(57)【要約】【課題】  【解決手段】  化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、線状研磨ベルト（１０２）と、線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板（１０４）を当てることができるキャリア（１０８）とを備えるシステムが開示される。温度制御システムは、さらに、処理位置より後の位置における線状研磨ベルトの温度を決定するように構成された温度センサ（１６０）を備える。温度制御システムは、また、温度センサから受信された出力に応じ、プラテンの複数の区域のうちの選択区域に供給される温度調整済みの流体の流れを制御するためのコントローラ（１５０）を備える。
2005526383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状研磨ベルトと、前記線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板を当てることができるキャリアとを備える化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、
複数の区域を有するプラテンと、
前記処理位置より後の位置における前記線状研磨ベルトの温度を決定するように構成された温度センサと、
前記温度センサからの出力に応じて、前記プラテンの前記複数の区域のうちの選択区域に向かう温度調整済みの流体の流れを制御するためのコントローラと、
を備える温度制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記複数の区域は６つの圧力区域を含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記複数の区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、装置。
【請求項７】
請求項５に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記温度調整済みの流体は清浄な乾燥空気である、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、さらに、
前記処理位置より前に設けられ、前記線状研磨ベルトの表面に向けて方向付けられた加熱要素を備える、装置。
【請求項９】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記研磨パッドの下に設けられ、前記研磨パッドの下面に加熱流体を吐出することができる少なくとも１つの圧力区域を伴うプラテン板を有するプラテンと、
少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンに連結され、前記少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンの少なくとも１つの圧力区域に前記加熱流体を送ることができる内部マニホルドと、
少なくとも１つのマニホルドスループットによって前記内部マニホルドに連結され、前記内部マニホルドに前記加熱流体を送ることができる外部マニホルドと、
少なくとも１つのヒータスループットによって前記外部マニホルドに連結され、前記流体を複数の設定温度の１つに加熱すること及び前記加熱流体を前記外部マニホルドに送ることができるヒータと、
前記内部マニホルドと研磨パッド温度センサとに接続され、研磨パッド温度をモニタすること、並びに前記内部マニホルドから前記少なくとも１つの圧力区域への前記加熱流体の送出を調整することによって前記研磨パッド温度を前記温度設定値に等しくすること、が可能なコントローラと、
を備える装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は６つの圧力区域を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記流体は清浄な乾燥空気である、装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記ヒータは、空気を最大で華氏約１２５度まで加熱することができる、装置。
【請求項１７】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しいか否かを決定する動作と、
前記研磨パッドの温度が前記温度設定値に等しくない場合に、プラテンの少なくとも１つの圧力区域から出力される加熱流体の温度及び圧力の少なくとも一方を調整して、前記研磨パッドの温度と前記温度設定値とをほぼ等しくする動作と、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は中心区域と辺縁区域とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、化学機械平坦化装置に関するものである。本発明は、より具体的には、研磨パッドの温度制御を通じて化学機械平坦化の用途で均一性の向上を図るための方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する際は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）を実施する必要がある。集積回路デバイスは、一般に、多層構造の形態を採る。基板の層には、拡散区域を有するトランジスタデバイスが形成される。後続の層には、相互接続配線がパターン形成され、形成された相互接続配線は、トランジスタデバイスに電気的に接続されて、所望の機能を有するデバイスを形成する。周知のように、パターン形成された導電層は、二酸化ケイ素などの誘電体によって他の導電層から隔離される。形成される配線層及び関連の誘電層が増えるにつれて、誘電体を平坦化する必要性も増す。平坦化が行われないと、それ以上の配線層を製造することが、表面トポロジーの格差のために困難になるからである。他の用途では、誘電体内で配線のパターン形成が行われた後、余分な材料を取り除くための金属ＣＭＰが実施される。
【０００３】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムは、一般に、前述のようにウエハを研磨するために使用される。ＣＭＰシステムは、一般に、ウエハの表面の処理及び研磨を行うためのシステム構成要素を備える。このような構成要素は、例えば、環状の研磨パッド又はベルト状の研磨パッドであって良い。パッドそのものは、一般に、ポリウレタン材料又はポリウレタンを例えばステンレス鋼などのベルトと組み合わせて形成される。ベルト状のパッドが動作を開始すると、スラリ材料が供給されて、ベルト状パッドの表面全体に広がる。表面にスラリを有するベルト状パッドが所望速度で運動し始めると、ウエハが降下し、ベルト状パッドの表面にあてがわれる。このように、平坦化を望まれるウエハは、紙ヤスリを使用して木材を磨く場合と同様に、大幅に滑らかな表面を得ることができる。ウエハは、次いで、ウエハ洗浄システムで洗浄される。
【０００４】
図１Ａは、ＣＭＰシステムで一般に使用される線状研磨装置１０を示している。線状研磨装置１０は、半導体ウエハ１６の表面の材料を研磨して取り除く。取り除かれる材料は、ウエハ１６の基板材料であっても良いし、ウエハ１６の表面に形成された一枚またはそれ以上の層であっても良い。このような層は、一般に、例えば誘電体、窒化ケイ素、金属（アルミニウムや銅など）、金属合金、半導体材料など、ＣＭＰプロセスの際に形成される又は同プロセスの際に存在する一種類若しくはそれ以上の任意の材料を含む。一般に、ＣＭＰは、ウエハ１６の上の一枚又はそれ以上の層を研磨して、ウエハ１６の表面層を平坦化するために使用される。
【０００５】
線状研磨装置１０は、ウエハ１６の表面に対して直線的に移動する研磨ベルト１２を使用する。研磨ベルト１２は、ローラ（又はスピンドル）２０を中心に回転する連続した一本のベルトである。ローラは、一般に、モータによって駆動されるので、ローラ２０の回転運動は、研磨ベルト１２を駆動して、ウエハ１６に対して直線運動２２させることができる。
【０００６】
