(57)【要約】  幾つかの実施形態は、ウエハの表面を研磨するように構成された研磨メカニズムを有する装置を含む。研磨メカニズムは、研磨プロセス中に、新鮮なスラリーを使用済みのスラリーに変換する。少なくとも１つのエミッタは、使用済みのスラリー上に、又は使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される。少なくとも１つのデテクタは、使用済みのスラリーを透過する電磁放射線の透過率、又は使用済みのスラリーからの電磁放射線の反射率を検出するように構成される。識別システムは、少なくとも１つのデテクタと結合され、研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成される。制御回路は、識別システムと結合され、識別システムからトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。幾つかの実施形態は研磨方法を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨プロセス中にウエハの表面を研磨するように構成された研磨メカニズムであって、前記研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の鉛直力を前記ウエハの前記表面上に提供する前記研磨メカニズムであって、前記研磨プロセス中に新鮮なスラリーを使用済みのスラリーに変換する前記研磨メカニズムと、
前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成された少なくとも１つのエミッタと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成された少なくとも１つのデテクタと、
前記少なくとも１つのデテクタと結合され、前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、前記使用済みのスラリーの前記特性を識別するとトリガーを送信するように構成された識別システムと、
前記識別システムと結合され、前記識別システムから前記トリガーを受信することに基づいて前記研磨プロセスを停止するように構成された制御回路と
を含む、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのデテクタは、前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率を検出するように構成されたデテクタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのデテクタは、前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成されたデテクタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の存在である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の閾値濃度である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の閾値濃度である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記研磨プロセスによる前記使用済みのスラリー内の前記特性の生成と、前記研磨プロセスの前記停止との間に遅延時間があり、前記遅延時間は約５秒以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記研磨プロセスによる前記使用済みのスラリー内の前記特性の生成と、前記研磨プロセスの前記停止との間に遅延時間があり、前記遅延時間は約２秒以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
研磨プロセス中にスピンするように構成された上面を有するプラテンと、
ウエハを保持し、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハを押し付けるように構成されたウエハホルダであって、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に対して前記ウエハをスピンするように構成され、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に渡って横方向に前記ウエハをスイープするように構成された前記ウエハホルダであって、前記研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハが押し付けられる、前記ウエハホルダと、
前記プラテンの前記上面に隣接するスラリー分配メカニズムと、
前記プラテンの横方向の周囲を取り囲み、前記研磨プロセス中に横方向に排斥された使用済みのスラリーを封鎖するように構成されたシールドと、
前記シールドの下にあり、前記シールドによって封鎖された前記使用済みのスラリーを収集するように構成された鉢部と、
前記使用済みのスラリーが前記鉢部を出て行く前記鉢部中の出口と、
前記出口の下流にあり、前記使用済みのスラリーが前記鉢部から流動する出口の経路と、
前記プラテンの前記上面に沿って、前記シールドに沿って、前記鉢部中に、及び／又は前記出口の経路に沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成された少なくとも１つのエミッタと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成された少なくとも１つのデテクタと、
前記少なくとも１つのデテクタと結合され、前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、前記使用済みのスラリーの前記特性を識別するとトリガーを送信するように構成された識別システムと、
前記識別システムと結合され、前記識別システムから前記トリガーを受信することに基づいて前記研磨プロセスを停止するように構成された制御回路と
を含む、装置。
【請求項１１】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の存在である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の閾値濃度である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の閾値濃度である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記プラテンの前記上面に沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記シールドに沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記鉢部中に前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記出口の経路に沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記使用済みのスラリーに向かってウィンドウを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項２０】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中の、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前のある時間において前記ウィンドウを洗浄するように構成された噴出メカニズムを含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記使用済みのスラリーは導管を通じて流動し、前記少なくとも１つのエミッタは、前記使用済みのスラリーが前記導管内を流動するときに、前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成されたエミッタを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項２２】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中の、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前のある時間において前記導管を洗浄するように構成された噴出メカニズムを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中であって前記研磨プロセスの前記終点が予期される前の第１の期間の間、前記導管を通じた前記使用済みのスラリーの前記流動を封鎖するように構成され、前記研磨プロセスの前記終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、前記導管を通じた前記使用済みのスラリーの前記流動を封鎖しないように構成されたゲートを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、
