(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク形状のベースであって、その表面の上に研磨パッドを受容するように構成され、少なくとも１つの貫通孔を有するディスク形状のベース、及び
前記少なくとも１つの貫通孔内に受容された音響センサであって、前記研磨パッドのベース側表面の非貫通孔の中に受容される、前記ディスク形状のベースの前記表面から突出する部分を有し、コントローラに電気的に連結されるように構成される音響センサ
を備える化学機械研磨（ＣＭＰ）装置用プラテン。
【請求項２】
前記ディスク形状のベースに取り付けられる研磨パッドを更に備え、前記研磨パッドが、そのベース側表面上に、前記音響センサの、前記ディスク形状のベースの前記表面から突出する部分を中に受容するように構成される非貫通孔を有する、請求項１に記載のプラテン。
【請求項３】
前記少なくとも１つの貫通孔が、前記ディスク形状ベースのほぼ中央に、又は中央から約５インチ（約１２．７センチ）径方向外側に、又は中央から約１０インチ（約２５．４センチ）径方向外側に位置決めされる、請求項１に記載のプラテン。
【請求項４】
前記音響センサが、前記ディスク形状のベースの前記表面から約５０ミル（約１．２７ミリメートル）突出する、請求項１に記載のプラテン。
【請求項５】
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを実行するように構成されるＣＭＰ装置であって、
研磨パッドを受容するように構成されたプラテン、
研磨される基板を保持するように構成される基板ホルダ、
音響センサであって、前記ＣＭＰプロセス中に前記プラテン上に位置する研磨パッド内に受容可能となるために前記音響センサの一部が前記プラテンの表面から突出するように前記プラテンに組み込まれる音響センサ、及び
前記音響センサに電気的に連結され、ＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）の破損を検出するために前記音響センサから受信される１つ又は複数の信号を分析するように構成される音響プロセッサ
を備え、前記プラテン又は前記基板ホルダが、前記基板と前記研磨パッドを互いに接触させるように構成される、ＣＭＰ装置。
【請求項６】
前記音響プロセッサが、ＴＳＶの破損の検出に応答して、オペレータに自動的に通知するように更に構成される、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項７】
前記音響プロセッサが、ＴＳＶの破損の検出に応答して、押下力を減少させること、回転速度を減少させること、又はその両方によって、ＴＳＶの破損の検出に応答して、前記ＣＭＰプロセスを自動的に停止又は修正するように更に構成される、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項８】
前記音響センサが、約１００〜５００ｋＨｚの領域にわたって平坦な周波数応答を備え、且つ約５０〜１００Ｈｚの領域を有するハイパスフィルタを備える、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項９】
前記音響センサが、約４０〜６０ｄＢのゲインで音響信号を増幅する、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項１０】
研磨パッドをさらに備え、前記プラテンの前記表面から突出する前記音響センサの一部が前記研磨パッド内に受容されるように、前記音響センサが前記プラテンに組み込まれる、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項１１】
前記音響センサが、前記プラテンのほぼ中央で、又は中央から約５インチ（約１２．７センチ）径方向外側で、又は中央から約１０インチ（約２５．４センチ）径方向外側で、前記プラテンに組み込まれる、請求項５に記載のＣＭＰ装置。
【請求項１２】
Ｓｉ貫通電極（ＴＳＶ）露出処理をモニター且つ制御する方法であって、
ＴＳＶの破損事象を特定する処理を実行することであって、
突出するＴＳＶスタブを有しない第１の設定基板を用いて基本音響信号を記録すること、
突出するＴＳＶスタブを有する第２の設定基板を用いてＴＳＶ破損音響信号を記録すること、
前記基本音響信号と前記ＴＳＶ破損音響信号とを比較して、ＴＳＶの破損事象を示す信号スパイクを特定することを含む、実行すること、
化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを使用して基板を処理すること、
前記ＣＭＰプロセスの音響放出を感知すること、及び
前記ＴＳＶの破損事象を特定する処理の間に特定された、ＴＳＶ破損事象を示す前記信号スパイクに基づいてＴＳＶの破損を検出するために、前記音響放出を分析すること
を含む方法。
【請求項１３】
ＴＳＶの破損の検出に応答して、オペレータに自動的に通知することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ＴＳＶの破損の検出に応答して、前記ＣＭＰプロセスを自動的に停止又は修正することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記自動的に修正することが、ＴＳＶの破損の検出に応答して、押下力を減少させること、回転速度を減少させること、又はその両方によって、前記ＣＭＰプロセスを自動的に修正することを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
［０００１］本出願は、２０１３年５月１日に出願された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＡＣＯＵＳＴＩＣＡＬ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＴＨＲＯＵＧＨ−ＳＩＬＩＣＯＮ−ＶＩＡ  ＲＥＶＥＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」（代理人整理番号第２０６５４号）と題する米国非仮特許出願第１３／８７４，４９５号から優先権を主張し、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