ウエハキャリア１８は、ウエハ１６を保持する。ウエハ１６は、一般に、機械的な止め輪又は真空によって適所に保持される。ウエハキャリアは、ウエハ１６の表面が研磨ベルト１２の研磨表面と接触するようなかたちでウエハを研磨ベルト１２の上で保持する。
【０００７】
図１Ｂは、線状研磨装置１０の側面図である。ウエハキャリア１８は、図１Ａを参照にして上述されたように、ウエハ１６を研磨ベルト１２上の適所に保持しつつ、研磨ベルト１２に圧力を加える。研磨ベルト１２は、例えばローデル社によるＩＣ１０００などのポリマ材料を支持層の上に重ねることによって形成される。研磨ベルト１２は、ベルトを駆動してウエハ１６に対して直線運動２２させるローラ２０によって回転される。一例では、流体ベアリングプラテン２４が、ウエハ１６をあてがわれている区域の研磨ベルトを下から支持する。ベアリングプラテン２４は、次いで、それがサポートしている層の下面に流体を供給するために使用できる。供給された流体は、したがって、流体ベアリングを形成し、ウエハ１６の表面にあてがわれる部分の研磨ベルト１２の下面に研磨圧力を加える。しかしながら、流体ベアリングによって生じる研磨速度は、残念ながら制御が困難であるので、流体ベアリングによって加えられる研磨圧力は不均一である。具体的に言うと、研磨ベルト１２は、研磨プロセスのあいだに頻繁に温度が変動する。研磨ベルト１２は、一般に、冷たい状態で研磨プロセスに入って徐々に暖かくなる。ウエハの研磨が進行するにつれて、研磨ベルト１２の温度は、研磨ベルト１２と、スラリと、ウエハ１６との間の摩擦によって上昇する。これは、極めて大きな問題である。なぜなら、研磨ベルト１２の温度上昇は、研磨プロセスで使用されるスラリの温度上昇に繋がって、ひいてはウエハ１６の研磨速度をも上昇させるからである。また、流体ベアリングとして空気が使用される場合は、ベアリングプラテン２４から放出される空気は一般に極めて冷たい。これは、空気がベアリングプラテン２４の空気出力ホールから出力される際に膨張して冷たくなるからである。このように、摩擦による熱及びベアリングプラテン２４からの冷たい空気は、研磨ベルトの温度制御を非常に困難にする。したがって、従来技術による研磨システムの設計を使用すると、研磨の動力学を適切に制御できないこと、研磨にムラがあること、ウエハの研磨に一貫性がないことなどが原因で、ウエハの歩留まりが減少し、ウエハのコストが増大する結果となる。
【０００８】
以上からわかるように、研磨パッドの温度制御を向上させると共に研磨速度の不具合を低減させることができるプラテンを具備することによって、従来技術に伴う問題を克服できる、装置が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、概して、使用される空気の温度をプラテンの区域ごとに異ならせることによって、ＣＭＰプロセスにおけるウエハ研磨の均一性を制御することができる、研磨パッド加熱システムを提供することよって、上述されたニーズを満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態では、化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、線状研磨ベルトと、該線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板を当てることができるキャリアとを備える温度制御システムが提供される。温度制御システムは、複数の区域を有するプラテンを備える。温度制御システムは、さらに、処理位置より後の位置における線状研磨ベルトの温度を決定するように構成された温度センサを備える。温度制御システムは、また、温度センサから受信された出力に応じ、プラテンの複数の区域のうちの選択区域に向かう温度調整済みの流体の流れを調整するためのコントローラを備える。
【００１１】
別の一実施形態では、化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、線状研磨ベルトと、該線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板を当てることができるキャリアとを備える温度制御システムが提供される。温度制御システムは、複数の区域を有するプラテンを備える。温度制御システムは、また、処理位置より後の位置における線状研磨ベルトの温度を決定する温度センサを備える。温度制御システムは、さらに、処理位置より前の位置に設けられると共に線状研磨ベルトの表面に向けて方向付けられた加熱要素を備える。温度制御システムは、また、温度センサから受信された出力に応じて加熱要素からの出力を調整するためのコントローラを備える。
【００１２】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための方法が提供される。この方法は、研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しいか否かを決定する動作を備える。方法は、また、研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しくないか否かも決定する。研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しくない場合は、方法は、プラテンの少なくとも一つの圧力区域から出力される加熱流体の温度及び圧力の少なくとも一方を調整する。この調整は、研磨パッドの温度と温度設定値とをほぼ等しくする。
【００１３】
別の一実施形態では、化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための装置が提供される。この装置は、研磨パッドの下に設けられたプラテンを備える。プラテンは、研磨パッドの下面部分に加熱流体を出力できる少なくとも一つの圧力区域を伴うプラテン板を有する。装置は、また、少なくとも一つの流体スループットによってプラテンの少なくとも一つの圧力区域に連結された内部マニホルドを備える。内部マニホルドは、少なくとも一つの流体スループットによってプラテンの少なくとも一つの圧力区域に加熱流体を供給することができる。装置は、さらに、少なくとも一つのマニホルドスループットによって内部マニホルドに連結された外部マニホルドを備える。外部マニホルドは、内部マニホルドに加熱流体を供給することができる。装置は、また、少なくとも一つのヒータスループットによって外部マニホルドに接続されたヒータを備える。ヒータは、流体を複数の設定温度の一つに加熱することができると共に、加熱された流体を外部マニホルドに供給することができる。装置は、さらに、内部マニホルド及び研磨パッド温度センサに接続されたコントローラを備える。コントローラは、研磨パッドの温度をモニタすることができると共に、内部マニホルドから少なくとも一つの圧力区域への加熱流体の送出を調整することによって研磨パッドの温度を温度設定値に等しくすることができる。
【００１４】
本発明の実施形態は、温度を制御済みである制御済みの流体圧力をプラテンの様々な部分に加えられるという有利な効果によって、平坦化速度の一貫性を大幅に高めることができる。本発明の他の態様及び他の利点は、本発明の原理を例示した添付の図面と併せて行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【００１５】
本発明及び本発明によって得られる更なる利点は、添付の図面と併せて行う以下の詳細な説明から容易に理解することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＣＭＰシステムのための発明が開示される。この発明は、ＣＭＰプロセスの際に出力される流体の温度をプラテンの区域ごとに異ならせ、研磨パッドの温度を制御することによって、ＣＭＰプロセスにおける研磨の均一性を制御する。以下の説明では、本発明の十分な理解を可能にするために、数多くの詳細を特定している。しかしながら、当業者ならば承知のように、本発明は、これらの詳細の一部または全部を特定しなくても実施することができる。また、本発明の理解を不必要に曖昧にしないために、周知の処理工程の詳細な説明は省略した。
【００１７】
