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JP2001110768A - 摩擦型制御を用いるケミカルメカニカルポリシング - Google Patents

摩擦型制御を用いるケミカルメカニカルポリシング

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Publication number
JP2001110768A
JP2001110768A JP2000135082A JP2000135082A JP2001110768A JP 2001110768 A JP2001110768 A JP 2001110768A JP 2000135082 A JP2000135082 A JP 2000135082A JP 2000135082 A JP2000135082 A JP 2000135082A JP 2001110768 A JP2001110768 A JP 2001110768A
Authority
JP
Japan
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pressure
friction
controller
substrate
carrier head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000135082A
Other languages
English (en)
Inventor
Shijian Li
リ シジアン
Manoocher Birang
ビラング マヌーチャー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2001110768A publication Critical patent/JP2001110768A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/006—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリシングレートのばらつきが少ないケミカ
ルメカニカルポリシング装置を提供する。 【解決手段】 ケミカルメカニカルポリシング装置２０
は、研磨面と、制御可能な圧力で基板１０を研磨面に押
し付けるキャリヤヘッド３４と、研磨面およびキャリヤ
ヘッド間に、ある速度で相対運動を生じさせるモータ２
６、３６と、コントローラ４２、４４を有している。こ
のコントローラは、基板と研磨面との間の摩擦に依存す
る信号に応答して圧力および速度の少なくとも一方を変
え、一定のトルク、摩擦力、または摩擦係数を維持する
ように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として基板の
ケミカルメカニカルポリシングに関し、特にケミカルメ
カニカルポリッシャを制御する方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路は、通常、導電層、半導体層あ
るいは絶縁層の連続的な堆積により基板、特にシリコン
ウェーハ上に形成される。各層が堆積された後、基板は
回路図形を形成するためにエッチングされる。一連の層
が連続的に堆積されエッチングされるにつれて、基板の
外面または最上面、すなわち基板の露出面は、徐々に非
平坦になる。この非平坦面は、集積回路製造プロセスの
フォトリソグラフィ工程で問題となる。したがって、定
期的に基板表面を平坦化する必要がある。また、平坦化
は、充填層をポリシングバックするとき（例えば、絶縁
層にあるトレンチをメタルで充填するとき）に必要とな
る。
【０００３】ケミカルメカニカルポリシング（ＣＭＰ）
は、平坦化の認められた方法の一つである。この平坦化
方法は、通常、キャリヤヘッドまたは研磨ヘッド上に基
板を取り付けることを必要とする。基板の露出面は、回
転しているポリシングパッドに接するように配置され
る。ポリシングパッドは、「標準の」パッドであっても
よいし、固定砥粒パッドであってもよい。標準ポリシン
グパッドが耐久性のある粗面を有するのに対して、固定
砥粒パッドは封入媒体の中に保持された研磨粒子を有す
る。キャリヤヘッドは、基板に制御可能な荷重、すなわ
ち圧力を加え、基板をポリシングパッドへ押し付ける。
一部のキャリヤヘッドは、基板のマウント面を形成する
可撓膜と、基板をマウント面の下に保持する保持リング
と、を含んでいる。可撓膜の背後に位置するチャンバの
加圧または排気により、基板にかかる荷重が制御され
る。少なくとも一種類の化学反応剤を（標準パッドが使
用されるときは、研磨粒子も）有する研磨スラリーが、
ポリシングパッドの表面に供給される。
【０００４】ＣＭＰプロセスの有効性は、そのポリシン
グレート、および得られる基板表面の仕上り（小規模の
粗さがないこと）と平坦度（大規模なトポグラフィがな
いこと）によって評価することができる。ポリシングレ
ート、仕上りおよび平坦度は、パッドとスラリーの組合
せ、基板とパッドとの間の相対速度、およびパッドに基
板を押しつける力により決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣＭで再発する問題の
一つは、ポリシングレートの不安定性である。一部のポ
リシング作業では、ポリシングレートが時間の経過とと
もにドリフトする傾向がある。その結果、エンドポイン
ト検出を制御して各基板を同じ量だけ研磨することが益
々難しくなる。このため、メタルポリシング中にディッ
シングや腐食が起こり易い。ＣＭＰで再発する他の問題
には、温度ドリフトやシステム振動がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ある態様では、本発明
は、ケミカルメカニカルポリシング装置に関する。この
装置は、研磨面と、制御可能な圧力で基板を研磨面に押
し付けるキャリヤヘッドと、研磨面およびキャリヤヘッ
ド間にある速度で相対運動を生じさせるモータと、基板
および研磨面間の摩擦に依存する信号に応じで圧力およ
び速度の少なくとも一方を変え、一定のトルク、摩擦
力、または摩擦係数を維持するように構成されたコント
ローラと、を備えている。
【０００７】本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの
一つ以上を含みうる。コントローラは、一定のトルクを
