特許 7312103 化学機械研磨スマートリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-11

(45)【発行日】2023-07-20

(54)【発明の名称】化学機械研磨スマートリング

(51)【国際特許分類】

   B24B 49/10 20060101AFI20230712BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230712BHJP

   B24B 37/30 20120101ALI20230712BHJP

【ＦＩ】

B24B49/10

H01L21/304 621D

H01L21/304 622Z

B24B37/30 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019514732

(86)(22)【出願日】2017-09-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-11-14

(86)【国際出願番号】 US2017050822

(87)【国際公開番号】W WO2018052816

(87)【国際公開日】2018-03-22

【審査請求日】2020-09-03

(31)【優先権主張番号】201641031439

(32)【優先日】2016-09-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】フアン ズービン

(72)【発明者】

【氏名】ウェルズ スティーブン エイ

(72)【発明者】

【氏名】ゴパラン ラメシュ

(72)【発明者】

【氏名】シーラヴァント ガンガダール

(72)【発明者】

【氏名】ヤヴェルバーグ サイモン

【審査官】大光 太朗

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６０３４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ４９／１０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学研磨装置のためのキャリアヘッドであって、
前記キャリアヘッドの本体と、
前記本体に結合された保持リングと、
センサアセンブリであって、
第１の端部および第２の端部を有し、前記キャリアヘッドの前記本体に配置された送信器、
前記送信器の前記第１の端部に結合されたアンテナ、および
前記キャリアヘッドの前記本体を少なくとも部分的に通って前記保持リングの中に延びており、前記送信器の前記第２の端部に電気的に結合された振動センサであって、前記キャリアヘッドの半径方向、方位角方向、および角度方向の軸に関して化学機械プロセス中の振動を検出するように構成された、振動センサ、
を備えるセンサアセンブリと、
を備える、化学研磨装置のためのキャリアヘッド。

【請求項2】

前記センサアセンブリが、
前記センサアセンブリに電力を供給するように構成された１つまたは複数のバッテリ
をさらに備える、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項3】

前記１つまたは複数のバッテリのそれぞれが、前記キャリアヘッドの寿命と実質的に等しい寿命を有する、請求項２に記載のキャリアヘッド。

【請求項4】

前記振動センサを実質的にカバーするセンサカバーであって、リボン接続部を介して前記振動センサに結合されている、センサカバー
をさらに備える、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項5】

カバーアセンブリが、前記アンテナの一部を覆っており、前記キャリアヘッドの頂面の上方に部分的に延在する、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項6】

前記送信器は、短距離無線送信器である、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項7】

前記送信器は、ブルートゥース、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）シグナリングおよび規格、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＺｉｇＢｅｅ無線通通信方法の１つを介して検出した振動放出を送信するように構成される、請求項６に記載のキャリアヘッド。

【請求項8】

前記振動センサは、微小電子機械システム加速度計である、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項9】

前記キャリアヘッドの頂面上に配置された可動コイルと、
前記可動コイルの上に配置された固定コイルであって、前記可動コイルと前記固定コイルが、前記固定コイルを介して交流信号を送出することによって誘導結合される、固定コイルと、
をさらに備える、請求項１に記載のキャリアヘッド。

【請求項10】

前記キャリアヘッドおよび前記保持リングに形成されたチャネルと連通する垂直開口部であって、前記振動センサが前記垂直開口部に配置されている、垂直開口部
をさらに備える、請求項９に記載のキャリアヘッド。

【請求項11】

前記振動センサを前記保持リングの開口部から遮閉する膜をさらに含む、請求項１０に記載のキャリアヘッド。

【請求項12】

キャリアヘッドであって、
前記キャリアヘッドの本体、
前記本体に結合された保持リング、ならびに
センサアセンブリであって、
第１の端部および第２の端部を有し、前記キャリアヘッドの前記本体に配置された送信器、
前記送信器の前記第１の端部に結合されたアンテナ、および
前記キャリアヘッドの前記本体を少なくとも部分的に通って前記保持リングの中に延びており、前記送信器の前記第２の端部に電気的に結合された振動センサであって、前記キャリアヘッドの半径方向、方位角方向、および角度方向の軸に関して化学機械プロセス中の振動を検出するように構成された、振動センサ
を備える、センサアセンブリ
を備える、キャリアヘッドと、
前記センサアセンブリと通信するコントローラと、
を備える、化学機械研磨システム。

