(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理表面に対して測定の第１のセットを実行する工程であって、前記測定の第１のセットが処理表面コンディショニングアームに結合された変位センサを使用して行われ、前記処理表面コンディショニングアームが前記基板処理表面に対して基板を保持するように適合されたキャリアヘッドから離れて位置するコンディショニングヘッドと結合される、実行する工程と、
前記測定の第１のセットに基づいて基板処理表面プロファイルを決定する工程と、
前記基板処理表面プロファイルを最小プロファイルしきい値と比較する工程と、
前記プロファイル比較の結果を伝達する工程であって、前記結果を伝達する工程が前記プロファイル比較の前記結果を運ぶフィードバック信号を送る工程を包含する、伝達する工程と、
前記基板処理表面の摩耗が一様であるかどうかを評価する工程と、
前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、コンディショニングヘッドのスイープ頻度および／またはスイープ範囲を調節することにより、前記基板処理表面を修復する工程と
を含む、プラテン上に置かれた処理パッドの基板処理表面を維持する方法。
【請求項２】
前記一様摩耗評価の前記結果を伝達する工程であって、前記一様摩耗評価の前記結果を伝達する工程が、前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、エラーメッセージを生成する工程を含む、伝達する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板処理表面に対して測定の第２のセットを実行する工程であって、前記測定の第２のセットが前記変位センサを使用して行われる、実行する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロファイル比較の結果を伝達する工程が、前記基板処理表面プロファイルが前記最小プロファイルしきい値を満足しない場合には、エラーメッセージを生成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
基板から物質を除去するための基板処理表面と、
前記基板処理表面の研磨性能を回復させるためのコンディショニングヘッドと、
前記基板処理表面に接触するように前記コンディショニングヘッドの位置を定めるためのコンディショニングアームと、
前記基板処理表面に対して測定のセットを実行するために、前記コンディショニングアームに結合された変位センサと、
論理であって、
前記測定のセットに基づいて処理表面プロファイルを決定し、
前記処理表面プロファイルを最小プロファイルしきい値と比較し、
前記プロファイル比較の結果を伝達し、
前記基板処理表面の摩耗が一様であるかどうかを評価し、
前記一様摩耗評価の結果を伝達し、
前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、コンディショニングヘッドのスイープ頻度および／またはスイープ範囲を調節することにより、前記基板処理表面を修復する
ように構成された論理と
を含む基板処理装置。
【請求項６】
前記コンディショニングヘッドが、前記基板処理表面上に制御可能なダウンフォース圧力を与えるように構成され、前記ダウンフォース圧力が０．７ｐｓｉ（約４９０ｋｇ／ｍ２）と２ｐｓｉ（約１４００ｋｇ／ｍ２）との間の範囲にある、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記コンディショニングアームが、前記基板処理表面に対して、回転軸の周りを横方向に回転する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記論理が、
前記基板処理表面に対して測定の第２のセットを実行する、ここでは、前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、前記測定の第２のセットが前記コンディショニングアームに結合された前記変位センサを使用して行われる
ようにさらに構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
基板から物質を除去するための処理パッドの基板処理表面と、
前記基板処理表面を回転させるためのプラテンと、
前記基板処理表面の研磨性能を回復させるためのコンディショニングヘッドと、
前記基板処理表面に接触するように前記コンディショニングヘッドの位置を定めるためのコンディショニングアームと、
