(57)【要約】  本発明の実施形態は、一般的には、基板から物質を電気化学的に除去するための方法を提供する。一実施形態では、基板を電気化学的に処理するための方法は、基板に対する処理ターゲットを決定し、上記基板を電気化学的に処理し、処理の間に予測処理指標と実際処理指標との間の偏差を決定し、上記偏差に応答して処理中に少なくとも１つの処理変数を変えることを含む。【選択図】      図７
2009522810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための方法において、
基板に対する処理ターゲットを決定するステップと、
上記基板の表面を電気化学的に処理するステップと、
処理の間に予測処理指標と実際処理指標との間の偏差を決定するステップと、
上記偏差に応答して処理中に少なくとも１つの処理変数を変えるステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
上記処理ターゲットを決定するステップは、処理すべき上記表面についてのプロファイルを決定する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記処理ターゲットを決定するステップは、上記基板上の複数の場所における膜の厚さを決定する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記厚さは、非破壊測定技法により決定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記非破壊測定技法は、渦電流型感知法、容量型感知法又は干渉分光法のうちの少なくとも１つである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記少なくとも１つの処理変数を変えるステップは、上記電気化学的処理を行う電流を調整する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記表面を電気化学的に処理するステップは、
研磨材料に対して上記基板の表面を押し付ける段階と、
前記研磨材料と上記基板の表面との間に相対的運動を確立する段階と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記基板の表面を電気化学的に処理するステップは、
上記基板の表面から離間された電極に対して上記基板の表面をバイアスする段階と、
上記電極及び上記基板の表面と接触させるように電解質を与える段階と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
上記基板の表面を電気化学的に処理するステップは、
電解質の存在中で導電性ポリマー表面に対して上記基板の表面を押し付ける段階と、
上記導電性ポリマー表面を介して上記基板の表面に電気的バイアスを印加する段階と、
上記基板の表面と上記導電性ポリマー表面との間に相対的運動を与える段階と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
上記基板の表面を電気化学的に処理するステップは、
プラテンによって支持された絶縁性ポリマー表面に対して上記基板の表面を押し付ける段階と、
上記基板の表面と上記プラテンにより支持された電極との間に電解質を介して導電路を確立する段階と、
上記プラテンから延長する電気的コンタクトを介して上記基板の表面に電気的バイアスを印加する段階と、
上記基板の表面と上記絶縁性ポリマー表面との間に相対的運動を与える段階と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
上記決定するステップは、予測電流を測定電流と比較する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
上記決定するステップは、上記基板から除去される予測電荷を測定電荷と比較する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
上記決定するステップは、上記電気化学的処理中に予測厚さを実際厚さと比較する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの処理変数を変えるステップは、上記電気化学的処理を行う電圧を調整する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
上記少なくとも１つの処理変数を変えるステップは、第１の処理ゾーンにおける処理変数を第２の処理ゾーンに対する処理変数とは独立して調整し、各処理ゾーンにおける電気化学的除去割合が独立して制御されるようにする段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
上記電気化学的処理を行う電圧Ｖｉは、偏差Ｄｉに応答して変化され、ここで、Ｖｉは、上記電気化学的処理が行われる処理システムの各処理ゾーンに加えられるバイス電圧であり、Ｄｉは、上記処理システムの各処理ゾーンにおける予測処理指標と実際処理指標との間の偏差であり、ｉは、上記処理システムにおける横方向に配列された処理ゾーンの数であるような、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
Ｖｉは、次の式で表され、
【数１】
2009522810.tif 000004
ここで、
Ｉｅｉは、ゾーンｉについての電流のエラーであり、
Ｃｅｉは、ゾーンｉについての電荷のエラーであり、
Ｐ、Ｉ及びＤは、定数である、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
処理中に予測処理時間の変化を決定するステップと、
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップと、
を更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップは、最も速い処理ゾーンと最も遅い処理ゾーンとの間のエンドポイント（終点）到達のずれを所定の期間内に維持する段階を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記処理ターゲットを達成するように、上記基板上の処理すべき膜の次に来る厚さプロファイルに基づいて処理パラメータを設定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
基板を処理するための方法において、
ターゲットプロファイル及び上記ターゲットプロファイルを達成するための予測処理指標を決定するステップと、
複数のゾーンを有する電極を備える処理パッドアセンブリに対して基板の導電性表面を接触させるステップと、
上記基板の上記導電性表面と上記電極の少なくとも１つのゾーンとの間に電解質を介して導電路を確立するステップと、
上記基板の上記導電性表面と上記電極の各ゾーンとの間に加えられる電気的バイアスを独立して制御するステップと、
処理の間に予測処理指標と実際処理指標との間の偏差を決定するステップと、
上記偏差に応答して処理中に少なくとも１つの処理変数を変えるステップと、
を備えた方法。
【請求項２２】
処理中に予測処理時間の変化を決定するステップと、
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップと、
