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(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】2024-09-18
(45)【発行日】2024-09-27
(54)【発明の名称】化学機械研磨のための温水生成
(51)【国際特許分類】
B24B 37/015 20120101AFI20240919BHJP
B24B 53/12 20060101ALI20240919BHJP
B24B 53/017 20120101ALI20240919BHJP
B24B 55/06 20060101ALI20240919BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20240919BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240919BHJP
【ＦＩ】
B24B37/015
B24B53/12 Z
B24B53/017 A
B24B55/06
B24B37/10
B24B53/017 Z
H01L21/304 622R
H01L21/304 622M
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2023503420
(86)(22)【出願日】2022-05-02
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-10
(86)【国際出願番号】 US2022027343
(87)【国際公開番号】W WO2022235592
(87)【国際公開日】2022-11-10
【審査請求日】2023-03-17
(31)【優先権主張番号】63/183,849
(32)【優先日】2021-05-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(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】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】サウンダララジャン， ハリ
(72)【発明者】
【氏名】ポラード， チャド
(72)【発明者】
【氏名】フィッシャー， アレクサンダー ジョン
(72)【発明者】
【氏名】チャン， シュー－ソン
(72)【発明者】
【氏名】ウー， ハオション
(72)【発明者】
【氏名】タン， チエンショー
【審査官】山本 忠博
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０２１／００４６６０３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５３８１１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１４５０６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７７２９５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２４Ｂ ３／００－３／６０，２１／００－３９／０６，
４１／００－５７／０４；
Ｂ２３Ｑ １１／００－１３／００；
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４，２１／４６３，２１／７８－２１／８０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
研磨パッドを支持するプラテンと、前記研磨パッドと接触した状態で基板を保持するキャリアヘッドと、
前記プラテンと前記キャリアヘッドとの間の相対運動を発生させるモータと、
水入口と１つまたは複数の蒸気出口とを有する容器、および前記容器の下側チャンバの一部分に熱を加えて蒸気を発生させるように構成された加熱素子を含む、蒸気発生器と、
前記蒸気発生器から前記研磨パッド上に蒸気を送達するように配向されたノズルと、
洗浄流体を保持するタンクと、
前記容器および前記ノズルを制御可能に接続および分離する、前記容器と前記ノズルとの間の第１の流体ラインの第１のバルブと、
前記容器からの蒸気が前記タンク内の流体を加熱するように、前記容器および前記タンクを制御可能に接続および分離する、前記容器と前記タンクとの間の第２の流体ラインの第２のバルブと、
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブに結合され、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを開閉するように構成された、制御システムと、を備える、化学機械研磨システム。
【請求項2】
コンディショナヘッドを洗浄するコンディショナヘッド洗浄ステーションを更に備え、洗浄流体を前記コンディショナヘッド上に供給するように、前記タンクが前記コンディショナヘッド洗浄ステーションに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記キャリアヘッドをすすぐキャリアヘッドすすぎステーションを更に備え、洗浄流体を前記キャリアヘッド上に供給するように、前記タンクが前記キャリアヘッドすすぎステーションに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
