(57)【要約】【課題】統合ステアリングをともなう終点トリガの方法および装置を提供する。【解決手段】化学機械研磨プロセスにおける終点トリガの発明が開示される。センサアレイは、終点検出区域を有する研磨ベルトの下に配置され、終点検出区域は、終点窓か、研磨ベルトに空いた穴か、または研磨ベルトの半透明部分であって良い。次に、ＣＭＰプロセス中に研磨ベルトが回転され、研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて、終点検出区域の横位置が決定される。研磨ベルトの特定部分は、終点窓か、トリガスロットか、または反射性材料によって覆われている部分の研磨ベルトであって良い。センサアレイは、状況に応じて、電荷結合素子（ＣＣＤ）かまたはセンサの直線配列であって良い。動作時には、どのセンサが研磨ベルトの特定部分によって覆われているかに基づいて、位置情報が決定される。次に、この位置情報は、ベルトステアリングシステムに伝えられる。そして、ベルトステアリングシステムは、どのセンサが研磨ベルトの特定部分によって覆われるかに基づいて終点窓の横位置を補正する。
2004529492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨プロセスにおける終点トリガの方法であって、
終点検出区域を有する研磨ベルトの下にセンサアレイを配置する動作と、
前記研磨ベルトを回転させる動作と、
前記研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて前記終点検出区域の横位置を決定する動作と、
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記終点検出区域は前記研磨ベルトに空けられた穴である、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記終点検出区域は前記研磨ベルトの半透明区域である、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記終点検出区域は終点窓である、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記研磨ベルトの前記特定部分は前記終点窓である、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記研磨ベルトの前記特定部分はトリガスロットである、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記研磨ベルトの前記特定部分は反射性材料によって覆われている、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記センサアレイは電荷結合素子（ＣＣＤ）である、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記センサアレイはセンサの直線配列である、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、さらに、
どのセンサが前記研磨ベルトの前記特定部分によって覆われているかを決定する動作を備える方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、
前記終点検出区域の前記横位置をベルトステアリングシステムに伝える動作を備える方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記ベルトステアリングシステムは、どのセンサが前記研磨ベルトの前記特定部分によって覆われているかに基づいて、前記終点検出区域の前記横位置を補正する、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記終点検出区域の縦位置に基づいて、終点検出を開始する時間を決定する動作を備える方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記センサアレイによって感知された強さに基づいて前記研磨ベルトの速度を決定する動作を備える方法。
【請求項１５】
化学機械研磨プロセスにおける終点トリガの装置であって、
研磨ベルトの下に設けられたセンサアレイを備え、前記研磨ベルトは終点検出区域を含み、前記終点検出区域の位置は、前記研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて決定される、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記終点検出区域は終点窓である、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
前記研磨ベルトの前記特定部分は前記終点窓である、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、
前記センサアレイはセンサの直線配列である、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
前記終点窓の前記位置は、どのセンサが前記終点窓によって覆われているかに基づいて決定される、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、