前記基板処理表面に対して測定のセットを実行するように構成され、前記コンディショニングアームに結合された変位センサと、
前記処理パッドの前記基板処理表面の上方に配置され、前記基板処理表面に対して基板を保持するように適合されたキャリアヘッドと、
論理であって、
前記測定のセットに基づいて処理表面プロファイルを決定し、
前記処理表面プロファイルを最小プロファイルしきい値と比較し、
前記基板処理表面の摩耗が一様であるかどうかを評価し、
前記一様摩耗評価の結果を伝達し、
前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、コンディショニングヘッドのスイープ頻度および／またはスイープ範囲を調節することにより、前記基板処理表面を修復する
ように構成された論理と
を含む基板処理システム。
【請求項１０】
前記コンディショニングヘッドが、前記基板処理表面上に制御可能なダウンフォース圧力を与えるように構成され、前記ダウンフォース圧力が０．７ｐｓｉ（約４９０ｋｇ／ｍ２）と２ｐｓｉ（約１４００ｋｇ／ｍ２）との間の範囲にある、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンディショニングアームが、前記基板処理表面に対して、回転軸の周りを横方向に回転する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記論理が、
前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、前記基板処理システムを較正し、
前記基板処理表面に対して測定のもう１つのセットを実行する、ここでは、前記基板処理表面の摩耗が一様でない場合には、前記測定のセットが処理表面コンディショニングアームに結合された変位センサを使用して行われる
ようにさらに構成された、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、基板から物質を除去することに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、電気化学機械研磨により基板を研磨することまたは平坦化することに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造において、導電性材料の層が、半導体ウェーハ上に逐次堆積され、ウェーハ上に所望の回路を作るために除去される。
【０００３】
化学機械処理（ＣＭＰ）は、化学的溶解により半導体ウェーハ表面または基板表面から導電性材料を除去するとともに、ダウンフォースおよび機械的摩滅により基板を同時に研磨するために使用する技術である。電気化学機械処理（ＥＣＭＰ）は、電気化学的溶解を実施するとともに、小さなダウンフォースにより基板を同時に研磨する、最近開発されたＣＭＰの変形形態である。電気化学的溶解は、典型的には、アノードとして動作する基板表面にバイアスを印加し、基板表面から周囲の電解液中へと導電性材料を除去するためにカソードにバイアスを印加することによって実行される。基板がその上で処理される研磨用材料上に配置された導電性材料によって、またはその研磨用材料上にもしくはそれを介して配置された導電性接点によって、バイアスを基板表面に印加することができる。研磨用材料は、例えば、プラテン上に配置された処理パッドであってもよい。研磨処理の機械的な成分は、基板からの導電性材料の除去を促進させる、基板と研磨用材料との間の相対的な運動を与えることによって実行される。ＥＣＭＰステーションは、一般に、基板と電極との間に印加されるバイアスの極性を逆にすることによって基板上への導電性材料の堆積に適合することができる。
【０００４】
典型的には、１つまたは複数のＣＭＰ処理、ＥＣＭＰ処理、またはＣＭＰ／ＥＣＭＰ処理の組み合わせによって除去することができるバルク導電性材料を平坦でない状態で基板上に堆積させた基板から平坦化処理が始まる。１つより多くの処理を利用するときには、バルクの除去は、高い除去速度をもたらし、次の処理（例えば、残渣除去）へ行く前に実質的に平坦である基板表面をもたらすように設計されている。ある処理では、基板に与えられるダウンフォースをより低くして導電性材料の高い除去速度を引き出すために、様々な薬品が開発されてきている。例えば、不動態化薬品は、基板の窪んだ領域の導電性材料を不動態化することによって基板表面の高くなった領域における高い除去速度を引き出し、それによってバルク除去処理の後でさらに平坦な表面をもたらす。
【０００５】
