(57)【要約】  本書では、基板の化学機械平坦化（ＣＭＰ）中に、研磨パッドの表面における、研磨流体添加物の相対濃度、並びに／又は研磨流体及び／若しくは研磨流体添加物の分布を、モニタし、制御するための方法及び装置が提供される。一実施形態では、基板を研磨するための方法は、研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、光学情報をシステムコントローラに通信することと、光学情報を使用して、スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、研磨流体分布に基づいて研磨流体の供給状況を変更することとを、含む。【選択図】図２
2021515708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を研磨する方法であって、
研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、前記スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記光学情報を使用して、前記スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、
前記研磨流体分布に基づいて前記研磨流体の供給状況を変更することとを含む、方法。
【請求項２】
前記研磨流体の供給状況を変更することが、前記研磨パッド上の一又は複数の径方向箇所にそれぞれ供給される前記研磨流体の一又は複数の流量を変更すること、前記研磨流体の供給箇所を変更すること、前記研磨流体の組成を変更すること、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学センサがＲＧＢラインスキャンカメラ又はモノクロラインスキャンカメラを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源を使用して、前記スキャン領域を照明することを更に含み、前記一又は複数の光源が、ＬＥＤ光源、ＵＶ光源、又はこれらの組み合わせである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光学マーカが蛍光染料である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記光学情報が、空間情報、光強度、及び波長を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記空間情報は前記光学センサによって捕捉された画像の画素を含み、各画素は、前記複数の箇所のうちの一箇所に対応する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
システムコントローラによって実行されると基板を研磨する方法を実施する命令が記憶された、コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、前記スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記光学情報を使用して、前記スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、
前記研磨流体分布に基づいて前記研磨流体の供給状況を変更することとを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項９】
前記研磨流体の供給状況を変更することが、前記研磨パッド上の一又は複数の径方向箇所にそれぞれ供給される前記研磨流体の一又は複数の流量を変更すること、前記研磨流体の供給箇所を変更すること、前記研磨流体の組成を変更すること、又はこれらの組み合わせを含む、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記光学センサがＲＧＢラインスキャンカメラ又はモノクロラインスキャンカメラを含む、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記方法が、前記スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源を使用して、前記スキャン領域を照明することを更に含み、前記一又は複数の光源が、ＬＥＤ光源、ＵＶ光源、又はこれらの組み合わせである、請求項１０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記光学情報が、空間情報、光強度、及び波長を含む、請求項８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記空間情報は前記光学センサによって捕捉された画像の画素を含み、各画素は、前記複数の箇所のうちの一箇所に対応する、請求項１２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
研磨パッド装着面を有する研磨プラテンと、
基板キャリアと、
研磨流体供給システムと、
前記研磨パッド装着面に対向しているラインスキャンカメラと、
前記研磨プラテン上に配置された研磨パッドの少なくとも一部分を照明するよう配置された、一又は複数の光源とを備える、研磨システム。
【請求項１５】
システムコントローラによって実行されると基板を研磨する方法を実施する命令が記憶された、コンピュータ可読媒体を更に備え、前記方法が、