を更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップは、最も速い処理ゾーンと最も遅い処理ゾーンとの間のエンドポイント（終点）到達のずれを所定の期間内に維持する段階を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
基板を処理するための方法において、
ターゲットプロファイル及び上記ターゲットプロファイルを達成するための予測処理指標を決定するステップと、
複数のゾーンを有する電極を備える処理パッドアセンブリに対して基板の導電性表面を接触させるステップと、
上記基板の上記導電性表面と上記電極の少なくとも１つのゾーンとの間に電解質を介して導電路を確立するステップと、
上記基板の上記導電性表面と上記電極の各ゾーンとの間に加えられる電気的バイアスを独立して制御するステップと、
少なくとも１つのゾーンにおいて上記ターゲットプロファイルを達成するのに必要とされる予測処理時間の変化を決定するステップと、
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップと、
を備えた方法。
【請求項２５】
上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整するステップは、最も速い処理ゾーンと最も遅い処理ゾーンとの間のエンドポイント（終点）到達のずれを所定の期間内に維持する段階を更に含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、基板を処理する方法に関し、より詳細には、基板から物質を電気化学的支援で除去する方法に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]高密度多層相互接続製造スキームでは、平坦化技術が使用される。化学機械研磨（ＣＭＰ）は、ダマシン及びデュアルダマシン構造のような相互接続製造スキームにおいて物質の層を平坦化するのに普通に使用される１つの技術である。最近では、基板から導電性物質及びその他の物質を除去するため、電気化学機械処理が開発されている。電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）は、充填特徴部のディッシングが最少となるように低い剪断力を使用して物質を平坦化することができるために、非常に有望であることが実証されている。ＥＣＭＰのためのツール及び方法の実施例は、米国特許出願第１０/９８０，８８８号明細書及び米国特許出願第１０/９４１，０６０号明細書に開示されている。
【０００３】
[0003]ＥＣＭＰの１つの効果は、その平坦化処理中に基板の次に来るトポグラフィーの変動を考慮してその処理を調整できることである。例えば、研磨中に導電性表面から除去される電荷の間の関係を使用して、局部研磨割合を基板表面に亘って変化させることにより、膜厚さがより厚い領域においてはより多くの物質を除去するようにして、膜厚さがより薄い領域から過大に物質が除去されないようにすることができる。このような処理については、米国特許出願第１０/４５６，８５１号明細書に記載されている。
【０００４】
[0004]前述したような処理によれば、良好な処理結果が得られることが実証されているのであるが、微小寸法を更に減少できるようにするための厳密な処理制御が絶えず要求されており、それにより、この分野において切望されているようなあらゆる改良をなすことができるようになるであろう。従って、改良された平坦化処理が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明の実施形態は、一般的に、基板から物質を電気化学的に除去する方法を提供する。一実施形態では、基板を電気化学的に処理する方法は、基板に対する処理ターゲットを決定し、上記基板を電気化学的に処理し、処理の間に予測処理指標と実際処理指標との間の偏差を決定し、上記偏差に応答して処理中に少なくとも１つの処理変数を変えることを含む。
【０００６】
[0006]別の実施形態では、基板を電気化学的に処理する方法は、ターゲットプロファイル及び上記ターゲットプロファイルを達成するための予測処理指標を決定し、基板の導電性表面を、複数のゾーンを有する電極を備える処理パッドアセンブリに接触させ、上記基板の上記導電性表面と上記電極の少なくとも１つのゾーンとの間に電解質を介して導電路を確立し、上記基板の上記導電性表面と上記電極の各ゾーンとの間に加えられる電気的バイアスを独立して制御し、少なくとも１つのゾーンにおいて上記ターゲットプロファイルを達成するのに必要とされる予測処理時間の変化を決定し、上記決定された変化を補償するように上記電気化学的処理を調整することを含む。
【０００７】
[0007]本発明の前述したような実施形態を達成する方法について詳細に理解できるように、以上に要約した本発明を、添付図面に例示した実施形態を参照して以下により詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を例示しているだけのものであり、従って、本発明の範囲を限定しようとしているものではなく、本発明は、他の同様に効果を発揮し得る実施形態も包含できることに注意されたい。
【０００８】
[0019]理解を容易とするため、これら図においては、可能な限り、それら図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照符号を使用している。１つの実施形態の各要素は、更に述べなくとも、他の実施形態においても効果的に使用できるものであると考えられる。
【詳細な説明】
【０００９】
[0020]基板から導電性及びバリヤー物質を除去するためのシステム及び方法の実施形態が提供される。以下に説明する実施形態は、主として、基板から物質を除去すること、例えば、基板を平坦化することに向けられているが、ここに説明する教示は、基板とシステムの電極との間に加えられる電気的バイアスの極性を反転することにより、基板を電気めっきするのにも使用することができるものと考えられる。
【００１０】
装置
[0021]図１は、基板を電気化学的に処理するための装置を有する平坦化システム１００の一実施形態の平面図である。この典型的なシステム１００は、一般的には、ファクトリーインターフェース１０２と、ローディングロボット１０４と、平坦化モジュール１０６とを備える。ローディングロボット１０４は、ファクトリーインターフェース１０２及び平坦化モジュール１０６に近接して配設されており、それらの間での基板１２２の移送を行い易いようにしている。
【００１１】
[0022]システム１００の制御及び統合を行うため、コントローラ１０８が設けられている。このコントローラ１０８は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１０と、メモリ１１２と、支援回路１１４とを備える。このコントローラ１０８は、例えば、平坦化、クリーニング及び移送処理の制御を行うため、システム１００の種々な構成部分に結合されている。
【００１２】
[0023]ファクトリーインターフェース１０２は、一般的に、計測モジュール１９０と、クリーニングモジュール１１６と、１つ以上のウエハカセット１１８とを含む。ウエハカセット１１８、クリーニングモジュール１１６及び入力モジュール１２４の間で基板１２２を移送するため、インターフェースロボット１２０が使用される。入力モジュール１２４は、グリッパー、例えば、真空グリッパー又は機械的クランプにより平坦化モジュール１０６とファクトリーインターフェース１０２との間での基板１２２の移送を行うように配置されている。
【００１３】