［０００２］本発明は、概して、半導体装置の製造、より具体的には、ＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）の背面化学機械研磨に関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］化学機械平坦化としても知られる化学機械研磨（ＣＭＰ）は、半導体基板上の集積回路（ＩＣ）の製造において通常使用されるプロセスである。ＣＭＰプロセスは、部分的に処理された基板から形態的な特徴及び材料を取り除き、後続する処理のために平坦な表面を生成することができる。ＣＭＰプロセスでは、基板の表面に対して押し付けられる１つ又は複数の回転研磨パッド上に、研磨剤及び／又は化学的に活性な研磨溶液が使用される場合がある。基板は、基板を回転させる基板ホルダ内で保持されることができる。基板ホルダは、更に、回転研磨パッドの表面にわたって基板を前後に振動させることができる。
【０００４】
［０００４］ＩＣの製造においては、３Ｄパッケージングを使用して、回路機能及び／又はコンパクトな設置面積におけるパフォーマンスを向上させることができる。３次元パッケージングには、積層されたＩＣチップを電気的に接続するためにＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）を使用して、交互に積層したＩＣチップを相互接続することが伴う場合がある。ＴＳＶは、基板を通って延在する垂直な導電体である。基板の背面からＴＳＶにアクセスするためには（下方の別のＩＣに引き続き電気接続することを目的として）、ＣＭＰをＴＳＶ露出処理（ＴＳＶ  ｒｅｖｅａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）で使用することができる。ＴＳＶ露出処理は、基板の背面を磨き且つエッチングし、ＴＳＶを裏側表面から突出するスタブ（ｓｔｕｂ）として露出させることを含んでもよい。次に、誘電体膜を裏側表面上に堆積することができる。ＣＭＰを使用して、突出するスタブを取り除き、裏側表面を研磨して誘電体膜の厚みを所望する厚みにすることができ、ＴＳＶ露出処理が完成する。しかしながら、ＴＳＶの破損（すなわち、１つ又は複数のスタブの破損）が生じる場合があり、これによって基板が破壊される場合がある。したがって、ＴＳＶ露出処理の改善が望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］１つの態様によると、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置用プラテンが提供される。プラテンは、表面の上に研磨パッドを受容するように構成され、少なくとも１つの貫通孔を有するディスク形状のベース、及び少なくとも１つの貫通孔内に受容され、且つディスク形状のベースの表面から突出する音響センサであって、コントローラに電気的に連結されるように構成される音響センサを備える。
【０００６】
［０００６］別の態様によると、ＣＭＰプロセスを実行するように構成される化学機械研磨（ＣＭＰ）装置が提供される。ＣＭＰ装置は、研磨パッドを備えるプラテン、研磨される基板を保持するように構成される基板ホルダを備え、プラテン又は基板ホルダが、基板と研磨パッドを互いに接触させるように構成され、ＣＭＰプロセス中に研磨パッド又は基板に近接するように位置決めされる音響センサ、及び音響センサに電気的に連結され、ＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）の破損を検出するために音響センサから受信される１つ又は複数の信号を分析するように構成される音響プロセッサを備える。
【０００７】
［０００７］更なる態様によると、ＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）露出処理をモニター且つ制御する方法が提供される。この方法は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを使用して基板を処理すること、ＣＭＰプロセスの音響放出を感知すること、及びＴＳＶの破損を検出するために音響放出を分析することを含む。
【０００８】
［０００８］本発明の更に他の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から容易に明らかになることができ、本発明を実行するために企図されるベストモードを含む数々の例示的な実施形態及び実装形態が記載且つ図示される。本発明は、他の実施形態及び異なる実施形態を更に含んでもよく、その幾つかの詳細は、すべて本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な側面で修正してもよい。したがって、図面及び説明は、事実上例示的であるとみなすべきであり、限定的であるとみなすべきではない。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。本発明は、本発明の範囲に含まれるすべての修正例、同等物、及び代替例を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
［０００９］以下で説明される図面は、例示のみを目的としている。図面は、決して本発明の範囲を限定することが意図されていない。
【図１】先行技術に従って、ＴＳＶの破損を有しないＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）露出処理を経ている半導体基板の連続する断面図を示す。
【図２】先行技術に従って、破損を有しないＴＳＶを示す。
【図３】先行技術に従って、ＴＳＶの破損を有するＴＳＶの破損を有する半導体基板の断面図を示す。
