(57)【要約】  本発明の実施形態は、研磨プロセスの均一性を改善するための装置および方法に関する。本発明の実施形態は、研磨中に熱エネルギーを基板の周辺に加えるよう構成される加熱機構、または研磨中に基板の中央領域を冷却するよう構成される冷却機構、または研磨パッドの所与の半径上に温度のステップ状差異を作り出すように構成されるバイアスされた加熱機構を提供する。【選択図】図２
2013536580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、
前記ベースプレートに連結される可撓性の膜であって、前記可撓性の膜の外面が、基板を受ける面を提供し、前記可撓性の膜の内面および前記ベースプレートが複数のチャンバを画定し、前記基板を受ける面の対応する複数の領域に、独立して調整可能な圧力を提供する、可撓性の膜と、
前記基板を受ける面の周辺領域に対応する前記複数のチャンバのうちの第１のチャンバ内に配設されるエッジヒータであって、前記複数のチャンバが同心円状に配置され、前記第１のチャンバがリング形状を有して前記複数のチャンバのうちで最も外側に位置する、エッジヒータと
を備える、基板キャリアヘッド。
【請求項２】
前記基板を受ける面の中央領域に対応する前記複数のチャンバのうちの第２のチャンバに接続される冷却ユニットをさらに備え、前記第２のチャンバが円形形状を有して前記複数のチャンバのうちで最も内側に位置する、請求項１に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項３】
前記エッジヒータが、前記第１のチャンバ内の前記可撓性の膜の前記内面に取り付けられるリング形状のヒータである、請求項２に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項４】
前記エッジヒータが、
ポリイミドから作られる上部フィルムと、
ポリイミドから作られる下部フィルムと、
前記上部フィルムと前記下部フィルムの間に配設される加熱要素と
を備えるフィルムヒータである、請求項３に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項５】
前記加熱要素が、エッチングされたコイルである、請求項３に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項６】
前記冷却ユニットが、前記第２のチャンバの中心近くに位置する入り口開口および前記第２のチャンバのエッジ領域近くに均等に分散される複数の出口開口を介して前記第２のチャンバに接続される、請求項２に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項７】
前記冷却ユニットが、
前記第２のチャンバへの流体の流れを供給するため、前記第２のチャンバの前記入り口開口に接続される流体源と、
前記流体の流れを所望の温度に冷却するよう構成される熱交換ユニットと
を備える、請求項６に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項８】
前記冷却ユニットが、前記第２のチャンバの前記入り口開口に接続される流体源を備え、前記第２のチャンバへの熱交換流体の流れを提供することおよび前記熱交換流体の前記流れを停止することによって、前記冷却ユニットが前記第２のチャンバをそれぞれ膨張および収縮する、請求項６に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項９】
前記可撓性の膜の外側の周辺近くに配設される、加熱される保持リングアセンブリをさらに備える、請求項２に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項１０】
前記加熱される保持リングアセンブリが、
前記ベースプレートに取り付けられる保持リングと、
前記保持リングと前記ベースプレートの間に配設されるリング状フィルムヒータと
を備える、請求項９に記載の基板キャリアヘッド。
【請求項１１】
中心軸の周りに回転可能なプラテンと、
前記プラテン上に配設される研磨パッドと、
基板を保持し、処理中に前記基板を前記研磨パッドに対して押圧するように構成される基板キャリアヘッドであって、
ベースプレート、
前記ベースプレートに連結される可撓性の膜であって、前記可撓性の膜の外面が、基板を受ける面を提供し、前記可撓性の膜の内面および前記ベースプレートが複数のチャンバを画定し、前記基板を受ける面の対応する複数の領域に、独立して調整可能な圧力を提供する、可撓性の膜、および