[0024]計測モジュール１９０は、基板の厚さプロファイルを示す測定基準を与えるのに適当な非破壊測定装置である。この計測モジュール１９０は、渦電流型センサ、干渉計、容量型センサ及びその他の適当な装置を含むことができる。適当な計測モジュールの実施例としては、アプライドマテリアルズ社から入手できるアイスキャン（商標名）及びアイマップ（商標名）基板計測モジュールがある。この計測モジュール１９０は、測定基準をコントローラ１０８へ与え、そのコントローラ１０８において、基板から測定された特定の厚さプロファイルに対して、ターゲット除去プロファイルが決定される。
【００１４】
[0025]平坦化モジュール１０６は、環境制御された包囲体１８８に配設された第１の電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）ステーション１２８を少なくとも含む。本発明の効果を得ることができるように適応される平坦化モジュールの実施例としては、いずれもカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手することのできるＭＩＲＲＡ（登録商標）、ＭＩＲＲＡ  ＭＥＳＡ（商標名）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録商標）  ＬＫ及びＦＬＥＸＩＯＮ  ＬＫ  Ｅｃｍｐ（商標名）化学機械平坦化システムがある。処理パッド、平坦化ウエブ又はそれらの組合せを使用しているもの及び回転、直線又は他の平面運動において平坦化表面に対して基板を移動させるものを含む他の平坦化モジュールも、本発明の効果を得るように適応される。
【００１５】
[0026]図１に示す実施形態では、平坦化モジュール１０６は、第１のＥＣＭＰステーション１２８、第２のＥＣＭＰステーション１３０及びＣＭＰステーション１３２を含む。第１のＥＣＭＰステーション１２８における電気化学溶解処理により、基板１２２上の導電性物質のバルク除去を行うことができる。第１のＥＣＭＰステーション１２８でのバルク除去の後、第２のＥＣＭＰステーション１３０において、マルチステップ電気化学機械処理により、残りの導電性物質が基板から除去される。このマルチステップ処理の部分は、残留導電性物質を除去するように構成されている。異なるステーションにおいて行われるバルク除去処理の後マルチステップ除去処理を行うのに、２つ以上のＥＣＭＰステーションを使用することもできることが意図されている。別の仕方として、単一ステーションにおいてバルク及びマルチステップ導電性物質除去の両方を行うため、第１及び第２のＥＣＭＰステーション１２８、１３０の各々を使用することができる。それらステーション１２８、１３０、１３２は、導電性層を電気化学的に処理するように構成することもできることが意図されている。
【００１６】
[0027]この典型的な平坦化モジュール１０６は、又、機械ベース１４０の上部又は第１の側面１３８に配設された移送ステーション１３６及び円形コンベヤー１３４を含む。一実施形態では、移送ステーション１３６は、入力バッファステーション１４２、出力バッファステーション１４４、移送ロボット１４６及びロードカップアセンブリ１４８を含む。入力バッファステーション１４２は、ローディングロボット１０４によりファクトリーインターフェース１０２から基板を受け取る。ローディングロボット１０４は、出力バッファステーション１４４から研磨された基板をファクトリーインターフェース１０２へ戻すのにも使用される。移送ロボット１４６は、バッファステーション１４２、１４４及びロードカップアセンブリ１４８の間で基板を移動させるのに使用される。
【００１７】
[0028]一実施形態では、移送ロボット１４６は、２つのグリッパーアセンブリを含み、その各グリッパーアセンブリは、基板の縁部においてその基板を保持する空気圧グリッパーフィンガーを有している。この移送ロボット１４６は、処理された基板をロードカップアセンブリ１４８から出力バッファステーション１４４へ移送している間に、同時に処理すべき基板を入力バッファステーション１４２からロードカップアセンブリ１４８へと移送することができる。効果的に使用することのできる移送ステーションの実施例は、２０００年１２月５日にTobin氏に対して発行された米国特許第６，１５６，１２４号明細書に記載されている。
【００１８】
[0029]円形コンベヤー１３４は、ベース１４０の中央に配設されている。この円形コンベヤー１３４は、典型的には、キャリヤヘッドアセンブリ１５２を各々が支持する複数のアーム１５０を含む。図１に示したアーム１５０のうちの２つは、移送ステーション１３６及び第１のＥＣＭＰステーション１２８の平坦化表面１２６を見ることができるように、点線で示されている。この円形コンベヤー１３４は、キャリヤヘッドアセンブリ１５２が平坦化ステーション１２８、１３０、１３２及び移送ステーション１３６の間で移動されるように、インデックス送りできるものである。効果的に使用できる１つの円形コンベヤーは、１９９８年９月８日にPerlov氏等に対して発行された米国特許第５，８０４，５０７号明細書に記載されている。
【００１９】
[0030]平坦化ステーション１２８、１３０、１３２の各々に隣接して、ベース１４０上にコンディショニング装置１８２が配設されている。このコンディショニング装置１８２は、均一な平坦化結果を維持するため、ステーション１２８、１３０、１３２に配設された平坦化材料を定期的に状態調節する。
【００２０】
[0031]図２は、第１のＥＣＭＰステーション１２８の一実施形態の上に配置されるキャリヤヘッドアセンブリ１５２の１つの断面図を示している。第２及び第３のＥＣＭＰステーション１３０、１３２は、同様に構成することができる。このキャリヤヘッドアセンブリ１５２は、一般的には、キャリヤヘッド２０４に結合される駆動システム２０２を備える。この駆動システム２０２は、一般的には、キャリヤヘッド２０４に対して少なくとも回転運動を与える。キャリヤヘッド２０４は、更に又、このキャリヤヘッド２０４に保持された基板１２２が処理中に第１のＥＣＭＰステーション１２８の平坦化表面１２６に対して置かれるように、第１のＥＣＭＰステーションの方へと作動されるようになっている。駆動システム２０２は、キャリヤヘッド２０４の回転速度及び方向を制御するための信号をこの駆動システム２０２へ与えるコントローラ１０８に結合されている。
【００２１】
[0032]一実施形態では、キャリヤヘッドアセンブリは、アプライドマテリアルズ社によって製造されているチタンヘッド（商標名）又はチタンプロファイラー（商標名）ウエハキャリヤであってよい。一般的に、キャリヤヘッド２０４は、ハウジング２１４及び基板１２２が保持される中央凹所を画成する保持リング２２４を備える。保持リング２２４は、処理の間基板がキャリヤヘッド２０４の下から滑り出ないようにするため、キャリヤヘッド２０４内に配設された基板を取り囲んでいる。保持リング２２４は、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等のようなプラスチック材料、又はステンレス鋼、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄ等のような導電性材料、又はそれらの組合せたもので形成することができる。又、導電性保持リング２２４は、ＥＣＭＰ中に電界を制御するように電気的にバイアスされることも意図されている。導電性又はバイアスされた保持リングによれば、基板の縁部近くのでの研磨割合が遅くされる傾向となる。その他のキャリヤヘッドも使用することができることが意図されている。