前記研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が一又は複数の添加物を含み、前記一又は複数の添加物の各々が１つの光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記研磨流体中の前記一又は複数の添加物のうちの一又は複数の、濃度を特定することと、
前記研磨流体の前記一又は複数の添加物のうちの少なくとも１つの、濃度を変更することによって、前記研磨流体の組成を変更することとを含む、請求項１４に記載の研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
技術分野
［０００１］本書に記載の実施形態は、概して、電子デバイス製造プロセスにおける基板の化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関し、より詳細には、研磨パッドの表面に供給される研磨流体の分布及び／又は研磨流体中の研磨流体添加物の濃度を、検出し制御する方法、及びかかる方法に関連する装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
［０００２］化学機械研磨（ＣＭＰ）は、一般的には、平坦化されるべき材料層を研磨プラテン上に装着された研磨パッドと接触させること、及び研磨流体の存在下で研磨パッド及び／又は基板（ひいては基板上の材料層表面）を互いに対して移動させることによって、基板上に堆積された材料の層を平坦化するか又は研磨するために、高密度集積回路の製造において使用される。
【０００３】
［０００３］典型的には、研磨流体は、研磨パッドの上方に配置された流体供給アームを使用して、研磨パッドに供給される。供給される研磨流体の流量は、多くの場合、流体供給アームにつながった供給ラインに又は供給ライン内に配置された流量計及び／又は流量コントローラを使用してモニタされる。しかし、研磨パッド表面における研磨流体分布をモニタしかつ／又は制御するための方法は、研磨流体が供給アームから分注された後には、不適切になることが多い。研磨面における研磨流体の分布が不十分であることで、平坦化されている材料層の除去速度のばらつき、基板全体で測定した場合の平坦化されている材料層の除去速度均一性の不足、材料層表面の突起除去における平坦化効率又はプロセス平坦化効率の不足、ダイ材料層内厚さ均一性の不足、及び、（典型的には、不十分な研磨流体、ひいては基板と研磨パッドとの間の不十分な潤滑による）基板表面上のマイクロスクラッチといった不具合の増加を含む、研磨結果のばらつきが引き起こされうる。ＣＭＰプロセスでは、多くの場合、研磨流体の十分な分配を確実にするために、実際に必要とされるよりも多くの研磨流体が研磨パッド上に分注されるが、これにより、基板を処理するコストが望ましくないほどに増大する。
【０００４】
［０００４］更に、一又は複数の添加物を含む研磨流体は、典型的には、水若しくは一又は複数の反応剤と予め混合されて製造設備に供給されるか、又は、バルク流体分配システムを使用して混合されてから製造設備内の複数の使用拠点（複数の研磨システムなど）に供給される。典型的には、バルク流体分配システムは、研磨流体中の添加物濃度を制御し、モニタするために、一又は複数の精密インライン濃度測定デバイスと、一又は複数の分析用デバイスとを含む。特定のＣＭＰプロセスは、多くの場合、特定のＣＭＰプロセス又はＣＭＰプロセスシーケンスの特定の部分での添加物濃度に対する微細な制御を可能にするために、例えば特定の研磨システムの特定の研磨プラテンに供給される研磨流体に関して、使用時点又は使用時点の近くにおいて、研磨流体をインシトゥ（その場）混合すれば、それにより受益する。
【０００５】
［０００５］残念ながら、従来型の分析の方法及びデバイスは、大規模製造設備において、使用時点における研磨流体のインシトゥ混合を行うのに十分な制御を可能にするには、あまりにも緩慢であるか、又はコストが大きすぎる。
【０００６】
［０００６］したがって、ＣＭＰプロセス中に研磨パッドの表面上の研磨流体の分布をモニタし、制御するための方法及び装置が、当該技術分野において必要とされている。更に、当技術分野では、使用時点又は使用時点の付近において、研磨流体のインシトゥ混合を（ひいては組成を）モニタし、制御するための方法及び装置が、必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
［０００７］本開示の実施形態は概して、研磨パッドの表面における、研磨流体添加物の相対濃度、並びに／又は研磨流体及び／若しくは研磨流体添加物の分布を、モニタし、制御するための方法及び装置を提供する。
【０００８】
［０００８］一実施形態では、基板を研磨する方法は、研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、光学情報をシステムコントローラに通信することと、光学情報を使用して、スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、研磨流体分布に基づいて研磨流体の供給状況を変更することとを、含む。
【０００９】
［０００９］別の実施形態では、システムコントローラによって実行されると基板を研磨する方法を実施する命令が記憶された、コンピュータ可読媒体が提供される。ここで、システムコントローラによって実行される方法は、研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、光学情報をシステムコントローラに通信することと、光学情報を使用して、スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、研磨流体分布に基づいて研磨流体の供給状況を変更することとを、含む。