前継続期間中であって、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前の第１の期間の間、前記導管を通じた前記使用済みのスラリーの前記流動を封鎖するように構成され、前記研磨プロセスの前記終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、前記導管を通じた前記使用済みのスラリーの前記流動を封鎖しないように構成されたゲートと、
前記第２の期間中であって、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前記時間の前に前記導管を洗浄するように構成された噴出メカニズムと
を含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
プラテンの上面に対して横方向にウエハを移動する間に前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハを押し付け、前記ウエハが研磨プロセス中に移動するときに前記ウエハと前記プラテンの前記上面との間に研磨するスラリーを通過させ、前記ウエハと前記プラテンの前記上面との間に前記スラリーが通過するときに前記スラリーが使用済みのスラリーになり、前記ウエハが前記使用済みのスラリー中に材料を喪失し、１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハが押し付けられることと、
前記使用済みのスラリーが前記ウエハから離れて流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて、放出された電磁放射線を仕向けることと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するためにデテクタを利用することと、
前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を検出するために、前記デテクタと結合された電子識別システムを利用することと、
前記使用済みのスラリーの前記特性を識別すると、前記電子識別システムが制御回路へトリガーを送信することと、
前記トリガーを受信することに基づいて前記制御回路が前記研磨プロセスを停止することと
を含む、研磨方法。
【請求項２６】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項２５に記載の研磨方法。
【請求項２７】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の存在である、請求項２５に記載の研磨方法。
【請求項２８】
前記放出された電磁放射線は、前記使用済みのスラリーに向かってウィンドウを通過する、請求項２５に記載の研磨方法。
【請求項２９】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中の、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前のある時間において前記ウィンドウを洗浄液を用いて洗浄することを含む、請求項２８に記載の研磨方法。
【請求項３０】
前記使用済みのスラリーは導管を通じて流動し、前記放出された電磁放射線は、前記使用済みのスラリーが前記導管を通じて流動するときに、前記導管及び前記使用済みのスラリーに向けられる、請求項２５に記載の研磨方法。
【請求項３１】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中の、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前のある時間に前記導管を洗浄液を用いて洗浄することを含む、請求項３０に記載の研磨方法。
【請求項３２】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、前記継続期間中であって、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前の第１の期間の間、前記使用済みのスラリーの前記導管の通過を封鎖することと、前記研磨プロセスの前記終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、前記使用済みのスラリーの前記導管の通過を可能にすることとを含む、請求項３０に記載の研磨方法。
【請求項３３】
前記研磨プロセスの前記終点は、前記研磨プロセスが継続期間の間行われた後に予期され、
前継続期間中であって、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前の第１の期間の間、前記使用済みのスラリーの前記導管の通過を封鎖し、前記研磨プロセスの前記終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、前記使用済みのスラリーの前記導管の通過を可能にすることと、
前記第２の期間中であって、前記研磨プロセスの前記終点が予期される前記時間の前に前記導管を洗浄液を用いて洗浄することと
を含む、請求項３０に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体基板（例えば、シリコン含有のウエハ）の化学機械研磨のための装置及び方法等の研磨装置及び研磨方法。
【背景技術】
【０００２】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、半導体デバイス（例えば、集積回路）の製造中に材料を除去するために利用され得る。例示的なＣＭＰプロセスが図１を参照しながら説明される。具体的には、構築物１０は、支持基部１４の上方に上部構造体１２を含む。構築物１０は、上部構造体１２を除去するため、及び平坦化された表面１５をその上方に有する基部１４を残すためにＣＭＰを受ける。
【０００３】
構造体１２は、単一の材料を含み得、又は複数の材料を含み得、幾つかの実施形態では、塊（mass）、層等と称され得る。
【０００４】
基部１４は半導体基板であり得る。用語“半導体基板”は、半導体ウエハ（単体、又は他の材料を含むアセンブリの何れか）、及び半導体材料層（単体、又は他の材料を含むアセンブリの何れか）等のバルク半導体材料を含むが、それらに限定されない半導体材料（例えば、シリコン、ゲルマニウム等）を含む任意の構築物を意味する。用語“基板”は、上で説明した半導体基板を含むが、それらに限定されない任意の支持構造体を指す。幾つかの用途では、基部１４は、集積回路の製造と関連する１つ以上の材料を含む半導体基板に対応し得る。こうした材料は、例えば、耐火金属材料、障壁材料、拡散材料、絶縁材料等の内の１つ以上を含み得る。
【０００５】
ＣＭＰ中に生じ得る困難性は、ＣＭＰプロセスの終点を判定することと関連する。具体的には、上部構造体１２の全体が除去された直後で、基部１４の任意の相当量を除去する前にＣＭＰプロセスを停止することが望ましいことがある。基部１４が上部構造体１２と比較して相対的に硬質の材料を含む場合、ＣＭＰプロセスの終点は、摩擦の変化によって確認され得る。しかしながら、基部１４が軟質の材料を含む場合、ＣＭＰプロセスの終点を確認することはより困難であり得る。更に、軟質の材料は、軟質材料に過度の圧力が加圧された場合にＣＭＰプロセス中に有害に変形し得、凹面化及び／又はその他の望まない特質をもたらす。
【０００６】