維持するために圧力を変え、一定の摩擦を維持するため
に圧力を変え、一定の摩擦係数を維持するために圧力を
変え、一定のトルクを維持するために速度を変え、一定
の摩擦を維持するために速度を変え、一定の摩擦係数を
維持するために速度を変え、一定のトルクを維持するた
めに速度および圧力を変え、一定の摩擦を維持するため
に速度および圧力を変え、または一定の摩擦係数を維持
するために速度および圧力を変えるように構成すること
ができる。
【０００８】別の態様では、本発明は、研磨面と、制御
可能な圧力で基板を研磨面に押し付けるキャリヤヘッド
と、基板および研磨面間の摩擦に応じてキャリヤヘッド
により加えられる圧力を制御し、実質的に一定のポリシ
ングレートを維持する圧力コントローラと、を有するケ
ミカルメカニカルポリシング装置に関する。
【０００９】本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの
一つ以上を含みうる。研磨面は、固定砥粒研磨材を含ん
でいてもよい。モータは、研磨面と基板との間に相対運
動を生じさせるものであってもよい。圧力コントローラ
は、研磨面と基板との間に相対運動を生じさせるモータ
中の電流を表すモータ信号を受信し、このモータ信号か
らしきい値を減算することによりキャリヤヘッド圧力制
御信号を導出するように構成されたディジタルコンピュ
ータを備えていてもよい。このディジタルコンピュータ
は、しきい値とモータ信号との差分を増幅または減衰さ
せて、キャリヤヘッド圧力制御信号を求めるように構成
されていてもよい。このディジタルコンピュータは、キ
ャリヤヘッド圧力制御信号を平滑化するように構成する
ことができる。モータ信号は、キャリヤヘッド制御信
号、プラテン制御信号、またはモータ電流信号とするこ
とができる。研磨面が回転プラテン上に位置し、モータ
がこのプラテンを回転させるようになっていてもよい。
このモータは、キャリヤヘッドを回転させてもよい。
【００１０】別の態様では、本発明は、ケミカルメカニ
カルポリシング方法に関する。この方法では、制御可能
な圧力で基板を研磨面に押し付けるステップと、研磨面
および基板間にある速度で相対運動を生じさせるステッ
プと、基板および研磨面間の摩擦に依存する信号に応じ
て圧力および速度の少なくとも一方を制御し、一定のト
ルク、摩擦力、または摩擦係数を維持するステップと、
を備えている。
【００１１】本発明の潜在的利点には、以下の事項の一
つ以上が含まれることがある。均一な摩擦力を基板とポ
リシングパッドとの間に維持することができ、そのため
ポリシングレートのばらつきが少なくなる。基板上のパ
ターン密度の変化、ポリシングパッドの物理的特性、ポ
リシングパッドの劣化、およびパッド−基板境界におけ
る温度の変化にかかわらず均一な摩擦力を維持すること
ができる。また、摩擦の均一性が改善されるため、ポリ
シング機の振動や基板温度のドリフトを低減することが
できる。更に、基板の腐食やディッシングを軽減するこ
とができる。
【００１２】本発明のその他の特徴、目的および利点
は、添付図面および特許請求の範囲に加えて、以下の記
載から明らかとなるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面において同様の参照符号は、
同様の要素を示す。
【００１４】プロセスユニフォーミティを確保するため
に、ケミカルメカニカルポリシングの間は、一定のポリ
シングレートを維持しておくことが望ましい。本発明
は、例えば固定砥粒ポリシングパッドについて、キャリ
ヤヘッドにより基板に加えられる圧力を調整して、基板
およびポリシングパッド間に一定の摩擦力を確保するこ
とにより、ポリシングレートの安定性を向上させる。基
板上のパターン密度の変動、ポリシングパッドの物理的
特性、ポリシングパッド劣化、パッド−基板境界におけ
る温度の変化等にかかわらず、実質的に一定の摩擦力を
維持することができる。一定のポリシングレートは、メ
タルポリシング中のディッシングや腐食を軽減するのに
役立つ。また、摩擦力の安定性を向上させることによっ
て、ポリシング機の振動を減衰させ、温度ドリフトを軽
減することができる。
【００１５】簡潔に述べると、ポリシング装置用のコン
トローラ（ソフトウェア的またはハードウェア的に実装
することができる）は、基板およびポリシングパッド間
の摩擦力を表す信号を受信することができる。このよう
な信号の例には、トルク測定値、摩擦力測定値、摩擦係
数測定値がある。これらの測定は、プラテンまたはキャ
リヤヘッド上で行うことができる。コントローラは、こ
の信号を使用してキャリヤヘッド圧力を制御し、比較的
一定の摩擦力を維持するフィードバック機能を有してい
る。例えば、プラテンまたはキャリヤヘッド駆動モータ
への制御信号をしきい信号と比較し、その差分を増幅ま
たは減衰してキャリヤヘッド圧力を調整することができ
る。
【００１６】図１は、回転プラテン２２を含むケミカル
メカニカルポリシング（ＣＭＰ）装置２０を示してい
る。ポリシングパッド２４（例えば、封入媒体の中に埋
め込まれた研磨粒子を有する固定砥粒パッド）は、プラ
テン２２の上面に取り付けられる。このプラテンは、プ
ラテン駆動モータ２６により例えば毎分３０〜２００回
転で駆動されるが、より低いまたはより高い回転速度を
使用してもよい。研磨液（固定砥粒パッドを使用する場
合は研磨粒子を含む必要がない）３０は、例えばスラリ
ー供給／リンス共用アーム３２によって、ポリシングパ
ッド２４の表面に供給される。
【００１７】キャリヤヘッド３４は、基板１０を保持す
ると共に、この基板を制御可能な荷重でポリシングパッ
ド２４に押し付ける。このキャリヤヘッド３４は、基板
用のマウント面を形成する可撓膜または硬質キャリヤ
と、基板に作用する下向きの力を制御するための加圧可
能チャンバと、を含むことができる。この他に、キャリ
ヤヘッド全体を空気圧アクチュエータによって垂直方向
に移動して、基板に加わる圧力を制御することができ
る。キャリヤヘッド３４は、キャリヤヘッド駆動モータ
３６により自らの軸を中心として回転し、また、横方向
に振動してポリシングパッドを横断する。可変圧力ソー
ス３８は、キャリヤヘッドを所望の圧力に維持するため
に、例えば図示しない回転ユニオン継手によって、キャ
リヤヘッド３４に連通させることができる。キャリヤヘ
ッドの一例は、１９９９年１２月２３日に出願された米
国特許出願第０９/４７０,８２０号に記載されている。
なお、この全文は本明細書に援用される。
