨墊的研磨表面直接接觸，或者將溫度受控的主體與研磨墊上的研磨液直接接觸。主體的溫度可以在其長度上變化，從而提供對研磨墊溫度的徑向控制。
另外一個問題是在CMP製程期間沿著旋轉研磨墊的半徑的溫度升高通常是不均勻的。不受任何特定理論的限制，研磨頭和墊調節器的不同掃描剖面有時可以在 研磨墊的每個徑向區域中具有不同的駐留時間。此外，研磨墊和研磨頭和/或墊調節器之間的相對線性速度也沿著研磨墊的半徑變化。這些效應可能導致研磨墊表面上的不均勻發熱，這可能導致晶圓內去除速率變化。
可解決這些問題的一個技術是具有沿著研磨墊的半徑分隔開的複數個溫度控制模組。每個溫度控制模組包含位於研磨墊上方的熱傳遞元件，且熱傳遞元件可以包括冷卻元件或加熱元件或兩者。每個溫度控制模組可以獨立地提供選擇量的冷卻或加熱到旋轉研磨墊上的相應徑向區域，該相應徑向區域在每個模組下方行進。以這種方式，可以控制研磨墊表面上的每個徑向區域的溫度，這允許降低溫度不均勻性。
圖1和2繪示化學機械研磨系統的研磨站20的實例。研磨站20包括可旋轉的盤形平臺24，研磨墊30位於盤形平臺24上。平臺24可操作以繞軸25旋轉。例如，馬達22可以轉動驅動軸28以使平臺24旋轉。研磨墊30可以是雙層研磨墊，其具有外研磨層34和較軟的背托層32。
研磨站20可以包括供應口或漿料分配臂39，以將研磨液38(如研磨漿料)分配到研磨墊30上。研磨站20可以包括墊調節器設備，其具有墊調節盤92(參見圖2)以保持研磨墊30的表面粗糙度。墊調節盤92可以定位在臂94的端部，臂94可以擺動，以使墊調節盤92徑向地掃過研磨墊30。
承載頭70可操作以將基板10抵靠研磨墊30固持。承載頭70自支撐結構72(如旋轉料架(carousel)或軌道)懸掛，且承載頭70藉由驅動軸74連接到承載頭旋轉馬達76，使得承載頭可繞軸71旋轉。可選地，承載頭70可以側向振動，如，在旋轉料架上的滑塊上，藉由沿著軌道的運動，或藉由旋轉料架本身的旋轉振盪。
承載頭70可以包括固持環84，以固持基板。在一些實施中，固持環84可包括高導電性部分，如，承載環可以包括薄的下塑膠部分86與厚的上導電部分88，薄的下塑膠部分86接觸研磨墊。在一些實施中，高導電性部分是金屬，例如，與正被研磨的層相同的金屬，如銅。
在操作中，平臺繞其中心軸25旋轉，且承載頭繞其中心軸71旋轉並側向地平移越過研磨墊30的頂表面。在存在多個承載頭的情況下，每個承載頭70可以獨立控制其研磨參數，例如每個承載頭可以獨立地控制施加到每個個別基板的壓力。
承載頭70可以包括彈性膜80及複數個可加壓的腔室82，彈性膜80具有與基板10的背面接觸的基板安裝表面，複數個可加壓的腔室82將不同的壓力施加到基板10上的不同區域，如不同的徑向區域。承載頭亦可以包括固持環84，以固持基板。
在一些實施中，研磨站20包括溫度感測器64，以監測研磨站或研磨站中的部件中的溫度，如研磨墊和/或研磨墊上的漿料的溫度。例如，溫度感測器64可 以是紅外(IR)感測器(如IR相機)，其位於研磨墊30上方且經配置以量測研磨墊30和/或研磨墊上的漿料38的溫度。具體言之，溫度感測器64可以經配置以量測沿著研磨墊30的半徑的多個點處的溫度，以產生徑向溫度分佈。例如，IR相機可以具有跨越研磨墊30的半徑的視野。
在一些實施中，溫度感測器是接觸感測器而不是非接觸感測器。例如，溫度感測器64可以是位於平臺24上或平臺24中的熱電偶或IR溫度計。另外，溫度感測器64可以與研磨墊直接接觸。
在一些實施中，多個溫度感測器可以在研磨墊30上的不同徑向位置處間隔開，以在沿著研磨墊30的半徑的多個點處提供溫度。此技術可以用於IR相機的替代或附加。
儘管為了監測研磨墊30和/或墊30上的漿料38的溫度而如圖1所示定位，但溫度感測器64可以定位在承載頭70內，以量測基板10的溫度。溫度感測器64可以與基板10的半導體晶圓直接接觸(即，接觸感測器)。在一些實施中，多個溫度感測器包括於研磨站20中，如，以量測研磨站的溫度或研磨站中的不同部件的溫度。
研磨站20亦包括溫度控制系統100，以控制研磨墊30和/或研磨墊上的漿料38的溫度。溫度控制系統100包括至少一個細長主體110，細長主體110在研磨墊30上方從研磨墊的邊緣延伸到研磨墊30的中心處或附近 (如，在研磨墊的總半徑的5%內)。例如，主體110可以是由基座112支撐的臂，以在研磨墊30上方延伸。基座112可以被支撐在與平臺24相同的框架40上。主體110經定位以避免與其他硬體部件碰撞，如承載頭70、墊調節盤92和漿料分配臂39。
主體110可以是大致線性的且可以沿其長度具有實質均勻的寬度，但是其他形狀(如圓扇形(也稱為「派形切片」)、弧形或三角形楔形(均作為系統的俯視圖))可以用於實現主體110和研磨墊表面之間所需的熱傳遞區域。具體而言，複數個熱控制模組可以由楔形臂支撐，該楔形臂在遠離軸的一端較寬。例如，圖5繪示作為楔形的溫度控制系統100的主體110(為簡單起見，圖1中未示出研磨設備的其他元件)。
回到圖1和2，主體110可以與研磨墊30直接接觸。或者，主體可以與研磨墊30稍微分開，仍然與研磨墊30的表面上的一層研磨液(如漿料)接觸。在一些實施(如，非接觸式加熱器，如IR燈)中，主體懸掛在研磨墊30上方而不接觸研磨墊或研磨液。基座112可以包括致動器(如線性致動器)以升高或降低主體110。
主體110的側向位置可以是固定的，或者可以由另一個致動器控制。例如，主體110可以由基座112中的馬達驅動，以側向掃過研磨墊。例如，可以驅動主體110以施行掃掠(sweep)運動以避免與其他硬體部件碰撞且/或增加研磨墊表面上的有效熱傳遞區域。
主體110可以包括排成一線的多個熱控制模組120。例如，熱控制模組120可以沿著平臺的半徑定位，如，沿著研磨墊的徑向方向間隔開。每個熱控制模組120包含熱傳遞元件，熱傳遞元件可以包括冷卻元件或加熱元件或兩者。當研磨墊在模組下方旋轉時，每個熱控制模組120可以獨立地向研磨墊上的相應徑向區域提供選擇量的冷卻或加熱。
由於沿著研磨墊30的徑向方向分隔開，溫度控制模組對沿著研磨墊30的徑向方向間隔開的區域施加加熱或冷卻。
區域的尺寸和形狀取決於熱控制模組120中的加熱或冷卻元件(如電阻加熱器、冷卻劑的通道等)的放置。
區域可以是矩形的，如圖2所示，或者可以是一些其他形狀，如梯形(見圖5)、卵形、弧形、多邊形或更複雜的形狀。
此外，區域可以是相同的尺寸和/或形狀，如圖2所示，但這不是必需的。一些區域的尺寸可以與其他區域不同。例如，外部區域可以大於內部區域(內部和外部係相對於平臺的旋轉軸)。也就是說，離軸較遠的區域可以大於更靠近軸的區域。因此，離軸較遠的區域可以具有比更靠近軸的區域更寬的角展度。具體言之，從平臺的旋轉軸向外移動，每個相繼的(successive)區域可以大於先前的區域(如圖5所示)。
熱控制模組120的部件可以包含於主體110內，使得主體110本身用於在研磨墊和/或漿料與熱控制模組120之間熱傳導。主體110的底表面的材料可以由高導熱率材料形成，該高導熱率材料也耐受研磨墊的磨損。主體110的材料應該與研磨製程在化學上相容且對研磨液具有高耐化學性。例如，至少主體110的底部可以是陶瓷材料，如碳化矽、氮化矽或氮化鋁。整個主體110可以由該材料形成，或者陶瓷材料可以塗覆在另一種材料(如鋁)的主體上。可選地，導熱材料可以塗覆有薄CVD鑽石塗層(類似於鑽石或無定形類鑽石碳DLC塗層)以具有更好的耐磨性。塗層可以減少墊的磨損，提高對研磨液的耐化學性，且具有更高的導熱性。
或者，熱控制模組120的部件可以固定於主體110並懸掛在主體110下方，使得該等部件與研磨墊和/或漿料直接接觸。在這種情況下，主體110不需要用於在研磨墊和/或漿料與熱控制模組120之間熱傳導。