一般に、本発明の実施形態は、ＣＭＰプロセスの際に研磨パッドの温度を制御することによってウエハの研磨速度を管理するという、特異な能力を有するＣＭＰシステムを提供する。なお、ＣＭＰシステムは、例えば線状研磨ベルトやステンレス鋼によって支持された研磨ベルトなど、任意の適切な研磨パッド構造を採ることが可能である。ＣＭＰシステムは、プラテンに入力される流体の温度を制御することによって、研磨パッドの各区域に出力される流体の温度を等しくしたり異ならせたりすることができる。温度を制御された流体が出力されると、流体ベアリングが形成され、研磨パッドを特定の温度に設定することが可能になる。研磨パッドの温度が適切に管理されると、研磨速度が制御され、ひいてはウエハ研磨の一貫性及び効率を高めることが可能になる。具体的に言うと、制御装置は、プラテンの様々な区域に対する加熱流体の入力を、研磨パッド温度センサからのフィードバックを通じて管理し、インテリジェントなフィードバックループを形成することによって、研磨パッドの温度を制御することができる。その結果、研磨パッドの温度の格差が要因で生じる研磨圧力のばらつき及び非一貫性を、高度に統制された方式で管理することが可能になる。
【００１８】
ここで開示される、ＣＭＰシステムで使用されるプラテンは、ウエハの領域の内側及び外側に任意の数の圧力区域を含むことが可能である。各圧力区域は、研磨パッドの裏面（ウエハを研磨する側とは反対の側）に様々な温度の流体を出力することによって研磨パッドの動力学の不備を正すために使用される複数の流体ホールを有する。なお、本発明の実施形態は、例えば２００ｍｍウエハや３００ｍｍウエハなど、任意のサイズのウエハを研磨するために利用可能である。
【００１９】
ここで利用される流体は、任意の種類の気体又は液体であって良い。したがって、後述されるＣＭＰシステムは、温度を制御された気体又は液体を利用してウエハの研磨速度を制御することができる。また、プラテンの各圧力区域は、様々な圧力の下で様々な温度の流体の供給を受けることができる。このような構成は、ウエハ研磨速度の極めて柔軟な管理を可能にする。
【００２０】
図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、化学機械平坦化システム１００の側面図である。この実施形態では、処理の際にウエハ１０４を適所に固定して保持するために、キャリアヘッド１０８が使用される。研磨パッド１０２は、回転ドラム１１２を中心に回転する連続ループを形成することが好ましい。研磨パッド１０２は、一般に、約４００フィート毎分の速度で方向１０６に移動するが、この速度は、個々のＣＭＰプロセスに応じて可変である。研磨パッド１０２が回転するにつれて、キャリアヘッド１０８によってウエハ１０４が研磨パッド１０２の上面に降下される。
【００２１】
研磨プロセスの際は、プラテン１１０が研磨パッド１０２を支持する。このプラテン１１０は、液体ベアリング又は気体ベアリングなど、任意の適切なベアリングを使用して良い。プラテン１１０には、内部マニホルド１１４からの流体圧力が、それぞれ独立に制御される複数の出力ホールを通じて入力される。これらの複数の出力ホールは、研磨パッドの特徴を制御する上向きの力を研磨パッド１０２に提供するために使用される。内部マニホルド１１４からプラテン１１０に入力される流体圧力は、流体スループット１３２を通じて供給される。流体スループット１３２は、内部マニホルドからプラテン１１０に流体を運ぶ一本またはそれ以上の経路を含むことが可能である。流体スループット１３２は、プラテンの複数の区域に対して供給を行うので、プラテン１１０の各区域からの流体の出力を制御することができる。したがって、プラテン１１０の有する制御可能な流体出力区域の数がいくつであっても、内部マニホルド１１４からはそれに等しい数の経路が設けられるので、それらの各区域に対して供給を行うことができる。なお、プラテン１１０の有する流体出力区域は、各区域に供給を行うための対応経路と共に、任意の適切な数だけ設けることが可能である。
【００２２】
内部マニホルド１１４は、マニホルドスループット１２２を通じて外部マニホルド１２０から流体を受け取る。マニホルドスループット１２２は、利用を望まれる流体温度の種類に応じ、任意の適切な数の経路を含むことができる。マニホルドスループット１２２を構成するこれらの経路は、望まれる流体温度の多様性に応じ、異なる温度又は同じ温度の流体を運ぶことができる。一実施形態では、マニホルドスループット１２２は、経路ごとに異なる温度の流体を運ぶことができる。このような一実施形態では、内部マニホルド１２０は、各種の温度の流体を受け取って、それらを管理できるように構成されるので、プラテンの各区域は、出力を望まれる任意の適切な温度の任意の適切な流体をそれぞれ出力することができる。
【００２３】
外部マニホルド１２０は、ヒータスループット１２４を通じてヒータ１１８から加熱流体を受け取る。ヒータスループット１２４は、ＣＭＰプロセスでの利用を望まれる流体温度の種類に応じ、任意の適切な数の経路を含むことができる。なお、ヒータ１１８、外部マニホルド１２０、及び内部マニホルド１１４は、空気や水などの任意の流体を、ＣＭＰプロセスでの使用のために管理及び移送することができる。一実施形態では、空気を移送することによって、プラテンの特定の区域から異なる（又は同じ）温度の空気を出力させて良い。また、水源１１５からは、プラテン１１０のプレウェット出力及びポストウェット出力に加熱水を供給することができる。水源１１５は、所望の用途に応じ、任意の適切な温度の水を供給することができる。水源１１５によってプラテン１１０に供給される水の温度は、一実施形態では摂氏約６０度である。水源１１５は、コントローラ１５０に接続されていて、コントローラ１５０は、プラテン１１０からの加熱空気の出力を管理すると共に、プレウェット出力及びポストウェット出力によって出力される水の温度を管理することができる。図中、コントローラ１５０、水用ヒータ１１５、プラテン１１０、外部マニホルド１２０、及びヒータ１１８は、それぞれ別々の構成要素として比喩的に示されているが、このうち二つ又はそれ以上の構成要素を組み合わせて一つの構成要素を構成することも可能である。例えば、一実施形態では、プラテン１１０、コントローラ１５０、内部マニホルド１１４、及びヒータ１１８を組み合わせて一つの構造を構成することができる。一実施形態では、図２Ａに示された内部マニホルド１１４をＣＭＰ機器の領域内に設けることができる。なお、外部マニホルド１２０は、ＣＭＰ機器の外側に位置する任意の適切なマニホルドであって良い。一実施形態では、外部マニホルド１２０は、ＣＭＰ機器の領域の外側に位置する設備マニホルドであることが可能である。
【００２４】
コントローラ１５０は、温度センサ１６０を使用して研磨パッド１０２の温度をモニタして良い。なお、コントローラ１５０は、プラテン１１０の各流体出力区域からの加熱流体の出力をインテリジェントに制御することによって研磨パッド１０２の温度をインテリジェントに管理することができる任意の適切な制御装置であって良い。コントローラ１５０は、温度センサ１６０によって感知された温度に応じ、プラテン１１０の空気出力区域のうちの任意の一つ、一部、又は全部の区域から出力される流体の量及び温度を管理することができる。なお、ここで説明されるＣＭＰシステムは、それぞれ独立に制御可能である任意の適切な数の空気出力区域を有する任意の適切なプラテンを使用して良い。これらの空気出力区域は、したがって、研磨パッド１０２の下面に加熱流体を供給することによって、研磨パッドを所望の温度にすることができる。したがって、温度センサ１６０と、コントローラ１５０と、内部マニホルド１１４との間のフィードバックループを利用すれば、それぞれ独立に制御可能であるプラテン１１０の各流体出力区域からの温度制御された流体の出力をインテリジェントに制御及び管理することができる。
【００２５】
なお、ＣＭＰシステム１００は、加熱流体を制御可能な方式で研磨パッド１０２に加えることができる任意の適切な構成を採って良い。一実施形態では、内部マニホルド１１４はプラテン１１０の一部であって良い。別の一実施形態では、外部マニホルド１２０を使用せずに、ヒータを内部マニホルド１１４に直接接続して良い。さらに別の一実施形態では、内部マニホルド１１４を設けずに、外部マニホルド１２０からプラテン１１０の各流体出力区域に直接流体を供給して良い。別の一実施形態では、内部に内部マニホルドを有するプラテン１１０にヒータ１１８から直接流体を供給して良い。これらの様々な実施形態では、プラテンの各出力区域に流体を出力する装置が何であれ、コントローラ１５０は、その適切な装置からの流体の出力を制御することによって加熱流体の出力を管理する。
