(57)【要約】【解決手段】研磨パッドが、ウェハおよびリテイナー・リングと相対して移動するＣＭＰシステムおよび方法は、ＣＭＰ工程のために、ウェハに要求圧力を加える命令を実行する。圧力演算、および圧力から力への変換の精度は、高分解能デジタル装置のような高分解能コンポーネントを使用することなく向上される。このように向上される精度は、デジタルおよびアナログの両方の処理を用いて、要求圧力、あるいは要求力の値を第１組の単位から第２組の単位へ、そしてまた第１組の単位に戻すように変換することにより実現される。量子化処理は、平均分解能デジタル装置によって処理されたデータを用いて実行される。その処理は、許容精度を有する圧力および力の演算値を取得するために、別々の処理装置の間で圧力／力のスケールと圧力／力設定ポイントデータとの両方を送信する処理で、その結果、量子化誤差が排除、あるいは大幅に減少され取得する。
2005509268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨において、演算処理のために、ウェハに加えられる圧力値の圧力範囲の中で所望の値を正確に表す方法であって、
前記圧力範囲のスケール区分を規定するために、前記圧力範囲をコンポーネント分解能値で分割する工程と、
前記所望の値を含む前記スケール区分の一つを識別するために第１の出力信号を生成する工程と、
前記識別されたスケール区分における前記要求値を規定する設定ポイントを識別するために第２の出力信号を生成する工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記コンポーネント分解能は、前記スケール区分の前記一つおよび前記設定ポイントの前記識別を表すデータを出力するデジタル装置の前記分解能である方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記第１の出力信号を生成する工程は、
前記識別されたスケール区分を分解能単位に変換し、
第１の信号変換要素を規定するために前記第１の出力信号の範囲を前記コンポーネント分解能で分割し、
前記識別されたスケール区分の前記カウント値に前記第１の信号変換要素を乗じることにより、分解能単位における前記識別されたスケール区分を前記第１の出力信号に変換すること
を備える方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記第２の出力信号を生成する工程は、
前記識別された設定ポイントを分解能単位に変換し、
第２の信号変換要素を規定するために、前記第１の出力信号の範囲を前記コンポーネント分解能で分割し、
前記識別された設定ポイントの前記カウント値に前記第２の信号変換要素を乗じることにより、分解能単位における前記識別された設定ポイントを前記第２の出力信号に変換すること
を備える方法。
【請求項５】
化学機械研磨パラメータの演算における量子化誤差を低減する方法であって、
第１および第２のデジタル処理装置の間の同期処理のための同期化データを規定する工程と、前記同期化データは、演算分解能と、演算に用いられる一組のパラメータ値と、前記第１および第２のデジタル処理装置の間における通信のための一組の出力パラメータデータ値と、前記パラメータと前記一組のパラメータ値を分割する複数のスケールの各々との間の関係を規定するスケールデータ変換関数と、前記スケールの中の特定の１つのスケールにおける前記パラメータ値の範囲と前記特定の１つのスケールにおける前記パラメータの要求値を規定する設定ポイントとの間の関係を規定する設定ポイントデータ変換関数とを規定することと、
前記第１の処理装置において前記同期化データに基づいて第１の第１の変換処理を実行する工程と、前記第１の変換処理は、前記パラメータの要求値で実行されるとともに、前記パラメータの前記要求値を前記スケールの中の特定の１つのスケールを表す第１の出力パラメータデジタルデータに変換することと、
前記第１のデジタル処理装置において、前記同期化データに基づいて第２の第２の変換処理を実行する工程と、前記第２の第２の変換処理は、前記要求値を、前記特定の１つのスケールにおける前記パラメータの前記要求値を規定する前記設定ポイントを表す第２の出力パラメータデジタルデータに変換するために、前記パラメータの前記要求値で実行されることと、
前記第２の処理装置において、前記同期化データに基づいて第３の第３の変換処理を実行する工程と、前記第３の第３の変換処理は、前記第１の出力パラメータデジタルデータを前記スケールの中の前記特定の１つのスケールを表すスケールデータに変換するために、前記第１の出力パラメータデジタルデータで実行されることと、
前記第２の処理装置において、前記同期化データに基づいて第４の変換処理を実行する工程と、前記第４の変換処理は、前記第２の出力パラメータデジタルデータを、前記パラメータの前記要求値を表すデジタルデータに変換するために、前記第２の出力パラメータデジタルデータで実行されることとを備える方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記第１の変換処理は、前記複数のスケール数で前記スケールデータ変換関数を規定するために、前記演算分解能を前記一組のパラメータ値の最高値に分割することを含み、前記各スケールは前記一組の値の範囲内でそれぞれが均等値である範囲を有し、前記第１の変換処理はさらに、前記パラメータの前記要求値に前記スケールのうちいずれが対応するかを識別することを含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記設定ポイントデータ変換関数は、前記特定のスケールにおける前記パラメータ値の前記範囲に対する前記パラメータの前記要求値の比率に基づいている方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、前記同期化データはさらに、１電圧値あたりのカウント数に換算した電圧変換値の基準を含み、前記第３の変換処理は、前記第１の出力パラメータデジタルデータをデジタルカウントデータに変換するために前記第１の出力パラメータデジタルデータの電圧値に前記電圧変換値を乗じることを含み、前記同期化データはさらに、前記スケールの中の特定のスケールあたりのカウント数で表されたカウント変換値の基準を含み、前記第３の変換処理は、前記デジタルカウントデータを前記スケールデータに変換するために、前記第１の出力パラメータデジタルデータの前記デジタルカウントデータ値に前記カウント変換値を乗じることを含む方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、前記設定ポイントデータ変換関数はさらに、１電圧値あたりのカウント数に換算した電圧変換値の基準を含み、前記第４の変換処理は、前記第２の出力パラメータデジタルデータをデジタルカウントデータに変換するために、前記第２の出力パラメータデジタルデータの電圧値に前記電圧変換値を乗じることを含み、前記設定ポイントデータ変換関数はさらに、前記スケールの中の前記特定の１つのスケールにおける前記要求パラメータに対応するカウント数で表されたカウント変換値の基準を含む方法。
【請求項１０】
パラメータの演算値を取得するためにパラメータの要求値を処理する際に演算分解能が用いられる、化学機械研磨パラメータを特定する際の量子化誤差を低減する方法であって、
前記演算分解能の相対的平均値を規定する工程と、
前記パラメータの前記要求値を含む一組の候補パラメータ値を含む前記一組のパラメータ値を規定する工程と、
一連の前記一組のパラメータスケールを取得するために、前記一組の前記パラメータの最高値を前記演算分解能値で分割する工程と、前記パラメータスケールは均一に増加する前記パラメータの候補値を表し、前記スケールはそれぞれが前記要求パラメータの前記値を超える値を含むとともに均等である前記パラメータ値の範囲を有することと、
前記パラメータの前記スケールのそれぞれに異なる第１の識別子を与える工程と、前記異なる第１の識別子の数は前記演算分解能の前記値と等しいことと、
前記スケールの中の任意の特定の１つのスケールの範囲内において設定ポイントを示すために、異なる第２の識別子を与えることにより前記パラメータの前記要求値を特定する工程と、前記設定ポイントは任意の特定のパラメータ値に対応し、前記異なる第２の識別子の数は、前記演算分解能の前記値と等しいこととを備える方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記パラメータの前記特定の要求値は前記パラメータの前記要求値を処理する処理装置に送信され、前記方法はさらに、
前記パラメータの前記要求値を示す２値出力を生成する工程を備え、前記出力は前記パラメータの前記要求値を含む前記スケールの中の前記特定の１つのスケールに対応する前記第１の識別子を表す第１のデータを含むとともに、さらに、前記スケールの中の前記特定の１つのスケールの範囲内で前記パラメータの前記要求値に対応する前記第２の識別子を表す第２のデータを含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法はさらに、
前記第１および第２の出力データを受信する工程と、
前記第１の識別子に対応する前記パラメータスケールの中の１つのスケールを選択すること、および、前記第２の識別子に対応する前記選択されたパラメータスケールの範囲内で値を選択することにより、前記出力を正確な変換量の前記パラメータの前記要求値に変換する工程と
を備える方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、前記演算分解能の前記相対的平均値を規定する工程は、１０ビットを超えない分解能を規定し、前記方法はさらに、
前記２値出力をウェハに加えられる力に変換する工程を備え、前記力の前記値は前記圧力の前記要求値に対応している方法。
【請求項１４】
力の単位で表される力を表す入力を、力駆動信号に換算した力を表すアナログ力出力に変換するアナログ演算における量子化誤差を低減する方法であって、
前記入力を二つのアナログ力信号と複数のデジタル論理信号とに変換する工程と、前記アナログ力信号は力駆動装置に入力される力駆動装置信号の範囲の境界を表し、前記範囲は力単位の前記力の前記値に対応する値を有する力駆動装置信号を含み、前記デジタル論理信号は１２ビット以下の分解能を有するとともに、力単位で前記力の前記値に対応する前記値を有する前記範囲における前記力駆動装置信号を表すことと、
前記デジタル論理信号の前記分解能に基づいて、前記二つのアナログ力信号間の差をアナログ力増分信号に変換する工程と、
前記デジタル論理信号により規定されている論理に基づいて、前記アナログ力増分信号をアナログ力設定ポイント信号に変換する工程と、
前記力駆動装置信号の前記値を決定するために、前記アナログ力信号の一つを前記アナログ力設定ポイント信号に加える工程と
を備える方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、前記差を変換する工程は、
前記力駆動装置信号の前記範囲を表すアナログ範囲信号を出力するために、前記二つのアナログ力信号間の前記差を決定する工程と、
前記アナログ力増分信号を出力するために、前記アナログ範囲信号を前記デジタル信号の前記分解能で分割する工程と
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法であって、前記アナログ力増分信号を変換する工程は、
アナログ論理信号を選択するために前記デジタル論理信号を用いる工程と、
前記アナログ力設定ポイント信号を出力するために、前記アナログ力増分信号に前記論理アナログ信号を乗じる工程と
を備える方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、前記各力駆動装置信号、前記二つのアナログ力信号、前記アナログ力増分信号、および前記アナログ力設定ポイント信号は電圧信号である方法。
【請求項１８】
化学機械研磨においてウェハに加えられる圧力値の範囲内で所望の値を処理する装置であって、前記処理は前記所望の値を表す際における精度の向上をもたらし、前記装置は、
前記圧力範囲のスケール区分を規定するために、前記圧力範囲をコンポーネント分解能の前記値で分割するようプログラミングされている処理装置を備え、
前記処理装置は、前記所望の値を含む前記スケール区分のうちの一つを識別するための第１の出力信号を生成するようプログラミングされ、