バルク除去および残渣除去を実行する処理パッドは、基板平坦化のために適切な機械的特性を有するとともに、研磨中に基板中での欠陥の発生を最小にする必要がある。かかる欠陥は、パッドの高くなった領域によって引き起こされる、または電解質溶液から析出する基板から除去した導電性材料の集積物や、パッドの摩滅した部分や、研磨スラリーからの研磨剤粒子の凝集物や、その他などの、パッドの表面上に配置される研磨副生成物によって引き起こされる基板表面のスクラッチであり得る。処理パッドの研磨電位は、一般的に、摩耗および／またはパッド表面上の研磨副生成物の集積物のために研磨中に低くなり、結果として最適状態に及ばない研磨品質をもたらす。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、半導体基板処理表面を維持するための方法が提供される。本方法は、一般に、半導体基板処理表面に対して測定の第１のセットを実行する工程と、ここでは、測定のセットが処理表面コンディショニングアームに結合された変位センサを使用して行われ、測定のセットに基づいて処理表面プロファイルを決定する工程と、処理表面プロファイルを「最小プロファイルしきい値」または「基準プロファイル」と比較する工程と、プロファイル比較の結果を伝達する工程とを含む。
【０００７】
一実施形態では、半導体基板処理表面を維持するための装置が提供される。本装置は、一般に、半導体基板から物質を除去するための半導体基板処理表面と、半導体基板処理表面の研磨性能を回復させるためのコンディショニングヘッドと、半導体基板処理表面に接触するようにコンディショニングヘッドの位置を定めるためのコンディショニングアームと、コンディショニングアームに結合された変位センサとを含む。変位センサは、半導体基板処理表面に対して測定のセットを実行し、測定のセットに基づいて処理表面プロファイルを決定し、処理表面プロファイルを最小プロファイルしきい値と比較し、プロファイル比較の結果を伝達するように構成される。
【０００８】
一実施形態では、半導体基板処理表面を維持するためのシステムが提供される。本システムは、一般に、半導体基板から物質を除去するための半導体基板処理表面と、半導体基板処理表面を回転させるための導電性プラテンと、半導体基板処理表面の研磨性能を回復させるためのコンディショニングヘッドと、半導体基板処理表面に接触するようにコンディショニングヘッドの位置を定めるためのコンディショニングアームと、コンディショニングアームに結合された変位センサとを含む。
【０００９】
したがって、本発明の上記の特徴を詳細に理解することができる方式で、上記に簡潔に要約されている本発明のより詳細な説明を、その一部が添付した図面に図示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを図示し、それゆえ、本発明は他の同様に有効な実施形態を許容することができるので、本発明の範囲を限定するようには見なされるべきではないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＥＣＭＰ処理システムの一実施形態を示す図である。
【図２】パッドアセンブリの一実施形態の分解組立等角投影図である。
【図３】ＥＣＭＰステーションの一実施形態の模式的斜視図である。
【図４】変位センサがコンディショニングアームにマウントされたＥＣＭＰステーションの模式的側面図である。
【図５】研磨方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、複数の図に共通な同一の要素を示すために、可能である場合には、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示される要素を、明示的な記述がなくとも他の実施形態において利益をもたらすように利用できることが考えられる。
【００１２】
本発明の実施形態は、一般に、半導体基板の生産において実行される研磨処理または平坦化処理に関する。電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）は、説明される研磨処理のうちの１つであり、機械的な力や、化学的な力および／または電気化学的な力の組み合わせによって半導体表面から前に堆積した物質を除去することを広く含む。機械的な力は、物理的接触またはこする作用を含むことができるが、これらに限定されず、化学的な力および／または電気的な力は、アノード溶解による物質の除去を含むことができるが、これに限定されない。
【００１３】