【００１８】また、ＣＭＰ装置２０は、ポリシングパッ
ドの研磨状態を維持するために、図示しないパッドコン
ディショナもしくはクリーナを含むことができる。複数
のプラテンおよび複数のキャリヤヘッドを含むＣＭＰ装
置についての記載は、米国特許第５，７３８，５７４号
に見いだすことがでる。なお、この全文は本明細書に援
用される。
【００１９】プラテン駆動モータ２６は、プラテン駆動
コントローラ４２により制御される。このコントローラ
４２は、フィードバック制御ループを使用して、プラテ
ンのトルクおよび／または回転速度を（例えば、光学エ
ンコーダを用いて）検知し、プラテン駆動モータに必要
な電力または電流を表す信号を生成して、プラテンを選
択した回転速度に維持する。同様に、キャリヤヘッド駆
動モータ３４は、キャリヤヘッド駆動コントローラ４４
によって制御することができる。このコントローラ４４
は、フィードバック制御ループを使用して、キャリヤヘ
ッドのトルクおよび／または回転速度を検知し、キャリ
ヤヘッド駆動モータに必要な電力または電流を表す信号
を生成して、キャリヤヘッドを選択した回転速度に維持
する。
【００２０】一般に、ポリシングレートは、原則的に、
ポリシングパッドにより基板に加えられる摩擦力に依存
している。この摩擦力は、ポリシングパッドおよび基板
間の摩擦（しばしば表面摩擦と呼ばれる）の係数、ポリ
シングパッドに対する基板の荷重、並びに基板およびポ
リシングパッド間の相対速度に比例し、プラテンに作用
するトルクは、摩擦力および基板の径方向位置に比例す
る。
【００２１】ケミカルメカニカルポリシングにおいて生
じる問題の一つは、プロセス安定性、特にポリシングレ
ート安定性に伴う難しさである。一部のポリシングプロ
セスでは、ポリシングレートは、ポリシング圧力が一定
に保持される場合でさえ、時間の経過とともに変化す
る。これらの変化は基板間で発生することがあり、ある
いは単一基板のポリシング中でさえ生じることがある。
例えば、一部のポリシングパッドは「ブレークイン」期
間を有しており、その期間中にパッドの表面摩擦が変化
する。特に、ポリシングパッドの摩擦係数（およびポリ
シングレート）は、ブレークイン期間の最後に一定のポ
リシングレートを有する「静的状態」に達するまで、ブ
レークイン期間中、ポリシングが進行するにつれて増加
する傾向がある。基板が平坦で滑らかであれば、ポリシ
ングパッドの表面摩擦は極めて緩やかに変化する。例え
ば、固定砥粒ポリシングパッドおよび基板への一定圧力
を用いた銅ポリシングに関して定常ポリシングレートに
達するには、約１００分のポリシングが必要である。Ｃ
ＭＰにおいて遭遇する別の問題は、プロセス状態（例え
ば、パッド上のスラリーの供給や温度）の変動により、
ポリシングパッドおよび基板間の摩擦に変化が生じ、ひ
いてはポリシングレートに変化が生じることである。プ
ロセスの安定性の制御は、固定砥粒ポリシングの際に特
に難しい。
【００２２】これらの影響を補償するため、キャリヤヘ
ッド３４により基板１０に加えられる圧力を制御して、
基板とポリシングパッドとの間に実質的に一定の摩擦力
を維持し、ひいては実質的に一定のポリシングレートを
維持する。基板圧力および速度が実質的に一定に保持さ
れる通常のＣＭＰプロセスとは対照的に、このＣＭＰ装
置２０では、基板圧力および／または速度を調整して、
基板およびポリシングパッド間に実質的に一定の摩擦、
トルクまたは摩擦係数を維持する。圧力ソース３８は、
圧力を選択および調節して一定のポリシングレートを生
成する圧力コントローラ（例えば、プロセス制御ループ
を用いてプログラムされたディジタルコンピュータ）４
０に接続されている。ある実施形態では、圧力コントロ
ーラ４０は、駆動モータの一つ（例えば、プラテン駆動
モータ２６）に対応する制御信号を受信する。前述した
ように、この制御信号は、プラテン駆動モータがプラテ
ンを選択された回転速度で回転させるために必要な電力
または電流を表している。基板がプラテンに対して大き
な摩擦抵抗を作用させると、駆動モータを一定の回転速
度に維持するために必要な電力が増加するので、制御信
号は、プラテンに作用するトルクに比例すべきである。
【００２３】図２を参照すると、圧力コントローラ４０
は、トルクベースのプロセス制御ループを実行して、キ
ャリヤヘッドのための適正圧力を決定する。圧力コント
ローラ４０は、基板に圧力が加えられていないときにプ
ラテンに作用するトルクを表す第１しきい値（または
「荷重なしトルク」）を保存している。従って、第１し
きい値より低いトルクは、軸受等からプラテンに加わる
物理抵抗力に起因している。この第１しきい値は、実験
的に求めることができる。また、圧力コントローラ４０
は、ポリシング中にユーザが必要とするトルクを表す第
２しきい値も保存している。この第２しきい値は、（例
えば、ソフトウェアユーザインタフェースを用いて）ユ
ーザが設定することができる。
【００２４】図２は、制御ループを１回通過する間に実
行されるステップを示している。先ず、圧力コントロー
ラは、トルクに対応する信号、すなわちモータ制御信号
を受信する（ステップ５０）。この制御信号から、保存
されている第１しきい値を減算して（ステップ５２）、
ポリシングパッドに加わる基板の圧力によって生ずるト
ルク量に比例する第２信号を発生する。次に、保存され
ていた第２しきい値を第２信号から減算して（ステップ
５４）、差分信号を生成する。得られた差分信号は、キ
ャリヤヘッドでのフィードバックの大きさ、およびキャ
リヤヘッドの圧力をどの程度調節すべきかに応じて、増
幅または減衰される（ステップ５６）。次いで、コント
ローラは、所望のトルクを与えるためのキャリヤヘッド
圧力を算出する（ステップ５８）。例えば、増幅または
減衰された差分信号をデフォルトの圧力から減算するか
（制御信号がしきい信号を超えている場合）、デフォル
トの圧力に加算して（制御信号がしきい信号未満である
場合）、キャリヤヘッド圧力信号を生成する。最後に、
振動防止のため、このキャリヤヘッド圧力信号を平滑化
してもよい（ステップ５９）。
【００２５】ポリシングパッドの摩擦係数が大きくなる
と、プラテンを一定の回転速度に維持するのに必要なモ
ータ電流が増大し、制御信号が第２しきい値を超えるこ
とになる。その結果、キャリヤヘッド圧力がデフォルト
圧力以下に下がるので、基板およびポリシングパッド間
の摩擦が実質的に一定に維持され、ひいてはポリシング
レートが実質的に一定に維持される。同様に、ポリシン