前記基板を受ける面の周辺領域に対応する前記複数のチャンバのうちの第１のチャンバ内に配設されるエッジヒータ
を備える基板キャリアヘッドと
を備える、基板を研磨するための装置。
【請求項１２】
前記基板キャリアヘッドが、前記基板を受ける面の中央領域に対応する前記複数のチャンバのうちの第２のチャンバに接続される冷却ユニットをさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
研磨中に前記基板のエッジ領域と接触する前記研磨パッドのターゲット領域に熱エネルギーを向けるように構成されるスポットヒータをさらに備え、前記スポットヒータが、前記研磨パッドの上に配設される加熱ランプを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ターゲット領域が前記基板キャリアヘッドのすぐ上流に位置する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記基板キャリアヘッドが、前記可撓性の膜の外側の周辺近くに配設される加熱される保持リングアセンブリをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記基板および前記研磨パッドの温度を測定するように構成される１つまたは複数のセンサと接続されるコントローラをさらに備え、前記研磨パッドおよび前記基板の温度測定にしたがって、前記スポットヒータ、前記加熱される保持リングアセンブリ、前記エッジヒータ、および前記冷却ユニットを前記コントローラが調整する、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般には、半導体基板を研磨するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、均一性を改善するため半導体基板を研磨するときの温度制御のための装置および方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造中に、酸化物および銅などの様々な層は、後続の層を形成する前に、ステップまたは凹凸を除去するための平坦化が必要である。平坦化は、典型的には、化学機械研磨（ＣＭＰ）および電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）などのプロセスを使用して、機械的、化学的、および／または電気的に実施される。
【０００３】
化学機械研磨は、典型的には、化学的に反応性の薬剤を含むスラリ内で、基板を機械的に磨耗することを含む。化学機械研磨中に、スラリを研磨パッド上に供給し、典型的には、キャリアヘッドによって基板を研磨パッドに対して押圧する。キャリアヘッドは、研磨パッドに対して、基板を回転および移動してもよい。キャリアヘッドと研磨パッドの間の動きおよびスラリ内に含まれる化学物質の結果として、平坦でない基板表面は、化学機械研磨により平坦化される。
【０００４】
しかし、ＣＭＰプロセスの様々な要因が不均一性をもたらし、基板表面上に平坦でないアーティファクトを生じさせる場合がある。例えば、処理中に、基板上の異なる領域が、研磨パッドに対する異なる速度およびスラリに対する異なるアクセスしやすさを有し、結果として基板の異なる領域内で温度ばらつきが生じる場合がある。基板面温度は、除去速度に影響をおよぼす要因のうちの１つである。したがって、基板内の温度ばらつきが、基板内で、平坦でない表面などの不均一性をもたらす場合がある。
【０００５】
例えば、図１は、不均一性を有する従来技術の研磨結果を例示する。図１内のプロット１０は、研磨後の基板のプロファイルである。ｘ軸は、基板の中心からの距離を示し、ｙ軸は基板の厚さを示す。曲線１１が示すように、基板のエッジ近くにポンプ１２、１３がある。
【０００６】
したがって、研磨の均一性を改善するための装置および方法が必要である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、一般には、半導体基板を研磨するための方法および装置に関する。詳細には、本発明の実施形態は、研磨均一性を改善するための装置および方法を提供する。
【０００８】
