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公開番号2025069155
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2025002632,2022544714
出願日2025-01-08,2021-06-28
発明の名称化学機械研磨のための蒸気発生の制御
出願人アプライドマテリアルズインコーポレイテッド,APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
代理人園田・小林弁理士法人
主分類B24B 37/015 20120101AFI20250422BHJP(研削;研磨)
要約【課題】化学機械研磨のための基板処理ツールのための蒸気の発生の制御に関する。
【解決手段】化学機械研磨システムは、蒸気を発生させるために容器に熱を加える加熱要素を有する蒸気発生器410、蒸気を研磨パッド上に供給する開口、開口と容器との間の流体ラインにおける第1のバルブ、蒸気パラメータをモニタリングするためのセンサ260、及び制御システムを含む。制御システム200は、レシピにおける蒸気供給スケジュールに従ってバルブを開閉させ、センサ260から蒸気パラメータの測定値を受信し、蒸気パラメータの目標値を受信し、測定値が、蒸気供給スケジュールに従ってバルブが開くほぼ直前に目標値に達するように、第1のバルブ及び/又は第2の圧力解放バルブ及び/又は加熱要素を制御するように、目標値及び測定値を入力として比例-積分-微分制御アルゴリズムを実行する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
化学機械研磨システムであって、
研磨パッドを支持するためのプラテン、
前記研磨パッドと接触するように基板を保持するためのキャリアヘッド、
前記プラテンと前記キャリアヘッドとの間の相対的運動を発生させるモータ、
吸水口及び蒸気出口を有する容器と、蒸気を発生させるために下方チャンバの一部に熱を加えるように構成された加熱要素とを含む蒸気発生器、
前記蒸気発生器から前記研磨パッド上に蒸気を供給するように方向付けられた少なくとも１つの開口を有する、前記プラテンにわたって延在するアーム、
前記開口及び前記蒸気出口を制御可能に接続及び接続解除するための、前記開口と前記蒸気出口との間の流体ラインにおける第１のバルブ、
蒸気パラメータをモニタリングするためのセンサ、並びに
前記センサ、前記バルブ、及び任意選択的に前記加熱要素に連結された制御システムであって、
非一時的記憶デバイス内にデータとして記憶された研磨処理レシピにおける蒸気供給スケジュールに従って前記バルブを開閉させ、
前記センサから前記蒸気パラメータの測定値を受信し、
前記蒸気パラメータの目標値を受信し、
前記測定値が、前記蒸気供給スケジュールに従って前記バルブが開くほぼ直前に前記目標値に達するように、前記第１のバルブ及び／又は第２の圧力解放バルブ及び／又は前記加熱要素を制御するように、前記目標値及び前記測定値を入力として比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行する
ように構成された制御システム
を備えている化学機械研磨システム。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記蒸気パラメータが蒸気温度であり、前記測定値が測定された蒸気温度値であり、前記目標値が目標蒸気温度値である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記蒸気パラメータが蒸気圧力であり、前記測定値が測定された蒸気圧力値であり、前記目標値が目標蒸気圧力値である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
コントローラが、前記蒸気供給スケジュールにおける供給期間以外の時間に前記バルブを制御するように、前記比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コントローラが、前記加熱要素を制御するように、前記比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
コントローラは、前記測定値が、前記バルブが開かれる１０秒未満前に前記目標値に達するように、前記比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記測定値が、前記バルブが開かれる３秒未満前に前記目標値に達するように、前記比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記測定値が、前記バルブが開かれる１秒未満前に前記目標値に達するように、前記比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記容器内の水位をモニタリングするための水位センサを備え、コントローラは、前記水位センサから信号を受信し、前記容器内の水位を前記加熱要素の上方に及び前記蒸気出口の下方に維持するように前記水位センサからの前記信号に基づいて前記吸水口を通る水の流量を修正するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