グパッドの摩擦係数が減少すると、プラテンを一定の回
転速度に維持するのに必要なモータ電流が減少し、制御
信号は第２しきい値以下に低下する。その結果、キャリ
ヤヘッド圧力がデフォルト圧力以上に増大するので、基
板およびポリシングパッド間の実効摩擦が実質的に一定
に維持され、ひいてはポリシングレートが実質的に一定
に維持される。
【００２６】図３を参照すると、別の実施形態では、圧
力コントローラ４０は、摩擦ベースのプロセス制御ルー
プを実行して、キャリヤヘッドのための適正圧力を決定
する。この実施形態では、圧力コントローラは、ユーザ
により要求される摩擦を表す第２しきい値を保存してい
る。先ず、圧力コントローラは、トルク信号を受信し
（ステップ６０）、「荷重なし」トルクを減算して（ス
テップ６２）、パッド−基板間の相互作用により生ずる
トルクを表す第２信号を生成する。この第２信号は、プ
ラテン上における基板の径方向位置で除算され、基板お
よびポリシングパッド間の摩擦に比例する信号を生成す
る（ステップ６４）。得られた摩擦信号から第２しきい
値を減算して（ステップ６５）、差分信号を生成する。
この差分信号は、キャリヤヘッドの圧力をどの程度調節
すべきかに応じて、増幅または減衰される（ステップ６
６）。次いでキャリヤヘッド圧力は、所望の摩擦を与え
るように調整される（ステップ６８）。例えば、増幅ま
たは減衰された差分信号をデフォルト圧力から減算する
か（制御信号がしきい信号を超えている場合）、あるい
はデフォルト圧力に加算して（制御信号がしきい信号未
満である場合）、キャリヤヘッド圧力信号を生成するこ
とができる。最後に、振動防止のため、このキャリヤヘ
ッド圧力信号を平滑化することができる（ステップ６
９）。
【００２７】図４を参照すると、別の実施形態では、圧
力コントローラ４０は、摩擦係数ベースのプロセス制御
ループを実行して、キャリヤヘッドのための適正圧力を
決定する。この実施形態では、圧力コントローラは、ユ
ーザが必要とする摩擦係数を表す第２しきい値を保存し
ている。先ず、圧力コントローラは、トルク信号を受信
し（ステップ７０）、「トルクなし荷重」を減算して
（ステップ７２）、第２信号を生成する。この第２信号
は、プラテン上における基板の径方向位置で除算され、
基板およびポリシングパッド間の摩擦に比例する第３信
号を生成し（ステップ７４）、この第３信号は、パッド
および基板間の相対速度によって除算され、摩擦係数に
比例する第４信号を生成する（ステップ７５）。得られ
た第４摩擦係数信号から第２しきい値を減算して（ステ
ップ７６）、差分信号を生成する。この差分信号は、キ
ャリヤヘッドの圧力をどの程度調節すべきかに応じて、
増幅または減衰される（ステップ７７）。次いでキャリ
ヤヘッド圧力は、所望の摩擦を与えるように調整される
（ステップ７８）。例えば、増幅または減衰された差分
信号をデフォルト圧力から減算するか（制御信号がしき
い信号を超えている場合）、あるいはデフォルト圧力に
加算して（制御信号がしきい信号未満である場合）、キ
ャリヤヘッド圧力信号を生成することができる。最後
に、振動防止のため、このキャリヤヘッド圧力信号を平
滑化することができる（ステップ７９）。
【００２８】図５を参照すると、別の実施形態では、圧
力コントローラ４０は、より複雑な摩擦係数ベースのプ
ロセス制御ループを実行して、キャリヤヘッドのための
適正圧力を決定する。この実施形態では、圧力コントロ
ーラは、トルクに比例する信号を受信し（ステップ８
０）、「荷重なし」トルク測定値を減算して（ステップ
８２）、第２信号を生成する。コントローラは、キャリ
ヤヘッド掃引プロファイルからプラテン上におけるキャ
リヤヘッドの実効径方向位置を計算する（ステップ８
４）。第２信号は、雑音を減少するため所定の時間にわ
たって平均化または積分され（ステップ８６）、この低
雑音信号は、平均実効摩擦を求めるためにキャリヤヘッ
ドの実効径方向位置によって除算される（ステップ８
８）。所望の実効摩擦を達成するのに必要なキャリヤヘ
ッドからの圧力が計算される（ステップ９０）。システ
ム応答遅延が計算され（ステップ９２）、このシステム
応答遅延を反映するように圧力が調整され（ステップ９
４）、この調整された圧力が基板に印加される（ステッ
プ９６）。
【００２９】図２〜５に示した各方法は、ハードウェ
ア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェア
の組合せにより実行することができる。上述したステッ
プの多くは別の順序で実行することができる。例えば、
信号の平滑化および平均化はトルク信号を受信した後の
任意の時点で行うことができる。相対速度による除算
は、基板の径方向位置による除算の前に行ってもよい。
種々の計算ステップを１回の計算に統合することも可能
である。
【００３０】本発明の利点には以下のことが含まれる。
第１に、最初の遅いポリシング期間（固定砥粒パッドに
ついてのパッドブレークイン期間）を大きく短縮するこ
とができる。第２に、プロセス安定性を高めることがで
きる。第３に、基板と研磨面との間の摩擦力を一定に保
持することができ、これにより異なるパターンを有する
基板に対して均一なポリシングレートを与えることがで
きる。第４に、一定の摩擦力は、ＣＭＰ装置の機械部品
の振動を軽減することができ、また、温度ドリフトを低
減することができる。第５に、ディッシングや腐食を軽
減することができる。
【００３１】図面はプラテン駆動コントローラ４２から
の信号を使用する場合を示しているが、キャリヤヘッド
駆動コントローラ４４からの信号を代わりに使用しても
よい。このほかに、モータに流れる電流（モータ電流信
号）を計測して圧力コントローラ４０に送ることもでき
る。また、本発明は、回転プラテンおよび回転キャリヤ
ヘッドを使用するＣＭＰ装置に関して記載されている
が、本発明は、直線ベルトポリッシャなど、他のポリシ
ング機械にも適用することができる。
【００３２】キャリヤヘッドからの圧力を調整するかわ
りに、キャリヤヘッドおよび／またはプラテンの回転速
度を調整して基板およびポリシングパッド間の相対速度
を増大させ、比較的一定の摩擦力を維持することができ
る。例えば、所望のトルクを発生するように自動的に調
整するモータを使用してもよい。この場合、コントロー
ラは、所望のトルク信号をモータに単に送るだけであ
る。一定のトルクを維持するための残りの制御機能は、
モータ自体に組み込まれている。