典型的には、平坦な状態を実現する目的でその一部を１つまたは複数のＥＣＭＰ処理によって除去することができるバルク導電性材料を平坦でない状態で基板上に堆積させた基板から平坦化処理が始まる。このバルク除去を実行する処理パッドは、基板平坦化のために適切な機械的特性（例えば、表面凹凸の大きさおよび構造）を有するとともに、研磨中に基板中の欠陥の発生を最小にする必要がある。処理パッドの研磨電位は、摩耗および／またはパッド表面上の研磨副生成物の集積のために研磨中に一般的に低くなり、結果として最適状態に及ばない研磨品質をもたらす。研磨パッドのこの最適状態に及ばないことは、パッド表面全体にわたって不均一なパターンまたは局所的なパターンで生じることがあり、これが導電性材料のでこぼこのある平坦化を引き起こすことがある。したがって、パッドの研磨性能を回復させるために、パッド表面を定期的にリフレッシュする、またはコンディショニングする必要がある。
【００１４】
パッドの研磨電位の低下がパッド表面上で不均一に生じた後で、パッドコンディショニング段階が、典型的には、パッド表面全体にわたり一様な方式で実施される。この一様なコンディショニング段階は、一般的にパッドを無差別にコンディショニングし、それが結果としてパッドの研磨電位の改善をもたらすことができる。しかしながら、一様なパッドコンディショニング段階は、研磨電位の局所的な低下を示しているパッドの領域に対処することもなく、研磨電位の僅かな低下または何の低下も示さないパッドの領域に対処することもない。したがって、最適な状態を、研磨電位の僅かな低下または何の低下も生じていないパッドの部分上で維持することができるが、研磨電位の大きな低下がある局所部分は、最適状態に及ばないままで残ることがある。
【００１５】
最適状態に及ばない研磨電位のパッドの局所部分における発生を最小にするために、処理パッドを監視することができ、様々な場所においてパッドの厚みを測定することができる。本発明の実施形態は、様々な場所において処理パッド厚みを測定するために処理パッドコンディショニングアームに結合された変位センサを組み込むことができる。コンディショニングアームに変位センサをマウントすることによって、処理パッド厚みを、通常の動作サイクルの一部の期間の間じゅう監視することができ、結果としてＥＣＭＰステーションの短いダウンタイムをもたらす。
【００１６】
例示的なシステム
図１は、ＥＣＭＰシステムの研磨ステーション１００の模式的な側面図である。例えば、ＥＣＭＰステーションは、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ  ＬＫ  ＥＣＭＰ（商標）または別の製造業者の類似の装置であってもよい。研磨ステーション１００は、一般に、コンディショニング装置１７０およびモータ（図示せず）によって回転されるプラテン２４０を含む。パッドアセンブリ２００では、導電性処理表面２１０が研磨ステーション１００の処理表面を定めるようにプラテン２４０の上側表面上に配置される。キャリアヘッド１１０は、パッドアセンブリ２００の上方に配置され、処理中にパッドアセンブリ２００に対して基板を保持するように適合されている。キャリアヘッド１１０は、処理中に基板とパッドアセンブリ２００との間に与えられる相対的な運動の一部を伝えることができる。一実施形態では、キャリアヘッド１１０は、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，  ＣａｌｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．から入手可能なＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤ（商標）ウェーハキャリアまたはＴＩＴＡＮ  ＰＲＯＦＩＬＥＲ（商標）ウェーハキャリアであってもよい。電解液等の処理流体を、処理流体源（図示せず）に結合されたノズル１２０によってパッドアセンブリ２００の処理表面２１０へ供給することができる。
【００１７】
一実施形態では、コンディショニング装置１７０は、支持アセンブリ１４０によって支持されるコンディショニングヘッド１５０またはコンディショニングディスクと、これらの間にあるコンディショニングアーム１４２を用いて結合された変位センサ１６０を含む。一実施形態では、変位センサ１６０は、コンディショニングアーム１４２と結合される。支持アセンブリ１４０は、基盤１３０に結合され、コンディショニングアーム１４２を介して、パッドアセンブリ２００と接触するようにコンディショニングヘッド１５０の位置を定めるように適合され、さらにそれらの間に相対的な運動を与えるように適合されている。パッドアセンブリ２００に対するコンディショニングヘッド１５０の相対的な運動の結果として、変位センサ１６０は、処理表面２１０の厚み測定を行うことができる。