コントローラは、サイクルの分与段階中に前記バルブを開くように構成され、前記サイクルの回復段階中に前記バルブを閉じるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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：chemical mechanical polishing）のための基板処理ツールのための蒸気の発生の制御に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
集積回路は、典型的には、半導体ウエハ上に導電層、半導電層、又は絶縁層を連続して堆積させることによって、基板上に形成される。種々の製造プロセスでは、基板上の層の平坦化が必要とされる。例えば、ある製造工程には、非平坦表面の上に充填層を堆積させ、その充填層を、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が伴う。別の例として、パターニングされた導電層の上に層を堆積させ、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、認められた平坦化方法のうちの１つである。この平坦化方法では、通常、キャリアヘッド上に基板を設置することが必要になる。基板の露出表面は、通常、回転式研磨パッドに対して配置される。キャリアヘッドは、基板に対して制御可能な荷重を加え、基板を研磨パッドに押し付ける。通常、研磨粒子を含む研磨スラリが、研磨パッドの表面に供給される。
【０００４】
研磨処理における除去速度は、温度に対して敏感であり得る。研磨中に温度を制御するために、様々な技法が提案されている。
【発明の概要】
【０００５】
化学機械研磨システムは、研磨パッドを支持するためのプラテン、研磨パッドと接触するように基板を保持するためのキャリアヘッド、プラテンとキャリアヘッドとの間の相対的運動を発生させるモータ、吸水口及び蒸気出口を有する容器と、蒸気を発生させるために下方チャンバの一部に熱を加えるように構成された加熱要素とを含む蒸気発生器、蒸気発生器から研磨パッド上に蒸気を供給するように方向付けられた少なくとも１つの開口を有する、プラテンにわたって延在するアーム、開口及び蒸気出口を制御可能に接続及び接続解除するための、開口と蒸気出口との間の流体ラインにおける第１のバルブ、蒸気パラメータをモニタリングするためのセンサ、並びにセンサ、バルブ、及び任意選択的に加熱要素に連結された制御システムを含む。制御システムは、非一時的記憶デバイス内にデータとして記憶された研磨処理レシピにおける蒸気供給スケジュールに従ってバルブを開閉させ、センサから蒸気パラメータの測定値を受信し、蒸気パラメータの目標値を受信し、測定値が、蒸気供給スケジュールに従ってバルブが開くほぼ直前に目標値に達するように、第１のバルブ及び／又は第２の圧力解放バルブ及び／又は加熱要素を制御するように、目標値及び測定値を入力として比例－積分－微分制御アルゴリズムを実行するように構成されている。
【０００６】
可能性のある利点には、以下のうちの１つ又は複数が含まれてもよいが、これらに限定されない。
【０００７】
蒸気、すなわち、沸騰によって発生した気体状Ｈ
２
Ｏは、各基板の研磨前の研磨パッドの蒸気加熱を可能にするのに十分な量で発生させることができ、蒸気は、ウエハ間で一定の圧力で発生することができる。研磨パッドの温度、ひいては研磨処理温度は、ウエハ間で制御してより均一にすることができ、結果的にウエハ間の不均一（ＷＩＷＮＵ：wafer-to-wafer non-uniformity）が減少する。過剰な蒸気の発生を最小限に抑えて、エネルギー効率を向上させることができる。蒸気は、実質的に純粋な気体、例えば、蒸気の中に懸濁液が少ししかない又は全くない気体であり得る。かような蒸気は、乾燥蒸気としても知られているが、エネルギー伝達性がより高く、フラッシュ蒸気などの他の蒸気代替より液状内容物が少ない、気体状のＨ
２
Ｏをもたらし得る。
【０００８】
１つ又は複数の実装形態の詳細は、添付図面及び以下の記載において明記される。その他の態様、特徴、及び利点は、これらの記載及び図面から、並びに特許請求の範囲から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
研磨装置の研磨ステーションの一例の概略断面図である。
化学機械研磨装置の例示的な研磨ステーションの概略上面図である。
蒸気発生器への電力を制御するために実行され得る比例－積分－微分制御アルゴリズムを含む制御システムを示す。
例示的な蒸気発生器の概略断面図である。
例示的な蒸気発生器の概略上断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
化学機械研磨は、基板、研磨液、及び研磨パッドの間の界面における機械的研磨とケミカルエッチングとの組み合わせによって作用する。研磨プロセスの間、基板の表面と研磨パッドとの間の摩擦により、かなりの量の熱が発生する。さらに、幾つかのプロセスは、インシトゥパッド調整工程を含む。このインシトゥパッド調整工程では、コンディショニングディスク（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）が、回転する研磨パッドに押し付けられ、研磨パッド表面を調整し、整える。調整プロセスの研磨により熱が発生することもある。例えば、２ｐｓｉの公称ダウンフォース圧力及び８０００Å／分の除去速度における典型的な１分間の銅ＣＭＰプロセスでは、ポリウレタン研磨パッドの表面温度が約３０℃上昇し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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