(57)【要約】本発明の態様により、一般的に、電気化学堆積技術を用いて、基板を研磨するための方法および装置が提供される。一態様において、基板（１０４）を研磨するための装置が、対向電極（１６６）と、基板（１０４）と対向電極（１６６）との間に位置するパッド（１６０）と、基板（１０４）と対向電極（１６６）との間に配置されたパッドとを備える。対向電極（１６６）および／またはパッド（１６０）の各々は、複数の電気的に絶縁されたゾーン（９２４、９２６、６２８、４２４、４２６、４２８）を備える。伝導性要素の各々に、電気コネクタが別々に結合される。電気的に絶縁されたゾーンの各々に、別々のバイアスを印加することができる。材料層を有する基板を、対向電極（１６６）、パッド（１６０）、またはそれらの両方から相対運動において動かすことができる。別々のバイアスを決定するステップは、材料層の少なくとも１つの部分が対向電極（１６６）のゾーンの各々に関連付けられるときを決定する工程を含むことができる。
2005539384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性の層を有する基板を処理するための装置であって、
基板支持体と、
電極と、
前記基板支持体と前記電極との間に位置するパッドとを備え、
前記パッドには複数のゾーンがあり、前記複数のゾーンが、前記複数のゾーンの少なくとも１つのゾーンに対して、前記電極と前記基板支持体上に設けられた基板との間に調節可能な電流密度を与えるように適合された、装置。
【請求項２】
前記複数のゾーンが、半径方向、線形、湾曲、同心円状、渦巻状、またはそれらの組み合わせに向けられた複数のリングに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数のゾーンの各ゾーンが、各ゾーンに別々のバイアスを与えるように適合された１つ以上の基準電極を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の基準電極が、複数のリングに構成されるか、または、半径方向、線形、湾曲、同心円状、渦巻状、またはそれらの組み合わせに向けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電極が、各ゾーンに別々のバイアス制御を与えるように適合された複数のゾーンを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電極の各ゾーンが、絶縁材料によって隣接するゾーンに設けられた伝導性要素から電気的に絶縁された伝導性要素を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記伝導性要素が、リング、半径方向に向けられた伝導性要素、またはそれらの組み合わせを備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記伝導性要素が、同心円状に設けられる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記パッドの前記複数のゾーンが、前記対向電極と前記パッドとの間に誘電インサートを位置することによって形成され、前記誘電インサートが、複数のゾーンを備え、前記複数のゾーンの少なくとも１つのゾーンが、前記複数のゾーンの少なくとも１つのゾーンに対して、前記電極と前記基板との間に調節可能な電流密度を与えるように適応される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記誘電インサートが、１つまたは複数の同心リングまたは環状リングを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記誘電インサートが、前記ゾーンの透過性を修正すること、前記ゾーンの誘電材料を修正すること、前記ゾーンに対する前記誘電材料の厚みを修正すること、前記ゾーンの形状を修正することによって、前記複数のゾーンの各ゾーンに対する電流密度を調節するように適応される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
上部に金属層が形成された基板を処理する方法であって、
電極が設けられた処理チャンバにおいて基板にパッドを接触させるステップであって、前記パッドは、各パッドゾーンにおいて別々のバイアス制御を有するように適合された複数のパッドゾーンを備え、前記電極は、各電極ゾーンにおいて別々のバイアス制御を有するように適合された複数の電極ゾーンを備えるステップと、
前記電極と前記基板との間に電解液を流すステップと、
各パッドゾーンと各電極ゾーンとの間に別々のバイアスを印加するステップと、
そこから前記金属層の少なくとも一部分を除去するステップと、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記パッドが、３つの同心パッドゾーンを備え、前記電極が、３つの同心電極ゾーンを備え、前記３つの同心パッドゾーンが、前記３つの同心電極ゾーンに隣接して設けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板と前記電極、前記パッド、またはその両方との間に相対運動を与えるステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記別々のバイアスを印加するステップが、第１の同心パッドゾーンと第１の同心電極ゾーンとの間に第１のバイアスを印加する工程と、第２の同心パッドゾーンと第２の同心電極ゾーンとの間に第２のバイアスを印加する工程と、第３の同心パッドゾーンと第３の同心電極ゾーンとの間に第３のバイアスを印加する工程とを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１、第２、および第３のバイアスは、前記基板の表面にわたって不均一な除去速度を与えるように印加される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
基板を処理する方法であって、
複数のゾーンを有する電極と、研磨パッドとを備えるプロセス装置に伝導性材料層を含む基板を設けるステップと、
前記基板と前記研磨パッドとを接触させるステップと、
前記電極の前記複数のゾーンの１つより多いゾーンを前記基板の少なくとも一部分を通過させて、前記電極の前記複数のゾーンに対して前記基板を移動させるステップと、
前記電極の前記複数のゾーンの各々にバイアスを印加するステップであって、前記電極の前記複数のゾーンの各々へのバイアスが、前記基板層の少なくとも一部分が前記電極の１つより多いゾーンに関連付けられる時まで修正されるステップと、