對於冷卻元件，熱控制模組120可以包括具有熱電(TE)冷卻元件的冷板式冷卻器。冷卻元件也可以是低溫熱交換器，其藉由再循環低溫流體或氣體(即，低於研磨墊和/或研磨液的溫度)來操作。冷卻元件還可包括分配器，該分配器經配置以將低溫氣體或液體或固體輸送到研磨墊30的表面上。例如，冷卻元件可以是經配置以產生低溫氣體或液體噴流的噴嘴。低溫氣體、液體或固體也可以在研磨墊表面上經受吸熱相變。另外，冷卻元件 可以使用上述技術的組合。例如，可以藉由在熱電冷卻元件的頂部堆疊低溫熱交換器來形成冷卻元件，以進一步提高冷卻能力。
對於加熱元件，熱控制模組120可以包括熱板式加熱器，其內部具有熱電(TE)加熱元件或電阻加熱元件。加熱元件也可以是高溫熱交換器，其藉由再循環高溫流體或氣體(即，高於研磨墊和/或研磨液的溫度)來操作。加熱元件還可包括分配器，該分配器經配置以將高溫氣體或液體或固體輸送到研磨墊30的表面上。例如，加熱元件可以是經配置以產生高溫氣體或液體噴流的噴嘴。高溫氣體或液體或固體也可以在研磨墊表面上經受放熱相變。加熱元件也可以是熱輻射源的形式，如紅外(IR)燈或低強度雷射。另外，加熱元件可以使用上述技術的組合。例如，可以藉由在熱電加熱元件的頂部堆疊高溫交換器來形成加熱元件，以進一步提高加熱能力。
研磨站20還可包括控制器90以控制各種部件的操作，如溫度控制系統100。控制器90經配置以接收來自針對研磨墊的每個徑向區域之溫度感測器64的溫度量測值。控制器90可以將量測的溫度分佈與期望的溫度分佈比較，且為每個溫度控制模組產生到控制機構(如致動器、電源、泵、閥等)的反饋訊號。控制器90如基於內反饋演算法計算反饋訊號，以使控制機構藉由溫度控制模組的冷卻或加熱元件調整冷卻或加熱量，使得研磨墊和/或漿料達到(或至少更接近)所期望的溫度分佈。
控制技術的實例包括使電源供應調整紅外光源的強度，使電源供應調整流過熱電加熱器或冷卻器的電流量，使致動器讓熱控制模組更靠近或更遠離研磨墊，使泵增加或減少熱交換器中的流速，以及使閥調整流過熱交換器的熱或冷流體的比例。
用於(作為冷卻元件的)TE冷卻元件和低溫熱交換器的堆疊或(作為加熱元件的)TE加熱元件和高溫熱交換器的堆疊之控制機構的實例可以包括：(I)控制供應給TE元件的電流(或電壓)的量；(II)在脈衝寬度調變下控制TE元件在開和關模式下的相對百分比，(III)在雙極調變下控制TE元件在冷卻和加熱模式下的相對百分比；(IV)控制在低溫或高溫熱交換器內循環的液體的溫度或流速。
用於電阻加熱器元件的控制機構的實例可以包括(I)控制提供給電阻加熱器的電流(或電壓)的量，以及(II)控制電阻加熱器在脈衝寬度調變下的開關模式下的相對百分比。
在一些實施中，熱控制模組120可以提供雙向溫度控制。因此，每個模組120可以根據不同的處理要求提供選擇性加熱和選擇性冷卻。
在一些實施中，藉由在每個熱控制模組120中包括冷卻元件和加熱元件兩者來提供雙向溫度控制。作為實例，參考圖3，每個熱控制模組120可以具有熱傳遞元件，該熱傳遞元件包括熱電或電阻加熱元件130和熱交 換器140的堆疊。通過每個熱交換器的流速可以由閥142控制。熱交換器140可用作冷卻元件，如藉由使低溫流體流過熱交換器。熱電或電阻加熱元件130可用作加熱元件，如藉由使電流流過元件130。取決於在研磨期間每個階段是否需要冷卻或加熱，加熱元件和冷卻元件可以在不同時間接合。
然而，在一些實施中，在每個熱控制模組120中僅需要一個熱傳遞元件。例如，熱電元件130或熱交換器140可以用作加熱或冷卻元件，如取決於電流流動方向或流過熱交換器的流體的溫度。
在一些實施中，每個熱控制模組120包括熱電或電阻加熱元件130和熱交換器140的堆疊，其中熱電加熱元件130和熱交換器140都經配置用於雙向溫度控制。熱控制模組120可以藉由以下方式用作冷卻元件：(i)選擇熱電元件130的電流流動方向以使熱從研磨墊泵送出及(ii)在熱交換器140內使低溫流體循環。相同的熱控制模組120可以藉由以下方式用作加熱元件：(i)切換熱電元件130內的電流流動方向(反轉極性)以使熱泵送入墊中及(ii)將熱交換器140內從循環低溫流體切換成高溫流體。
例如，參考圖4，兩個流體循環器C1和C2可以在兩個不同的溫度下供應流體。例如，C1可以泵送冷水，而C2可以泵送熱水。使用閥V1和V2，熱流體或冷流體可以流到溫度控制模組120a和120b。示例性流體包 括水和/或乙二醇。流體可以同時或在不同時間點流動。此流體用於冷卻或加熱熱電模組130的非接觸側。
回到圖2，在一些實施中，研磨站20包括多個溫度控制系統100a、100b，每個溫度控制系統具有其自身的主體110，其具有熱控制模組120的陣列122。漿料分配臂39可以定位在熱控制模組的兩個陣列122之間。
溫度控制系統中的一個溫度控制系統的主體(如沿著旋轉方向相對於承載頭70處於前導位置的主體110(如圖2中的溫度控制系統100b的主體110))可以用作去除漿料的阻障物。例如，溫度控制系統100b的主體110可以經定位比溫度控制系統100a的主體110更靠近研磨墊30。在操作中，研磨液可以由漿料分配臂39分配，由下面的墊承載且由溫度控制系統100a的熱控制模組120的陣列122加熱，隨後在承載頭70下方承載到與基板介接。接著，使用過的漿料可以從承載頭70承載且被溫度控制系統100b的主體110偏轉，以轉移到墊區域之外。溫度控制系統100a的主體110也可以經定位在研磨墊30上徑向塗抹研磨液。
在一些實施中，溫度控制系統100可以使用兩階段加熱/冷卻。熱泵可以作為第一階段，熱交換器可以作為第二階段。第一階段更靠近研磨墊。
熱電元件效能的設計規範是冷側和熱側之間的差異。該差異有局限性。例如，假設使用熱電元件來加熱目標表面。熱電元件的底表面將是熱側(且應該比目標 更熱)以及頂表面將是冷側。目標將靠近底部熱側放置。從底部熱側到目標發生熱傳遞。
大部分熱電元件在頂側和底側之間保持設定的溫差。然而，加熱熱電元件的頂側允許底側變得更熱，這可以導致從底部到目標的熱傳遞有更高效率。例如，熱電元件的頂側可以藉由在其上流動熱液體來實現。藉由使用與熱交換器(如水循環器)串聯的熱電元件，這種兩階段冷卻現象在CMP中是有利的。這也適用於反向冷卻現象。
水不能用作超過攝氏0度的冷卻劑。水和乙二醇的混合物優選低於攝氏0度，但通常由於乙二醇而導致熱傳遞的折衷。
沿著墊的徑向方向的熱電元件的多個堆疊具有累積或單獨的流體入口和出口將使得沿著CMP墊有溫度的區域控制。
在一些實施中，主體110還用作漿料擦拭器或塗佈器。例如，參考圖2，研磨液可以從漿料分配臂39分配。由於平臺24的旋轉，漿料將被承載在研磨墊30上朝向溫度控制系統100a。具體言之，假設主體110經定位以接觸研磨墊30，後(trailing)表面(與旋轉方向相反的表面)的底邊緣將用作限制漿料從漿料分配臂39流動的阻障物。如此一來，在主體110下方通過(如在研磨墊30中的凹槽中或通過主體110和研磨墊30之間的間隙的)漿料將更均勻地分佈。
可能的優點包括以下所述。
(I)該設備基本上是專用的、獨立的硬體，以在CMP製程期間控制研磨墊的表面溫度。
(II)該設備不依賴於藉由調整CMP處理參數(如研磨頭或墊調節器盤的向下力)來控制墊表面溫度。如此一來，此溫度控制設備對現有CMP製程的影響較小。
(III)通過熱控制模組中的元件的某些選擇，例如，當使用如上所述之熱電元件和熱交換器的堆疊時，如相較於用於冷卻目的的空氣渦流或去離子水噴流，溫度控制設備對研磨墊表面的干擾較小。
(IV)通過對熱控制模組中的元件的某些選擇，例如，當使用如上所述之熱電元件和熱交換器的堆疊時，溫度控制設備可以實現包括在相同的熱控制模組中冷卻和加熱的雙向溫度控制。因此，在實施期間新設備的佔地面積可以很小。此外，雙向溫度控制使得新的處理旋鈕能夠在整個CMP製程的不同階段進行調整，以達到產量、拓樸(topography)、殘留物、腐蝕等所量測的改善的CMP結果。
(V)使用模組陣列中的多個溫度控制模組可以減少CMP製程期間的焊盤內溫度不均勻性。此外，通過熱控制模組中的元件的某些選擇，例如，當使用如上所述之熱電元件和熱交換器的堆疊時，存在多級控制機制以在每個個別模組中提供更可靠的溫度控制，以達到每個徑 向區域的所需溫度或溫度變化率並降低研磨墊表面上的溫度不均勻性。
