(57)【要約】  化学機械研磨システムの複数の制御可能なパラメータに関する値が選択され、化学機械研磨システムが、個別に制御可能な圧力を基板に対して印加するために複数の区域を有するキャリアヘッドを含む。基板の前面での除去プロファイルの変動を制御可能なパラメータの変動に関係付けるデータが記憶され、そのデータは、基板の前面の複数の位置での除去量を含み、チャンバよりも多数の位置が存在する。ターゲット除去プロファイルと、基板の前面での除去プロファイルの変動をパラメータの変動に関係付けるデータから計算される予想除去プロファイルとの差を最小にするために、複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値が決定される。複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値が記憶される。
2014513434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に制御可能な圧力を基板に対して印加するために複数の区域を有するキャリアヘッドを含む化学機械研磨システムの複数の制御可能なパラメータに関する値を選択する方法であって、
前記基板の前面での除去プロファイルの変動を前記制御可能なパラメータの変動に関係付けるデータを記憶することと、前記データが、前記基板の前記前面の複数の位置での除去量を含み、チャンバよりも多数の位置が存在し、
ターゲット除去プロファイルと、前記基板の前面での除去プロファイルの変動を前記パラメータの変動に関係付ける前記データから計算される予想除去プロファイルとの差を最小にするために、前記複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値を決定することと、
前記複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値を記憶することと
を含む方法。
【請求項２】
前記複数の制御可能なパラメータが、前記複数の区域に圧力を印加する前記キャリアヘッド内の複数のチャンバに関する圧力を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の制御可能なパラメータが、前記キャリアヘッドの保持リングに圧力を印加する前記キャリアヘッド内のチャンバに関する圧力を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の区域が同心円状に配置され、前記複数の位置が、前記基板の中心からの半径方向距離であり、前記複数の位置が、前記複数の区域の第１の区域の下にある第１の複数の位置と、前記複数の区域の第２の区域の下にある第２の複数の位置とを含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の制御可能なパラメータが、プラテン回転速度またはキャリアヘッド回転速度を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記位置が、前記基板にわたって規則的に間隔を空けられている請求項１に記載の方法。
【請求項７】
パラメータよりも多数の位置が存在する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
データを記憶することが、複数の測定された除去プロファイルを記憶することを含み、各測定された除去プロファイルが、前記基板上の複数の位置それぞれで基板の前面から除去された量を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の除去プロファイルが、前記複数の制御可能なパラメータに関する１組のベースライン値の下で研磨された１つの基板に関するベースライン除去プロファイルを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の除去プロファイルが、さらなる基板に関する複数の調節された除去プロファイルを含み、各さらなる基板が、前記１つの基板に関する前記ベースライン値とは異なる調節された値に設定された、前記複数の制御可能なパラメータのうちのまさに１つで研磨される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の制御可能なパラメータのうちの前記１つが、各さらなる基板ごとに異なる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記予想除去プロファイルを計算することが、
ＥＲＰ＝ＢＲＰ＋［Ｋ］［Ｐ’］＊ＢＲＰ
を計算することを含み、ここで、ＥＲＰが、予想除去プロファイルであり、ＢＲＰが、ベースライン除去プロファイルであり、［Ｋ］が、パラメータの総数Ｎに等しい数の列と、プロファイルが測定される基板表面上での半径方向位置の総数Ｍに等しい数の行とを有する定数の行列であり、［Ｐ’］が、調節された研磨システムパラメータの１列行列である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記調節される研磨システムパラメータが、
2014513434.tif 000015
を含み、ここで、Ｐｉが、計算すべき前記研磨パラメータの値であり、Ｐ０ｉが、前記研磨パラメータに関する前記ベースライン値である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記行列［Ｋ］を、
2014513434.tif 000016
と表現することができ、ここで、Ｍが、プロファイル測定値が取られる半径方向基板位置ｘの総数であり、Ｎが、パラメータの総数であり、前記行列の定数が、
2014513434.tif 000017
を含み、ここで、Ｋｘ，ｉが、第ｉのパラメータに関する、基板プロファイル位置ｘに対応する行列［Ｋ］の値であり、ＡＲＰｘ，ｉが、第ｉの調節されたパラメータに関する、半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＢＲＰｘが、前に計算されたベースライン除去プロファイルに従って半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＰＡｉが、第ｉの調節された除去プロファイルを生成するために使用される第ｉのパラメータ値であり、Ｐ０ｉが、ベースライン除去プロファイルに関する第ｉのパラメータ値である請求項１４に記載の方法。
【請求項１５】
各パラメータに関する値を決定することが、少なくとも１つの値を繰り返し調節することと、前記データから前記予想除去プロファイルを計算することと、前記予想圧力プロファイルと前記ターゲット圧力プロファイルの差を決定することとを含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、化学機械研磨中のキャリアヘッドの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、典型的には、シリコンウエハ上への導電層、半導電層、または絶縁層の連続した堆積によって、基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平面の表面の上に充填層を堆積し、充填層を平坦化することを含む。いくつかの用途に関して、充填層は、パターン形成された層の上面が露出されるまで平坦化される。例えば、パターン形成された絶縁層の上に導電充填層を堆積して、絶縁層のトレンチまたは孔を充填することができる。平坦化の後、絶縁層の隆起したパターンの間に残った導電層の部分が、基板上で薄膜回路間に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。酸化物研磨など他の用途では、充填層は、所定の厚さが非平面の表面の上に残るまで平坦化される。さらに、基板表面の平坦化は、フォトリソグラフィに通常必要とされる。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、１つの受け入れられている平坦化法である。この平坦化法は、典型的には、基板をキャリアまたは研磨ヘッドに取り付けることを必要とする。典型的には、基板の露出面は、回転する研磨パッドに接して配置される。キャリアヘッドは、制御可能な負荷を基板に提供して、基板を研磨パッドに押し当てる。典型的には、摩耗研磨スラリが、研磨パッドの表面に供給される。
