(57)【要約】  研磨システムは、上面を有するプラテン、プラテン上で支持された環状研磨パッド、基板を環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッド、そこからキャリアヘッドが吊るされるところの支持構造体であって、キャリアヘッドを研磨パッドにわたり側方に移動させるように構成された支持構造体、及びコントローラを含む。プラテンは、近似的にプラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能であり、環状研磨パッドの内側端部が、回転軸の周りに位置決めされている。基板が研磨パッドと接触している間に基板の一部分が環状研磨パッドの内側端部から張り出すように、支持構造体にキャリアヘッドを位置決めさせるように、コントローラが構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラテンであって、環状研磨パッドを支持するために上面が環状表面であるように、前記上面、及び近似的に前記プラテンの中央において前記上面内に開孔を有し、近似的に前記プラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能である、プラテン、
基板を前記環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッド、並びに
前記開孔内に又は前記開孔の下方に位置決めされたプローブを有し、前記環状表面の内側端部から張り出した前記基板の一部分をモニタリングするように構成された、in-situモニタリングシステムを備える、研磨システム。
【請求項２】
前記開孔が、前記プラテンを部分的にしかし完全にではなく通って延在する凹部を備える、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項３】
液体研磨残留物を前記凹部から排出するための前記プラテンを通る導管を備える、請求項２に記載の研磨システム。
【請求項４】
前記開孔が、前記プラテンを完全に通って延在する通路を備える、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項５】
前記プラテンを支持するリング軸受を備え、前記プローブが、前記リング軸受を通って垂直に延在する構造体上で支持されている、請求項４に記載の研磨システム。
【請求項６】
前記プローブが、前記プラテンの前記開孔の側壁に固定されている、請求項１に記載の研磨システム。
【請求項７】
研磨システムであって、
環状研磨パッドを支持するための上面を有するプラテンであって、近似的に前記プラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能なプラテンと、
基板を前記環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッドと、
前記プラテンの上方で延在する支持構造体であって、前記研磨システムの１以上の構成要素が固定されている支持構造体と、
前記支持構造体に連結され且つ前記支持構造体を支持する上側端、及び前記プラテン上で支持され又は前記プラテン内の開孔を通って延在する下側部分を有する、第１の支持ポストと、を備える、研磨システム。
【請求項８】
前記１以上の構成要素が、前記キャリアヘッド、調整器ヘッド、研磨液供給システム、又はパッドクリーナーのうちの１以上を備える、請求項７に記載の研磨システム。
【請求項９】
前記プラテンの側部に位置決めされた第２の支持ポストを備え、前記第２の支持ポストが、前記支持構造体に連結され且つ前記支持構造体を支持する上側端、及び静止した支持体上の下側端を有する、請求項７の研磨システム。
【請求項１０】
前記静止した支持体が、前記プラテンを支持するフレームを備え、前記第１の支持ポストが前記プラテン内の前記開孔を通って延在し、前記下側端が前記フレームに固定されている、請求項９に記載の研磨システム。
【請求項１１】
前記第１の支持ポストの前記下側端が、前記プラテン上で支持されている、請求項７に記載の研磨システム。
【請求項１２】
前記プラテンを前記支持ポストに連結するか又は前記支持ポストを前記支持構造体に連結する回転軸受を備える、請求項１１に記載の研磨システム。
【請求項１３】
上面を有するプラテンであって、近似的に前記プラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能なプラテン、
前記回転軸の周りに環状研磨パッドの内側端部を有する前記プラテン上で支持された環状研磨パッド、
基板を前記環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッド、
前記キャリアヘッドが吊るされるところの支持構造体であって、前記キャリアヘッドを前記研磨パッドにわたり側方に移動させるように構成された支持構造体、及び