【００２６】
一実施形態では、研磨パッドの温度設定値は華氏１２５度未満である。なお、この温度設定値は、所望の研磨速度に応じて任意の適切な値を採ることができる。より高速の研磨速度が望ましい場合は、設定値が高く設けられる。より低速の研磨速度が望ましい場合は、設定値が低く設けられる。
【００２７】
図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、研磨パッドヒータを伴う化学機械平坦化（ＣＭＰ）システム１００’の側面図である。この実施形態では、ＣＭＰシステム１００’は、研磨パッド１０２を加熱するために使用できる研磨パッドヒータ１３０を備える。一実施形態では、研磨パッドヒータ１３０は、研磨パッド１０２の上方の、プラテン１１０の後縁部にあたる位置に配される。研磨パッドヒータ１３０は、任意の適切な方法によって研磨パッド１０２を加熱することができる。一実施形態では、ヒータ１３０は、研磨パッド１０２を加熱できる加熱ランプすなわち放射ヒータである。コントローラ１５０’は、温度センサ１６０からの入力を受信し、ヒータ１３０から出力される熱の量を決定することによって、研磨パッド１０２を温度設定値に到達させる又は保持することができる。一実施形態では、研磨パッドヒータ１３０は、最大で華氏２５０度の温度で作動して、研磨パッドの温度を上昇させることができる。したがって、研磨パッド１０２の温度を温度センサ及びコントローラ１５０’でモニタしつつ研磨パッド１０２を加熱ランプ１３０で加熱すれば、研磨パッド１０２の温度をインテリジェントに制御することが可能である。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態にしたがった、内部マニホルド１１４と、外部マニホルド１２０と、ヒータ１１８との間の接続を示した図１８０である。一実施形態では、４種類の温度の流体が使用される。ここで説明される装置では、清浄な乾燥空気又は脱イオン水などの流体を使用することができる。一実施形態では、空気がヒータ１１８によって加熱され、外部マニホルド１２０及び内部マニホルド１１４を通じてプラテン１１０に送られる。別の一実施形態では、空気と水の混合体がヒータ１１８によって加熱され、外部マニホルド１２０及び内部マニホルド１１４を通じて送られる。さらに別の一実施形態では、水がヒータ１１８によって加熱され、外部マニホルド１２０及び内部マニホルド１１４を通じてプラテン１１０に送られる。なお、ヒータ１１８は、任意の適切な種類の温度の流体を外部マニホルド１２０に出力することができ、外部マニホルド１２０は、対応する任意の適切な種類の温度の流体を内部マニホルド１１４に供給することができる。
【００２９】
一実施形態では、内部マニホルド１１４は、プラテン１１０への流体の流れを制御するための電子圧力（ＥＰ）レギュレータを有する。このように、内部マニホルド１１４は、プラテン１１０に供給される流体の圧力を制御して、プラテン１１０の任意の適切な流体出力区域に任意の適切な温度の流体を供給することができる。一実施形態では、ヒータ１１８は、華氏５０度、華氏６０度、華氏７０度、及び華氏８０度の流体を、それぞれチューブ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄを通じて出力することができる。温度は、華氏１２５度以下であることが好ましい。チューブ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄは、一実施形態では、ヒータスループット１２４を構成することができる。外部マニホルド１２０は、次いで、チューブ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄから入力された流体を、それぞれチューブ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを通じて内部マニホルド１１４に出力することができる。一実施形態では、チューブ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄは、マニホルドスループット１２２を構成することができる。内部マニホルド１１４は、次いで、コントローラ１５０による管理を受けつつ、チューブ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ，１３２ｆを通じてプラテン１１０の６つの異なる流体出力区域に出力される流体の温度及び圧力を制御する。なお、チューブ１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ，１３２ｆは、一実施形態では、流体スループット１３２を構成することができる。ヒータ１１８は、所望の量の流体を所望の温度に加熱することができる任意の適切なヒータであって良い。一実施形態では、ヒータ１１８は、最大で華氏１２５度の流体を供給する４０ｋＷのヒータであって良い。
【００３０】
図４Ａは、本発明の一実施形態にしたがった、プラテン１１０の拡大俯瞰図である。図には、特定の圧力サブ区域を伴う代表的なプラテン構造が示されているが、図２Ａを参照にして上述されたＣＭＰシステム１００は、任意の適切な数及び構成の流体圧力区域を伴う任意の適切なプラテンを使用することができる。
【００３１】
一実施形態では、辺縁の流体出力区域２０４ａが、各種の大きさの同心の空気圧力区域を含む複数の環状のサブ区域を有する。なお、辺縁区域２０４ａ及び中心区域２０４ｂは、いずれも、例えば２，３，４，５，６，７，８，９，１０など、任意の数のサブ区域を有して良い。なお、辺縁区域２０４ａ及び中心区域２０４ｂは、例えば円状のサブ区域や半円状のサブ区域など、任意の形状のサブ区域を有して良い。一実施形態では、辺縁区域２０４ａは、環状のサブ区域２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５を含む５つのサブ区域を有し、中央区域２０４ｂは、サブ区域は無く１つの区域のみを有する。各サブ区域が個別に制御可能であることから、個々のサブ区域を通る空気の流量は、ＣＭＰプロセスを最適化するように変化させることができる。個々のサブ区域を通る空気の流量を個別に制御することによって、ウエハの外周の内側及び外側の領域を含むウエハの各直径距離に、様々に異なる圧力を形成することができる。このように、辺縁区域２０４ａ及び中心区域２０４ｂに含まれる複数のサブ区域は、研磨パッド１０２の各領域における温度の管理及び研磨パッド１０２の各領域に加えられる圧力の微調整を可能にする。このような圧力及び温度のばらつきは、ウエハの領域ごとに研磨速度を異ならせるために使用できる。なぜなら、当業者ならば周知のように、ウエハの一部分で生じる研磨の量は、対応する研磨パッドの一部分に加えられる圧力の関数及び研磨の際の研磨パッド１０２の温度の関数であるからである。したがって、使用されるサブ区域の数は、研磨の特徴要件に応じて増減させることができる。なお、空気圧力サブ区域は、研磨されるウエハよりも外周が大きい区域を含まなくても良いし、１つ若しくはそれ以上含んでも良い。
【００３２】
プラテン１１０は、また、プレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０を含む。プレウェット出力２３２は、研磨パッドが方向１６０に移動する際にプラテン板２０２より先に研磨パッド１２０に直面する領域に設けられた一並びの出力ホールである。ポストウェット出力２３０は、研磨パッドが方向１０６に移動する際にプラテン板２０２より後に研磨パッド１０２に直面する領域に設けられた一並びの出力ホールである。プレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０は、プラテン２３０の上の部分に流体を送ることによって、研磨パッド１０２の裏面をＣＭＰプロセスの際に洗浄して滑らかにする。
【００３３】