一実施形態は、ベースプレートと、ベースプレートに連結される可撓性の膜とを備える基板キャリアヘッドを提供する。可撓性の膜の外面は、基板を受ける面を提供し、可撓性の膜の内面およびベースプレートは複数のチャンバを画定し、基板を受ける面の対応する複数の領域に、独立して調整可能な圧力を提供する。基板キャリアヘッドは、基板を受ける面の周辺領域に対応する複数のチャンバのうちの第１のチャンバ内に配設されるエッジヒータをさらに備える。
【０００９】
別の実施形態は、中心軸の周りに回転可能なプラテンと、プラテン上に配設される研磨パッドと、処理中に基板を保持し基板を研磨パッドに対して押圧するように構成される基板キャリアヘッドとを備える、基板を研磨するための装置を提供する。基板キャリアヘッドは、ベースプレートと、ベースプレートに連結される可撓性の膜とを備える。可撓性の膜の外面は、基板を受ける面を提供し、可撓性の膜の内面およびベースプレートは複数のチャンバを画定し、基板を受ける面の対応する複数の領域に、独立して調整可能な圧力を提供する。基板キャリアヘッドは、基板を受ける面の周辺領域に対応する複数のチャンバのうちの第１のチャンバ内に配設されるエッジヒータをさらに備える。
【００１０】
さらに別の実施形態は、基板キャリアヘッド上に基板を取り付けるステップと、研磨パッドを回転するステップと、基板キャリアヘッドおよび研磨パッドを使用して基板を研磨するステップとを含む、基板を処理するための方法を提供する。基板を研磨するステップは、基板キャリアヘッドを使用して基板を研磨パッドに対し押圧しながら、基板を回転する研磨パッドに対し移動するステップと、基板のエッジ領域を加熱するステップとを含む。
【００１１】
本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上で簡単に要約された本発明のより具体的な説明を得ることができ、それらの実施形態の一部が、添付の図面に示されている。しかし、他の同様に有効な実施形態を本発明が容認することができるので、添付の図面は、本発明の単に典型的な実施形態を示しており、したがって本発明の範囲を限定すると考えるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】不均一性を有する従来技術の研磨結果を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態による基板キャリアヘッドの概略側断面図である。
【図３】図２の基板キャリアヘッドの概略上面図である。
【図４】本発明の実施形態で使用されるヒータの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による研磨ステーションの側断面図である。
【図６】図５の研磨ステーションの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
理解しやすくするために、可能な場合は、図に共通な同一の要素を指定するため、同一の参照番号が使用されている。一実施形態で開示される要素は、具体的な記述なしに、他の実施形態に有利に使用され得ることが意図される。
【００１４】
本発明の実施形態は、一般に、半導体基板を研磨するための装置および方法に関する。詳細には、本発明の実施形態は、均一性を改善するための装置および方法に関する。
【００１５】
本発明の実施形態は、研磨中に熱エネルギーを基板の周辺に加えるよう構成される加熱機構、または研磨中に基板の中央領域を冷却するよう構成される冷却機構、または研磨パッドの所与の半径上に温度のステップ状差異を作り出すように構成されるバイアスされた加熱機構を提供する。
【００１６】
本発明の一実施形態は、基板キャリアヘッドのエッジ領域近くに配設されるヒータおよび基板キャリアヘッドの中心領域近くに配設される冷却機構を有する、基板キャリアヘッドを提供する。別の実施形態において、基板キャリアヘッドは、保持リングヒータに連結される保持リングを備える。本発明の別の実施形態は、研磨パッドの領域を加熱するよう構成されるスポットヒータを備える。本発明の実施形態は、研磨均一性を改善するため、研磨される基板の部分を加熱または冷却するステップを含む。
【００１７】
本発明から利益を受けるようになされ得る洗浄モジュールの実施形態は、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａに位置するＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．から入手可能なＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ  ＬＫ（登録商標）、およびＲＥＦＬＥＸＩＯＮ  ＧＴ（登録商標）研磨器である。