前記基板が前記研磨パッドと接触している間に前記基板の一部分が前記環状研磨パッドの前記内側端部から張り出すように、前記支持構造体に前記キャリアヘッドを位置決めさせるように構成されたコントローラを備える、研磨システム。
【請求項１４】
前記環状研磨パッドの前記内側端部から張り出した前記基板の前記一部分をモニタリングするように位置決めされたプローブを有するin-situモニタリングシステムを備える、請求項１３に記載の研磨システム。
【請求項１５】
前記研磨システムの１以上の構成要素を支持するための支持ポストであって、前記プラテン上で支持され又は前記プラテン内の開孔を通って延在する下側部分を有する支持ポストを備える、請求項１３に記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板の化学機械研磨中のモニタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、通常、シリコンウエハ上に導電層、半導電層、又は絶縁層を連続的に堆積させることによって基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平坦面上に充填層を堆積させること、及び、充填層を平坦化することを含む。特定の用途に対して、充填層は、パターン層の上面が露出するまで平坦化される。例えば、導電性充填層が、パターニング済み絶縁層上に堆積し、絶縁層内のトレンチ又は孔を充填することができる。平坦化後、絶縁層の高くなったパターンの間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回路の間の導電経路を提供するビア、プラグ、およびラインを形成する。酸化物研磨などの他の用途では、非平面の表面上に既定の厚さが残るまで、充填層が平坦化される。加えて、基板表面の平坦化は、通常、フォトリソグラフィのために必要とされる。
【０００３】
化学機械研磨（CMP）は、認められた平坦化方法の１つである。この平坦化方法では、通常、基板がキャリア又は研磨ヘッドに取り付けられる必要がある。基板は、通常、露出面が回転する研磨パッドに接触するようにして置かれる。キャリアヘッドが、基板に制御可能な荷重をかけ、基板を研磨パッドに押し付ける。通常、研磨用の研磨スラリが、研磨パッドの表面に供給される。
【０００４】
CMPの１つの問題は、研磨プロセスが完了しているか否か、すなわち基板層が所望の平坦度若しくは厚さにまで平坦化されたか否か、又はどの時点で除去されたか材料が所望の量に達したかを、判定又は決定することである。スラリ分布、研磨パッドの状態、研磨パッドと基板の間の相対速度、及び基板への荷重の各ばらつきが、材料除去速度のばらつきを生じさせる可能性がある。これらのばらつき、及び基板層の初期厚さのばらつきが、研磨終点に到達するのに必要な時間のばらつきを生じさせる。したがって、研磨終点は、単なる研磨時間の関数として決定することができない。
【０００５】
あるシステムでは、基板は研磨中にin-situで、例えば、研磨パッドの窓を通して光学的にモニタリングされる。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、研磨システムが、プラテン、基板を保持するためのキャリアヘッド、及びin-situモニタリングシステムを含む。環状研磨パッドを支持するために上面が環状表面であるように、プラテンは、上面、及び近似的にプラテンの中央において上面内に開孔を有する。プラテンは、近似的にプラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能である。in-situモニタリングシステムは、開孔内に又は開孔の下方に位置決めされたプローブを有し、環状表面の内側端部から張り出した基板の一部分をモニタリングするように構成されている。
【０００７】
実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含み得る。
【０００８】
開孔は、プラテンを部分的にしかし完全にではなく通って延在する凹部であり得る。プローブは、凹部の底面上で支持され得るか、又は、プローブは、プラテン内に位置決めされ且つ凹部の底面と面一な上面を有する。プラテンは、液体研磨残留物を凹部から排出するための導管を有し得る。
【０００９】
開孔は、プラテンを完全に通って延在する通路であり得る。リング軸受がプラテンを支持し得る。プローブは、リング軸受を通って垂直に延在する構造体上で支持され得る。プローブは、プラテン内の開孔内の静止した位置に位置決めされ得る。プローブは、プラテンの開孔の側壁に固定され得る。
【００１０】