【００２２】
[0033]第１のＥＣＭＰステーション１２８は、一般的には、ベース１４０上に回転するように配設されるプラテンアセンブリ２３０を含む。プラテンアセンブリ２３０は、このプラテンアセンブリ２３０がベース１４０に対して回転されるように、ベアリング２３８によってベース１４０上に支持されている。ベアリング２３８によって取り囲まれたベース１４０の領域は、開放されており、プラテンアセンブリ２３０と通信する電気的、機械的、空気圧、制御信号及び接続のための導管を与えている。
【００２３】
[0034]ベース１４０と回転プラテンアセンブリ２３０との間に電気的、機械的、流体、空気圧、制御信号及び接続が結合されるように、回転カップラー２７６として総称される通常のベアリング、回転ユニオン及びスリップリングが設けられる。プラテンアセンブリ２３０は、典型的には、このプラテンアセンブリ２３０に回転運動を与えるモータ２３２に結合される。このモータ２３２は、プラテンアセンブリ２３０の回転速度及び方向を制御するための信号を与えるコントローラ１０８に結合される。
【００２４】
[0035]プラテンアセンブリ２３０の上部表面２６０は、その上に処理パッドアセンブリ２２２を支持する。この処理パッドアセンブリ２２２は、磁気吸引、真空、クランプ、接着剤等によりプラテンアセンブリ２３０に対して保持される。
【００２５】
[0036]平坦化表面１２６へ電解質を均一に分配するため、プラテンアセンブリ２３０にはプレナム２０６が画成されている。プラテンアセンブリ２３０には複数の通路が形成されていて、処理中に、電解質源２４８からプレナム２０６へ与えられた電解質がプラテンアセンブリ２３０を通して均一に流れて基板１２２と接触させられるようにしている。処理の異なる段階中に又は異なるステーション１２８、１３０、１３２において異なる電解質組成物を与えることができることが意図されている。又、流体分配アームによりパッドアセンブリ上に支持されたノズルを介してパッドアセンブリ２２２の表面へ電解質を与えるようにすることもできることが意図されている。
【００２６】
[0037]処理パッドアセンブリ２２２は、電極２９２及び少なくとも１つの平坦化部分２９０を含む。電極２９２は、典型的には、とりわけ、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、金、銀及びタングステンのような導電性材料で形成される。この電極２９２は、中実、電解質不透過性、電解質透過性又は孔あけされたものであってよい。この電極２９２は、電源２４２に結合される１つ以上のゾーンを備えるものであってよい。電極２９２が複数のゾーンを含むような実施形態では、各ゾーンは、他のゾーンに加えられるバイアスとは独立して、電源２４２によってバイアスされることができる。
【００２７】
[0038]図９は、複数のゾーンを有する電極２９２の一実施形態の平面図であり、ここでは、５つの同心ゾーン９０２、９０４、９０６、９０８、９１０が個々に電源２４２に結合されているように示されている。電極２９２のゾーンは、パッドアセンブリ２２２においてその他の幾何学構成、数及び配列とすることができることが意図されている。
【００２８】
[0039]図２に戻って、少なくとも１つのコンタクトアセンブリ２５０が、処理パッドアセンブリ２２２の上方に延在しており、電源２４２に結合されている。処理中に、このコンタクトアセンブリ２５０は、処理パッドアセンブリ２２２上の処理すべき基板を電源２４２に電気的に結合させて、基板と電極２９２との間にある電位が確立されるようにする。
【００２９】
[0040]その電気化学的処理を示す測定基準（metric）を検出するため、センサ又はメーター２４４が設けられる。このメーター２４４は、電源２４２と電極２９２の少なくとも１つ又はコンタクトアセンブリ２５０との間に結合され又は配置される。このメーター２４４は、電源２４２と一体的なものとすることもできる。一実施形態では、このメーター２４４は、電極２９２の各ゾーン（図９に示されるような）上に生ずる電荷、電流及び／又は電圧のような処理を示す測定基準をコントローラ１０８に与えるように構成されている。このような測定基準は、処理パラメータをその場で調整し又はエンドポイント（終点）又は他の処理段階検出を行うため、コントローラ１０８によって使用される。一実施形態では、コントローラ１０８は、メーター２４４によって与えられる測定基準を使用して、処理の場で物質除去の割合及び／又は割合プロファイルを制御する（即ち、得られた処理性能を示す測定基準でもって基板に対する処理パラメータを調整する）。
【００３０】
[0041]パッドアセンブリ２２２及び／又はプラテンアセンブリ２３０を通してウインドー２４６が設けられており、このウインドー２４６は、パッドアセンブリ２２２の下に配置されたセンサ２５４が研磨性能を示す測定基準を感知できるように構成されている。例えば、センサ２５４は、センサの中でも、とりわけ、渦電流型センサ又は干渉計であるとよい。センサ２５４によりコントローラ１０８へ与えられる測定基準は、その電気化学的処理におけるその場での処理プロファイル調整、エンドポイント検出又は別のポイントの検出のために使用される情報を与える。一実施形態では、センサ２５４又は干渉計は、処理中に研磨されている基板１２２の側面に向けられそこに当たる視準された光ビームを発生することができる。反射信号の間の干渉は、処理されている物質の導電性層の厚さを示している。効果的に使用できる１つのセンサは、１９９９年４月１３日にBirang氏等に対して発行された米国特許第５，８９３，７９６号明細書に記載されている。
【００３１】
[0042]基板１２２から導電性物質を除去するのに適した処理パッドアセンブリ２２２の実施形態は、一般的には、実質的に絶縁体である平坦化表面１２６を含む。基板１２２から導電性物質を除去するのに適した処理パッドアセンブリ２２２の他の実施形態は、一般的には、実質的に導電性である平坦化表面１２６を含む。基板が処理中に電極２９２に対してバイアスされるようにその基板を電源２４２に結合するため、少なくとも１つのコンタクトアセンブリ２５０が設けられる。平坦化層２９０を通して形成された孔２１０は、電解質により基板１２２と電極２９２との間の導電路が確立されるようにしている。
【００３２】
[0043]一実施形態では、処理パッドアセンブリ２２２の平坦化部分２９０は、ポリウレタンのような絶縁体である。本発明の効果を得るように適応される処理パッドアセンブリの実施例は、２００３年６月６日にY.Hu氏等により出願された米国特許出願第１０／４５５，９４１号明細書（「CONDUCTIVE PLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL PLANARIZING」と題する）及び２００３年６月６日にY.Hu氏等により出願された米国特許出願第１０／４５５，８９５号明細書（「CONDUCTIVE PLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL PLANARIZING」と題する）に記載されている。
【００３３】