【０００４】
ＣＭＰにおける問題は、基板層の均一な厚さを実現することである。スラリ分布、研磨パッド条件、研磨パッドと基板の相対速度、および研磨パッドと基板の相互作用の動力学のばらつきが、基板にわたる材料除去速度のばらつきを生じさせることがある。これらのばらつき、ならびに基板層の初期厚さのばらつきが、得られる基板層の厚さのばらつきを生じさせる。
【０００５】
いくつかのキャリアヘッドは、複数の独立して加圧可能なチャンバを含む。チャンバは、基板の異なる部分に対して、独立して制御可能な圧力を提供することができる。異なるチャンバに異なる圧力を提供することによって、基板の対応する部分に対する圧力、したがってそれらの対応する部分に対する研磨速度を選択して、基板層の不均一性を一部補償することができる。
【０００６】
いくつかの制御システムは、チャンバによって覆われる基板の領域にわたって均一な圧力が印加されるという仮定の下で、キャリアヘッドのチャンバ内の圧力を調節して、ターゲット研磨速度プロファイルを実現する。例えば、ターゲット研磨速度プロファイルは、チャンバ当たりただ１つのターゲット値を含むことがあり、または、チャンバに関する１組の圧力を計算するアルゴリズムが、所与のチャンバに関する同一の値を、所与のチャンバの下のウエハ上の各点に関するターゲット値と比較することができる。
【０００７】
しかし、実際の操作では、チャンバによって印加される圧力が、チャンバによって覆われる基板の領域にわたって不均一になることがある。さらに、１つのチャンバ内の圧力が、チャンバのすぐ下にはない基板の領域に対する圧力に影響を及ぼすことがあり、例えば、１つのチャンバ内の圧力が、他のチャンバによって覆われる領域に「溢れる」ことがある。チャンバに関する圧力を計算するコントローラは、この溢れおよび不均一性を見込むことができる。例えば、チャンバによって実際に生成される除去プロファイルを測定することができ、この除去プロファイルを、チャンバに関する圧力の組を計算するときに使用することができる。より一般的には、異なる値でのプロセスパラメータに関して除去プロファイルを生成することができ、ターゲットプロファイルを実現するためにプロセスパラメータに関する値を計算するときに、これらの除去プロファイルを使用することができる。
【発明の概要】
【０００８】
一態様では、化学機械研磨システムの複数の制御可能なパラメータに関する値を選択する方法であって、化学機械研磨システムが、個別に制御可能な圧力を基板に対して印加するために複数の区域を有するキャリアヘッドを含む方法がある。基板の前面での除去プロファイルの変動を制御可能なパラメータの変動に関係付けるデータが記憶され、そのデータは、基板の前面の複数の位置での除去量を含み、チャンバよりも多数の位置が存在する。ターゲット除去プロファイルと、基板の前面での除去プロファイルの変動をパラメータの変動に関係付けるデータから計算される予想除去プロファイルとの差を最小にするために、複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値が決定される。複数の制御可能なパラメータの各パラメータに関する値が記憶される。
【０００９】
いくつかの実装形態は、任意選択で、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。複数の制御可能なパラメータは、複数の区域に圧力を印加するキャリアヘッド内の複数のチャンバに関する圧力を含むことができる。複数の制御可能なパラメータは、キャリアヘッドの保持リングに圧力を印加するキャリアヘッド内のチャンバに関する圧力を含むことができる。複数の区域を同心円状に配置することができ、複数の位置は、基板の中心からの半径方向距離でよい。複数の位置は、複数の区域の第１の区域の下にある第１の複数の位置と、複数の区域の第２の区域の下にある第２の複数の位置とを含むことができる。複数の制御可能なパラメータは、プラテン回転速度またはキャリアヘッド回転速度を含むことができる。位置は、前記基板にわたって規則的に間隔を空けることができる。パラメータよりも多数の位置が存在してもよい。データを記憶することは、複数の測定された除去プロファイルを記憶することを含むことができ、各測定された除去プロファイルは、基板上の複数の位置それぞれで基板の前面から除去された量を含むことができる。複数の除去プロファイルは、前記複数の制御可能なパラメータに関する１組のベースライン値の下で研磨された１つの基板に関するベースライン除去プロファイルを含むことができる。複数の除去プロファイルは、さらなる基板に関する複数の調節された除去プロファイルを含むことができ、各さらなる基板は、上記の１つの基板に関するベースライン値とは異なる調節された値に設定された、複数の制御可能なパラメータのうちのまさに１つで研磨することができる。複数の制御可能なパラメータのうちの上記の１つは、各さらなる基板ごとに異なっていてもよい。予想除去プロファイルを計算することは、
ＥＲＰ＝ＢＲＰ＋［Ｋ］［Ｐ’］＊ＢＲＰ
を計算することを含むことができ、ここで、ＥＲＰは、予想除去プロファイルであり、ＢＲＰは、ベースライン除去プロファイルであり、［Ｋ］は、パラメータの総数Ｎに等しい数の列と、プロファイルが測定される基板表面上での半径方向位置の総数Ｍに等しい数の行とを有する定数の行列であり、［Ｐ’］は、調節された研磨システムパラメータの１列行列である。調節される研磨システムパラメータは、
2014513434.tif 000003
でよく、ここで、Ｐｉは、計算すべき前記研磨パラメータの値であり、Ｐ０ｉは、研磨パラメータに関する前記ベースライン値である。行列［Ｋ］は、
2014513434.tif 000004
と表現することができ、ここで、Ｍは、プロファイル測定値が取られる半径方向基板位置ｘの総数であり、Ｎは、パラメータの総数である。行列の定数は、
2014513434.tif 000005
でよく、ここで、Ｋｘ，ｉは、第ｉのパラメータに関する、基板プロファイル位置ｘに対応する行列［Ｋ］の値であり、ＡＲＰｘ，ｉは、第ｉの調節されたパラメータに関する、半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＢＲＰｘは、前に計算されたベースライン除去プロファイルに従って半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＰＡｉは、第ｉの調節された除去プロファイルを生成するために使用される第ｉのパラメータ値であり、Ｐ０ｉは、ベースライン除去プロファイルに関する第ｉのパラメータ値である。各パラメータに関する値を決定することは、少なくとも１つの値を繰り返し調節することと、データから予想除去プロファイルを計算することと、予想圧力プロファイルとターゲット圧力プロファイルの差を決定することとを含むことができる。各チャンバごとのチャンバ圧力に関する値を決定することは、最適化のニュートン法を含むことができる。ターゲット除去プロファイルは、第１の基板の研磨中にインシトゥで収集されたデータから生成することができ、第１の基板の研磨中に印加された少なくとも１つの圧力が、チャンバ圧力に関する値を適合させるように調節される。ターゲット除去プロファイルは、第１のプラテンでの第１の基板の研磨中にインシトゥで収集されたデータから生成することができ、第１の基板が、チャンバ圧力を使用して異なる第２のプラテンで研磨される。ターゲット除去プロファイルは、第１のプラテンでの第１の基板の研磨中にインシトゥで収集されたデータから生成することができ、異なる第２の基板が、チャンバ圧力を使用して第１のプラテンで研磨される。