in-situモニタリングシステムは、光学モニタリングシステムを含んでよい。開孔の直径は、プラテンの直径の約５％から４０％であってよい。アクチュエータが、キャリアヘッドを研磨パッドにわたり側方に移動させ得る。そして、コントローラは、基板の一部分が環状表面の内側端部から張り出すように、アクチュエータにキャリアヘッドを移動させるように構成され得る。コントローラは、基板に対する研磨動作の前及び／又は後で、基板の一部分が環状表面の内側端部から張り出すように、アクチュエータにキャリアヘッドを移動させるように構成され得る。環状研磨パッドは、窓によって中断されない研磨層を有し得る。
【００１１】
別の一態様では、研磨システムが、環状研磨パッドを支持するための上面を有するプラテン、基板を環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッド、プラテンの上方で延在する支持構造体であって、研磨システムの１以上の構成要素が固定されている支持構造体、及び支持ポストを含む。プラテンは、近似的にプラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能である。第１の支持ポストは、支持構造体に連結され且つ支持構造体を支持する上側端、及びプラテン上で支持され又はプラテン内の開孔を通って延在する下側部分を有する。
【００１２】
実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含み得る。
【００１３】
１以上の構成要素は、キャリアヘッド、調整器ヘッド、研磨液供給システム、又はパッドクリーナーのうちの１以上を含み得る。支持構造体上のアクチュエータが、１以上の構成要素をプラテンにわたり側方に移動させ得る。第２の支持ポストが、プラテンの側部に位置決めされ得る。第２の支持ポストは、支持構造体に連結され且つ支持構造体を支持する上側端、及び静止した支持体上の下側端を有し得る。静止した支持体は、プラテンを支持するフレームを含み得る。研磨パッドは、プラテンの中心の周りで位置決めされた開孔を有する環形状を有する。
【００１４】
第１の支持ポストは、プラテン内の開孔を通って延在し得る。そして、下側端は、フレームに固定され得る。in-situモニタリングシステムが、プラテンを通る開孔内に位置決めされたプローブを有し得る。
【００１５】
第１の支持ポストの下側端は、プラテン上で支持され得る。回転ベアリング（rotary bearing）が、プラテンを支持ポストに連結し得るか、又は、回転ベアリングが、支持ポストを支持構造体に連結し得る。支持ポストは、回転軸と実質的に同一直線上にあり得る。プラテンは、近似的にプラテンの中央においてプラテンの上面内に凹部を有し得る。そして、第１の支持ポストの下側部分は、凹部の中へ延在し得る。第１の支持ポストは、研磨パッドを支持するプラテンの上面上で支持され得る。in-situモニタリングシステムは、凹部内に又は凹部の下方に位置決めされたプローブを有し得る。
【００１６】
別の一態様では、研磨システムが、上面を有するプラテンであって、近似的にプラテンの中心を通過する回転軸の周りで回転可能なプラテン、回転軸の周りに環状研磨パッドの内側端部を有するプラテン上で支持された環状研磨パッド、基板を環状研磨パッドに接触させた状態で保持するためのキャリアヘッド、そこからキャリアヘッドが吊るされるところの支持構造体であって、キャリアヘッドを研磨パッドにわたり側方に移動させるように構成された支持構造体、及び、基板が研磨パッドと接触している間に基板の一部分が環状研磨パッドの内側端部から張り出すように、支持構造体にキャリアヘッドを位置決めさせるように構成されたコントローラを含む。
【００１７】
実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含み得る。
【００１８】
該システムは、一度に１つだけのキャリアヘッドが基板を環状研磨パッドに接触させた状態で保持するように構成され得る。環状研磨パッドの内側端部を設ける開孔の中心は、回転軸と同一直線上にあり得る。in-situモニタリングシステムは、環状研磨パッドの内側端部から張り出した基板の一部分をモニタリングするように位置決めされたプローブを有し得る。環状研磨パッドは、窓によって中断されない研磨層を含み得る。
【００１９】
環状研磨パッドを支持するために上面が環状表面であるように、プラテンは、近似的にプラテンの中央において上面内に開孔を有し得る。開孔は、プラテンを部分的にしかし完全にではなく通って延在する凹部であり得る。導管が、液体研磨残留物を凹部から排出するためにプラテンを通って延在し得る。開孔は、プラテンを完全に通って延在する通路であり得る。支持ポストは、研磨システムの１以上の構成要素を支持し得る。そして、支持ポストは、プラテン上で支持され又はプラテン内の開孔を通って延在する下側部分を有し得る。
【００２０】