１つまたは複数のアパーチャを有するパッドすすぎアームを更に備え、前記洗浄流体を前記１つまたは複数のアパーチャを通して前記研磨パッド上に供給するように、前記タンクが前記パッドすすぎアームに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記プラテンを取り囲むハウジングを更に備え、前記タンクが、洗浄流体を前記ハウジングの内表面に送達するように構成されたノズルに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記蒸気を前記タンク内の流体中に注入するように、前記第２の流体ラインが前記タンクに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記第２の流体ラインが前記タンクの床に結合された、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記第２の流体ラインが前記タンク外部の熱交換器に結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記制御システムが、一度に前記第１のバルブおよび前記第２のバルブのうちの１つのみを開かせるように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記制御システムが、回復段階の第１の部分の間、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブの両方を閉じさせるように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記制御システムが、前記回復段階の第２の部分の間、前記第２のバルブを開かせるように構成された、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記制御システムが、前記容器内部が所望の蒸気圧に達すると、前記第２のバルブを開き、前記回復段階の前記第２の部分を開始して、余分な圧力を前記第２の流体ライン内へと放出するように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記制御システムが、前記回復段階の前記第２の部分の後の分配段階の間、前記第２のバルブを閉じさせ、前記第１のバルブを開かせるように構成された、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
分配段階に備えて蒸気を準備する回復段階において、容器内の圧力が閾値圧力に達するまで、前記容器内の水を加熱して蒸気を発生させることと、前記回復段階において、前記容器内の圧力が前記閾値圧力に達すると、第１のバルブを閉じたまま維持し、第２のバルブを開いて、タンク内の洗浄流体を加熱するように、蒸気を前記容器から前記タンクへと方向付けることと、
前記分配段階の間、前記第１のバルブを開き、前記第２のバルブを閉じて、蒸気を前記容器から化学機械研磨システムの研磨パッドへと方向付けることと、
加熱された洗浄流体を、前記タンクから前記研磨システムの前記研磨パッド以外の構成要素へと方向付けることと、
を含む、化学機械研磨システムを操作する方法。
【請求項15】
前記容器内の圧力が閾値圧力に達するまで、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じたまま維持することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記容器内の圧力が前記閾値圧力に達すると、前記第２のバルブを開いて、余分な圧力を前記容器から放出することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記構成要素が、前記研磨システムのプラテンを取り囲むハウジングの内表面、コンディショナヘッド洗浄ステーション、キャリアヘッド移送ステーション、またはパッドすすぎシステムを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項18】
前記蒸気を前記洗浄流体中に注入することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項19】
前記タンクに熱的に結合された熱交換器を通して蒸気を循環させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）用の、基板処理ツールのための蒸気生成に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路は、一般的に、導電層、半導電層、または絶縁層を半導体ウェハ上に逐次堆積させることによって、基板上に形成される。様々な製造プロセスでは、基板上の層を平坦化する必要がある。例えば、ある製造ステップは、フィラー層を非平坦面の上に堆積させ、フィラー層をパターニングされた層の上面が露出するまで研磨することを伴う。別の例として、層をパターニングされた導電層の上に堆積させ、平坦化して、後続のフォトリソグラフィステップを可能にすることができる。