前記伝導性材料層から伝導性材料を除去するステップと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して、１つ以上のテストバイアスを印加することによって、前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して、除去速度を決定することによって、基板除去プロファイルを決定するステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して１つ以上のテストバイアスを印加することによって、前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して除去速度を決定するステップが、材料除去、材料除去速度、層の厚み、およびそれらの組み合わせからなる群から選択された１つ以上の研磨テスト材料層の特性を測定することによって達成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記バイアスが、前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して変動する速度で、伝導性材料を除去するために、基板除去速度プロファイルによって修正される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記バイアスが、前記基板表面を平坦化するために、実質的に均一な除去プロファイルまたは実質的に不均一な除去プロファイルを与えるように、前記電極の前記複数のゾーンの各々に対して変動する速度で、伝導性パッド材料を除去するための基板除去速度プロファイルによって修正される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板除去速度プロファイルが前記基板上の材料層の厚みの変動を補償し、前記基板の厚みの変動を補償し、または、それらの両方を補償する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記基板が、約０．５ｐｓｉ以下の圧力で研磨パッドと接触する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
材料層の表面を処理する方法であって、
複数のゾーンを有する電極と、前記電極の複数のゾーンに対応する複数のゾーンを有する研磨パッドとを備えるプロセス装置に伝導性材料層を含有する基板を設けるステップと、
前記研磨パッドと前記基板との間に相対運動を与えるステップと、
前記研磨パッドの前記複数のゾーンと前記電極の前記複数のゾーンの各々にバイアスを別々に印加するステップであって、各バイアスにより、伝導性材料層からの伝導性材料が、前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々に対して変動する速度で除去されるステップと、を含む方法。
【請求項２５】
前記複数のゾーンの各々へのバイアスが、前記基板表面を平坦化するために、実質的に均一な除去プロファイルや実質的に不均一な除去プロファイルを与えるように、前記複数のゾーンの各々に対して変動する速度で伝導性材料を除去する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記研磨パッドには、貫通して形成された複数の穿孔がある、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記研磨パッドの前記複数のゾーンと、前記対向電極の前記複数のゾーンの各々の間にバイアスを印加するステップが、前記基板表面を平坦化するために、前記材料層の厚みの変動を補償し、前記基板の厚みの変動を補償し、またはそれらの両方を補償する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記伝導性材料層の少なくとも１つの部分が、前記電極の前記複数のゾーンの各々、前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々、またはそれらの両方に関連付けられるときを決定するステップを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々と、前記対向電極の前記複数のゾーンとの間にバイアスを印加するステップが、前記基板表面を平坦化するために、前記伝導性材料層の少なくとも１つの部分が前記電極の前記複数のゾーンの各々、前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々、またはそれらの両方に関連付けられるときの変動を補償する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記伝導性材料層の少なくとも１つの部分が、前記電極の前記複数のゾーンの各々、前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々、またはそれらの両方に関連付けられたときの分布を決定するステップを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々と、前記対向電極の前記複数のゾーンとの間にバイアスを印加するステップが、前記基板表面を平坦化するために、前記伝導性材料層の少なくとも１つの部分が前記電極の前記複数のゾーンの各々、前記研磨パッドの前記複数のゾーンの各々、またはそれらの両方に関連付けられたときの分布の変動を補償する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
約０．５ｐｓｉ以下の圧力で前記研磨パッドに前記基板を接触させるステップを更に含む、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、基板表面を平坦化するための方法および装置に関し、更に詳しく言えば、電気化学的に支援された化学機械研磨（ＥＣＭＰ）において、基板表面上に設けられた材料の除去速度および除去または研磨プロファイルを制御するための方法に関する。
関連技術の背景