【請求項13】

前記キャリアヘッドが、
前記キャリアヘッドの頂面上に配置された可動コイルと、
前記可動コイルの上に配置された固定コイルであって、前記可動コイルと前記固定コイルが、前記固定コイルを介して交流信号を送出することによって誘導結合される、固定コイルと、
をさらに備える、請求項１２に記載の化学機械研磨システム。

【請求項14】

前記キャリアヘッドが、
前記キャリアヘッドおよび前記保持リングに形成されたチャネルと連通する垂直開口部であって、前記振動センサが前記垂直開口部に配置されている、垂直開口部
をさらに備える、請求項１３に記載の化学機械研磨システム。

【請求項15】

前記キャリアヘッドが、前記振動センサを前記保持リングの開口部から遮閉する膜をさらに含む、請求項１４に記載の化学機械研磨システム。

【請求項16】

前記キャリアヘッドが、
前記振動センサを実質的にカバーするセンサカバーであって、リボン接続部を介して前記振動センサに結合されている、センサカバー
をさらに備える、請求項１２に記載の化学機械研磨システム。

【請求項17】

カバーアセンブリが前記アンテナの一部を覆っており、前記キャリアヘッドの上面の上に部分的に延びている、請求項１２に記載の化学機械研磨システム。

【請求項18】

化学機械研磨装置に配設された基板上で化学機械研磨プロセスを実行するステップと、
キャリアヘッドの本体を少なくとも部分的に通って保持リングの中に延びている振動センサを介して、前記化学機械研磨装置からの振動放出を捕捉するステップであって、前記保持リングが前記化学機械研磨装置の前記キャリアヘッドの前記本体に結合されており、前記振動センサが前記本体に配置された送信器に電気的に結合される、前記捕捉するステップと、
前記振動放出に関連付けられた情報を前記送信器と無線通信しているコントローラに前記送信器に結合されたアンテナを介して送信するステップと、
前記送信された情報の分析に基づいて化学機械研磨条件を決定するステップと、
を含む、化学機械研磨条件を決定するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般に、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）に関し、より詳細には、内部に形成された１つまたは複数のセンサアセンブリを有するキャリアヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路は、典型的には、導電層、半導体層、または絶縁層を順次堆積させることによって基板上に形成される。各層を堆積させた後、層は、エッチングされて回路特徴を生成する。一連の層を順次堆積させ、エッチングするにつれ、基板の外表面または最上面、すなわち基板の露出面は、ますます非平面になる。この非平面の表面は、集積回路製造プロセスのフォトリソグラフィ工程において問題を提起する。したがって、基板表面を定期的に平坦化する必要がある。
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの認められた方法である。平坦化中に、基板は、典型的には、キャリアまたは研磨ヘッドに取り付けられている。基板の露出面は、回転する研磨パッドに対して置かれている。研磨パッドは、「標準的な」または固定研磨剤パッドのいずれかであってもよい。標準的な研磨パッドは、耐久性のある粗面を有するが、固定研磨剤パッドは、研磨粒子が封じ込め媒体中に保持されている。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷、すなわち圧力をかけて、基板を研磨パッドに押し付ける。標準的なパッドを使用する場合は、少なくとも１つの化学反応性薬剤と研磨粒子とを含む研磨スラリが研磨パッドの表面に供給される。
ＣＭＰプロセスの有効性は、ＣＭＰプロセスの研磨速度によって、ならびに基板表面の結果として得られる仕上がり（小規模な粗さがないこと）および平坦度（大規模な表面的特徴がないこと）によって測定することができる。研磨速度、仕上がり、および平坦度は、パッドとスラリの組合せ、基板とパッド間の相対速度、および基板をパッドに押し付ける力によって決定される。
ＣＭＰ保持リングは、研磨中に基板を保持するように機能する。また、ＣＭＰ保持リングは、基板の下のスラリ輸送を可能にし、均一性のためにエッジ性能に影響を及ぼす。しかしながら、従来のＣＭＰ保持リングは、プロセス中の閉ループ制御、診断、または化学機械研磨プロセスの終点および例えば、基板の破損もしくは滑り落ちなどの壊滅的事象に関するフィードバックの提供に使用することができる一体化されたセンサを有していない。
したがって、１つまたは複数の一体化されたセンサアセンブリが内部に形成された改善されたキャリアヘッドが必要である。