【図４】先行技術に従って、破損を有するＴＳＶを示す。
【図５】実施形態に係る化学機械研磨（ＣＭＰ）システムの概略部分側面図を示す。
【図６Ａ】実施形態に従って、ＣＭＰシステムのプラテンの上面図を示す。
【図６Ｂ】実施形態に従って、ＣＭＰシステムのプラテン及び研磨パッドの側断面図（図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿って切り取った）を示す。
【図７】実施形態に従って、ＴＳＶ露出処理をモニター且つ制御する方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１７］これより、添付の図面に示される本開示の例示的な実施形態を詳細に参照する。可能な限り、同じ部分又は類似部分を参照するために、図面全体にわたって、同じ参照番号が使用される。
【００１１】
［００１８］１つの態様では、ＣＭＰ（化学機械研磨）を使用するＴＳＶ（Ｓｉ貫通電極）露出処理は、ＴＳＶの破損を検出し、且つそれに自動的に応答するために、音響的にモニター且つ制御されてもよい。幾つかのＩＣ製造プロセスにおいては、ＴＳＶの破損は、ＣＭＰの間により頻繁に起こる場合があり、ＴＳＶアスペクト比（すなわち、ＴＳＶの直径に対する露出したＴＳＶスタブの高さ）は高い（例えば、小さい直径を有するＴＳＶ）場合がある。高アスペクト比のＴＳＶによって、ＩＣが、より高い密度のチップ間の相互接続を有することが可能になる場合がある。しかしながら、高アスペクト比ＴＳＶでは、剛性がより低い場合があり、結果として、基板の裏側表面から露出したＴＳＶスタブを取り除くＣＭＰプロセス中に破損がより起きやすい。
【００１２】
［００１９］１つ又は複数の音響センサは、ＣＭＰシステム内に位置決めされ、ＣＭＰプロセス中に音響放出を受信することができる。１つ又は複数の音響センサは、例えば、基板ホルダ及び／又は研磨パッドプラテンに連結されてもよい。幾つかの実施形態では、研磨パッドプラテンは、その中に組み込まれ、研磨パッドプラテン上に取り付けられる研磨パッド内に延在する１つ又は複数の音響センサを有してもよい。
【００１３】
［００２０］幾つかの実施形態では、１つ又は複数の音響センサによって受信される音響放出は、システムコントローラ及び／又は音響プロセッサによって分析され、ＴＳＶの破損を検出することができる。音響プロセッサは、ＣＭＰシステムコントローラの一部、又は代替的に、ＣＭＰシステムコントローラに連結される別個の独立型構成要素であってもよい。ＴＳＶの破損の検出に応答して、システムコントローラ及び／又は音響プロセッサは、１つ又は複数の是正措置を自動的に開始することができる。例えば、幾つかの実施形態では、オペレータは、ＴＳＶの破損を通知されることができる。追加的に又は代替的に、ＣＭＰプロセスは、システムコントローラ及び／又は音響プロセッサ内で予めプログラムされ得るように、例えば、所定の量で基板又は研磨パッドの押下力を他方に対して減少させることによって、所定の量で研磨パッド及び／又は基板の回転速度を減少させることによって、及び／又はその両方の組み合わせによって、自動的に修正されてもよい。幾つかの実施形態では、ＣＭＰプロセスは、ＴＳＶの破損の検出に応答して、自動的に停止及び／又はシステムコントローラのエンドポイントルーチンに制御移行されてもよい。
【００１４】
［００２１］他の態様では、図１Ａから図７に関連して以下でより詳しく説明されるように、ＴＳＶ露出処理をモニター且つ制御する方法が提供される。
【００１５】
［００２２］図１Ａから図１Ｃは、先行技術に従って、ＢＶＲ（裏側ビア露出（ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｖｉａ  ｒｅｖｅａｌ））ＣＭＰプロセスと呼ばれ得るＴＳＶ露出処理を経ている基板１００を示す。図１Ａは、ＴＳＶ露出処理によって部分的に処理された裏側表面１０２Ａ有する基板１００を示す。基板１００は、シリコン基層１０４、金属（例えば、銅）層１０５、金属層１０６から延在し、且つシリコン基層１０４を越えて突出する複数のＴＳＶ１０８、ＴＳＶ１０８及び金属層１０６を覆うバリア層１１０、及び裏側表面１０２Ａを覆う誘電体層１１２を有してもよい。幾つかの製造プロセスでは、ＴＳＶ１０８は、約２μｍから約４μｍの範囲に及び得るシリコン基層１０４を上回る高さＨを有してもよく、これは、ＴＳＶ１０８からＴＳＶ１０８へと変動し得る。裏側表面１０２Ａを有する基板１００は、図１Ｂ及び図１Ｃに示される更なるＴＳＶ露出処理のためのＣＭＰシステムで受容されてもよい。
【００１６】
［００２３］図１Ｂは、更に処理された裏側表面１０２Ｂを有する基板１００を示し、誘電体層１１２及びバリア層１１０は、ＣＭＰプロセスによって、ＴＳＶ１０８の上面１０９から取り除かれた可能性がある。ＣＭＰプロセスは、ＴＳＶの破損が起きないという条件の下、図１Ｃの裏側表面１０２Ｃが生成されるまで、基板１００の裏側表面１０２Ｂから材料を取り除くこと、及び／又は、基板１００の裏側表面１０２Ｂを研磨することを継続する場合がある。図１Ｃで示されるように、ＴＳＶ１０８は、誘電体層１１２の表面１１３と面一であってもよく、又は、幾つかの製造プロセスでは、所望される薄さの誘電体層１１２が得られるまで、微妙により低くてもよい。図示されるように、幾つかの銅のディッシング１１１がＴＳＶ１０８の端面上で起こり得る。最終的なソフトバフが提供される場合があり、それにより、表面の仕上げが制御され、表面の小さな傷や欠陥が取り除かれる。ＴＳＶの破損が起きなかった場合、基板１００の最終的な表面の状態は、ＴＳＶ露出処理が完了したときに図１Ｃに示されるように見える場合がある。
【００１７】
［００２４］図２は、ＴＳＶの破損なくＴＳＶ露出処理が完了したときに、ＴＳＶ２０８及び周囲の裏側基板表面２０２を有する基板２００の顕微鏡写真を示す。
【００１８】