【００１０】
［００１０］別の実施形態では、研磨システムは、研磨パッド装着面を有する研磨プラテンと、基板キャリアと、流体供給システムと、研磨パッド装着面に対向している光学センサと、研磨プラテン上に配置された研磨パッドの少なくとも一部分を照明するよう配置された、一又は複数の光源とを、含む。
【００１１】
［００１１］  上述した本開示の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態を、付随する図面に示している。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】［００１２］一部の実施形態による、本書に記載の方法を実践するよう構成された例示的な研磨システムの概略断面図である。
【図１Ｂ】［００１３］図１Ａに記載している例示的な研磨システムの概略等角図である。
【図２】［００１４］一部の実施形態による、基板を研磨する方法のフロー図である。
【図３】［００１５］一部の実施形態による、基板を研磨する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［００１６］本開示の実施形態は概して、研磨パッドの表面における、研磨流体添加物の相対濃度、並びに／又は研磨流体及び／若しくは研磨流体添加物の分布を、モニタし、制御するための方法及び装置を提供する。本書の実施形態では、研磨パッドの表面における、研磨流体と研磨流体の添加物の分布、及び／又は、添加物の濃度を検出するために、光学センサ（カメラなど）が使用される。典型的には、研磨流体及び／又は研磨流体添加物は、光学マーカ（染料など）を含み、この光学マーカは、光学センサによって検出され、システムコントローラに通信される。次いでシステムコントローラは、光学センサから取得した情報を使用して、一又は複数の研磨流体添加物の濃度を調整するか、研磨パッド上での研磨流体若しくは一又は複数の研磨流体添加物の分布を調整するか、又はこれらの組み合わせを行う。
【００１４】
［００１７］図１Ａは、一実施形態による、本書に記載の方法を実践するよう構成された例示的な研磨システム１００の概略断面図である。図１Ｂは、図１Ａに記載している例示的な研磨システムの、ベースプレート１２３の一部分が消去された概略等角図であり、光学センサ１７０とそれに連結された一又は複数の光源１７１とを有する、キャリッジハウジング１１７が更に含まれている。
【００１５】
［００１８］研磨システム１００は、典型的には、プラテン軸１０４を中心として回転可能に配置された、研磨プラテン１０２と、研磨プラテン１０２の表面上に装着された研磨パッド１０６と、キャリア軸１１４を中心として回転可能に配置された、基板キャリア１０８と、研磨流体中若しくは研磨流体の添加物中の光学マーカ、及び／又は、研磨パッド１０６の研磨面上での研磨流体若しくは研磨流体の添加物の分布を検出するための、光学センサ１７０と、一又は複数の研磨流体又は研磨流体添加物を研磨パッド１０６の研磨面に供給するための、流体供給システム１２０とを、含む。一部の実施形態では、研磨システム１００は、研磨パッド１０６上に望ましい表面テクスチャを維持するための、パッドコンディショニング装置（図示せず）を更に含む。一部の実施形態では、研磨システムは、基板のフィールド面からの材料除去をモニタするため、及び基板のフィールド面から材料層がなくなった時又はなくなり始めた時を検出するために使用される、終点検出システム（例えば光学終点検出システム又は渦電流終点検出システム）（図示せず）を、更に含む。典型的には、研磨パッド１０６は、研磨パッド１０６と研磨プラテン１０２との間に配置された接着剤（感圧接着剤など）を使用して、研磨プラテン１０２に固定される。
【００１６】
［００１９］研磨プラテン１０２及びその上に装着された研磨パッド１０６に対向した基板キャリア１０８は、基板１１２の種々の領域に異なる圧力を加えると共に、基板１１２の研磨されるべき表面又は研磨されている表面を研磨パッド１０６の研磨面に押し付けるよう構成された、可撓性ダイヤフラム１１１を含む。基板キャリア１０８は、基板１１２を取り囲むキャリアリング１０９を更に含む。基板キャリア１０８は回転可能なキャリアシャフト１１３に連結され、キャリアシャフト１１３は、キャリア軸１１４を中心として基板キャリア１０８を回転させる。研磨中、キャリアリング１０９に対する下向き力が、キャリアリング１０９を研磨パッド１０６に押し付け、これにより、基板１１２がキャリアリング１０９内の領域から横滑りすることが防止される。典型的には、研磨プラテン１０２は、駆動装置（モータなど）に動作可能に連結された第２シャフト１０３上に配置される。この駆動装置が、プラテン軸１０４を中心として研磨プラテン１０２を回転させている間に、基板キャリア１０８は、研磨プラテン１０２の内径から外径まで往復するようにスイープして、研磨パッド１０６の不均一な摩耗を部分的に低減する。本書では、研磨プラテン１０２及び研磨パッド１０６は、基板１１２の研磨されるべき表面積よりも大きな表面積を有する。
【００１７】