【００１８】
本発明の利益としては、研磨中に、中心部の高温〜エッジの低温のプロファイルによってもたらされる、基板全体にわたる不均一な除去速度を減少することを含む。本発明の実施形態は、研磨中に基板に対して押圧する膜の異なるゾーン間の圧力差によってもたらされる、Ｓ字型の不均一な除去プロファイルに対処するため、使用することもできる。
【００１９】
本発明の実施形態は、銅などの金属の化学機械研磨、およびプリ金属誘電体層など誘電体層の化学機械研磨で使用することができる。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態による基板キャリアヘッド１０１の概略側断面図である。基板キャリアヘッド１０１は、一般に、基板１０３を移送し、研磨中に研磨パッド（図示せず）に対し基板１０３を保持するように構成される。研磨中、基板キャリアヘッド１０１は、基板１０３の背面全体にわたって下向きの圧力を分散させるように構成される。
【００２１】
基板キャリアヘッド１０１は、一般にベースアセンブリ１１４に移動可能に連結される筐体１１２を備える。ローディングチャンバ１２９が、筐体１１２とベースアセンブリ１１４の間に形成される。
【００２２】
筐体１１２は、全体的に円形であり、ドライブシャフト（図示せず）に接続され、研磨中にドライブシャフトとともに回転および／または掃引することができる。垂直の孔１２１を、筐体１１２を貫通して形成し、ベースアセンブリ１１４の相対的な移動を可能にすることができる。ベースアセンブリ１１４は、剛体のベースプレート１２７、剛体のベースプレート１２７から延在し、筐体１１２の垂直の孔１２１を垂直に緩く摺動するジンバルロッド１２２を備える。ベースアセンブリ１１４は、筐体１１２の下に位置する、垂直に移動可能なアセンブリである。
【００２３】
リング状の回転ダイアフラム１２０が、ベースアセンブリ１１４の剛体のベースプレート１２７に柔軟に筐体１１２を接続する。ジンバルロッド１２２およびリング状の回転ダイアフラム１２０によって、筐体１１２が回転運動をベースアセンブリ１１４に移送することを可能にし、ベースアセンブリ１１４が筐体１１２に対して垂直に動くことを可能にする。リング状の回転ダイアフラム１２０が屈曲し、ベースアセンブリ１１４が筐体１１２に対して枢動することを可能にし、その結果、基板１０３は、研磨パッドの研磨面と実質的に平行を維持することができる。
【００２４】
ローディングチャンバ１２９は、筐体１１２、リング状の回転ダイアフラム１２０、および剛体のベースプレート１２７によって画定される。ローディングチャンバ１２９は、負荷、すなわち下向きの圧力または重さをベースアセンブリ１１４に加えるために使用される。研磨パッドに対するベースアセンブリ１１４の垂直位置も、ローディングチャンバ１２９によって制御される。
【００２５】
ベースアセンブリ１１４は、保持リング１１１をさらに備える。保持リング１１１は、剛体のベースプレート１２７の外側エッジにアダプタ１３７を介して固定される、全体的に環状のリングであってよい。保持リング１１１は、研磨中に基板１０３が基板キャリアヘッド１０１から滑落することを防止するように構成される。保持リング１１１の底面１１１ａは実質的に平坦であってよく、または保持リング１１１の底面１１１ａが複数のチャネルを有し、保持リング１１１の外側から基板に研磨組成物を搬送することを容易にすることができる。
【００２６】
可撓性の膜１３３は、ベースアセンブリ１１４の剛体のベースプレート１２７の底側に、全体的にクランプされる。一実施形態において、可撓性の膜１３３および剛体のベースプレート１２７は、例えば、チャンバ１２６、１８０、１８２、１８４といった、複数のチャンバを形成してよい。チャンバ１２６、１８０、１８２は、可撓性の膜１３３と基板１０３の裏側の間に圧力を加えまたは真空を生成し、基板１０３を係合する。一実施形態において、可撓性の膜１３３は、剛体のベースプレート１２７から延在する装着点１３９に密封可能に連結され、複数のチャンバ１２６、１８０、１８２を形成するように構成されるディバイダ１３３ａを備える。
【００２７】