【００１０】
添付図面および以下の説明に、１つまたは複数の実装形態の詳細を記載する。他の態様、特徴、および利点は、本説明および図面、なら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】
【００１１】
【図１】例示的な化学機械研磨装置の概略断面図である。
【図２】複数の区域を有する基板の概略上面図である。
【図３】研磨パッドの上面図であって、インシトゥ測定が基板上で行われる位置を示す図である。
【図４】それぞれのキャリアヘッドチャンバを１つずつ加圧することにより得られる、測定される圧力分布の総計を示す図である。
【図５】隣接するチャンバが加圧されていな状態で、キャリアヘッドチャンバを様々な圧力まで加圧することにより得られる、測定される圧力分布の集合を示す図である。
【図６】隣接するチャンバがベースライン圧力まで加圧された状態で、キャリアヘッドチャンバを様々な圧力まで加圧することにより得られる、測定される圧力分布の集合を示す図である。
【図７】圧力分布プロファイルを生成する方法の流れ図である。
【図８】キャリアヘッド内のチャンバに関する圧力を選択する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
様々な図面における同様の参照番号および記号表示は、同様の要素を示す。
【００１３】
研磨システムは、基板の研磨速度に影響を及ぼす複数の制御可能なパラメータを有することができる。各パラメータが、研磨システムの関連のハードウェア構成要素の動作を制御し、これらのパラメータは、例えば制御システム内のソフトウェアによって設定することができる。制御可能なパラメータの例は、（基板または保持リングに下方向圧力を加えるチャンバ内の圧力を含めた）キャリアヘッド内のチャンバ内の圧力、キャリアヘッド回転速度、およびプラテン回転速度を含む。
【００１４】
図１は、研磨装置１００の一例を例示する。研磨装置１００は、回転可能なディスク形状のプラテン１２０を含み、プラテン１２０上に、研磨パッド１１０が位置される。プラテンは、軸１２５の周りで回転するように動作可能である。例えば、モータ１２１が、駆動シャフト１２４をターンさせて、プラテン１２０を回転させることができる。研磨パッド１１０は、例えば接着剤の層によってプラテン１２０に取外し可能に固定することができる。研磨パッド１１０は、外側研磨層１１２と、より軟質のバッキング層１１４とを有する２層研磨パッドでよい。
【００１５】
研磨装置１００は、複合型スラリ／リンスアーム１３０を含むことができる。研磨中、アーム１３０は、スラリなどの研磨液１３２を研磨パッド１１０上に定量供給するように動作可能である。ただ１つのスラリ／リンスアーム１３０が図示されているが、キャリアヘッド当たり１つまたは複数の専用スラリアームなど、追加のノズルを使用することができる。また、研磨装置は、研磨パッド１１０を一貫した摩耗状態で保つように研磨パッド１１０を摩耗するために、研磨パッドコンディショナを含むこともできる。
【００１６】
さらに、研磨装置１００は、キャリアヘッド１４０を含むことができる。キャリアヘッド１４０は、研磨パッド１１０に対して基板１０を保持するように動作可能であることがある。ただ１つのキャリアヘッド１４０が図示されているが、追加のキャリアヘッドを使用することができ、いくつかの実装形態では、追加のキャリアヘッドが好ましいことがある。そのような実施形態では、キャリアヘッドに関連付けられる個別に設定される研磨パラメータ（例えば、チャンバ圧力、保持リング圧力、および／またはキャリアヘッド回転速度）を用いて、各キャリアヘッド１４０を個別に制御することができる。
【００１７】
キャリアヘッド１４０は、可撓性膜１４４の下に基板１０を保定するために、保持リング１４２を含むことができる。また、キャリアヘッド１４０は、膜によって画定される複数の個別に制御可能な加圧可能なチャンバ、例えば３つのチャンバ１４６ａ〜１４６ｃを含むこともでき、これらのチャンバ１４６ａ〜１４６ｃは、可撓性膜１４４の上、したがって基板１０の背面の上の関連の区域１４８ａ〜１４８ｃ（図２参照）に、個別に制御された量の圧力を印加することができる。可撓性膜１４４は、高強度シリコーンゴムなど弾性材料から形成することができる。図２を参照すると、中央区域１４８ａは、実質的に円形でよく、残りの区域１４８ｂ〜１４８ｅは、中央区域１４８ａの周りの同心環状区域でよい。分かりやすくするために、図１および図２では３つのチャンバのみが例示されているが、２つのチャンバ、または４つ以上のチャンバ、例えば５つのチャンバがあってもよい。
【００１８】
図１を参照すると、キャリアヘッド１４０は、支持構造１５０、例えばカルーセルから懸架され、駆動シャフト１５２によってキャリアヘッド回転モータ１５４に接続され、それにより、キャリアヘッドは軸１５５の周りで回転することができる。任意選択で、キャリアヘッド１４０は、例えば、カルーセル１５０にあるスライダ上で、またはカルーセル自体の回転振動によって側方に振動することができる。動作時、プラテンは、プラテンの中心軸１２５の周りで回転され、キャリアヘッドは、キャリアヘッドの中心軸１５５の周りで回転されて、研磨パッドの上面にわたって側方に並進される。
【００１９】
ここでも、ただ１つのキャリアヘッド１４０が示されているが、研磨パッド１１０の表面領域を効率的に使用することができるように、さらなる基板を保持するためにより多くのキャリアヘッドを提供することができる。したがって、同時研磨プロセスのために基板を保持するように適合されたキャリアヘッドアセンブリの数は、少なくとも一部は、研磨パッド１１０の表面積に基づかせることができる。
【００２０】
また、研磨装置は、インシトゥモニタシステム１６０を含み、インシトゥモニタシステム１６０からのデータをコントローラ１９０によって使用して、以下に論じるように、研磨速度を調節するかどうかを決定する、または研磨速度に関する調節を決定することができる。インシトゥモニタシステム１６０は、光学モニタシステム、例えば分光モニタシステムや渦流モニタシステムを含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、モニタシステム１６０は、光学モニタシステムである。研磨パッドを通る光学アクセスが、アパーチャ（すなわち、パッドを貫通する孔）または固体窓１１８を含むことによって提供される。固体窓１１８は、例えば研磨パッドのアパーチャに埋まるプラグとして研磨パッド１１０に固定することができ、例えば、研磨パッドに成形される、または接着剤で固定されるが、いくつかの実装形態では、固体窓は、プラテン１２０上に支持されて、研磨パッドのアパーチャ内に突出することができる。
【００２２】
光学モニタシステム１６０は、光源１６２と、光検出器１６４と、回路１６６とを含むことができ、回路１６６は、遠隔コントローラ１９０、例えばコンピュータと、光源１６２および光検出器１６４との間で信号を送受信するためのものである。１つまたは複数の光ファイバを使用して、光源１６２から研磨パッドの光学アクセスに光を伝送することができ、かつ基板１０から反射された光を検出器１６４に伝送することができる。例えば、二分岐光ファイバ１７０を使用して、光源１６２から基板１０に光を伝送することができ、かつ検出器１６４に光を伝送して戻すことができる。二分岐光ファイバは、光学アクセスの近位に位置決めされた幹線（ｔｒｕｎｋ）１７２と、それぞれ光源１６２および検出器１６４に接続された２つの分岐線（ｂｒａｎｃｈ）１７４および１７６とを含む。