【発明の概要】

【0003】

本開示の実施形態は、一般に、基板の化学機械研磨（ＣＭＰ）に関する。一実施形態において、ＣＭＰ装置のためのキャリアヘッドが本明細書に開示される。キャリアヘッドは、本体と、保持リングと、センサアセンブリと、を含む。保持リングは、本体に結合されている。センサアセンブリは、本体に少なくとも部分的に配置されている。センサアセンブリは、送信器、アンテナ、および振動センサを含む。送信器は、第１の端部および第２の端部を有する。アンテナは、送信器の第１の端部に結合されている。振動センサは、第２の端部に結合されている。振動センサは、キャリアヘッドの半径方向、方位角方向、および角度方向の軸に関して化学機械プロセス中の振動を検出するように構成されている。
別の実施形態では、化学機械研磨システムが本明細書に開示される。化学機械研磨システムは、キャリアヘッドと、コントローラと、を含む。キャリアヘッドは、本体、保持リング、およびセンサアセンブリを含む。保持リングは、本体に結合されている。センサアセンブリは、本体に少なくとも部分的に配置されている。センサアセンブリは、送信器、アンテナ、および振動センサを含む。送信器は、第１の端部および第２の端部を有する。アンテナは、送信器の第１の端部に結合されている。振動センサは、第２の端部に結合されている。振動センサは、キャリアヘッドの半径方向、方位角方向、および角度方向の軸に関して化学機械プロセス中の振動を検出するように構成されている。コントローラは、センサアセンブリと通信している。

【0004】

別の実施形態では、化学機械研磨条件を決定する方法が本明細書に開示される。化学機械研磨プロセスは、化学機械研磨装置に配設された基板上で実行される。化学機械研磨装置のキャリアヘッドに少なくとも部分的に配設されたセンサアセンブリは、化学機械研磨装置からの振動放出を捕捉する。振動放出に関連付けられた情報は、センサアセンブリと無線通信しているコントローラに送信される。化学機械研磨条件は、送信された情報の分析に基づいて決定される。
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された本開示のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためである、ということに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】一実施形態による、研磨ステーションの断面図である。

【図2A】一実施形態による、１つまたは複数のセンサアセンブリを有するキャリアヘッドの断面図である。

【図2B】一実施形態による、図２Ａのセンサアセンブリのセンサである。

【図3】一実施形態による、１つまたは複数のセンサアセンブリを有するキャリアヘッドの断面図である。

【図4】一実施形態による、１つまたは複数のセンサアセンブリを有するキャリアヘッドの断面図である。

【図5】一実施形態による、コンピューティング環境である。

【図6】一実施形態による、化学機械研磨プロセス中に基板をモニタする方法を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