【0003】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、１つの許容された平坦化方法である。この平坦化方法は、一般的に、基板をキャリアヘッド上に載置する必要がある。基板の露出面は、一般的に、回転する研磨パッドに接して配置される。キャリアヘッドは、制御可能な負荷を基板に与えて基板を研磨パッドに押し付ける。研磨粒子を含む研磨スラリーが、一般的に、研磨パッドの表面に供給される。
【0004】
研磨プロセスにおける研磨速度は温度の影響を受けやすい場合がある。研磨プロセスの温度を制御する、様々な技法が提案されてきた。
【発明の概要】
【0005】
一態様では、化学機械研磨システムは、研磨パッドを支持するプラテンと、研磨パッドと接触した状態で基板を保持するキャリアヘッドと、プラテンとキャリアヘッドとの間の相対運動を発生させるモータと、水入口と１つまたは複数の蒸気出口とを有する容器、および下側チャンバの一部分に熱を加えて蒸気を発生させるように構成された加熱素子を含む、蒸気発生器と、蒸気発生器から研磨パッド上に蒸気を送達するように配向されたノズルと、洗浄流体を保持するタンクと、容器およびノズルを制御可能に接続および分離する、容器とノズルとの間の第１の流体ラインの第１のバルブと、容器からの蒸気がタンク内の流体を加熱するように、容器およびタンクを制御可能に接続および分離する、容器とタンクとの間の第２の流体ラインの第２のバルブと、第１のバルブおよび第２のバルブに結合され、第１のバルブおよび第２のバルブを開閉するように構成された、制御システムと、を含む。
【0006】
可能性がある利点としては、以下の１つまたは複数を含み得るがそれらに限定されない。
【0007】
蒸気、即ち沸騰によって発生するガス状のＨ２Ｏは、各基板の研磨前に研磨パッドを蒸気加熱することができる十分な量を発生させることができ、蒸気は、ウェハ間で一貫した圧力で発生させることができる。研磨パッド温度、したがって研磨プロセス温度は制御することができ、ウェハ間基準でより均一であって、ウェハ間不均一性（ＷＩＷＮＵ）を低減させることができる。余分な蒸気の発生を最小限に抑えて、エネルギー効率を改善することができる。蒸気は実質的に純ガスであることができ、例えば、蒸気中に懸濁液をほとんどまたはまったく有さない。かかる蒸気は乾燥蒸気としても知られており、フラッシュ蒸気などの他の蒸気代替物よりもエネルギー移動が良く液体含量が少ない、Ｈ２Ｏのガス状形態を提供することができる。
【0008】
更に、蒸気発生器の圧力弁によって決定された圧力セットポイントを超えて発生した蒸気などの余剰蒸気は、例えば水を加熱するために水タンク内へと方向付けられる、他の目的に使用することができ、その水を次に化学機械研磨システムの様々な構成要素へと移送することができる。これによっても、蒸気を発生させるのに必要な電力量を低減することができ、したがって電力効率を改善することができる。
【0009】
１つまたは複数の実現例の詳細を、添付図面および以下の説明に示す。他の態様、特徴、および利点は、説明および図面から、また特許請求の範囲から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
化学機械研磨は、基板、研磨液、および研磨パッドの間の境界面における、機械研磨と化学反応との組み合わせによって動作する。研磨プロセスの間、基板の表面と研磨パッドとの摩擦によって相当量の熱が発生する。加えて、一部のプロセスはまた、調整ディスク、例えば研磨ダイヤモンド粒子でコーティングされたディスクを、回転する研磨パッドに押し付けて、研磨パッド表面が調整されテクスチャ加工される、インシチューのパッド調整ステップを含む。調整プロセスの研磨も熱を発生する場合がある。例えば、公称ダウンフォース圧力２ｐｓｉおよび除去率８０００オングストローム／分の一般的な一分の銅ＣＭＰプロセスでは、ポリウレタン研磨パッドの表面温度は約３０℃上昇する場合がある。
【0012】
他方で、前の研磨動作によって研磨パッドが加熱されていた場合、新しい基板が最初に下ろされて研磨パッドと接触するときに研磨パッドは低温なので、ヒートシンクとして作用することができる。同様に、研磨パッド上に分配されるスラリーはヒートシンクとして作用することができる。全体として、これらの影響は、空間的な、また時間に伴う、研磨パッドの温度のばらつきをもたらす。
【0013】
化学機械研磨プロセスの温度を制御するために提案されてきた１つの技法は、蒸気を研磨パッド上に噴霧するものである。例えば蒸気の潜熱により、等価のエネルギー量を付与するのに要する蒸気の量は温水よりも少ないので、蒸気は温水よりも優れたものであり得る。
【0014】
一般的な研磨プロセスでは、蒸気はデューティサイクル（一般的に、１つのウェハの研磨開始から次のウェハの研磨開始までの合計時間のパーセンテージとして測定される）で適用され、その範囲は１％～１００％であり得る。デューティサイクルが１００％未満の場合、蒸気発生サイクルは、回復段階および分配段階の２つの区分に分割することができる。