【００３３】本発明を、多くの実施形態の観点から説明
してきたが、本発明は、図示および記載した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の
範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたポリシング装置の断
面図である。
【図２】図１のポリシング装置においてキャリヤヘッド
を制御するためにトルク型制御システムによって実行さ
れる方法を示すフローチャートである。
【図３】摩擦力型制御システムによって実行される方法
を示すフローチャートである。
【図４】摩擦係数型制御システムによって実行される方
法を示すフローチャートである。
【図５】ソフトウエア制御システムによって実行される
方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】 １０…基板、２０…ＣＭＰ装置、２２…回転プラテン、
２４…ポリシングパッド、２６…プラテン駆動モータ、
３２…スラリ／リンス共用アーム、３４…キャリヤヘッ
ド、３６…キャリヤヘッド駆動モータ、３８…圧力ソー
ス、４０…圧力コントローラ、４２…プラテン駆動コン
トローラ、４４…キャリヤヘッド駆動コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 37/04 Ｂ２４Ｂ 37/04 Ｇ (72)発明者 シジアン リ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ドニントン ドライヴ 1202 (72)発明者 マヌーチャー ビラング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， ファーヴル リッジ ロ ード 18836

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 研磨面と、制御可能な圧力で基板を前記
    研磨面に押し付けるキャリヤヘッドと、 前記研磨面および前記キャリヤヘッド間に、ある速度で
    相対運動を生じさせるモータと、 前記基板および前記研磨面間の摩擦に依存する信号に応
    じて圧力および速度の少なくとも一方を変え、一定のト
    ルク、摩擦力、または摩擦係数を維持するように構成さ
    れたコントローラと、を備えるケミカルメカニカルポリ
    シング装置。
  2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記圧力を変えて
    一定のトルクを維持するように構成されている、請求項
    １記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記コントローラは、前記圧力を変えて
    一定の摩擦を維持するように構成されている、請求項１
    記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記コントローラは、前記圧力を変えて
    一定の摩擦係数を維持するように構成されている、請求
    項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記コントローラは、前記速度を変えて
    一定のトルクを維持するように構成されている、請求項
    １記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記コントローラは、前記速度を変えて
    一定の摩擦を維持するように構成されている、請求項１
    記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記コントローラは、前記速度を変えて
    一定の摩擦係数を維持するように構成されている、請求
    項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記コントローラは、前記速度および前
    記圧力を変えて一定のトルクを維持するように構成され
    ている、請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記コントローラは、前記速度および前
    記圧力を変えて一定の摩擦を維持するように構成されて
    いる、請求項１記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記コントローラは、前記速度および
    前記圧力を変えて一定の摩擦係数を維持するように構成
    されている、請求項１記載の装置。
  11. 【請求項１１】 研磨面と、制御可能な圧力で基板を前
    記研磨面に押し付けるキャリヤヘッドと、 前記基板および前記研磨面間の摩擦に応じて前記キャリ
    ヤヘッドにより加えられる圧力を制御し、実質的に一定
    のポリシングレートを維持する圧力コントローラと、を
    備えるケミカルメカニカルポリシング装置。
  12. 【請求項１２】 前記研磨面が固定砥粒研磨材を含んで
    いる、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記研磨面と前記基板との間に相対運
    動を生じさせるモータを更に備える請求項１１記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記圧力コントローラは、前記研磨面
    と前記基板との間に相対運動を生じさせる前記モータ中
    の電流を表すモータ信号を受信し、このモータ信号から
    しきい値を減算することによりキャリヤヘッド圧力制御
    信号を導出するように構成されたディジタルコンピュー
    タを備えている、請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記ディジタルコンピュータは、前記
    しきい値と前記モータ信号との差分を増幅または減衰さ
    せて、前記キャリヤヘッド圧力制御信号を求めるように
    構成されている、請求項１４記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記ディジタルコンピュータは、前記
    キャリヤヘッド圧力制御信号を平滑化するように構成さ
    れている、請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記モータ信号は、キャリヤヘッド制