［００２５］図３は、先行技術に係る、ＴＳＶの破損を有する処理済裏側表面３０２を有する基板３００を示す。ＴＳＶの破損によって、基板の表面にわたって再加工不能なスクラッチ及び／又は傷が生じる場合があり、これにより、ＩＣチップの収率及び信頼性に悪影響が及ぶ場合がある。基板３００は、シリコン基層３０４、金属（例えば、銅）層３０６、ＴＳＶ３０８ａ及び３０８ｂ、バリア層１１０、及び誘電体層３１２を有してもよい。ＴＳＶ３０８ｂは、ＣＭＰプロセス中に壊れてしまった場合がある。この破損により、処理中にシリコン基層３０４を金属汚染に曝し得る酸化物のガウジング（ｏｘｉｄｅ  ｇｏｕｇｉｎｇ）３１５が引き起される場合がある。幾つかの実施形態では、ＴＳＶ３０８ｂは、例えば、比較的柔らかい材料である銅で形成されてもよい。ＴＳＶの破損によって生じるシリコン基層３０４上の銅の汚れは、ポストパッケージング電気テスト（ｐｏｓｔ−ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｅｓｔｉｎｇ）の間、ＩＣの品質及び／又は信頼性に潜在的に影響を及ぼす場合がある。
【００１９】
［００２６］図４は、ＴＳＶの破損が起きた後の、ＴＳＶ４０８及び周囲の裏側基板表面４０２を有する基板４００の顕微鏡写真を示す。図示されているように、表面の実質的なスクラッチ及び傷は、ＣＭＰプロセス中のＴＳＶ４０８の破損の後に生じる場合がある。更に、ＴＳＶの破損によって引き出された可能性のある金属粒によって、例えば、金属パッド４１４（すなわち、ＴＳＶ４０８の上面）が更なる処理に必要とされる１つ又は複数の仕様を満たさなくなる場合があり、これにより、ＩＣの収率及び／又は信頼性に更に影響が及ぶ場合がある。
【００２０】
［００２７］図５は、１つ又は複数の実施形態に係る化学機械研磨（ＣＭＰ）システム５００を示す。ＣＭＰシステム５００は、研磨パッド５１６と接触する基板５０１を保持するように構成されてもよく、ＴＳＶ露出処理の一部として基板５０１上でＣＭＰプロセスを実行するために使用されてもよい。基板５０１は、部分的に又は完全に形成されたトランジスタ及びその中に形成される複数のＴＳＶを含むパターン化されたウエハなどのケイ素含有ウエハであってもよい。ＴＳＶ露出処理を基板５０１上で実行することができるように、基板５０１を第２キャリアウエハ又は他の適切なバッキングに付着（例えば、接着剤を介して）させてもよい。研磨パッド５１６は、プラテン５１８上に取り付けられてもよく、プラテン５１８は、ディスク形状であってもよく、シャフト５２０によってプラテン５１８に連結される適切なモータ（図示せず）によって回転する。プラテン５１８は、約１０〜２００ｒｐｍの間で回転してもよい。他の回転速度を用いてもよい。
【００２１】
［００２８］基板５０１は、基板ホルダ５２２内で保持されてもよい。基板ホルダは、更にリテーナ又はキャリアヘッドと呼ぶことができる。幾つかの実施形態では、基板５０１は、真空を介して基板ホルダ５２２に保持されてもよい。他の適切な基板保持技法を使用してもよい。幾つかの実施形態では、基板ホルダ５２２は、研磨パッド５１６と接触するように及び研磨パッド５１６から離れるように、基板５０１を移動させる（すなわち、図示のように上下に）ように構成されてもよい。基板ホルダ５２２を、回転させてもよく、幾つかの実施形態では、研磨パッド５１６が基板５０１の裏側表面と接触して回転するにつれて、研磨パッド５１６の表面にわたって前後に振動させてもよい。幾つかの実施形態では、基板ホルダ５２２の振動速度は、約０．１ｍｍ／秒と５ｍｍ／秒の間であってもよい。他の振動率を用いてもよい。幾つかの実施形態では、基板ホルダ５２２は、約１０〜２００ｒｐｍの間で回転させてもよい。他の回転速度を用いてもよい。振動は、研磨パッド５１６の中央部分と径方向側との間で生じる場合がある。幾つかの実施形態では、基板ホルダ５２２は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な輪郭形状の５ゾーン圧力ヘッド（Ｃｏｎｔｏｕｒ，  ５−ｚｏｎｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｈｅａｄ）であってもよい。
【００２２】
［００２９］他の実施形態では、研磨パッド５１６／プラテン５１８と基板５０１／基板ホルダ５２２の位置を逆にしてもよい。つまり、研磨パッド５１６とプラテン５１８は、オーバーヘッドアセンブリ又は研磨ヘッドの一部であってもよく、又はそれに取り付けられてもよい。オーバーヘッドアセンブリ又は研磨ヘッドは、研磨パッド５１６を、基板ホルダ５２２内で保持される基板５０１の裏側表面から離れるように上方に、且つそれと接触するように下方に移動させるように構成される。
【００２３】
［００３０］スラリ５２４（化学研磨液）を研磨パッド５１６に適用し、分配器５２６によって研磨パッド５１６と基板５０１との間に挿入してもよい。分配器５２６は、１つ又は複数の適切なコンジットを介してスラリ供給器５２８に連結されてもよい。ポンプ５３０、バルブ５３２、又は他の液体搬送及び移送機構は、研磨パッド５１６の表面に計量された量のスラリ５２４を供給することができる。幾つかの実施形態では、分配器５２６によって、スラリ５２４を基板５０１の前の研磨パッド５１６の表面上に施してもよく、それにより、スラリ５２４を、基板５０１の前で受容することができ、研磨パッド５１６の回転によって、研磨パッド５１６と基板５０１との間に引き寄せることができる。
【００２４】
［００３１］幾つかの実施形態では、ＣＭＰシステム５００の１つ又は複数の部品は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によるＲｅｆｌｅｘｉｏｎ（登録商標）ＧＴ（商標）ＣＭＰシステムと同等であるか、又はそれに基づいてもよい。
【００２５】
［００３２］ＣＭＰシステム５００は、基板５０１上で実行されるＣＭＰプロセス中に生じる音響放出を感知するように動作可能な１つ又は複数の音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂを更に含んでもよい。幾つかの実施形態では、ＣＭＰシステム５００は、音響センサ５３４ａ又は５３４ｂのうちの１つのみを含んでもよい。他の実施形態では、ＣＭＰシステム５００は、音響センサ５３４ａ及び５３４ｂの両方を含んでもよい。更に他の実施形態では、ＣＭＰシステム５００は、２つ以上の音響センサを含んでもよく、音響センサ５３４ａ及び５３４ｂについて示される場所以外の場所に位置決めされてもよい。