前記処理装置は、前記識別されたスケール区分における前記要求値を規定する設定ポイントを識別するために第２の出力信号を生成するようプログラミングされている装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記コンポーネント分解能は、前記スケール区分のうちの前記一つおよび前記設定ポイントの前記識別を表すデータを出力するデジタル装置の前記分解能である装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の装置において、前記第１の出力信号を生成するための前記処理装置の前記プログラミングは、
前記識別されたスケール区分を分解能単位に変換し、
第１の信号変換要素を規定するために、前記第１の出力信号の範囲を前記コンポーネント分解能で分割し、
前記識別されたスケール区分の前記カウント値に前記第１の信号変換要素を乗じることにより、分解能単位における前記識別されたスケール区分を前記第１の出力信号に変換する
プログラミングを備える装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置において、前記第２の出力信号を生成するための前記処理装置の前記プログラミングは、
前記識別された設定ポイントを分解能単位に変換し、
第２の信号変換要素を規定するために、前記第１の出力信号の範囲を前記コンポーネント分解能で分割し、
前記識別された設定ポイントの前記カウント値に前記第２の信号変換要素を乗じることにより、分解能単位における前記識別された設定ポイントを前記第２の出力信号に変換する
プログラミングを備える装置。
【請求項２２】
化学機械研磨パラメータの演算における量子化誤差を低減する装置であって、
自身の同期処理のための同期化データを格納するデータ記憶装置をそれぞれ備えている第１および第２のデジタルデータ処理装置を備え、前記同期化データは演算分解能と、演算に用いられる前記一組のパラメータ値と、前記第１および第２のデジタル処理装置間の通信のための一組の出力パラメータデータ値と、前記パラメータと前記一組のパラメータ値を分割する複数のスケールの各々との間の関係を規定するスケールデータ変換関数と、前記スケールの特定の１つのスケールにおける前記パラメータ値の範囲と前記特定のスケールにおける前記パラメータの要求値を規定する設定ポイントとの間の関係を規定する設定ポイントデータ変換関数とを規定し、
前記第１の処理装置は、前記同期化データを用いて、前記パラメータの要求値を前記スケールの特定の１つのスケールを表す第１の出力圧力デジタルデータへと第１の変換を実行するようプログラミングされ、
前記第１の処理装置はさらに、前記同期化データを用いて、前記パラメータの前記要求値を、前記特定のスケールにおける前記パラメータを規定する前記設定ポイントを表す第２の出力圧力デジタルデータへと第２の変換を実行するようプログラミングされ、
前記第２の処理装置はさらに、前記同期化データを用いて、前記第１の出力パラメータデジタルデータを、前記スケールの特定の１つのスケールを表すスケールデータへと第３の変換を実行するようプログラミングされ、
前記第２の処理装置はさらに、前記同期化データを用いて、前記第２の出力圧力デジタルデータを前記パラメータの前記要求値を表すデジタルデータへと第４の変換を実行するようプログラミングされている装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、第１の変換を実行するための前記第１の処理装置の前記プログラミングは、
前記複数のスケール数で前記スケールデータ変換関数を規定するために、前記演算分解能を前記一組のパラメータ値の最高値に分割する命令と、前記各スケールは前記一組の値の範囲内でそれぞれが均等値である範囲を有することと、
前記パラメータの前記要求値に前記スケールのいずれが対応するかを識別する命令とを備える装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の装置において、前記設定ポイントデータ変換関数は、前記特定のスケールにおける前記パラメータ値の前記範囲に対する前記パラメータの前記要求値の比率に基づく装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の装置において、前記同期化データはさらに、１電圧値あたりのカウント数に換算した電圧変換値の基準を含み、第３の変換を実行するための前記第２の処理装置の前記プログラミングは、
前記第１の出力パラメータデジタルデータをデジタルカウントデータに変換するために、前記第１の出力パラメータデジタルデータの電圧値に前記電圧変換値を乗じる命令を含み、
前記同期化データはさらに、前記スケールの中の特定のスケールあたりのカウント数に換算したカウント変換値の基準を含み、
第３の変換を実行するための前記第２の処理装置の前記プログラミングは、前記デジタルカウントデータを前記スケールデータに変換するために、前記第１の出力パラメータデジタルデータの前記デジタルカウントデータ値に前記カウント変換値を乗じる命令を含む装置。
【請求項２６】
請求項２２に記載の装置において、前記設定ポイントデータ変換関数はさらに、１電圧値あたりのカウント数に換算した電圧変換値の基準を含み、
第４の変換を実行するための前記第２の処理装置の前記プログラミングは、前記第２の出力パラメータデジタルデータをデジタルカウントデータに変換するために、前記第２の出力圧力デジタルデータの電圧値に前記電圧変換値を乗じる命令を含む装置。
【請求項２７】
圧力の演算値を取得するために、前記圧力の要求値を処理する際に演算分解能を用いる特定の化学機械研磨圧力の際における量子化誤差を低減するための装置であって、
前記圧力の前記要求値を含む一組の圧力値の範囲内にある圧力をウェハに加える研磨パッドが組み込まれている化学機械研磨システムと、
相対的平均値を有する演算分解能を用いてプログラミングされているとともに、さらに、一連の前記一組の圧力スケールを取得するために、前記一組の圧力の最高値を前記演算分解能の前記値で分割するようプログラミングされている第１のデジタル処理装置と
を備え、前記圧力スケールは均一に増加する前記圧力の候補値を表すとともに、それぞれが前記要求圧力値を超える値を含むとともに均等である圧力範囲を有し、
前記第１のデジタル処理装置はさらに、前記圧力の前記スケールにそれぞれ異なる第１の識別子を与えるようプログラミングされ、前記異なる第１の識別子数は、前記演算分解能の前記値と等しく、
前記第１のデジタル処理装置はさらに、前記スケールの中の任意の特定の１つのスケールの範囲内で設定ポイントを示すために、異なる第２の識別子を与えることにより、前記圧力の前記要求値を特定するようプログラミングされ、前記設定ポイントは任意の特定の圧力値に対応し、前記異なる第２の識別子の数は、前記演算分解能の前記値と等しい装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、前記特定の要求圧力値は、前記要求圧力値を処理する第２のデジタル処理装置に送信され、前記装置は、
前記要求圧力値を表す２値出力を生成するためにさらにプログラミングされた前記第１のデジタル処理装置を備え、前記出力は、前記要求圧力値を含む前記スケールの中の前記特定の１つのスケールに対応する前記第１の識別子を表す第１のデータを含むとともに、さらに、前記スケールの前記特定の１つのスケールの範囲内で前記要求圧力値に対応する前記第２の識別子を表す第２のデータを含む装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、前記第２のデジタル処理装置は、前記第１および第２の前記出力データを受信するよう構成されるとともに、前記相対的平均値を有する前記分解能でプログラミングされ、
前記第２のデジタル処理装置は、前記第１の識別子に対応する前記圧力スケールの中の一つを選択すること、および、前記第２の識別子に対応する前記選択された圧力スケールの範囲内で値を選択することにより、前記出力を正確な変換量の前記要求圧力値に変換するようプログラミングされている装置。
【請求項３０】
力の単位で力を表す入力を、力駆動装置に入力される信号形式で力を表すアナログ力出力に変換するアナログ演算における量子化誤差を低減する装置であって、
前記入力を二つのアナログ力信号と複数のデジタル論理信号とに変換するようプログラミングされている処理装置と、前記アナログ力信号は力駆動装置に入力される信号の範囲の前記境界を表し、前記範囲は力単位の前記力の前記値に対応する値を有する力駆動装置信号を含み、前記デジタル論理信号の各々は１２ビット以下の分解能を有し、前記デジタル論理信号の総和が力単位の前記力の前記値に対応する前記値を有する前記範囲における前記力駆動装置信号を表すことと、
前記二つのアナログ力信号間の差をアナログ力増分信号に変換する前記デジタル論理信号の前記分解能に対応する第１のアナログ回路と、
前記アナログ力増分信号をアナログ力設定ポイント信号に変換する前記デジタル論理信号により規定される論理に対応する第２のアナログ回路と、
前記力駆動装置信号の前記値を決定するために、前記アナログ力信号のうちの一つを前記アナログ力設定ポイント信号に加算する第３のアナログ回路と
を備える装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、力の単位で力を表す前記入力は入力分解能に基づき、前記入力分解能は前記デジタル論理信号の前記分解能に等しい装置。
【請求項３２】
請求項３０に記載の装置であって、前記第１のアナログ回路は、
前記力駆動装置信号の前記範囲を表すアナログ範囲圧力信号を生成する差分回路と、前記範囲は前記二つのアナログ力信号間の差であることと、
電圧に換算して前記アナログ力増分信号を出力するために、前記アナログ範囲電圧信号を前記デジタル信号の前記分解能の関数で分割する割算回路と
を備える装置。
【請求項３３】
請求項３０に記載の装置であって、前記第２のアナログ回路は、
アナログ論理電圧信号を選択するための前記デジタル論理信号の論理に対応するデジタル論理回路と、
前記アナログ力設定ポイント信号の電圧値を出力するために、前記アナログ電圧力増分信号に前記論理アナログ電圧信号を乗じるアナログ乗算回路と
を備える装置。
【請求項３４】
請求項３０に記載の装置であって、前記第２のアナログ回路は、
前記デジタル論理信号の前記分解能の各ビットに対応する１つの論理入力と、前記デジタル論理信号の前記分解能の各カウントに対応する１つの２値論理出力とを有する論理評価回路と、
前記デジタル論理信号の前記分解能の各カウントに対応する１つの乗算器を備える論理乗算回路と、各乗算器はそれぞれ各２値論理出力に対応する１つの２値論理入力と設定ポイント要素出力とを有し、前記乗算器は前記デジタル論理信号の前記分解能のカウント数に基づいて選択される異なる値を有する１つの論理電圧入力を含み、
第１の和を生成するために、前記設定ポイント要素出力のうちの２つを別々に順次加算する一連の加算回路と、前記加算回路は次の和を生成するために、次の設定ポイント要素を前記第１の和に加算するとともに、最終の次の和が前記分解能の前記カウント値より小さい数の値を有する和となるまで順々に加算し、
前記最終の次の和を第１の入力として有すると共に前記アナログ力増分信号を第２の入力として有し、前記アナログ力設定ポイント信号を出力する乗算回路と
を備える装置。
【請求項３５】
力の単位で力を表す入力を、力駆動装置に入力される信号形式で力を表すアナログ力出力に変換するアナログ演算における量子化誤差を低減する装置において、力の単位で力を表す前記入力は前記デジタル論理信号の前記分解能と等しい入力分解能に基づき、前記装置は、
前記入力を二つのアナログ力信号と複数のデジタル論理信号とに変換するようプログラミングされている処理装置と、前記アナログ力信号は力駆動装置に入力される力駆動装置信号の範囲の前記境界を表し、前記力駆動信号の前記範囲は力の単位における前記力の値に対応する値を有する力駆動装置信号の前記値を含み、前記デジタル論理信号は１２ビット以下の分解能を有するとともに、前記力の単位の前記力の前記値に対応する前記値を有する前記範囲における前記力駆動装置信号を表し、
前記力駆動装置信号の前記範囲を表すアナログ範囲電圧信号を生成する差分回路と、前記範囲は前記二つのアナログ力信号間の前記差であり、
電圧に換算して前記アナログ力増分信号を出力するために、前記アナログ範囲電圧信号を前記デジタル信号の前記分解能で分割する割算回路と、