[0002]化学機械研磨（ＣＭＰ）は、基板を平坦化するために用いられる一般的な技術である。ＣＭＰは、基板から材料を選択的に除去するために、化学組成、典型的には、スラリーまたは他の流体媒体を利用する。従来のＣＭＰ技術において、基板キャリアまたは研磨ヘッドは、キャリアアセンブリ上に載置され、ＣＭＰ装置において研磨パッドと接触させた状態で位置する。キャリアアセンブリは、制御可能な圧力を基板にかけて、基板を研磨パッドに押し付ける。パッドは、外部の駆動力によって、基板に対して移動する。ＣＭＰ装置は、化学的活性および／または機械的活性を生じさせ、基板の表面から材料を結果的に除去するための研磨組成を分散させながら、基板と研磨パッドの表面の間で研磨または摩擦運動を生じさせる。
[0003]集積回路の作製に多用されてきている１つの材料として、望ましい電気特性を備えているという理由から、銅が挙げられる。しかしながら、銅には、銅特有の特別な作製上の問題がある。銅材料は、基板表面の異なる表面地形に沿って異なる除去速度で除去されると、基板表面からの銅材料を効果的に除去し、基板表面を平坦化することが困難になる。
[0004]銅を研磨するための１つの解決策は、電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）技術で銅を研磨することである。ＥＣＭＰ技術では、従来のＣＭＰプロセスと比較して機械摩耗を低減させて基板を同時に研磨しながら、電気化学溶解によって基板表面から伝導性の材料を除去する。電気化学溶解は、除去する基板表面から周囲の電解液に伝導性の材料を除去するために、電極と基板表面との間に電気バイアスを印加することによって実行される。電気化学溶解中、基板は、典型的に、基板の表面からの材料の除去を高めるために、研磨パッドに対して動くように配置される。ＥＣＭＰシステムの一実施形態において、電気バイアスは、基板キャリアヘッドなどの基板支持体デバイスにおいて基板表面と電気的に連通した状態にある伝導性コンタクトのリングによって印加される。他のＥＣＭＰシステムにおいて、電極と、基板表面と接触した状態にある伝導性パッドとの間に、バイアスが印加される。残念ながら、これらの従来のＥＣＭＰシステムは、ＥＣＭＰプロセス中に研磨される基板表面にわたって、研磨プロファイルを調節および制御するための方法を提供することができない。
[0005]その結果、ＥＣＭＰ中、除去速度および研磨プロファイル（すなわち、研磨速度）を制御するための方法および装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００２】
[0006]本発明の態様は、一般的に、電気化学堆積技術、電気化学溶解技術、研磨技術、および／またはそれらの組み合わせを用いて、基板上の層を研磨するための方法および装置を提供することである。一態様において、基板から材料を堆積または除去するための装置が、対向電極と、基板と対向電極との間に位置する基板接触表面を有するパッドとを備え、パッドは、複数のパッドゾーンを有してもよく、電極は、複数の電極ゾーンを有してもよい。
[0007]本発明の別の態様において、伝導性の層と電極の複数のゾーンとの間に複数のバイアスを別々に印加するステップを含む、伝導性の層を含む基板を研磨するための方法が提供される。電極は、一般的に、材料層に対する対向電極であり、誘電材料によって分離される複数の伝導性の要素を備えてもよい。
[0008]別の態様において、基板支持体と、電極と、基板支持体と電極との間に位置するパッドとを含み、パッドは、電極と、複数のゾーンの少なくとも１つのゾーンに対して基板支持体上に設けられた基板との間に、調節可能な電流密度を与えるように適合された複数のゾーンを含む、伝導性の層を含む基板を処理するための装置が提供される。
[0009]別の態様において、基板支持体と、電極と、基板支持体と電極との間に位置するパッドとを含み、パッドは、電極と、複数のゾーンの少なくとも１つのゾーンに対して基板支持体上に設けられた基板との間に、調節可能な電流密度を与えるように適合された複数のゾーンを含む、伝導性の層を有する基板を処理するための装置が提供される。研磨パッドは、第１の基準電極および第２の基準電極を含んでもよい。方法が、第１の基準電極と伝導性の層との間に第１のバイアスを印加するステップを含むことができる。第１の基準電極と基板との間には、第１のバイアスが印加される。第２の基準電極と基板との間には、第２のバイアスが印加される。第２のバイアスは、第１のバイアスの印加中に印加されてもよい。
[0010]別の態様において、電極が設けられた処理チャンバにおいて基板にパッドを接触させるステップであって、パッドには、各パッドゾーンに別々のバイアス制御装置を有するように適合された複数のパッドゾーンがあり、電極には、各電極ゾーンに別々のバイアス制御装置を有するように適合された複数の電極ゾーンがあるステップと、電極と基板との間に電解液を流すステップと、各パッドゾーンと各電極ゾーンとの間に別々のバイアスを印加するステップと、そこから金属層の少なくとも一部分を除去するステップとを含む、基板を処理するための方法が提供される。
[0011]一態様において、複数のゾーンおよび研磨パッドを有する電極を備えるプロセス装置に伝導性の材料層を含有する基板を設けるステップと、基板および研磨パッドを接触させるステップと、基板の少なくとも１つの部分に電極の複数のゾーンの２つ以上のゾーンを通過させながら、電極の複数のゾーンに対して基板を移動させるステップと、電極の複数のゾーンの各々にバイアスを印加するステップであって、電極の複数のゾーンの各々へのバイアスは、基板層の少なくとも１つの部分が電極の２つ以上のゾーンに関連付けられるときまでに修正されるステップと、伝導性の材料を伝導性の材料層から除去するステップとを含む、基板を処理するための方法が提供される。
[0012]別の態様において、複数のゾーンを有する電極と、電極の複数のゾーンに対応する複数のゾーンを有する研磨パッドとを備えるプロセス装置に伝導性の材料層を含有する基板を設けるステップと、研磨パッドと基板との間に相対運動を与えるステップと、研磨パッドの複数のゾーンおよび電極の複数のゾーンの各々にバイアスを別々に印加するステップであって、各バイアスにより、伝導性の材料層から伝導性の材料が、研磨パッドの複数のゾーンの各々に対して変動する速度で除去されるステップとを含む、材料層の表面を処理するための方法が提供される。
【０００３】
[0013]簡潔に概要を上述した本発明について、添付の図面に示す本発明の実施形態を参照しながら、更に詳細に記載する。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものとして見なされるべきではなく、本発明は、他の同等に効果的な実施形態を許容することが可能である。
[0029]理解しやすいように、図面に共通する同一の要素を示すために、可能な限り、同一の参照番号を使用している。
【好ましい実施形態の詳細な記載】
【０００４】