[0044]図３Ａは、２つのコンタクトアセンブリ２５０を通しての第１のＥＣＭＰステーション１２８の部分断面図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａに示すコンタクトアセンブリ２５０のうちの１つの側面図及び分解部品配列斜視図である。プラテンアセンブリ２３０は、そこから突出し電源２４２に結合される少なくとも１つのコンタクトアセンブリ２５０を含む。その電源２４２は、処理中に基板の表面をバイアスするように適応されている。コンタクトアセンブリ２５０は、プラテンアセンブリ２３０、処理パッドアセンブリ２２２の部分、又は別個の要素に結合される。図３Ａには、２つのコンタクトアセンブリ２５０が示されているが、任意の数のコンタクトアセンブリを使用することができ、又、プラテンアセンブリ２３０の中心線に対して任意数の構成において分散配列することができる。
【００３４】
[0045]コンタクトアセンブリ２５０は、一般的には、プラテンアセンブリ２３０を通して電源２４２に電気的に結合され、処理パッドアセンブリ２２２に形成された個々の孔３６８を通して少なくとも部分的に延長するように移動可能とされている。コンタクトアセンブリ２５０の位置は、プラテンアセンブリ２３０に亘る所定の構成となるように選択される。所定の処理毎に、個々のコンタクトアセンブリ２５０を異なる孔３６８に再配置することができ、一方、コンタクトアセンブリを含まない孔には、ストッパー３９２（図３Ｄに示されるような）を差し込んだり、又は、プレナム２０６から基板へと電解質が流れるようにするノズル３９４（図３Ｅに示されるような）を詰めたりすることができる。本発明の効果を得るように適応される１つのコンタクトアセンブリは、２００３年５月２３日にButterfield氏等により出願された米国特許出願第１０／４４５，２３９号明細書に記載されている。
【００３５】
[0046]図３Ａに関して以下に説明するコンタクトアセンブリ２５０の実施形態では、ローリングボールコンタクトとされているのであるが、このコンタクトアセンブリ２５０は、別の仕方として、処理中に基板１２２を電気的にバイアスするのに適した導電性上部層又は表面を有する構造体又はアセンブリとすることができる。例えば、図３Ｂに示されるように、このコンタクトアセンブリ２５０は、導電性材料、又は、とりわけ、導電性粒子３５６を分散させたポリマーマトリックス３５４又は導電性被覆織物のような導電性複合材料（即ち、導電性素子が一体的に分散させられているか、又は上部表面を含む材料が導電性素子である）で形成された上部層３５２を有するパッド構造体３５０を含むことができる。このパッド構造体３５０は、パッドアセンブリの上部表面へ電解質を分配するため、貫通形成された１つ以上の孔２１０を含むことができる。適当なコンタクトアセンブリの他の実施例は、１９９４年１１月３日にHu氏等により出願された米国特許出願第１０／９８０，８８８号明細書に記載されている。
【００３６】
[0047]一実施形態では、コンタクトアセンブリ２５０の各々は、中空ハウジング３０２、アダプター３０４、ボール３０６、コンタクト素子３１４及びクランプブッシング３１６を含む。ボール３０６は、導電性外側表面を有しており、ハウジング３０２に移動可能なように配設される。このボール３０６は、このボール３０６の少なくとも部分が平坦化表面１２６の上方に延び出している第１の位置と、このボール３０６が平坦化表面１２６と実質的に同一面となるような少なくとも第２の位置と、を取ることができる。又、ボール３０６は、平坦化表面１２６より完全に下方に移動するようにすることもできると考えられる。ボール３０６は、一般的には、基板１２２を電源２４２に電気的に結合するのに適している。図３Ｃに示されるように、基板をバイアスするための複数のボール３０６を単一ハウジング３５８に配設することも意図されている。
【００３７】
[0048]電源２４２は、一般的には、処理中にボール３０６に対して正の電気的バイアスを与える。基板の平坦化の間においては、電源２４２は、任意的に、ボール３０６へ負のバイアスを加えて、処理化学剤によるボール３０６の侵蝕を最少とするようにすることもできる。
【００３８】
[0049]ハウジング３０２は、処理中に電解質源２４８から基板１２２へ電解質が流れるようにするための導管を与えるように構成されている。このハウジング３０２は、処理化学剤に適合した絶縁材料で形成される。ハウジング３０２に形成されたシート３２６により、ボール３０６がこのハウジング３０２の第１の端部３０８から出ないようにされている。このシート３２６は、任意的に、１つ以上の溝３４８を形成しておき、流体がボール３０６とシート３２６との間でこのハウジング３０２から流れ出ていくことができるようにすることができる。ボール３０６を通過する流体の流れを維持することにより、処理化学剤がボール３０６を侵蝕する傾向を最少とすることができる。
【００３９】
[0050]コンタクト素子３１４は、クランプブッシング３１６とアダプター３０４都の間に結合される。このコンタクト素子３１４は、一般的には、ハウジング３０２内のボール位置の範囲に亘って実質的又は完全にアダプター３０４及びボール３０６を電気的に接続するように構成されている。一実施形態では、コンタクト素子３１４は、スプリング形状として構成される。
【００４０】
[0051]図３及び図４Ａ、図４Ｂに示され且つ図５に詳細に示される実施形態では、コンタクト素子３１４は、複数の可撓性片３４４がそこからポーラーアレイにおいて延長している環状ベース３４２を含む。これら可撓性片３４４は、一般的には、処理化学剤と共に使用するのに適した弾性のある導電性材料で形成される。一実施形態では、可撓性片３４４は、金めっきされたベリリウム銅で形成されている。
【００４１】
[0052]図３Ａ及び図４Ａ、図４Ｂに戻って、クランプブッシング３１６は、ねじ付きポスト４２６がそこから延長したフレア型ヘッド４２４を含む。クランプブッシング３１６は、絶縁性又は導電性材料、又はそれらの組合せから形成されてよく、一実施形態では、ハウジング３０２と同じ材料で形成される。フレア型ヘッド４２４は、可撓性片３４４がコンタクトアセンブリ２５０の中心線に対して鋭角をなすように維持し、コンタクト素子３１４のそれら可撓性片３４４がボール３０６の表面の周りに広がるように配置され、コンタクトアセンブリ２５０の組み立て中及びボール３０６の移動の範囲に亘って、それら可撓性片３４４が折り曲げられたり、拘束させられてしまったり、及び／又は損傷させられてしまったりしないようにする。
【００４２】
[0053]ボール３０６は、中実又は中空であってよく、典型的には、導電性材料で形成される。例えば、ボール３０６は、金属、導電性ポリマー、又は導電性材料の中でも、金属、導電性カーボン又はグラファイトのような導電性材料を充填した高分子材料で形成される。別の仕方として、ボール３０６は、導電性材料で被覆される中実又は中空コアで形成される。このコアは、非導電性であり、導電性カバーで少なくとも部分的に被覆されているものでもよい。
【００４３】
[0054]ボール３０６は、一般的には、スプリング、浮遊又は流れ力のうちの少なくとも１つにより、平坦化表面１２６の方へと作動される。図３に示した実施形態では、アダプター３０４及びクランプブッシング３１６を通して形成された通路及びプラテンアセンブリ２３０を通しての電解質源２４８からの流れにより、ボール３０６は、処理中に基板と接触させられるように移動させられる。
【００４４】
[0055]図６は、第２のＥＣＭＰステーション１３０の一実施形態の断面図である。任意的に、第１及び第３のステーション１２８、１３２は、同様の構成であってよい。第２のＥＣＭＰステーション１３０は、一般的には、十分に導電性の処理パッドアセンブリ６０４を支持するプラテン６０２を含む。このプラテン６０２は、処理パッドアセンブリ６０４を通して電解質を分配するため、前述したようなプラテンアセンブリ２３０と同様の構成とされてよく、又は、このプラテン６０２は、処理パッドアセンブリ６０４の平坦化表面へ電解質を供給するように構成された流体分配アーム６０６を隣接して配設したものでもよい。この第２のＥＣＭＰステーション１３０は、又、エンドポイント検出及び／又は処理制御を行うため、処理を示す少なくとも１つの測定基準を得るためのメーター２４４又はセンサ２５４（図２に示される）のうちの少なくとも１つを含む。