幾つかの側面では、基部１４は、不均質な上面を含み得る。実例として、図２は、半導体ウエハに対応する例示的な基部１４を示す。基部１４の表面１５の領域は、拡大した視点で示され、こうした領域は、複数の材料１６、１８、及び２０を含む。幾つかの用途では、材料１６は、相対的に硬質の材料であり得（例えば、炭素を含み得、本質的に炭素からなり得、又は炭素からなり得）、材料１８及び２０は、相対的に軟質の材料であり得る。実例として、材料１８は、例えば、スピンオン法を利用して堆積した材料等、シリコン、酸素、及び炭素を含み得る。材料２０は、二酸化ケイ素を含み得、本質的に二酸化ケイ素からなり得、又は二酸化ケイ素からなり得、幾つかの場合、低密度の二酸化ケイ素に対応し得る。幾つかの特定用途では、図２の基部１４は、３次元クロスポイント集積回路アーキテクチャの製造中に利用される構築物に対応し得る。
【０００７】
図２の構築物１０の上面１５を露出するためにＣＭＰを利用する困難性は、ＣＭＰ中に過度の圧力が利用される場合、及び／又は所望の終点の到達時に（すなわち、上面１５の初期の露出時に）速やかにＣＭＰが停止しない場合に、より軟質な材料１８及び２０が変形し得ることである。したがって、ＣＭＰの改善された方法を開発することが望ましいであろう。
【０００８】
従来技術のＣＭＰ装置３０が図３及び図３Ａを参照しながら説明される。装置３０は、第１のシャフト３４と結合され、及びスピンする（該スピンは矢印３３により表されている）ように構成されたプラテン（すなわち、テーブル）３２を含む。装置は、第２のシャフト３８と結合され、及びスピンする（該スピンは矢印３５により表されている）ように構成されたウエハホルダ（すなわち、キャリア）３６をも含む。また、ウエハホルダは、プラテン３２の上面に渡って横方向にスイープする（該スイープは矢印３７により表されている）ように構成される。ウエハ１０は、ウエハホルダ３６内に保持される。ウエハ１０は、プラテン３２に面する表面１１を有し、こうした表面は、研磨（すなわち、ＣＭＰ）プロセス中に研磨される。
【０００９】
プラテン３２及びウエハホルダ３６の移動は、コントローラ４０を利用して制御される。こうしたコントローラは、研磨プロセス中のウエハホルダ３６上の下向きの力をも制御し得る。下向きの力は、ウエハ１０をプラテン３２の上面に向かって押し付けるウエハホルダ３６上の鉛直力であり、研磨プロセス中のウエハ１０の表面１１上の鉛直力に対応する。
【００１０】
装置３０は、スラリー４２をプラテン３２上に分配するディスペンサ４０を含む。ディスペンサ４０は、スラリー分配メカニズムの一部とみなされ得、スラリーを含むリザーバ（図示せず）と共に流動表示内にある。
【００１１】
スラリー４２は、プラテン３２の上面に渡ってフィルム４４を形成し、こうしたフィルムは、ウエハ１０の下に拡張する。スラリー４２は、プラテン３２の上面上に分配されると、最初は新鮮なスラリーであるが、ウエハ１０の表面１１を研磨するために利用された後には使用済みのスラリーになる。使用済みのスラリーは、ウエハ１０から除去された材料を運ぶであろう。使用済みのスラリーは、遠心力を通じて外向きに排斥され、スラリーの外向きの移動は、矢印４３を用いて指し示されている。
【００１２】
シールド４６は、プラテン３２の横方向の周囲を取り囲み、研磨プロセス中に横方向に排斥された使用済みのスラリーを封鎖するように構成される。
【００１３】
鉢部４８は、使用済みのスラリーを収集する。鉢部４８は出口５０を含み、スラリーは、出口５０を通じて鉢部を出て行く。説明される鉢部４８は、図３の断面図に沿った出口５０の対を含むことが示されている。鉢部は、幾つかの用途では３つ以上の出口を含み得、又は唯一の出口を含み得る。
【００１４】
幾つかの用途では、ＣＭＰプロセスの終点は、ウエハ１０の表面１１に沿って晒された材料の変化起因する、こうした表面に沿った摩擦の変化によって判定される。摩擦の変化は、プラテン３２の特定のスピン速度を維持するために必要な電力の変化としてコントローラ４０によって検出され得る。図３及び図３ＡのＣＭＰ装置３０は、ＣＭＰプロセスの終点が摩擦の変化によって判定され得る用途において効果的であり得る。
【００１５】
幾つかの用途では、ＣＭＰプロセスの終点は、ウエハ１０の表面１１に沿った摩擦の変化によっては簡単に即座に判定できない。実例として、ウエハ１０上の下向きの力が相対的に軽い（すなわち、研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下である）場合、摩擦の変化は、検出することが困難であり得る。更に、相対的に軽い下向きの力を利用する理由は、ウエハ１０の研磨される最終的な表面が軟質の材料を含む（例示的な軟質の材料は、図２を参照しながら上で説明した二酸化ケイ素材料である）であろうし、所望の終点を越えた研磨は、（図１及び図２を参照しながら上で論じたように）軟質の材料に関して特に問題があり得るからである。したがって、研磨プロセスの終点を判定するのに摩擦の変化が適さないＣＭＰの用途での利用のために改善された装置を開発すること、及びＣＭＰに対する改善された方法を開発することが望ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術の化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを受ける半導体ウエハの断面側面図である。
【図２】図１の研磨された従来技術の半導体ウエハの上面図であり、研磨された半導体ウエハの拡大領域を示す。
【図３】従来技術の研磨装置の断面側面図である。
【図３Ａ】従来技術の研磨装置の部分的上面図である。
【図４】例示的実施形態の研磨プロセスを説明するフローチャート図である。
【図５】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図６】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図７】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図７Ａ】２つの例示的動作モードで示した図７の例示的実施形態の研磨装置の領域の断面側面図である。
【図８】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図９】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図９Ａ】３つの例示的動作モードで示した図９の例示的実施形態の研磨装置の領域の断面側面図である。
【図１０】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図１１】例示的実施形態の研磨装置の断面側面図である。
【図１１Ａ】４つの例示的動作モードで示した図１１の例示的実施形態の研磨装置の領域の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
幾つかの実施形態は、研磨プロセスの終点を確認するために使用済みのスラリーの分光分析を組み込むように構成されたＣＭＰ装置を含む。例示的実施形態は、図４〜図１１を参照しながら説明される。
【００１８】
図４を参照すると、フローチャート５０は、本発明の例示的研磨プロセスの幾つかの実施形態を説明するために利用される。
【００１９】
最初のステップ５２において、新鮮なスラリーが提供される。幾つかの用途では、新鮮なスラリーは、図３を参照しながら上で説明した種類のディスペンサ４０を利用することによって提供され得る。
【００２０】
スラリーは、ステップ５４においてＣＭＰに利用され、使用済みのスラリーを形成する。
【００２１】
ＣＭＰの終点を判定するために、使用済みのスラリーからの反射率及び／又は使用済みのスラリーを透過する透過率がステップ５６において監視される。
【００２２】
終点が一旦判定されると、ＣＰＭプロセスはステップ５８において停止される。
【００２３】
一連の随意のステップが説明され、該ステップが随意であることを強調するために、随意のステップへ及び随意のステップから破線の矢印が提供されている。
【００２４】
随意のステップ６０は、使用済みのスラリーをウィンドウを越えて通過させることを含む。スラリーがウィンドウを越えて通過している間に反射率及び／又は透過率が判定され得る。
【００２５】
随意のステップ６２及び６４は、使用済みのスラリーをウィンドウを越えて通過させる前、及び／又は使用済みのスラリーをウィンドウを越えて通過させた後に、ウィンドウを洗浄することを含む。ウィンドウの洗浄は、ウィンドウを越えて通過する使用済みのスラリーの分光試験を改善し得る。
【００２６】