前記終点窓の前記位置は、ベルトステアリングシステムに伝えられ、前記ベルトステアリングシステムは、どのセンサが前記終点窓によって覆われているかに基づいて前記終点窓の前記位置を補正する、装置。
【請求項２１】
化学機械研磨プロセスにおける終点トリガのシステムであって、
終点窓を有する研磨ベルトと、
研磨ベルトの下に設けられたセンサアレイであって、前記終点窓の位置は、前記研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて決定される、センサアレイと、
前記終点窓の前記位置に基づいてベルト位置を補正するベルトステアリングシステムと
を備えるシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムであって、
前記研磨ベルトの前記特定部分は前記終点窓である、システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムであって、
前記センサアレイはセンサの直線配列である、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムであって、
前記終点窓の前記位置は、どのセンサが前記終点窓によって覆われているかに基づいて決定される、システム。
【請求項２５】
請求項２１に記載のシステムであって、
終点検出を開始する時間は、前記終点窓の前記位置に基づいて決定される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、化学機械研磨装置に関し、より具体的には、化学機械研磨システムにおける統合型ステアリングをともなう終点トリガの方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、化学機械研磨（ＣＭＰ）システムは、ベルトステーション、オービタルステーション、またはブラシステーションを装備するのが通常であり、その中で、ベルト、パッド、またはブラシを使用したウエハのスクラブ（ごしごし擦ること）、バフ研磨（バフを使用して研磨すること）、および研磨加工（磨きあげること）を行う。ＣＭＰ動作を容易にし、強化するためには、スラリが使用される。スラリは、一般に、ベルト、パッド、ブラシ等の移動処理表面上に導入され、その処理表面はもちろんのこと、ＣＭＰプロセスによってバフ研磨、研磨加工、およびその他の処理を施されている半導体ウエハの表面全体にも分配される。この分配は、一般に、処理表面の動きと、半導体ウエハの動きと、半導体ウエハと処理表面との間に生じる摩擦とを組み合わせることによって達成される。また、ＣＭＰプロセスをいつ終了させるかを決定するために、終点検出メカニズムが使用される。終点検出メカニズムは、終点トリガメカニズムによってトリガされたときに、ウエハの各層を終点窓を通して感知する。
【０００３】
図１Ａは、従来技術によるＣＭＰシステム１００ａを示した図である。ＣＭＰシステム１００ａは、研磨ベルト１０１と、ベルトを物理的に回転させてベルトのステアリングを行うローラ１０２とを備える。ＣＭＰプロセス時には、研磨中のウエハを所定の位置に保持するための止め輪を一般に有するキャリアによって、ウエハ位置１０６にウエハが位置づけられる。ウエハ位置１０６の下には、研磨中のウエハをサポートするためのプラテン１０４がある。終点の検出を容易にするため、研磨ベルト１０１には終点窓１０８が設けられる。
【０００４】
研磨ベルト１０１には、さらに、終点トリガメカニズムと共に使用されるトリガスロット１１０が設けられる。作動時の終点トリガメカニズムは、トリガスロット１１０が終点トリガメカニズムを通過するごとにトリガスロット１１０を検出する。図２に関連して後ほど詳述されるように、終点トリガメカニズムは、次に、終点の検出を制御するＣＭＰコントローラに信号を提供する。このように、従来技術によるＣＭＰシステム１００ａは、終点検出の検知を研磨ベルト１０１の終点窓１０８に同期化させることができる。終点窓１０８の位置を、ウエハ位置１０６の中央に且つプラテン１０４の中央に維持するために、リミットセンサが使用される。
【０００５】
図１Ｂは、従来技術によるＣＭＰシステム１００ｂを示した上面図である。従来技術によるＣＭＰシステム１００ｂは、ローラ１０２と、終点検出の制御を容易にするために終点窓１０８およびトリガスロット１１０を有する研磨ベルト１０１とを備える。終点検出メカニズムは、終点窓１０８が終点検出センサの上方中央に位置するときに、最も良く機能する。したがって、リミットセンサ１１２は、動作時において、研磨ベルト１０１の横位置を検出するために使用される。研磨ベルト１０１が中心からずれると、リミットセンサは、研磨ベルト１０１の位置を検出し、その位置情報をベルトステアリングメカニズムに提供する。すると、ベルトステアリングメカニズムは、ローラ１０２を使用し、研磨ベルト１０１の横位置を調整する。
【０００６】
図２は、従来の終点トリガメカニズム２００を示した図である。終点トリガメカニズム２００は、終点窓１０８およびトリガスロット１１０を有する研磨ベルト１０１を備える。終点トリガメカニズム２００は、さらに、光源２０４からの光を検出するトリガセンサ２０６と、トリガセンサ２０６および終点検出センサ２０８からの情報を受信するＣＭＰコントローラとを備える。終点トリガメカニズム２００は、ＣＭＰプロセスにおいて、ウエハ２０２の現在の層の状態を感知する。