前記アナログ力増分信号をアナログ力設定ポイント信号に変換する前記デジタル論理信号により規定されている論理に対応する第２のアナログ回路と、
前記力駆動装置信号の前記値を決定するために、前記アナログ力信号のうちの一つを前記アナログ力設定ポイント信号に加算する第３のアナログ回路と
を備える装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置であって、前記第２のアナログ回路は、
アナログ論理電圧信号を選択する前記デジタル論理信号の論理に対応するデジタル論理回路と、
前記アナログ力設定ポイント信号の電圧値を出力するために、前記アナログ電圧力増分信号に前記論理アナログ電圧信号を乗じるアナログ乗算回路と
を備える装置。
【請求項３７】
請求項３５に記載の装置であって、前記第２のアナログ回路は、
前記デジタル論理信号の前記分解能の各ビットに対応する１つの論理入力と、前記デジタル論理信号の前記分解能の各カウントに対応する１つの２値論理出力とを有する論理評価回路と、
前記デジタル論理信号の前記分解能の各カウントに対応する１つの乗算器を備える論理乗算回路と、各乗算器は各２値論理出力に対応する１つの２値論理入力と設定ポイント要素出力とを有し、前記乗算器は前記デジタル論理信号の前記分解能のカウント数に従って選択される異なる値を有する１つの論理電圧入力を含み、
第１の和を生成するために、前記設定ポイント要素出力のうちの２つを別々に順次加算する一連の加算回路と、前記加算回路は次の和を生成するために、次の設定ポイント要素を前記第１の和に加算するとともに、最終の次の和が前記分解能の前記カウント値より小さい数の値を有する和となるまで順々に加算し、
前記最終の次の和を第１の入力として、および、前記アナログ力増分信号を第２の入力として有する乗算回路と、前記乗算回路は前記アナログ力設定ポイント信号を出力すること
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、研磨処理中の製品のための高性能システムおよび技術に関する。具体的には、本発明は、要求ＣＭＰ圧力を示すデータを研磨（すなわち平滑化）ヘッドによって半導体ウェハのような加工中の製品に適用されるＣＭＰの力を示すデータに変換する精度を向上し、変換処理に用いられているデータのいくつかを与えるために平均的な分解能を有するコンポーネントが用いられている場合であっても、量子化誤差を最小限に抑えている化学機械研磨（ＣＭＰ）装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、ＣＭＰ処理は、ウェハのバフ研磨、洗浄、平滑化および研磨のために実施される。一般的な半導体ウェハはシリコンで製造され、２００ｍｍ、あるいは３００ｍｍ径の円盤となり得る。「ウェハ」という用語は、かかる半導体ウェハおよび電気回路、あるいは電子回路をサポートするために用いられるその他の平面構造、すなわち基板を説明し、含むために以下に用いられる。
【０００３】
集積回路素子の複雑さが増すにつれて、ウェハに堆積される誘電体を平滑化するＣＭＰ処理の精度を向上する必要が高まる。また、誘電体にパターニングされる金属線の数が増えるにつれて、余分な金属を除去するＣＭＰ処理において、より高い精度に対する必要性はより高まる。
【０００４】
一般的なＣＭＰシステムでは、ウェハは表面を露出してキャリアに載せられている。キャリアおよびウェハは、回転方向に回転する。例えば、回転するウェハおよび研磨パッドの露出した表面が、研磨力によって互いに接触するよう作用されるとともに、ウェハと研磨パッドとが互いに相対して横向きに移動する場合には、ＣＭＰ処理は達成され得る。
【０００５】
ウェハに加えられている研磨力の精度の実現について、二つの側面が問題となる。一旦、要求研磨圧力の値が決定されると、その値はまず、対応する要求力へと正確に変換され、次にその要求力を正確に示す要求力信号へと正確に変換されなければならない。その力信号は、力発生装置に適用される。次に、力発生装置によって加えられている実際の力は、力信号を調整するために測定され、フィードバックされなければならない。ウェハに加えられている実研磨力の反復測定を容易に実施するために、改良がなされてきた。しかしながら、要求圧力の値をより正確に力信号の値へと変換することがなお必要である。例えば、ＣＭＰシステムにおいては、研磨パッドの横位置がウェハに相対して変化すると、研磨パッドに接触しているウェハの露出部分の急速に変化する値に相関して、要求ＣＭＰ力の値を急速に変化させなければならないという要求が存在する。
【０００６】
先願のＣＭＰシステムおよび方法は、ウェハキャリアおよびキャリア上のリテイナー・リングに相対して研磨パッドを横向きに移動させるレシピ（すなわち一組の命令）を実施する。その相対移動は、研磨パッドとウェハの露出面との間、および、パッドと調整パックとの間の接触領域の値の急速な変化をもたらす。このように、各々が異なる接触領域に対する圧力が制御され得るように、かかる各接触領域が別々に研磨パッドと接触するよう作用すると変動する力の要求値の決定に合わせて、研磨パッド位置のフィードバックは調整される。フィードバックは、例えばウェハに対する相対的な研磨パッドの実横位置を連続的に示すエンコーダによりもたらされる。このように異なる接触領域のそれぞれの値は、エンコーダの出力に基づいて決定される。かかる接触領域の一つとその接触領域に加えられる圧力との組み合わせのそれぞれに対し、力信号は、それに対応する要求力を表すために出力（命令）される。各力信号は、例えば、ウェハのかかる接触領域の一つが、横方向の実変位が測定される特定の時点において、研磨パッドと接触するよう別々に動作されることにより力を供給する力発生装置（例えば、駆動装置）に適用される。
【０００７】
従来の出願における発明において、要求圧力値の力信号への変換が可能である場合においても、使用されている駆動装置が、従来のデジタル制御方法における制御性よりも優れたアナログ制御性を示す場合には、命令力信号の分解能を増加する必要がある。例えば、従来の空気圧駆動装置は分解能が低く（すなわち粗く）、２．５ポンド（１．１３４ｋｇ）の力のステップ、すなわち増分を備える。かかる粗い分解能にて、駆動装置は、例えば分解能が１０ビットである従来のデジタル制御方法と用いられ得る。詳細には、研磨圧の範囲は、およそ５０．２６平方インチ（１２７．６６平方センチ）面積を有する２００ｍｍのウェハに対して１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）となり得る。最大力は、５０２．６ポンド（１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）×５０．２６平方インチ（１２７．６６平方センチ）である。１０ビットに対応する力の増分（１０２４ステップの分解能により分割された力）は、およそ０．４９ポンド（２２２．３ｇ）である。したがって、機械的分解能の増分は、１０ビットデジタル増分よりも粗い。しかしながら、駆動装置が、実際には２．５ポンド（１１３４ｇ）より小さい（例えば、上述の一例としての０．４９ポンド（２２２．３ｇ）よりずっと小さい）増分にて力を加える機能を有する高分解能の駆動装置である場合には、従来のデジタル制御方法は、高い分解能の駆動装置を活用するために必要な小さい増分の命令力信号を送出することはない。
【０００８】
別の例は、分解能が低すぎる装置の利用に起因し得る誤差を示す。分解能は、通常、２ビット、４ビット、ｎビットなどで規定される。出力信号数（カウントあるいはステップ）は、２のｎ乗である。したがって、最低の２ビット分解能は、４カウント、すなわち４ステップに相当する。上述の要求圧力において、上述のデジタル方法における分解能は、要求圧力を要求力と要求力信号の値とに変換する力演算の特性を決定し、これらの特性は精度に影響を与えている。例えば、非常に低い２ビット分解能は、非常に低い２ビット演算分解能に相当する。２ビットの演算分解能を使用すると、１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）の圧力範囲は、２．５ｐｓｉ（１７．２４ＫＰａ）間隔の離散ステップ、すなわち、圧力値０、２．５、５．０、７．５および１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）に４分割される。ＣＭＰシステムが、例えば８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）の値の要求圧力に関して変換演算を行う場合には、圧力の増分（ステップ）は、０．２５ｐｓｉとなり、それがパラメータ分解能増分と称され得る。また、７．５ｐｓｉ（５１．７１ＫＰａ）は、要求圧力８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）に最も近い利用可能な出力圧力ステップの値である。かかる低分解能に起因する精度の問題について、処理のため要求圧力値８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）が入力される例により示す。変換演算は、要求圧力の値を変換しなければならない（例えば、ｐｓｉからカウント、電圧、カウント、そしてｐｓｉに戻る）。理想的には、変換後、要求圧力は厳密に８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）として出力される。しかしながら、非常に低い２ビット分解能が用いられている場合には、要求圧力値は圧力範囲のステップ値、０、２．５、５．０、７．５あるいは１０のうちのいずれの絶対値とも完全に一致しない。必要圧力８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）を示すために７．５ｐｓｉ（５１．７１ＫＰａ）という値を用いると、０．７５ｐｓｉ（５．１７ＫＰａ）の誤差、すなわち要求されている８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）の９．１パーセント（９．１％）の誤差をもたらす。現行のＣＭＰシステムにおいては、かかる大きな誤差は、許容されない。
【０００９】
この例を考慮すると、「量子化」という用語は、演算分解能が、許容される精度で演算結果を得る際において極めて重要となる演算処理に言及するために、本明細書中に用いられている。「量子化処理」は、演算結果を得るために、パラメータの初期値に演算処理を施す量子化である。上記一例としての量子化に起因するかかる一例としての９．１％の誤差は、本明細書中では、「量子化誤差」と呼ばれている。一般に、分解能値が高いと、ステップは小さい絶対値となる。このことに注意を向けると、通常、許容範囲外の量子化誤差は、演算を実施する際に用いられる演算分解能値が低すぎることが原因となり得る。例えば、上述の非常に低い分解能は、非常に低い演算分解能（２ビット）であり得る。かかる例における演算分解能のステップの高い絶対値（２．５ｐｓｉ（１７．２４ＫＰａ））は、非常に低い２ビット演算分解能のカウント値（すなわち４）で１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）圧力範囲を分割することにより決定されていた。演算ステップがこのように高くなると、ステップ数はより少なくなる。一方、この例において、圧力の絶対値（すなわちパラメータ）の増分（０．２５ｐｓｉ（１．７２ＫＰａ））は、絶対値２．５ｐｓｉ（１７．２４ＫＰａ）よりもかなり低い。上述のように、一例としての９．１％定量化誤差の値は、許容範囲外である。
【００１０】
３ビットの分解能といったより高い演算分解能が用いられる場合は、１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）圧力範囲は、８（２の３乗）分割され、より高い分解能に準じて、各ステップの絶対値はより小さく（１．２５ｐｓｉ（８．６２ＫＰａ））なる。絶対値１．２５ｐｓｉ（８．６２ＫＰａ）のステップを使用すると、一例としての要求値８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）に最も近い８．０ｐｓｉ（５５．０４ＫＰａ）の演算ステップとなり、量子化誤差は、０．２５ｐｓｉ（１．７２ＫＰａ）、すなわち要求値８．２５ｐｓｉ（５６．８８ＫＰａ）の３．０３％となる。この例によると、演算分解能が高くなるにつれて、ステップ数が増加し、各ステップの値および量子化誤差は減少することが分かる。