【００２３】
いくつかの実装形態では、プラテンの上面は、凹部１２８を含むことができ、凹部１２８内に、二分岐ファイバのトランク１７２の一端を保持する光学ヘッド１６８が嵌められる。光学ヘッド１６８は、トランク１７２の上部と固体窓１１８との間の垂直距離を調節するためのメカニズムを含むことができる。
【００２４】
回路１６６の出力は、デジタル電子信号でよく、このデジタル電子信号は、駆動シャフト１２４のロータリカプラ１２９、例えばスリップリングを通って、光学モニタシステム用のコントローラ１９０に進む。同様に、光源は、コントローラ１９０からロータリカプラ１２９を通って光学モニタシステム１６０に進むデジタル電子信号における制御コマンドに応答して、オンまたはオフに切り替えることができる。あるいは、回路１６６は、ワイヤレス信号によってコントローラ１９０と通信することができる。
【００２５】
光源１６２は、白色光を放出するように動作可能であることがある。一実装形態では、放出される白色光は、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、キセノンランプまたはキセノン水銀ランプである。
【００２６】
光検出器１６４は、分光器でよい。分光器は、電磁スペクトルの一部分にわたる光の強度を測定するための光学機器である。適切な分光器は、格子分光器である。分光器に関する典型的な出力は、波長（または周波数）の関数としての光の強度である。
【００２７】
上述したように、光源１６２および光検出器１６４は、計算デバイス、例えばコントローラ１９０に接続することができ、コントローラ１９０は、光源１６２および光検出器１６４の動作を制御し、光源１６２および光検出器１６４の信号を受信するように動作可能である。計算デバイスは、研磨装置の近くに位置されたマイクロプロセッサ、例えばプログラマブルコンピュータを含むことができる。制御に関して、計算デバイスは、例えば、光源の活性化をプラテン１２０の回転と同期させることができる。また、コントローラ１９０は、光学モニタシステム１６０からのデータに基づいてターゲット圧力プロファイルを生成し、ターゲット圧力プロファイルを記憶し、また、ターゲット圧力プロファイルを実現するためにキャリアヘッド内のチャンバに関する１組の圧力を計算することができる。
【００２８】
いくつかの実装形態では、インシトゥモニタシステム１６０の光源１６２および検出器１６４は、プラテン１２０内に設置され、プラテン１２０と共に回転する。この場合、プラテンの運動により、センサが各基板を横切ってスキャンする。特に、プラテン１２０が回転するとき、コントローラ１９０は、各基板１０が光学アクセスの上を通る直前に始まり、通った直後に終わる一連のフラッシュを光源１６２に放出させることができる。あるいは、計算デバイスは、各基板１０が光学アクセスの上を通る直前に始まり、通った直後に終わる光を光源１６２に連続的に放出させることができる。いずれにせよ、検出器からの信号を、サンプリング期間にわたって統合して、サンプリング周波数でのスペクトル測定値を生成することができる。
【００２９】
動作時、コントローラ１９０は、例えば、光源の特定のフラッシュまたは検出器の時間フレームに関して、光検出器によって受信された光のスペクトルを表す情報を搬送する信号を受信することができる。したがって、このスペクトルは、研磨中にインシトゥで測定されるスペクトルである。
【００３０】
図３に示されるように、検出器がプラテン内に設置される場合、サンプリング周波数でのスペクトル測定を行う光学モニタシステムは、プラテンの回転（矢印２０４によって示される）により、窓１０８が１つのキャリアヘッド（例えば、第１の基板１０ａを保持するキャリアヘッド）の下を通るときに、第１の基板１０ａを横切る弧内の位置２０１でスペクトル測定を行う。例えば、各点２０１ａ〜２０１ｋは、第１の基板１０ａのモニタシステムによるスペクトル測定の位置を表す（点の数は例示であり、サンプリング周波数に応じて、例示したよりも多数または少数の測定値を取ることができる）。図示されるように、プラテンの１回の回転にわたって、基板１０ａ上の異なる半径からスペクトルが得られる。すなわち、いくつかのスペクトルは、基板１０ａの中心により近い位置から得られ、いくつかは、エッジにより近い。
【００３１】
図１を参照して上述したように、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃの加圧は、研磨パッド１１０に対する基板１０の下方向圧力を制御する。一般に、チャンバによって膜の関連の区域に印加される圧力の大半は、研磨パッドに接する基板の前面の対応する区域に加えられる。しかし、ある量の印加圧力は、基板の前面での区域の間に「溢れる」ことがある（図４参照）。さらに、チャンバによって関連の区域内に印加される圧力は、完全には均一でないことがある。図４は、いくつかの圧力分布曲線を示し、各圧力分布曲線は、キャリアヘッド内の特定のチャンバが加圧されていると仮定したときの、基板の中心からの距離の関数としての、基板の前面に印加される圧力の例示的なグラフである。図４を参照すると、この例では、圧力分布曲線２００ａによって示されるように、チャンバ１４６ａによって提供される少なくともいくらかの圧力が、基板１０の両方の区域１４８ａおよび１４８ｂに印加される。同様に、圧力分布曲線２００ｂによって示されるように、チャンバ１４６ｂによって提供される少なくともいくらかの圧力が、各区域１４８ａ〜１４８ｃに印加され、圧力分布曲線２００ｃによって示されるように、チャンバ１４６ｃによって提供される少なくともいくらかの圧力が、区域１４８ｃおよび１４８ｂに印加される。さらに、基板１０の区域１４８ａの内部でさえ、チャンバ１４６ａによって印加される圧力は、完全には均一でない。
【００３２】
いかなる特定の理論にも拘束されないが、圧力の溢れおよび不均一性は、膜１４４の可撓性に起因することがあり得る。すなわち、圧力下で、膜１４４のいくつかの部分は、元々画定されていた区域を越えて伸長される、または伸張させられることがある。さらに、やはりいかなる特定の理論にも拘束されないが、圧力の溢れは、基板１０の厚さに起因することがある。例えば、基板１０は、背面（すなわち膜１４４に接触する基板表面）に印加される圧力が、前面（すなわち研磨パッドに接触する基板表面）に伝播するときに区域の境界を越えて半径方向に広がるほど十分に厚いことがある。
【００３３】
一般に、研磨システムは、研磨後の基板が基板表面にわたってターゲット表面プロファイル、例えばターゲット厚さを有するように制御される。ターゲット表面プロファイルは、基板表面にわたって均一（例えば平面）であることも、不均一であることもある。ターゲット表面プロファイルは、研磨システムの製造業者が手動で設定することができ、研磨システムの操作者、例えば半導体施設の従業員が手動で設定することができ、または、半導体施設での他のツールの性能の測定に基づいてコンピュータソフトウェアによって自動的に生成して、例えば他のツールによる不均一な堆積または除去を補償することもできる。
【００３４】
上述したように、研磨速度（すなわち、材料が基板１０から除去される速度）は、いくつかの研磨システムパラメータ、例えば、チャンバ圧力、保持リング圧力、キャリアヘッド回転速度、プラテン回転速度などに応じて変えることができる。したがって、そのようなパラメータの組合せが、研磨後の基板１０の表面プロファイルを決定することができる。
【００３５】