【００４５】
[0056]一実施形態では、処理パッドアセンブリ６０４は、導電性パッド６１０と電極６１４との間に挟まれた介在パッド６１２を含む。電極６１４は、一般的には、電極２９２に関して説明したように構成される。導電性パッド６１０は、その上部処理表面に亘って実質的に導電性であり、一般的には、導電性材料、又はなかでも導電性粒子を分散させたポリマーマトリックス又は導電性被覆織物のような導電性複合材料（即ち、導電性素子が一体的に分散させられているか、又は平坦化表面を含む材料が導電性素子である）で形成される。導電性パッド６１０、介在パッド６１２及び電極６１４は、単一の交換可能なアセンブリとして形成することができる。処理パッドアセンブリ６０４は、一般的には、電極６１４と導電性パッド６１０の上部表面６２０との間に電解質が通ることができるように透過性であるか又は孔あけされている。図６に示した実施形態では、処理パッドアセンブリ６０４は、電解質がそこを通して流れるように孔６２２が開けられている。一実施形態では、導電性パッド６１０は、導電性ファイバーに配設したポリマーマトリックスに配設した導電性材料、例えば、織り銅被覆ポリマーに配設したポリマーマトリックスにおける粒子から構成されている。導電性パッド６１０は、又、図３Ｃの実施形態におけるコンタクトアセンブリ２５０のために使用することもできる。
【００４６】
[0057]導電性フォイル６１６を、導電性パッド６１０とサブパッド６１２との間に付加的に配設することもできる。このフォイル６１６は、電源２４２に結合され、電源２４２によって加えられる電圧を導電性パッド６１０に亘って均一分布とする。このような導電性フォイル６１６を含まない実施形態では、導電性パッド６１０は、直接的に、例えば、このパッド６１０と一体の端子を介して、電源２４２に結合することができる。又、パッドアセンブリ６０４は、介在パッド６１８を含むことができ、この介在パッド６１８は、フォイル６１６と共に、上層の導電性パッド６１０に対して機械的強度を与える。適当なパッドアセンブリの実施例は、前述の米国特許出願第１０／４５５，９４１号及び第１０／４５５，８９５号明細書に記載されている。
【００４７】
金属及びバリヤー層を電気処理するための方法
[0058]図７は、前述したシステム１００又は他の適当な処理システムにおいて実施されるような、露出導電性層を有する基板を電気処理するための方法７００の一実施形態のフロー図を示している。この方法７００は、一般的には、コントローラ１０８のメモリ１１２に、典型的には、ソフトウエアルーチンとして記憶される。このソフトウエアルーチンは、又、ＣＰＵ１１０により制御されるハードウエアとは離れた所に置かれた第２のＣＰＵ（図示していない）に記憶され及び／又は実行されてもよい。本発明の処理は、ソフトウエアルーチンとして実施されるように説明されるが、ここに説明する方法ステップのうち一部は、ハードウエアにおいて行われてもよいし、又、ソフトウエアコントローラによって行われてもよい。従って、本発明は、コンピュータシステムにおいて実行されるようなソフトウエアにおいて実施されてもよいし、特定用途集積回路又は他のタイプのハードウエア実施としてハードウエアにおいて実施されてもよいし、又はソフトウエアとハードウエアとの組合せにおいて実施されてよい。
【００４８】
[0059]この方法７００は、ステップ７０２で開始され、そこで、処理すべき基板上の導電性膜の膜厚さプロファイルを決定する。この厚さプロファイルは、ファクトリーインターフェース１０２に配設された計測モジュール１９０によって決定されてもよいし、又は、別のソースから与えられてもよい。この厚さプロファイルは、膜厚さマップ及び／又は形状を生成できるようにする固有基板に関連した測定値から導き出されるが、堆積処理の後に得られる又は堆積処理においてエンドポイント指標として得られる平均又はスポット厚さと混同されてはならない。従って、バッチ内の基板は、それぞれ、個々の厚さプロファイルを有する。
【００４９】
[0060]ステップ７０４において、各基板についてのターゲットプロファイルがステップ７０２で得られた情報に基づいて生成される。このターゲットプロファイルは、一般的には、平坦な表面が得られるように基板に亘る種々な場所で除去されるべき物質の量である。例えば、ターゲットプロファイルは、基板上に画成された所定の領域が厚い膜層（次に来るプロファイル情報によって決定されるような膜の他の領域に対して）を有しており、従って、平坦な表面を得るために基板の他の領域よりもより多くの物質が除去されねばならいことを示すものである。ターゲットプロファイルを達成するための処理により、より薄い膜領域は、オーバポリッシュ又はディッシング、例えば、トレンチのような特徴部内からの望ましくない物質除去を防止するような割合で処理される。
【００５０】
[0061]ステップ７０６において、次に来るプロファイルからターゲットプロファイルを達成するため、電圧、電流、時間等のような出発処理パラメータが設定される。これは、一般的には、基板から所定量の電荷（膜厚さを示す）を除去するに必要とされる持続時間及び電圧（及び／又は電流）を設定するものである。電気化学的処理により異なるゾーンにおいて基板から計算された量の電荷をそれぞれ除去するためパラメータを設定するための一実施形態は、前述の米国特許出願第１０／４５６，８５１号明細書に記載されている。これら処理パラメータは、その他の方法により設定することができることが意図されている。
【００５１】
[0062]ステップ７０８において、基板は、そこから導電性物質膜（例えば、層）の少なくとも一部分を除去するため電気化学的に処理される。その導電性膜は、タングステン、銅、露出されたタングステン及び銅の両方を有する層又は他の導電性物質でありうる。
【００５２】
[0063]一実施形態では、電気化学的処理ステップ７０８は、キャリヤヘッド２０４に保持された基板１２２を、第１のＥＣＭＰステーション１２８に配設された処理パッドアセンブリ２２２上に移動させることを含む。図２、図３Ａ、図４Ａ、図４Ｂ及び図５に示したパッドアセンブリが一実施形態では使用されるのであるが、別の仕方として、図３Ｂ、図３Ｃに示したようなパッド及びコンタクトアセンブリを使用することができることが意図されている。又、電気化学的処理ステップ７０８は、以下に説明するものと同様にして、第２のＥＣＭＰステーション１３０において行うことができることが意図されている。
【００５３】
[0064]キャリヤヘッド２０４は、基板１２２をパッドアセンブリ２２２の上部表面に接触させるようにプラテンアセンブリ２２２の方へ下降される。基板１２２は、約２ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）より小さい力でもってパッドアセンブリ２２２に対して押し付けられる。一実施形態では、この力は、約０．３ポンド／平方インチである。
【００５４】
[0065]基板１２２と処理パッドアセンブリ２２２との間に相対運動が与えられる。一実施形態では、キャリヤヘッド２０４は、毎分約３０−６０回転で回転され、一方、パッドアセンブリ２２２は、毎分約７−３５回転で回転される。
【００５５】