随意のステップ６６及び６８は、ウィンドウへのゲートを開放すること、及び該ゲートを閉鎖することを夫々含む。ゲートの利用は、研磨プロセスの継続期間全体の間よりもむしろ、終点が予期される短い継続期間中にのみ使用済みのスラリーがウィンドウを越えて流動するように、ウィンドウを越える使用済みのスラリーの流動が制御されることを可能にし得る。こうしたことは、ウィンドウを清潔に保つことに役立ち得、それによって、ウィンドウを越えて通過する使用済みのスラリーの分光試験を改善し得る。
【００２７】
図５を参照すると、例示的な装置３０ａが説明される。装置３０ａは、図３及び図３Ａを参照しながら上で説明した従来技術の装置３０に基づくが、ＣＭＰプロセスの終点を検出し、終点の検出に基づいてＣＭＰプロセスをその後終結することに対する強化を含む。ＣＭＰプロセスは、終点の検出時に即時に止み得、又はプログラムされた遅延後に止み得る。
【００２８】
装置３０ａは、図３及び図３Ａを参照しながら上で説明したプラテン３２、シャフト３４、ウエハホルダ３６、シャフト３８、シールド４６、及び鉢部４８を含む。装置３０ａは、ウエハホルダ３６上の下向きの力を制御するため、及びプラテン３２に対するウエハホルダ３６の相対運動を制御するために利用されるコントローラ４０をも含む。
【００２９】
スラリー４２は、プラテン３２の上面に沿って示され、こうしたスラリーはフィルム４４を形成する。使用済みのスラリーは、遠心力を通じてシールド４６に向かって放逐され、鉢部４８中にその後落下する。使用済みのスラリーは、出口（すなわち、ドレイン）５０を通じて鉢部４８を出て行く。使用済みのスラリーは、矢印７０を用いて図示され、こうした矢印は、出て行くスラリーの凡その経路をも示す。
【００３０】
装置３０ａの動作中に利用される下向きの力は、１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下であり得、幾つかの実施形態では、約０．１ｐｓｉから約１ｐｓｉ以下までの範囲内にあり得る。
【００３１】
装置３０ａは、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性を使用済みのスラリーが有するか否かを確認するために使用済みのスラリーを分光分析するための１つ以上のシステムを含む。例示的な研磨プロセスは、構造体１２を基部１４の上方から除去するものとして背景技術の章で上で説明した（図１）。幾つかの用途では、基部１４は、構造体１２内には存在しない成分を含み得る。それに応じて、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性は、使用済みのスラリー内のこうした成分の存在であり得る。実例として、幾つかの用途では、構造体１２は、窒化ケイ素を含み得、本質的に窒化ケイ素からなり得、又は窒化ケイ素から成り得、その中に炭素を殆ど又は全く有しなくてもよい。基部１４は、１つ以上の炭素含有の材料を含む上面を有し得、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性は、使用済みのスラリー内の炭素の存在であり得る。他の用途では、基部１４内に存在し、構造体１２には不存在の成分は、金属（例えば、チタン、タングステン、プラチナ、ロジウム等）、金属含有の材料（例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属ケイ化物等）、又は使用済みのスラリー内で分光学的に検出され得る任意のその他の物質であり得る。
【００３２】
幾つかの用途では、構造体１２及び基部１４は、共通の成分を共に含み得るが、成分の濃度は、構造体１２内とは基部１４の上面において実質的に異なり得る。したがって、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性は、使用済みのスラリー内の成分の閾値濃度に対応し得る。実例として、構造体１２及び基部１４の両者は、炭素を含み得るが、基部１４の上面は、構造体１２よりも実質的に高濃度の炭素を含み得る。したがって、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性は、使用済みのスラリー内の炭素の濃度内の上向きのスパイクに対応し得る。プロセスは、基部１４が構造体１２よりも低濃度の炭素を有する場合にも作業し得、研磨プロセスの終点を指し示す所定の特性は、炭素の濃度内の下向きのスパイクである。しかしながら、使用済みのスラリー内のバックグラウンドの炭素の濃度は、炭素の濃度内の下向きのスパイクの検出と最初に干渉し得るという点で、炭素の濃度内の下向きのスパイクの判定には炭素の濃度内の上向きのスパイクと比較してより長い遅延があり得る。
【００３３】
使用済みのスラリーの分光分析は、図５の装置３０ａ内の任意の適切な場所で生じ得る。例示的な場所７２、７４、７６、及び７８が図示されている。場所７２はプラテン３２の上面に沿い、こうした場所で行われる分光分析は、使用済みのスラリーの反射特性の判定に対応し得る。場所７４はシールド４６に沿い、こうした場所で行われる分光分析は、使用済みのスラリーの反射特性の判定、及び／又は使用済みのスラリーの透過特性（使用済みのスラリーの透過特性は、使用済みのスラリーの吸収特性の逆であり、代替的には吸収特性と称され得る）の判定に対応し得る。場所７６は、シールド４６と鉢部４８との間にあり、こうした場所で行われる分光分析は、使用済みのスラリーの反射特性の判定、及び／又は使用済みのスラリーの透過特性の判定に対応し得る。場所７８は、出口５０の下流にあり、こうした場所で行われる分光分析は、使用済みのスラリーの反射特性の判定、及び／又は使用済みのスラリーの透過特性の判定に対応し得る。
【００３４】
分光分析は、場所７２、７４、７６、及び７８の内の１つのみで行われ得、又は場所７２、７４、７６、及び７８の内の２つ以上で行われ得る。また、場所７２は、プラテン３２の表面に沿って使用済みのスラリーに対して分光分析が行われる多数の場所を表し得る。同様に、場所７４は、シールド４６に沿って流動する使用済みのスラリーに対して分光分析が行われる多数の場所の内の１つを表し得、場所７６は、シールド４６から鉢部４８へ流動する使用済みのスラリーに対して分光分析が行われる多数の場所の内の１つを表し得、場所７８は、出口５０の下流の経路に沿って流動する使用済みのスラリーに対して分光分析が行われる多数の場所の内の１つを表し得る。
【００３５】
分光場所７２、７４、７６、及び７８での分光分析は、エミッタ及びデテクタを含むシステムを利用して行われ得る。エミッタは、使用済みのスラリー上に、又は使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向け、デテクタは、ＣＭＰプロセスの終点を指し示す所定の特性が存在するか否かを確認するために、使用済みのスラリーの反射率及び／又は透過率を検出する。分光分析に利用されるシステムは、（破線７１、７３、７５、及び７７を使用して図示されるように）コントローラ４０と結合され得る。ＣＭＰプロセスの終点を指し示す所定の特性が一旦検出されると、ＣＭＰプロセスを停止するために、コントローラ４０へトリガーが送信され得る。
【００３６】
研磨プロセスの終点に到達する時間（例えば、図１の表面１５が露出される時間）と、ＣＭＰプロセスの終点を指し示す特性の検出の時間との間には、しばしば遅延時間があるであろう。こうした遅延時間は、とりわけ、ウエハ１０からの分光分析の距離（より近い距離は、より長い距離よりもより短い遅延時間を提供する）と、分析を受ける使用済みのスラリー全体の内の割合（より高い割合は、より良い信号対雑音を可能にし、したがって、ことによると遅延時間を削減する）と、ＣＭＰプロセスの終点を指し示す特定の特性に対する検出プロセスの感度（より高い感度は、ことによると遅延時間の削減を導く）とに依存し得る。したがって、所望の短い遅延時間を達成するために複数の要因を比較考量することが望ましいことがある。幾つかの例示的実施形態では、遅延時間は、約５秒以下であり得、約２秒以下であり得、又は約０．１秒から約５秒までの範囲内であり得る。幾つかの実施形態では、研磨プロセスの終点に到達する時間は、ＣＭＰプロセスの終点を指し示す特性を研磨プロセスが生成する時間を指し得る。
【００３７】
場所７２、７４、７６、及び７８の内の各々における分光分析のための具体的配置は、図６〜図１１を参照しながら説明される。
【００３８】