【0015】
一般に、回復段階の間、目標は、プロセスに必要であり得るパラメータ（温度、流量、圧力）によって指示されるように、次の分配段階に備えて蒸気を準備するのに十分な熱エネルギーを付加することである。しかしながら、余分な蒸気が回復段階で発生する場合がある。余分な蒸気は、必要なパラメータ、例えば圧力を保つため、軽減、例えば通気することができる。しかしながら、これは余分なエネルギーを消費し、エネルギー効率が悪い。
【0016】
しかしながら、余剰蒸気を化学機械研磨システム内に含有することで、システムの熱効率の大幅な改善が可能になる。余剰蒸気は他の目的に使用することができ、例えば、水タンク内へと方向付けられて、研磨システムの他の構成要素へと向けられる水を加熱することができる。
【0017】
図１は、化学機械研磨システムの研磨ステーション２０の一例を示している。研磨ステーション２０は、研磨パッド３０が上に載置される、回転可能なディスク形状のプラテン２４を含む。プラテン２４は、図１の矢印Ａによって示されるように、軸線を中心にして回転するように動作可能である。研磨パッド３０は、外側の研磨層とより柔らかい裏打ち層とを有する、二層の研磨パッドであることができる。
【0018】
研磨ステーション２０は、研磨スラリーなどの研磨液を研磨パッド３０上に分配する供給ポートを、例えばスラリー供給アーム３９の端部に含むことができる。研磨ステーション２０はまた、研磨パッド３０の表面粗さを維持するのに、コンディショナヘッド９３によって保持されたコンディショナディスク９２を有するパッドコンディショナシステム９０を含むことができる。コンディショナヘッド９３は、基部９６によって支持されるアーム９４の端部に位置付けることができる。コンディショナヘッド９３は、例えばアーム９４を旋回させることによって移動可能であり、コンディショナヘッドクリーナアセンブリ２５０内に位置付け可能である。一例の調整ヘッド蒸気処理アセンブリについて、図２を参照して更に詳細に後述する。
【0019】
キャリアヘッド７０は、研磨パッド３０に接して基板１０を保持するように動作可能である。キャリアヘッド７０は、図１の矢印Ｂによって示されるように回転することができる。キャリアヘッド７０はまた、図１の矢印Ｃによって示されるように、研磨パッド３０の上面を横切って横方向に並進させることができる。任意に、キャリアヘッド７０は、横方向に振動することができる。
【0020】
いくつかの実現例では、研磨ステーション２０は、研磨ステーションの、または研磨ステーションの／研磨ステーション内の構成要素の温度、例えば、研磨パッド３０および／または研磨パッド上のスラリーの温度をモニタリングする、温度センサ６４を含む。例えば、温度センサ６４は、研磨パッド３０の上方に位置付けられ、研磨パッド３０および／または研磨パッド上のスラリーの温度を測定するように構成された、赤外（ＩＲ）センサ、例えばＩＲカメラであり得る。特に、温度センサ６４は、径方向温度プロファイルを生成するために、研磨パッド３０の半径に沿った複数のポイントで温度を測定するように構成される。例えば、ＩＲカメラは、研磨パッド３０の半径にわたる視野を有することができる。
【0021】
いくつかの実現例では、温度センサは非接触センサではなく接触センサである。例えば、温度センサ６４は、プラテン２４の上もしくは中に位置付けられた、熱電対またはＩＲ温度計であることができる。加えて、温度センサ６４は研磨パッドと直接接触することができる。
【0022】
いくつかの実現例では、研磨パッド３０の半径に沿った複数のポイントにおける温度を提供するために、複数の温度センサを、研磨パッド３０にわたる異なる径方向位置で離隔させることができる。この技法は、ＩＲカメラの代わりに、またはＩＲカメラに加えて使用することができる。
【0023】
図１では、研磨パッド３０および／またはパッド３０上のスラリーの温度をモニタリングするように位置付けられるが、温度センサ６４は、基板１０の温度を測定するように、キャリアヘッド７０内部に位置付けることができる。温度センサ６４は、基板１０の半導体ウェハと直接接触することができる（即ち、接触センサ）。いくつかの実現例では、例えば、研磨ステーション２０の／研磨ステーション２０内の異なる構成要素の温度を測定するため、複数の温度センサが研磨ステーション２０に含まれる。
【0024】
研磨システム２０はまた、研磨パッド３０および／または研磨パッド３０上のスラリーの温度を制御する、温度制御システム１００を含む。温度制御システム１００は、温度制御媒体の蒸気を研磨パッド３０の研磨面上に（または研磨パッド上に既に存在する研磨液上に）送達することによって動作する、加熱システム１０４を含む。特に、媒体は、例えば蒸気発生器４１０（図３を参照）からの、蒸気を含む。蒸気は、別のガス、例えば空気、または液体、例えば加熱された水と混合することができ、あるいは媒体は実質的に純粋蒸気であることができる。いくつかの実現例では、添加物または化学物質が蒸気に追加される。
【0025】
媒体は、加熱送達アーム上の、例えば、１つまたは複数のノズルによって提供されるアパーチャに、例えば穴もしくはスロットに流すことによって送達することができる。アパーチャは、加熱媒体源に接続されたマニホルドによって提供することができる。