【００２６】
［００３３］音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂは、ＣＭＰプロセス中に研磨パッド５１６及び／又は基板５０１に近接するように位置決めされてもよい。幾つかの実施形態では、音響センサ５３４ａは、任意の適切な態様でプラテン５１８（又はオーバーヘッド研磨ヘッド）に物理的に連結されてもよい。例えば、音響センサ５３４ａは、プラテン５１８に機械的に締結されるブラケット内に取り付けられてもよい。幾つかの実施形態では、プラテン５１８は、共に取り付けられる上方プラテン及び下方プラテン（図示せず）を含むアセンブリであってもよい。上方プラテンは、その上に取り付けられる研磨パッド５１６を有してもよく、音響センサ５３４ａは、例えばブラケット又は他の適切な機構を介して、上方プラテンに組み込まれるか、又はその下に取り付けられてもよく、或いは、例えば下方プラテンの外側端部に組み込まれるか、又はそれに取り付けられてもよい。幾つかの実施形態では、ブラケット又は他の適切な機構は、音響センサ５３４ａが研磨パッドと常に接触を維持することを確実にするばね装填機構を含んでもよい。幾つかの実施形態では、ブラケット又は他の適切な機構は、緩衝パッドを含んでもよく、それにより、信号の減衰又は劣化が減少する。電源及び信号ケーブル（信号接続５３６ａによって少なくとも部分的に表すことができる）は、幾つかの実施形態では、プラテン５１８（又は上述のプラテンアセンブリの下方プラテン）を経由し、高周波数（例えば、約１ＭＨｚ）の８ターミナルスリップリング（８−ｔｅｒｍｉｎａｌ  ｓｌｉｐ  ｒｉｎｇ）を介してセンサ５３４ａに接続されてもよい。幾つかの実施形態では、音響センサ５３４ｂは、音響センサ５３４ａに加えて又は代えて、任意の適切な態様で基板ホルダ５２２に物理的に連結されてもよい。例えば、音響センサ５３４ｂは、基板ホルダ５２２に機械的に締結されるブラケット内に取り付けられてもよい。音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂは、代替的に、基板５０１及び研磨パッド５１６に対する他の適切な位置に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂは、プラテン５１８、基板ホルダ５２２、及び／又はＣＭＰシステム５００の任意の他の適切な構成要素（例えば、図６Ａ及び図６Ｂに関連する後述のプラテン６１８を参照）に直接作り付けられるか、又は組み込まれてもよい。
【００２７】
［００３４］音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂは、無線又は有線の信号接続５３６ａ及び／又は５３６ｂのそれぞれを介して、ＣＭＰプロセスからの音響放出に基づいて、ＴＳＶの破損を検出するように構成される音響プロセッサ５３８及び／又はシステムコントローラ５４０に電気的に連結されるように構成されてもよい。
【００２８】
［００３５］音響プロセッサ５３８は、図示されるようなシステムコントローラ５４０の一部、或いは、システムコントローラ５４０に電気的に連結され得る別個の独立型構成要素であってもよい。システムコントローラ５４０は、ＴＳＶ露出処理に使用される１つ又は複数のＣＭＰプロセスを含むＣＭＰシステム５００の動作を制御することができるプロセッサ５４２を含んでもよい。幾つかの実施形態では、システムコントローラ５４０は、音響プロセッサ５３８に連結されない及び／又は音響プロセッサ５３８を含まない場合があり、その代わりに、プロセッサ５４２に本明細書に記載の音響プロセッサ５３８の機能を更に実行させる場合がある。
【００２９】
［００３６］音響プロセッサ５３８は、音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂによって送信される音響放出を表す１つ又は複数の信号を受信するように構成されてもよい。音響プロセッサ５３８は、音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂから受信される１つ又は複数の信号を分析することによって、ＴＳＶの破損を検出するように構成されてもよい。音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂから受信された１つ又は複数の信号は、時間とともに変動し得る振幅（例えば、音響放出強度を表す）を有してもよい。音響プロセッサ５３８は、時間変動信号を受信するように構成されてもよく、その振幅を１つ又は複数の閾値及び／又は閾値帯（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｂａｎｄ）に対して比較することができる。それらの閾値を越える信号振幅又はそれらの閾値帯外の信号振幅は、ＴＳＶの破損を示す場合がある。幾つかの実施形態では、受信信号の処理には、受信信号の波形の特定の態様又は領域を予め設定された閾値と比較することが含まれてもよい。音響プロセッサ５３８は、適切な信号フィルタリング、増幅、変換（例えば、Ａ／Ｄ変換）、及び構成要素の処理を含んでもよく、データ及び１つ又は複数の分析値を記憶するように構成される適切なメモリを含んでもよい。データ及び分析値は、例えば、音響プロセッサ５３８及び／又はシステムコントローラ５４０の任意の適切な記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又は他のメモリ）に記憶されてもよい。１つ又は複数の記憶された分析値及びデータは、ＴＳＶの破損の検出に関連する１つ又は複数のＣＭＰプロセスをモニター且つ制御するために使用されてもよい。
【００３０】