図６を参照すると、分光デバイス８０を利用してプラテン３２の上面に沿った場所７４において使用済みのスラリー７０の分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。デバイス８０は、使用済みのスラリー７０上に電磁放射線８１を仕向けるエミッタ８２を含み、使用済みのスラリー７０から反射された電磁放射線８３を検出するデテクタ８４を含む。デバイス８０は、デテクタ８４と結合され、及び研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成された識別システム８６をも含む。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７１に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信すると研磨プロセスを即座に停止するように、又は所定の遅延時間後に研磨プロセスを停止するようにプログラムされ得る。
【００３９】
放出される電磁放射線８１は、任意の適切な波長を含み得、幾つかの実施形態では、紫外線領域、可視領域、又は赤外線領域内の波長を有し得る。同様に、反射される電磁放射線８３は、任意の適切な波長を含み得、幾つかの実施形態では、紫外線領域、可視領域、又は赤外線領域内の波長を有し得る。幾つかの実施形態では、分光デバイス８０は、炭素、金属、及び／又は金属含有の材料を検出するように構成され得る。
【００４０】
単一のエミッタと単一のデテクタとを含む分光デバイス８０が示されているが、他の実施形態では、該デバイスは、２つ以上のエミッタを含み得、及び／又は２つ以上のデテクタを含み得る。また、唯一の分光デバイス８０が示されているが、他の実施形態では、利用される２つ以上の分光デバイス８０があり得る。
【００４１】
図７を参照すると、分光デバイス８０を利用して出口５０の下流の場所７８において使用済みのスラリー７０の分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。こうした場所７８は、幾つかの実施形態では、出口の経路に沿った場所を指し得る。管９０は、出口の経路に沿って伸長し、こうした管に沿ってウィンドウ９２が提供される。ウィンドウ９２は、ウィンドウを通過してデバイス８０を通り過ぎる電磁放射線に対して透過的な任意の適切な材料を含み得、例えば、プラスチック、ガラス、石英等を含む。幾つかの実施形態では、ウィンドウ９２は、導管９３として構成されるものとみなされ得、こうした導管は、使用済みのスラリー７０の流動経路に沿った出口５０の下流にある。
【００４２】
デバイス８０はエミッタ８２を含み、図７では、エミッタ８２は、ウィンドウ９２を通じて、及び使用済みのスラリー７０を通じて電磁放射線８１を仕向けるように構成される。デバイス８０はデテクタ８４をも含み、図７では、デテクタ８４は、使用済みのスラリー７０を通過した電磁放射線８１を検出する。デテクタ８４は、電磁放射線８１に対する使用済みのスラリー７０の透過率（又は、逆に吸光度）を判定し得る。デバイス８０は、デテクタ８４と結合され、及び研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成された識別システム８６を含む。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７７に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００４３】
放出される電磁放射線８１は、任意の適切な波長を含み得、幾つかの実施形態では、紫外線領域、可視領域、又は赤外線領域内の波長を有し得る。幾つかの実施形態では、電磁放射線は、炭素を検出するために利用される赤外線であり得る。幾つかの実施形態では、分光デバイス８０は、炭素を検出するためにラマン分光法を行うように構成され得る。幾つかの実施形態では、分光デバイス８０は、金属、及び／又は金属含有の材料を検出するように構成され得る。幾つかの実施形態では、図７のデバイス８０は、透過率を検出することに代えて、又は加えて、使用済みのスラリー７０からの反射を検出するように構成され得る。
【００４４】
単一のエミッタと単一のデテクタとを含む分光デバイス８０が示されているが、他の実施形態では、該デバイスは、２つ以上のエミッタを含み得、及び／又は２つ以上のデテクタを含み得る。また、唯一の分光デバイス８０が示されているが、他の実施形態では、利用される２つ以上の分光デバイス８０があり得る。図７の説明される実施形態では、鉢部４８内に２つの出口５０が提供され、出口の内の１つの下流にのみウィンドウ９２が提供される。他の実施形態では、説明されるウィンドウ９２を使用済みのスラリーの全てが通過するように、第２の出口は省かれてもよい。更に他の実施形態では、複数の出口が利用され得、こうした出口の内の２つ以上の下流にウィンドウ及び分光デバイスが提供され得る。
【００４５】
鉢部内に２つ以上の出口を有する利点は、研磨プロセス全体の間よりもむしろ、研磨プロセスの短い継続期間の間にのみ使用済みのスラリーがウィンドウを越えて流動するように、ウィンドウの上流の出口を通じた使用済みのスラリーの流動が制御され得ることである。実例として、図７Ａは、出口５０を通じた使用済みのスラリー７０の流動を制御可能に封鎖するためにゲート９４が提供される実施形態に従った構築物３０ａの拡大領域を示す。第１の動作モードＩでは、ゲート９４は、出口５０を閉鎖し（すなわち、“閉鎖”位置にあり）、それに応じて、使用済みのスラリー７０は、ウィンドウ９２を越えて流動しない。第２の動作モードＩＩでは、ゲート９４は、出口５０を開放するために移動され（すなわち、“開放”位置にあり）、こうしたことは、使用済みのスラリー７０がウィンドウ９２を越えて流動することを可能にする。第１の動作モードＩから第２の動作モードＩＩへの遷移は、逆にでき、幾つかの実施形態では、コントローラ４０（図７）を用いて制御され得る。
【００４６】
幾つかの実施形態では、操作者は、終点に到達するために必要な凡その継続期間を知るための研磨プロセスでの十分な経験を有するであろう。ゲート９４は、コントローラ４０を用いて動作され得、研磨プロセスの終点が予期される前の研磨プロセスの継続期間中の第１の期間の間、導管９３を通じた使用済みのスラリー７０の流動を封鎖するために“閉鎖”位置で利用され得る。続いて、ゲート９４は、研磨プロセスの終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、“開放”位置に移動され得る。研磨プロセスの内の少なくとも幾らかの間、ゲート９４の閉鎖を保つことの利点は、研磨プロセスの継続期間全体の間、ウィンドウが使用済のスラリーに晒される実施形態と比較して、こうしたことがウィンドウ９２を相対的に清潔に保ち得ることである。図７Ａのゲート９４と同等の別のゲート（すなわち、第２のゲート）は、鉢部の別の出口（実例として、図７に示した第２の出口）において提供され得、導管９３の上方のゲートに対して反対の方法で動作され得る。具体的には、使用済みのスラリーが導管９３を通り抜けることから封鎖される場合、使用済みのスラリーは、“開放”位置の第２のゲートを有することによって別の出口を通じて出て行き得、使用済みのスラリーを導管９３を通じて（したがって、ウィンドウ９２を越えて）貫流させることが望ましい場合、“閉鎖”位置の第２のゲートを有することによって別の出口は封鎖され得る。
【００４７】
図７Ａの説明される実施形態では、エミッタ８２は、ゲート９４が“開放”位置にある期間の間にのみ電磁放射線８１を放出し、それは、エミッタ８２及びデテクタ８４の内の一方又は両方の寿命を延ばし得る。他の実施形態では、エミッタ８２は、ゲート９４が“閉鎖”位置にある期間を含む研磨プロセス全体の間に放射線８１を絶えず放出し得る。
【００４８】
図８を参照すると、分光デバイス８０を利用してシールド４６に沿った場所７４において使用済みのスラリー７０の分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。ウィンドウ９２は、シールド４６に沿って提供される。ウィンドウ９２は、ウィンドウを通過する電磁放射線に対して透過的な任意の適切な材料を含み得る。図８の実施形態では、ウィンドウ９２の透過的組成物をシールド４６の一部のみが含む。他の実施形態では、ウィンドウ９２の透過的組成物をシールド４６全体が含み得る。
【００４９】