実施態様は、任意選択的に、以下の利点のうちの１以上を含み得る。in-situモニタリングシステムを設けている一方で、より優れた性能を有する研磨パッドの表面エリアの一部分は専ら研磨のためにあり得る。これは、高められた研磨速度を提供し得る。不十分な洗浄、不十分な調整、及びより高い表面温度などの問題が低減され得る。研磨の副産物は、中央エリアを通して除去され得る。したがって、副産物の管理は改良され欠陥が低減され得る。衝突を避けるための様々な構成要素の同期した動きは、より容易になり又は不必要であり得る。様々な構成要素のための支持構造体は、プラテンの中央エリアと接触し得る。結果として、カンチレバー構造が避けられ、機械的な安定性が高まり、振動及びノイズが低減され得る。
【００２１】
添付の図面及び以下の説明で、１つ以上の実施形態の詳細が記載される。その他の態様、特徴、及び利点は、これらの説明及び図面から、並びに特許請求の範囲から、明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】化学機械研磨システムの概略断面図を示す。
【図２】図１の化学機械研磨システムの概略上面図を示す。
【図３】開孔がプラテンを完全に通過する化学機械研磨システムの概略断面図を示す。
【図４】１以上の構造体がプラテン上で支持されている化学機械研磨システムの概略断面図を示す。
【図５】１以上の構造体がそれら自身プラテン上の凹部内で支持された化学機械研磨システムの概略断面図を示す。
【図６】支持ポストがプラテン内の開孔を通って延在する化学機械研磨システムの概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
様々な図面における類似の参照番号及び記号表示は、類似した要素を示している。
【００２４】
ある光学終点検出システムでは、光学モニタリング窓がプラテンの半径の中間近くに配置される。それによって、窓は基板の下方をスイープすることとなる。しかし、研磨表面内に窓を置くことは、研磨速度を低減させ得る。別の１つの問題として、研磨パッドの中央領域は、研磨パッドの他の領域と比較してより低い直線速度を有する。これは、不十分な洗浄、不十分なパッド調整、及びより高い温度などの、幾つかの問題をもたらし得る。それらの問題の全ては、研磨の均一性を低減させ得る。また別の１つの問題は、様々な構成要素、例えば、調整器のための支持構造体が、通常、プラテンの外側に取り付けられ且つプラテンを覆って延在するカンチレバーとして構成されるということである。そのようなカンチレバー構造体は、振動を受けやすく、ノイズを生成し、又は均一性に影響を与え得る。研磨パッド（及び任意選択的にプラテン）を環状構成に構成することによって、中央開孔は、他の構造体のモニタリングのため且つ／又は他の構造体の支持のために使用され得るか、又は単に使用されない状態で残され得る。それは、これらの問題の１以上に対処することができる。
【００２５】
図１及び図２は、基板１０を研磨するために動作可能な研磨システム２０を示している。研磨システム２０は、回転可能なプラテン２４を含み、環状研磨パッド３０はプラテン２４上に載置される。環形状を設けるために、孔３１が、少なくとも研磨パッド３０を通して形成される。
【００２６】
プラテンは、軸２５の周りを回転するように動作可能である。例えば、モータ２１が、駆動シャフト２２を回して、プラテン２４を回転させ得る。ある実施態様では、プラテン２４が、環状研磨パッド３０を支持するための環状上側表面２８を提供するように構成されている。環状上側表面２８を提供するために、開孔２６が、プラテン２４の中央において上側表面２８内に形成されている。開孔２６の中心は、回転軸２５と同一直線上にあり得る。例えば、開孔２６は円形であり、開孔２６の中心は回転軸２５と同軸であり得る。
【００２７】
ある実施態様では、開孔２６が、プラテン２４を部分的にしかし完全にではなく通って延在する凹部である。ある実施態様では、開孔２６が、プラテン２４を完全に通って設けられ（図３参照）、例えば、開孔２６が、プラテン２４を通る通路を設けている。ある実施態様では、（凹部であれ又は通路であれ）開孔２６が、２つの部分を含む。それらは、第１の直径を有する上側部分２６aと、異なる、例えば、より小さい直径を有する下側部分２６ｂとである。
【００２８】
開孔２６の直径（例えば、凹部として又はプラテン２４を通る通路の上側部分としての何れかの表面２８に隣接する部分）は、プラテン２４の直径の約５％から４０％であり、例えば、約５％から１５％又は２０％から３０％であり得る。例えば、直径は、３０から４２インチの直径のプラテン内で３から１２インチであり得る。
【００２９】
研磨パッド３０は、例えば、接着層によって、プラテン２４の上側表面２８に固定されていてよい。摩耗したときに、研磨パッド３０は、取り外され交換され得る。研磨パッド３０は、研磨表面３６を有する外側研磨層３２、及び、より軟性のバッキング層３４を有する、二層研磨パッドであってよい。研磨パッド３０は、パッド３０を通る開孔２６の外周を規定する内側端部３５を有する。パッド３０の内側端部３５は、円形であり得る。