上述研磨設備和方法可以應用於各種研磨系統中。研磨墊或承載頭的之一或兩者可以移動以提供研磨表面和基板之間的相對運動。例如，平臺可以繞軌道運動而不是旋轉。研磨墊可以是固定於平臺的圓形(或一些其他形狀)墊。端點檢測系統的一些態樣可適用於線性研磨系統，如，其中研磨墊是線性移動的連續或盤式(reel-to-reel)帶。研磨層可以是標準(例如，具有或不具有填料的聚氨酯)研磨材料、軟材料或固定研磨材料。相對定位術語用於指系統或基板內的相對定位；應該理解的是，在研磨操作期間，研磨表面和基板可以固持在垂直定向或一些其他定向上。
控制器90的功能操作可以使用一個或多個電腦程式產品來實現，即，有形地體現在非暫態電腦可讀儲存媒介中的一個或多個電腦程式，用於由資料處理設備(如可程式化處理器、電腦、或多個處理器或電腦)執行或控制資料處理設備的操作。
已經描述了本發明的許多實施例。然而，應該理解，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種修改。因此，其他實施例在以下專利申請範圍內。
20:研磨站
22:馬達
24:平臺
25:軸
28:驅動軸
30:研磨墊
32:背托層
34:外研磨層
38:研磨液
39:漿料分配臂
40:框架
64:溫度感測器
70:承載頭
71:軸
72:支撐結構
74:驅動軸
76:馬達
80:彈性膜
82:腔室
84:固持環
86:下塑膠部分
88:上導電部分
90:控制器
100:溫度控制系統
110:主體
112:基座
120:熱控制模組

Claims (19)

  1. 一種化學機械研磨設備，包括：一平臺，該平臺固持一研磨墊，其中該平臺可繞一軸旋轉；一載體，該載體在一研磨製程期間將一基板抵靠該研磨墊的一研磨表面固持；一供應口，該供應口定位於該平臺上方以將一研磨液供應到該研磨墊的該研磨表面；及一溫度控制系統，該溫度控制系統包含複數個熱控制模組，該複數個熱控制模組由一溫度控制臂支撐，且該複數個熱控制模組在該研磨墊上方的複數個不同的徑向位置，以加熱或冷卻該研磨墊的複數個區域(region)，該複數個區域中的各者在該研磨墊上的一不同環形區域(annular zone)內，及其中該複數個熱控制模組中的每個熱控制模組經配置獨立地加熱或冷卻該研磨墊的一徑向區域，其中每個熱控制模組包含一分配器，該分配器經配置將一氣體或液體輸送到該研磨墊上並輸送橫跨過該研磨墊的該表面上的該區域(zone)內的該複數個區域中的一區域(region)，且當該平臺旋轉時，各區域(region)循環地(circularly)掃過該研磨墊，及其中離該軸較遠的區域沿著一角度方向(angular direction) 寬於更靠近該軸的區域。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該複數個熱控制模組沿該平臺的一半徑定位。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該複數個區域具有不同的形狀。
  4. 如請求項1所述之設備，其中離該軸較遠的該等區域比更靠近該軸的區域具有角度地(angularly)繞該軸一更寬的展度(spread)。
  5. 一種化學機械研磨設備，包括：一平臺，該平臺固持一研磨墊，其中該平臺可繞一軸旋轉；一載體，該載體在一研磨製程期間將一基板抵靠該研磨墊的一研磨表面固持；一供應臂，該供應臂在該研磨墊上方側向地延伸且該供應臂支撐一端口以將一研磨液供應到該研磨墊的該研磨表面；及一溫度控制系統，該溫度控制系統包含一主體，該主體包含複數個熱控制模組，該複數個熱控制模組由一溫度控制臂支撐且定位於該研磨墊上方，其中該複數個熱控制模組中的每個熱控制模組經配置橫跨過該研磨墊的一不同環形徑向區域(annular radial zone)內的一區域(region)上獨立地進行加熱或 冷卻，且離該軸較遠的區域沿著一角度方向(angular direction)寬於更靠近該軸的區域；及一第一致動器，該第一致動器調整該主體相對於該研磨墊的一垂直位置。
  6. 如請求項5所述之設備，進一步包括一研磨液供應口，該研磨液供應口將研磨液分配到該研磨墊上，以及其中該主體的至少一部分經定位與研磨墊或該研磨液接觸而為該研磨液的流動提供一阻障物。
  7. 如請求項6所述之設備，其中與該研磨墊或研磨液接觸的該主體的至少該部分包括一陶瓷。
  8. 一種化學機械研磨方法，包括以下步驟：使一基板與一研磨墊接觸；藉由使該研磨墊繞一軸旋轉來引起該研磨墊和該基板之間的相對運動；將一研磨液供應到該研磨墊的一第一區域；藉由複數個熱控制模組獨立地加熱或冷卻在與該第一區域側向地分開的該研磨墊的一第二區域中且在該研磨墊上的複數個不同徑向位置處的複數個區域，該複數個熱控制模組定位於該研磨墊上方，其中該加熱或冷卻每個區域的步驟包含以下步驟：將一氣體或液體分配到該研磨墊上並橫跨過該研磨墊的該表面上的一不同區域(zone)內的一區域(region)分配， 及其中離該軸較遠的區域沿著一角度方向寬於更靠近該軸的區域。
  9. 一種化學機械研磨方法，包括以下步驟：使一基板與一研磨墊接觸；藉由使該研磨墊繞一軸旋轉來引起該研磨墊和該基板之間的相對運動；將一研磨液供應到該研磨墊的一第一區域；藉由複數個熱控制模組獨立地加熱或冷卻在與該第一區域側向地分開的該研磨墊的一第二區域中且在該研磨墊上的複數個不同徑向位置處的複數個區域，該複數個熱控制模組定位於該研磨墊上方，其中該加熱或冷卻每個區域的步驟包含以下步驟：將一氣體或液體分配到該研磨墊上並橫跨過該研磨墊的該表面上的一不同區域(zone)內的一區域(region)分配，及其中離該軸較遠的區域沿著一角度方向寬於更靠近該軸的區域；及將一熱控制系統的一主體的一熱控制模組升高及降低而離開及朝向該研磨墊。
  10. 一種化學機械研磨設備，包括：一平臺，該平臺固持一研磨墊；一載體，該載體在一研磨製程期間將一基板抵靠該研磨墊的一研磨表面固持； 一分配器，該分配器將一研磨液供應到該研磨表面；及一溫度控制系統，該溫度控制系統包含一主體，該主體經配置接觸該研磨表面或該研磨表面上的該研磨液，該主體支撐一熱控制模組，該熱控制模組定位於該研磨墊上方，其中該主體的一部分定位於該熱控制模組與該研磨墊或該研磨液之間，其中該熱控制模組包含一堆疊，該堆疊包含一熱電熱泵和一熱交換器。
  11. 如請求項10所述之設備，其中與該研磨墊或研磨液接觸的該主體的至少一部分包括一陶瓷。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該主體是陶瓷。
  13. 如請求項11所述之設備，其中該主體的該部分包括在另一材料上的一陶瓷塗層。
  14. 如請求項10所述之設備，其中與該研磨墊或研磨液接觸的該主體的至少一部分包括碳化矽、氮化矽、氮化鋁、鑽石或類鑽石碳。
  15. 如請求項10所述之設備，其中該熱交換器在該熱電熱泵上方。
  16. 如請求項15所述之設備，包括一控制器，該控制器經配置控制到該熱電熱泵的一電流以使該熱泵將熱驅動到該研磨墊或從該研磨墊驅動熱，且該控 制器控制通過該熱交換器的流體的一溫度或流速，使該熱交換器升高或降低該熱電熱泵一頂表面的一溫度。
  17. 一種化學機械研磨設備，包括：一平臺，該平臺固持一研磨墊；一載體，該載體在一研磨製程期間將一基板抵靠該研磨墊的一研磨表面固持；一溫度控制系統，該溫度控制系統包括定位於該研磨墊上方的複數個熱控制模組，每個熱控制模組包含一堆疊，該堆疊包含一熱電熱泵和一熱交換器，該熱交換器具有一通道以接收一流體並在該研磨墊和該流體之間交換，該溫度控制系統進一步包含複數個流體循環器與複數個閥，該複數個流體循環器在兩個不同的溫度下供應流體，該複數個閥選擇性地將該複數個流體循環器中的各者流體地耦接到該等熱交換器的各者。
  18. 如請求項17所述之設備，其中該熱交換器在該熱電熱泵上方。