【０００７】
トリガセンサ２０６は、一般に、光源２０４から検出された光の強さをもとにしてトリガスロット１１０の存在を検出する光センサである。具体的に言うと、トリガスロット１１０がトリガセンサ２０６の上方に存在するときを除き、光源２０４からの光は研磨ベルト１０１によってブロックされている。したがって、トリガセンサ２０６によって所定の閾値を上回る強さの光が検出されるときは、トリガスロット１１０が目下のところトリガセンサ２０６の上方に位置している旨のメッセージがＣＭＰコントローラ２１２に送信される。終点窓１０８がトリガスロット１１０から既知の距離だけ離れており、且つベルトの速度も既知であることから、適切な遅延を算出し、その遅延によって、終点窓１０８とプラテン１０４のプラテン窓２１０とが位置合わせされたときに終点データの収集をトリガすることが可能である。
【０００８】
前述したように、ベルトのステアリングは、リミットセンサを使用して行われる。終点信号の強さは、一部には、プラテン窓２１０の上方に位置する終点窓１０８が、ベルトの移動方向および同方向を横切る方向にどの程度位置合わせされているかに依存する。しかしながら、従来のＣＭＰシステム１００ａ，１００ｂは、終点窓１０８の位置付けおよび終点データ収集の同期化を、互いに無関係の別々の方法を使用して行っている。具体的に言うと、ベルトの移動方向を横切る方向への位置合わせは、リミットセンサを使用して決定され、ベルトの移動方向への位置合わせは、トリガセンサ２０６を使用した終点窓１０８とプラテン窓２１０との同期化によって決定される。
【０００９】
終点窓１０８をプラテン窓２１０に対して位置合わせするために、２つの独立した方法が使用されるので、終点検出システムおよびシステムセットアップ時間の両方に対し、信頼度の問題が生じる。したがって、終点検出の信頼度を向上させると共に、システムのセットアップ時間を短縮させる、改良された高信頼度の終点トリガメカニズムシステムおよびその方法が必要とされる。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、概して、終点窓の縦位置および横位置ならびに研磨ベルトのベルト速度を決定するセンサアレイを提供することによって、これらのニーズを満たす。一実施形態では、化学機械研磨プロセスにおける終点トリガの方法が開示される。センサアレイは、終点検出区域を有する研磨ベルトの下に配置され、終点検出区域は、終点窓か、研磨ベルトに空いた穴か、または研磨ベルトの半透明部分であって良い。次いで、ＣＭＰプロセス中に研磨ベルトが回転され、研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて、終点検出区域の横位置が決定される。研磨ベルトの特定部分とは、終点窓か、トリガスロットか、または反射性材料によって覆われた研磨ベルトの一部であって良い。さらに、センサアレイは、状況に応じて電荷結合素子（ＣＣＤ）または線形センサアレイのいずれかであって良い。動作時には、どのセンサが研磨ベルトの特定部分に覆われているかに基づいて、位置情報が決定される。位置情報は、次に、ベルトステアリングシステムに通知され、このベルトステアリングシステムは、どのセンサが研磨ベルトの特定部分によって覆われているかに基づいて、終点窓の横位置を補正する。終点検出を開始する時間は、終点窓の縦位置に基づいており、ベルトの速度は、センサアレイによって感知される強さに基づいて決定することができる。
【００１１】
別の一実施形態では、化学機械研磨プロセスにおける終点トリガの装置が開示される。この装置は、終点検出区域を有する研磨ベルトの下に配置されたセンサアレイを含み、終点検出区域は、終点窓か、研磨ベルトに空いた穴か、または研磨ベルトの半透明部分であって良い。この装置は、研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて、終点検出区域の位置を決定する。前述したように、研磨ベルトの特定部分とは、終点窓か、トリガスロットか、または反射性材料によって覆われた研磨ベルトの一部であって良く、センサアレイは、状況に応じて電荷結合素子（ＣＣＤ）または線形センサアレイのいずれかであって良い。
【００１２】
本発明によるさらに別の一実施形態では、化学機械研磨プロセスにおける終点トリガのシステムが開示される。このシステムは、終点窓を有する研磨ベルトと、研磨ベルトの下に設けられたセンサアレイとを備える。センサアレイは、研磨ベルトの特定部分によって覆われているセンサアレイの部分に基づいて、終点窓の位置を決定することができ、研磨ベルトの特定部分は、終点窓か、トリガスロットか、または反射性材料によって覆われた研磨ベルトの一部であって良い。システムは、さらに、終点窓の位置に基づいてベルトの位置を補正するベルトステアリングシステムを備える。
【００１３】
本発明による実施形態は、アレイに含まれる複数の検出素子からの信号を論理的に相関させることによって、複数の検出地点に基づいた確認的な同期とステアリング情報を得ることができる。この能力は、ＣＭＰプロセスにおけるベルトステアリングおよび終点検出の頑強性および信頼度を大幅に向上させる。また、別々の２つの機能を単一の検出装置にまとめることによって、本発明の実施形態は、システムのセットアップを大幅に簡略化し、且つ信頼度を向上させることができる。