［００２０］光学センサ１７０は、研磨パッド１０６の研磨面に対向して配置され、研磨流体中及び／又は研磨流体添加物中の一又は複数の光学マーカと、研磨パッドのある領域（スキャン領域１７３など）における研磨流体及び／又は研磨流体添加物の分布とを、検出する。本書では、スキャン領域１７３とは、動いている研磨パッド１０６の表面上の領域である。この領域の情報が、研磨パッド１０６が光学センサ１７０の下を通る時点において、光学センサ１７０によって捕捉されるので、スキャン領域１７３は、光学センサ１７０及びそれに連結された研磨システム表面に対しては、静止したままに保たれる。本書では、光学センサ１７０は、フレームカメラ（例えばＲＧＢフレームカメラ又はモノクロフレームカメラ）やラインスキャンカメラ（例えばＲＧＢラインスキャンカメラ又はモノクロラインスキャンカメラ）といった、カメラを含む。光学センサ１７０は、複数の箇所において、一又は複数の光学マーカ若しくは一又は複数の光学マーカの混合物によって反射された、かつ／又は発せられた光の波長及び／又は光の強度を含む、光学情報を検出し、この光学情報をスキャン領域内の画素に変換する。ゆえに、光学情報は、典型的には、空間情報、光波長、及び光強度を含む。他の実施形態では、光学センサ１７０は、一又は複数の光学分光計であって、対応するスキャンの所在地において一又は複数の光学マーカによって反射された、又は発せられた光を測定するよう配置された、光学分光計を含む。他の一部の実施形態では、光学センサ１７０は撮像分光計を含む。
【００１８】
［００２１］光学センサ１７０から取得された光学情報は、スキャン領域における、研磨流体若しくは研磨流体添加物の分布、及び／又は研磨流体組成を特定する、システムコントローラ１４０に通信される。本書では、光学センサ１７０は、有線又は無線の通信リンク（図示せず）を通じて、システムコントローラ１４０に通信可能に連結される。一部の実施形態では、システムコントローラ１４０は、研磨流体若しくは研磨流体添加物の分布及び／又は研磨流体の組成を、望ましい分布又は組成と比較し、次いで、図２及び図３の方法に記載されていように、研磨流体及び／若しくは研磨添加物の分布、並びに／又は研磨流体の組成を変更する。
【００１９】
［００２２］典型的には、光学センサ１７０は、基板研磨中相対的に静止位置に維持される、研磨システム１００の装着面に装着されるか、又は別様に連結される。一部の実施形態では、光学センサ１７０は、基板キャリア１０８に連結された回転可能なキャリアシャフト１１３の周りに配置されるキャリッジハウジング（例えば、図１Ｂに示しているキャリッジハウジング１１７）に連結される。本書では、キャリッジハウジング１１７は、基板研磨中、回転しスイープする基板キャリア１０８、及びその下に配置された回転する研磨パッド１０６に対して、静止したままに保たれる。典型的には光学センサ１７０は、流体分注アーム１２２を使用して研磨パッド１０６上に研磨流体又は研磨流体添加物が分注された後ではあるが、研磨パッド１０６が基板キャリア１０８の下を通る前に、研磨パッド１０６上に配置された研磨流体の分布及び／又は組成を検出するよう、配置される。他の実施形態では、光学センサ１７０は、研磨パッド１０６が基板キャリア１０８の下を通った後ではあるが、前研磨パッド１０６が研磨流体分注アーム１２２の下を通る前に、研磨パッド１０６上の研磨流体の分布及び／又は組成を検出するよう、配置される。他の一部の実施形態では、研磨システム１００は、複数の光学センサ１７０を備え、複数の光学センサ１７０の各々は、研磨パッド１０６が基板キャリア１０８、流体分注アーム１２２、及び／又はパッドコンディショニング装置（図示せず）の下を通る前及び／又はその後に、研磨流体の分布及び／又は組成を検出するよう配置される。他の実施形態では、研磨システムは、複数の光学センサ１７０を備え、複数の光学センサ１７０の各々は、研磨パッドの特定の径方向ゾーンを含むスキャン領域における、研磨流体の分布と組成の一方又は両方を検出するよう、配置される。
【００２０】
［００２３］典型的には、一又は複数の光学マーカは、染料（従来型の水溶性染料又は蛍光染料など）を含む。蛍光染料の例は、クマリン系染料、フルオレセイン、ローダミン系染料、スチルベン系染料、エオシンＲＤＣ系染料、クレシルバイオレットＱＵＩ、ＰＢＢＯ（２−［１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ］−４−ｙｌ−６−ｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）、ＤＰＳ（４，４’’−（１，２−ｅｔｈｅｎｅｄｉｙｌ）ｂｉｓ−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＢｉＢｕＱブチル−ＰＢＤ（２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌ）、ＤＣＭ（４−（Ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−（４−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ）、ＤＭＱ（２−ｍｅｔｈｙｌ−５−ｔ−ｂｕｔｙｌ−ｐ−ｑｕａｔｅｒｐｈｅｎｙｌ）、又はこれらの組み合わせを含むが、それらに限定されるわけではない。一部の実施形態では、一又は複数の光学マーカは、研磨流体又は研磨流体添加物の一又は複数の成分に共有結合される、発色団又は蛍光体を含む。
【００２１】
［００２４］一部の実施形態では、研磨システム１００は、一又は複数のＬＥＤ光源（例えば、赤色、緑色、又は青色のＬＥＤ光源）といった、一又は複数の光源１７１を更に含み、これらの光源は、研磨パッド１０６の研磨面に対向して配置され、かつ、研磨パッド表面の少なくともスキャン領域を、それが光源の下を通る際に照明するために、研磨面に光を向ける。他の実施形態では、一又は複数の光源１７１はＵＶ光源である。一又は複数の光源１７１は、図１Ｂに示しているキャリッジハウジング１１７のように、基板研磨中に基板キャリア１０８及び研磨プラテン１０２に対して静止位置に維持される研磨システム１００の表面に装着され、かつ／又は別様に連結される。