  19. 如請求項17所述之設備，包括一控制器，該控制器經配置控制到該熱電熱泵的一電流以使該熱泵將熱驅動到該研磨墊或從該研磨墊驅動熱，且該控制器控制通過該熱交換器的流體的一溫度或流速，使 該熱交換器升高或降低該熱電熱泵一頂表面的一溫度。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
WO2020005749A1 (en) 2018-06-27 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US11633833B2 (en) 2019-05-29 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Use of steam for pre-heating of CMP components
US11628478B2 (en) 2019-05-29 2023-04-18 Applied Materials, Inc. Steam cleaning of CMP components
KR20220003644A (ko) 2019-05-29 2022-01-10 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학적 기계적 연마 시스템을 위한 수증기 처리 스테이션들
US11897079B2 (en) 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
KR20210113041A (ko) * 2020-03-06 2021-09-15 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치, 처리 시스템 및 연마 방법
EP4171873A4 (en) * 2020-06-29 2024-07-24 Applied Materials Inc TEMPERATURE AND SLURRY FLOW RATE CONTROL IN CMP
JP2023518650A (ja) 2020-06-29 2023-05-08 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 化学機械研磨のための蒸気発生の制御
US11577358B2 (en) * 2020-06-30 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Gas entrainment during jetting of fluid for temperature control in chemical mechanical polishing
KR20220156633A (ko) * 2020-06-30 2022-11-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Cmp 온도 제어를 위한 장치 및 방법
EP4182119A4 (en) * 2020-07-14 2024-08-07 Applied Materials Inc METHOD FOR DETECTING NON-CONFORMING SUBSTRATE PROCESSING EVENTS DURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING
CN112405333B (zh) * 2020-12-04 2022-08-16 华海清科(北京)科技有限公司 一种化学机械抛光装置和抛光方法
CN113070812A (zh) * 2021-05-08 2021-07-06 清华大学 可调温的抛光液输送装置和化学机械抛光设备
CN113442058A (zh) * 2021-05-08 2021-09-28 华海清科股份有限公司 抛光液输送装置和化学机械抛光设备
CN113732936B (zh) * 2021-05-08 2022-07-15 清华大学 一种抛光温度控制装置、化学机械抛光系统和方法
CN113442068A (zh) * 2021-05-08 2021-09-28 华海清科(北京)科技有限公司 一种抛光液输送装置和化学机械抛光设备
CN114406834B (zh) * 2021-12-08 2023-09-15 华亚东营塑胶有限公司 一种塑料制品加工的塑料打磨装置
JP2023131702A (ja) * 2022-03-09 2023-09-22 キオクシア株式会社 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200416108A (en) * 2002-12-27 2004-09-01 Ebara Corp Substrate holding mechanism, substrate polishing apparatus and substrate polishing method
US20110159782A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Tadakazu Sone Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus
TW201308412A (zh) * 2011-04-28 2013-02-16 Ebara Corp 研磨方法
TWI476070B (zh) * 2011-02-25 2015-03-11 Ebara Corp 具備用於研磨墊之溫度調整器之研磨裝置

Family Cites Families (122)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450652A (en) 1981-09-04 1984-05-29 Monsanto Company Temperature control for wafer polishing
ATE106300T1 (de) 1989-04-01 1994-06-15 Messer Griesheim Gmbh Polier- oder schleifeinrichtung.
US4919232A (en) 1989-05-12 1990-04-24 Hugh Lofton Cold lubricant misting device and method
US5196353A (en) 1992-01-03 1993-03-23 Micron Technology, Inc. Method for controlling a semiconductor (CMP) process by measuring a surface temperature and developing a thermal image of the wafer
US5700180A (en) 1993-08-25 1997-12-23 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing
US5478435A (en) 1994-12-16 1995-12-26 National Semiconductor Corp. Point of use slurry dispensing system
JP3633062B2 (ja) 1994-12-22 2005-03-30 株式会社デンソー 研磨方法および研磨装置
KR100281723B1 (ko) 1995-05-30 2001-10-22 코트게리 연마방법및그장치
US5597442A (en) 1995-10-16 1997-01-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Chemical/mechanical planarization (CMP) endpoint method using measurement of polishing pad temperature