デバイス８０は、エミッタ８２、デテクタ８４、及び識別システム８６を含む。図８の実施形態では、デバイス８０は、ウィンドウ９２を通り過ぎる使用済みのスラリーの反射率を監視するために利用される。識別システム８６は、デテクタ８４と結合され、（図６を参照しながら上で論じた実施形態と同様に）研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成される。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７３に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００５０】
図９を参照すると、分光デバイス８０及びウィンドウ９２を利用してシールド４６に沿った場所７４において使用済みのスラリー７０の分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。図９のデバイス８０は、ウィンドウ９２を通じて、及び使用済みのスラリー７０を通じて電磁放射線８１を仕向けるように構成されたエミッタ８２を含み、使用済みのスラリー７０を通過した電磁放射線８１を検出するデテクタ８４を含む。デテクタ８４は、電磁放射線８１に対する使用済みのスラリー７０の透過率（又は逆に、吸光度）を判定し得る。デバイス８０は、デテクタ８４に結合され、及び研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成された識別システム８６を含む。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７３に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００５１】
幾つかの実施形態では、使用済みのスラリー７０の分光分析の前にウィンドウ９２を洗浄することが望ましいことがある。幾つかの実施形態では、操作者は、終点に到達するのに必要な凡その継続期間を知るための研磨プロセスでの十分な経験を有するであろう。ウィンドウ９２は、研磨プロセスの実質的な継続期間の後であって、研磨プロセスの終点が予期される少し前に洗浄され得る。図９Ａは、ノズル１００がシールド４６に隣接して提供され、ウィンドウ９２を洗浄するために利用される実施形態に従った構築物３０ａの拡大領域を示す。第１の動作モードＩでは、使用済みのスラリー７０は、ウィンドウ９２を超えて流動する。第２の動作モードＩＩでは、ウィンドウを洗浄するために、洗浄液１０２（例えば、脱イオン水）がノズル１００から排斥され、ウィンドウ９２を越えて流出される。説明される実施形態では、洗浄液１０２を用いてウィンドウが洗浄されると共に、使用済みのスラリー７０は、ウィンドウ９２を越えて流動し続ける。第３の動作モードＩＩＩでは、洗浄液１０２の流動が停止され、研磨プロセスの終点に何時到達したかを確認するために使用済みのスラリーが監視され得るように、ウィンドウ９２及び使用済みのスラリー７０を電磁放射線８１が通過する。ノズル１００からの洗浄液の流動は、図９に示したコントローラ４０を用いて制御され得る。幾つかの実施形態では、ノズル１００は、コントローラ４０を用いて制御される噴出メカニズムの一部とみなされ得る。
【００５２】
図９を参照しながらウィンドウ９２の洗浄が説明されているが、他の実施形態では、図７、図７Ａ、及び図８を参照しながら上で説明した実施形態の内の１つ以上に対して同様の洗浄が利用され得る。
【００５３】
図１０を参照すると、シールド４６から鉢部４８に向かって使用済みのスラリーが落下するときに場所７６において使用済みのスラリーの分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。分光分析は、分光デバイス８０を利用し、示される実施形態では、使用済みのスラリーに向けた第１の電磁放射線８１の放出と、使用済みのスラリーから反射された第２の電磁放射線８３の検出とを含む。デバイス８０は、デテクタ８４と結合され、及び研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成された識別システム８６を含む。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７５に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００５４】
図１１を参照すると、分光デバイス８０と、透過的ウィンドウ９２を有する導管９３とを利用して、シールド４６の下の場所７６において使用済みのスラリー７０の分光分析が行われる例示的実施形態が示されている。図１１のデバイス８０は、ウィンドウ９２を通じて、及び使用済みのスラリー７０を通じて電磁放射線８１を仕向けるように構成されたエミッタ８２を含み、使用済みのスラリー７０を通過した電磁放射線８１を検出するデテクタ８４を含む。デテクタ８４は、電磁放射線８１に対して使用済みのスラリー７０の透過率（又は逆に、吸光度）を判定し得る。デバイス８０は、デテクタ８４と結合され、及び研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成された識別システム８６を含む。こうした特性に到達したと判定すると、識別システム８６は、経路７５に沿って制御回路４０へトリガーを送信する。制御回路４０は、識別システム８６からトリガーを受信したことに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００５５】
図１１の導管９３は、使用済みのスラリー７０を含み、使用済みのスラリー７０を分光デバイス８０のエミッタ８２の前方の場所中に集めるために利用され得る。こうしたことは幾つかの実施形態では利点であり得る。他の実施形態では、図１１の導管９３は省かれてもよく、使用済みのスラリー７０がシールド４６から鉢部４８まで含まない方法で落下すると共に、電磁放射線８１は、使用済みのスラリー７０を通過し得る（図１０を参照しがら上で説明した実施形態と同様であるが、幾つかの実施形態では、図１１に示した種類の導管９３は、図１０を参照しながら上で説明した種類の用途で利用され得る）。
【００５６】
導管９３が利用される場合、こうしたものは、図７Ａを参照しながら上で説明したのと同様の方法でゲート開閉がなされ得、導管の内部は、図９Ａを参照しながら上で説明したウィンドウの洗浄と同様の方法で洗浄され得る。実例として、図１１Ａは、開口部に隣接して導管９３中にゲート９４が動作可能に提供される実施形態に従った構築物３０ａの拡大領域を示す。第１の動作モードＩでは、ゲート９４は、導管９３の入口を封鎖し（すなわち、“閉鎖”位置にあり）、それに応じて、使用済みのスラリー７０は、導管中に流動しない。代わりに、使用済みのスラリー７０は、導管の周囲に流動し、示される実施形態では、分光デバイス８０の検出／識別コンポーネント（８４、８６）の周囲に流動する。こうしたコンポーネントを使用済みのスラリー７０への露出から保護するために、検出／識別コンポーネント（８４、８６）の周囲に随意の筐体１１０が提供され得る。第２の動作モードＩＩでは、ゲート９４は、使用済みのスラリー７０が導管９３内にウィンドウ９２を越えて流動することが可能であるように“開放”位置に移動している。第３の動作モードＩＩＩでは、ウィンドウを洗浄するために、洗浄液１０２（例えば、脱イオン水）がノズル１００から排斥され、導管９３中にウィンドウ９２を越えて流出される。説明される実施形態では、洗浄液１０２を用いてウィンドウが洗浄されると共に、使用済みのスラリー７０は、ウィンドウ９２を越えて流動し続ける。第４の動作モードＩＶでは、洗浄液１０２の流動が停止され、研磨プロセスの終点に何時到達したかを確認するために使用済みのスラリーが監視され得るように、電磁放射線８１がウィンドウ９２及び使用済みのスラリー７０を通過する。ゲート９４の移動、及びノズル１００からの洗浄液の流動は、図１１に示したコントローラ４０を用いて制御される。
【００５７】
ゲート９４は、示される実施形態では、シールド４６に沿って洗浄液１０２が噴出される前に開放され、他の実施形態では、ゲート９４は、洗浄液１０２の流動が開始した後、又は洗浄液１０２の流動の開始と同時に開放され得る。
【００５８】
幾つかの実施形態では、ゲート９４は、研磨プロセスの終点が予期される前の研磨プロセスの継続期間中の第１の期間の間、導管９３を通じた使用済みのスラリー７０の通過を封鎖するために利用され得、その後、ゲートは、研磨プロセスの終点が予期される時間を包含する第２の期間の間、導管９３を通じた使用済みのスラリー７０の通過を可能にするために開放され得る。洗浄液１０２を用いた導管の洗浄は、第２の期間中であって、研磨プロセスの終点が予期される時間の前に行われ得る。こうしたことは、不潔なウィンドウ９２を用いて達成されるものよりも、使用済みのスラリーの分光分析の間により良い信号対雑音を得るために、ウィンドウ９２が相対的に清潔に保たれることを可能にし得る。