図４Ｂは、図４Ａに示されたプラテン１１０を直径に沿って切り取った、本発明の一実施形態にしたがった側面図である。プラテンは、プラテン板２０２と、取り付け板２２８と、プラテン蓋２２２とを含む。この実施形態では、プラテン板２０２は、空気を出力することができる環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅ，２０６ｆを内部に形成されている。なお、流体を出力できるくぼみとしては、望ましい流体圧力区域の構成及び数に応じ、任意の数又は構成を使用して良い。例えば、別の一実施形態では、くぼみは環状ではなく半円状であって良いし、さらに別の一実施形態では、環状のくぼみ及び半円状のくぼみの両方が使用されて良い。環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅは、それらの内部に形成された少なくとも１つの流体入力ポートから流体を受け取り、環状のサブ区域２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５のそれぞれに流体を供給することによって、辺縁区域２０４ａの上に５つの個別の流体圧力区域を形成するように構成される。環状のくぼみ２０６ｆは、プラテンの中心部分に流体を供給することによって、中心区域２０４ｂの上に流体圧力を形成するように構成される。プラテン板２０２は、ＣＭＰの終点検出のために使用することができる終点検出ホール２２４を随意に含んで良い。また、プラテン板の内部には、空気／水プレウェットライン２３６及び空気／水ポストウェットライン２３８が円を構成するかたちで設けられる。空気／水プレウェットライン２３６は、プラテン板２０２の表面にプレウェット出力２３２を有する。空気／水プレウェットライン２３８は、プラテン板２０２の表面にポストウェット出力２３０を有する。ライン２３６及びライン２３８の両方又は一方に水を注入すれば、プラテン板２０２の表面をＣＭＰプロセスの開始前に湿らせることができる。
【００３４】
プラテン板２０２は、取り付け板２２８に取り付けられるように構成される。取り付け板２２８は、取り付け板の流体入力２３４を通じて内部マニホルド１１４（図２Ａに示される）からの流体を受け取り、受け取った流体をプラテン板２０２の中の環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅ，２０６ｆ，２０６ｇに供給するように構成される。プラテン蓋２２２は、プラテン板２０２及び取り付け板２２８の縁端を連結し、プラテン板２０２及び取り付け板２２８を密着状態で維持することができる。
【００３５】
したがって、動作の際は、入力２３４を通じて空気が入力され、入力された空気が取り付け板２２８を通じて流体入力ポートに送られ、環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅ，２０６ｆ，２０６ｇに供給される。流体は、次いで、流体圧力によって区域２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５，２０４ｂから押し出される。
【００３６】
図４Ｃは、本発明の一実施形態にしたがった、同心の温度区域を伴うプラテン構成３４０を示している。この実施形態では、プラテン構成３４０は、複数の同心の圧力区域３４２，３４４，３４６，３４８と１つの中心の圧力区域３５０とを含む。各圧力区域３４２，３４４，３４６，３４８，３５０は、それぞれ互いに異なる温度の流体を出力しても良いし、いずれも同じ温度の流体を出力しても良いし、異なる温度及び同じ温度の流体を適切な組み合わせで出力しても良い。
【００３７】
図４Ｄは、本発明の一実施形態にしたがった、水平な圧力区域を伴うプラテン構成３６０を示している。この実施形態では、プラテン構成３６０は、水平の温度区域３６２，３６４，３６６，３６８，３７０を含む。各水平温度区域は、それぞれ互いに異なる温度の流体を出力しても良いし、いずれも同じ温度の流体を出力しても良いし、異なる温度及び同じ温度の流体を適切な組み合わせで出力しても良い。
【００３８】
図４Ｅは、本発明の一実施形態にしたがった、研磨パッドの加熱プロセスを示した図３８０である。この実施形態では、ウエハ１０４を保持しているキャリアヘッド１０８が下がって、方向１０６に移動している研磨パッド１０２の上に押し付けられる。この実施形態では、プラテン１１０は、その様々な圧力区域から研磨パッド１０２の下面に加熱空気を供給するものとして図示されている。また、プレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０は、研磨パッド１０２の下面に加熱水を供給するものとして図示されている。このとき、加熱温度センサ１６０は、研磨パッド１０２の温度を検出し、（図２Ａに示された）コントローラ１５０は、フィードバックループを通じて、プラテン１１０によって供給される加熱流体のモニタ及び調整を行うと共にプレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０から送られる加熱流体の調整を行う。また、研磨パッド１０２の上にヒータ１３０を設け、研磨パッドを設定温度に加熱することもできる。ヒータ１３０は、図２Ｂに示されるように随意的に使用されても良いし、或いは、プラテンを通じて加熱空気を使用して研磨パッド１０２を加熱するプロセスに追加して使用されても良い。
【００３９】
図５は、各構成要素のネットワーク接続を通じてどのように温度が管理されるかを示した、本発明の一実施形態にしたがったネットワーク図４００である。この制御図には、スケジューラ４０４に接続されたタッチ画面４０２が示される。スケジューラ４０４は、さらに、インターネットスイッチ４０６に接続されている。インターネットスイッチ４０６は、集合コントローラ４０８及び温度コントローラ４１０に接続されている。一実施形態では、タッチ画面４０２は、ユーザによる流体区域圧力、流体区域温度、及び熱水出力の設定を可能にするうえ、ユーザによる現行の流体区域及び熱水の温度のモニタも可能にする。スケジューラ４０４は、タッチ画面４０２とインターネットスイッチ４０６との間におけるデータの送受信を管理する。インターネットスイッチ４０６は、ネットワークに送信されたデータを意図した位置に方向付ける。集合コントローラ４０８は、ネットワーク内におけるノード管理を行うとともに、ネットワーク内におけるリソース割り振りのプロセスを補助する。温度コントローラ１５０は、空気区域及び熱水の温度設定値を設定する要求を受信することができる。温度コントローラ１５０は、また、あらゆる空気区域及び熱水の温度に対して比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御（ＰＩＤ制御は図６Ａ及び図６Ｂを参照にして詳述される）を実施することができる。温度コントローラ４１０は、また、現行の区域の温度及び熱水を要求ごとに同調して伝送することができる。温度コントローラ４１０は、上述された入力を受信し、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御信号（図６Ａを参照にして詳述される）を実行し、各種の制御可能要素（例えば内部マニホルドなど）を制御する出力を生成するように構成された、任意の適切なコントローラであって良い。一実施形態では、温度コントローラ４１０は、シーメンス社又は相応しいＰＬＣの他の任意メーカによって市販されているプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）であって良い。温度コントローラ４１０は、或いは、パソコンなどの任意の汎用計算システムであって良い。
【００４０】
図６Ａは、プラテン１１０の区域ｎ（ｎは管理されている圧力区域の番号である）の温度を制御する際の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を示した、本発明の一実施形態にしたがったブロック図である。なお、ここで説明されるＰＩＤ制御は、プラテン１１０上の任意の圧力区域の温度を制御及び管理するために使用することができる。一実施形態では、区域１，２，３，４，５，６が、環状サブ区域２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５及び中心区域２０４ｂにそれぞれ対応して良い。
【００４１】