【００３０】
研磨パッドを通る孔３１の直径は、研磨パッド３０の直径の約５％から４０％であり、例えば、約５％から１５％又は２０％から３０％であり得る。例えば、直径は、３０から４２インチの直径の研磨パッド内で３から１２インチであり得る。（例えば、図１、図３、図５、及び図６で示されているように）プラテンが開孔を含む場合、研磨パッド３０を通る孔３１の直径は、少なくともプラテン２４内の開孔２６の直径と同じ大きさであるべきである。
【００３１】
孔３１の中心は、回転軸２５と同一直線上にあり得る。例えば、孔３１は円形であり、孔３１の中心は回転軸２５と同軸であり得る。
【００３２】
研磨システム２０は、研磨液供給アーム３９、及び／又はすすぎ流体供給アームなどのパッド洗浄システムを含み得る。研磨中、アーム３９は、研磨液３８、例えば、砥粒を有するスラリを供給するように動作可能である。ある実施態様では、研磨システム２０が、一体型のスラリ／すすぎアームを含む。代替的に、研磨システムは、研磨液を研磨パッド３０に供給するために動作可能なプラテン内のポートを含んでもよい。
【００３３】
研磨システム２０は、研磨パッド３０に対して基板１０を保持するために動作可能なキャリアヘッド７０を含む。キャリアヘッド７０は、支持構造体７２、例えば、カルーセル又はトラックから吊るされ、キャリア駆動シャフト７４によってキャリアヘッドの回転モータ７６に連結されており、これによりキャリアヘッドが軸７１の周りで回転することができる。更に、キャリアヘッド７０は、例えば、アクチュエータによって駆動されるカルーセル内の径方向スロット内で移動することによって、モータによって駆動されるカルーセルの回転によって、又はアクチュエータによって駆動されるトラックに沿って前後に移動することによって、研磨パッドにわたり側方に振動する（oscillate）ことができる。動作中、プラテン２４はその中心軸２５の周りで回転し、キャリアヘッドは、その中心軸７１の周りで回転し、且つ研磨パッドの上面にわたり横方向に並進移動する。
【００３４】
ある実施態様では、一度に１つだけのキャリアヘッド７０が、研磨パッド３０の上方に位置決めされ、基板１０を研磨パッド３０と接触するように下げてよい。例えば、研磨システムは、例えば、米国特許第9,227,293号で説明されているように、複数の独立して回転可能なプラテンと支持構造体から吊るされた複数のキャリアヘッドを含み得るが、研磨システム２０は、１つだけのキャリアヘッド７０が特定の研磨パッド３０のために使用されるように構成されている。
【００３５】
キャリアヘッド７０は、研磨中に研磨パッド３０内の孔３１に基板１０が部分的に張り出すように、側方に位置決めされ得る。孔３１のために、研磨パッドの中央領域は使用されず、それは、均一性を改良し欠陥を低減させることができる。研磨パッド３０のために１つだけのキャリアヘッド７０を有することは、基板と基板の間の交差汚染のリスクを低減させ得る。
【００３６】
プラテン２４が開孔を含む場合、キャリアヘッド７０は、プラテン２４内の開孔２６と研磨パッド３０内の孔３１に基板１０が部分的に張り出すように、研磨中に側方に位置決めされ得る。
【００３７】
研磨システム２０は、研磨終点を判定するために使用され得る、in-situ基板モニタリングシステム５０、例えば、光学モニタリングシステム、例えば、分光学的な光学モニタリングシステムを含み得る。光学モニタリングシステムとして、in-situ基板モニタリングシステム５０は、光源５１と光検出器５２とを含む。光は、光源５１からプラテン２４及び研磨パッド３０内の開孔２６を通り、基板１０と衝突して基板１０から反射し光検出器５２に移動する。
【００３８】
in-situ基板モニタリングシステム５０は、プラテン２４内の開孔２６内に又は開孔２６の下方に位置決めされたプローブ６０を含み得る。プローブ６０は、プラテン２４の上面２８の下方に位置決めされている。プローブ６０は、開孔２６内に全体が位置決めされ、例えば、底面２７上に載置され得る。代替的に、プローブ６０は、プローブ６０の上端が開孔２６の底面２７と面一になるか又は底面２７の下方になるように、プラテン内に位置付けられ得る。代替的に、プローブ６０は、底面２７の下方でプラテン内に部分的に位置決めされ、且つ底面２７の上方で開孔２６内に部分的に位置決めされ得る。
【００３９】
光学モニタリングシステムの場合、光は、プローブ６０から基板１０へビーム６２で送信されることとなる。同様に、光は、基板１０からプローブ６０へ戻るように反射され得る。プローブ６０は、プラテン２４によって支持され且つプラテン２４と共に回転し得る。
【００４０】