【００１４】
本発明による実施形態は、さらに、ウェットな環境において複数のセンサを使用することによって、ドライな環境用に設計された単一のセンサが使用される従来技術のシステムにおいてしばしば生じるエラーの回数を低減させる。本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例示した添付の図面と併せて行われる以下の詳細な説明から明らかになる。
【００１５】
本発明および上記以外のその他の利点は、添付の図面と併せて行われる以下の説明を参照することによって、最も良く理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＣＭＰ環境における統合型のベルトステアリングをともなう終点トリガメカニズムに関する発明が開示される。本発明は、センサアレイを使用することによって、終点検出トリガリング機能およびベルトステアリング機能の両方を単一の検知装置に組み込む。以下の説明では、数々の詳細を具体的に設定することによって、本発明の十分な理解を得られるようにする。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全部を設定しなくても実施され得る。また、本発明が不必要に不明瞭化される事態を回避するため、周知のプロセス工程の詳細な説明は省略した。
【００１７】
図１Ａ、図１Ｂ、および図２は、従来技術に関して説明したものである。図３は、終点トリガメカニズムを備えるＣＭＰシステム３００を、本発明の一実施形態に従って示している。終点トリガメカニズムは、研磨ベルト３０４の下方に配置されたセンサアレイ３２２を備えるように設計される。周知のように、キャリア３０８は、ウエハ３０１を保持し、ウエハ３０１を研磨ベルト３０４の表面に作用させるように設計される。研磨ベルト３０４は、ローラ３０２ａ，３０２ｂの周りをベルト運動方向３０５に移動するように設計される。
【００１８】
研磨ベルト３０４には、一般に、ウエハ３０１の化学機械研磨を補助するスラリ３０６が供給される。この実施形態では、ＣＭＰシステム３００は、さらに、トラック３２０に接続された調整ヘッド３１６を備える。調整ヘッドは、研磨ベルト３０４の表面をin-situ（同一工程）方式またはex-situ（別工程）方式でスクラブするように設計される。周知のように、研磨ベルト３０４の調整は、研磨ベルト３０４の表面を再調整して研磨動作の性能を向上させるように設計される。続いて詳述されるように、センサアレイ３２２は、ＣＭＰプロセス中に終点データ収集をトリガすると共にベルト位置情報を提供するために使用される。
【００１９】
図４は、終点トリガシステム４００を本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム４００は、終点窓４１４を有する研磨ベルト３０４と、光源４０２と、センサアレイ３２２と、プラテン窓４１０を有するプラテン４０８と、終点検出センサ４１２と、ベルトステアリングシステム４０６に連絡しているＣＭＰコントローラ４０４とを備える。なお、本出願において使用される終点窓という用語は、センサアレイ３２２が研磨ベルト３０４を通して光源４０２からの光を検出することを可能にするメカニズムを意味する。したがって、終点窓４１４は、例えばベルトに空いた穴であって良い。また、実施形態によっては、ベルトに開口部を設ける必要のない場合もある。例えば、研磨ベルトの半透明部分が終点窓として機能しても良い。これらの実施形態では、センサアレイ３２２は、研磨ベルト自体を通して光を検出することができる。
【００２０】
図４に示されたセンサアレイ３２２は、光源４０２からの光を検出できる複数のセンサを備えているが、後ほど詳述されるように、本発明の実施形態は、他のタイプのセンサアレイを使用することも可能である。ＣＭＰプロセス中の研磨ベルト３０４の回転にともなって、終点窓４１４がセンサアレイ３２２の真上に来ると、センサアレイ３２２によって感知される光の強さは急増する。したがって、センサアレイ３２２によって光の強さの急増が感知されるときは、すなわち終点窓４１４がセンサアレイ３２２の真上にあるときであり、その光情報がＣＭＰコントローラ４０４に提供される。
【００２１】
すると、ＣＭＰコントローラ４０４は、研磨ベルトの速度およびセンサアレイ３２２とプラテン窓４１０と間の距離を使用して、終点窓４１４が終点検出センサ４１２の真上にきて終点検出センサ４１２による終点データ収集が実施されるまでの遅延を計算する。このように、センサアレイ３２２は、終点データ収集のための終点トリガメカニズムとして機能する。
【００２２】
また、センサアレイ３２２は、センサアレイ３２２に対する終点窓４１４の横位置情報を提供する。この横位置情報は、後ほど詳述されるように、位置補正用にベルトステアリングシステム４０６に提供される。
【００２３】
図５は、終点トリガメカニズムの横位置検出素子を、本発明の一実施形態に従って示した図である。図５は、センサ５００ａ，５００ｂ，５００ｃを有するセンサアレイの上方に位置する研磨ベルト３０４の終点窓４１４を示している。また、照明コーン（円錐状の照明）５０２を生成する光源４０２も図示されている。終点窓４１４の横位置は、どのセンサが照明コーン５０２によって照射されており、どのセンサが照射されていないかを決定することによって、決定することができる。