【００２２】
［００２５］本書では、一又は複数の研磨流体は、基板１１２を研磨する前及び研磨している時に、流体供給システム１２０を使用して研磨パッド１０６に供給される。流体供給システム１２０はアクチュエータ１２４に連結された流体分注アーム１２２を含み、アクチュエータ１２４は、流体分注アーム１２２を研磨パッド１０６の上方でスイングさせること、及び／又は流体分注アーム１２２を研磨パッド１０６に向けて下降させることによって、研磨パッド１０６の上で流体分注アーム１２２を位置付ける。本書では、アクチュエータ１２４は、研磨プラテン１０２を取り囲むベースプレート１２３の上に又はベースプレート１２３を通って配置され、ベースプレート１２３の少なくとも一部分は排液槽１２５を画定し、排液槽１２５は、流体連結している排液路１２７を通じて、研磨流体及び／又は研磨流体副生成物を収集し、排出する。本書では、研磨流体は、流体分配システム１２８と流体連結している一又は複数の供給ライン１３０を介して、研磨パッド１０６に供給される。流体分配システム１２８は、本書では研磨流体、研磨流体添加物、洗浄流体、脱イオン水、溶液中に配置された集中光学マーカ、又はこれらの組み合せを流体分配システム１２８に供給する、一又は複数の流体源（例えば流体源１２９Ａ〜Ｂ）に流体連結される。一部の実施形態では、流体分配システム１２８は、インシトゥの研磨流体ミキサ（図示せず）を含む。
【００２３】
［００２６］一部の実施形態では、研磨システム１００は、排液路１２７に連結された、又は近接して配置された、光学検出デバイス１７２を更に含む。一部の実施形態では、光学検出デバイス１７２はカメラ（光学センサ１７０に関連して説明しているカメラなど）を備える。他の実施形態では、光学検出デバイス１７２は分光計を備える。光学検出デバイス１７２は、研磨流体中又は研磨流体副生成物中に包含された光学マーカによって反射されかつ／又は発せられた光の強度又は光の波長を測定し、この測定値を、有線又は無線の通信リンク（図示せず）を介して、システムコントローラ１４０に通信する。測定値は、研磨流体中又は研磨流体副生成物中の１つの流体成分（研磨流体添加物など）の相対濃度を特定するために、システムコントローラ１４０によって使用される。一部の実施形態では、システムコントローラ１４０は、光学検出デバイス１７２から取得された測定値に基づいて研磨流体の一又は複数の添加物のうちの少なくとも１つの濃度を変更することによって、研磨パッド１０６に供給される研磨流体の組成を変更する。典型的には、光学検出デバイス１７２は、排液路を通って流れる研磨流体及び研磨流体副生成物を照明するための、光源（ＬＥＤ光源、ＵＶ光源、又はレーザなど）を更に備える。
【００２４】
［００２７］本書では、流体供給システム１２０は、複数の分注ノズル１２６（例えばドリップノズル、スプレーノズル、又はこれらの組み合わせ）を更に含む。分注ノズルの各々は、対応する供給ライン１３０に流体連結される。分注ノズル１２６の各々は、流体分注アーム１２２の長さに沿った異なる箇所に配置されることにより、その下を研磨パッド１０６が通る際に、研磨パッド１０６上の異なる径方向箇所に、研磨流体又は研磨流体添加物を供給する。一部の実施形態では、供給ライン１３０の各々は、研磨パッド１０６上の対応する径方向箇所における研磨流体及び／又は研磨流体添加物の空間的付与（ｓｐａｔｉａｌ  ｄｏｓｉｎｇ）を可能にするために、通過する研磨流体又は流体添加物の流れ及び／又は流量を制御する、対応するバルブ（図示せず）又は流量コントローラ（図示せず）に、個別に連結される。
【００２５】
［００２８］システムコントローラ１４０は、本書では、メモリ１４２（例えば不揮発性メモリ）及びサポート回路１４３と共に動作可能な、プログラマブルな中央処理装置（ＣＰＵ）１４１を含む。サポート回路１４３は、通常、ＣＰＵ１４１に連結されており、基板研磨プロセスの制御を促進するために、研磨システム１００の様々な構成要素に連結されたキャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電力供給装置など、及びこれらの組み合わせを備える。
【００２６】
［００２９］研磨システム１００の制御を促進するために、ＣＰＵ１４１は、様々な研磨システム構成要素及びサブプロセッサを制御するための、産業用設定で使用される、任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つ（プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）など）である。ＣＰＵ１４１に連結されたメモリ１４２は、非一時的なものであり、典型的には、ローカル又はリモートの、一又は複数の容易に入手可能なメモリ（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は他の任意の形態のデジタル記憶装置）である。
【００２７】
［００３０］本書では、メモリ１４２は、ＣＰＵ１４１によって実行されると研磨システム１００の動作を促進する命令を包含する、コンピュータ可読記憶媒体の形態のもの（例えば不揮発性メモリ）である。メモリ１４２内の命令は、プログラム製品（例えば、ミドルウェアアプリケーション、機器ソフトウェアアプリケーションなどといった、本開示の方法を実装するプログラム）の形態のものである。プログラムコードは、いくつかの異なるプログラミング言語のいずれかに適合しうる。一例では、本開示は、コンピュータシステムと共に使用されるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として、実装されうる。プログラム製品のプログラム（複数可）が、（本書に記載の方法を含む）実施形態の機能を規定する。