例えば、二股光ケーブル５４が使用されて、光源５１からプローブ６０へ光を送信し、プローブ６０から光検出器５２へ戻るように光を送信することができる。二股光ケーブル５４は、「トランク」と２つの「ブランチ」５６及び５８とを含み得る。一方のブランチ５６は光源５１に接続され、他方のブランチ５８は検出器５２に接続され得る。プローブ６０は、二股ファイバケーブル５４のトランクの端を保持し得る。したがって、光源５１は、光を送信するように動作可能である。光は、ブランチ５６を通って伝達され、プローブ６０内に位置付けられたトランクの端から出て、研磨されている基板１０に衝突する。基板１０から反射された光は、光学ヘッド５３内に位置付けられたトランクの端で受信され、ブランチ５８を通って光検出器５２に伝達される。
【００４１】
プローブ６０は、単に光ファイバの端であってもよい。代替的に、プローブ６０は、１以上のレンズ、若しくは光ファイバの端に重なる窓、又は光ファイバの端を保持するための機械的な特徴を含み得る。
【００４２】
検出器５２の出力は、駆動シャフト２２内で回転カプラ、例えば、スリップリングを通過し、モニタリングシステム５０と研磨システム２０のためのコントローラ９０に至る、デジタル電気信号であり得る。同様に、モニタリングシステム５０が光学モニタリングシステムならば、光源５１は、コントローラ９０から回転カプラを通ってモジュール５０に至るデジタル電気信号内の制御コマンドに応答して、スイッチオン又はオフされ得る。
【００４３】
ある実施態様では、プラテン２４が、取り外し可能なin-situモニタリングモジュールを含む。光学モニタリングシステムのために、in-situモニタリングモジュールは、以下のもののうちの１以上を含み得る。すなわち、光源５１、光検出器５２、並びに光源５１から及び光検出器５２へ信号を送信及び受信するための回路である。
【００４４】
光源５１は、白色光源であってよい。一実施態様では、放射される白色光が、２００〜８００ナノメートルの波長を有する光を含む。適切な光源はキセノン・ランプ又はキセノン水銀ランプである。
【００４５】
光検出器５２は、分光光度計であってよい。分光光度計は、基本的に、電磁スペクトルの一部分にわたり光の特性、例えば、強度を測定するための光学機器である。適切な分光光度計は、格子分光光度計である。通常、分光光度計に対する出力は、波長の関数としての光の強度である。通常、分光光度計５２は、動作波長帯域、例えば、２００〜８００ナノメートル、又は２５０〜１１００ナノメートルを有する。
【００４６】
光源５１と光検出器５２は、それらの動作を制御しそれらの信号を受信するように動作可能なコントローラ９０に接続されている。
【００４７】
光学モニタリングシステムであるよりもむしろ、in-situ基板モニタリングシステム５０は、渦電流モニタリングシステムであり得る。この場合、プローブ６０は、磁場を生成するためにコアの周りにコイルが巻き付けられたコアであり得る。
【００４８】
コントローラ９０は、in-situモニタリングシステム５０から信号を受信するために、マイクロプロセッサを有し且つ研磨システムの近くに置かれたコンピュータ、例えば、パーソナルコンピュータを含み得る。コントローラ９０は、研磨終点を検出するために基板１０から収集されたデータを使用し、システム２０に、研磨を停止させ且つ／又は基板の研磨均一性を改良するために研磨中に与えられた研磨パラメータを調整させるようにプログラム可能でもあり得る。
【００４９】
研磨パッドの半径の中間ポイントの近くの窓を使用しないことによって、より優れた性能を有する研磨パッドの表面エリアのより大きな部分が研磨のために専ら使用され得る。一方で、プローブ６０は開孔２６内に位置付けられ得るので、システムは、未だin-situのモニタリングを提供することができる。
【００５０】
図３を参照すると、上述されたように、ある実施態様では、開孔２６がプラテン２４を完全に通過している。この場合、プラテン２４は、それ自身が環状体である。この構成に対して、駆動シャフト２２は、円筒体であり、リング軸受２２ａの上で支持され又はリング軸受２２ａによって設けられ得る。今度は、リング軸受２２ａが、研磨システム２０のフレーム上で支持される。ある実施態様では、駆動モータ２１が、リング軸受２２ａの上方の駆動シャフト２２の外側に連結されていてよい。
【００５１】
研磨システム２０がin-situ基板モニタリングシステム５０を含むならば、光学プローブ６０は、開孔２６内に位置決めされ得る。特に、プローブ６０は、開孔２６内で独立して立っていてよい。すなわち、プローブ６０は、プラテン２４が回転する間に静止したままである。同様に、in-situモニタリングモジュールは、プラテン２４が回転する間に静止したままであり得る。プローブ６０は、リング軸受２２ａを通って垂直に且つ駆動シャフト２２の内側に延在する構造体によって支持され得る。
【００５２】