明瞭にするために、当てはまる場合は、同一の参照番号を使用して、図面間で共通の同一の要素を指定している。さらに、一実施形態の要素は、本明細書に記載される他の実施形態での利用に有利に適合させることができる。
以下に示す図１は、複数の研磨ステーション１００を含むより大きな化学機械研磨（ＣＭＰ）システム内部に配置することができる研磨ステーション１００の概略断面図である。研磨ステーション１００は、プラテン１０２を含む。プラテン１０２は、中心軸１０４の周りで回転することができる。研磨パッド１０６は、プラテン１０２上に置かれてもよい。典型的には、研磨パッド１０６は、研磨ステーション１００で処理されることになる基板１１０のサイズ（例えば、基板の直径）よりも少なくとも１～２倍大きいプラテン１０２の上面をカバーする。
研磨パッド１０６は、１つまたは複数の基板１１０と接触して処理するように構成された研磨面１１２と、プラテン１０２の表面上に配置された支持面１０３と、を含む。プラテン１０２は、研磨パッド１０６を支持し、研磨中に研磨パッド１０６を回転させる。キャリアヘッド１０８は、研磨パッド１０６の研磨面１１２に対して基板１１０を保持する。キャリアヘッド１０８は、典型的には、基板１１０を研磨パッド１０６に押し付けるために使用される可撓性ダイアフラム１１１と、本体１０１と、本体１０１に結合されて、研磨プロセス中に基板の表面にわたって見出される本質的に不均一な圧力分布を補正するために使用される保持リング１０９と、を含む。キャリアヘッド１０８は、中心軸１１４の周りで回転して、および／または掃引運動で移動して、基板１１０と研磨パッド１０６との間に相対運動を生成することができる。
動作中に、可撓性ダイアフラム１１１は、基板１１０を研磨パッド１０６に押し付けるように配置されており、キャリアヘッド１０８の取付け部（図示せず）に結合されたキャリアヘッドアクチュエータ（図示せず）は、キャリアヘッド１０８および保持リング１０９を研磨パッド１０６の表面に別々に押し付けるように構成されている。可撓性ダイアフラム１１１は、基板１１０の裏側に圧力を加えるように構成され、キャリアヘッドアクチュエータは、保持リング１０９に力を加えるように構成されている。

【0007】

送出アーム１１８は、研磨中に研磨面１１２に供給される研磨スラリなどの研磨流体１１６を送出する。研磨液１１６は、基板の化学機械研磨を可能にするために、研磨粒子、ペーハー調整剤、および／または化学的に活性な成分を含有することができる。スラリ化学物質１１６は、金属、金属酸化物、および半金属酸化物を含むことができるウエハの表面および／または特徴を研磨するように設計されている。また、研磨ステーション１００は、典型的には、研磨パッド１０６の表面１１２を擦り落として新品同様にするために、研磨プロセスサイクル中の異なる時間に、パッドコンディショニングディスク１２８（例えば、ダイヤモンド含浸ディスク）を研磨面１１２に押し付けて掃引するように構成されたコンディショニングアーム１２２ならびにアクチュエータ１２４および１２６を含むパッドコンディショニングアセンブリ１２０を含む。

【0008】

研磨ステーション１００は、キャリアヘッド１０８内部に埋め込まれた１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０をさらに含むことができる。１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０は、振動、温度、湿気などの基板処理に影響を及ぼす１つまたは複数の要因を検出するように構成されている。一部の構成では、センサは、検出された情報を無線でプロセスコントローラ１９０に転送するように構成されている。一体化されたセンサ１５０を有するキャリアヘッド１０８は、ＣＭＰプロセスによって生成される信号の実時間分析を可能にする。センサ１５０から受信した、検出され送信された信号は、例えば、終点検出、基板スリップなどの異常状態の検出、基板ローディングおよびアンローディングの問題、ＣＭＰヘッドおよびＣＭＰ研磨の不可欠な部分である他の関連付けられた機械的アセンブリの機械的性能の予測などのプロセス制御に使用することができる。記録された信号情報を、他の検出されたプロセス条件と比較して、異なるプロセス実行間で変化が生じたかどうかを判定することができる。検出されたセンサデータをコントローラのメモリに記憶された情報と比較することによって、プロセス終点、異常状態、および他の診断情報を明らかにすることができる。
したがって、本開示と整合性のある実施形態は、有利には、欠陥の検出および分類（ＦＤＣ）システムを提供し、方法は、統計的分析技法を使用して、事前設定された限界に対して機器パラメータを継続的にモニタし、機器の健全性に関する予防的かつ迅速なフィードバックを提供することができる。そのようなＦＤＣシステムおよび方法は、有利には、予定外の休止時間をなくし、ツール利用可能性を改善し、廃物を減らす。