チャンバ１２６、１８０、１８２、１８４は、流体源に接続され、基板１０３を固定するために膨張および収縮され、基板１０３を解放し、基板１０３に圧力を加えることができる。一実施形態において、単一のチャネルが各チャンバ１２６、１８０、１８２、１８４に連結されてよく、各チャンバ１２６、１８０、１８２、１８４は、ガスまたは水など流体を、単一のチャネルを介して各チャンバに流すことにより膨張し、各チャンバから単一のチャネルを介して流体を流出することにより収縮することができる。図２に示すように、チャンバ１２６、１８０、１８２のそれぞれは、チャネル１２５、１８１、１８３をそれぞれ介して流体源に接続される。
【００２８】
一実施形態において、チャンバ１２６、１８０、１８２、１８４（図３には示さず）は、図３に示すように同心円状に配置される。基板キャリアヘッド１０１内に、４つの同心円状のチャンバが記載されているが、より少ないまたはより多くの同心円状のチャンバを有する基板キャリアヘッドまたは非同心円状のパターンで配置される複数のチャンバを有する基板キャリアヘッドが、本発明の実施形態によって包含される。
【００２９】
一実施形態において、１つまたは複数のチャンバ１２６、１８０、１８２は、例えば流体をチャンバ内に流すための１つまたは複数の入り口チャネルおよび流体をチャンバから流出するための１つまたは複数の出口チャネルといった、別個の入り口流体チャネルおよび出口流体チャネルを有することができる。処理中に、一定の流れの流体が、チャンバを通って流され、熱交換を実現し、チャンバ内で必要な圧力を維持する。
【００３０】
一実施形態において、中央チャンバ１２６は、１つの入り口チャネル１２４および複数の出力チャネル１２５を介して温度および圧力制御ユニット１８７に接続される。温度および圧力制御ユニット１８７は、熱交換デバイス１８６に接続される流体源１８５を備える。熱交換デバイス１８６は、ヒータおよび冷却デバイスを備えることができる。
【００３１】
研磨中に、例えば不活性ガスまたは水といった流体が、流体源１８５からチャンバ１２６に熱交換デバイス１８６を通ってポンピングされ、熱交換デバイス１８６内で流体は所望の温度に加熱または冷却される。チャンバ１２６内の加熱または冷却された流体は、熱交換流体の役割を果たし、チャンバ１２６に対応する基板１０３の部分のために温度を維持する。チャンバ１２６への流体の流れは、研磨プロセスにより必要とされる基板への圧力も提供する。圧力は、チャンバ１２６への流体の流量を調整することにより、変更することができる。
【００３２】
一実施形態において、図３に示すように、チャンバ１２６は、チャンバ１２６の中心近くに配設される１つの入り口チャネル１２４、およびチャンバ１２６の外側の領域内に均等に分散される複数の出口チャネル１２５を有し、中心からエッジへ、実質的に均等な流体の流れの分散を可能にする。
【００３３】
チャンバ１２６を膨張させ、基板１０３に対し圧力をかけるため、空気、窒素ガス、または水などの流体の流れが、入り口チャネル１２４を通ってチャンバ１２６に供給される。流体の流れは、入り口チャネル１２４から放射状に外側に複数の出口チャネル１２５に進み、チャンバ１２６を出る。チャンバ１２６内の圧力は、流体の流量を維持または調整することにより維持または調整することができる。チャンバ１２６を収縮させるため、流体の流れを入り口チャネル１２４から停止し、チャンバ１２６は、真空ポンプを使用して能動的に、または真空ポンプを使用せずに受動的に、複数の出口チャネル１２５から排出され得る。
【００３４】
一実施形態において、温度および圧力制御ユニット１８７は、チャンバ１２６など、基板キャリアヘッド１０１の中央領域内の１つまたは複数のチャンバに冷却流体を提供するように構成され、処理中に基板１０３の中央領域を冷却する。
【００３５】
基板キャリアヘッド１０１は、可撓性の膜１３３のエッジ領域の近くに配設され、処理中に基板のエッジ領域を加熱するように構成されるエッジヒータ１１６をさらに備える。一実施形態において、エッジヒータ１１６は、チャンバ１８２など、外側のチャンバ内の可撓性の膜１３３の内面に取り付けられるリング状フィルムヒータである。
【００３６】
エッジヒータ１１６は、空間に嵌め込まれるよう十分小さく、耐食性である任意のヒータであってよい。図４は、エッジヒータ１１６の斜視図の一実施形態を例示する。エッジヒータ１１６は、上部フィルム１１６ａ、下部フィルム１１６ｂ、および上部フィルム１１６ａと下部フィルム１１６ｂの間に配設される加熱要素１１６ｃを備える。加熱要素１１６ｃは、エッチングされた箔またはワイヤ結合された要素であってよい。上部フィルム１１６ａおよび下部フィルム１１６ｂは、ＤｕＰｏｎｔ製のＫＡＰＴＯＮ（登録商標）フィルムなど、広範囲の温度内で安定を維持するポリイミドフィルムであってよい。