【００２４】
図５は、終点窓４１４がセンサアレイの上方中央に位置し、したがってプラテン窓に位置合わせされている状態を示している。センサ５００ａは、センサ５００ｃと同様に照明されない。なぜなら、センサ５００ａ，５００ｃは、研磨ベルト３０４によって照明コーン５０２から隔てられているからである。しかしながら、センサ５００ｂは、終点窓４１４を通して照明コーン５０２による照射を受ける。図５の実施形態では、センサアレイとプラテン窓とが位置合わせされるので、図５は、終点窓がプラテン窓に対して正確に位置合わせされた状態を示している。このとき、５００ａのセンサの１つでも照射されるならば、研磨ベルトはセンサ５００ｃの方向に移動する必要がある。同様に、５００ｃのセンサの１つでも照射されるならば、研磨ベルトはセンサ５００ａの方向に移動する必要がある。このように、終点窓の横位置は、センサアレイを構成する複数のセンサ５００ａ，５００ｂ，５００ｃを使用して決定し、補正することができる。
【００２５】
また、研磨ベルト３０４の縦位置および速度は、終点窓４１４の前縁および後縁を使用して決定することができる。具体的に言うと、終点窓４１４の前縁は、研磨ベルト３０４の縦位置を決定するために使用することができる。このため、センサ５００ｂが光源４０２の照明コーン５０２によって照射されているとき、終点窓４１４はセンサアレイの上方に位置する。研磨ベルト３０４の速度は、終点窓４１４の前縁がセンサを通過してから終点窓４１４の後縁がセンサを通過するまでの時間間隔によって決定することができる。終点窓４１４の前縁から後縁までの距離は既知であるので、研磨ベルト３０４の速度の計算にはセンサアレイのセンサの照射時間を使用することができる。
【００２６】
図中では、センサアレイが研磨ベルト３０４の終点窓４１４の下に位置する状態が示されているが、終点トリガメカニズムでは、トリガスロットを使用することも可能である。この場合、センサアレイは、トリガスロットに対して位置合わせされるので、ベルトの位置情報は、トリガスロットを通して検出される光に基づいて決定される。
【００２７】
図６は、終点トリガシステム６００を本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム６００は、複数のセンサ５００ａ，５００ｂ，５００ｃを有するセンサアレイ３２２を備える。図６には、さらに、終点窓４１４が示されている。図６には、終点窓の２つの位置、すなわち第１の横位置４１４ａおよび第２の横位置４１４ｂが示されている。
【００２８】
終点窓の第１の横位置４１４ａは、その位置にある終点窓１４１ａがプラテン窓に対して正確に位置合わせされ、終点データを良く収集できる状態にあることを示している。この位置にあるとき、センサアレイ３２２のセンサ５００ａ，５００ｃは研磨ベルトによって覆われるので、光源からの照射を受けない。この場合のセンサアレイ３２２は、センサ５００ｂが照射され、なお且つセンサ５００ａ，５００ｃが照射されないときに、終点窓４１４ａがプラテン窓に対して位置合わせされ、終点データを良く収集できるように構成される。したがって、位置４１４ａにある終点窓は、プラテン窓に対して正しく位置合わせされている。
【００２９】
終点窓の第２の横位置４１４ｂは、その位置にある終点窓４１４ｂが、プラテン窓に対して位置合わせされていない状態を示している。このとき終点窓４１４ｂは、センサ５００ｃの上方に位置しているので、５００ｃのセンサの一部は、終点窓がセンサアレイ３２２を通過するときに光源による照射を受ける。センサ５００ｃにおける実際の検出個数および検出光の強さは、終点窓４１４ｂをプラテン窓に対して正確に位置合わせするために必要とされるベルトステアリングシステムによる補正量を決定するために使用される。終点窓の横位置は、このように、必要に応じて決定し、補正することができる。
【００３０】
前述したように、本発明の実施形態は、センサアレイ３２２のセンサによって検出された光の強さを分析することによって研磨ベルトの速度を決定することもできる。図７は、本発明の実施形態によるセンサアレイによって検出された光の強さを示したグラフ７００である。強さのグラフ７００に示したように、センサアレイのセンサによって検出された光の強さ７０２は、終点窓の位置と共に変動する。具体的に言うと、終点窓がセンサアレイの上方に位置していないときは、センサアレイによって検出される光の強さは、光の強さ７０２のグラフの両端に示されるように低い。
【００３１】
しかしながら、終点窓がセンサアレイの上方に位置するときは、センサアレイによって検出される光の強さ７０２は急激に変化する。具体的に言うと、終点窓の前縁がセンサアレイを通過すると共に、光の強さは急増する。そして、終点窓全体がセンサアレイの上方に位置するときは、光の強さは高台部分に達する。最後に、終点窓の後縁がセンサアレイを通過すると共に、光の強さは激減する。終点窓の前縁がセンサアレイを通過した時刻であると推定される時点７０４は、強さ７０２のグラフにおいて、低値部分から高台部分に達するまでの時間を分析することによって計算することができる。同様に、終点窓の後縁がセンサアレイを通過した時刻であると推定される時点７０６は、強さ７０２のグラフにおいて、高台部分から低値部分に達するまでの時間差を分析することによって計算することができる。そして、終点窓の前縁から後縁までの物理的な距離が既知であることから、時点７０４と時点７０６との時間差を使用して、ベルトの速度を計算することができる。