US5762544A (en) 1995-10-27 1998-06-09 Applied Materials, Inc. Carrier head design for a chemical mechanical polishing apparatus
US5709593A (en) 1995-10-27 1998-01-20 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for distribution of slurry in a chemical mechanical polishing system
US5738574A (en) 1995-10-27 1998-04-14 Applied Materials, Inc. Continuous processing system for chemical mechanical polishing
US5643050A (en) 1996-05-23 1997-07-01 Industrial Technology Research Institute Chemical/mechanical polish (CMP) thickness monitor
JP3672685B2 (ja) * 1996-11-29 2005-07-20 松下電器産業株式会社 研磨方法及び研磨装置
US5873769A (en) 1997-05-30 1999-02-23 Industrial Technology Research Institute Temperature compensated chemical mechanical polishing to achieve uniform removal rates
US5893753A (en) 1997-06-05 1999-04-13 Texas Instruments Incorporated Vibrating polishing pad conditioning system and method
US5868003A (en) 1997-07-14 1999-02-09 Praxair Technology, Inc. Apparatus for producing fine snow particles from a flow liquid carbon dioxide
US5765394A (en) 1997-07-14 1998-06-16 Praxair Technology, Inc. System and method for cooling which employs charged carbon dioxide snow
JPH1133897A (ja) 1997-07-24 1999-02-09 Matsushita Electron Corp 化学的機械研磨装置及び化学的機械研磨方法
DE19737849A1 (de) 1997-08-29 1999-03-11 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Beheizen eines flüssigen oder zähflüssigen Poliermittels sowie Vorrichtung zum Polieren von Wafern
DE19748020A1 (de) 1997-10-30 1999-05-06 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben
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
US6121144A (en) 1997-12-29 2000-09-19 Intel Corporation Low temperature chemical mechanical polishing of dielectric materials
US6000997A (en) 1998-07-10 1999-12-14 Aplex, Inc. Temperature regulation in a CMP process
US6023941A (en) 1998-07-22 2000-02-15 Praxair Technology, Inc. Horizontal carbon dioxide snow horn with adjustment for desired snow
US6280289B1 (en) 1998-11-02 2001-08-28 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting an end-point in chemical mechanical polishing of metal layers
US6159073A (en) 1998-11-02 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate layer thickness during chemical mechanical polishing
US6319098B1 (en) 1998-11-13 2001-11-20 Applied Materials, Inc. Method of post CMP defect stability improvement
US6422927B1 (en) 1998-12-30 2002-07-23 Applied Materials, Inc. Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing
US6224461B1 (en) 1999-03-29 2001-05-01 Lam Research Corporation Method and apparatus for stabilizing the process temperature during chemical mechanical polishing
US6315635B1 (en) 1999-03-31 2001-11-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd Method and apparatus for slurry temperature control in a polishing process
US6151913A (en) 1999-04-23 2000-11-28 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for agglomerating fine snow particles
US6225224B1 (en) 1999-05-19 2001-05-01 Infineon Technologies Norht America Corp. System for dispensing polishing liquid during chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer
US6776692B1 (en) 1999-07-09 2004-08-17 Applied Materials Inc. Closed-loop control of wafer polishing in a chemical mechanical polishing system
JP2001060725A (ja) 1999-08-23 2001-03-06 Komatsu Ltd 温度調整プレート