【００３７】
再び図２を参照すると、基板キャリアヘッド１０１は、処理中に保持リング１１１を加熱するように構成される保持リングヒータ１１７をさらに備える。一実施形態において、保持リングヒータ１１７は、保持リング１１１とアダプタ１３７の間に配設され、図４のエッジヒータ１１６と同様に、リング状膜ヒータであってよい。別の実施形態において、保持リングヒータ１１７は、保持リング１１１またはアダプタ１３７の中に埋め込まれる加熱要素であってよい。
【００３８】
中央チャンバ１２６への冷却ならびに／またはエッジチャンバ１８２および保持リング１１１への加熱を実現することによって、基板キャリアヘッド１０１は、基板の中央領域とエッジ領域の間の温度差を効率的に補償し、研磨中の均一性を改善することができる。エッジヒータ１１６、保持リングヒータ１１７、およびチャンバ１２６内の冷却流体は、別個にまたは組み合わせて使用することができる。
【００３９】
本発明の実施形態は、研磨パッドをスポット加熱し、研磨中に基板の中央領域とエッジ領域の間の温度差を補償する装置および方法をさらに含む。
【００４０】
図５は、本発明の実施形態による研磨ステーション１００の側断面図である。図６は、図５の研磨ステーション１００の平面図である。研磨ステーション１００は、一般に、研磨パッド１５２が配置される回転可能プラテン１５１および、研磨パッド１５２の上に移動可能に配設される基板キャリアヘッド１０１を備える。研磨ステーション１００は、１つの基板キャリアヘッド１０１および１つのプラテン１５１を有する、独立型デバイスであってよい。研磨ステーション１００は、複数のプラテンおよび複数のプラテン間を循環する複数のキャリア基板ヘッドを有するシステム上に配設することもできる。
【００４１】
回転可能プラテン１５１および研磨パッド１５２は、一般に、処理される基板１０３よりも大きく、均一な処理を可能にし、かつ／または複数の基板を同時に処理することが可能になる。例えば、基板１０３が８インチ（２００ｍｍ）径ディスクである場合、プラテン１５１および研磨パッド１５２は、直径が約２０インチである。基板１０３が１２インチ（３００ｍｍ）径ディスクである場合、プラテン１５１および研磨パッド１５２は、直径が約３０インチである。一実施形態において、プラテン１５１は、ステンレス鋼ドライブシャフト１５５により、プラテンドライバモータ（図示せず）に接続される、回転可能なアルミニウムまたはステンレス鋼の板である。ほとんどの研磨プロセスで、プラテンドライバモータは、プラテン１５１を中心軸１５６の周りに、約３０から約２００ＲＰＭ（毎分回転数）の間の速度で回転するが、より低い回転速度またはより高い回転速度を使用することができる。
【００４２】
研磨パッド１５２は、化学機械研磨（ＣＭＰ）法または電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）法を使用して基板１０３を研磨するように構成される、粗面化研磨面１５２ａを有する。一実施形態において、研磨パッド１５２は、感圧接着層によりプラテン１５１に取り付けることができる。研磨パッド１５２は、一般に消耗品であり、交換することができる。一実施形態において、プラテン１５１は、ＣＭＰまたはＥＣＭＰ材料から作られるベルトパッドを有する研磨構造によって、交換することができる。
【００４３】
研磨ステーション１００は、研磨パッド１５２全体を覆って湿らすため十分な研磨溶液（またはスラリ）１５４を提供するように構成される、研磨組成物供給管１５３をさらに備える。研磨溶液１５４は、一般的に、反応性の薬剤、例えば酸化物研磨のためのイオンが除去された水、研磨剤粒子、例えば酸化物研磨のための二酸化ケイ素、および化学的反応性触媒、例えば酸化物研磨のための水酸化カリウムを含む。
【００４４】
研磨ステーション１００は、研磨パッド１５２の状態を維持するように構成されるパッドコンディショナ１５９をさらに備えることができ、その結果、研磨パッド１５２は、研磨パッド１５２に対して押圧される任意の基板を効果的に研磨することとなる。実施形態において、パッドコンディショナ１５９は、独立して回転するコンディショナヘッド１６７を保持する回転可能アーム１６６および関連する洗浄鉢１６２を備えることができる。