【0009】

図２Ａは、一実施形態による、キャリアヘッド１０８に形成されたチャネル１６０に埋め込まれた１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０を有するキャリアヘッド１０８の断面図である。１つまたは複数のセンサアセンブリのそれぞれは、送信器２０２、センサ２０１、１つまたは複数のバッテリ２０６、およびアンテナ２０８を含む。送信器２０２は、キャリアヘッド１０８を貫いて延在する。送信器２０２は、第１の端部２１０および第２の端部２１２を有する。第１の端部２１０は、アンテナ２０８に結合されている。アンテナ２０８は、キャリアヘッド１０８の上方で、キャリアヘッド１０８を部分的に貫いて延在することができる。アンテナ２０８は、システムコントローラ１９０に無線で情報を伝達するように構成されている。キャリアヘッド１０８は、カバーアセンブリ２２０をさらに含んでもよい。アセンブリ２２０は、キャリアヘッド１０８の上方に延在するアンテナ２０８の部分をカバーするように構成されている。カバーアセンブリ２２０は、アンテナ２０８を保護し、アンテナ２０８が貫いて延在する開口部を密封するように構成されている。一実施形態において、カバーアセンブリ２２０は、第１のキャップ２２２および第２のキャップ２２４を含むことができる。第１のキャップ２２２は、アンテナ２０８の上に配置され、アンテナ２０８の少なくとも３つの側面を取り囲むように、キャリアヘッド１０８内へ延在する。第２のキャップ２２４は、第１のキャップ２２２の周りに配置されている。第２のキャップ２２４は、アンテナ２０８が貫いて延在する開口部が確実に密封されるようにする。例えば、第２のキャップ２２４は、アンテナ２０８および第１のキャップ２２２を少なくとも部分的に取り囲む。

【0010】

送信器２０２の第２の端部２１２は、センサ２０１に結合されている。センサ２０１は、キャリアヘッド１０８を少なくとも部分的に貫いて、保持リング１０９内へ延在する。センサ２０１は、基板処理中の音響振動を検出するように構成されている。基板上のＣＭＰプロセスによって生成される振動放出情報は、センサ２０１によって捕捉される。センサアセンブリ１５０を有するキャリアヘッド１０８は、ＣＭＰプロセスによって生成される振動信号の実時間分析を可能にする。センサ２０１によって捕捉された振動信号は、終点検出、基板滑りなどの異常状態の検出、基板ローディングおよびアンローディングの問題、ＣＭＰヘッドおよびＣＭＰ研磨の不可欠な部分である他の関連付けられた機械的アセンブリの機械的性能の予測などのプロセス制御に使用することができる。一部の実施形態では、捕捉された振動情報は、変化についてモニタされ、振動シグネチャのライブラリと比較される振動シグネチャに分解されてもよい。振動周波数スペクトルの特性変化は、プロセス終点、異常状態、および他の診断情報を明らかにすることができる。捕捉された振動情報を分析して、例えば、研磨プロセスによって引き起こされる基板の引っ掻き傷検出、スラリアームとヘッドの衝突、ヘッドの摩耗（例えば、シール、ジンバルなど）、不良ベアリング、コンディショナーヘッドの作動などの、機械的不具合を明らかにすることができる。

【0011】

センサアセンブリ１５０は、ＣＭＰ処理中に様々な周波数について経時的に１つまたは複数の加速度読取り値をコントローラ１９０に送信することができる。例えば、センサアセンブリ１５０は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）シグナリングおよび規格、近距離無線通信（ＮＦＣ）シグナリングおよび規格、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）の８０２．１１ｘまたは８０２．１６ｘシグナリングおよび規格、または送信器２０２を介した他の無線通信方法などの、短距離無線通信方法を使用して、ＣＭＰ処理中に１つまたは複数の加速度読取り値をコントローラ１９０に送信することができる。コントローラ１９０は、時間対周波数のグラフに加速度読取り値をプロットする。グラフ上に示される、検出された加速度データの勾配が特定の周波数に沿って変化すると、コントローラ１９０は、イベントが発生したことをユーザに示すことができる。例えば、特定の周波数（例えば、２３０Ｈｚ）、または周波数（例えば、２００～２５０Ｈｚの周波数）における加速度データのピーク間変動の変化は、フィルム破損に起因する破損および摩擦の変化に関連付けられることがある。そのため、経時的にある周波数範囲にわたって加速度を継続的にプロットすることによって、光学センサを必要とすることなく、またはシステム内の１つまたは複数の機械部品の摩耗を検出することなく、信頼性のある終点検出技法をユーザに提供することができる。