[0066]基板１２２と電極２９２との間に導電路を確立するため、電解質が処理パッドアセンブリ２２２へと供給される。この電解質は、典型的には、硝酸、リン酸及びクエン酸アンモニウムのうちの少なくとも１つを含む。
【００５６】
[0067]電源２４２は、パッドアセンブリ２２２の上部表面に接触している基板と電極２９２との間にバイアス電圧を与える。一実施形態では、この与えられる電圧は、約６．０ボルトよりも低い。銅が処理すべき物質であるような実施形態では、この印加される電圧は、約３．０ボルトより低い。タングステンが処理すべき物質であるような実施形態では、この印加される電圧は、約３．５ボルトより低い。
【００５７】
[0068]パッドアセンブリ２２２のコンタクト素子２５０のうちの１つ以上が、基板１２２と接触し、電圧がそこに結合されるようにしている。電極２９２と基板１２２との間の孔２１０を充填する電解質により、電源２４２と基板１２２との間に導電路が与えられ、電気化学機械平坦化処理が行われ、ステップ７０８での陽極溶解法により基板上の導電性物質の除去が行われることになる。ステップ７０８の処理は、一般的には、約６０００Å／分の銅除去割合を有し、一方、約４０００Å／分のタングステン除去割合が得られる。
【００５８】
[0069]電極２９２の各ゾーンに対するバイアスは、初期的にステップ７０６において設定されたパラメータに基づいて、個々に制御される。このバイアスは、基板と電極２９２との間に印加される電圧を調整することにより制御される。これにより、処理すべき基板の特定形状及び／又は膜厚さに対してその処理を調整することが可能となる。除去されるべき膜の抵抗は、一般的には、その膜が薄くなるにつれて上昇するので、そのゾーンを通る電流（及び、従って、そのゾーンに亘る処理すべき基板の領域における物質除去の割合）は減少される。
【００５９】
[0070]ステップ７１０において、例えば、各ゾーンを通して流れる電流の変化により示されるような、各ゾーンにおける処理割合の変化を修正するため、少なくとも１つの処理パラメータが調整される。ステップ７１０で行われるこのような調整は、割合変化を生ぜしめるような抵抗増大又は他のファクタを補償して、電流がターゲットプロファイルを得るのに望ましい量から減少してしまうのを防止することにより、各ゾーンにおける処理割合がターゲットレベルに又はターゲットレベルの近くに維持されるようにする。
【００６０】
[0071]一実施形態では、この調整ステップ７１０は、３つのサブステップ７１２、７１４、７１６を有する。サブステップ７１２において、電荷、電流及び／又は電圧のような処理を示す少なくとも１つの測定基準が、メーター２４４（又はメーター２４４）によりコントローラ１０８へ与えられる。一実施形態では、メーター２４４は、各ゾーンにおいて基板から除去される電荷の量を与える。
【００６１】
[0072]サブステップ７１４において、各ゾーンにおける処理を示す測定基準は、エラーを決定するため、ステップ７０６で設定された処理パラメータ（又は直前の反復段階において設定された値）と比較される。基板７１４は、ステップ７１２で測定され及び／又は感知された実際処理指標を、望ましい指標、例えば、ステップ７０６で設定された（又はステップ７１０の直前の反復段階において設定された）パラメータでの処理時に予測される指標の値と比較する。例えば、ステップ７０６は、電極２９２の第１のゾーンでの望ましい電荷がターゲットプロファイルを達成するには（Ｘ）であり、一方、ステップ７１２で処理中に感知される測定基準が（Ｙ）であることを決定することができる。従って、この実施例では、望ましい測定基準と測定された測定基準との間のエラーは、（Ｘ−Ｙ）である。１つ以上の測定基準を比較することができると考えられる。
【００６２】
[0073]サブステップ７１６において、ステップ７０８での処理を行う処理パラメータが、予測パラメータと測定パラメータとの間の偏差を考慮して調整され、こうして、ターゲットプロファイルを達成するように、その処理軌道が維持される。前述の実施例では、少なくとも１つの処理パラメータが調整される。
【００６３】
[0074]一実施形態では、基板と電極２９２の各ゾーンとの間に印加される電圧が、処理中の変化を補償し且つ望ましいターゲットプロファイルを生ずるようにその処理軌道を維持するように調整される。この実施例では、調整電圧（例えば、ステップ７１２において修正される電圧）は、次の式において表現できる。
【００６４】
【数２】
2009522810.tif 000003
【００６５】
ここで、
Ｖｉ（ｔ＋Δｔ）は、電極２９２のゾーンｉに対する調整電圧である。
【００６６】
Ｖｉ（ｔ）は、直前のサンプル時での電圧（即ち、先ずステップ７０６で、続いて、サブステップ７１２で反復される）である。
【００６７】
ｉは、電極２９２のゾーンである。
【００６８】
Ｉｅｉは、ゾーンｉに対する電流のエラーである。
【００６９】
Ｃｅｉは、ゾーンｉに対する電荷のエラーである。
【００７０】
Ｐ、Ｉ、Ｄは、ツールの処理セルに対して選択された比例、積分及び微分定数である。これらは、経験的に又は計算により決定される。
【００７１】
[0075]Ｐ、Ｉ、Ｄ定数の決定中に考慮されるファクタとしては、初期電圧、飽和電圧、処理すべき次に来る膜の厚さ及び望ましい除去割合がある。各調整反復段階において許容される最大電圧変化として定義される大きな飽和電圧は、処理不安定性の一因となることが観察されている。一実施形態では、この飽和電圧は、約０．５ボルトより小さく、例えば、約０．２ボルトより小さく設定され、これにより、反復処理調整中における処理不安定性を防止することができる。定数Ｄは、低い電流処理の場合には零に設定され、高い電流処理の場合にはより高い値に設定される。以下に更に説明するような図８Ｂに示した結果を達成するのに使用される処理の場合には、この定数Ｄは、ほぼ零に設定され、一方、定数Ｐは、ほぼ０．２に設定された。
【００７２】
[0076]ステップ７０８及び７１０は、ステップ７２０においてエンドポイントに達するまで、矢印７１８によって例示されるように、繰り返される。エンドポイントは、メーター２４４によって与えられる処理の測定基準を使用して決定される。別の実施形態では、センサ２５４を使用する干渉計のような光学的技法を使用することができる。別の仕方として、残留厚さは、直接的に測定されてもよいし、又は、所定の出発膜厚さから除去された物質の量を減算することにより、例えば、基板から除去された電荷をターゲットプロファイルに相関したターゲット電荷と比較することにより、計算されてもよい。使用できるエンドポイント技法の実施例は、２００４年９月２４日に出願された米国特許出願第１０／９４９，１６０号明細書、２００２年１月２２日に出願された米国特許出願第１０／０５６，３１６号明細書及び２００２年６月６日に出願された米国特許出願第１０／４５６，８５１号明細書に記載されている。
【００７３】
[0077]ステップ７２０においてエンドポイントに達した後、任意的に、ステップ７２２においてオーバポリッシュが行われる。このオーバポリッシュステップ７２２は、典型的には、基板の表面から残留物質を除くため、約１５秒から約３０秒の持続時間を有する。
【００７４】
[0078]別の実施形態では、調整処理７１０は、各ゾーンにおけるターゲット基準に達する予測時間を比較することができる。最も速いゾーンにおける予測時間と最も遅いゾーンにおける予測時間との間の差が所定の期間より大きい場合には、その処理が所定の期間内に完了する（例えば、各ゾーンにおけるターゲットが達成される）ように、１つ以上のゾーンにおける処理を調整する。全てのゾーンにおける処理の完了時を近づけることにより、より早くターゲットに達したゾーン上の基板から誤って物質が除去されるようなことを実質的に防止することができる。その上、処理が定期的に修正されるので、いずれのゾーンにおける処理の完了時間の変化を、全てのゾーンに亘って考慮することができ、従って、処理時間を最短とすることができる。