【００２８】
［００３１］例示的なコンピュータ可読記憶媒体は、（ｉ）情報が恒久的に記憶される、書込不能記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって可読なＣＤ−ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、又は任意の種類の固体状態不揮発性半導体メモリといった、コンピュータ内の読取専用メモリデバイス）、及び、（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される、書込可能記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ若しくはハードディスクドライブの中のフロッピーディスク、又は任意の種類の固体状態ランダムアクセス半導体メモリ）を含むが、これらに限定されるわけではない。かかるコンピュータ可読記憶媒体は、本書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読指令を保有している場合、本開示の実施形態となる。
【００２９】
［００３２］図２は、一実施形態による、基板を研磨する方法のフロー図である。方法２００は、アクティビティ２０１で、研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することを含む。本書では、研磨流体は光学マーカ（従来型の水溶性染料又は蛍光染料など）を含む。一部の実施形態では、研磨流体は、その一又は複数の成分に共有結合された、発色団又は蛍光体を含む。例えば、一部の実施形態では、研磨流体は、研磨流体の研磨材に共有結合連結されかつ研磨流体中に懸濁された、発色団又は蛍光体を含む。
【００３０】
［００３３］方法２００は、アクティビティ２０３で、研磨パッドのスキャン領域における複数の箇所で、スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することを含む。一部の実施形態では、光学センサはカメラ（フレームカメラ又はラインスキャンカメラなど）を含み、複数の箇所は、カメラによって捕捉された画像内の画素に対応する。方法２００は、アクティビティ２０５で、光学情報をシステムコントローラに通信することを含む。本書では、光学情報は、空間情報（例えば画素）及び光強度情報を含む。一部の実施形態（例えば、カメラがＲＧＢフレームカメラ又はＲＧＢラインスキャンカメラである実施形態）では、光学情報は光波長を更に含む。
【００３１】
［００３４］方法２００は、アクティビティ２０７で、光学情報を使用してスキャン領域における研磨流体分布を特定することを含む。一部の実施形態（例えば、光学マーカが蛍光染料又は蛍光体を含む実施形態）では、光強度及び光強度の変動が、スキャン領域全体に分布した研磨流体の量及び研磨流体の量の変動を示す。他の実施形態（例えば、光学マーカが従来型の水溶性染料又は発色団を含む実施形態）では、光波長（すなわち、光学マーカによって反射された光の色）及び／又は光強度が、研磨流体の組成、及び、スキャン領域全体に分布した研磨流体中の研磨流体添加物の量の変動を示す。
【００３２】
［００３５］他の実施形態では、方法２００は、研磨流体の組成（研磨流体中の一又は複数の添加物の濃度など）を特定することを含む。例えば、一部の実施形態では、研磨流体は、複数の流体成分（一又は複数の添加物など）であって、各々が異なる色の光学マーカ（典型的には、赤色染料、青色染料、及び／又は緑色染料といった、異なる色の水溶性染料）を含む、複数の流体成分の混合物を含む。ゆえに、生成された研磨流体の色、及び研磨流体から反射される光の波長が、混合された混合物の組成（すなわち、複数の流体成分の各々の相対量）を特定するために、使用されうる。典型的には、複数の流体成分は、生成された研磨流体が研磨パッドに供給される前に、使用時点型の流体分配システムのインシトゥミキサを使用して、混合される。かかる実施形態では、光学センサは、典型的には、ＲＧＢフレームカメラ又はＲＧＢラインスキャンカメラを含む。
【００３３】
［００３６］方法２００は、アクティビティ２０９で、研磨流体の供給を変更することを含む。本書では、研磨流体の供給を変更することは、研磨パッド上の一又は複数の径方向箇所にそれぞれ供給される研磨流体の一又は複数の流量を変更すること、供給箇所を変更すること、研磨流体の組成を変更すること、又はこれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、方法２００は、ＬＥＤ光源（例えば赤色、緑色、若しくは又は青色のＬＥＤ光源）又はＵＶ光源といった、スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源を使用して、研磨面のスキャン領域を照明することを、更に含む。
【００３４】
［００３７］図３は、別の実施形態による、基板を研磨する方法のフロー図である。方法３００は、アクティビティ３０１で、研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することを含み、研磨流体は一又は複数の添加物を含み、一又は複数の添加物の各々が１つの光学マーカを含む。一部の実施形態（例えば、研磨流体が複数の添加物を含み、添加物の光学マーカのそれぞれが異なる色（赤、青、又は緑など）を含む実施形態）では、生成された研磨流体は、それぞれの光学マーカの色の組み合わせである色（例えば紫）になる。