【0026】
一例の加熱システム１０４は、プラテン２４および研磨パッド３０の上を、研磨パッドの縁部から研磨パッド３０の中心まで、または少なくとも中心付近（例えば、研磨パッドの総半径の５％以内）まで延在するアーム１４０を含む。アーム１４０は基部１４２によって支持することができ、基部１４２はプラテン２４と同じフレーム上で支持することができる。基部１４２は、１つまたは複数のアクチュエータ、例えば、アーム１４０を上下させるリニアアクチュエータ、および／またはアーム１４０をプラテン２４の上で横方向に回動させる回転アクチュエータを含むことができる。アーム１４０は、研磨ヘッド７０、パッド調整ディスク９２およびアーム９４、ならびにスラリー分配アーム３９など、他のハードウェア構成要素との衝突を回避するように位置付けられる。
【0027】
いくつかの実現例では、複数の開口部１４４がアーム１４０の底面に形成される。各開口部１４４は、ガスまたは水蒸気、例えば蒸気を、研磨パッド３０上に方向付けるように構成されることができる。アーム１４０は、開口部１４４がギャップによって研磨パッド３０から分離されるように、基部１４２によって支持することができる。ギャップは０．５～５ｍｍであることができる。特に、ギャップは、加熱流体が研磨パッドに達する前に流体の熱が大幅に散逸しないように選択することができる。例えば、ギャップは、開口部から放射された蒸気が研磨パッドに達する前に凝集しないように選択することができる。
【0028】
加熱システム１０４は、蒸気源、例えば蒸気発生器４１０を含むことができる。蒸気発生器４１０は、パイプ、可撓性配管、アーム１４０を提供する固体を通る通路、またはそれらの組み合わせによって提供することができる流体送達ライン１４３によって、アーム１４０の開口部１４４に接続することができる。
【0029】
蒸気発生器４１０は、水を保持する容器４２０と、容器４２０内の水に熱を送達するヒータ４３０とを含む。電力は電源２５０からヒータ４３０に送達することができる。センサ２６０を、容器４２０内または流体送達ライン１４６内に配置して、蒸気の物理的パラメータ、例えば温度または圧力を測定することができる。
【0030】
いくつかの実現例では、プロセスパラメータ、例えば流量、圧力、温度、および／または液体対ガスの混合比は、各ノズルに対して独立して制御することができる。例えば、各開口部１４４に対する流体を、独立して制御可能なヒータに流して、加熱流体の温度、例えば蒸気の温度を独立して制御することができる。
【0031】
様々な開口部１４４が、研磨パッド３０上の異なる径方向区域上に蒸気１４８を方向付けることができる。隣接する径方向区域は重なり合う場合がある。任意に、開口部１４４の１つまたは複数は、その開口部からの霧の中心軸が研磨パッド３０の研磨面に対して斜角であるように、配向することができる。蒸気は、プラテン２４の回転によって生じるような衝突の領域における、研磨パッド３０の運動方向に対向する方向の水平成分を有するように、開口部１４４の１つまたは複数から方向付けることができる。
【0032】
図１は、均等な間隔で離隔された開口部１４４を示しているが、これは要件ではない。開口部１４４は、径方向で、もしくは角度方向で、または両方で不均一に分配することができる。例えば、開口部１４４は、研磨パッド３０の中心に向かってより緊密に密集させることができる。別の例として、開口部１４４は、研磨液がスラリー送達アーム３９によって研磨パッド３０に送達される半径に対応する半径において、より緊密に密集させることができる。加えて、図１は９つの開口部を示しているが、より多数またはより少数の開口部があり得る。
【0033】
蒸気を（例えば、図３の蒸気発生器４１０内で）発生させたとき、蒸気１４８の温度は９０～２００℃であることができる。蒸気を開口部１４４によって分配するとき、例えば移行中の熱損失により、蒸気の温度は９０～１５０℃であることができる。いくつかの実現例では、蒸気は、７０～１００℃、例えば８０～９０℃の温度で開口部１４４によって送達される。いくつかの実現例では、開口部によって送達される蒸気は過熱され、即ち沸点を上回る温度である。
【0034】
蒸気の流量は、蒸気が開口部１４４によって送達されるとき、ヒータの出力および圧力に応じて、１～１０００ｃｃ／分であることができる。いくつかの実現例では、蒸気は他のガスと混合され、例えば、通常の大気またはＮ２と混合される。あるいは、開口部１４４によって送達される流体は実質的に純粋な水である。いくつかの実現例では、開口部１４４によって送達される蒸気１４８は液体水と、例えばエアロゾル化した水と混合される。例えば、液体水および蒸気は、１：１～１：１０の相対流量比で（例えば、ｓｃｃｍ単位の流量で）組み合わせることができる。しかしながら、液体水の量が少ない場合、例えば５重量％未満、例えば３重量％未満、例えば１重量％未満の場合、蒸気は優れた伝熱性を有するであろう。したがって、いくつかの実現例では、蒸気は乾燥蒸気であり、即ち水滴を実質的に含まない。
【0035】