【００７５】
[0079]図８Ａ及び図８Ｂは、従来の電気処理（図８Ａ）及び本発明の電気処理（図８Ｂ）をそれぞれ例示するグラフ８００、８２０を示している。図８Ａの従来の処理は、Ｘ軸８０２に時間がプロットされている。Ｙ軸８０４に、電流及び電荷がプロットされている。プロット８０６、８０８、８１０は、それぞれ第１の処理ゾーン、第２の処理ゾーン及び第３の処理ゾーンにおける電荷の測定値を時間に亘って例示している。プロット８１２、８１４、８１６は、それぞれ第１のゾーン、第２のゾーン及び第３のゾーンにおける電流の測定値を時間に亘って例示している。各電荷トレース８０６、８０８、８１０の垂直部分は、ターゲットに達した時を示している。矢印８１８によって示されるように、第１のゾーンのエンドポイント到達時（トレース８０６で表される）は、第３のゾーンのエンドポイント到達時（トレース８１０で表される）から大きくずれている。これらエンドポイントの不整合により、完了ゾーンおいて望ましくない研磨が行われてしまうことになる。
【００７６】
[0080]本発明の処理は、Ｘ軸８０２に時間、Ｙ軸８０４に電流及び電荷をとった図８Ｂに例示されている。プロット８２６、８２８、８３０は、それぞれ第１の処理ゾーン、第２の処理ゾーン及び第３の処理ゾーンにおける電荷の測定値を時間に亘って例示している。プロット８３２、８３４、８３６は、それぞれ第１のゾーン、第２のゾーン及び第３のゾーンにおける電流の測定値を時間に亘って例示している。各電荷トレース８２６、８２８、８３０の垂直部分は、ターゲット到達時を示している。第１のゾーンのエンドポイント到達時（トレース８２６で表される）は、測定及び予測処理指標の間の比較に応答してその処理を調整することにより、第３のゾーンのエンドポイント到達時（トレース８３８で表される）に対して調整されるので、最も速い処理ゾーンと最も遅い処理ゾーンとの間のエンドポイントのずれは、矢印８３８で示されるように、最小とされる。これらエンドポイントの間のずれは、各ゾーンにおける予測処理時間の変化を補償するようにその処理を調整することにより、更に最小とすることができる。
【００７７】
[0081]従って、本発明は、基板を電気化学的に平坦化するための改良された装置及び方法を提供する。本装置は、単一ツールを使用して、基板からの効率的なバルク及び残留金属及びバリヤー物質除去を効果的に行うことができる。金属及びバリヤー除去の全シーケンスに対して電気化学的処理を使用することにより、処理中の酸化物損を最少としつつ、導体の侵蝕及びディッシングを効果的に低いものとすることができる。ここに教示したような方法及び装置は、電極及び基板に加えられるバイアスの極性を反転することにより、基板上に物質を堆積するのに使用することができるものと考えられる。
【００７８】
[0082]本発明の種々な実施形態について前述してきたのであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる実施形態を考えることができ、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載により定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】電気化学機械平坦化システムの平面図である。
【図２】図１のシステムの第１の電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）ステーションの一実施形態の断面図である。
【図３Ａ】２つのコンタクトアセンブリを通してのバルクＥＣＭＰステーションの部分断面図である。
【図３Ｂ】コンタクトアセンブリの別の実施形態の斜視図である。
【図３Ｃ】コンタクトアセンブリの別の実施形態の斜視図である。
【図３Ｄ】プラグの断面図である。
【図３Ｅ】プラグの断面図である。
【図４Ａ】コンタクトアセンブリの一実施形態の側面図である。
【図４Ｂ】コンタクトアセンブリの一実施形態の分解部品配列斜視図である。
【図５】コンタクト素子の一実施形態である。
【図６】別のＥＣＭＰステーションの別の実施形態の断面図である。
【図７】電気化学的処理のための一実施形態のフロー図である。
【図８Ａ】従来の電気化学的処理と本発明によって行われる電気化学的処理との間の比較を例示するグラフを示している。
【図８Ｂ】従来の電気化学的処理と本発明によって行われる電気化学的処理との間の比較を例示するグラフを示している。
【図９】本発明の電気化学的処理に使用するのに適したゾーン型電極の一実施形態の平面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００…平坦化システム、１０２…ファクトリーインターフェース、１０４…ローディングロボット、１０６…平坦化モジュール、１０８…コントローラ、１１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、１１２…メモリ、１１４…支援回路、１１６…クリーニングモジュール、１１８…ウエハカセット、１２０…インターフェースロボット、１２２…基板、１２４…入力モジュール、１２６…平坦化表面、１２８…第１の電気化学機械平坦化（ＥＣＭＰ）ステーション、１３０…第２のＥＣＭＰステーション、１３２…ＣＭＰステーション、１３４…円形コンベヤー、１３６…移送ステーション、１３８…機械ベースの上部又は第１の側面、１４０…機械ベース、１４２…入力バッファステーション、１４４…出力バッファステーション、１４６…移送ロボット、１４８…ロードカップアセンブリ、１５０…アーム、１５２…キャリヤヘッドアセンブリ、１８２…コンディショニング装置、１８８…包囲体、１９０…計測モジュール、２０２…駆動システム、２０４…キャリヤヘッド、２０６…プレナム、２１０…孔、２１４…ハウジング、２２２…処理パッドアセンブリ、２２４…保持リング、２３０…プラテンアセンブリ、２３２…モータ、２３８…ベアリング、２４２…電源、２４４…メーター、２４６…ウインドー、２４８…電解質源、２５０…コンタクトアセンブリ、２５４…センサ、２６０…プラテンアセンブリの上部表面、２７６…回転カップラー、２９０…平坦化部分、２９２…電極、３０２…中空ハウジング、３０４…アダプター、３０６…ボール、３０８…ハウジングの第１の端部、３１４…コンタクト素子、３１６…クランプブッシング、３２６…シート、３４２…環状ベース、３４４…可撓性片、３４８…溝、３５０…パッド構造体、３５２…上部層、３５４…ポリマーマトリックス、３５６…導電性素子、３５８…単一ハウジング、３６８…孔、３９２…ストッパー、３９４…ノズル、４２４…フレア型ヘッド、４２６…ねじ付きポスト、６０２…プラテン、６０４…処理パッドアセンブリ、６０６…流体分配アーム、６１０…導電性パッド、６１２…介在パッド（サブパッド）、６１４…電極、６１６…導電性フォイル、６１８…介在パッド、６２０…導電性パッドの上部表面、６２２…孔、９０２…電極の同心ゾーン、９０４…電極の同心ゾーン、９０６…電極の同心ゾーン、９０８…電極の同心ゾーン、９１０…電極の同心ゾーン
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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