以上では、プラテン１１０の区域ｎにおける温度制御との関連のもとでＰＩＤ制御を説明したが、同様の原理は、例えば流体の流れを特定の温度に制御するなど、任意の他の制御変数の制御にも適用することができる。例えば圧力区域ｎの所望温度など、所望の設定値を設定することが可能である。空気区域ｎは、プラテン１１０の内部に設けられ且つ流体の出力を独立に制御可能である複数の流体区域のうちの任意の一流体区域であって良い。したがって、ブロック図５００は、任意の流体出力区域における流体出力の温度制御のために使用することができる。入力５０２には、例えば特定の空気区域の所望温度など、所望の設定値が入力される。入力５０２に入力された信号からは、比例、積分、微分変数Ｋp，Ｋi，Ｋdが抽出される。各ＰＩＤ変数は、対応するＰＩＤ計算５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃに供給され、制御信号５１０が生成される。出力される制御信号は、例えば区域１の空気温度制御信号であって良い。制御信号５１０は、次いで、制御出力ヒータパワー及びプロセスに供給される（例えば区域１の温度制御信号は第１の区域温度の制御入力に供給される）。プロセスは、また、管理されている特定の区域に関して電子圧力（ＥＰ）レギュレータからの信号を受信して、それを使用する。次いで、入力５０２にフィードバック信号５１２がフィードバックされ、エラー制御及びエラーフィードバックの一方又は両方が行われる。入力５０２に供給された設定値が空気区域１の空気の所望温度である場合は、フィードバック信号５１２は、例えば温度センサからの値など、空気区域１からの空気の検出温度であって良い。このように、プラテン１１０のあらゆる区域をインテリジェントに制御及び管理すれば、研磨パッドの温度をほぼ一様に設定温度に維持することができる。
【００４２】
図６Ｂは、プレウェット出力及びポストウェット出力によって送られる水の温度を制御する際の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を示した、本発明の一実施形態にしたがったブロック図５６０である。ブロック図５６０で説明されるＰＩＤ制御は、プレウェット出力及びポストウェット出力を通じて供給される熱水の温度及び出力の制御に関連している。例えば熱水の所望温度など、所望の設定値を設定することが可能である。熱水はプラテン１１０に送られ、プレウェット出力及びポストウェット出力を通じてプラテンの上面に送られる。入力５６２には、例えば水の所望温度など、所望の設定値が供給される。入力５６２に入力された信号からは、比例、積分、微分変数Ｋp，Ｋi，Ｋdが抽出される。各ＰＩＤ変数は、対応するＰＩＤ計算５６４ａ，５６４ｂ，５６４ｃに供給され、制御信号５６６が生成される。出力される制御信号は、例えばプレウェット熱水制御信号であって良い。制御信号５６６は、次いで、制御出力熱水パワー及びプロセスに供給される（例えばプレウェット熱水制御信号は研磨パッド温度の制御入力に供給される）。次いで、入力５６２にフィードバック信号５６８がフィードバックされ、エラー制御及びエラーフィードバックの一方又は両方が行われる。入力５６２に供給された設定値がプレウェット出力からの水の所望温度である場合は、フィードバック信号５６８は、例えば温度センサからの値など、プレウェット出力からの水の検出温度であって良い。
【００４３】
図７は、研磨パッド１０２を加熱する方法を示した、本発明の一実施形態にしたがったフローチャート６００である。この方法は、研磨パッドの温度を決定する動作６０２から開始する。この動作では、コントローラは、研磨パッドの温度を示す信号を熱センサから受信することができる。方法は、動作６０２の後、研磨パッドが設定温度（温度設定値としても知られる）であるか否かを確認する動作６０４に進む。動作６０４では、コントローラは、研磨パッドの温度を温度設定値と比較する。研磨パッドが設定温度でない場合は、方法は動作６０６に進み、プラテンの各圧力区域から出力される流体の温度及び圧力の一方又は両方を変化させると共に、プレウェット出力及びポストウェット出力の一方又は両方から送られる水の温度を変化させることによって、研磨パッドの温度を設定温度に調整する。
【００４４】
したがって、プラテンから出力される流体の温度をインテリジェントに管理及び制御することによって、研磨パッドの温度を管理し、ひいてはウエハの研磨速度を最適化することができる。また、研磨パッドの温度を制御することによって、所望の研磨速度に応じて研磨速度をカスタマイズすることができる。したがって、ここで説明されたＣＭＰシステムは、ウエハ研磨の動作を最適化することができる。
【００４５】
以上では、理解を明確にする目的で、いくらか詳しい説明を行った。しかしながら、当業者ならば明らかなように、添付した特許請求の範囲ならば、一定の変更および改良が可能である。したがって、以上に挙げられた実施形態は、例示を目的とした非限定的な実施形態だと見なされ、本発明は、以上に特定された詳細に限定されず、添付した特許請求およびそれらの同等物の範囲内で変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】主にＣＭＰシステムで使用される線状研磨装置の図である。
【図１Ｂ】線状研磨装置の側面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムの側面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、研磨パッドヒータを伴う化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムの側面図である。
【図３】本発明の一実施形態にしたがった、内部マニホルドと、外部マニホルドと、ヒータとの間における接続図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、プラテンの拡大俯瞰図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されたプラテンを直径に沿って切り取った、本発明の一実施形態にしたがった側面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態にしたがった、同心の温度区域を伴うプラテン構成の図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態にしたがった、水平の圧力区域を伴うプラテン構成である。
【図４Ｅ】本発明の一実施形態にしたがった、研磨パッドの加熱プロセスを示した図である。
【図５】各構成要素のネットワーク接続を通じてどのように温度が管理されるかを示した、本発明の一実施形態にしたがったネットワーク図である。
【図６Ａ】プラテンの区域ｎ（ｎは管理されている圧力区域の番号である）の温度を制御する際の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を示した、本発明の一実施形態にしたがったブロック図である。
【図６Ｂ】プレウェット出力及びポストウェット出力によって送られる水の温度を制御する際の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御を示した、本発明の一実施形態にしたがったブロック図である。
【図７】研磨パッドを加熱する方法を示した、本発明の一実施形態にしたがったフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…線状研磨装置
１２…研磨ベルト
１６…半導体ウエハ
１８…ウエハキャリア
２０…ローラ
２４…プラテン
１００…化学機械平坦化システム
１００’…化学機械平坦化システム
１０２…研磨パッド
１０４…ウエハ
１０８…キャリアヘッド
１１２…回転ドラム
１１４…内部マニホルド
１１５…水用ヒータ
１１８…ヒータ
１２０…外部マニホルド
１２２…マニホルドスループット
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ…チューブ
１２４…ヒータスループット
１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ…チューブ
１３０…研磨パッドヒータ
１３２…流体スループット
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ，１３２ｆ…チューブ
１５０…コントローラ
１５０’…コントローラ
１６０…温度センサ