【００５９】
図７Ａを参照しながら上で説明した実施形態は、洗浄液１０２が存在せずにゲート９４が使用されるが、他の用途では、こうした実施形態は、図１１Ａを参照しながら説明した実施形態と同様に、ゲートと組み合わせて洗浄液１０２を使用し得る。また、幾つかの用途では、図１１Ａの実施形態と同様の実施形態は、洗浄液１０２と組み合わせたゲートよりもむしろ、ゲート９４単体を利用し得る。また、幾つかの用途では、図７Ａ及び図１１Ａの実施形態と同様の実施形態は、ゲート９４と組み合わせて洗浄液を用いることに代えて、洗浄液１０２単体を用いて利用され得る。
【００６０】
本明細書で説明されるＣＭＰ処理は、半導体デバイスの多様な範囲の製造に適用され得る。実例として、ＣＭＰ処理は、メモリ、ロジック、センサ等の製造中に利用され得る。幾つかの用途では、ＣＭＰ処理は、例えば、３次元クロスポイントアーキテクチャ、３次元ＮＡＮＤ等の３次元メモリの製造中に利用され得る。
【００６１】
図面中の様々な実施形態の具体的な方位は、説明目的のみのためであり、実施形態は、幾つかの用途では、示される方位に対して回転され得る。本明細書で提供される説明、及び後続の請求項の範囲は、構造体が図面の特定の方位にあるか、それともこうした方位に対して回転されているかに関わらず、様々な機構間の説明される関係を有する任意の構造体に属する。
【００６２】
添付の図面の断面図は、断面の平面内の機構を単に説明し、図面を簡単にするために、特に示さない限り、断面の平面の下の材料を示さない。構造体が別の構造体“の上に”又は“に向かって”あるものとして上で言及されている場合、それは、別の構造体の直接上にあり得、又は介在する構造体も存在し得る。対照的に、構造体が別の構造体“の直接上に”又は“直接に向かって”あるものとして言及されている場合、介在コンポーネントは何ら存在しない。
【００６３】
幾つかの実施形態は、研磨プロセス中にウエハの表面を研磨するように構成された研磨メカニズムを有する装置を含む。研磨メカニズムは、研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の鉛直力をウエハの表面上に提供する。研磨メカニズムは、研磨プロセス中に新鮮なスラリーを使用済みのスラリーに変換する。少なくとも１つのエミッタは、使用済みのスラリー上に、又は使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される。少なくとも１つのデテクタは、使用済みのスラリーを透過する電磁放射線の透過率、又は使用済みのスラリーからの電磁放射線の反射率を検出するように構成される。識別システムは、少なくとも１つのデテクタと結合され、研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、使用済みのスラリーの特性を識別すると、トリガーを送信するように構成される。制御回路は、識別システムと結合され、識別システムからトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００６４】
幾つかの実施形態は、研磨プロセス中にスピンするように構成された上面を有するプラテンを含む装置を含む。ウエハホルダは、ウエハを保持し、研磨プロセス中にプラテンの上面に向かってウエハを押し付けるように構成される。ウエハホルダは、研磨プロセス中にプラテンの上面に対してウエハをスピンするように構成され、研磨プロセス中にプラテンの上面に渡って横方向にウエハをスイープするように構成される。ウエハは、研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて、プラテンの上面に向かって押し付けられる。スラリー分配メカニズムは、プラテンの上面に隣接する。シールドは、プラテンの横方向の周囲を取り囲み、研磨プロセス中に横方向に排斥された使用済みのスラリーを封鎖するように構成される。鉢部は、シールドの下にあり、シールドにより封鎖された使用済みのスラリーを収集するように構成される。鉢部中の出口は、使用済みのスラリーが鉢部を出て行くことを可能にする。出口の経路は、出口の下流にある。使用済みのスラリーは、出口の経路に沿って鉢部から流動する。少なくとも１つのエミッタは、使用済みのスラリーがプラテンの上面に沿って、シールドに沿って、鉢部中に、及び／又は出口の経路に沿って流動するときに、使用済みのスラリー上に、又は使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される。少なくとも１つのデテクタは、使用済みのスラリーを透過する電磁放射線の透過率、又は使用済みのスラリーからの電磁放射線の反射率を検出するように構成される。識別システムは、少なくとも１つのデテクタと結合され、研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、使用済みのスラリーの特性を検出するとトリガーを送信するように構成される。制御回路は、識別システムと結合され、識別システムからトリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止するように構成される。
【００６５】
幾つかの実施形態は、プラテンの上面に対して横方向にウエハが移動している間にプラテンの上面に向かってウエハを押し付けることと、研磨プロセス中にウエハが移動すると共に、ウエハとプラテンの上面との間に研磨中のスラリーを通過させることとを含む研磨方法を含む。ウエハとプラテンの上面との間をスラリーが通過するときに、スラリーは、使用済みのスラリーになる。ウエハは、使用済みのスラリー中に材料を喪失する。ウエハは、１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて、プラテンの上面に向かって押し付けられる。放出された電磁放射線は、使用済みのスラリーがウエハから離れて流動すると共に、使用済みのスラリー上に、又は使用済みのスラリーを通じて仕向けられる。デテクタは、使用済みのスラリーを透過する電磁放射線の透過率、又は使用済みのスラリーからの電磁放射線の反射率を検出するために利用される。電子識別システムは、デテクタと結合され、研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す使用済みのスラリーの特性を識別するために利用される。電子識別システムは、使用済みのスラリーの特性を識別すると、制御回路へトリガーを送信する。制御回路は、トリガーを受信することに基づいて研磨プロセスを停止する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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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７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
2020530204.tif 000016
【図１１Ａ】
2020530204.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【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】
研磨プロセス中にウエハの表面であって、表面積を有する前記ウエハの前記表面を研磨するように構成された研磨メカニズムであって、前記研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の鉛直力を前記ウエハの前記表面上に提供する前記研磨メカニズムであって、前記研磨プロセス中に新鮮なスラリーを使用済みのスラリーに変換する前記研磨メカニズムと、
前記使用済みのスラリーが前記表面積の外側にある間に、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成された少なくとも１つのエミッタと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成された少なくとも１つのデテクタと、
前記少なくとも１つのデテクタと結合され、前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、前記使用済みのスラリーの前記特性を識別するとトリガーを送信するように構成された識別システムと、