【００１８】
コンディショニングヘッド１５０は、また、パッドアセンブリ２００の方へコンディショニングヘッドを制御可能な状態で押すために制御可能な圧力またはダウンフォースを与えるように構成されている。ダウンフォース圧力は、約０．７ｐｓｉ（約４９０ｋｇ／ｍ２）から約２ｐｓｉ（約１４００ｋｇ／ｍ２）の間の範囲であり得る。図３に矢印３５０および３４２によって示したように、コンディショニングヘッド１５０は、一般に、回転し、かつ／またはパッドアセンブリ２００の表面全体にわたりスイープ運動で横方向に移動する。一実施形態では、コンディショニングヘッド１５０の横方向の運動は、パッドアセンブリ２００の回転との組み合わせで、パッドアセンブリ２００の全表面をコンディショニングすることができるように、パッドアセンブリ２００のほぼ中心からパッドアセンブリ２００のほぼ外側端までの範囲で直線的であっても、円弧に沿ってもよい。コンディショニングヘッド１５０は、使用しないときには、パッドアセンブリ２００の端を超えてコンディショニングヘッド１５０を動かすためにそれ以上の運動範囲を有することができる。
【００１９】
研磨ステーション１００を、コントローラ（図示せず）によって制御することができることに留意されたい。コントローラは、研磨ステーション１００からフィードバック信号を受け取るハードウェアまたはソフトウェア論理を含むことができる。コントローラは、受け取ったフィードバック信号に基づいて表示のための信号を生成し転送することができ、表示装置へと前記情報を転送する。コントローラは、やはり、受け取ったフィードバック信号に基づいて引き続く研磨ステーション１００の動作に関する判断を下し、実施することができる。
【００２０】
図２は、電極２３０上に配置された導電性処理表面２１０を有し、これらの間にサブパッド２２０を有するパッドアセンブリ２００の分解組立等角投影図である。この実施形態では、導電性処理表面２１０が、研磨ステーション１００の処理表面を定める。導電性処理表面２１０および電極２３０は、パッドアセンブリ２００を電源２５０の両極に結合するために、それぞれ、少なくとも１つのコネクタ２５２、２５４を含む。電源２５０は、ＣＭＰ処理またはＥＣＭＰ処理が実行されるかどうかに応じてオプションである。サブパッド２２０は、導電性処理表面２１０に高い圧縮性を提供し、ＥＣＭＰ処理において導電性処理表面２１０がアノードとして作用し、電極２３０がカソードとして機能することを可能にするために、２つの導電性部分間の絶縁素子として機能する。電極２３０は、金や、スズや、ニッケルや、銀や、ステンレス鋼や、これらの派生物およびこれらの組み合わせからなる堅い金属シートか、箔か、またはメッシュであってもよい。パッドアセンブリ２００の様々なパーツは、典型的には処理互換性のある接着剤によって一緒に結合され、図１の研磨ステーション１００の一方または両方の内部に配置されているプラテンアセンブリ２４０の上側表面に取り外し可能な状態で取り付けられている。
【００２１】
導電性処理表面２１０は、導電性材料から作られることができる、および／またはポリマ母材中に固められた導電性粒子を含むことができる。例えば、導電性材料は、とりわけ、分散させた導電性粒子をその中に有するポリマ母材および／または導電性コートした織物等の処理表面２１０を備えた材料に全体的に分散される、または上記材料を含むことができる。導電性粒子は、金や、ニッケルや、スズや、亜鉛や、銅や、これらの派生物およびこれらの組み合わせ等の、金属の粒子であってもよい。導電性ポリマを、導電性箔またはメッシュであり得る導電性キャリア上に配置することができる。導電性処理表面２１０は、また、サブパッド２２０中の穴２２２に少なくとも部分的に位置合わせされている１つまたは複数の開口部２１４を含むことができる。導電性処理表面２１０が基板上の導電性材料に対して押し付けられるときに、開口部２１４および穴は、電極と基板表面との間で電解質の伝達を可能にするために電解液で満たされるように適合されている。電解液の流れおよび保持を高めるために、かつ基板から除去され処理表面から洗い流される物質のための通路を与えるために、溝またはチャネル２１２を導電性処理表面２１０上に形成することができる。パッドアセンブリの例は、２００６年１月３１日に発行された米国特許第６，９９１，５２８号、２００３年１２月２３日に出願された米国特許出願第１０／７４４，９０４号中に見つけることができる。特許および出願の両方とも、開示が本出願と矛盾しない範囲で、ここに参照することによって援用されている。