【００４５】
研磨ステーション１００は、熱エネルギーを研磨パッド１５２上のターゲットスポット１５８に向けるように構成される、スポットヒータ１５７をさらに備える。研磨パッド１５２が中心軸１５６の周りに回転するとき、スポットヒータ１５７は、研磨パッド１５２のバンド１６１を加熱することができる。一実施形態において、バンド１６１は、研磨中に基板１０３のエッジが研磨パッド１５２と接触する領域と重複する。
【００４６】
一実施形態において、スポットヒータ１５７は、ランプ１６３など放射エネルギー源、およびランプ１６３からターゲットスポット１５８に放射エネルギーを反射して合焦するよう構成されるフォーカシングリフレクタ１６４を含むことができる。処理中に、基板１０３のエッジ領域は、中心軸１５６から距離１６０離れて、研磨パッド１５２と接触することができる。一実施形態において、ランプ１６３は、中心軸１５６から距離１６０離れて配設され、バンド１６１をカバーする。スポットヒータ１５７は、バンド１６１の上の任意の場所に配置することができる。
【００４７】
一実施形態において、図６に示すように、スポットヒータ１５７は、研磨パッド１５２の上に配設され、基板キャリアヘッド１０１のすぐ上流のターゲットスポット１５８に熱エネルギーを向ける。この構成によって、スポットヒータ１５７により加熱された直後に、研磨パッド１５２の領域を基板キャリアヘッド１０１の下で回転することが可能となる。スポットヒータ１５７の効率は、スポットヒータ１５７を基板キャリアヘッド１０１のすぐ上流に配置することにより改善される。というのは、加熱された領域は、環境および研磨スラリに、短時間曝されるからである。
【００４８】
一実施形態において、スポットヒータ１５７をオンにし、研磨パッド１５２が研磨前の一定期間回転し、研磨中に基板１０３のエッジ領域と接触する、バンド１６１を予熱することができる。
【００４９】
代替実施形態において、スポットヒータ１５７は、バンド１６１を加熱するため、研磨パッド１５２の下に配設される、リング状薄膜ヒータであってもよい。
【００５０】
研磨ステーション１００は、コントローラ１９０をさらに備えることができる。コントローラ１９０は、スポットヒータ１５７、保持リングヒータ１１７、エッジヒータ１１６、または温度および圧力制御ユニット１８７を制御および調整し、研磨中に均一性を得ることができる。
【００５１】
一実施形態において、コントローラ１９０は、異なる半径における基板１０３の温度、または基板１０３と接触する研磨パッド１５２の温度を測定するため使用される、熱電対などの温度センサ１６８と結合することができる。コントローラ１９０は、温度センサからの温度測定にしたがって、スポットヒータ１５７、保持リングヒータ１１７、エッジヒータ１１６、または温度および圧力制御ユニット１８７を調整することができる。一実施形態において、コントローラ１９０は、処理中の基板のｉｎ‐ｓｉｔｕ熱イメージングを生成し、実時間温度制御を実施するために基板のｉｎ‐ｓｉｔｕ熱イメージングを使用することができる。
【００５２】
コントローラ１９０は、処理目的を達成するため、スポットヒータ１５７、保持リングヒータ１１７、エッジヒータ１１６、または温度および圧力制御ユニット１８７を個別に、同時に、または様々な組合せで作動させるよう設定することもできる。
【００５３】
スポットヒータ１５７、保持リングヒータ１１７、エッジヒータ１１６、および温度および圧力制御ユニット１８７など、本発明の温度制御機構は、基板または研磨パッド内の空間的な温度制御を実現する。本発明の温度制御機構は、研磨前、研磨中、および／または研磨後に作動される場合、基板、基板キャリアヘッド、および研磨パッドの過渡的な温度制御も実施することができる。
【００５４】
上記が本発明の実施形態を対象とする一方で、本発明の他のさらなる実施形態を、本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲により決定される。
【図１】
2013536580.tif 000003
【図２】
2013536580.tif 000004
【図３】
2013536580.tif 000005
【図４】
2013536580.tif 000006
【図５】
2013536580.tif 000007
【図６】
2013536580.tif 000008
【国際調査報告】
2013536580.tif 000009
2013536580.tif 000010