【0012】

一部の実施形態では、センサ２０１は、振動を検出するための微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計などの加速度計であってもよい。別の実施形態では、センサ２０１は、３軸加速度計であってもよい。３軸加速度計は、キャリアヘッドの３軸、すなわち半径方向、角度方向、および方位角方向の軸に沿ってＣＭＰプロセス中の振動を測定するように構成されている。キャリアヘッド１０８に関して振動を測定することによって、ＣＭＰプロセス中のより多くの振動情報がもたらされる。これは、ＣＭＰ処理中に、基板が保持リング１０９内部の単一の位置に留まらず、むしろ、基板は、保持リング１０９内部で歳差運動をするからである。キャリアヘッド１０８が、両方のセンサが加速度計である２つのセンサ２０１を含む実施形態では、一方のセンサ（すなわち、ベースラインセンサ）は、ＣＭＰ処理中にベースライン加速度データ（例えば、環境または非プロセス関連加速度）のみを検出するように構成されてもよく、一方、第２のセンサ（すなわち、プロセスセンサ）は、ＣＭＰ処理中にプロセス関連加速度データを検出する。次いで、システムコントローラ１９０は、プロセスセンサによって検出されたＣＭＰプロセス関連情報を他の外部の振動またはノイズ源から分離することができるように、プロセス関連加速度データから、検出されたベースライン加速度データを減算することができる。
図２Ｂは、センサ２０１をさらに詳細に示す。センサ２０１は、リボン接続部２５４を介してセンサカバー２５０に結合されている。センサカバー２５２は、保持リング１０９に取り付けられている。リボン接続部２５４は、センサ２０１を保持リング１０９から物理的に分離するが、電気的に結合されたままにすることができる。センサ２０１のセンサカバー２５０からの分離は、様々な外部の振動源からセンサ２０１を機械的に隔離するためにも使用することができる。

【0013】

図２Ａに戻って参照すると、送信器２０２は、センサ２０１から受信した振動関連信号を、アンテナ２０８を介してコントローラ１９０に送るように構成されている。したがって、一部の実施形態では、センサ２０１によって検出されたＣＭＰ振動信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）シグナリングおよび規格、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＺｉｇＢｅｅ、または他の無線通信方法などの、短距離無線通信方法を使用してＣＭＰヘッド１０８から送信される。
１つまたは複数のバッテリ２０６は、センサアセンブリ１５０に電力を供給するように構成されている。図２Ａに示す実施形態では、２つのバッテリ２０６が示されており、各バッテリ２０６が送信器２０２のそれぞれの側にある。他の実施形態では、より多くのまたはより少ないバッテリが使用されてもよい。バッテリ２０６は、キャリアヘッド１０８を修理するときに交換されてもよい。一実施形態において、バッテリ２０６は、キャリアヘッド１０８、保持リング１０９、または研磨パッド１０６の寿命とほぼ等しい寿命を有する。したがって、これらの実施形態では、バッテリ２０６が完全放電に近づいているかまたは近い場合に、キャリアヘッド１０８、保持リング１０９、または研磨パッド１０６は、その耐用期間に近づいているかまたは近く、したがって、予防保守作業中に取り替えることができる。別の実施形態では、バッテリ２０６は、再充電可能であってもよい。