[0030]本明細書において使用する用語および語句は、本明細書において更に定義されていない限り、当業者によって業界の通常慣例的な意味に与えられたものである。化学機械研磨は、広義に解釈されるべきであり、化学的活性、機械的活性、または化学的および機械的活性の両方の組み合わせによって基板表面を摩耗することを含むが、これに限定されるものではない。電解研磨は、広義に解釈されるべきであり、電気化学的活性を適用することによって基板を平坦化することを含むが、これに限定されるものではない。電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）は、広義に解釈されるべきであり、基板表面から材料を除去するために、電気化学的活性、または電気化学的および機械的活性の両方の組み合わせを適用することによって基板を平坦化することを含むが、これに限定されるものではない。電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）は、広義に解釈されるべきであり、基板上に材料を電気化学的に堆積するステップと、電気化学的活性、または電気化学的および機械的活性の両方の組み合わせを適用することによって、堆積された材料を同時に平坦化するステップとを含むが、これらに限定されるものではない。
[0031]陽極溶解は、広義に解釈されるべきであり、陽極バイアスを基板に直接的または間接的に印加することで、基板表面から周囲の電解液に伝導性の材料を除去することを含むが、これに限定されるものではない。アパーチャは、広義に解釈されるべきであり、対象物を介して部分的または完全に形成された穿孔、穴、開口、溝、チャネル、または通路を含むが、これらに限定されるものではない。更に、平坦という用語の修正に実質的に使用されるような用語は、巨視的または広範なレベルでの表面について記述するものであって、表面の粗さについての記述を意図したものではない。
[0032]図１Ａは、めっきおよび研磨、またはそれらの組み合わせを含む少なくとも１つ以上のプロセスが実行されてもよいプロセスセル１００の一実施形態の断面図を示す。プロセスセル１００は、電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）を実行するために用いられてもよい。プロセスセル１００は、陽極溶解プロセスを介して、ウェハ基板上に形成された伝導性の層など、伝導性の層を含む基板を研磨するために、プロセスセル１００が用いられてもよい。陽極溶解プロセスにおいて、直接的または間接的に、基板に陽極バイアスが印加されることにより、基板表面から周囲の電解液に伝導性の材料が除去される。また、プロセスセル１００は、材料を基板に電気化学的に堆積するために用いられてもよい。電気化学的堆積は、基板を研磨するために用いられる種々の活性形態を適用すると同時に実行されてもよい。同時発生の活性は、例えば、電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）において用いられる、電気化学的活性、機械的活性、または電気化学的および機械的活性の組み合わせであってもよい。
[0033]プロセスセル１００は、一般的に、ベイスン（ｂａｓｉｎ）アセンブリ１５２および研磨ヘッド１０６を含む。処理中、ベイスンアセンブリ１５２に基板１０４が上向き（例えば、背面を下向き）に保持されてもよい。処理中、基板１０４の特徴側（表面）１３８にわたって、電解液が流される。研磨ヘッド１０６は、基板１０４と接触した状態に配置され、研磨ヘッド１０６および基板は、研磨運動をさせるように互いに対して動かされる。研磨運動は、一般的に、種々の運動の中でも特に、軌道、回転、線形、または曲線運動によって定義される少なくとも１つの運動を備える。研磨運動は、研磨ヘッド１０６およびベイスンアセンブリ１５２のいずれか、または両方を動かすことによって達成されてもよい。
[0034]ベイスンアセンブリ１５２は、一般的に、基板支持体を有するベイスン１０２またはベイスンに設けられたキャリア１１６を含む。キャリア１１６は、一般的に、処理中、ベイスン１０２内で基板１０４を支持する。ベイスン１０２は、一般的に、非導電性のものであり、フルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ポリマー、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ＰＦＡ、ポリエチレン系プラスチック、ＰＥ、スルホン化ポリフェニルエーテルスルホン、ＰＥＳ、または電気めっきまたは電解研磨で用いられてもよい電解液組成と適合性のあるものか、または非反応性のものである他の材料などのプラスチックから作られたボウル状の部材であり得る。ベイスン１０２は、一般的に、電解液などの伝導性流体を閉じ込めることができる容器または電解セルを画成する、側壁１０８および底面１１０を含む。底面１１０には、一般的に、ベイスン１０２の底面から流体を除去するための排水管１４２があるのに対して、側壁１０８には、一般的に、処理中、ベイスン１０２から過剰な電解液を除去するための出口１４０がある。
[0035]ベイスン１０２は、固定されたものであってもよく、または、基板１０４と研磨ヘッド１０６との間の相対運動の少なくとも一部分を与えるように駆動されてもよい。図１Ａに示す実施形態において、オプションのシャフト１１２が、ベイスン１０２の底面１１０に結合され、駆動システム（図示せず）に結合されて、種々の運動の中でも、回転、軌道、スイープ運動、またはそれらの組み合わせを含む運動をベイスン１０２に与えるための駆動システム（図示せず）に結合される。シャフト１１２は、アース線１４４およびベイスン１０２の内外に通した他の制御または供給ライン用の導管を更に与える。ベイスン１０２がシャフト１１２によって回転される実施形態において、排水管１４２は、シャフト１１２を介して通されてもよい。
[0036]ベイスン１０２の底面１１０上に、スペーサ１１４が設けられる。スペーサ１１４は、典型的に、環状の形状であり、プロセス化学物質と適合性のある材料からなる。一実施形態において、スペーサ１１４は、ベイスン１０２と同じ材料から作られる。スペーサ１１４は、オプションとして、単体の材料からの単一部材として、ベイスン１０２とともに組み立てられてもよい。
[0037]キャリア１１６は、一般的に、ベイスン１０２に設けられ、スペーサ１１４によって支持される。キャリア１１６は、典型的に、ポリマーまたはセラミック材料などの誘電材料から作られる。キャリア１１６は、一般的に、第１の側部１１８および第２の側部１２０を含む。第１の側部１１８は、突出する中心セクション１２４を実質的に囲むフランジ１２２を含む。フランジ１２２は、スペーサ１１４上に設けられ、ベイスン１０２の底面１１０の上方でキャリア１１６を支持する。中心セクション１２４は、スペーサ１１４内に画成された開いた領域内に突出し、キャリア１１６をベイスン１０２内に設け、処理中、キャリア１１６の動きを防止する。