【００１１】
上述の各例における量子化誤差を決定する方法は、許容できる量子化誤差が、比較的低いコンポーネント分解能の、デジタルからアナログへの変換機およびアナログからデジタルへの変換機のようなデジタル装置の使用に起因するか否かを判断するための「正規基準」と呼ばれている。かかる正規基準は、本発明の主旨に基づくものではない。
【００１２】
分解能が高くなると有効性が減少するコンポーネントの一例としてのかかるデジタル装置を引き続き用いる場合、かかるデジタル装置は、駆動装置に適用されているコマンド信号の値（電圧）を決定する上で必要不可欠である。しかしながら、高いコンポーネント分解能（例えば、およそ１０、あるいは１２ビットを越える）を有するかかるデジタル装置の利用は限られている。リファレンスは、使用されている駆動装置が従来のデジタル制御方法における制御性よりも優れたアナログ制御性を示す場合には、命令された力信号の分解能を高める上述の必要性に対応して作成される。このようなコンポーネント分解能を高める要求は、上述の利用制限と両立しない。したがって、コンポーネントの有効性を確立する基盤として、１０から１２ビットの平均分解能のデジタル装置を用いると同時に、命令されている力信号の分解能を高める必要がある。しかしながら、上述の圧力、領域および力の値の処理過程においてデジタル装置出力を処理し、上記変換を行う従来の方法は、例えば、有効性がより低く、高分解能のデジタル装置の使用にある程度基づいている場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、圧力および力命令信号の精度が機械駆動装置の分解能を超えると共に、高分解能デジタル装置のような高分解能で、入手が困難なコンポーネントに対する依存がより低いＣＭＰシステムおよび方法が必要である。要求ＣＭＰシステムにおいて、かかる要求は、例えば研磨パッドがＣＭＰ処理中にウェハキャリアに相対して横向きに移動する際に、かかるウェハキャリアに加えられる力の値をより正確に演算する方法に対するものであって、この方法においては、かかる演算の精度は、高分解能のデジタル装置の使用に依存していない。さらに、このように向上した精度は、演算にデジタルおよびアナログ処理の両方が含まれるとしても、実現されるべきである。さらに、例えば、要求圧力、あるいは力の値を、第１組の単位から第２組の単位へ、その後、第１組の単位へと戻るよう変換する要求が有り得る場合においても、この向上した演算精度は実現されるべきである。かかる変換において、例えば、第１組の単位における必要圧の値は、変換後の値を変換前と同じにするべきである。別の観点においては、次に、高分解能のデジタル装置を使用することなく効果的で、算出される平均演算分解能が許容精度を有する演算結果を得る際にあまり重要ではなく、その結果として、量子化誤差が排除されている、あるいは大幅に減少されている量子化のための方法および装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
概して、本発明は、圧力および力の演算精度が、デジタル−アナログ変換器、およびアナログ−デジタル変換器等の高分解能デジタル装置のような、高分解能で入手の困難なコンポーネントの使用にほとんど依存しないＣＭＰシステムと方法とを提供することにより、これらの要求を満たす。本発明のＣＭＰシステムおよび方法は、例えば、ＣＭＰ処理中にウェハキャリアに相対して研磨パッドが横向きに移動する際に、かかるウェハキャリアに加えられる力の値をより正確に演算する方法を提供する。このような演算精度は、高分解能デジタル装置の使用に依存しない。さらに、この向上した精度は、演算がデジタル処理およびアナログ処理の両方を含む場合においても、また、要求される圧力、あるいは力の値を、例えば、ある一組の単位から第２組の単位に、そして再び第１組の単位に戻すように変換する必要があり得る場合においても実現される。このような変換において、例えば第１組の単位における圧力値は、変換後にも、変換前と同じ値を有し得る。本発明のＣＭＰシステムおよび方法により、量子化処理は、高分解能デジタル装置によるデータを使用することなく実行可能であるため、平均演算分解能は、許容精度を有する演算結果を得る際にほとんど重要ではなく、これによって、量子化誤差が排除、あるいは大幅に低減される。
【００１５】
本発明の一態様は、要求圧力値を処理する際に演算分解能を用いて、要求圧力演算値を取得するＣＭＰ圧力の特定時における量子化誤差の低減に関する。装置は、演算分解能の相対的平均値（例えば１０から１２ビット）を規定し、一組の圧力値を規定するために提供される。その一組の値は、要求圧力値を含む候補圧力値を含んでいる。一組の値の中の最高圧力値は、一連の一組の値の圧力スケールを取得するために、演算分解能値で分割される。圧力スケールは、均一に増加する候補圧力値を表し、そのスケールは、それぞれが要求圧力の値を越える値を有するとともに均等である圧力の範囲を含む。異なる第１の識別子は、圧力の各スケールに備えられ、その異なる第１の識別子の数は、演算分解能値と等しい。要求圧力値は、スケールの中の任意の特定の１つのスケールの範囲内で設定ポイントを示すために、異なる第２の識別子を備えることにより特定される。設定ポイントは、任意の特定の圧力値に対応する。異なる第２の識別子の数は、演算分解能値と等しい。
【００１６】
本発明の別の態様は、化学機械研磨においてウェハに加えられる圧力値の圧力範囲内で要求値を正確に示す、演算処理の方法に関する。この方法の工程は、圧力範囲のスケール区分を規定するために、圧力範囲をコンポーネント分解能値で分割することを含む。別の工程は、要求値を含むスケール区分の一つを識別するために、第１の出力信号を生成する工程である。最後の工程は、識別されたスケール区分における要求値を規定する設定ポイントを識別するために、第２の出力信号を生成する工程である。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、パラメータ値の範囲内にある可変パラメータの要求値を、演算処理のためにより正確に表すことに関する。デジタル装置等のシステムコンポーネントは選択され、増分数で規定されている処理分解能を有する。演算信号の演算信号範囲は、要求パラメータ値がパラメータ範囲において変化し得る量を表すために規定される。処理装置は、パラメータ範囲内で複数のスケールを表すために、演算信号範囲を処理分解能の増分数で分割するようプログラミングされ、各々のスケールは、１増分あたりの許容単位数であり、スケール数は増分数とほぼ同等である。スケールの一つは選択され、要求パラメータ値を識別する設定ポイントを含み、選択されたスケールは単位のスケール範囲を有する。選択されたスケールは、演算信号範囲内にある第１の出力信号で表され、設定ポイントは、演算信号範囲内にある第２の出力信号で表される。
【００１８】
本発明のさらに別の態様は、第１、および第２のデジタル処理装置の同期化演算処理のための同期化データを規定することにより、演算における量子化誤差を低減することに関する。演算処理は、パラメータを表すデータで実行される。同期化データに基づいて、第１および第２のデータ変換処理は、第１のデジタル処理装置により実施される。第１のデータ変換処理は、パラメータの初期値を、スケール関数における複数のスケールのうちの１つのスケールに対応する第１のデジタルデータに変換する処理である。１つのスケールは、一組のパラメータ値の全範囲内において、パラメータ値の１つの範囲を識別する。第２のデータ変換処理は、初期値を、スケールに対応する値の１つの範囲における１つの設定ポイントを識別する範囲関数に対応する第２のデジタルデータに変換する処理である。同期化データに基づいて、第２のデジタル処理装置は、第１および第２のデジタルデータを、パラメータの正確な初期値をデジタルで表すデータ項目に変換する。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、ＣＭＰ圧力の演算における量子化誤差の低減に関する。同期化データは、第１のデジタル処理装置と第２のデジタル処理装置との同期化処理のために規定されるデータである。同期化データは、演算分解能と、演算に用いられる一組の圧力値と、前記第１の処理装置と第２の処理装置との間の通信のための一組の出力圧力データと、要求研磨圧と一組の圧力値を分割する複数のスケールのうちの各一つとの間の関係を規定するスケールデータ変換関数と、スケールの中の特定の１つのスケールにおける圧力の範囲と特定のスケールにおける１つの要求圧力値を規定する設定ポイントとの間の関係を規定する設定ポイントデータ変換関数とを規定している。第１の処理装置は、同期化データに基づいて第１の変換処理を行う。第１の変換処理は、要求圧力値で行われ、要求圧力値をスケールの中の特定の１つのスケールを表す第１の出力圧力デジタルデータに変換する。第１のデジタル処理装置はさらに、同期化データに基づいて第２の変換処理を行う。第２の変換処理は、要求値を、特定のスケールにおける要求圧力を規定する設定ポイントを表す第２の出力圧力デジタルデータに変換するために、要求圧力値で実行される。第２の処理装置において、第３の変換処理は、同期化データに基づいて行われる。第３の変換処理は、第１の出力圧力デジタルデータを、スケールの中の特定の１つのスケールを表すスケールデータに変換するために実行される。４次変換は、同期化データに基づいて、第２のデジタル処理装置により行われる。第４の変換処理は、第２の出力圧力デジタルデータを、要求圧力値をより正確に表すデジタルデータに変換するために、第２の出力圧力デジタルデータで実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、上述の問題を解決するためのＣＭＰシステムおよび方法を説明する。かかるＣＭＰシステムおよび方法は、高分解能デジタル装置のような、入手困難で、高分解能なコンポーネントの使用にほとんど依存しないＣＭＰ関連演算の精度を提供する。かかる本発明のＣＭＰシステムおよび方法は、例えば、ＣＭＰ処理中にウェハキャリアに相対して研磨パッドが横向きに移動する際に、かかるウェハキャリアに加えられる圧力および力の要求値を、より正確に演算する方法を提供する。かかるＣＭＰシステムおよび方法により、高分解能のコンポーネントを利用することなく量子化処理が実行可能となり、これによって、算出される平均演算分解能は、許容精度を有する演算結果を取得する際にほとんど重要とされない。その結果、量子化誤差は排除、あるいは大幅に低減される。
【００２１】
本発明の完全な理解を促すために、以下の記述において詳細を説明する。しかしながら、当業者にとっては、本発明がこれらの詳細の一部もしくはすべてがなくとも実行可能であることが理解されるだろう。その他にも、本発明を不明瞭にしないように、周知の処理工程および構造についての詳細な説明は省略した。
【００２２】
図１Ａから１Ｄを説明すると、例えば、要求される化学機械研磨（ＣＭＰ）圧力Ｐを、ＣＭＰヘッド２０２によってウェハ２０４に加えられる力Ｆに変換する精度を向上させるための分解能増大特性を有するシステム２００を備える、本発明の好適な実施例を概略的に示す。一般に、ウェハ２０４に相対するＣＭＰヘッド２０２の位置を示すエンコーダ信号２１０を提供するために、システム２００は、エンコーダ２０８（図１Ｄ）を使用し得る。システム２００はさらに、例えばＣＭＰ処理のように、要求されるウェハ２０４の処理のために、システム２００の処理方法を指示するレシピ２１３を処理するため、パーソナルコンピュータ等の処理装置２１２も使用し得る。処理装置２１２は、定格処理能力が６００ＭＨｚペンティアムＴＭシリーズプロセッサ、あるいは同等で、例えば、スティープルチェイス社が販売するＮＴ  Ｏ／Ｓやビジュアルロジック制御プログラム（ＶＣＬ）上で動作するパーソナルコンピュータとしてよい。処理装置２１２は、研磨、もしくは平滑化のパッド２２０により加えられるべき要求圧力Ｐをそれぞれ表す別々の信号、２１４、２１６、および２１８を出力し得る。例えば、信号２１４は、ウェハ２０４上のパッド２２０により加えられる、このような圧力Ｐｗｐの値を表す。信号２１６は、調整パック２２２上のパッド２２０により加えられる、別のこのような圧力Ｐｃｐの値を表す。信号２１８は、リテイナー・リング２２４上のパッド２２０によって加えられる、さらに別のこのような圧力Ｐｗｐの値を表す。図１Ｄに示すように、通常、文字「Ｐ」を使用して、このような要求圧力を表す。要求圧力Ｐのうちの特定の１つの圧力は、Ｐｗｐ、ＰｃｐあるいはＰｒｐを使用して示すことにより表される。図１Ｄに示す項目の「圧力プロファイル」は、任意のこのような圧力Ｐの値が一定であること、あるいはこのような値が時間と共に変動することを、レシピ２１３により特定され得る様子を示す。