２０２…プラテン板
２０４ａ…辺縁区域
２０４ｂ…中心区域
２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５…環状のサブ区域
２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅ，２０６ｆ…環状のくぼみ
２２２…プラテン蓋
２２４…終点検出ホール
２２８…取り付け板
２３０…ポストウェット出力
２３２…プレウェット出力
２３４…流体入力
２３６…空気／水プレウェットライン
２３８…空気／水ポストウェットウェイン
３４０…プラテン構成
３４２，３４４，３４６，３４８…同心の圧力区域
３５０…中心の圧力区域
３６０…プラテン構成
３６２，３６４，３６６，３６８，３７０…水平の温度区域
４０２…タッチ画面
４０４…スケジューラ
４０６…インターネットスイッチ
４０８…集合コントローラ
４１０…温度コントローラ
５０２…入力
５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ…ＰＩＤ計算
５１０…制御信号
５１２…フィードバック信号
５６２…入力
５６４ａ，５６４ｂ，５６４ｃ…ＰＩＤ計算
５６６…制御信号
５６８…フィードバック信号
【図１Ａ】
2005526383.tif 000003
【図１Ｂ】
2005526383.tif 000004
【図２Ａ】
2005526383.tif 000005
【図２Ｂ】
2005526383.tif 000006
【図３】
2005526383.tif 000007
【図４Ａ】
2005526383.tif 000008
【図４Ｂ】
2005526383.tif 000009
【図４Ｃ】
2005526383.tif 000010
【図４Ｄ】
2005526383.tif 000011
【図４Ｅ】
2005526383.tif 000012
【図５】
2005526383.tif 000013
【図６Ａ】
2005526383.tif 000014
【図６Ｂ】
2005526383.tif 000015
【図７】
2005526383.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月29日(2003.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状研磨ベルトと、前記線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板を当てることができるキャリアとを備える化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、
複数の区域を有するプラテンと、
前記処理位置より後の位置における前記線状研磨ベルトの温度を決定するように構成された温度センサと、
前記温度センサからの出力に応じて、前記プラテンの前記複数の区域のうちの選択区域に向かう温度調整済みの流体の流れを制御するためのコントローラと、
を備える温度制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記複数の区域は６つの圧力区域を含む、温度制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記複数の区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、温度制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の温度制御システムであって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、温度制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、温度制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の温度制御システムであって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、温度制御システム。
【請求項７】
請求項５に記載の温度制御システムであって、
前記温度調整済みの流体は清浄な乾燥空気である、温度制御システム。
【請求項８】
請求項１に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記処理位置より前に設けられ、前記線状研磨ベルトの表面に向けて方向付けられた加熱要素を備える、温度制御システム。
【請求項９】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記研磨パッドの下に設けられ、前記研磨パッドの下面に加熱流体を吐出することができる少なくとも１つの圧力区域を伴うプラテン板を有するプラテンと、
少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンに連結され、前記少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンの少なくとも１つの圧力区域に前記加熱流体を送ることができる内部マニホルドと、
少なくとも１つのマニホルドスループットによって前記内部マニホルドに連結され、前記内部マニホルドに前記加熱流体を送ることができる外部マニホルドと、
少なくとも１つのヒータスループットによって前記外部マニホルドに連結され、前記流体を複数の設定温度の１つに加熱すること及び前記加熱流体を前記外部マニホルドに送ることができるヒータと、
前記内部マニホルドと研磨パッド温度センサとに接続され、研磨パッド温度をモニタすること、並びに前記内部マニホルドから前記少なくとも１つの圧力区域への前記加熱流体の送出を調整することによって前記研磨パッド温度を前記温度設定値に等しくすること、が可能なコントローラと、
を備える装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は６つの圧力区域を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記流体は清浄な乾燥空気である、装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記ヒータは、空気を最大で華氏約１２５度まで加熱することができる、装置。
【請求項１７】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しいか否かを決定する動作と、
前記研磨パッドの温度が前記温度設定値に等しくない場合に、プラテンの少なくとも１つの圧力区域から出力される加熱流体の温度及び圧力の少なくとも一方を調整して、前記研磨パッドの温度と前記温度設定値とをほぼ等しくする動作と
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は中心区域と辺縁区域とを含む、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
内部マニホルド１１４は、マニホルドスループット１２２を通じて外部マニホルド１２０から流体を受け取る。マニホルドスループット１２２は、利用を望まれる流体温度の種類に応じ、任意の適切な数の経路を含むことができる。マニホルドスループット１２２を構成するこれらの経路は、望まれる流体温度の多様性に応じ、異なる温度又は同じ温度の流体を運ぶことができる。一実施形態では、マニホルドスループット１２２は、経路ごとに異なる温度の流体を運ぶことができる。このような一実施形態では、内部マニホルド１１４は、各種の温度の流体を受け取って、それらを管理できるように構成されるので、プラテンの各区域は、出力を望まれる任意の適切な温度の任意の適切な流体をそれぞれ出力することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