［００３７］幾つかの実施形態では、音響的データを処理するために周波数に基づく分析が使用されてもよい。音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂからの音響信号を高サンプリングレートで取得することによって、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの定常信号分析又はウェーブレットパケット変換（ＷＰＴ）などの非定常信号分析を使用することが可能になる場合がある。ＷＰＴは、受信された音響信号を２つの部分、信号識別性（ｓｉｇｎａｌ  ｉｄｅｎｔｉｔｙ）の近似値を生成することができる低周波数構成要素、及び信号の詳細を生成することができる高周波数の構成要素に分解してもよい。後続の近似値が次々に分解されることによって、この分解が繰り返されてもよい。
【００３１】
［００３８］他の実施形態では、音響的データを処理するために時間に基づく分析が使用されてもよい。例えば、ＴＳＶの破損事象が、信号対雑音比に関して十分に大きな信号スパイク（ｓｉｇｎａｌ  ｓｐｉｋｅ）を所有するという条件の下で、例えば、音響センサ５３４ａ及び／又は５３４ｂから受信された音響信号の単純な二乗平均平方根（ｒｍｓ）がモニターされてもよい。
【００３２】
［００３９］受信された音響信号をＴＳＶの破損事象と関連付けるために、幾つかの実施形態で次の設定手順が使用されてもよい。突出するＴＳＶスタブを有しない第１の設定基板は、ＣＭＰプロセスを経て、正規化のために基本音響信号データを生成することができる。非常に高く突出するＴＳＶスタブ（例えば、５μｍの直径を有する１５μｍの長さ）を有する第２の設定基板は、ＣＭＰプロセスを経る場合がある。第２の設定基板は、例えば、光学検査又はスキャニング電子顕微鏡を使用して、ＴＳＶの破損の処理の後に検査されてもよい。第１の設定基板及び第２の設定基板からの記録された信号の大きさの比較を行うことができる。安定状態のＣＭＰプロセス中の基本信号の上の音響活動で視認できる任意の信号スパイクは、破損信号として分類されてもよく、これらは、次にＴＳＶの破損事象を関連付けるために使用してもよい。
【００３３】
［００４０］音響プロセッサ５３８は、１つ又は複数の是正措置を開始することによって、ＴＳＶの破損の検出に自動的に反応することができる。是正措置は、例えば、警報を引き起すことによって、オペレータに通知すること、或いは、システムコントローラ５４０に連結されるディスプレイ装置上の警告又は他の種類のメッセージを表示することを含んでもよい。是正措置は、追加的に又は代替的に、ＴＳＶの破損の検出に応答して、ＣＭＰプロセスを自動的に停止することを含んでもよい。是正措置は、追加的に又は代替的に、ＴＳＶの破損の検出に応答して、ＣＭＰプロセスの１つ又は複数のパラメータを自動的に修正することを含んでもよい。例えば、音響プロセッサ５３８は、研磨パッド５１６に対して基板ホルダ５２２が（又はその逆の順序で）適用する押下力（ｄｏｗｎ  ｆｏｒｃｅ）を自動的に減少させるように、及び／又は、ＴＳＶの破損の検出に応答して、音響プロセッサ５３８又はシステムコントローラ５４０によって実行された、１つ又は複数のプログラムされたルーチンに従って、基板ホルダ５２２、プラテン５１８、又はその両方の回転速度を自動的に減少させるように構成されてもよい。これによって、ＣＭＰシステム５００が、修正された処理パラメータを用いて後続の基板を自動的に処理し続けることを可能にする場合がある。
【００３４】
［００４１］図６Ａと図６Ｂは、１つ又は複数の実施形態に係る、例えば、ＣＭＰシステム５００などのＣＭＰ装置において使用することができる研磨パッド６１６及びプラテン６１８のアセンブリ６００を示す。プラテン６１８は、ディスク形状のベース６４４の表面６１７上の研磨パッド６１６を受容するように構成されるディスク形状のベース６４４を含んでもよい。ディスク形状のベース６４４は、１つ又は複数の貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃを有してもよい。つまり、幾つかの実施形態では、ディスク形状のベース６４４は、貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃのうちの１つのみ、又は貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃのうちの２つのみ、又は３つ以上の貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃを有する場合がある。
【００３５】
［００４２］プラテン６１８は、貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃそれぞれに受容される１つ又は複数の音響センサ６３４ａ、６３４ｂ及び／又は６３４ｃを更に含んでもよい。幾つかの実施形態では、音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃそれぞれで摩擦嵌合してもよい。他の実施形態では、音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、任意の適切な態様で、ディスク形状のベース６４４に物理的に連結されてもよく、又はディスク形状のベース６４４と一体的に形成されてもよい。幾つかの実施形態では、プラテン６１８は、その中に受容される音響センサを有しない貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃを備えてもよい。
【００３６】
［００４３］幾つかの実施形態では、音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、距離Ｄ１だけディスク形状のベース６４４の表面６１７から突出することができる。距離Ｄ１は、音響信号減衰を減少させるために選択されてもよい。音響信号減衰は、研磨パッド６１６の幾つかの実施形態である、例えば、ポリウレタン軟質（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｓｏｆｔ）ＳＵＢＡ（商標）の部分において生じ得る。幾つかの実施形態では、距離Ｄ１は、約５０ミル（約１．２７ｍｍ）であってもよい。これにより、音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃのうちの１つ又は複数は、研磨パッド６１６の研磨表面６２１に確実に近接し得る一方で、研磨中に損傷を受ける恐れがない。