【００３５】
［００３８］方法３００は、アクティビティ３０３で、研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することを含む。典型的には、光学情報は、空間情報、光強度、及び光波長を含む。一部の実施形態では、空間情報は、光学センサ（例えばカメラ）によって捕捉された画像の画素を含み、各画素は、スキャン領域の複数の箇所のうちの一箇所に対応する。方法３００は、アクティビティ３０５で、研磨流体中の一又は複数の添加物のうちの一又は複数の、相対濃度を特定することを含む。方法３００は、アクティビティ３０７で、研磨流体中の一又は複数の添加物のうちの少なくとも１つの、相対濃度を変更することを含む。典型的には、一又は複数の添加物の濃度は、生成された研磨流体が研磨パッドの研磨面に供給される前に、インシトゥのフローミキサを使用して変更される。一部の実施形態では、光学センサは、カメラ（ＲＧＢフレームカメラ、ＲＧＢラインスキャンカメラ、モノクロフレームカメラ、又はモノクロラインスキャンカメラなど）を含む。一部の実施形態では、方法３００は、スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源（ＬＥＤ光源又はＵＶ光源など）を使用して、スキャン領域を照明することを更に含む。一部の実施形態では、ＬＥＤ光源によって発される光の波長は、研磨流体の添加物のうちの少なくとも１つで使用される光学マーカの色に対応する（例えば赤色ＬＥＤ光源と赤色染料）。
【００３６】
［００３９］本書の実施形態は、研磨パッドの研磨面上の研磨流体分布を、リアルタイム（フィードフォワード）でモニタし、制御すること、及び／又は、使用時点における研磨流体混合をインシトゥでモニタし、制御することを、できるようにする。研磨パッドの研磨面における研磨流体分布をモニタし、制御することにより、材料層除去速度のばらつき、除去速度均一性の不足、又は不具合（例えば、基板と研磨パッドとの間の界面の研磨流体が不十分であることから生じるマイクロスクラッチ）の増加というリスクなしに、少なくとも、研磨流体の消費低減が可能になる。使用時点における研磨流体混合をインシトゥでモニタし、制御することにより、特定のＣＭＰプロセス又はＣＭＰプロセスシーケンスの特定の部分で、添加物濃度に対する微細な制御が可能になる。典型的には、研磨パッドの表面上の一又は複数の添加物の分布、又は研磨流体中の一又は複数の添加物の濃度は、研磨材料除去速度、材料除去速度均一性、平坦化及びプロセス平坦化の効率、ダイ材料層内厚さ均一性、並びに、研磨条件の所与のセットでの研磨プロセスのＣＭＰ後不具合に、影響を与える。したがって、一部の実施形態では、研磨流体の供給状況を変更すること、又は研磨流体中の一又は複数の添加物の濃度を変更することにより、研磨材料除去速度、材料除去速度均一性、平坦化及びプロセス平坦化の効率、ダイ材料層内厚さ均一性、並びに、研磨条件の所与のセットでの研磨プロセスのＣＭＰ後不具合のうちの、一又は複数が変更される。
【００３７】
［００４０］研磨パッドの表面上の一又は複数の添加物の分布、又は研磨流体中の一又は複数の添加物の濃度は、材料除去速度選択性にも影響を与える。例えば、使用時点における研磨流体混合から受益しうるＣＭＰプロセスの１つは、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰである。ＳＴＩ  ＣＭＰでは、内部に複数のトレンチが形成された層の露出表面（フィールド）からトレンチ充填材料（酸化シリコンなど）を除去するために、研磨が使用される。ＳＴＩ  ＣＭＰプロセスでは、フィールドからトレンチ充填材料層のバルクを除去する時には高速の材料除去速度を有し、フィールド面上の、トレンチ充填材料層の下に配置された下層のストップ層（典型的には窒化ケイ素）には非常に低速の除去速度を有することが、望ましい。残念ながら、バルクトレンチ充填材料の高速除去速度を可能にする研磨流体混合物は、多くの場合、下層のストップ層に対する除去速度選択性が不十分である。除去速度選択性とは、トレンチ充填材料層の除去速度の、ストップ層材料の除去速度に対する比率である。したがって、一部の実施形態では、研磨流体分布に基づいて研磨流体の供給状況を変更することで、研磨プロセスの材料除去速度選択性が変更される。他の実施形態では、研磨流体の一又は複数の添加物のうちの少なくとも１つの濃度を変更することによって研磨流体の組成を変更することは、研磨条件の所与のセットでの、研磨流体の除去速度選択性を変更することを含む。
【００３８】
［００４１］上記の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決まる。
【図１Ａ】
2021515708.tif 000003
【図１Ｂ】
2021515708.tif 000004
【図２】
2021515708.tif 000005
【図３】
2021515708.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月2日(2020.11.2)
【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】
基板を研磨する方法であって、