【００３２】
図８は、終点トリガシステム８００を、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム８００は、終点窓４１４を有する研磨ベルト３０４の下に配置されたセンサアレイ３２２を含む。センサアレイ３２２は、ベルトステアリング制御４０６と、終点検出システム８０２と、ディスプレイ８０４とに連結されたＣＭＰコントローラ４０４に連結されている。
【００３３】
使用時のセンサアレイ３２２は、ＣＭＰプロセスにおいて、終点窓４１４がセンサアレイ３２２の上方に位置するときに終点窓４１４の存在を検出する。前述したように、センサアレイ３２２は、光の存在を検出することによって、そしてセンサアレイ３２２のどのセンサが光の存在を検出したかを決定することによって、終点窓４１４の縦位置および横位置の両方を決定する。センサデータは、次に、ＣＭＰコントローラ４０４に伝送され、ＣＭＰコントローラ４０４は、センサデータを分析することによって、終点窓４１４の位置および研磨ベルト３０４の速度を決定する。終点窓４１４の縦位置は、終点検出システム８０２が終点データ収集をトリガするために適した時刻を計算するために使用される。終点窓４１４の横位置は、終点窓をプラテン窓に対して正しく位置合わせするために必要とされる位置補正の量を決定するために使用される。この情報は、ベルトステアリング制御４０６に提供される。また、終点窓の位置情報およびベルトの速度は、ディスプレイ８０４を使用してユーザに表示される。
【００３４】
本発明の実施形態は、アレイに含まれる複数の検出素子からの信号を論理的に相関させることによって、複数の検出ポイントに基づいた確認的な同期化およびステアリング情報を得ることができる。この能力は、ＣＭＰプロセスにおけるベルトステアリングおよび終点検出の頑強性および信頼度を大幅に向上させる。本発明の実施形態は、また、別々の２つの機能を単一の検出装置にまとめることによって、システムのセットアップを大幅に簡略化し、且つ信頼度を向上させることができる。本発明の実施形態は、さらに、ウェットな環境で複数のセンサを使用することによって、ドライな環境用に設計された単一のセンサが使用される従来技術のシステムにおいてしばしば生じるエラーの回数を低減させる。
【００３５】
前述したように、本発明の実施形態によって実際に使用されるセンサアレイは、多くの様々な形で構成することができる。例えば、図９Ａは、電荷結合素子（ＣＣＤ）方式の終点トリガシステム９００ａを、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム９００ａは、終点窓４１４を有する研磨ベルト３０４の上に配置された光源４０２を含む。光源の下には、ＣＣＤ  ３２２ａを備えるセンサアレイが配置されている。
【００３６】
ＣＣＤは、基本的に、光によって充電することが可能な電子メモリである。ＣＣＤは、可変の電荷を保持することができる。このため、ＣＣＤは、カメラやスキャナにおいて可変の光を記録するために使用される。ＣＣＤは、アナログであるのが通常であり、一般に、特定のＭＯＳトランジスタを使用して作成される。可変の電荷を定量化して不連続な値を得るためには、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用することができる。したがって、終点窓４１４の横位置および縦位置は、ＣＣＤ３２２ａを構成するトランジスタの状態を分析することによって決定することができる。
【００３７】
図９Ｂは、反射方式の終点トリガシステム９００ｂを、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム９００ｂは、研磨ベルト３０４の下に設けられた反射性材料９０２と、反射性材料９０２に反射した光を検出するセンサアレイ３２２ｂとを含む。図９Ｂに示された実施形態では、センサアレイ３２２ｂは、研磨ベルト３０４にトリガスロットを設けた場合と同様に、研磨ベルト３０４から見て反射性材料９０２と同じ側に配置して良い。したがって、終点窓が終点トリガシステム９００ｂを妨害することはない。
【００３８】
反射性材料がセンサアレイ３２２ｂの上方を通過するとき、光は強く反射されてセンサアレイに戻り、センサアレイ３２２ｂのセンサによって検出される。前述したように、反射光を検出するセンサの数および位置が、終点窓の位置を決定する。また、反射光が検出される時間の長さを使用して、研磨ベルト３０４の速度を決定することもできる。
【００３９】
図９Ｃは、光ファイバ方式の終点トリガシステム９００ｃを、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム９００ｃは、終点窓４１４を有する研磨ベルト３０４の上に配置された光源４０２を含む。研磨ベルト３０４の下方には、光電子アレイセンサ９０４に連結された複数の光ファイバ束９０６を備えるセンサアレイ３２２ｃが配置される。光電子アレイセンサ９０４は、ＣＭＰシステムから一定の距離に配置され得る。
【００４０】