    御信号、プラテン制御信号、またはモータ電流信号であ
    る、請求項１４記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記研磨面が回転プラテン上に位置
    し、前記モータがこのプラテンを回転させる、請求項１
    ３記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記モータが前記キャリヤヘッドを回
    転させる、請求項１３記載の装置。
  20. 【請求項２０】 制御可能な圧力で基板を研磨面に押し
    付けるステップと、 前記研磨面および前記基板間に、ある速度で相対運動を
    生じさせるステップと、 前記基板および前記研磨面間の摩擦に依存する信号に応
    じて圧力および速度の少なくとも一方を制御し、一定の
    トルク、摩擦力、または摩擦係数を維持するステップ
    と、を備えるケミカルメカニカルポリシング方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038232A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Toshiba Corp 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP2009039826A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Fujitsu Ltd 研磨装置及び研磨方法、基板及び電子機器の製造方法
JP2015012192A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
KR20160112992A (ko) * 2015-03-19 2016-09-28 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 그 제어 방법 및 드레싱 조건 출력 방법
JP2017109281A (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 株式会社荏原製作所 研磨装置、制御方法及びプログラム
JP2018103200A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 ファナック株式会社 電極を研磨するチップドレッサーを備えるスポット溶接システム

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6623334B1 (en) * 1999-05-05 2003-09-23 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with friction-based control
US20020187133A1 (en) 1999-10-01 2002-12-12 Hiroshi Kubota Methods of isolating bipotent hepatic progenitor cells
US7456017B2 (en) * 1999-10-01 2008-11-25 University Of North Carolina At Chapel Hill Processes for clonal growth of hepatic progenitor cells
US6986185B2 (en) * 2001-10-30 2006-01-17 Applied Materials Inc. Methods and apparatus for determining scrubber brush pressure
JP2003318140A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Applied Materials Inc 研磨方法及び装置
JP2005039087A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Yaskawa Electric Corp 基板処理装置
JP4616267B2 (ja) * 2003-10-28 2011-01-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド スクラバーボックスおよびそれを使用する方法
US7727049B2 (en) 2003-10-31 2010-06-01 Applied Materials, Inc. Friction sensor for polishing system
KR101152747B1 (ko) * 2003-10-31 2012-06-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 마찰 센서를 이용한 폴리싱 종료점 탐지 시스템 및 방법
JP2005288664A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Ebara Corp 研磨装置及び研磨パッド立上完了検知方法
US7040958B2 (en) * 2004-05-21 2006-05-09 Mosel Vitelic, Inc. Torque-based end point detection methods for chemical mechanical polishing tool which uses ceria-based CMP slurry to polish to protective pad layer
KR100631927B1 (ko) * 2005-11-03 2006-10-04 삼성전자주식회사 플래튼벨트 파손감지장치
US20070212983A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for conditioning a polishing pad
US7494929B2 (en) * 2006-04-27 2009-02-24 Applied Materials, Inc. Automatic gain control
EP2982963B1 (en) * 2006-11-02 2019-08-21 Fluidigm Canada Inc. Particles containing detectable elemental code