【００３７】
［００４４］幾つかの実施形態では、音響センサ６３４ａは、プラテン６１８のほぼ中央に配置されてもよい。この中央位置によって、処理中の基板への音響センサ６３４ａの距離が確実に一定に留まるようにすることができる。音響センサ６３４ｂは、プラテン６１８の中央から径方向外側に距離Ｄ２離れたところに配置されてもよく、音響センサ６３４ｃは、プラテン６１８の中央から径方向外側に距離Ｄ３離れたところに配置されてもよい。１つ又は複数の実施形態では、距離Ｄ２は、プラテン６１８の中央から径方向外側約５インチ（約１２．７センチ）であってもよく、距離Ｄ３は、プラテン６１８の中央から径方向外側約１０インチ（約２５．４センチ）であってもよい。幾つかの実施形態では、約１０インチ（約２５．４センチ）の距離Ｄ３は、音響センサ６３４ｃが各回転パス上の基板に最も近接するように配置される。幾つかの実施形態では、ＣＭＰプロセス中に基板が音響センサ６３４ｃから離れるとき、受信された音響的データがフィルターアウトされる。距離Ｄ２及び／又はＤ３は、代替的に他の適切な長さを有してもよい。
【００３８】
［００４５］音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、それぞれ、有線又は無線接続を介して、コントローラ又は音響プロセッサに電気的に連結されてもよい。幾つかの実施形態では、音響センサ６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、プラテン６１８（すなわち、表面６１７の反対側）の下でそれぞれアクセス可能な電気コネクタ６４６ａ、６４６ｂ、及び／又は６４６ｃを含んでもよい。
【００３９】
［００４６］図６Ｂを参照すると、研磨パッド６１６は、ディスク形状のベース６４４上に取り付けられてもよく、研磨パッド６１６のベース側表面６１９上に１つ又は複数の非貫通孔６３５ａ、６３５ｂ、及び６３５ｃを有してもよい。非貫通孔６３５ａ、６３５ｂ、及び６３５ｃは、距離Ｄ１ほどの深さを有してもよく、その中に１つ又は複数の音響センサ６３４ａ、６３４ｂ，及び／又は６３４ｃのそれぞれの突出する部分を受容するように構成されてもよい。非貫通孔６３５ａ、６３５ｂ、及び６３５ｃの数及び位置は、それぞれ、プラテン６１８の貫通孔６３３ａ、６３３ｂ、及び６３３ｃの数及び位置に対応することができる。研磨パッド６１６は、例えば、中に１つ又は複数の非貫通孔６３５ａ、６３５ｂ、及び６３５ｃが形成されるＳＵＢＡ（商標）ＩＶサブパッドを備えるＩＣ１０００（商標）研磨パッドと同一であるか、又は類似してもよい。
【００４０】
［００４７］幾つかの実施形態では、任意の１つ又は複数の音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、圧電、トランスデューサ、及び／又は加速度計のタイプのセンサであってもよく、それぞれが、高い信号対雑音比を有してもよい。音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、幾つかの実施形態では、約１００〜５００ｋＨｚの領域の上に平坦な周波数応答を含んでもよい。幾つかの実施形態では、任意の１つ又は複数の音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、約４０〜６０ｄＢのゲインで音響信号を増幅することができる。音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、幾つかの実施形態では、約５０Ｈｚ〜１００Ｈｚの領域を有するハイパスフィルタを有してもよい。任意の適切な音響センサをセンサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃのために使用してもよい。
【００４１】
［００４８］図７は、１つ又は複数の実施形態に係る、ＴＳＶ露出処理をモニター且つ制御する方法７００を示す。プロセスブロック７０２では、方法７００は、ＣＭＰプロセスを使用して基板を処理することを含んでもよい。ＣＭＰプロセスは、ＴＳＶ露出処理の一部であってもよい。例えば、図１Ａ〜図１Ｃ、及び図５を参照すると、裏側表面１０２Ａを有する基板１００が、ＣＭＰシステム５００で受容されてもよい。裏側表面１０２Ｂ及び１０２Ｃ、或いは３０２に関連して図示且つ説明されるように、基板１００は、ＣＭＰプロセスのために、基板ホルダ５２２に取り付けられて又は付着されてもよく、且つ研磨パッド５１６に対して押圧されてもよい。
【００４２】
［００４９］プロセスブロック７０４では、ＣＭＰプロセスの音響放出を感知することが起きてもよい。図５、図６Ａ、図６Ｂを参照すると、音響放出の感知は、音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃのうちの任意の１つ又は複数によって実行されてもよい。音響放出は、例えば、図１Ａの裏側表面１０２Ａ又は図５の基板５０１を有する基板１００などの基板が、図５の研磨パッド５１６又は図６Ａ及び図６Ｂの研磨パッド６１６などの研磨パッドで処理されるＣＭＰプロセスからのものであってもよい。音響センサ５３４ａ、５３４ｂ、６３４ａ、６３４ｂ、及び／又は６３４ｃは、基板１００又は５０１の処理の結果生じる音響放出を感知することができ、それらの音響放出を表す電気信号を、例えば、システムコントローラ５４０及び／又は音響プロセッサ５３８などのコントローラ及び／又は音響プロセッサに送信することができる。
【００４３】