【００２３】
本発明を明示するために、圧力Ｐの値が一定であり、ヘッド２０２およびパッド２２０が、ウェハ２０４、パック２２２、およびリング２２４に相関して移動し得る状態（図１Ａの矢印２２６参照）において説明する。当然のことながら、圧力Ｐは、システム２００の動作中に変動し得る。一例における一定圧力状態では、相対移動によって、ウェハ２０４、パック２２２、およびリング２２４のそれぞれに対するパッド２２０の重複（すなわち接触）領域ＡＷ（図１Ｂ）と、領域ＡＣおよび領域ＡＲ（図１Ｃ）との値の変化がもたらされる。圧力Ｐは、領域Ａに加えられる力Ｆを表す。この例においては、各圧力Ｐｗｐ、Ｐｃｐ、Ｐｒｐの値は一定に維持されたまま、パッド２２０が矢印２２６の向きに移動すると、各領域Ａｗｐ、Ａｃｐ、Ａｒｐに加えられている各力Ｆｗｐ、Ｆｃｐ、Ｆｒｐの値は、各領域ＡＷ、ＡＣ、ＡＲの値の変化に応じて変更されなければならない。図１Ｄに示す項目、「力プロファイル」は、任意のかかる圧力Ｐの値を内容を定めるレシピ２１３に応じて、対応する力Ｆの値（例えば、Ｆｒｐ、Ｆｃｐ、Ｆｗｐ）が時間の経過により変動し得ることを示す。エンコーダ信号２１０および圧力信号２１４、２１６、２１８は、多軸型の力制御装置２２８に与えられ、軸の一つはウェハ２０４、別の軸はパック２２２、さらに別の軸はリング２２４に対応する。力制御装置２２８は、ロゴソール社が販売する、軸あたりの処理能力が４８６シリーズのインテル（商標）プロセッサ、あるいは同等の処理能力を有するプログラミング可能な信号プロセッサ（ＤＳＰ）としてよい。このような処理装置２２８は、それぞれが上述のように対応する３本の軸を備え、これによって３本の軸は同時に処理され得る。
【００２４】
制御装置２２８のウェハ軸は、領域Ａｗｐ、Ａｃｐ、Ａｒｐにそれぞれ対応する領域処理装置２３０Ｗ、２３０Ｃ、２３０Ｒにおいて、エンコーダ信号２１０を処理する。各信号２３２Ｗ、２３２Ｃ、２３２Ｒは、ある瞬間の、パッド２２０とウェハ２０４、パック２２２、およびリング２２４のそれぞれとの特定の相対位置に対応する各領域、Ａｗｐ、Ａｃｐ、Ａｒｐを表す。各信号２３２Ｗ、２３２Ｃ、２３２Ｒは、各圧力信号２１４、２１６、２１８と各領域信号２３２Ｗ、２３２Ｃ、２３２Ｒとを、例えばポンドなどの力の単位で表される各力Ｆｗｐ、Ｆｃｐ、Ｆｒｐを表す各信号２３６Ｗ、２３６Ｃ、２３６Ｒに変換する各力処理装置２３４Ｗ、２３４Ｃ，２３４Ｒに与えられる。信号２３６Ｗ、２３６Ｃ、２３６Ｒは、信号２３６Ｗ、２３６Ｃ、２３６Ｒにそれぞれ対応するセクションを有するアナログ論理処理装置２３７に与えられる。アナログ論理処理装置２３７の各セクションは、ウェハ２０４、パック２２２、リング２２４のそれぞれに要求圧力Ｐｗｐ、Ｐｃｐ、Ｐｒｐをそれぞれ加えるために、ウェハ２０４、パック２２２、リング２２４をパッド２２０の方に作用させる各力駆動装置２３９Ｗ、２３９Ｃ、２３９Ｒ（図１Ａ）に対し、各力信号２３８Ｗ、２３８Ｃ、２３８Ｒを与える。上述のように、力駆動装置２３９は、上述の低分解能空圧駆動装置ではなく、線形電磁駆動装置のような高分解能型の駆動装置としてよい。
【００２５】
処理装置２１２、力制御装置２２８、およびアナログ論理処理装置２３７は、上述の量子化誤差が排除されない場合には、最小限に抑えるよう構成されている。システム２００において、上述の用語「量子化」は、処理装置２１２、力制御装置２２８、および、アナログ論理処理装置２３７により行われる後述の演算処理を意味し、ここでは、演算分解能は、それぞれ許容精度を有する各力Ｆｗｐ、Ｆｃｐ、Ｆｒｐの演算結果の値を取得する際に極めて重要である。
【００２６】
軸の一つについて実施されている量子化処理において、パラメータは、例えば、要求圧力Ｐｗｐのような要求圧力Ｐとしてよい。その他２つの軸（パックとリング）については別の量子化処理が実施可能で、パラメータは、適切な初期値を有する各要求圧力ＰｃｐおよびＰｒｐとしてよい。かかる全ての要求圧力Ｐｗｐ、ＰｃｐおよびＰｒｐを説明するための一例としての要求圧力Ｐｗｐを用いると、かかる一例としての圧力Ｐｗｐは、例えば、初期値０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）となり得る。一例としての要求圧力パラメータＰｗｐのこのような初期値は、圧力Ｐｗｐの初期値に対応する力Ｆｗｐの値である演算結果を取得するために、処理装置２１２、力制御装置２２８、およびアナログ論理処理装置２３７において、後述の演算処理を受ける。他の要求圧力ＰｃｐおよびＰｒｐに関する同様の処理により、各演算結果として、各力ＦｃｐおよびＦｒｐの要求値を取得することができる。
【００２７】
このような量子化処理は、上述のように、システム２００が、例えば、以下に説明するような相対的平均のコンポーネント分解能を有する力制御装置２２８のようなデジタル装置を備え、処理装置２１２、力制御装置２２８およびアナログ論理処理装置２３７における演算が、平均的な演算分解能に準じている場合においても、量子化誤差が最小限、あるいは全くない状態で実施され得る。選択されるコンポーネントの分解能の好適な値はおよそ６ビットで、より好ましい値はおよそ８ビット、最も好ましい値は１０から１２ビットとなり得る。この範囲の上限にあるコンポーネントは、例えば、およそ１４ビットからおよそ１６ビットの高い分解能を有するデジタル装置に匹敵する「相対的に平均である」コンポーネント分解能を有するとみなされる。コンポーネントの入手可能性に関して上述したように、相対的に平均である分解能を有するデジタル装置は、容易に得られる一方で、分解能が増加するにつれて、このような高分解能のデジタル装置はより入手困難となる。
【００２８】
一般的に、レシピ２１３は、およそ０ｐｓｉ（０Ｐａ）からおよそ１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）までの要求圧力Ｐの好適な範囲を特定する。しかしながら、本発明の利点がない場合、範囲の下限は、通常、およそ１．５ｐｓｉ（１０．３４ＫＰａ）の圧力である。本発明により、圧力Ｐの範囲は、およそ０ｐｓｉ（０Ｐａ）から開始し得る。好適な圧力範囲のパラメータ分解能（上述のとおり）は、例えば、０．００１ｐｓｉ（６．８９５Ｐａ）であり、すなわち、要求圧力Ｐｗｐは、０．００１ｐｓｉ（６．８９５Ｐａ）の増分、すなわちステップにおいて、最も好ましく規定されている。
【００２９】
このようなパラメータ分解能およびコンポーネント分解能を考慮すると、上述の正規標準は、比較目的のために、以下のように、選択された相対的に平均的な１０ビット（すなわち、１０２４カウント）のコンポーネント分解能を用いることによって、すなわち、本発明を用いることなく、量子化誤差がもたらされるか否かの判定をするために用いられ得る。一例としてのパラメータ（圧力）増分の絶対値は、０．００１ｐｓｉ（６．８９５Ｐａ）である。演算圧力範囲ステップの絶対値は、圧力範囲１０ｐｓｉを１０２４に分割（すなわち、１ステップあたりおよそ０．０１ｐｓｉ（６８．９５Ｐａ））することにより決定される。したがって、パラメータ分解能増分の絶対値は、圧力範囲ステップの絶対値よりも、かなり小さい。上述の正規標準に準じると、０か０．０１ｐｓｉ（６８．９５Ｐａ）かの選択は、そのステップが、一例としての要求圧力Ｐｗｐ、０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）に最も近いときに有効となるため、大きな量子化誤差が生じると予想される。このような選択するステップはそれぞれ、誤差が０．００５ｐｓｉ、すなわち１００％である。しかしながら、以下に説明するように、このような量子化誤差は、本願の発明を用いる際に生じるものではない。正確にいうと、上述のデジタル装置（例えば力制御装置２２８など）の１０ビット、あるいは１２ビットのコンポーネント分解能および同等の演算分解能を用いると、量子化誤差が生じるはずはない。
【００３０】
図１Ｄにおいて、処理装置２１２、力制御装置２２８、およびアナログ論理処理装置２３７は、分離型ユニットとして示されている。量子化誤差の要求される最小化、あるいは排除を実現するために、本発明は、化学機械研磨圧力Ｐ（例えば、図１Ｄの圧力プロファイル）を特定する方法を含む。この方法は、一例としての要求圧力Ｐｗｐの値を処理装置２１２から力制御装置２２８に、力制御装置２２８からアナログ論理処理装置２３７に、そして力駆動装置２３９へと送信する際に向上を促す。図２および図３を説明すると、処理装置２１２は、命令２４０によりプログラミングされる。この方法は、図３に示すフローチャート２４２により明示され、命令２４０を実行する工程２４４で開始する。工程２４４は、圧力要求２４６として、一例としての要求圧力Ｐｗｐ（０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））を出力する工程である。この方法は、工程２４８に移り、要求圧力Ｐｗｐの演算値を取得するために、処理に用いられる１０ビットの演算分解能を特定する。演算値は、向上された精度を有する。図１Ｄにおいて、キーボード２５０、あるいはその他の入力装置は、工程２４８を実行するために備えられている。この方法は工程２５２に移り、候補要求圧力Ｐｗｐの範囲を表す一組の値を規定する。その一組の値は、一例としての圧力Ｐｗｐの要求値（０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））を含む。この方法は、命令２５６を実行するために、工程２５４へと移る。工程２５４は、一連の圧力スケール２５８を取得するために、候補要求圧力Ｐｗｐの一例としての範囲の最高値（１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ））を、演算分解能値（例えば１０２４）で分割する。圧力スケール２５８は、例えば図４に示すように、０−Ｌ１、Ｌ１−Ｌ２、・・・（Ｌｎ−１）−Ｌｎで識別され得る。圧力スケール２５８は、一例としての圧力Ｐｗｐの均一に増加する候補値の範囲２６０を表し、範囲２６０は要求圧力Ｐｗｐと均等な値を有する。一例において、範囲２６０の各値は、０．０１ｐｓｉ（６８．９５Ｐａ）となる。異なる第１のスケール識別子（例えば、「Ｉ１」、「Ｉ２」・・・「Ｉｎ」）は、圧力Ｐｗｐの一例としての範囲のスケール２５８の各々に与えられている。異なる第１の識別子「Ｉｎ」の数（例えば１０２４）は、演算分解能値（例えば１０２４）と等しい。この例において、工程２５４は、要求される一例としての圧力Ｐｗｐを与えるスケールとして、スケールＩ１を特定する第１の識別子をもたらす。
【００３１】
この方法が、例えばスケールＩ１など、スケール２５８の中の任意の特定の１つのスケールの範囲内で、設定ポイント２６６の値を示すために、異なる第２の識別子（ＳＰ）を備えることにより圧力Ｐｗｐの要求値（例えば０．００５ｐｓｉ（３４．４７５））を特定する工程２６４へ移る際に、命令２５６は、さらに実行される。設定ポイント２６６は、例えばスケールＩ１における０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）など、識別されているスケール２５８における任意の特定の圧力値に対応し得る。異なる第２の識別子ＳＰの数（例えば１０２４）は、演算分解能値（一例において、例えば１０２４）と等しい。圧力Ｐｗｐに対応する設定ポイント２６６は、図４における第２の識別子ＳＰ５１２により識別される。図３において、一例としてのＣＭＰ圧力Ｐｗｐの特定は、工程２５４および２６４において、第１の識別子Ｉ１と第２の識別子ＳＰ５１２がそれぞれ出力される際に完了する。演算分解能が、スケール識別子と設定ポイント識別子とをそれぞれ取得するために用いられることは理解され得る。すなわち、一例としての１０２４のスケール２５８のそれぞれは、一例としての１０２４の候補設定ポイントに分割される。
【００３２】