[0038]キャリア１１６の第２の側部１２０は、ベイスン１０２の上部の方へ延在する突出する支持表面１２６を含む。支持表面１２６は、一般的に、処理中、基板１０４を支持する。支持表面１２６は、支持表面に形成され、キャリア１１６を介して設けられた真空通路１２８に結合された少なくとも１つの真空ポート１３２を含む。真空通路１２８は、シャフト１１２を介して真空源１４６に流動的に結合される。真空ポート１３２からの真空は、処理中、基板表面１２６上に基板１０４を保持する。オプションとして、支持表面１２６は、基板１０４がキャリア１１６の方へ一定に引かれるように、基板１０４と支持表面１２６との間の真空分布を高める地形を含んでもよい。
[0039]複数のリフトピン１５４（明確にするために１つしか図示していない）は、キャリア１１６を介して形成された穴をそれぞれ介して設けられる。キャリア１１６とチャンバ底面１１０との間に設けられたリフトプレート１５６が、アクチュエータロッド１５８に結合される。アクチュエータロッド１５８は、シャフト１１２を介してリフト機構（図示せず）へ通される。リフト機構は、ロッド１５８およびリフトプレート１５６をキャリア１１６へ移動させるように作動されてもよい。リフトプレート１５６は、ピン１５４と接触し、ピン１５４をキャリア１１６の支持表面１２６の上方に延在させることで、基板移送デバイス（図示せず）によって基板１０４へアクセスしやすいように、キャリア１１６に対して間隔を置いて基板１０４に配置する。
[0040]環状の保持リング１３０が、キャリア１１６のフランジ１２２上に概して設けられる。保持リング１３０は、一般的に、支持表面１２６の平面をぴったりと囲み、その上方に延在する。保持リング１３０の厚みは、保持リング１３０の上面１３６が、処理される基板１０４の特徴側１３８と実質的に同一平面上にある（すなわち、約±１ミル以内）。側壁１０８は、処理領域１５０を画成するために、保持リング１３０の上方に概して延在する。出口１４０は、処理中または処理後、処理領域１５０から電解液を除去できるように、典型的に、保持リング１３０の上面１３６の高度付近の側壁１０８に置かれる。
[0041]保持リング１３０の上面１３６は、典型的に、上面１３６と周期的に接触し得る研磨ヘッド１０６に悪影響を及ぼさない材料から作られる。一実施形態において、保持リング１３０は、処理化学物質と適合性のある材料、例えば、種々のポリマーの中でも特に、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性物質から作られる。保持リング１３０は、プロセスセル１００からシャフト１１２を介して通されたアース線１４４で接地されてもよい。保持リング１３０が熱可塑性または他の誘電材料であれば、それが電気的絶縁体であるため、接地する必要はない。
[0042]あるいは、リング１３０は、ウェハにわたって（特に、基板の縁部で）均一性を促すための金属性のものであってもよい。例えば、電場の処理中、基板と同じ電位を有する接地されていない銅保持リング１３が使用されてもよい。
[0043]研磨ヘッド１０６は、一般的に、パッド１６０と、オプションのゾーン制御インサート１６５と、オプションの膜１６２と、支持ディスク１６４と、ハウジング１６８に結合された対向電極１６６とを含む。パッド１６０は、一般的に、処理中、研磨ヘッド１０２の底面で露出され、基板１０４、および、実施形態によっては、保持リング１３０と接触する。パッド１６０は、パッドに形成された１つ以上の伝導性要素を有してもよい。膜１６２は、パッド１６０と支持ディスク１６４との間に挟まれる。対向電極１６６は、支持ディスク１６４とハウジング１６８の内部との間に設けられる。パッド１６０、膜１６２、ディスク１６４、および対向電極１６８は、透過性のものであり、穿孔され、または電解液が研磨ヘッド１０２に流入および流出できるように貫通して形成された通路を含有する。
[0044]研磨ヘッド１０６は、固定されてもよく、または、基板１０４と研磨ヘッド１０６との間に相対運動の少なくとも一部分を与えるように駆動されてもよい。図１Ａに示す実施形態において、ハウジング１６８は、カラム１７０によって駆動システム（図示せず）に結合される。駆動システムは、カラム１７０を移動させることによって、種々の運動の中でも特に、回転、軌道、スイープ運動、またはそれらの組み合わせを含む運動を研磨ヘッド１０６に与える。カラム１７０は、研磨ヘッド１０６の内外に通された電気リード線および他の制御または供給ライン用の導管を更に与える。
[0045]ハウジング１６８は、一般的に、プロセス化学物質と適合性のある剛性材料から作られる。ハウジング１６８は、一般的に、カラム１７０に結合された上部１７８と、上部から延在する側部１８０とを含む。側部１８０は、典型的に、支持ディスク１６４に結合され、ハウジング１６８内で対向電極１６６を取り囲む。複数のスペース部材（図示せず）が、一般的に、ハウジングの上部１７８から内部へ延在する。スペース部材は、上部１７８に対して間隔を置いた位置に対向電極１６６を維持する。スペース部材は、一般的に、基板１０４の表面に平行な向きに対向電極１６６を支持する。スペース部材は、流体がハウジング１６８内に横方向に移動できるように構成される。
[0046]対向電極１６６は、導電性の材料を含む。対向電極１６６および基板１０４は、電気バイアス（例えば、電位差）が確立される間の領域を画成する。バイアスは、対向電極１６６と、基板１０４の表面１３８と接触して配置されるパッド１６０との間に印加されてもよい。パッド１６０は、少なくとも部分的伝導性であってもよく、電気化学的堆積および化学機械研磨を含む電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）や、電気化学溶解などの電気化学プロセス中、基板１０４と組み合わせて電極として作用してもよい。対向電極１６６は、対向電極１６６とパッド１６０との間に印加される正のバイアス（アノード）または負のバイアス（カソード）に応じて、アノードまたはカソードになり得る。
[0047]例えば、電解液から基板表面に材料を堆積するとき、対向電極１６６は、アノードとして作用し、基板表面および／または伝導性パッド１６０は、カソードとして作用する。材料を基板表面上に堆積させる反応がカソードで生じる。基板表面から材料を除去するとき、対向電極１６６は、カソードとして機能し、基板表面および／またはパッド１６０は、アノードとして作用する。電気バイアスを印加することにより、基板表面上の材料が周囲の電解液中に溶解することで、除去が生じ得る。