コントローラ１９０は、ターゲット除去プロファイルを記憶するように構成することができる。コントローラ１９０は、ターゲット除去プロファイルを使用して、研磨システム２０に関するプロセスパラメータ、例えばキャリアヘッド１４０のチャンバ１４６ａ〜１４６ｃ内の圧力を設定する。ターゲット除去プロファイルは、基板の前面にわたって除去されることが望まれる材料の量を表す。いくつかの実装形態では、ターゲット除去プロファイルは、例えば、（例えば研磨前に計測学ステーションで、またはインシトゥモニタシステムによって測定される）基板１０の初期表面プロファイルに基づいて、コントローラ１９０、またはターゲット除去プロファイルをコントローラ１９０に転送する別のコンピュータシステムによって決定することができる。例えば、ターゲット除去プロファイルは、
ＴＲＰ＝ＩＳＰ−ＴＳＰ      （１）
として計算することができ、ここで、ＴＲＰは、ターゲット除去プロファイルであり、ＩＳＰは、初期表面プロファイルであり、ＴＳＰは、ターゲット表面プロファイルである。あるいは、初期表面プロファイルが分かっていない場合には、初期表面プロファイルをデフォルト値に設定することができる。また、いくつかの状況では、研磨システムの操作者は、ターゲットプロファイルを実現することではなく、基板からターゲット量を除去することを望むことがある。さらに、いくつかの状況では、研磨システムの操作者は、ターゲット除去プロファイルを、例えば先験的な原理または以前の経験に基づいて単に設定することがある。この場合には、ユーザは、例えばユーザ入力によって、コントローラ１９０に対して、またはコントローラ１９０にターゲット除去プロファイルを転送する別のコンピュータシステムに対してターゲット除去プロファイルを生成することができる。
【００３６】
コントローラ１９０は、プロセスパラメータに関する所与の１組の値に関して、予想除去プロファイル（すなわち、基板１０の前面にわたって除去されると予想される材料の量）を生成して記憶する。
【００３７】
一般に、予想除去プロファイルがターゲット除去プロファイルに（正確な一致も含めて）良く近似するように、プロセスパラメータ、例えばキャリアヘッドのチャンバ内の圧力に関する値を選択することが有利である。例えば、予想除去プロファイルがターゲット除去プロファイルに良く近似する場合、実際の除去プロファイル、すなわち研磨時に基板から実際に除去される量も、ターゲット除去ファイルに良く近似するはずである。
【００３８】
本明細書で述べる除去プロファイルは、基板表面から除去される材料の量として、または多義的に、材料除去速度として（例えば、研磨に費やされる実際の時間または予想時間で除去プロファイルを割ることによって）表現することができることに留意すべきである。さらに、計算のためにデータが一貫した単位に変換される限り、計算に使用されるデータを様々な異なる単位で記憶することができることも理解すべきである。
【００３９】
いくつかの実装形態では、予想除去プロファイルは、研磨パラメータ、例えばチャンバ１４６ａ〜１４６ｃによって提供される圧力の線形関数として計算することができる。例えば、特定のチャンバ内での圧力の増加は、研磨パッドに対する基板の圧力の線形増加、したがって研磨速度の線形増加、したがって除去される量の線形増加が生じることがある。特に、基板上の複数の異なる点、例えば基板の中心から異なる半径方向距離にある点に関して、除去量は、研磨パラメータ、例えばチャンバ内の圧力の線形結合として計算することができる。
【００４０】
研磨パラメータと除去プロファイルの関係は、測定されたデータに基づいて決定することができる。例えば、テスト基板に関して除去プロファイルを測定することができ、各テスト基板が、研磨パラメータに関する異なる１組の値を使用して研磨される。特に、研磨パラメータに関する１組のベースライン値の下で１つの基板を研磨することができ、その基板から、ベースライン除去プロファイルが測定される。次いで、プロセスによって設定することができる各パラメータに関して、そのパラメータをベースライン値とは異なる調節された値に設定して（しかし他のパラメータはそれらのベースライン値に設定して）さらなる基板が研磨され、そのさらなる基板から、調節された除去プロファイルが測定される。
【００４１】
いくつかの実装形態では、予想除去プロファイルは、
ＥＲＰ＝ＢＲＰ＋［Ｋ］［Ｐ’］＊ＢＲＰ      （２）
として計算することができ、ここで、ＥＲＰは、予想除去プロファイルであり、ＢＲＰは、ベースライン除去プロファイルであり、［Ｋ］は、パラメータの総数Ｎに等しい数の列と、プロファイルが測定される基板表面上での半径方向位置の総数Ｍに等しい数の行とを有する定数の行列であり、［Ｐ’］は、調節される研磨システムパラメータのベクトルである。位置の総数Ｍは、キャリアヘッド内のチャンバの数よりも大きくすることができ、また、制御可能なパラメータの総数Ｎよりも大きくすることができる。
【００４２】
ベースライン除去プロファイルは、１組のデフォルト研磨パラメータＰ０１、Ｐ０２、…、Ｐ０Ｎでテストウエハを研磨し、研磨後の（例えば計測学ステーションで）測定された表面プロファイルを初期表面プロファイルと比較することによって決定することができる。例えば、ベースライン除去プロファイルは、
ＢＲＰ＝ＩＳＰ−ＢＳＰ      （３）
として計算することができ、ここで、ＢＲＰは、ベースライン除去プロファイルであり、ＩＳＰは、初期表面プロファイルであり、ＢＳＰは、ベースラインパラメータＰ０１、Ｐ０２、…、Ｐ０Ｎでテスト基板を研磨することにより実現されるベースライン表面プロファイルである。
【００４３】
行列［Ｋ］の定数は、ベースライン除去プロファイルと、調節された除去プロファイルとに基づいて決定することができる。上述したように、調節された除去プロファイルは、各パラメータに関して、そのパラメータを修正しながら、１度に１基板ずつ、さらなる基板を研磨することによって生成することができる。例えば、調節された除去プロファイルは、以下の式に従って、各修正されたパラメータに関して計算することができる。
ＡＲＰｉ＝ＩＳＰ−ＡＳＰｉ      （４）
ここで、ＡＲＰｉは、第ｉの研磨パラメータの調節から得られる調節された除去プロファイルであり、ＩＳＰは、初期表面プロファイルであり、ＡＳＰｉは、第ｉのパラメータを調節した結果として測定される調節された表面プロファイルである。特に、行列［Ｋ］の定数値は、
2014513434.tif 000006
として計算することができ、ここで、Ｋｘ，ｉは、第ｉのパラメータに関する、基板プロファイル位置ｘに対応する行列［Ｋ］の値であり、ＡＲＰｘ，ｉは、第ｉの調節されたパラメータに関する、半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＢＲＰｘは、前に計算されたベースライン除去プロファイルに従って半径方向位置ｘで除去された材料の量であり、ＰＡｉは、第ｉの調節された除去プロファイルを生成するために使用される第ｉのパラメータ値であり、Ｐ０ｉは、ベースライン除去プロファイルに関する第ｉのパラメータ値である。したがって、行列［Ｋ］は、
2014513434.tif 000007
と表現することができ、ここで、Ｍは、プロファイル測定値が取られる半径方向基板位置ｘの総数であり、Ｎは、パラメータの総数である。ベクトル［Ｐ’］、Ｐ１’、Ｐ２’、…、ＰＮ’の変数表現は、
2014513434.tif 000008
によって定義され、ここで、Ｐｉ’は、第ｉのパラメータに対応するベクトル［Ｐ’］の値であり、Ｐ０ｉは、ベースライン除去プロファイルに関する第ｉのパラメータ値であり、Ｐｉは、可変の提案されるパラメータ値である。したがって、予想除去プロファイルは、
2014513434.tif 000009