US8096852B2 (en) * 2008-08-07 2012-01-17 Applied Materials, Inc. In-situ performance prediction of pad conditioning disk by closed loop torque monitoring
DE102008058638A1 (de) * 2008-11-22 2010-05-27 Peter Wolters Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Doppelseitenschleifmaschine sowie Doppelseitenschleifmaschine
US9033762B2 (en) * 2009-07-22 2015-05-19 Jtekt Corporation Method and device for preventing slip of work piece
US8876453B2 (en) * 2010-01-12 2014-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
CN101972970B (zh) * 2010-08-30 2012-04-25 兰州瑞德实业集团有限公司 一种精密双面抛光机控制系统
JP2013219248A (ja) * 2012-04-10 2013-10-24 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
US10562148B2 (en) * 2016-10-10 2020-02-18 Applied Materials, Inc. Real time profile control for chemical mechanical polishing
CN108673293A (zh) * 2018-05-15 2018-10-19 华南理工大学 一种智能研磨机
CN112770872B (zh) 2018-08-31 2023-07-14 应用材料公司 具有电容式剪力传感器的抛光系统
CN112157585B (zh) * 2020-08-24 2022-05-03 河南捷利达超硬制品有限公司 磨削控制方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5069002A (en) * 1991-04-17 1991-12-03 Micron Technology, Inc. Apparatus for endpoint detection during mechanical planarization of semiconductor wafers
US5445996A (en) 1992-05-26 1995-08-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for planarizing a semiconductor device having a amorphous layer
US5700180A (en) 1993-08-25 1997-12-23 Micron Technology, Inc. System for real-time control of semiconductor wafer polishing
US5486129A (en) 1993-08-25 1996-01-23 Micron Technology, Inc. System and method for real-time control of semiconductor a wafer polishing, and a polishing head
JP3637977B2 (ja) 1995-01-19 2005-04-13 株式会社荏原製作所 ポリッシングの終点検知方法
JPH0970751A (ja) 1995-09-06 1997-03-18 Ebara Corp ポリッシング装置
JP3649493B2 (ja) * 1995-11-02 2005-05-18 株式会社荏原製作所 ポリッシングの終点決定方法及び装置
US5743784A (en) 1995-12-19 1998-04-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method to determine the coefficient of friction of a chemical mechanical polishing pad during a pad conditioning process and to use it to control the process
US5720845A (en) * 1996-01-17 1998-02-24 Liu; Keh-Shium Wafer polisher head used for chemical-mechanical polishing and endpoint detection
US5738562A (en) * 1996-01-24 1998-04-14 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for planar end-point detection during chemical-mechanical polishing
US6238590B1 (en) * 1996-03-13 2001-05-29 Trustees Of Stevens Institute Of Technology Tribochemical polishing of ceramics and metals
US5647952A (en) 1996-04-01 1997-07-15 Industrial Technology Research Institute Chemical/mechanical polish (CMP) endpoint method
US5733176A (en) * 1996-05-24 1998-03-31 Micron Technology, Inc. Polishing pad and method of use
US5846882A (en) 1996-10-03 1998-12-08 Applied Materials, Inc. Endpoint detector for a chemical mechanical polishing system