【００２２】
処理パッド２００の研磨電位は、一般的に、摩耗および／またはパッド表面上の研磨副生成物の集積のために研磨中に低くなり、結果として最適状態に及ばない研磨品質をもたらす。研磨パッドのこの摩耗は、パッド表面全体にわたって不均一パターンでまたは局所的なパターンで生じることがあり、これが導電性材料のでこぼこのある平坦化を引き起こすことがある。したがって、パッド表面を、パッドの研磨性能を回復させるために、定期的にリフレッシュする、またはコンディショニングする必要がある。これは、コンディショニングヘッド１５０によって行われる。
【００２３】
図３は、ＥＣＭＰシステムの研磨ステーション１００の模式的な上からの図である。コンディショニングヘッド１５０は、コンディショニングアーム１４２に結合されて示され、矢印３５０および３４２によって示したように、パッドの研磨性能を回復させるために、一般に、回転し、かつ／またはパッドアセンブリ２００の表面全体にわたってスイープ運動で横方向に移動する。一実施形態では、スイープ範囲は、パッドの外縁部分からパッドの中心部分までであり、すなわち、スイープ範囲は、その範囲がパッドの半径方向のコンディショニングを可能にするように径方向スイープ範囲である。別の実施形態では、スイープ範囲は、数分の１だけ径方向スイープ範囲よりも小さい。別の一実施形態では、スイープ範囲は、径方向スイープ範囲よりも大きいことがある。
【００２４】
コンディショニングヘッド１５０による繰り返しコンディショニングの結果として、最後には、処理パッド２００を交換する必要がある。しかしながら、パッドの入荷時の許容誤差や、ディスク間の摩耗速度の変動や、機器間の変動（例えば、コンディショニングダウンフォース較正）のために、通常、従来の手法が引き続き行われ、処理パッドの寿命は、最大にはされない。
【００２５】
図４は、変位センサ１６０がマウント装置４１０によってコンディショニングアーム１４２に結合されている本発明の実施形態を図示する。コンディショニングアームに結合されたセンサは、通常の動作サイクルの一部の期間の間じゅう処理パッド２００の厚みを様々な点において測定することを可能にすると同時に、付随の論理が測定データを取り込み、表示すること（例えば、処理パッドの２次元マップの生成）を可能にする。ある実施形態では、センサ１６０は、パッドの厚みを測定するためにレーザを利用することができる。別の実施形態では、センサ１６０は、誘導センサであってもよい。
【００２６】
レーザ型センサ１６０を組み込んでいる実施形態では、処理パッド２００の厚みは、直接測定される。コンディショニングアームは、プラテン２４０に対して一定の位置にあり、レーザ１６０は、アームに対して一定の位置にある。その結果、レーザ１６０は、プラテン２４０に対して一定の位置にある。処理パッドまでの距離を測定し、処理パッド２００までの距離とプラテン２４０までの距離との間の差を計算することによって、処理パッド２００の残りの厚みを決定することができる。ある実施形態では、レーザ型センサ１６０を使用する厚み測定の分解能は、２５μｍ以内であり得る。
【００２７】
誘導センサ１６０を組み込んでいる実施形態では、処理パッド２００の厚みは、間接的に測定される。コンディショニングヘッド１５０が処理パッド２００に接触するまで、コンディショニングアームは、回転軸の周りを動く。電磁場を放つ誘導センサは、回転型コンディショニングアームの端にマウントされる。誘導のファラデーの法則によれば、閉ループ内の電圧は、時間変化当たりの磁場の変化に正比例する。印加した磁場が強いほど、発生する渦電流が大きくなり、対向する磁場が大きくなる。センサからの信号は、センサの先端から金属プラテン２４０までの距離に直接関係する。プラテン２４０が回転するとき、コンディショニングヘッド１５０は、パッドの表面上に乗って動き、誘導センサは、処理パッド２００のプロファイルに従ってコンディショニングアームとともに上下する。誘導センサが金属プラテン２４０に近づくと、処理パッド摩耗の指標として、信号の電圧が増加する。センサからの信号は、処理され、処理パッドアセンブリ２００の厚みの変化を取り込む。ある実施形態では、誘導センサ１６０を使用する厚み測定の分解能は、１μｍ以内であってよい。
【００２８】