と表現することができ、ここで、ＥＲＰは、予想除去プロファイルであり、ＢＲＰは、ベースライン除去プロファイルであり、行列［Ｋ］およびベクトル［Ｐ’］に関する値は、式（５）および（７）を参照して上述したように計算される。
【００４４】
いくつかの実装形態では、実験測定から生成される様々なプロファイル、例えばベース除去プロファイルおよび調節された除去プロファイルは、各区域の下の複数の位置、例えば各チャンバの下の複数の位置に関する測定された除去値を含む。同様に、計算された予想除去量は、各区域の下の複数の位置、例えば各チャンバの下の複数の位置での予想除去量に関する計算された値を含む。いくつかの実装形態では、プロファイル、例えば、ベース除去プロファイル、調節された除去プロファイル、および予想除去プロファイルは、基板上の２０〜３００の位置に関する値を含む。例えば、それらのプロファイルは、１ｍｍの一定の間隔での基板上の位置に関する値を含むことができる。
【００４５】
いくつかの実装形態では、パラメータの適切な組合せは、予想除去プロファイルとターゲット除去プロファイルの差を最小にするそれぞれのパラメータを求めることによって決定することができる。すなわち、ＥＲＰ−ＴＲＰの値が最小にされる。多くの場合に、ターゲット除去プロファイルに等しい予想除去プロファイルを提供する、したがってＥＲＰ−ＴＲＰ＝０を与える１つまたは複数の異なるパラメータセットを数学的に決定することができる。他の場合には、以下の式を使用することによって、予想除去プロファイルとターゲット除去プロファイルの差の値を、許容範囲内の非ゼロ値に最小化することができる。
2014513434.tif 000010
ここで、Δは、差の値であり、ＥＲＰｘは、基板上の半径方向位置ｘでの予想除去プロファイルの変数値であり、ＴＲＰｘは、半径方向位置ｘでのターゲット除去プロファイルの定数値である。Ｐｉの値は、ターゲット除去プロファイルを良く近似する予想除去プロファイルを求めるために計算することができる。
【００４６】
いくつかの例では、反復プロセス（例えば、最適化のニュートン法）を、式（９）と共に使用して、パラメータ値の適当な組合せを決定し、推定圧力プロファイルとターゲット圧力プロファイルの最小の差を求める、例えばΔに関する最小値を求めることができる。例えば、市販のソルバ機能（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌソルバ機能、ＭＡＴＬＡＢソルバ機能、および／またはＷｏｌｆｒａｍ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａソルバ機能など）を使用して、パラメータ値の適当な組合せを決定することができる。いくつかの場合には、パラメータ値の複数の適切な組合せが存在することがある。
【００４７】
上述したようにパラメータ値の適当な組が決定されると、コントローラ１９０は、パラメータ値を記憶し、それに従って、研磨技法を実行して、ターゲット表面プロファイルを有する１つまたは複数の基板を提供するように構成することができる。
【００４８】
ほとんどの場合に、すべての他のパラメータ値が一定に保たれるときには、基板１０上の特定の位置での研磨速度は、研磨パッド上で、基板のその位置で基板に印加される圧力と線形に変化することができる。
【００４９】
別の実装形態では、コントローラ１９０は、ターゲット圧力プロファイルを記憶するように構成することができる。コントローラ１９０は、ターゲット圧力プロファイルを使用して、キャリアヘッド１４０のチャンバ１４６ａ〜１４６ｃ内の圧力を設定する。ターゲット圧力プロファイルは、研磨パッドに対して基板の前面によって印加すべき所望の圧力を表す。いくつかの実装形態では、ターゲット圧力プロファイルは、ターゲット表面プロファイルを実現するのに必要な研磨速度を生成するはずの圧力分布とみなすことができる。いくつかの実装形態では、ターゲット圧力プロファイルは、例えば、（例えば研磨前に計測学ステーションで、またはインシトゥモニタシステムによって測定される）基板１０の初期表面プロファイル、および研磨速度と研磨圧力の既知の関係に基づいて、コントローラ１９０、またはターゲット圧力プロファイルをコントローラ１９０に転送する別のコンピュータシステムによって決定することができる。すなわち、ターゲット圧力プロファイルは、
ＴＰＰ＝ｍ＊（ＩＳＰ−ＴＳＰ）      （１０）
として計算することができ、ここで、ＴＰＰは、ターゲット圧力プロファイルであり、ＩＳＰは、初期表面プロファイルであり、ＴＳＰは、ターゲット表面プロファイルであり、ｍは、経験的に決定される定数である。あるいは、初期表面プロファイルが分かっていない場合には、初期表面プロファイルをデフォルト値に設定することができる。また、いくつかの状況では、研磨システムの操作者は、ターゲットプロファイルを実現することではなく、基板からターゲット量を除去することを望むことがある。この場合、ターゲット圧力プロファイルは、単に、除去するターゲット量の線形関数である。さらに、いくつかの状況では、研磨システムの操作者は、ターゲット研磨プロファイルを、例えば先験的な原理または以前の経験に基づいて単に設定することがある。この場合には、ユーザは、例えばユーザ入力によって、コントローラ１９０、またはコントローラ１９０に転送する別のコンピュータシステムに対してターゲット圧力プロファイルを生成することができる。
【００５０】
コントローラ１９０は、予想圧力プロファイル（すなわち、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃが加圧されるときに予想される研磨パッド上の基板１０の前面にわたる圧力分布）を生成および記憶することができる。いくつかの実装形態では、ターゲット圧力プロファイルは、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃによって印加されると予想される圧力プロファイルによって近似することができる。一般に、ターゲット圧力プロファイルを予想圧力プロファイルと良く近似することが有利である。例えば、ターゲット圧力プロファイルを予想圧力プロファイルと良く近似することによって、研磨後のターゲット表面プロファイルの良い近似である基板１０の実際の前面プロファイルが生じることがある。
【００５１】
いくつかの実装形態では、研磨パッドに対して基板によって印加される予想圧力は、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃによって提供される圧力の線形関数として計算することができる。例えば、特定のチャンバ内での圧力の増加によって、研磨パッドに対する基板の圧力の線形増加、したがって研磨速度の線形増加が生じることがある。特に、基板上の複数の異なる点、例えば基板の中心から異なる半径方向距離にある点に関して、予想圧力は、チャンバ内の圧力の線形結合として計算することができる。例えば、推定圧力は、
2014513434.tif 000011
として計算することができ、ここで、ＥＰｘは、位置ｘで印加される推定圧力であり、Ｐｉは、キャリアヘッド内のＮ個のチャンバのうちの第ｉのチャンバ内での圧力であり、Ａｉ，ｘは定数である。上述したように、位置ｘは、基板の中心からの半径方向距離でよい。
【００５２】