動作時には、終点窓の真下に位置する光ファイバ束９０６が、光源４０２による照射を受け、終点検出システムにトリガ信号を提供することができる。終点窓の外側に位置する光ファイバ束９０６は、照射を受けないので、終点窓の横位置４１４ｂは、光電子アレイセンサ９０４のセンサ画素のアクティブ・非アクティブを分析することによって決定され得る。
【００４１】
図９Ｄは、近接方式の終点トリガシステム９００ｄを、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム９００ｄは、終点窓４１４を備える研磨ベルト３０４の下方に配置された近接センサアレイ３２２ｄを含む。本発明の他の実施形態では、近接センサの代わりに超音波センサを使用することも可能である。動作時の近接センサアレイ３２２ｄは、研磨ベルト３０４の存在を検出することができる。終点窓４１４が近接センサアレイ３２２ｄの上方に配置されているときは、研磨ベルトの存在を検出しているセンサと、終点窓の下方に位置していて研磨ベルトの存在を検出していないセンサとを組み合わせることによって、終点窓の位置情報が決定される。
【００４２】
図９Ｅは、二分岐光ファイバ方式の終点トリガシステム９００ｅを、本発明の一実施形態に従って示した図である。終点トリガシステム９００ｅは、終点窓４１４を有する研磨ベルト３０４の下に設けられた、空間分解能をともなう光ファイバアレイ３２２ｅを備える。二分岐光ファイバアレイ３２２ｅは、光ファイバ束９０８を使用し、光の送信および受信の両方を行う。二分岐光ファイバアレイ３２２ｅは、終点窓４１４に関する位置情報を提供する空間分解能も有している。
【００４３】
図１０は、ＣＭＰプロセスにおける終点トリガの方法１０００を、本発明の一実施形態に従って示したフローチャートである。初期動作１００２では、前処理動作が実施される。前処理動作は、止め輪を使用してウエハを固定する動作、研磨ベルトの表面にスラリを塗布する動作、そして当業者にとって明らかなその他の前処理動作を含む。
【００４４】
動作１００４では、研磨ベルトの下にセンサアレイが配置される。センサアレイは、ＣＭＰプロセス中に終点窓がその真上を通過するように配置され得る。さらに、センサの端を終点窓の幅よりも大きくし、終点窓がプラテン窓に対して正しく位置合わせされたときに、特定のセンサが照射を受けないようにしても良い。したがって、これら特定のセンサのどれかが照射されたときには、終点窓がプラテン窓に対して正しく位置合わせされていないと決定することができる。あるいは、センサアレイは、終点窓がその真上を通過しないように研磨ベルトの側方にも配置され得る。この場合は、トリガスロットを使用して終点窓の位置を決定することができる。
【００４５】
続く動作１００６では、研磨ベルトが回転される。センサアレイが正しく配置されたら、ＣＭＰプロセスが開始される。研磨ベルトは、所定の速度で回転される。この所定の速度は、前述したように、センサアレイおよびベルトステアリング制御を使用して検出および補正を行うことができる。研磨ベルトが回転すると、センサアレイは終点窓の存在を検出し、前述したように、その情報を使用して終点データの収集をトリガする。
【００４６】
動作１００８では、終点窓によって覆われている部分のセンサアレイに基づいて、終点窓の横位置が決定される。センサアレイは、一般に、終点窓がプラテン窓に対して正しく位置合わせされているときに、センサアレイのセンサの一部が研磨ベルトによって光源から隔てられて照射を受けず、その他のセンサが終点窓を通して光源からの照射を受けるように、初期的に構成される。そして、照射されていなかったセンサの１つでも照射されたときには、研磨ベルトは、新しく照射されたセンサと反対の方向に移動する必要が生じる。このように、終点窓の横位置は、センサアレイを構成する複数のセンサを使用して決定し、補正することができる。
【００４７】
なお、前述のように、本出願において使用される終点窓という用語は、センサアレイ３２２が研磨ベルト３０４を通して光源４０２からの光を検出することを可能にするメカニズムを意味する。したがって、終点窓４１４は、例えばベルトに空いた穴であって良い。また、実施形態によっては、ベルトに開口部を設ける必要のない場合もある。例えば、研磨ベルトの半透明部分が終点窓として機能しても良い。このような実施形態では、センサアレイ３２２は、研磨ベルト自体を通して光を検出することができる。
【００４８】
また、研磨ベルトの縦位置および速度は、研磨ベルトの前縁および後縁を使用して決定され得る。具体的に言うと、終点窓の前縁は、研磨ベルトの縦位置を決定するために使用され得る。このため、センサが光源によって照射されるとき、終点窓はセンサアレイの上方に配置されている。さらに、研磨ベルトの速度は、終点窓の前縁がセンサを通過してから終点窓の後縁がセンサを通過するまでの時間間隔によって決定され得る。終点窓の前縁から後縁までの距離が既知であることから、研磨ベルトの速度を計算するにあたっては、センサアレイのセンサの照射時間を使用することが可能である。なお、終点トリガメカニズムには、トリガスロットも使用され得る。この場合、センサアレイは、トリガスロットに対して位置合わせされ、ベルトの位置情報は、トリガスロットを通して検出される光に基づいて決定される。
【００４９】