研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、前記スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記光学情報を使用して、前記スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、
前記研磨流体分布に基づいて前記研磨流体の供給状況を変更することとを含む、方法。
【請求項２】
前記研磨流体の供給状況を変更することが、前記研磨パッド上の一又は複数の径方向箇所にそれぞれ供給される前記研磨流体の一又は複数の流量を変更すること、前記研磨流体の供給箇所を変更すること、前記研磨流体の組成を変更すること、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学センサがカメラを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記カメラがＲＧＢラインスキャンカメラ又はモノクロラインスキャンカメラである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源を使用して、前記スキャン領域を照明することを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記一又は複数の光源が、ＬＥＤ光源、ＵＶ光源、又はこれらの組み合わせである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記光学マーカが蛍光染料である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学情報が空間情報及び光強度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記光学情報が波長を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記空間情報は前記光学センサによって捕捉された画像の画素を含み、各画素は、前記複数の箇所のうちの一箇所に対応する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
システムコントローラによって実行されると基板を研磨する方法を実施する命令が記憶された、コンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、前記スキャン領域の方を向いた光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記光学情報を使用して、前記スキャン領域における研磨流体分布を特定することと、
前記研磨流体分布に基づいて前記研磨流体の供給状況を変更することとを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記研磨流体の供給状況を変更することが、前記研磨パッド上の一又は複数の径方向箇所にそれぞれ供給される前記研磨流体の一又は複数の流量を変更すること、前記研磨流体の供給箇所を変更すること、前記研磨流体の組成を変更すること、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記光学センサがカメラを含む、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記方法が、前記スキャン領域の方を向いた一又は複数の光源を使用して、前記スキャン領域を照明することを更に含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記光学情報が空間情報及び光強度を含む、請求項１１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記光学情報が波長を更に含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記空間情報は前記光学センサによって捕捉された画像の画素を含み、各画素は、前記複数の箇所のうちの一箇所に対応する、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
研磨パッド装着面を有する研磨プラテンと、
基板キャリアと、
研磨流体供給システムと、
前記研磨パッド装着面に対向している光学センサと、
前記研磨プラテン上に配置された研磨パッドの少なくとも一部分を照明するよう配置された、一又は複数の光源とを備える、研磨システム。
【請求項１９】
システムコントローラによって実行されると基板を研磨する方法を実施する命令が記憶された、コンピュータ可読媒体を更に備え、前記方法が、
前記研磨パッドの研磨面上の一又は複数の箇所に研磨流体を供給することであって、前記研磨流体が一又は複数の添加物を含み、前記一又は複数の添加物の各々が１つの光学マーカを含む、研磨流体を供給することと、
前記研磨面のスキャン領域における複数の箇所で、光学センサを使用して、光学情報を検出することと、
前記光学情報をシステムコントローラに通信することと、
前記研磨流体中の前記一又は複数の添加物のうちの一又は複数の、濃度を特定することと、
前記研磨流体の前記一又は複数の添加物のうちの少なくとも１つの、濃度を変更することによって、前記研磨流体の組成を変更することとを含む、請求項１８に記載の研磨システム。
【請求項２０】
前記光学センサがカメラを含む、請求項１９に記載の研磨システム。
【国際調査報告】
2021515708.tif 000007
2021515708.tif 000008