研磨ステーション２０はまた、冷却システム、例えば冷却流体を研磨パッド上に分配するアパーチャを有するアームと、高圧すすぎシステム、例えばすすぎ液を研磨パッド上に噴霧するノズルを有するアームと、研磨パッド３０にわたって研磨液を均等に分配するワイパーブレードまたは本体とを含むことができる。
【0036】
いくつかの実現例では、研磨ステーション２０の少なくともいくつかの構成要素はハウジング３２０によって封止される。例えば、プラテン３０、キャリアヘッド７０、コンディショナシステム９０、および送達アーム３９、１４０は、ハウジング３２０内に位置付けることができる。
【0037】
研磨システム２０はまた、様々な構成要素の、例えば温度制御システム１００の動作、ならびにキャリアヘッドの回転、プラテンの回転、キャリアヘッド内のチャンバによって適用される圧力などを制御する、制御システム２００を含む。
【0038】
制御システム２００は、温度センサ６４からのパッド温度測定値を受信するように構成することができる。制御システムは、例えば、蒸気発生器４１０から研磨パッド３０への蒸気の流量を制御するように、流体送達ライン１４３のバルブ４８２を制御することによって、研磨パッド３０に送達される熱の量を制御することができる。
【0039】
制御システム２００、およびその機能的動作は、デジタル電子回路で、有形的に内蔵されたコンピュータソフトウェアもしくはファームウェアで、コンピュータハードウェアで、またはそれらのうちの１つもしくは複数の組み合わせで実現することができる。コンピュータソフトウェアは、１つまたは複数のコンピュータプログラムとして、即ち、データ処理装置のプロセッサによって実行される、またはプロセッサの動作を制御する、有形の非一時的記憶媒体上で符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実現することができる。電子回路およびデータ処理装置は、汎用プログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタルプロセッサ、および／または複数のデジタルプロセッサもしくはコンピュータ、ならびに専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。
【0040】
制御システムが特定の動作またはアクションを実施する「ように構成される」べきである場合、動作の際にシステムに動作またはアクションを実施させるソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせが、システムにインストールされることを意味する。１つまたは複数のコンピュータプログラムが特定の動作またはアクションを実施するように構成されるべきである場合、１つまたは複数のプログラムが、データ処理装置によって実行されると装置に動作またはアクションを実施させる、命令を含むことを意味する。
【0041】
図２は、ハウジング２５５を含む一例の調整ヘッド洗浄アセンブリ２５０を示している。ハウジング２５５は、コンディショナディスク９２およびコンディショナヘッド９３を受け入れる「カップ」を形成することができる。洗浄流体、例えばＤＩ水タンク３００（図１を参照）からの加熱された水は、ハウジング２５５の供給ライン２８０を通して１つまたは複数のノズル２７５に循環される。ノズル２７５は、洗浄流体２９５を噴霧して、各調整動作後にコンディショナディスク９２および／またはコンディショナヘッド９３上に残った研磨副産物、例えばデブリまたはスラリー粒子を除去することができる。ノズル２７５は、ハウジング２５５内に、例えば、ハウジング２５５の内部の床、側壁、または天井に配置することができる。１つまたは複数のノズルは、パッドコンディショナディスクの底面、ならびに／あるいはコンディショナヘッド９３の底面、側壁、および／または上面を洗浄するように位置付けることができる。ドレイン２８５は、余分な水、洗浄溶液、および洗浄副産物が通り抜けられるようにして、ハウジング２５５に蓄積するのを防ぐことができる。
【0042】
コンディショナヘッド９３およびコンディショナディスク９２は、少なくとも部分的にハウジング２５５内へと下降させて、洗浄することができる。コンディショナディスク９２が動作するように戻される場合、コンディショナヘッド９３および調整ディスク９２は持ち上げられてハウジング２５５から出され、研磨パッド３０上に位置付けられて、研磨パッド３０を調整する。調整動作が完了すると、コンディショナヘッド９３および調整ディスク９２は、研磨パッドから持ち上げられ、回動してハウジングカップ２５５に戻されて、コンディショナヘッド９３およびコンディショナディスク９２上の研磨副産物が除去される。いくつかの実現例では、ハウジング２５５は垂直作動可能であり、例えば垂直駆動軸２６０に取り付けられる。
【0043】
図３を参照すると、本明細書に記載するプロセスのための、または化学機械研磨システムにおける他の用途のための蒸気は、蒸気発生器４１０を使用して発生させることができる。例示の蒸気発生器４１０は、内容積４２５を封止するキャニスタ４２０を含むことができる。キャニスタ４２０の壁は、鉱物汚染物質の量が非常に少ない熱絶縁性材料、例えば石英で作ることができる。あるいは、キャニスタの壁は別の材料で形成することができ、例えば、キャニスタの内表面をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または別のプラスチックでコーティングすることができる。いくつかの実現例では、キャニスタ４２０は、長さ２５．４～５０．８ｃｍ（１０～２０インチ）、幅２．５４～１２．７ｃｍ（１～５インチ）であることができる。