【0014】

別の実施形態では、センサアセンブリ１５０は、省電力機能を含むことができる。例えば、コントローラ１９０は、センサ２０１と通信して、キャリアヘッド１０８がまだ動いているかどうかを判定することができる。キャリアヘッド１０８がまだ動いている場合は、バッテリ２０６は、センサアセンブリ１５０に電力を供給し続ける。しかしながら、キャリアヘッド１０８がもはや動いていない場合は、コントローラ１９０は、送信器２０２と通信して電源を切り、電力を節約することができる。さらに、コントローラ１９０は、センサ２０１と通信して、キャリアヘッド１０８が動き始めたかどうかを判定することもできる。コントローラ１９０は、送信器２０２と通信して、センサ２０１がなんらかのデータを取得したかどうかを判定することができる。データは、キャリアヘッド１０８の動きを示す振動を含む。キャリアヘッド１０８が動いているとコントローラ１９０が判定した場合は、コントローラ１９０は、送信器２０２と通信して、電源を入れる。キャリアヘッド１０８が動いていないとコントローラ１９０が判定した場合は、コントローラ１９０は、送信器２０２に電源を入れないように指示する。そのような機能性は、キャリアヘッドが動いている場合は電源を入れ、キャリアヘッドが静止したままの場合は電源を切ることによってセンサアセンブリ１５０の寿命を延ばす。

【0015】

図３は、別の実施形態による、１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０を有するキャリアヘッド３００の断面図を示す。キャリアヘッド３００は、キャリアヘッド１０８と実質的に同様である。キャリアヘッド３００は、固定コイル３０６の真下に、キャリアヘッド３００の頂面上に配置された可動コイル３０２をさらに含む。可動コイル３０２は、ドングル３０４を介して１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０に電気的に結合されている。可動コイル３０２は、送信器３０８およびアンテナ３１０を含む。送信器３０８は、可動コイル３０２内に配置されている。一実施形態において、送信器３０８は、可動コイル３０２に埋め込まれている。アンテナ３１０は、送信器３０８に結合されている。アンテナ３１０は、可動コイル３０２を部分的に貫いて延在し、可動コイル３０２の頂面の上方に延在する。一部の実施形態では、固定コイル３０６と可動コイル３０２は、固定コイル３０６を介してＡＣ信号を送出することによって互いに誘導結合することができ、その結果、キャリアヘッド３００内部に配設された回路（例えば、ドングル３０４）内部に電圧が形成されて、センサ２０１を駆動および／またはバッテリ２０６を充電することができる。一部の実施形態では、キャリアヘッド３００がＣＭＰ処理中に移動するときの可動コイル３０２の動きは、上方に配置された固定コイル３０６に誘導電荷を生成する。そのため、１つまたは複数のバッテリ２０６をＣＭＰ処理中に充電することができる。

【0016】

図４は、一実施形態による、１つまたは複数のセンサアセンブリ１５０を有するキャリアヘッド４００の断面図を示す。キャリアヘッド４００は、キャリアヘッド３００と実質的に同様である。キャリアヘッド４００は、キャリアヘッド４００および保持リング１０９に形成されたチャネル１６０と連通する垂直開口部４０２をさらに含む。本実施形態では、センサ２０１は、垂直開口部４０２内部に配置されている。保持リング１０９は、センサ２０１と、保持リング１０９に形成された開口部との間に配置された膜４０４をさらに含む。膜４０４は、ＣＭＰ処理中にセンサをスラリから保護するように構成されている。一実施形態において、膜４０４は、シリコンベース 材料から形成されてもよい。垂直開口部４０２内でセンサ２０１を膜４０４の背後に配置することによって、音波がＣＭＰ処理中にスラリを通過するときにセンサ２０１（例えば、音響センサ）が音波を検出することが可能になる。例えば、スラリの乾燥に起因して基板上に引っ掻き傷が生じた場合、コントローラ１９０は、スラリを通る音波のセンサ２０１検出を介して引っ掻き傷を検出することができる。