US6399501B2 (en) 1999-12-13 2002-06-04 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting polishing endpoint with optical monitoring
US6640151B1 (en) 1999-12-22 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Multi-tool control system, method and medium
US6461980B1 (en) 2000-01-28 2002-10-08 Applied Materials, Inc. Apparatus and process for controlling the temperature of a substrate in a plasma reactor chamber
US6257954B1 (en) 2000-02-23 2001-07-10 Memc Electronic Materials, Inc. Apparatus and process for high temperature wafer edge polishing
US6647309B1 (en) 2000-05-22 2003-11-11 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for automated generation of test semiconductor wafers
US20020023715A1 (en) 2000-05-26 2002-02-28 Norio Kimura Substrate polishing apparatus and substrate polishing mehod
US20010055940A1 (en) 2000-06-15 2001-12-27 Leland Swanson Control of CMP removal rate uniformity by selective control of slurry temperature
US20020039874A1 (en) 2000-08-17 2002-04-04 Hecker Philip E. Temperature endpointing of chemical mechanical polishing
KR100470137B1 (ko) 2000-08-23 2005-02-04 주식회사 에프에스티 냉각 패드를 구비하는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법
US6679769B2 (en) 2000-09-19 2004-01-20 Rodel Holdings, Inc Polishing pad having an advantageous micro-texture and methods relating thereto
US6806951B2 (en) 2000-09-20 2004-10-19 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining at least one characteristic of defects on at least two sides of a specimen
US6494765B2 (en) 2000-09-25 2002-12-17 Center For Tribology, Inc. Method and apparatus for controlled polishing
JP3544521B2 (ja) 2000-11-28 2004-07-21 日本圧着端子製造株式会社 モジュラジャック
JP2002170792A (ja) 2000-11-29 2002-06-14 Mitsubishi Electric Corp 研磨液供給装置及び研磨液供給方法、研磨装置及び研磨方法、並びに、半導体装置の製造方法
US20020068454A1 (en) 2000-12-01 2002-06-06 Applied Materials, Inc. Method and composition for the removal of residual materials during substrate planarization
US6503131B1 (en) 2001-08-16 2003-01-07 Applied Materials, Inc. Integrated platen assembly for a chemical mechanical planarization system
US6562185B2 (en) 2001-09-18 2003-05-13 Advanced Micro Devices, Inc. Wafer based temperature sensors for characterizing chemical mechanical polishing processes
US6543251B1 (en) 2001-10-17 2003-04-08 Praxair Technology, Inc. Device and process for generating carbon dioxide snow
JP3627182B2 (ja) 2001-12-28 2005-03-09 株式会社半導体先端テクノロジーズ Ｃｍｐ装置、研磨パッド及び研磨方法
US6896586B2 (en) 2002-03-29 2005-05-24 Lam Research Corporation Method and apparatus for heating polishing pad
US6764388B2 (en) 2002-05-09 2004-07-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd High-pressure pad cleaning system
JP2004042217A (ja) 2002-07-12 2004-02-12 Ebara Corp 研磨方法、研磨装置および研磨工具の製造方法
DE10252613A1 (de) 2002-11-12 2004-05-27 Infineon Technologies Ag Verfahren, Vorrichtung, computerlesbares Speichermedium und Computerprogramm-Element zum Überwachen eines Herstellungsprozesses
JP2004202666A (ja) 2002-12-26 2004-07-22 Sony Corp 研磨装置、研磨部材、および研磨方法
US7008295B2 (en) 2003-02-04 2006-03-07 Applied Materials Inc. Substrate monitoring during chemical mechanical polishing
JP2004306173A (ja) 2003-04-03 2004-11-04 Sharp Corp 基板研磨装置
US7040966B2 (en) 2003-04-16 2006-05-09 Applied Materials Carbonation of pH controlled KOH solution for improved polishing of oxide films on semiconductor wafers