JPH1187286A (ja) 1997-09-05 1999-03-30 Lsi Logic Corp 半導体ウエハの二段階式化学的機械的研磨方法及び装置
US6046111A (en) 1998-09-02 2000-04-04 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for endpointing mechanical and chemical-mechanical planarization of microelectronic substrates
US6191037B1 (en) 1998-09-03 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Methods, apparatuses and substrate assembly structures for fabricating microelectronic components using mechanical and chemical-mechanical planarization processes
US6283829B1 (en) * 1998-11-06 2001-09-04 Beaver Creek Concepts, Inc In situ friction detector method for finishing semiconductor wafers
US6623334B1 (en) 1999-05-05 2003-09-23 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with friction-based control
US6206754B1 (en) 1999-08-31 2001-03-27 Micron Technology, Inc. Endpoint detection apparatus, planarizing machines with endpointing apparatus, and endpointing methods for mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies
US6257953B1 (en) * 2000-09-25 2001-07-10 Center For Tribology, Inc. Method and apparatus for controlled polishing

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038232A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Toshiba Corp 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP2009039826A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Fujitsu Ltd 研磨装置及び研磨方法、基板及び電子機器の製造方法
JP2015012192A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
KR20210105857A (ko) * 2015-03-19 2021-08-27 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 그 제어 방법 및 드레싱 조건 출력 방법
KR20160112992A (ko) * 2015-03-19 2016-09-28 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 그 제어 방법 및 드레싱 조건 출력 방법
JP2016175146A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社荏原製作所 研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法
JP2019059017A (ja) * 2015-03-19 2019-04-18 株式会社荏原製作所 研磨装置およびその制御方法ならびにドレッシング条件出力方法
KR102455815B1 (ko) 2015-03-19 2022-10-18 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 그 제어 방법 및 드레싱 조건 출력 방법
KR102292285B1 (ko) 2015-03-19 2021-08-24 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼 연마 장치 및 그 제어 방법 및 드레싱 조건 출력 방법
JP2017109281A (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 株式会社荏原製作所 研磨装置、制御方法及びプログラム
US10391603B2 (en) 2015-12-18 2019-08-27 Ebara Corporation Polishing apparatus, control method and recording medium
JP2018103200A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 ファナック株式会社 電極を研磨するチップドレッサーを備えるスポット溶接システム
US10946472B2 (en) 2016-12-22 2021-03-16 Fanuc Corporation Spot welding system including tip dresser for polishing electrode

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EP1052064A2 (en) 2000-11-15
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US6887129B2 (en) 2005-05-03
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