[0048]ベイスン１０２内の電解液のレベルは、処理中に電解液に対向電極１６６が確実に浸漬されるレベルに維持される。対向電極１６６は、電解液およびガスに対して透過性のものであり、プレートのような部材であってもよく、プレートには、複数の穴が貫通して形成された、または透過性の膜または容器に複数の対向電極の部分が設けられる。
[0049]対向電極１６６は、典型的に、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、および基板１０４上に電気化学的に堆積可能な他の材料など、堆積または除去される材料からなる。陽極溶解などの電気化学的除去プロセスに対して、対向電極１６６は、銅溶解に対するプラチナなど、堆積された材料以外の材料の非消耗電極を含んでもよい。非消耗電極は、電気化学堆積および除去の両方を組み合わせる平坦化プロセスにおいて使用される。
[0050]図２は、本明細書に記載する本発明の実施形態による対向電極１６６の底面図を示す。対向電極は、研磨される材料層１０５の表面１３８と対面するように概して位置する表面９９０を有する。対向電極１６６は、複数の別個のゾーンを有するものとして特徴付けられてもよい。３つのゾーンである外側ゾーン９２４、中間ゾーン９２６、および内側ゾーン９２８が、図２に例示的に示されている（ゾーン９２４、９２６、９２８は、図２に仮想的に示されているゾーン境界９８０によって分離される）。
[0051]対向電極１６６の各ゾーンは、一般的に、他のゾーンの伝導性要素から電気的に絶縁されている少なくとも１つの伝導性要素（３つの伝導性要素９５０、９５２、９５４が図２に例示的に示されている）を含む。各伝導性要素は、例えば、リングまたは半径方向に向いた伝導性要素であってもよい。あるいは、伝導性要素には、線形、湾曲、同心、渦巻状の曲線または他の形状および向きが可能である。伝導性要素は、あるゾーンから次のゾーンまで実質的に同一サイズおよび形状のものであってもよく、または、サイズおよび形状は、着目する特定のゾーンに応じて変動してもよい。ゾーンには別々にバイアスが印加されてもよいため、伝導性要素は、固体、液体、または気体（例えば、空気）の誘電材料、またはそれらの組み合わせなどの絶縁性材料によって分離される。対向電極１６６は、対向電極１６６を介して電解液が流れるようにするための穿孔９６０を有してもよい。
[0052]支持ディスク１６４は、穿孔されるか、または電解液およびガスに透過性のものである。支持ディスク１６４は、研磨に悪影響を及ぼさない電解液と適合性のある材料から作られる。支持ディスク１６４は、非導電性のポリマー、例えば、フルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ポリマー、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ＰＦＡ、ポリエチレン系プラスチック、ＰＥ、スルホン化ポリフェニルエーテルスルホン、ＰＥＳ、または電気めっきまたは電解研磨で用いられてもよい電解液組成と適合性のものか、または非反応性のものである他の材料などのプラスチックから作られたものであってもよい。支持ディスク１６４は、典型的に、接着剤、固定具、または支持ディスク１６４およびキャリア１１６を実質的に平行な位置関係にする他のデバイスまたは方法を用いて、研磨ヘッド１０６のハウジング１６８に固定される。支持ディスク１６４は、より広いプロセスウィンドウを与えるために、対向電極１６６から間隔を置いて設けられてもよく、基板表面から対向電極１６６の範囲での材料の堆積および材料の除去の感度が下がる。
[0053]一実施形態において、支持ディスク１６４は、支持ディスクに形成された複数の穿孔またはチャネル（図示せず）を含む。チャネルのサイズおよび密度は、支持ディスク１６４から基板１０４へ電解液を均一に分布するように選択される。一態様において、支持ディスク１６４は、直径が約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍのチャネルを含む。チャネルの密度は、研磨媒体の約３０％〜約８０％のものであってもよい。約５０％のチャネル密度が、研磨プロセスに与える悪影響を最小限に抑えて電解液の流れを与えることが観察された。一般的に、支持ディスク１６４およびパッド１６０のチャネルは、支持ディスク１６４およびパッド１６０を介して基板表面に十分な量の電解液を流すように整列されてもよい。
[0054]対向電極１６６とパッド１６０との間に、誘電インサート１６５が位置してもよい。図３は、誘電インサート１６５の一実施形態の底面図を示し、図４は、図３の線４−４に沿って切り取られた誘電インサート１６５の断面図を示す。以下、円形インサートの誘電インサートについて記載するが、本発明では、矩形状などの他の形状および幾何学的構成の誘電インサートについても意図されている。
[0055]図３に関して、誘電インサート１６５は、円形の外側表面または直径５００を有してもよい（仮想的に図示）。直径５００は、隣接して設けられたパッド１６０の直径より大きいか、または小さいものであってもよい。一実施形態において、誘電インサート１６５の直径５００は、パッド１６０の直径に概して対応するものである。直径５００を含む誘電インサートの外側部分またはゾーン５０４が、電解液の流れに露出され、電解液が流れるように適応される。誘電インサート１６５の直径５００は、パッド１６０から対向電極１６６へ、または対向電極１６６からパッド１６０へ電解液が流れるように設けられた装置の部分の直径または幅より小さいものであってもよい。
[0056]誘電インサート１６５は、プロセスセル１００を通る流れを阻止する際に使用するのに必要な厚み（正確な縮尺率で図示されていない）を有するものであってもよい。例えば、誘電インサートの厚みは、約０．１ｍｍ〜約５ｍｍのものであってもよい。更に、誘電インサート１６５の部分の厚みは、誘電インサート１６５にわたって変動してもよい。例えば、誘電インサート１６５は、所望の除去プロファイルのために、あまたは、プロセスセル１００の隣接する部品と係合するために、凹形状または凸形状を有してもよい。