US7112960B2 (en) 2003-07-31 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Eddy current system for in-situ profile measurement
US6908370B1 (en) 2003-12-04 2005-06-21 Intel Corporation Rinse apparatus and method for wafer polisher
JP2005203522A (ja) 2004-01-14 2005-07-28 Nikon Corp 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法
US7255771B2 (en) 2004-03-26 2007-08-14 Applied Materials, Inc. Multiple zone carrier head with flexible membrane
JP2005311246A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Tokyo Seimitsu Co Ltd 化学機械研磨装置及び化学機械研磨方法
US20070205112A1 (en) 2004-08-27 2007-09-06 Masako Kodera Polishing apparatus and polishing method
JP4290158B2 (ja) 2004-12-20 2009-07-01 三洋電機株式会社 半導体装置
KR20060076332A (ko) 2004-12-29 2006-07-04 삼성전자주식회사 화학 기계적 연마 장치
JP2007035973A (ja) 2005-07-27 2007-02-08 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び研磨装置
US7201634B1 (en) 2005-11-14 2007-04-10 Infineon Technologies Ag Polishing methods and apparatus
JP4787063B2 (ja) 2005-12-09 2011-10-05 株式会社荏原製作所 研磨装置及び研磨方法
US20070227901A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Applied Materials, Inc. Temperature control for ECMP process
US8192257B2 (en) 2006-04-06 2012-06-05 Micron Technology, Inc. Method of manufacture of constant groove depth pads
DE602006007960D1 (de) 2006-05-18 2009-09-03 Air Liquide Verwendung einer Mischung aus flüssigem Stickstoff und Kohlendioxid Schaum zur Tiefkühlung
DE102006056623A1 (de) * 2006-11-30 2008-06-05 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Verfahren und System zum Steuern des chemisch-mechanischen Polierens durch steuerbares Bewegen eines Schleifmittelauslasses
KR101045363B1 (ko) 2007-05-11 2011-06-30 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 강판의 제어 냉각 장치 및 냉각 방법
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
US8257142B2 (en) 2008-04-15 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing method
KR20090046468A (ko) 2007-11-06 2009-05-11 주식회사 동부하이텍 화학 기계적 연마장치의 컨디셔닝 방법
US8172641B2 (en) * 2008-07-17 2012-05-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP by controlling polish temperature
US8439723B2 (en) 2008-08-11 2013-05-14 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polisher with heater and method
US8292691B2 (en) 2008-09-29 2012-10-23 Applied Materials, Inc. Use of pad conditioning in temperature controlled CMP
JP2010183037A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Toshiba Corp 半導体製造装置
KR20100101379A (ko) 2009-03-09 2010-09-17 삼성전자주식회사 상변화 물질의 화학 기계적 연마 방법, 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자 제조 방법
US20100279435A1 (en) 2009-04-30 2010-11-04 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
JP5481417B2 (ja) 2010-08-04 2014-04-23 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US8591286B2 (en) * 2010-08-11 2013-11-26 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for temperature control during polishing
JP2012148376A (ja) 2011-01-20 2012-08-09 Ebara Corp 研磨方法及び研磨装置
CN102419603A (zh) 2011-05-26 2012-04-18 上海华力微电子有限公司 一种化学机械研磨过程中研磨垫的温度控制系统
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
JP2013042066A (ja) 2011-08-19 2013-02-28 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2013099814A (ja) 2011-11-08 2013-05-23 Toshiba Corp 研磨方法及び研磨装置
US20130210173A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multiple Zone Temperature Control for CMP