図２および図５を説明すると、その他の命令は、図５に示すフローチャート２８４の工程により実行される、命令２７０、２７２、２７４、２７６、２７８および２８０を含む処理装置２１２により処理され、一例としての圧力Ｐｗｐの要求値をより正確に処理するため、一例としての圧力Ｐｗｐの特定の要求値を力制御装置２２８へと送信する。工程２８６は、一例としての第１の識別子「Ｉｎ」をカウント数へと変換する命令２７０の圧力スケール−カウント変換を実行する。例えば、第１のスケール２５８を表す一例としての識別子Ｉ１は、１カウントで表される。最後のスケール２５８を表す識別子Ｉｎは、圧力Ｐｗｐの適切な値に対応する一例としての１０２４カウントで表される。この方法は工程２８８へと移り、第２の識別子ＳＰ５１２をカウント数へと変換する命令２７２の圧力設定ポイント−カウント変換命令を実行する。例えば、設定ポイント２６６を表す一例としての識別子ＳＰ５１２は、０．００ｐｓｉ（０．００Ｐａ）と０．０１ｐｓｉ（６８．９５Ｐａ）との間の中間である０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）の値に対応する５１２カウントで表される。一例としての識別子ＳＰ１０２４は、最後の設定ポイント２６６を識別し、１０２４カウントで表される。力駆動装置２３９の処理の効率化のために、圧力スケール−カウント変換は、奇数番号がふられている圧力スケール２５８（例えば、スケールＩ１、Ｉ３など）に対して、０から１０２４の間のカウント値を与え、一方、偶数番号がふられている圧力スケール２５８のカウント値は、１０２４から０の間である。
【００３３】
この方法は工程２９０および２９２へと移り、圧力Ｐｗｐが処理される場合には信号２１４の一つを、圧力ＰｃｐあるいはＰｒｐが処理される場合には、各信号２１６と２１８とを集合的に生成するための命令２７４と２７６とをそれぞれ実行する。このような各信号は、２値構成である。一例において、片方の値は、一例としての圧力Ｐｗｐの要求値（０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））を圧力スケール部分２１４Ｓで表し、他の値は、圧力設定ポイント部分２１４ＳＰを表す。工程２９０は、命令２７４の圧力スケールカウント−電圧変換を実行する。工程２９０における実行は、先ほどと同様に、第１の識別子「Ｉ１」のカウント値が電圧に変換される演算分解能を用いる。変換は、１０ボルトといった出力２１４の電圧範囲値を選択することにより実行される。電圧範囲は、一例において１カウントあたり０．０１ボルトである圧力スケールデータ変換関数の値を取得するために、演算分解能により分割される。したがって、第１のスケール識別子Ｉ１の１カウント値は、０．０１ボルト値に相当し、圧力スケール電圧とみなされ得るとともに、２値信号２１４のうちの圧力スケール部分２１４Ｓの値を表す。
【００３４】
この方法は工程２９２へと移り、命令２７６の圧力設定ポイントカウント−電圧変換を実行する。工程２９２における実行は、先ほどと同様に、第２の識別子「ＳＰ５１２」のカウント値を電圧に変換する演算分解能を用いる。演算分解能で分割された信号２１４の範囲の上記１０ボルト値は、１カウントあたりがおよそ０．０１ボルトの値を有する圧力設定ポイントデータ変換関数を与える。したがって、第２のスケール識別子ＳＰ５１２のカウント値５１２は、およそ５．０ボルト値に相当し、圧力設定ポイント電圧とみなされ得るとともに、２値信号２１４のうちの圧力設定ポイント部分２１４ＳＰの値を表す。
【００３５】
この方法は、命令２７８と２８０とを実行するために、工程２９４へと移る。一例としての要求圧力Ｐｗｐは、信号２１４Ｓ（すなわち、圧力スケール電圧値０．０１ボルト）、および信号２１４ＳＰ（すなわち、設定ポイント電圧値５．０ボルト）で規定される。この方法は、そこで終了される。図２に示すとおり、信号２１４Ｓおよび２１４ＳＰは、処理装置２１２から出力され、図６Ａに示す力制御装置２２８に適用される。フローチャート２４２および２８４の方法は、処理装置２１２から力制御装置２２８への一例としての要求圧力Ｐｗｐの値をより正確に送信するよう促し、その場合、以下に説明するように、一例としての要求圧力Ｐｗｐの正確な値が力制御装置２２８において取得され得る。
【００３６】
処理装置２１２から力制御装置２２８への一例としての要求圧力Ｐｗｐの値の送信精度を向上する一態様は、同期化あるいは圧力同期を規定するデータ３００により促進される。このデータ３００は、第１のデジタル処理装置を表す処理装置２１２の演算処理と、第２のデジタル処理装置を表す制御装置２２８の力処理装置２３４Ｗの演算処理とを同期させる。同期化データ３００は、テーブルＩに説明するデータを含む。
【００３７】
【表１】
2005509268.tif 000003
【００３８】
上述のとおり、フローチャート２４２および２８４における工程は、同期化データ３００の一項目、あるいは複数項目に基づいている。処理装置２１２および力制御装置２２８は、例えばバス２９６を介して、バードディスク・ドライブ３０１からの同期化データ３００を与えられる。データ３００は、例えば、力制御装置２２８に適用されるＲＳ２３２信号の形式である。通常、同期化データ３００の１項目、あるいは複数項目に基づいて、第２のデジタル処理装置（すなわち、図１Ｄの力処理装置２３４Ｗ）は、第１と第２のデジタルデータ（例えば、一例としての各０．０１ボルト信号２１４Ｓおよび一例としての５ボルト信号２１４ＳＰなど）を、パラメータ（一例としての要求圧力Ｐｗｐ）の正確な初期値（例えば、一例として０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））を観念的にデジタル表示する圧力要求であるデータ項目３０２に変換する。
【００３９】
さらに詳細には、両方で１図と考えられている図６Ａと６Ｂとは、バス２９６を経由してハードディスク・ドライブ３０１から（ＲＳ２３２信号として図示する）同期化データ３００を与えられる際における力処理装置２３４Ｗを示す。力処理装置２３４Ｗは、信号２１４Ｓを処理する命令３０４、３０６および３０８と、信号２１４ＳＰを処理する命令、３１０、３１２および３０８を含む。図７は、信号２１４Ｓを処理する工程を表すフローチャート３２０を示す。工程３２２は、圧力スケール信号２１４Ｓの電圧値を、カウントを表すとともに一例としての特定の圧力スケールＩ１、すなわち１カウントにそれぞれ対応する値を有するデジタルデータ３２４に変換する工程である。このような変換において、工程３２２は、同期化データ３００の圧力スケールデータ変換関数を用いる。この方法は、デジタルデータ３２４の１カウント値を、図４に示す１０２４スケールのうちの一つを現すデジタルデータ３２８に変換するために命令３０６を処理する工程３２６へと移る。このような変換において、工程３２６は、同期化データ３００のスケール２５８の基準を用いる。
【００４０】
この方法は、工程３２２に進む場合には、さらに、圧力設定ポイント信号２１４ＳＰの電圧値を、カウントを表すとともに、特定のスケールＳＰ５１２、すなわち５１２カウントにそれぞれ対応する値を有するデジタルデータ３３２へと変換するための工程３３０へと移る。このような変換において、工程３３０は、同期化データ３００の圧力設定ポイントデータ変換関数を用いる。この方法は、デジタルデータ３３２の５１２カウント値を、図４に示すスケールＩ１における設定ポイントを現すデジタルデータ３３６に変換するために、命令３１２を処理する工程３３４へと移る。このような変換において、工程３２６は、スケール２５８の基準を用いる。
【００４１】
この方法は、デジタルデータ３２８で表されている一例における圧力スケールＩ１と、データ３３６で表されている圧力設定ポイントとを変換するために、命令３０８を処理する工程３３８へと移る。圧力スケールＩ１の変換は、図４に説明する一例としての圧力Ｐｗｐを含む１０２４スケールのうちの一つの範囲の値（ゼロから０．０１ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））の識別を可能にする。設定ポイントＳＰ５１２の変換は、一例としての要求圧力Ｐｗｐの正確な値、すなわち、０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）の識別を可能にする。このような変換において、工程３３８は、同期化データ３００の圧力スケール２５８の基準を用いる。要求圧力Ｐｗｐの値（例えば０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ））を表すデジタルデータ３４０は、圧力要求３０２として出力される。
【００４２】
図２、６Ａおよび６Ｂを説明すると、力処理装置２３４Ｗにおける圧力同期化データ３００の上述のような使用、相対的に平均な演算分解能の選択、および一例としての要求圧力Ｐｗｐの圧力範囲と出力信号２１４の電圧範囲との両方にこのような演算分解能を分割することにより、処理装置２１２から力処理装置２３４Ｗへの一例としての要求圧力Ｐｗｐの値の通信精度の向上が促される。
【００４３】
上述のように、エンコーダ信号２１０と圧力信号２１４、２１６および２１８は、多軸型の力制御装置２２８の力処理装置２３４Ｗに加えられる。力制御装置２２８は、ロゴソール社が販売する、軸あたりの処理能力が４８６シリーズのインテル（商標）プロセッサ、あるいは同等の処理能力を有するプログラミング可能な信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり得る。このようなＤＳＰ処理装置２２８は、３本の軸（それぞれ、ウェハ２０８、リング２２６およびパック２２２の軸）を備えるため、その３本の軸は、同時に処理され得ることになる。両方で１図と考えられている図６Ａと図６Ｂとは、ウェハ軸の力処理装置２３４Ｗについて詳細を示す。図７および図８は、力処理装置２３４Ｗにより行われる方法の工程を示す。他の２軸の詳述およびこれらの軸のための方法工程は、図６Ａ、図６Ｂ、図７および図８に示すものと同様である。
【００４４】
図６Ａおよび図６Ｂに示す処理装置２３４Ｗのウェハ軸は、ある瞬間における、パッド２２０と各ウェハ２０４との特定の相対位置に対応する領域Ａｗｐを規定するための領域処理装置２３０Ｗにおけるエンコーダ信号２１０を処理する。エンコーダ２０８の分解能は、領域Ａのこのような規定においてわずかな誤差しか誘発しないほど十分高いことは理解される。この処理は、先願において説明され、力制御装置２２８の力処理装置２３４Ｗに加えられている信号２３２Ｗをもたらす。図６Ａおよび図６Ｂは、圧力要求３０２と、力演算命令３５０に入力される領域信号２３２Ｗを示す。命令３５０は、従来技術にも説明されるように処理され、力要求３５２をもたらす。力要求３５２は、一例としての領域Ａｗｐに加えられる一例としての要求圧力Ｐｗｐに対応する、ポンド等の力単位で力を表すデジタルデータ３５４となり得る。
【００４５】
要求される量子化誤差の最小化、あるいは排除を実現するために、本発明はさらに、ＣＭＰ力Ｆを特定する方法（例えば、図１Ｄの圧力プロファイル）を含む。この方法は、力制御装置２２８から図１１に示すアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰへの一例としての（要求圧力Ｐｗｐに対応する）力Ｆｗｐの値の送信における向上を促す。図６Ａ、図６Ｂ、図８および図９を説明すると、力処理装置２３４Ｗは、命令３６０によりプログラミングされる。この方法は、フローチャート３６２によって明示され、工程３６４で開始する。工程３６４は、圧力要求３５２を表す一例としての要求力Ｆｗｐ（７．５ポンド）を出力する工程である。この方法は、力Ｆｗｐの演算値を取得するために処理に用いられる演算分解能（例えば、平均１０ビット、あるいは１２ビットの演算分解能）を特定するための工程３６８に移る。演算分解能（例えば１０ビット）は、ドライブ３０１に格納されている圧力同期化データ３００から読み出される。この方法は工程３７０に移り、候補要求力の範囲を表す一組の値を規定する。その一組の値は、一例としての力Ｆｗｐの要求値（例えば７．５ポンド）を含む。力ＦｃｐおよびＦｒｐの処理は、力Ｆｗｐに関して以下に説明するのと同様の方法で行われる。
【００４６】
この方法は、さらに命令３６０を実行するために、工程３７２へと移る。工程３７２は、一連の力スケール３７６を取得するために、候補要求力Ｆｗｐの一例としての範囲の最高値（およそ１０００ポンド（４５３．６ｋｇ））を、演算分解能値（例えば１０２４）で分割する。力スケール３７６は、例えば図９に示すように、０−Ｍ１、Ｍ１−Ｍ２、・・・（Ｍｎ−１）−Ｍｎで分けられ得る。力スケール３７６は、均一に増加する一例としての力Ｆｗｐの候補値の範囲３７８を表し、範囲３７８は、各々均等な力の量を有する。一例において、範囲３７８の各々の値は、およそ１ｐｓｉ（６８９５Ｐａ）である。異なる第１の識別子（たとえば、「ＩＩ１」、「ＩＩ２」、・・・「ＩＩｎ」）は、一例としての力Ｆｗｐの力スケール３７６のそれぞれに与えられ、異なる第１の識別子「ＩＩｎ」の数（例えば１０２４）は、演算分解能値（例えば、１０２４）に等しい。例えば、工程３７２は、一例としての要求力Ｆｗｐがかけられている力スケールとして、スケールＩＩ８を特定する第１のスケール識別子をもたらす。