図５は、ＥＣＭＰまたはＣＭＰ処理パッド厚みおよびプロファイルを測定し監視するように構成された監視方法５００の一実施形態である。本方法は、５０２において処理パッド２００の装着により開始する。５０４において、コンディショニングアーム１４２に取り付けられたセンサ１６０は、様々な点において処理パッドの厚みを測定する。５０６において、異なる点の処理パッド２００の厚みが、処理表面プロファイルを生成するために利用される。一実施形態では、処理表面プロファイルは、処理パッドの２次元マップである。
【００２９】
５０８において、様々な点において測定したままのパッド厚みと最低限の許容可能なパッド厚みすなわち「最小プロファイルしきい値」との間で比較が行われる。最低限の許容可能なパッド厚みが、初期厚みの割合に基づいて操作員によって指定されるか、または当業者によって公知の任意の別の手段によって指定され得ることに、留意されたい。
【００３０】
パッド厚みが最低限の許容可能なパッド厚みよりも薄い場合には、５１０において図示したように、使用寿命の終わりに達した処理パッドを、取り除き廃棄することができ、新しい処理パッドを装着することができる。処理パッドが最低限の許容可能なパッド厚みよりも薄く摩耗した後では、研磨性能を回復させるためには処理パッドが薄すぎることがあるので、パッドを交換する必要がある。５１０における処理パッドの交換の後で、動作５０４−５０８を繰り返すことができ、新しい処理パッドを測定することができる。
【００３１】
しかしながら、処理パッドの厚みが最低限の許容可能な厚みよりも厚い場合には、５１２において、処理パッドが一様な様子で摩耗していることを確認するために、パッドの２次元マップが検査される。処理パッドの一様性を監視することによって、タイミングよく修復を行うことができ、パッドの使用可能な寿命を効果的に延長し、結果としてＥＣＭＰステーションのダウンタイムを短くする。例えば、処理パッドが不均一な状態で摩耗している場合には、処理パッドに沿ったコンディショニングヘッドからの圧力の分布を変えるために、コンディショニングヘッドの向きまたはコンディショニングアームの向きを修正することができる。さらに、コンディショニングアームの動作を修正するために、コントローラ論理を変更することができ、おそらく局所的な不均一性を小さくする。
【００３２】
処理パッドの摩耗が一様な場合には、５１４において、追加の処理パッドの測定を行う前に、標準的なＥＣＭＰ処理をその間に実行する遅延がある。物事の発生に応じて、遅延の長さを操作員により明示することができる、または当業者によって公知の任意の別の手段によって遅延の長さを指定することができることに、留意されたい。遅延は、動作５０４−５１２が繰り返される前に、通常の動作がその間に行われる時間である。
【００３３】
処理パッドが一様な様子で摩耗していない場合には、５１６において、処理パッド２００は修復される。ある実施形態では、動作５０４−５１２を、処理パッドの修復の直後に繰り返すことができる。これによって、不適切なパッド修復がその後に処理される基板を害することを制限するまたは防止することができる。
【００３４】
ある実施形態では、コンディショニングヘッドおよびコンディショニング素子のスイープ頻度を調節することができる。研磨電位の局所的な低下が確認される処理表面の部分に対してより積極的に、パッドの処理表面の一部分をコンディショニングするように、スイープ頻度を調節することができる。例えば、スイープ頻度は、円形の導電性パッドの回転速度に一部は基づくことができるであろう。この例では、パッドの形状およびＲＰＭが、プロファイル決定および、基板と導電性パッドとの間の接触面積に基づいて、高いスイープ頻度または低いスイープ頻度にすることを必要とすることがある。一実施形態では、スイープ頻度は、約５スイープ／分から約２０スイープ／分の間であってよく、例えば、約１０スイープ／分のように、約８スイープ／分から約１４スイープ／分の間であってもよい。
【００３５】
別の一実施形態では、スイープ範囲を、円形導電性パッドの処理表面全体にわたりスイープ範囲を変化させることによって調節することができる。例えば、円形導電性パッドの中心部は、円形導電性パッドの外縁部に比べて研磨電位の局所的な低下が大きくなる傾向があり、したがって、中心部分の平坦化を妨げることがある。この例では、スイープ範囲を、全半径スイープから、スイープ範囲がパッドのほぼ中心からパッドの中心からほぼ半径の四分の三までコンディショニングする四分の三スイープまで、変えることができる。この例では、パッドの半径の残りの四分の一は、コンディショニングされないであろう。円形パッドの外縁部が中心部分に比して低い平坦化電位を示す場合には、四分の三スイープを逆にして使用することができ、したがって、パッドの外縁部をコンディショニングし、パッドの中心近くのパッドの部分をコンディショニングしない。スイープ範囲の調節は、説明した割合に限定されず、パッドのコンディショニング必要性に応じて任意の割合であってもよい。