動作１０１０では、後処理動作が実施される。後処理動作は、終点データ収集、ベルトステアリング、そして当業者にとって明らかであるその他の後処理動作を含む。本発明の実施形態は、アレイに含まれる複数の検出素子からの信号を論理的に相関させることによって、複数の検出ポイントに基づいた確認的な同期化およびステアリング情報を得ることができる。この能力は、ＣＭＰプロセスにおけるベルトステアリングおよび終点検出の頑強性および信頼度を大幅に向上させる。
【００５０】
本発明の実施形態は、また、別々の２つの機能を単一の検出装置にまとめることによって、システムのセットアップを大幅に簡略化し、且つ信頼度を向上させることができる。本発明の実施形態は、さらに、ウェットな環境で複数のセンサを使用することによって、ドライな環境用に設計された単一のセンサが使用される従来技術のシステムにおいてしばしば生じるエラーの回数を低減させる。
【００５１】
以上の説明では、発明の明瞭な理解を促す目的で一部の項目を特定したが、添付した特許請求の範囲の範囲内ならば、一定の変更および修正を加えられることは明らかである。したがって、上述した実施形態は、例示的なものであって限定的なものではなく、本発明は、上述した詳細に限定されることなく、添付した特許請求の範囲およびそ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】
【００５２】
【図１Ａ】従来技術によるＣＭＰシステムを示した図である。
【図１Ｂ】従来技術によるＣＭＰシステムを示した上面図である。
【図２】従来の終点トリガメカニズムを示した図である。
【図３】終点トリガメカニズムを備えるＣＭＰシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図４】終点トリガシステムを本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図５】終点トリガメカニズムの横位置検出素子を、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図６】終点トリガシステムを本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図７】本発明の実施形態によるセンサアレイによって検出された光の強さを示したグラフである。
【図８】終点トリガシステムを本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図９Ａ】電荷結合素子（ＣＣＤ）方式の終点トリガシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図９Ｂ】反射方式の終点トリガシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図９Ｃ】光ファイバ方式の終点トリガシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図９Ｄ】近接方式の終点トリガシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図９Ｅ】二分岐光ファイバ方式の終点トリガシステムを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図１０】ＣＭＰプロセスにおける終点トリガの方法を、本発明の一実施形態に従って示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１００ａ…従来のＣＭＰシステム
１００ｂ…従来のＣＭＰシステム
１０１…研磨ベルト
１０２…ローラ
１０４…プラテン
１０６…ウエハ位置
１０８…終点窓
１１０…トリガスロット
１１２…リミットセンサ
２００…従来の終点トリガメカニズム
２０２…ウエハ
２０４…光源
２０６…トリガセンサ
２０８…終点検出センサ
２１０…プラテン窓
２１２…ＣＭＰコントローラ
３００…ＣＭＰシステム
３０１…ウエハ
３０２ａ，３０２ｂ…ローラ
３０４…研磨ベルト
３０５…ベルト運動方向
３０６…スラリ
３０８…キャリア
３１６…調整ヘッド
３２０…トラック
３２２…センサアレイ
３２２ａ…ＣＣＤ（電荷結合素子）
３２２ｂ…センサアレイ
３２２ｃ…センサアレイ
３２２ｄ…近接センサアレイ
３２２ｅ…二分岐光ファイバアレイ
４００…終点トリガシステム
４０２…光源
４０４…ＣＭＰコントローラ
４０６…ベルトステアリングシステム
４０８…プラテン
４１０…プラテン窓
４１２…終点検出センサ
４１４…終点窓
４１４ａ…第１の横位置
４１４ｂ…第２の横位置
５００ａ，５００ｂ，５００ｃ…センサ
５０２…照明コーン
６００…終点トリガシステム
７００…光の強さのグラフ
７０２…光の強さ
７０４，７０６…推定時刻
８００…終点トリガシステム
８０２…終点検出システム
８０４…ディスプレイ
９００ａ…ＣＣＤ方式の終点トリガシステム
９００ｂ…反射方式の終点トリガシステム
９００ｃ…光ファイバ方式の終点トリガシステム
９００ｄ…近接方式の終点トリガシステム
９００ｅ…二分岐光ファイバ方式の終点トリガシステム
９０２…反射性材料
９０４…光電子アレイセンサ
９０６…光ファイバ束
９０８…光ファイバ束
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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