【0044】
いくつかの実施形態では、キャニスタ４２０の内容積４２５は、障壁４２６によって下側チャンバ４２２および上側チャンバ４２４に分割される。障壁４２６は、キャニスタ壁と同じ材料で、例えば石英、ステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミナなどのセラミックで作ることができる。石英は、汚染リスクが低いという点で優れていることがある。障壁４２６は、沸騰水から跳ねる水滴を遮断することによって、液体水４４０が上側チャンバ４２４に入るのを実質的に防ぐことができる。これにより、乾燥蒸気が上側チャンバ４２４内に蓄積することが可能になる。
【0045】
障壁４２６は１つまたは複数のアパーチャ４２８を含むことができる。アパーチャ４２８は、蒸気が下側チャンバ４２２から通過して上側チャンバ４２４に入ることを可能にする。アパーチャ４２８、特に障壁４２６の縁部付近のアパーチャ４２８は、上側チャンバ４２４の壁に凝集して下側チャンバ４２２内へと滴り落ちて、上側チャンバ４２６内の液体含量を低減するとともに、液体を水４４０によって再加熱するのを可能にすることができる。
【0046】
アパーチャ４２８は、障壁４２６がキャニスタ４２０の内壁と合わさる障壁４２６の縁部に、例えば縁部のみに配置することができる。アパーチャ４２８は、障壁４２６の縁部付近に、例えば障壁４２６の縁部と障壁４２６の中心との間に配置することができる。この構成は、障壁４２６が中心にアパーチャを有さず、したがって、上側チャンバ４２４の側壁上にある凝集物が上側チャンバから流れ出ることができるようにしたまま、液体水滴が上側チャンバに入るリスクが低減されるという点で、有利であり得る。
【0047】
しかしながら、いくつかの実現例では、アパーチャはまた、縁部から離れて、例えば障壁４２６の幅にわたって、例えば障壁４２６の面積にわたって均一に離隔されて位置付けられる。
【0048】
水入口４３２は、水リザーバ４３４をキャニスタ４２０の下側チャンバ４２２に接続することができる。水入口４３２は、キャニスタ４２０の底部または底部付近に配置されて、下側チャンバ４２２に水４４０を提供することができる。
【0049】
１つまたは複数の加熱素子４３０は、キャニスタ４２０の下側チャンバ４２２の一部分を取り囲むことができる。加熱素子４３０は、例えば、キャニスタ４２０の外側に巻き付けられた加熱コイル、例えば抵抗性ヒータであることができる。加熱素子はまた、キャニスタの側壁の材料上に薄膜コーティングによって提供することができ、電流が印加された場合、薄膜コーティングが加熱素子として働くことができる。
【0050】
加熱素子４３０はまた、キャニスタ４２０の下側チャンバ４２２内に配置することができる。例えば、加熱素子は、加熱素子からの汚染物質、例えば金属汚染物質が、蒸気に混入するのを防止する材料でコーティングすることができる。
【0051】
加熱素子４３０は、最低水位４４３ａまでのキャニスタ４２０の底部部分に熱を加えることができる。つまり、加熱素子４３０は、最低水位４４３ａ以下のキャニスタ４２０の部分を被覆して、過熱を防ぎ、不要なエネルギー消費を低減することができる。
【0052】
第１の蒸気出口４３６は、上側チャンバ４２４を蒸気送達通路４３８に接続することができる。蒸気送達通路４３８は、キャニスタ４２０の頂部または頂部付近に、例えばキャニスタ４２０の天井に配置して、蒸気がキャニスタ４２０から蒸気送達通路４３８内に、またＣＭＰ装置の様々な構成要素に入るのを可能にすることができる。第１の蒸気送達通路４３８は、例えば、研磨パッド３０を蒸気洗浄し予熱するため、蒸気を化学機械研磨装置の様々な区域に向かって集めるのに使用することができる。
【0053】
いくつかの実現例では、フィルタ４７０は、蒸気４４６中の汚染物質を低減するように構成された、蒸気出口４３８に結合される。フィルタ４７０はイオン交換フィルタであることができる。
【0054】
水４４０は、水リザーバ４３４から水入口４３２を通って下側チャンバ４２２内へと流れることができる。水４４０は少なくとも、加熱素子４３０よりも上であって障壁４２６よりも下である水位４４２まで、キャニスタ４２０を満たすことができる。水４４０が加熱されるにつれて、ガス媒体４４６が発生し、障壁４２６のアパーチャ４２８を通って上昇する。アパーチャ４２８は、蒸気が上昇するのを可能にし、同時に凝集物が落ちるのを可能にすることによって、液体を実質的に含まない（例えば、蒸気中に懸濁した液体水滴を有さない）、水が蒸気であるガス媒体４４６がもたらされる。
【0055】