チャンバ圧力と印加圧力の関係、例えば定数Ａｉ，ｘの値は、例えば、測定されたデータに基づいて決定することができる。いくつかの例では、圧力センサ（例えば、埋め込まれた１次元または２次元の圧力センサアレイを有する実質的に平面のシート）を、基板１０の前面と、剛性支持体または研磨パッド１１０との間に挿入することができる。チャンバ１４６ａ〜１４６ｃの少なくとも１つが、ベースライン圧力（例えば、約０〜２０ｐｓｉの間）で加圧される。測定ツールによって提供される測定値は、ベースラインチャンバ圧力が印加されるときに基板の前面にわたって１つまたは複数の位置（例えば、約１〜１００の間の位置）で基板１０に加えられる下方向圧力を反映することができる。いくつかの実装形態では、測定値は、基板１０の中心から半径方向距離で規則的にまたは不規則に間隔を空けた位置で記録される。個別に制御可能なチャンバよりも多くの測定値が存在する。いくつかの実装形態では、測定値は、特定のチャンバの下の位置で記録される。例えば、複数の測定値の第１の組を、チャンバ１４６ａの下で記録することができ、複数の測定値の第２の組を、チャンバ１４６ｂの下で記録することができる。
【００５３】
いくつかの実装形態では、チャンバ１４６ａ〜１４６ｃは、１つずつ、ベースライン圧力まで加圧され、他のチャンバは加圧されない。この時点で、測定値が、基板１０の前面にわたって記録される（いくつかの例では、チャンバは、１つずつ、異なるベースライン圧力まで加圧される）。次いで、記録された各チャンバに基づく圧力分布を組み合わせて、基板の前面の区域にわたる圧力の溢れを反映する総計の圧力分布を提供することができる（図４参照）。いくつかの実装形態では、各定数Ａｉ，ｘの値は、単に、（圧力分布プロファイルからの）特定の点での測定された下方向圧力を、測定のためにチャンバに印加されたベースライン圧力で割ることによって計算することができる。
【００５４】
いくつかの例では、様々なチャンバ圧力それぞれの下での（上述したように記録される）各チャンバに関する複数の圧力分布を測定することができる。複数の圧力分布を併せて推定圧力プロファイルの計算に使用することができる。近似の精度を高めるために、各チャンバに関して、様々なチャンバ圧力それぞれで複数の圧力分布を記録することが有利であることがある。図５は、異なるチャンバ圧力で基板の前面にわたって測定される圧力分布を示す。図示されるように、圧力分布は、ベースラインチャンバ圧力の下で、ならびにベースラインよりも２０％高いチャンバ圧力および２０％低いチャンバ圧力の下で測定された。
【００５５】
各チャンバに関する複数の圧力分布が提供されるとき、推定圧力は、
2014513434.tif 000012
として計算することができ、ここで、ＥＰｘは、位置ｘで印加される推定圧力であり、Ｐｉは、キャリアヘッド内のＮ個のチャンバのうちの第ｉのチャンバ内での圧力であり、Ａｉ，ｘおよびＢｉ，ｘは定数である。ここでも、位置ｘは、基板の中心からの半径方向距離でよい。
【００５６】
いくつかの実装形態では、定数Ａｉ，ｘおよびＢｉ，ｘの値は、各チャンバｉに関して、以下の連立方程式を解くことによって計算することができる。
ＭＰｉ，ｘ，１＝Ａｉ，ｘ＊Ｐｉ，１＋Ｂｉ，ｘ      （１４）
ＭＰｉ，ｘ，２＝Ａｉ，ｘ＊Ｐｉ，２＋Ｂｉ，ｘ      （１５）
ここで、ＭＰｉ，ｘ，１およびＭＰｉ，ｘ，２は、チャンバｉがそれぞれ第１のチャンバ圧力Ｐ１および第２のチャンバ圧力Ｐ２で加圧されるときの、基板上の半径方向位置ｘでの測定された圧力である。
【００５７】
いくつかの実装形態では、他のチャンバも加圧された状態での各チャンバに関する１つまたは複数の圧力分布が測定される。例えば、図６は、チャンバ１４６ａおよび１４６ｃが加圧されるベースラインチャンバ圧力よりも２０％高い圧力および２０％低い圧力でチャンバ１４６ｂが加圧される圧力分布の集合を示す。図６は、例えば各チャンバからの均一な圧力を同じ圧力で例示するが、様々なチャンバは、（チャンバを加圧すべきではあるものの）同じ圧力である必要はなく、得られる基板の前面での圧力は、均一である必要はない。いかなる特定の理論にも拘束されないが、それぞれのチャンバを画定する膜材料が伸張または隆起する度合い（したがって圧力分布に対する影響）は、隣接するチャンバ内の圧力に依存することがある。したがって、典型的には動作時にチャンバが少なくとも一部加圧されるので、このようにして測定された圧力分布は、チャンバ圧力の変化による基板の前面での圧力の変動をより正確に反映することができる。
【００５８】
所与のチャンバに関して、圧力分布は、１つ、２つ、または３つ以上のチャンバ圧力で測定することができる（３つ以上のチャンバ圧力の場合、推定圧力は、１組の個別の線分として処理することができ、または単一の線形関数をデータに当て嵌めることができる）。所与のチャンバに関して圧力分布が測定されるチャンバ圧力の数は、利用可能な計算資源、精度要件、またはデータ収集のための時間のバランスによって支配されることがある。
【００５９】
いくつかの実装形態では、各チャンバに関する可変の個別の圧力分布について予想圧力プロファイルを記述する１つまたは複数の式は、ターゲット圧力プロファイルを良く近似するように、反復プロセス（例えば、最適化のニュートン法）によって最適化することができる。反復プロセスの第１のステップは、（１つまたは複数の）ベースラインチャンバ圧力で測定された圧力分布プロファイルをターゲット圧力プロファイルと比較することでよい。次いで、比較に基づいて、式の少なくとも１つの変数（例えば、チャンバの１つに基づく圧力分布）を調節することができ、調節された変数に基づいて予想圧力プロファイルを計算することができる。次いで、予想圧力プロファイルを、ターゲット圧力プロファイルと比較することができ、別の調節を行うことができる。反復調節および比較は、ターゲット圧力プロファイルを良く近似する予想圧力プロファイルが決定されるまで（すなわち、比較値のしきい値に達するまで）続けることができる。
【００６０】
いくつかの例では、ターゲット圧力プロファイル（ＴＰＰ）は、基板表面上のそれぞれの半径方向位置で複数のターゲット圧力に関して記述することができる。同様に、推定圧力プロファイル（ＥＰＰ）は、基板表面上のそれぞれの半径方向位置での複数の予想圧力（すなわちＥＰｘ−上の式（１２）および（１３）参照）に関して記述することができる。上述したように、任意の位置での予想圧力を、チャンバ圧力の関数として計算することができる。したがって、ターゲット圧力プロファイルの適切な近似を提供するためのチャンバ圧力の組合せは、推定圧力プロファイルとターゲット圧力プロファイルの差を最小にするそれぞれのチャンバ圧力を求めることによって決定することができる。すなわち、ＥＰＰ−ＴＰＰの値が最小にされる。
【００６１】
例えば、例えば自乗または絶対値の和を使用して、推定圧力プロファイルとターゲット圧力プロファイルの差の値を計算することができ、この差を最小にするようにチャンバ圧力の値を計算することができる。例えば、これは、以下の式の１つを使用することによって行うことができる。
2014513434.tif 000013
2014513434.tif 000014
ここで、Δは、差の値であり、ＴＰｘは、基板上のＭ個の半径方向位置のうちの第ｘの半径方向位置で印加すべきターゲット圧力であり、Ｐｉは、キャリアヘッド内のＮ個のチャンバのうちの第ｉのチャンバ内の圧力であり、Ａｉ，ｘおよびＢｉ，ｘは、前に測定されたデータに基づいて決定される定数である。Ｐｉの値は、Δに関する最小値を求めるために計算することができる。
【００６２】
いくつかの例では、反復プロセス（例えば、最適化のニュートン法）を、式（１６）または（１７）と共に使用して、チャンバ圧力の適当な組合せを決定し、推定圧力プロファイルとターゲット圧力プロファイルの最小の差を求める、例えばΔに関する最小値を求めることができる。例えば、市販のソルバ機能を使用して、チャンバ圧力の適当な組合せを決定することができる。いくつかの場合には、チャンバ圧力の複数の適切な組合せが存在することがある。
【００６３】