US9005999B2 (en) 2012-06-30 2015-04-14 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
JP2014130881A (ja) 2012-12-28 2014-07-10 Ebara Corp 研磨装置
US20140196749A1 (en) 2013-01-15 2014-07-17 Applied Materials, Inc. Cryogenic liquid cleaning apparatus and methods
JP6030980B2 (ja) 2013-03-26 2016-11-24 株式会社荏原製作所 研磨装置温度制御システム、及び研磨装置
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
JP2015104769A (ja) 2013-11-29 2015-06-08 株式会社荏原製作所 研磨テーブルおよび研磨装置
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
US9636797B2 (en) 2014-02-12 2017-05-02 Applied Materials, Inc. Adjusting eddy current measurements
US9539699B2 (en) 2014-08-28 2017-01-10 Ebara Corporation Polishing method
KR102569631B1 (ko) * 2015-12-18 2023-08-24 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
US10058975B2 (en) 2016-02-12 2018-08-28 Applied Materials, Inc. In-situ temperature control during chemical mechanical polishing with a condensed gas
US10414018B2 (en) * 2016-02-22 2019-09-17 Ebara Corporation Apparatus and method for regulating surface temperature of polishing pad
KR101722555B1 (ko) * 2016-03-08 2017-04-03 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 방법
KR101816694B1 (ko) 2016-07-26 2018-01-11 주식회사 케이씨텍 화학 기계적 연마장치 및 그 제어방법
JP6782628B2 (ja) 2016-12-21 2020-11-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理システム及び基板処理方法
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
US11103970B2 (en) 2017-08-15 2021-08-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co, , Ltd. Chemical-mechanical planarization system
KR102591901B1 (ko) 2017-10-31 2023-10-20 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 열교환기, 해당 열교환기를 구비한 연마 장치, 해당 열교환기를 사용한 기판의 연마 방법 및 연마 패드의 연마면의 온도를 조정하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
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
WO2020005749A1 (en) 2018-06-27 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US10807213B2 (en) 2018-06-29 2020-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Chemical mechanical polishing apparatus and method
KR20200056015A (ko) 2018-11-14 2020-05-22 부산대학교 산학협력단 Cmp 장치 및 다구역 온도 프로파일 제어 방법
TWI838459B (zh) 2019-02-20 2024-04-11 美商應用材料股份有限公司 化學機械拋光裝置及化學機械拋光方法
US11897079B2 (en) 2019-08-13 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Low-temperature metal CMP for minimizing dishing and corrosion, and improving pad asperity
US20210046603A1 (en) 2019-08-13 2021-02-18 Applied Materials, Inc. Slurry temperature control by mixing at dispensing
TW202129731A (zh) 2019-08-13 2021-08-01 美商應用材料股份有限公司 Cmp溫度控制的裝置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200416108A (en) * 2002-12-27 2004-09-01 Ebara Corp Substrate holding mechanism, substrate polishing apparatus and substrate polishing method
US20110159782A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Tadakazu Sone Substrate polishing apparatus, substrate polishing method, and apparatus for regulating temperature of polishing surface of polishing pad used in polishing apparatus
TWI476070B (zh) * 2011-02-25 2015-03-11 Ebara Corp 具備用於研磨墊之溫度調整器之研磨裝置
TW201308412A (zh) * 2011-04-28 2013-02-16 Ebara Corp 研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202000368A (zh) 2020-01-01
TW202402454A (zh) 2024-01-16
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JP7287987B2 (ja) 2023-06-06
JP2023126746A (ja) 2023-09-12
US20200001427A1 (en) 2020-01-02
CN111512425A (zh) 2020-08-07

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