【0017】

図５は、一実施形態による、例示的なコンピューティング環境５００である。例示的なコンピューティング環境５００は、センサアセンブリ１５０およびコントローラ１９０を含む。センサアセンブリ１５０は、ネットワーク５０５を介してコントローラ１９０と通信する。例えば、センサアセンブリ１５０によって検出されたＣＭＰ振動信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）シグナリングおよび規格、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＺｉｇＢｅｅ、または他の無線通信方法などの、短距離無線通信方法を使用してコントローラ１９０に送信される。
コントローラ１９０は、プロセッサ５０２、メモリ５０４、ストレージ５０６、およびネットワークインタフェース５０８を含む。プロセッサ５０２は、メモリ５０４に記憶されたプログラムコード５１２などのプログラム命令を取り出し、実行する。例えば、プログラムコード５１２は、図６に関連して以下で論じる方法６００であってもよい。プロセッサ５０２は、単一のプロセッサ、複数のプロセッサ、複数の処理コアを有する単一のプロセッサなどを表現するために含まれている。図示するように、プロセッサ１４５２は、データ収集エージェント５１６を含む。データ収集エージェント５１６は、センサアセンブリ１５０からセンサデータを受信するように構成されている。一部の実施形態では、データ収集エージェント５１６は、センサアセンブリ１５０のためのデータセットを生成するように構成されている。

【0018】

ストレージ５０６は、ディスクドライブストレージであってもよい。単一のユニットとして示されているが、ストレージ５０６は、固定ディスクドライブ、リムーバブルメモリカード、光ストレージ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、またはストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）などの、固定ストレージデバイスおよび／またはリムーバブルストレージデバイスの組合せであってもよい。ネットワークインタフェース５０８は、コントローラ１９０がネットワーク１０５を介して他のコンピュータ、例えば、センサアセンブリ１５０などと通信することを可能にする任意のタイプのネットワーク通信であってもよい。
図６は、一実施形態による、化学機械研磨条件を決定するための方法６００を示す流れ図である。方法６００は、ブロック５０２で始まる。ブロック５０２ では、化学機械研磨プロセスが化学機械研磨装置に配設された基板上で実行されてもよい。一部の実施形態では、化学機械研磨プロセスは、研磨プロセス、基板ローディングまたはアンローディングプロセス、洗浄プロセスなどを含むことができる。

【0019】

方法６００は、ブロック６０４に進む。ブロック６０４では、センサアセンブリ１５０が、実行された化学機械研磨プロセスからの振動放出を捕捉する。例えば、化学機械研磨プロセスによって生成された振動放出情報は、センサアセンブリ１５０のセンサ２０１によって捕捉される。
ブロック６０６では、センサアセンブリ１５０によって捕捉された振動放出に関連付けられた情報がセンサアセンブリ１５０によってコントローラ１９０に送信される。例えば、送信器２０２は、センサアセンブリによって捕捉された振動放出に関連付けられた情報をコントローラ１９０に送信する。一部の実施形態では、振動放出に関連付けられた情報は、送信器２０２によってコントローラ１９０に無線で送信される。例えば、センサアセンブリ１５０によって検出された振動放出に関連付けられた情報は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）シグナリングおよび規格、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＺｉｇＢｅｅ、または他の無線通信方法などの、短距離無線通信方法を使用してコントローラ１９０に送信される。

【0020】

ブロック６０８では、送信された振動放出の分析に基づいて１つまたは複数の化学機械研磨条件が決定される。例えば、振動放出は、終点検出、基板滑りなどの異常状態の検出、基板ローディングおよびアンローディングの問題、ＣＭＰヘッドおよびＣＭＰ研磨の不可欠な部分である他の関連付けられた機械的アセンブリの機械的性能の予測などのプロセス制御に使用することができる。振動周波数スペクトルの特性変化は、プロセス終点、異常状態、および他の診断情報を明らかにすることができる。捕捉された振動情報を分析して、例えば、研磨プロセスによって引き起こされる基板の引っ掻き傷検出、スラリアームとヘッドの衝突、ヘッドの摩耗（例えば、シール、ジンバルなど）、不良ベアリング、コンディショナーヘッドの作動などの不具合を明らかにすることができる。

【0021】

ブロック６１０では、化学機械研磨装置は、決定された化学機械研磨条件に基づいてコントローラ１９０によって制御されてもよい。
前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示のさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】