【００３６】
別の実施形態は、スイープ範囲の調節とパッドの回転運動とを組み合わせることができ、そこでは、スイープ範囲は任意のパッド回転数に対してのある割合の範囲である。スイープ範囲は、パッドＲＰＭのある所望の整数に対する割合であってよく、次に、フルスイープ範囲が、パッドＲＰＭのもう１つの所望の整数に対する割合として与えられる。例えば、研磨電位の大きな局所的な低下が中心部に比してパッドの外縁部で確認される場合には、中心部は外縁部よりもコンディショニングを少なくする必要がある。したがって、ハーフ−スイープを、パッドの外縁と外縁からおおよそ半分の半径との間で実施することができる。このハーフ−スイープは、例えば、パッドの約５回転から１０回転の間続けることができる。６回転目毎にまたは１１回転目毎に、それぞれ、フルスイープを、中心部のパッドの半分の半径をコンディショニングするために再び用いることができる。フルスイープを、パッドＲＰＭの任意の所望の整数回転の間続けることができ、ハーフ−スイープを、再び用いることができる。
【００３７】
コンディショニング素子ＲＰＭを、導電性研磨パッドの処理表面の様々な部分への強いコンディショニングを提供するために調節することができる。一実施形態では、コンディショニング中に、コンディショニング素子ＲＰＭをほとんど変化しないあるＲＰＭに固定することができる。一実施形態では、コンディショニング素子ＲＰＭは、約３０ＲＰＭと約１００ＲＰＭとの間であり、例えば、約４０ＲＰＭと約７０ＲＰＭとの間である。別の実施形態では、コンディショニングパラメータを、上記のように調節することができ、コンディショニング素子ＲＰＭを変えることができる。例えば、コンディショニングヘッドがパッドの外縁部分をコンディショニングしているときには、コンディショニング素子ＲＰＭを増加させることができ、中心部分をコンディショニングしているときには、減少させることができる。この実施形態では、外縁部を、中心部分よりももっと積極的にコンディショニングすることができる。中心部分を外縁部分よりももっと積極的にコンディショニングする必要がある場合には、外縁部に比して、中心部のコンディショニングをするときにはコンディショニング素子ＲＰＭをより高くすることができるであろう。
【００３８】
コンディショニングヘッドダウンフォースを、やはり、調節することができる。一実施形態では、パッドに対してコンディショニング素子に加えられるダウンフォースは、約０．７ｐｓｉ（約４９０ｋｇ／ｍ２）から約２．０ｐｓｉ（約１４００ｋｇ／ｍ２）の間の範囲で、例えば、約１．０ｐｓｉ（約７００ｋｇ／ｍ２）から約１．７ｐｓｉ（約１２００ｋｇ／ｍ２）の範囲で、ほとんど変化しない。別の実施形態では、コンディショニングパラメータを、上記のように調節することができ、ダウンフォースを変えることができる。例えば、コンディショニングヘッドがパッドの処理表面の外縁部分をコンディショニングしているときには、ダウンフォースを大きくすることができ、中心部分の処理表面をコンディショニングしているときには、小さくすることができる。この実施形態では、外縁部を、中心部分よりももっと積極的にコンディショニングすることができる。中心部分を外縁部分よりももっと積極的にコンディショニングする必要がある場合には、外縁部に比して、中心部をコンディショニングするときにはダウンフォースを高くすることができるであろう。
【００３９】
本明細書に開示のコンディショニング方法について、導電性パッドをコンディショニングすることを例示的に説明してきているが、非導電性パッドの処理表面が本コンディショニング方法から恩恵を受けることができるので、本発明は導電性パッドに限定されない。さらに、本明細書に開示の方法が円形パッドを用いて例示的に説明されてきているが、本発明は、この開示には限定されず、例えば、エンドレスベルト等の直線研磨システムや、供給ロールから取り出しロールへとプラテンを横切って前進するように構成されたパッドを使用する装置や、または研磨パッドを使用して基板を研磨するための任意の装置に使用することができる。本発明の他の実施形態およびさらに進んだ実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離することなく考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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