[0057]誘電インサート１６５は、パッド１６０と対向電極１６６との間での電解液の流れを修正または変動してもよい、すなわち、妨げたり促したりしてもよい断面領域を有する。例えば、誘電インサートは、流量制御インサートとして適応されてもよく、誘電インサート１６５の１つ以上の部分を通る電解液の流れを低減させたり妨げたりしてもよい（電解液の流れの方向を示すために、図４に矢印を使用）。また、誘電インサートは、機械的手段または他の手段によって、同じプロセスの間、異なるプロセスまたは異なる回数、流れる電解液の量を制御する適応可能な断面領域を有してもよい。
[0058]一態様において、誘電インサート１６５は、複数のゾーンを含んでもよい。ゾーンは、例えば、図２に示すように、同心の円形または環状セグメントであってもよく、または他の幾何学的構成のものであってもよい。例えば、３つのゾーンである外側ゾーン５０４、中間ゾーン５０６、および内側ゾーン５０８が、図３および図４に例示的に示されている。
[0059]インサート１６５は、インサート１６５の各ゾーンが、全部または１００％の電解液の流れなどの開いた電解液の流れ状態、約０％の電解液の流れなどの閉鎖または遮断された電解液の流れ状態の間で切り換えられてもよく、または、例えば、５０％の電解液の流れのように５０％の閉鎖または遮断された状態などの電解液の流れ状態または透過性を有する能力に切り換えられてもよいように調節可能である。電解液の流れが５０％より高いと、電解液の流れ状態が高くなり、または透過性の状態が高くなると考えられ、電解液の流れが５０％以下であると、電解液の流れ状態が低くなり、透過性の状態が低くなると考えられる。例えば、図４において、すべてのゾーンは開いており、陽極溶解した材料が、基板１０４の外側ゾーン５１４、中間ゾーン５１６、および内側ゾーン５１８から自由に流れることができる。
[0060]インサート１６５の各ゾーンの状態は、様々な方法によって、遮断状態および開状態の間で調節されてもよい。例えば、インサート１６５は、ゾーンを開閉することができる複数の伸縮可能な、回転可能な、または滑動するプレートを備えてもよい。別の実施形態において、インサート１６５は、特定のゾーンを開いたり遮断したりするように選択的に除去または配置可能な１つ以上の取り外し可能な同心リングを備える。あるいは、誘電インサート１６５は、電解液に対して調節可能な透過性を備えた一連の膜を含んでもよい。少なくとも一実施形態において、インサート１６５は、１つの状態から別の状態への１つ以上のゾーンの調節を容易にするように、研磨ヘッド１０６から取り外し可能である。図２〜図４は、２つの別個の状態（すなわち、遮断状態または開状態）のいずれか１つの状態にあるゾーンを示すが、上述したように、複数の部分的に遮断された状態または部分的に透過性の状態の間でゾーンを切り換えることは、本発明の範囲内である。
[0061]それぞれのゾーンを通る電解液の流れを制限することは、そこを通る電流密度を低減することに相当する。例えば、低い電解液の流れ状態（低透過性状態）によって電解液の流れが阻止されると、対応する電流密度は低下し、電気めっきや電解研磨などの任意の電気化学的活性が低減される。開状態または高透過性状態において、ゾーンは、電解液に対して低電気抵抗および／または高透過性の材料によって占められるか、または、電解液が妨げられずに通過できるように遮られておらず、電流密度は、流量が制限されまたは電流密度が制限されたゾーンより高いものである。
[0062]また、誘電インサート１６５のそれぞれのゾーンに設けられた誘電材料の量または厚みを増大して、対向電極１６６とパッド１６０または材料層１０５の間の電気抵抗を上げることによって、ゾーンを通る電流密度を低下させてもよい。また、誘電インサート１６５は、通過する電解液の流れを制御する方法と同様に、対向電極とパッドまたは基板との間にインサートの異なる部分またはゾーンに対して異なる誘電材料を適用することによって、１つ以上の部分またはゾーンを介して電流密度を制御してもよい。
[0063]誘電インサートは、例えば、フルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ポリマー、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ＰＦＡ、ポリエチレン系プラスチック、ＰＥ、スルホン化ポリフェニルエーテルスルホン、ＰＥＳ、または、ポリウレタンなどの従来の研磨パッドに使用される誘電材料など、電気めっきまたは電解研磨で用いられてもよい電解液組成と適合性のあるものか、または非反応性のものである他の材料などのプラスチックを含む、非導電性ポリマーなどの電気抵抗材料を備えてもよい。誘電インサート１６５は、所望の誘電性を誘電インサート全体に与えるように、または、所望の誘電性または電気的特性をそれぞれのゾーンの各々に与えるように、１つ以上の誘電材料を備えてもよい。
[0064]図５は、電流／電解液、例えば、基板１０４の内側ゾーン５１８から陽極電解した材料が、インサート１６５の内側ゾーン５０８を通過できる開いたまたは透過性の内側ゾーン５０８（例えば、開口）を有する環状の誘電インサート１６５を示す。同様に、インサート１６５は、基板１０４の外側ゾーン５１４からの材料が、インサート１６５の外側ゾーン５０４を通過できる開いた外側ゾーン５０４を有する。インサート１６５は、インサート１６５の中間ゾーン５０６を介して基板１０４の中間ゾーン５１６にわたって移動する電流を低減または阻止する遮断された中間ゾーン５０６を有する。
[0065]図４および図５は、基板１０４の直径とほぼ同じサイズの直径５３０を有するインサート１６５を示すが、インサート１６５の直径は、基板１０４の直径より大きいか、または小さいものであってもよい。一実施形態において、インサート１６５は、基板１０４の直径より約３倍〜５倍大きい直径を有する。
[0066]研磨の均一性を制御しやすくするために、図１Ａに示すように、マイクロプロセッサコントローラ１９４が、オプションの誘電インサート１６５およびプロセスセル１００の様々な構成部品に電気的に結合されて、研磨プロセスを制御しやすくしてもよい。コントローラ１９６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４４、メモリ２４２、およびＣＰＵ２４４用の支援回路２４６を備える。ＣＰＵ２４４は、様々なプロセス機器およびサブプロセッサを制御するための工業環境において使用可能な任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリ２４２は、ＣＰＵ２４４に結合される。メモリ２４２、いわゆる、コンピュータ読み出し可能媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはディジタルストレージ、ローカル、またはリモートの任意の他の形態など、１つ以上の容易に入手可能なメモリであってもよい。支援回路２４６は、従来の方法でプロセッサを支持するためのＣＰＵ２４４に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどを含む。ソフトウェアルーチンとして、メモリ２４２に研磨プロセスが概して格納される。また、ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ２４４によって制御されるハードウェアから遠隔位置にある第２のＣＰＵ（図示せず）によって格納および／または実行されてもよい。