前記識別システムと結合され、前記識別システムから前記トリガーを受信することに基づいて前記研磨プロセスを停止するように構成された制御回路と
を含む、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのデテクタは、前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率を検出するように構成されたデテクタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのデテクタは、前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成されたデテクタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の閾値濃度である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記研磨プロセスによる前記使用済みのスラリー内の前記特性の生成と、前記研磨プロセスの前記停止との間に遅延時間があり、前記遅延時間は約５秒以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
研磨プロセス中にスピンするように構成された上面を有するプラテンと、
ウエハを保持し、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハを押し付けるように構成されたウエハホルダであって、前記プラテンの前記上面に面するウエハ表面を前記ウエハは有し、前記ウエハ表面は表面積を有し、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に対して前記ウエハをスピンするように構成され、前記研磨プロセス中に前記プラテンの前記上面に渡って横方向に前記ウエハをスイープするように構成された前記ウエハホルダであって、前記研磨プロセス中に１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハが押し付けられる、前記ウエハホルダと、
前記プラテンの前記上面に隣接するスラリー分配メカニズムと、
前記プラテンの横方向の周囲を取り囲み、前記研磨プロセス中に横方向に排斥された使用済みのスラリーを封鎖するように構成されたシールドと、
前記シールドの下にあり、前記シールドによって封鎖された前記使用済みのスラリーを収集するように構成された鉢部と、
前記使用済みのスラリーが前記鉢部を出て行く前記鉢部中の出口と、
前記出口の下流にあり、前記使用済みのスラリーが前記鉢部から流動する出口の経路と、
前記プラテンの前記上面に沿って、前記シールドに沿って、前記鉢部中に、及び／又は前記出口の経路に沿って前記使用済みのスラリーが前記ウエハの前記表面積の外側に流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成された少なくとも１つのエミッタと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するように構成された少なくとも１つのデテクタと、
前記少なくとも１つのデテクタと結合され、前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を識別するように構成され、前記使用済みのスラリーの前記特性を識別するとトリガーを送信するように構成された識別システムと、
前記識別システムと結合され、前記識別システムから前記トリガーを受信することに基づいて前記研磨プロセスを停止するように構成された制御回路と
を含む、装置。
【請求項８】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記プラテンの前記上面に沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記シールドに沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記鉢部中に前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのエミッタは、前記出口の経路に沿って前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記使用済みのスラリーは導管を通じて流動し、前記少なくとも１つのエミッタは、前記導管中を前記使用済みのスラリーが流動するときに、前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けるように構成されたエミッタを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
プラテンの上面に対して横方向に、表面積を有するウエハを移動する間に、前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハを押し付け、前記ウエハが研磨プロセス中に移動するときに前記ウエハと前記プラテンの前記上面との間に研磨中のスラリーを通過させ、前記ウエハと前記プラテンの前記上面との間に前記スラリーが通過するときに前記スラリーが使用済みのスラリーになり、前記ウエハが前記使用済みのスラリー中に材料を喪失し、１平方インチ当たり（ｐｓｉ）約１ポンド以下の下向きの力を用いて前記プラテンの前記上面に向かって前記ウエハが押し付けられることと、
前記使用済みのスラリーが前記ウエハから離れて流動するときに、前記使用済みのスラリーが前記表面積の外側にある間に前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて、放出された電磁放射線を仕向けることと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出するためにデテクタを利用することと、
前記研磨プロセスの終点に到達したことを指し示す前記使用済みのスラリーの特性を検出するために、前記デテクタと結合された電子識別システムを利用することと、
前記使用済みのスラリーの前記特性を識別すると、前記電子識別システムが制御回路へトリガーを送信することと、
前記トリガーを受信することに基づいて前記制御回路が前記研磨プロセスを停止することと
を含む、研磨方法。
【請求項１５】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の成分の存在である、請求項１４に記載の研磨方法。
【請求項１６】
前記特性は、前記使用済みのスラリー内の炭素の存在である、請求項１４に記載の研磨方法。
【請求項１７】
前記使用済みのスラリーは導管を通じて流動し、前記放出された電磁放射線は、前記使用済みのスラリーが前記導管を通じて流動するときに、前記導管及び前記使用済みのスラリーに向けられる、請求項１４に記載の研磨方法。
【請求項１８】
上面を含むプラテンを有する研磨デバイスを提供することと、
表面積を有する表面を含むウエハを提供することと、
研磨中に１平方インチ当たり約１ポンド以下の鉛直力を前記ウエハの前記表面上に提供することと、
前記鉛直力を前記提供することの間に、新鮮なスラリーを使用済みのスラリーに変換することと、
前記表面積の外側の前記使用済みのスラリー上に、又は前記使用済みのスラリーを通じて電磁放射線を仕向けることと、
前記使用済みのスラリーを透過する前記電磁放射線の透過率、又は前記使用済みのスラリーからの前記電磁放射線の反射率を検出することと
を含む、研磨方法。
【請求項１９】
前記検出することは、識別システムに結合されたデテクタによって実施され、前記方法は、前記研磨の終点を識別するための前記使用済みのスラリーの特性を識別するために識別システムを利用することと、前記特性を識別するとトリガーを送信することとを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記識別システムと結合された制御回路を提供することと、前記識別システムによる前記トリガーの受信時に、前記制御回路を利用して前記研磨プロセスを止めることとを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【国際調査報告】
2020530204.tif 000018
2020530204.tif 000019