代替的に、プローブ６０は、壁の内側に、例えば、開孔２６の垂直壁２６ｃ上に、又は開孔２６の上側部分２６ａと下側部分２６ｂとの間のレッジ（ledge）上に固定され得る。代替的に、プローブ６０は、プラテン２４の半径の中間ポイントの周りに位置決めされ、研磨パッドを通る光学的なアクセスは窓によって提供され得る（図４参照）。これらの２つの場合に、プローブ６０は、プラテン２４と共に回転することとなる。
【００５３】
図４及び図５を参照すると、ある実施態様では、１以上の構造体が、プラテン２４によって、特に、プラテン２４の中央において支持され得る。今度は、これらの構造体が、研磨システムの１以上の他の構成要素、例えば、キャリアヘッド７０、供給アームなどの研磨液供給システム、洗浄液供給アームなどのパッド洗浄システム、及び／又は調整システム４０を支持することができる。これらの実施態様では、開孔２６が、プラテンの中央、例えば、回転軸２５において研磨パッド３０を通して形成されている。
【００５４】
図４及び図５で示されている実施態様では、研磨システム２０が、プラテン２４を覆って延在する支持構造体１００を含む。支持構造体１００は、今度は、プラテン２４によって支持された支持ポスト８０によって少なくとも部分的に支持されている。例えば、回転軸受（rotary bearing）８２がプラテン２４上で支持され、支持ポスト８０の下側端が軸受８２上で支持され得る。支持ポスト８０の上側端は、支持構造体１００に連結されている。代替的に、回転軸受８２は、支持ポスト８０の上側端に位置付けられ、支持ポスト８０を支持構造体１００に連結し得る。軸受８２の回転軸は、プラテン２４の回転軸２５と同一直線上にあり得る。同様に、支持ポスト８０は、概して、プラテン２４の回転軸２５と同一直線上にあり得る。
【００５５】
図４で示されているように、プラテンは、プラテンの中央において凹部２６を有する必要はない。例えば、支持ポスト８０は、研磨パッド３０が取り付けられている同じ表面２８上で支持され得る。例えば、軸受８２は、表面２８上に又は表面２８の上方に位置決めされ得る。これらの実施態様に対して、in-situモニタリングシステム５０が存在するならば、プローブ６０は、プラテンの半径の中間の周りに位置決めされ、研磨パッド３０を通る光学的なアクセスは窓６４によって提供され得る。
【００５６】
代替的に、図５で示されているように、プラテンは、プラテンの中央において凹部２６を含み得る。例えば、支持ポスト８０は凹部２６の中へ突出し、且つ／又は軸受８２が凹部２６の底面２７上に位置決めされ得る。これらの実施態様に対して、in-situモニタリングシステム５０が存在するならば、支持ポスト８０及びプローブは凹部２６を共有する。例えば、プローブ６０は、図１について上述されたように位置決めされ得る。支持ポスト８０は、プローブ６０又はビーム６２をブロックすることなしに凹部２６の中央において位置決めされ得る。代替的に、図４について上述されたように、プローブ６０は、プラテンの半径の中間の周りに位置決めされ、研磨パッド３０を通る光学的なアクセスは窓６４によって提供され得る。
【００５７】
図４及び図５を参照すると、支持構造体１００は、プラテン２４の側部に位置決めされた第２の支持ポスト８４によっても部分的に支持され得る。第２の支持ポスト８４は、それ自身が静止したフレーム８６、例えば、プラテン２４を支持するフレームによって支持され得る。２つの支持ポイント（すなわち、１つはプラテン２４の外側、１つはプラテン２４の上方）を有することによって、支持構造体１００の振動とノイズが、プラテンを覆って突出するがプラテンの外側のみにおいて支持されているカンチレバー構造と比較して低減され得る。
【００５８】
支持ポスト８０と８４に対しては様々な形状が可能であるが、それらは、それらが支持構造体１００を支持する機能を実行する限り単純な梁である必要はないことが理解されるべきである。
【００５９】
支持構造体１００は、キャリアヘッド７０のための支持構造体に連結され得る。代替的に又は更に、支持構造体１００は、研磨流体供給アーム３９を支持することができる。代替的に又は更に、支持構造体１００は、パッド洗浄システムを支持することができる。代替的に又は更に、支持構造体１００は、調整器システム４０を支持することができる。
【００６０】
調整器システム４０は、回転可能な調整器ヘッド４２を含み得る。調整器ヘッド４２は、研磨パッド３０の研磨表面３６を調整するために、例えば、除去可能調整ディスク上に研磨下側表面を含むことができる。調整器システム４０は、調整器ヘッド４２を駆動するためのモータ４４、及びモータを調整器ヘッド４２に連結する駆動シャフト４６も含み得る。調整器システム４０は、調整器ヘッド４０を研磨パッド３０にわたり側方にスイープするように構成されたアクチュエータも含み得る。
【００６１】
支持構造体１００から支持されているキャリアヘッド７０、研磨流体供給アーム３９、パッド洗浄システム、及び／又は調整器ヘッド４２のうちの１以上は、支持構造体１００に沿って側方に摺動するように構成され得る。例えば、側方の動きを提供するために、リニアアクチュエータが、１以上の構成要素の各々に設けられ得る。１以上の構成要素は、支持構造体内のスロット内で摺動し得るか、又はトラックに沿って前後に動き得る。