【００４７】
命令３６０はさらに、一例としての力スケールＩＩ８など、スケール３７６の中の任意の特定の１つのスケールの範囲内において、設定ポイント３８２の値を示すために異なる第２の識別子（ＳＳＰ）を与えることにより、力Ｆｗｐの要求値（例えば７．５ポンド（３４０２ｇ））を特定する工程３８０へとこの方法が移ると実行される。力設定ポイント３８２は、識別された力スケール３７６における任意の特定の力の値、例えばスケールＩＩ８における一例としての７．５ポンド（３４０２ｇ）に対応し得る。異なる第２の識別子ＳＳＰの数（例えば１０２４）は、演算分解能値（一例において１０２４）と等しい。力Ｆｗｐに対応する力設定ポイント３８２は、図９における第２の識別子ＳＳＰ５１２により識別される。図８において、一例としてのＣＭＰ力Ｆｗｐの特定は、工程３７２および３８０において第１の識別子ＩＩ８と第２の識別子ＳＳＰ５１２とがそれぞれ出力されると完了する。
【００４８】
図６Ａ，図６Ｂおよび図１０を説明すると、その他の命令は、一例としての力Ｆｗｐの要求値をより正確に処理するために、一例としての力Ｆｗｐの特定の要求値をアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰへと送信するフローチャートの工程により実行される、命令４００、４０２、４０４、４０６、４０８および４１０を含む力処理装置２３４Ｗによって処理される。アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰは、ロゴソール社が販売する、軸あたりの処理能力が４８６シリーズのインテル（商標）プロセッサ、あるいは同等である、力制御装置２２８に対して用いられるのと同等であるプログラミング可能な信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり得る。図１０における工程４１４は、第１の識別子「ＩＩｎ」をカウント数に変換する命令４００の力スケール識別子−カウント変換の実行を示す。例えば、８番目の力スケール３７６を表す一例としての識別子ＩＩ８は８カウントで表され、最後の力スケール３７６を表す一例における識別子ＩＩ１０００は、例えば１０２４カウントで表される。この方法は工程４１６へと移り、そこで第２の識別子ＳＳＰをカウント数へと変換する命令４０６の力設定ポイント識別子−カウント変換を実行する。例えば、設定ポイント３８２を表す一例としての識別子ＳＳＰ５１２は、７．０ポンド（３１７５ｇ）と８．０ポンド（３６２９）との間の中間ポイントである７．５ポンド（３４０２）の値に対応する５１２カウントで表されている。力駆動装置２３９の処理の効率化のために、スケール−カウント変換は、奇数番号がふられている力スケール３７６（例えば、スケールＩ１、Ｉ３など）に対して、０から１０２４の間のカウント値を与え、一方、偶数番号がふられている力スケール３７６のカウント値は、１０２４から０の間である。
【００４９】
この方法は、工程４１８および４２０へと移り、２値形式の信号２３６Ｗ、２３６Ｃおよび２３６Ｒの一つを集合的に生成するために、命令４０２と４０８とをそれぞれ実行する。信号２３６Ｗに関する例示的状態において、力スケール部分２３６Ｓおよび力設定ポイント部分２３６ＳＰで、片方の部分は一例としての力Ｆｗｐの一例としての要求値（７．５ポンド（３４０２ｇ））を表す。より詳細には、この方法は工程４１８へと移り、命令４０２の力スケールカウント−電圧変換を実行する。工程４１８における実行は、この場合においても、第１の識別子「ＩＩｎ」のカウント値を電圧に変換する演算分解能を用いる。変換は、１０ボルト等の出力２３６Ｗの電圧範囲値を選択することにより行われる。電圧範囲は、一例において１カウントあたりが０．０１ボルトである力スケールデータ変換関数の値を取得するために、演算分解能により分割される。したがって、第１のスケール識別子ＩＩ１のカウント値８は、０．０８電圧値に相当し、力スケール電圧とみなされ得るとともに２値信号２３６の力スケール部分２３６Ｓの値を表す。
【００５０】
この方法は工程４２０へと移り、命令４０８の力設定ポイントカウント−電圧変換を実行する。工程４２０における実行は、この場合も同様に、第２の識別子「ＳＳＰ５１２」のカウント値を電圧に変換する演算分解能を用いる。演算分解能で分割された信号２３６ＳＰの範囲の上記一例としての１０電圧値は、１カウントあたりおよそ０．０１ボルトの値を有する力設定ポイントデータ変換関数を与える。したがって、第２のスケール識別子ＳＳＰ５１２のカウント値５１２は、５．０電圧値に相当し、力スケール電圧とみなされ得るとともに２値信号２３６の力設定ポイント部分２３６ＳＰの値を表す。
【００５１】
この方法は工程４２２へと移り、一例としての要求力Ｆｗｐは、信号２３６Ｓ（すなわち、力スケール電圧の値が０．０８ボルト）、および信号２３６ＳＰ（すなわち、スケール電圧の値が５．０ボルト）で規定される。次にこの方法は終了する。図６Ｂおよび図１１に示すように、信号２３６Ｓおよび２３６ＳＰは、力制御装置２２８からアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰへと送信される。フローチャート３６２および４１２の方法により、力処理装置２３４Ｗからアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰへの一例としての要求力Ｆｗｐの値の送信精度の向上が促進され、したがって、以下に説明するように、一例としての要求力Ｆｗｐの正確な値は、アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰにおいて取得される。
【００５２】
処理装置２１２と力処理装置２３４Ｗとの間の通信のための圧力同期化データ３００の使用に合わせて、力処理装置２３４Ｗとアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰとの間の通信は、以下に説明するアナログ同期化データ４３１により同期化される。このデータ４３１は、第１のデジタル処理装置を表す力処理装置２３４Ｗの演算処理と、第２のデジタル処理装置を表すアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰの演算処理とを同期させる。図６Ａおよび図６Ｂは、力処理装置２３４Ｗが、ＲＳ２３２信号形式にてバス２９６を経由してハードディスク・ドライブ３０１からアナログ同期化データ４３１を与えられる様子を示す。アナログ同期化データ４３１は、テーブルＩＩに説明するデータを含む。
【００５３】
【表２】
2005509268.tif 000004
【００５４】
上述のとおり、フローチャート３６２および４１２における工程は、アナログ同期化データ４３１の一つ、あるいは複数項目に基づいている。同様に、通常、アナログ同期化データ４３１の１項目、あるいは複数項目に基づいて、力処理装置２３４Ｗが第１のデジタル処理装置とみなされる場合には、アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰ型である第２のデジタル処理装置は、第１と第２のデジタルデータ（例えば、各０．０８ボルト信号２３６Ｓおよび５ボルト信号２３６ＳＰなど）を、パラメータ（一例としての要求力Ｆｗｐ）の正確な初期値（７．５ポンド（３４０２ｇ））を観念的にデジタル表示する力要求４５０である１データ項目に変換する。さらに詳細には、図１１は、アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰが、バス４３０を経由してハードディスク・ドライブ４３２から（ＲＳ２３２信号形式で）アナログ同期化データ４３１を供給される様子を示す。図１１はさらに、命令４６０に加えて、力スケール信号２３６Ｓを処理する命令４５２および４５４と、信号２３６を処理する命令４５６および４５８をと含むアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰを示す。図１２は、信号２３６Ｓを処理する工程を表すフローチャート４６２を示す。工程４６４は、力スケール信号２３６Ｓの電圧値を、カウントを表すとともに一例としての特定の力スケールＩＩ８、すなわち８カウントにそれぞれ対応する値を有するデジタルデータ４６６に変換する工程である。このような変換において、工程４６４は、アナログ同期化データ４３１の力スケールデータ変換関数を用いる。この方法は工程４６８へと移り、この工程において命令４５４は、例えばデジタルデータ４６６のカウント値８を、図９に示す一例としての力スケールＩＩ８として識別される１０２４スケール３７６のうちの１スケールを表すデジタルデータ４７０に変換するよう処理される。このような変換において、工程４６８は、アナログ同期化データ４３１のスケール３７６の基準を用いる。
【００５５】
この方法が工程４６４に移る場合には、この方法はさらに、信号２３６ＳＰの電圧値を、カウントを表すとともに、特定のスケールＳＳＰ５１２、すなわち５１２カウントにそれぞれ対応する値を有するデジタルデータ４７２へと変換するための工程４７０へと移る。このような変換において、工程４７０は、同期化データ４３１の力設定ポイントデータ変換関数を用いる。この方法は工程４７４へと移り、命令４５８は、デジタルデータ４７２のカウント値５１２を、図９に示すスケールＩＩ８における力設定ポイントを表すデジタルデータ４７６へと変換するために処理される。このような変換において、工程４７４は、力スケール３７６の基準を用いる。
【００５６】
この方法は、工程４７８へと移り、その工程において命令４６０は、デジタルデータ４７０で表される力スケールＩＩ８とデータ４７６で表される力設定ポイント単位を、図９に示す、一例としての力Ｆｗｐを含む１つの力スケール３７６の範囲値（７．０から８．０ポンド（３１７５から３６２９ｇ））の識別表示へと変換する。力設定ポイントＳＳＰ５１２の変換により、一例としての要求力Ｆｗｐの正確な値、すなわち、７．５ポンド（３４０２ｇ）の識別が可能になる。このような変換において、工程４７８は、アナログ同期化データ４３１の力スケール３７６の基準を用いる。一例としての要求力Ｆｗｐを表すデジタルデータ４８０は、圧力要求４５０として出力される。
【００５７】
図６Ａ、図６Ｂおよび図１１を説明すると、アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰにおけるアナログ同期化データ４３１の上述のような使用、相対的に平均な演算分解能の選択、および一例としての要求力Ｆｗｐの力範囲と出力信号２３６Ｓおよび２３６ＳＰの電圧範囲との両方に演算分解能を分割することにより、力処理装置２３４Ｗからアナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰへの一例としての要求力Ｆｗｐの値の通信精度の向上がもたらされる。
【００５８】
図１１はさらに、アナログ論理プリプロセッサ２３７ＰＰも同様に、力要求４５０をアナログ上限範囲信号５０２およびアナログ下限範囲信号５０４と、二つのデジタル論理信号５０６および５０８とに変換する命令５００が与えられる様子を示す。命令５００は、図１３に示すフローチャート５１０により表示されている方法で実行される。処理５１２は、力スケール３７６と一例としての力識別子ＩＩ８とを用いて、信号５０２および５０４によって、一例としての識別子ＩＩ８により識別される１つの力スケール３７６の上限境界と下限境界、すなわち範囲を、それぞれ規定、すなわち表す。したがって、一例としての要求力が７．５ポンド（３４０２ｇ）である例示的な状況では、信号５０２は８ボルトを表し、信号５０４は７ボルトを表す。この方法は工程５１４へと移り、識別された力スケール３７６の範囲内において設定ポイント３８２を識別するデジタル論理を規定し、この方法は終了する。デジタル論理は、演算分解能に基づいている（例えば、例示的な状況では１０ビット）。
【００５９】