［００５０］プロセスブロック７０６では、方法７００は、ＴＳＶの破損を検出するために音響放出を分析することを含んでもよい。音響放出の分析は、１つ又は複数の受信信号の１つ又は複数のパラメータ（例えば、振幅）を１つ又は複数の閾値及び／又は閾値範囲に比較することを含んでもよい。１つ又は複数の受信信号は、ＣＭＰプロセスからの音響放出を表すことができ、１つ又は複数の閾値及び／又は閾値範囲は、ＴＳＶの破損がＣＭＰプロセス中に起きたかどうかを示すことができる。１つ又は複数の閾値及び／又は閾値範囲は、ＴＳＶの破損が生じた第１の設定基板及びＴＳＶの破損が生じていない第２の設定基板で実行される、１つ又は複数のベースラインＣＭＰプロセス中に予め決定されている場合がある。
【００４４】
［００５１］決定ブロック７０８でＴＳＶの破損が検出された場合、方法７００は、プロセスブロック７１０に進んでもよい。例えば、幾つかの実施形態では、受信された音響信号における高いスパイクは、予め定義されたアルゴリズムに従って、方法７００がプロセスブロック７１０に進むことを引き起す場合がある。このアルゴリズムは、例えば、音響プロセッサ５３８上で実行されるプログラムの一部、又は、例えば、システムコントローラ５４０上で実行されるエンドポイントソフトウェアの一部であってもよい。ＴＳＶの破損が検出されない場合、方法７００は、決定ブロック７１２に進んでもよい。
【００４５】
［００５２］プロセスブロック７１０では、方法７００は、ＴＳＶの破損の検出に自動的に応答することを含んでもよい。幾つかの実施形態では、これは、現在処理される基板を再加工することができるかもしれないオペレータに自動的に通知することを含んでもよい。幾つかの実施形態では、方法７００は、例えば、押下力を減少させること、回転速度を減少させること、又はその両方によって、追加的に又は代替的に、ＣＭＰプロセスを自動的に修正することによって、ＴＳＶの破損の検出に応答してもよい。方法７００は、追加的に又は代替的に、ＣＭＰプロセスを自動的に停止することによって、ＴＳＶの破損の検出に応答してもよい。このことは、ターミナルブロック７１４に直接進む（破線で示されるパス）ことによって、又は、幾つかの実施形態では、決定ブロック７１２に進むことによって、発生する場合がある。ＹＥＳという応答が自動的に引き起される場合があり、結果として、ＣＭＰプロセスが効果的に停止される。他の状況では、方法７００は、決定ブロック７１２に進んでもよい。
【００４６】
［００５３］決定ブロック７１２では、方法７００は、ＣＭＰプロセスのエンドポイントが検出されたかどうかを決定することを含んでもよい。エンドポイント検出は、例えば、ＣＭＰシステム５００のシステムコントローラ５４０などのＣＭＰシステムのシステムコントローラによって実行されてもよい。幾つかの実施形態では、ＴＳＶ露出処理のためのエンドポイント検出は、図１Ｃ及び図２で示されるように、ＴＳＶが誘電体酸化物表面と面一に平坦化されるポイントを検出することを含んでもよい。このエンドポイント検出は、モータ駆動（例えば、研磨パッドの回転）の、例えば、音響分析及び／又はモータトルクフィードバック（ｍｏｔｏｒ  ｔｏｒｑｕｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）によって決定されてもよい。音響分析とモータトルクフィードバックとの両方が、処理されている材料が変化するにつれて起こり得る摩擦変化に基づいてもよい。例えば、ＣＭＰプロセスが、基板表面上の金属材料を主に取り除く／研磨することから、基板表面上の酸化物材料を主に取り除く／研磨することへと変化するにつれて、基板表面と研磨パッドとの間に摩擦変化が生じる場合がある。この摩擦変化は、１つ又は複数の受信された音響信号において及び／又は受信されたモータトルクフィードバックにおいて示されることができる。追加的に又は代替的に、ＴＳＶ露出処理のためのエンドポイント検出は、特定の酸化物の厚みを示す白色光分光器（ｗｈｉｔｅ  ｌｉｇｈｔ  ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｐｈ）に基づいて決定されてもよい。エンドポイントが決定ブロック７１２で検出された場合、方法７００は、終了ブロック７１４に進んでもよい。さもなければ、方法７００は、プロセスブロック７０４に戻ることができる。
【００４７】
［００５４］終了ブロック７１４では、方法７００並びにＣＭＰプロセスを使用する基板の処理が終了することができる。
【００４８】
［００５５］以上のプロセス及び方法７００の決定ブロックは、図示及び説明される順番及びシーケンスに限定されない順番及びシーケンスで実行又は実施されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、プロセスブロック７０４は、プロセスブロック７０６及び／又は７１０と、或いは／並びに、決定ブロック７０８及び／又は７１２と同時に実行されてもよい。
【００４９】
［００５６］当業者であれば、本明細書に記載の発明は、広範囲の実用及び適用が可能であることを容易に理解するべきである。本明細書の記載以外の本発明の多くの実施形態及び適応例、並びに、多くの変形例、修正例、及び同等の構成は、本発明の実体又は範囲から離れることなく、本発明及び本発明の以上の記載から、明白であり、或いは、合理的に示唆される。したがって、本発明は、特定の実施形態に関連して詳細に本発明で説明されているが、本開示は、例示のみであり、本発明の例を提示し、本発明の完全且つ可能な開示を提供するために作成されているに過ぎないことを理解するべきである。本開示は、本発明を開示される特定の装置、デバイス、アセンブリ、システム、又は方法に限定することが意図されておらず、逆に、本発明の範囲に含まれるすべての修正例、同等物、及び代替物を網羅することが意図されている。
【図１】
0006397896.tif 000002
【図２】
0006397896.tif 000003
【図３】
0006397896.tif 000004
【図４】
0006397896.tif 000005
【図５】
0006397896.tif 000006
【図６Ａ】
0006397896.tif 000007
【図６Ｂ】
0006397896.tif 000008
【図７】
0006397896.tif 000009