【００６２】
図６を参照すると、支持ポスト８０は、開孔２６がプラテン２４を完全に通過して延在するシステム内に実装され得る。例えば、研磨システム２０からフレーム上に取り付けられた下側端を有するために、支持ポスト８０は、開孔２６、円筒駆動シャフト２２、及びリング軸受２２ａを完全に通過して延在し得る。
【００６３】
ある実施態様では、支持構造体１００が、第１の支持ポスト８０によってのみ支持されている。この場合、支持構造体は、プラテン２４を覆って延在するカンチレバー構造体である。したがって、これは、さもなければプラテンの側部上に空間を必要とし得る構成要素が、プラテンの中央においてポスト８０によって支持されることを可能にし、それは、研磨システム２０の設置面積を低減させ得る。
【００６４】
ある実施態様の動作に対して、例えば、（図１、図３、図５、及び図６で示されているように）プローブ６０が研磨パッド３０内の開孔２６の下方に位置決めされている場合に、コントローラ９０は、モータに基板１０が開孔２６から部分的に張り出す位置へキャリアヘッド７０を移動させるように構成され得る。すなわち、基板１０の一部分、例えば、基板の表面エリアの少なくとも半分は、研磨パッド３０と接触することとなり、一方で、基板の残りの部分は、研磨パッド３０を通って孔３１の内側端部３１ａから張り出すこととなる。これは、研磨動作中に間欠的に又は研磨動作の前及び／若しくは後にの何れかで行われ得る。
【００６５】
研磨副産物、例えば、使用されたスラリ又は研磨からのデブリは、研磨パッド内の孔３１及びプラテン内の開孔２６を通して除去され得る。例えば、開孔２６が凹部である場合、導管２９（図１参照）は、開孔２７の底面２７に連通し、流体研磨副産物が排出されることを可能にする。開孔２６がプラテンを通る通路を設けている場合、開孔それ自身が、流体研磨副産物が排出されるための導管を設けることができる。
【００６６】
本明細書で使用される基板という用語は、例えば、製品基板（例えば、複数のメモリ又はプロセッサダイを含む）、テスト基板、ベア基板、及びゲーティング基板を含み得る。基板は、集積回路の製造の様々な段階のものであってよく、例えば、基板はベアウエハであってよく、又は基板は１以上の堆積層及び／若しくはパターン層を含むことができる。基板という用語は、円板及び矩形薄板を含むことができる。
【００６７】
コントローラ９０及びその機能動作の実施形態は、１以上のコンピュータプログラム製品、すなわち、情報キャリア内、例えば、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ若しくはコンピュータなどの、データ処理装置によって実行するため、或いはその動作を制御するために、非一過性のマシン-可読記憶媒体、伝播信号内で実際に実施される、１以上のコンピュータプログラムなどの、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、若しくはハードウェア内に実装可能である。コントローラ９０は、入力データで動作すること及び出力を生成することによって、又は専用の論理回路、例えば、FPGA（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はASIC（特定用途向け集積回路）によって、機能を実行するように１以上のコンピュータプログラムを実行する、１以上のプログラム可能プロセッサによって設けられ得る。
【００６８】
上述の研磨システム及び方法は、種々の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何れか、或いはその両方は、研磨面と基板との間の相対運動を起こすために移動することができる。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（または何か他の形状の）パッドであることができる。研磨層は、標準の（例えば、充填材を伴うもしくは伴わないポリウレタン）研磨材料、軟性材料、または固定砥粒材料であってよい。相対配置に関する用語が使用されているが、研磨面及び基板は、垂直の配向に、または他の何らかの配向に保持され得ることは理解されるべきである。
【００６９】
本発明の特定の実施形態を説明してきた。他の実施形態が、下記の特許請求の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に列挙される作用を異なる順番で実行しても、所望の結果を得ることができる。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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