プラテン１１０は、また、プレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０を含む。プレウェット出力２３２は、研磨パッドが方向１６０に移動する際にプラテン板２０２より先に研磨パッド１０２に直面する領域に設けられた一並びの出力ホールである。ポストウェット出力２３０は、研磨パッドが方向１０６に移動する際にプラテン板２０２より後に研磨パッド１０２に直面する領域に設けられた一並びの出力ホールである。プレウェット出力２３２及びポストウェット出力２３０は、プラテン１１０の上の部分に流体を送ることによって、研磨パッド１０２の裏面をＣＭＰプロセスの際に洗浄して滑らかにする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図４Ｂは、図４Ａに示されたプラテン１１０を直径に沿って切り取った、本発明の一実施形態にしたがった側面図である。プラテンは、プラテン板２０２と、取り付け板２２８と、プラテン蓋２２２とを含む。この実施形態では、プラテン板２０２は、空気を出力することができる環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅ，２０６ｆを内部に形成されている。なお、流体を出力できるくぼみとしては、望ましい流体圧力区域の構成及び数に応じ、任意の数又は構成を使用して良い。例えば、別の一実施形態では、くぼみは環状ではなく半円状であって良いし、さらに別の一実施形態では、環状のくぼみ及び半円状のくぼみの両方が使用されて良い。環状のくぼみ２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ，２０６ｅは、それらの内部に形成された少なくとも１つの流体入力ポートから流体を受け取り、環状のサブ区域２０４ａ−１，２０４ａ−２，２０４ａ−３，２０４ａ−４，２０４ａ−５のそれぞれに流体を供給することによって、辺縁区域２０４ａの上に５つの個別の流体圧力区域を形成するように構成される。環状のくぼみ２０６ｆは、プラテンの中心部分に流体を供給することによって、中心区域２０４ｂの上に流体圧力を形成するように構成される。プラテン板２０２は、ＣＭＰの終点検出のために使用することができる終点検出ホール２２４を随意に含んで良い。また、プラテン板の内部には、空気／水プレウェットライン２３６及び空気／水ポストウェットライン２３８が円を構成するかたちで設けられる。空気／水プレウェットライン２３６は、プラテン板２０２の表面にプレウェット出力２３２を有する。空気／水ポストウェットライン２３８は、プラテン板２０２の表面にポストウェット出力２３０を有する。ライン２３６及びライン２３８の両方又は一方に水を注入すれば、プラテン板２０２の表面をＣＭＰプロセスの開始前に湿らせることができる。


【手続補正書】
【提出日】平成16年5月25日(2004.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状研磨ベルトと、前記線状研磨ベルト上の処理位置の上に基板を当てることができるキャリアとを備える化学機械平坦化（ＣＭＰ）システムで使用される温度制御システムであって、
複数の区域を有するプラテンと、
前記処理位置より後の位置における前記線状研磨ベルトの温度を決定するように構成された温度センサと、
前記温度センサからの出力に応じて、前記プラテンの前記複数の区域のうちの選択区域に向かう温度調整済みの流体の流れを制御するためのコントローラと、
を備える温度制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記複数の区域は６つの圧力区域を含む、温度制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記複数の区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、温度制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の温度制御システムであって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、温度制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の温度制御システムであって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、温度制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の温度制御システムであって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、温度制御システム。
【請求項７】
請求項５に記載の温度制御システムであって、
前記温度調整済みの流体は清浄な乾燥空気である、温度制御システム。
【請求項８】
請求項１に記載の温度制御システムであって、さらに、
前記処理位置より前に設けられ、前記線状研磨ベルトの表面に向けて方向付けられた加熱要素を備える、温度制御システム。
【請求項９】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記研磨パッドの下に設けられ、前記研磨パッドの下面に加熱流体を吐出することができる少なくとも１つの圧力区域を伴うプラテン板を有するプラテンと、
少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンに連結され、前記少なくとも１つの流体スループットによって前記プラテンの少なくとも１つの圧力区域に前記加熱流体を送ることができる内部マニホルドと、
少なくとも１つのマニホルドスループットによって前記内部マニホルドに連結され、前記内部マニホルドに前記加熱流体を送ることができる外部マニホルドと、
少なくとも１つのヒータスループットによって前記外部マニホルドに連結され、前記流体を複数の設定温度の１つに加熱すること及び前記加熱流体を前記外部マニホルドに送ることができるヒータと、
前記内部マニホルドと研磨パッド温度センサとに接続され、研磨パッド温度をモニタすること、並びに前記内部マニホルドから前記少なくとも１つの圧力区域への前記加熱流体の送出を調整することによって前記研磨パッド温度を前記温度設定値に等しくすること、が可能なコントローラと、
を備える装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は６つの圧力区域を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記少なくとも１つの区域は１つの中心区域と１つの辺縁区域とを含む、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記辺縁区域は少なくとも５つの環状圧力区域を含む、装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プラテンはプレウェット出力とポストウェット出力とを含む、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記プレウェット出力及び前記ポストウェット出力の少なくとも一方からの加熱流体の温度は可変である、装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記研磨パッドは、線状研磨パッドと環状研磨パッドのうちのいずれか一方によって構成されている、装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の研磨パッドを加熱するための装置であって、
前記ヒータは、空気を最大で華氏約１２５度まで加熱することができる、装置。
【請求項１７】
線状ＣＭＰシステムにおいて、化学機械平坦化（ＣＭＰ）の際に研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記研磨パッドの温度が温度設定値にほぼ等しいか否かを決定する動作と、
前記研磨パッドの温度が前記温度設定値に等しくない場合に、プラテンの少なくとも１つの圧力区域から出力される加熱流体の温度及び圧力の少なくとも一方を調整して、前記研磨パッドの温度と前記温度設定値とをほぼ等しくする動作と、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の研磨パッドを加熱するための方法であって、
前記少なくとも１つの圧力区域は中心区域と辺縁区域とを含む、方法。
【国際調査報告】
2005526383.tif 000017