それぞれの説明のために、図１４は主に、信号５０６および５０８の２ビット論理の一例を示し、以下の説明は２ビット論理および１０ビット論理が実行される方法に言及する。図１４は、４つの入力信号、５０２、５０４、５０６、５０８をアナログ信号２３８の一つに変換するアナログ回路５１１を概略的に示し、この場合では、一例としてのアナログ信号２３８Ｗは図１Ｄに示されている信号である。回路５１１の処理方法は、フローチャート５５０を図示する図１５に示す。工程５５２において、範囲信号５０２および５０４は、信号５０２の値と５０４の値との差を表すアナログ力信号の範囲５２２を生成するための減算回路５２０に加えられる。例示的な状況において、差の値は１ボルトで、これは、アナログ力信号の範囲５２２の値である。図１４の例では２ビットであるデジタル論理信号５０６および５０８の分解能に準じて、工程５５４において、除算回路５２４はアナログ力信号の範囲５２２の値（すなわち、二つのアナログ力信号５０２と５０４との間の差）を、例示的状況では０．２５ボルトの値を表すアナログ力増分信号５２６に変換する。除算回路５２４に入力される分解能（例えば２ビット）は、例えば、ドライブ４３２から提供され得るとともに、アナログ同期化データ４３１に基づいている。除算器５２４への入力は、除算器５２７より与えられる。除算器５２７は、アナログ信号２３８の範囲に応じて、信号５０２および５０４の値を減じる。例えば、２ビットの場合には、２ビット（２×２）は１で分割され、４ビットの場合には、１６は２で分割され、１０ビットの場合には、１０２４は（図１４に示す一例としての値である）１００で分割される。
【００６０】
アナログ論理信号５２８を介した二つのデジタル論理信号５０６および５０８により規定されている論理に基づいて、乗算回路５３０は、アナログ力増分信号５２６の値（例えば０．２５ボルト）をアナログ力セットポイント信号５３２に変換する。例示的な状況において、信号５３２の値は０．５ボルト（アナログ論理信号５２８の値２の０．２５倍）。図１４および工程５５６による図示および説明によると、アナログ力信号５０２および５０４のうちの一つ（例えば、下限信号５０４）は、力駆動装置信号２３８Ｗの値（この場合は７．５ボルト）を決定するために、アナログ力設定ポイント信号５３２に加算されている。工程５５８において、力駆動装置信号２３８Ｗが出力され、精度の向上がもたらされる。
【００６１】
図１４における例に示す２ビット論理により、２つの論理入力信号５０６および５０８のみが使用されていることが理解され得る（例えば、論理Ａと論理Ｂ）。有名な１０ビット論理が、５０６や５０８等のような論理信号に用いられる場合には、１０個のこのような論理信号が用いられる（例えば、論理ＡからＪ）。１０ビット論理のための回路は、まず、図１４に示す２ビット論理を参照することにより理解されるだろう。アナログ解析回路５７０は、Ａ論理信号５０６およびＢ論理信号５０８のそれぞれを受信する。回路５７０は、ロゴソール社が販売するプログラム可能な信号プロセッサ（ＤＳＰ）としてよい。２×２、すなわち４である２ビット論理を用いると、可能な論理状態５７２から５７５は、二つの入力論理信号５０６および５０８により与えられる。１０ビットの場合には、１０２４論理状態は、論理Ａから論理Ｊに対応する１０ビット論理信号により実現する。２ビットの例では、論理状態５７２から５７５のうちの一つは、信号５０６および５０８により集合的に規定されている任意の論理入力に対する論理信号５９０を出力する。各論理信号５９０は、１つの圧力値を有する乗算器入力５９２を伴う。信号５９０の値は、アナログ力設定ポイント信号５３２の要求値に応じて選択される。一般に、論理信号５９０の値は、２４ボルト電源供給の範囲内にある。したがって、１０ビットの例において、論理信号５９０の値は、０．０ボルトからおよそ１０．０ボルトまでの範囲となり得る（図１４に示す一例としての０．０１ボルト増分において）。２ビットの例において、例えば増分１．０ボルトでは、信号５９０は、０．０ボルトから３ボルトまでの範囲にあり、このことによって、一例としての信号５９６は、２ボルトの値をとり得る。
【００６２】
信号５３２の値も同様に、信号５２６および５２８の値によって決まる。対応する乗算器入力５９２および論理信号５９０は、各対応する乗算器５９４に入力される。アナログ論理評価回路５７０に入力される任意の論理に対して、１つの乗算器５９４のみがゼロ以外の値を有するプロダクト信号５９６を出力する。プロダクト信号５９６は、図示のとおり、一連の合計信号６０２、６０４および５２８を提供するために、段階的な加算器６００によって加算される信号である。最後の合計信号の値は、アナログ論理電圧信号５２８の値であり、信号５０６および５０８によって入力される論理によって決まる。１０ビット論理の例では、１０２４の乗算器５９４と、１０２３段階の加算器６００が備えられる。
【００６３】
２ビット論理の例として、要求力Ｆｗｐの値７．５ボルトとアナログ力増分信号５２６の値０．２５ボルト（１ボルトを４で分割）を用いて、７．５ボルトの値を取得するために、合計、すなわちアナログ論理電圧の信号５２８は、乗算器５９４の一つからの２ボルトの信号５９６に基づく２ボルトの値を有する。２ボルトに増分０．２５（２ビットの例における信号５２６の一例としての値）を乗じた結果は０．５ボルトとなり、これは、要求力Ｆｗｐの電圧値７．５ボルトに対応する信号５０４の値、７ボルトを越える電圧に相当する。つまり、評価回路５７０における論理状態数は、乗算器５９４の数と等しく、演算分解能値よりも一つ少ない加算器６００が備えられている。
【００６４】
一例としての１０ビット論理の例は、要求圧力Ｐｗｐが、例えば０．００５ｐｓｉ（３４．４７５Ｐａ）、あるいは対応する要求力Ｆｗｐが、例えば２００ｍｍのウェハ２０８に対して０．２５ポンド（１１３．４ｇ）の場合には、以下のとおりである。信号２３６の一例としての電圧範囲（図６Ｂ）は、（２００ｍｍのウェハ２０８に対して１０ｐｓｉ（６８．９５ＫＰａ）の最大圧力Ｐに要求される力Ｆｗｐの５０２ポンド（２２７．７キログラム）の範囲に対応する）１０ボルトである。入力５９２の値は、０．０１ボルト増分ではゼロボルトから１０．２４ボルトまでの範囲となり得、図１４に示すように、ＬＲ電圧信号５０４とＵＲ電圧信号５０２との間の差（信号５２２の値）は、９．７６６ミリボルトとなり得る。したがって、１０個の論理入力５０６、５０８等により、アナログ論理電圧信号５２８は、９．５３７に１０のマイナス６乗を乗じた増分で変更され得る。その結果、ＬＲ電圧５０４は、９．５３７に１０のマイナス６乗を乗じた増分で増加され得る。したがって、相対的に平均な１０ビット分解能を二重使用は、極めて小さい増分値を有する信号２３８（例えば、図１４の信号２３８Ｗ）をもたらし、力信号２３８の精度を大幅に向上させ、さらに重大なことには、力信号２３８が重視される増分と、例えば高分解能電磁駆動装置の増分とが一致し得る。
【００６５】
以上の説明により、システム２００の利用において、圧力Ｐおよび力Ｆの演算精度は、高分解能で入手困難なデジタル装置の利用にほとんど依存しない。したがって、ＣＭＰシステム２００および上述の方法は、例えば、ＣＭＰ処理中にウェハ２０４に相対して研磨パッド２２０が横向きに移動する際（図１Ａの矢印２２６）に、かかるウェハ２０４に加えられる力Ｆの値をより正確に演算する方法を提供する。さらに、このような向上した精度は、演算が、処理装置２１２および制御装置２２８のデジタル処理と、例えば、回路５１１のアナログ処理との両方を含む場合においても実現する。重要なことは、要求される圧力Ｐ、あるいは力Ｆの値を、例えば、第１組の単位から第２組の単位へ、その後、第１組の単位へと戻るよう変換する必要が有り得る場合においても、この精度の向上は実現されることである。このような変換において、例えば、第１組の単位における圧力値において、変換後の値は、変換前の値を同じとなり得ることがわかる。したがって、ＣＭＰシステム２００により、量子化処理は、相対的に平均である分解能のデジタル装置（例えば制御装置２２８）からのデータを用いて実施され得るとともに、およそ１パーセント（１％）程度の許容精度の演算結果を得る際にほとんど重要ではない相対的に平均である演算分解能を提供し得るため、量子化誤差が排除、あるいは大幅に低減され得る。
【００６６】
理解を深めるために本発明を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更、修正を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、制限的なものではなく、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】本発明の好適な実施例を示す概略的な正面図で、研磨ヘッドがウェハキャリアに載せられているウェハの領域に接触している様子を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの平面図で、研磨ヘッドの初期位置をウェハとヘッド上の研磨パッドの間の初期接触領域を特定する点線により概略的に示す。
【図１Ｃ】図１Ｂと同様の平面図で、研磨ヘッドの初期位置を、ウェハの外周のリテイナー・リングとヘッド上の研磨パッドとの間の初期接触領域を特定する交差する線、およびパッド調整キャリアにより支持されるパックとヘッド上の研磨パッドとの間の初期接触領域を特定する点線で示す。
【図１Ｄ】本発明の好適な実施例のシステムの概略図で、第１の処理装置がウェハに相対する研磨パッドの位置を表す第１の入力を提供し、第２の処理装置がウェハ上の研磨パッドにより加えられる圧力を表す第２の入力を受信することを示す。
【図２】レシピに基づいた処理と様々な要求ＣＭＰ圧力を特定する第１のデジタル処理装置を示す概略図である。
【図３】要求圧がかけられているスケールとして特定のスケールを特定する第１のスケール識別子、および、スケールの中の特定された１スケールの範囲内で設定ポイント値を特定する第２の識別子により要求圧力を特定する方法の処理を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す方法によって生じるスケールとスケールのうちの特定の１つのスケールにおける設定ポイントとを表す概略図である。
【図５】スケールと、ウェハに加えられている要求圧力を表す設定ポイントとを備える第１のデジタル処理装置においてさらに行われる方法の工程を示すフローチャートである。
【図６】図６Ａと６Ｂとをどのように連結するかを示す概略図である。
【図６Ａ】圧力要求データを圧力要求に変換する第２のデジタル処理装置の二つの部分のうちの一つについての概略図である。
【図６Ｂ】圧力要求データを力要求に変換する第２のデジタル処理装置の第２の部分についての概略図である。
【図７】圧力要求を規定するために、スケール信号と設定ポイント信号とを処理する第２の処理装置により行われる処理を示すフローチャートである。
【図８】あるスケールを、要求力が定められているスケールとして特定する第１のスケール識別子で規定し、第２の識別子はスケールの中の特定の１つのスケールの範囲内で設定ポイント値を特定する第２の処理装置によりさらに行われる処理を示すフローチャートである。
【図９】要求力を表す識別された力の範囲内で一組の力スケールと力設定ポイントとを示す概略図である。
【図１０】力スケール電圧および力設定ポイント電圧で要求力を規定するために、力スケールと力設定ポイントとを変換する第２のデジタル処理装置により行われる処理を表すフローチャートである。
【図１１】力スケール電圧および力設定ポイント電圧でデータを受信するアナログ論理プリプロセッサの概略図である。
【図１２】力要求を規定するために、力スケール電圧および力設定ポイント電圧でデータを変換するアナログ論理プリプロセッサにより行われる処理を示すフローチャートである。
【図１３】アナログ論理プリプロセッサへの入力のための論理および力の範囲を規定するアナログ論理プリプロセッサによりさらに行われる処理を示すフローチャートである。
【図１４】力駆動装置に適用される１アナログ電圧の形式で要求力を出力するアナログ処理装置の概略図である。
【図１５】力駆動装置に適用される１アナログ電圧を規定するために、アナログ論理プリプロセッサにより行われる処理を示すフローチャートである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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