いくつかの実現例では、水位は、バイパスチューブ４４４内の水位４４２を測定する水位センサ４６０を使用して決定される。バイパスチューブは、水リザーバ４３４をキャニスタ４２０と並行して蒸気送達通路４３８に接続する。水位センサ４６０は、水位４４２がバイパスチューブ４４４内で、したがってキャニスタ４２０内でどこにあるかを示すことができる。例えば、水位センサ４４４およびキャニスタ４２０は均等に加圧される（例えば、両方とも同じ水リザーバ４３４から水を受け入れ、両方とも頂部において同じ圧力を有し、例えば、両方とも蒸気送達通路４３８に接続する）ので、水位４４２は、水位センサとキャニスタ４２０とで同じである。いくつかの実施形態では、水位センサ４４４内の水位４４２は、その他の場合、キャニスタ４２０内の水位４４２を示すことができ、例えば、水位センサ４４４内の水位４４２は、キャニスタ４２０内の水位４４２を示すようにスケーリングされる。
【0056】
動作の際、キャニスタ４２０内の水位４４２は、最低水位４４３ａよりも上であって最高水位４４３ｂよりも下である。最低水位４４３ａは少なくとも加熱素子４３０よりも上であり、最高水位４４３ｂは蒸気出口４３６および障壁４２６よりも十分に下であるので、ガス媒体４４６、例えば蒸気が、キャニスタ４２０の頂部付近に蓄積するのを可能にし、それでもなお液体水を実質的に含まない、十分な空間が提供される。
【0057】
いくつかの実現例では、制御システム２００は、水入口４３２を通る流体流を制御するバルブ４８０、蒸気出口４３６を通る流体流を制御するバルブ４８２、および／または水位センサ４６０に結合される。水位センサ４６０を使用して、制御システム２００は、キャニスタ４２０に入る水４４０の流れを制限し、キャニスタ４２０を出るガス４４６の流れを制限して、水位４４２を、最低水位４４３ａよりも上（および加熱素子４３０よりも上）、かつ最高水位４４３ｂよりも下（および障壁４２６がある場合、障壁４２６よりも下）で維持するように構成される。制御システム２００はまた、キャニスタ４２０内の水４４０に送達される熱の量を制御するために、加熱素子４３０の電源２５０に結合することができる。
【0058】
蒸気発生器４１０の動作中、余分な蒸気がキャニスタ４２０内に発生する場合がある。第２の蒸気出口５００は、上側チャンバ４２４を第２の蒸気送達通路５０２に接続することができる。第２の蒸気送達出口５００は、キャニスタ４２０の頂部または頂部付近に、例えばキャニスタ４２０の天井に配置して、蒸気がキャニスタ４２０から第２の蒸気送達通路５０２内に入るのを可能にすることができる。制御システム２００は、第２の出口５００を通って第２の蒸気送達通路５０２に入る流体流を制御する、バルブ５０４に結合される。図３は別個の開口部を示しているが、例えばバルブ４８２、５０４を通して、両方の通路４３８、５００に接続する単一の開口部が存在し得る。
【0059】
第２の蒸気送達通路５０２は、蒸気を集めてタンク３００を加熱するのに使用することができる。例えば、蒸気は、タンク内の水を通して泡状にするように方向付けることができる。例えば、第２の蒸気送達通路５０２は、タンク３００の床に結合することができる。あるいは、蒸気は、熱交換器３１０、例えばタンク３００を取り囲む加熱チューブを通って流れることができる。
【0060】
制御システム１２０は、一度に２つのバルブ４８２、５０４のうちの１つのみが開くように構成することができる。特に、回復段階の間、制御システム１２０は、所望の圧力に達するまで、両方のバルブ４８２、５０４が閉じるように構成することができる。制御システム１２０は次に、第２のバルブ５０４を開いて（第１のバルブ４８２は閉じたまま）余分な蒸気圧を放出させることができ、それを次にタンク３００内の水を加熱するのに使用することができる。他方で、分配段階の間、制御システム１２０は、第１のバルブ４８２を開いて（第２のバルブ５０４は閉じたまま）蒸気を研磨パッド３０上に方向付けることができる。
【0061】
図１に戻ると、タンク３００からの加熱された流体、例えば加熱された水は、様々な目的に使用することができる。例えば、加熱された流体がコンディショナヘッドクリーナアセンブリ２５０へと方向付けられるように、供給ライン２８０をタンク３００に結合することができる。別の例として、タンク３００からの加熱された流体を、ノズル３３０からハウジング３２０の内表面上に噴霧することができる。別の例として、タンク３００からの加熱された流体を、ノズルから１つまたは複数の他の構成要素、例えばキャリアヘッド上に噴霧することができる。
【0062】
本明細書で使用されるとき、基板という用語は、例えば、製品基板（例えば、複数のメモリもしくはプロセッサダイを含む）、テスト基板、ベア基板、およびゲーティング基板を含むことができる。基板は、集積回路作製の様々な段階にあることができ、例えば、基板はベアウェハであることができ、あるいは１つもしくは複数の堆積および／またはパターニングされた層を含むことができる。基板という用語は、円形ディスクまたは長方形シートを含むことができる。
【0063】
相対位置付けという用語は、必ずしも重力に関してではなく、システムの構成要素の互いに対する位置付けを示すのに使用され、研磨面および基板は、垂直配向または他の何らかの配向で保持することができることが理解されるべきである。
【0064】
多数の実現例について説明してきた。それでもなお、様々な修正が行われてもよいことが理解されるであろう。したがって、他の実現例が特許請求の範囲内にある。
【図1】
【図2】
【図3】