許容範囲内の予想圧力プロファイルが決定されると、測定されたベースライン圧力分布に内挿および／または外挿技法を適用して（他の既知の数学的近似技法を使用することもできる）、各チャンバに関する対応するチャンバ圧力を決定することができる。単一のベースライン圧力からの圧力分布を使用するとき、ゼロスケール圧力分布を仮定することが必要であることがある（すなわち、チャンバが加圧されていないとき、印加される研磨圧力はほとんどないか、または全くない）。
【００６４】
図７および図８を参照すると、例示的なフローチャートが例示される。いくつかの場合には、図７に示されるプロセスステップは、研磨装置１００の製造業者の１名または複数名の従業員が行うことができる。例えば、上述したように、各チャンバに関する１つまたは複数の圧力分布を製造業者が測定および記録することができる（ステップ７０２）。上述したように、これらの圧力分布を使用して、例えば定数Ａｉ，ｘおよびＢｉ，ｘを計算することによって、チャンバ圧力と、研磨パッドに対する基板の下方向圧力との関係を計算（または他の方法で決定）することができる（ステップ７０４）。この情報は、研磨装置１００の製造業者が半導体施設に提供することができる。
【００６５】
いくつかの場合には、図８に示されるプロセスステップを、半導体施設の１名または複数名の従業員が行うことができる。例えば、集積回路を形成するための平坦化技法の一部として、基板に関する適当なターゲット表面プロファイルを半導体施設で決定することができる（ステップ８０２）。基板の初期表面プロファイルを測定することができる（ステップ８０４）。例えば、基板の表面プロファイルは、研磨前に計測学ステーションで測定することができ、または研磨中にインシトゥモニタシステムによって測定することができる。研磨速度と、研磨パッドに対する基板の下方向圧力との関係を決定することができる（ステップ８０６）。いくつかの場合には、この情報は、研磨装置または研磨パッドの供給業者によって提供されるデータから得ることができる。いくつかの他の場合には、この関係は、半導体施設で、例えば定数ｍ（式（１０）参照）を実験的に決定することによって、経験的に決定することができる。いくつかの実装形態では、上述したように、初期表面プロファイル、ターゲット表面プロファイル、および研磨速度と圧力との関係に基づいて、ターゲット圧力プロファイルを決定することができる（ステップ８０８）。次いで、上述したように、チャンバ圧力と、基板表面にわたる、研磨パッドに接する基板に対する下方向圧力との既知の関係に基づいて、ターゲット圧力プロファイル、したがってターゲット表面プロファイルを実現するためのチャンバ圧力の適切な組合せを決定することができる（ステップ８１０）。
【００６６】
本明細書で使用する際、用語「基板」は、例えば、製品基板（例えば、複数のメモリまたはプロセッサダイを含む）、テスト基板、裸の基板、および格子基板を含むことができる。基板は、集積回路製造の様々な段階にあることがあり、例えば、基板は、裸のウエハであることがあり、あるいは１つまたは複数の堆積されたおよび／またはパターン形成された層を含むこともある。用語「基板」は、円形ディスクおよび矩形シートを含むことができる。
【００６７】
本明細書で述べる本発明の実施形態およびすべての機能動作を、本明細書で開示した構造的手段およびそれらの構造的均等物を含めた、デジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェア、またはそれらの組合せで実装することができる。本発明の実施形態は、１つのプログラマブル処理装置、１つのコンピュータ、または複数の処理装置もしくはコンピュータなど、データ処理装置によって実行するため、またはそのようなデータ処理装置の動作を制御するために、１つまたは複数のコンピュータプログラム製品として実装することができ、すなわち、機械可読の非一時的な記憶デバイスや伝播信号などの情報担体で有形に具現化された１つまたは複数のコンピュータプログラムとして実装することができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られている）は、コンパイルされた言語または解釈された言語を含めた任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアローンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくは計算環境で使用するのに適した他のユニットとして、任意の形態で配備することができる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部に記憶することができ、対象のプログラムに専用の単一のファイルに記憶することもでき、または複数の調整されたファイル（例えば、１つまたは複数のモジュール、サブルーチン、もしくはコードのいくつかの部分を記憶するファイル）に記憶することもできる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータで、または１つの場所にある複数のコンピュータで、または複数の場所にわたって分散されて通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータで実行されるように配備することができる。
【００６８】
本明細書で述べるプロセスおよび論理フローは、１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラマブル処理装置によって実施することができ、入力データに対して処理を行って出力を生成することによっていくつかの機能を行う。また、プロセスおよび論理フローは、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）やＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって行うこともでき、装置は、そのような専用論理回路として実装することもできる。
【００６９】
上述した研磨装置および方法は、様々な研磨システムに適用することができる。研磨パッドもしくはキャリアヘッドのいずれか、または両方が、研磨表面と基板の相対運動を提供するように移動することができる。例えば、プラテンは、回転するのではなく、軌道を描くことがある。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（または何らかの他の形状の）パッドでよい。終点検出システムのいくつかの態様が、直線的研磨システムに適用可能であることがあり、その場合、例えば、研磨パッドは、直線的に移動する連続的なベルトまたはリールツーリールベルトである。研磨層は、標準の（例えば、フィラーを含む、またはフィラーを含まないポリウレタンからなる）研磨材料、軟質材料、または固定砥粒材料でよい。相対的な位置決めを表す用語を使用すると、研磨表面と基板は、操作中に、垂直向きまたは何らかの他の向きで保持することができることを理解すべきである。
【００７０】
本発明の特定の実施形態を説明してきた。以下の特許請求の範囲内には、他の実施形態がある。例えば、特許請求の範囲に記載する処置は、異なる順序で行うことができ、それでも望ましい結果を実現する。
【図１】
2014513434.tif 000018
【図２】
2014513434.tif 000019
【図３】
2014513434.tif 000020
【図４】
2014513434.tif 000021
【図５】
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【図６】
2014513434.tif 000023
【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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