[0067]ソフトウェアルーチンは、プロセスセル１０に基板が位置された後に実行される。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ２４４によって実行されるとき、汎用コンピュータを、研磨プロセスが実行されるようにプロセスセル１００を制御する特定用途コンピュータ（コントローラ）１９６に変える。ソフトウェアルーチンとして実行されるものとして本発明のプロセスについて論じてきたが、本明細書において開示する方法のステップのいくつかは、ハードウェアにおいて、およびソフトウェアコントローラによって実行されてもよい。このようにして、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ェアにおいて、特定用途の集積回路または他のタイプのハードウェア機器のようなハードウェアにおいて、またはソフトウェアとハードウェアの組み合わせにおいて実行されてもよい。
[0068]膜１６２は、一般的に、透過性のものであることによって、電力線、電解液および他の液体、およびガスが膜を通過できる。膜１６２は、一般的に、対向電極１６６から放出されたパーティクルまたはスラッジが、電極を通過し、基板１０４に接触しないようにする。膜１６２は、典型的に、プロセス化学物質と適合性があり、セルの抵抗を高めない多孔性セラミックまたはポリマーから作られる。例えば、スパンボンドポリオレフィン（デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．  ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｉｎｃ．から市販されているＴＹＶＥＫ（登録商標）など）が使用されてもよい。
[0069]パッド１６０は、流体環境およびプロセス仕様に適合した材料からなるパッド、ウェブ、またはベルトであり得る。図１Ａに示す実施形態において、パッド１６０は、円形の形状であり、研磨ヘッド１０６のハウジング１６８と反対の研磨ヘッド１０６の底面で、オプションの誘電インサート１６５または膜１６２に付着されるか、または他の方法で保持される。パッド１６０は、処理中、基板１０４の特徴サイズ１３５と接触するための１つ以上の伝導性要素（図１Ａに図示せず）を含んでもよい。処理中、パッドのコンプライアンスおよび／またはデュロメータに適応させるように、膜１６２とパッド１６０との間に、裏当て材料（図示せず）が設けられてもよい。本発明からの利益に適応されてもよい伝導性パッドの例が、２００１年１２月２７日に出願された米国特許出願第１０／０３３，７３２号に開示されており、第４１〜１５７段落は、特許請求の範囲の態様および本明細書の記載と相反しない範囲で、参照として本明細書に組み入れる。
[0070]図６は、本明細書に記載する実施形態を実行するために使用されてもよいパッドの一実施形態の底面斜視図を示す。パッド４００は、処理しながら基板に接触するように適合された研磨表面４０２を有する本体４０６を含む伝導性パッドである。研磨表面４０２は、複数の伝導性要素４１４を有し、それらの要素の各々は、研磨表面４０２内のポケット４０４内に形成されてもよい。伝導性要素４１４は、一般的に、研磨表面４０２によって画成された平面の上方に延在してもよい接触表面４０８を有する。接触表面４０８は、典型的に、擦ることなく基板との電気的接触を最大限にするように適合される。研磨中、基板は、一般的に、接触表面４０８を研磨表面４０２と同一平面の位置に押し進めるバイアス力を与える。
[0071]本体４０６は、一般的に、本体に形成された複数のチャネルまたは穿孔４１０によって電解液に対して透過性がある。複数の穿孔４１０により、電解液は、本体４０６を通って流れ、処理中、基板１０４の表面と接触することができる。伝導性パッド４００に形成された穿孔４１０は、本体にアパーチャ、チャネル、または穴を含んでもよい。アパーチャのサイズおよび密度は、伝導性パッド４００を介して基板表面に電解液の分布および電流の分布を均一に与えるように選択される。
[0072]伝導性パッド４００の本体４０６は、一般的に、誘電材料から作られる。本体４０６において使用するのに適切な材料の例は、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、またはそれらの組み合わせなどの高分子材料からなる従来の研磨材料、および基板表面を研磨する際に使用されるセラミック材料などの他の研磨材料を含む。従来の研磨媒体は、典型的に、ポリウレタンおよび／または充填剤と混合したポリウレタンを備える。Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ  ＦＸ９パッドなどの従来の研磨媒体は、ドイツ、ヴァインハイムのＦｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ  ＆  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されており、また、ＩＣ−１０００パッドは、アリゾナ州フェニックスのＲｏｄｅｌ  Ｉｎｃ．から市販されている。圧縮可能な材料、例えば、アリゾナ州フェニックスのＲｏｄｅｌ  Ｉｎｃ．から市販されているＳｕｂａ  ＩＶ研磨パッドのようなウレタンでリーチされたフェルトなどの他の従来の研磨材料が、本体４０６に利用されてもよい。
[0073]ポケット４０４は、一般的に、処理中に伝導性４１４を保持するように構成され、それに応じて、形状および向きが変化してもよい。図５に示す実施形態において、ポケット４０４は、矩形状の断面の溝であり、伝導性パッド１６０の周辺上の２つの点を結ぶ研磨表面４０２にわたって設けられる。あるいは、ポケット４０４（およびポケットに設けられた伝導性要素４１４）は、不規則な間隔で設けられ、半径方向に垂直に向けられてもよく、更に、線形、湾曲、同心、渦巻き曲線、または他の向きのものであってもよい。
[0074]典型的に、伝導性の要素４１４は、伝導性ポリマー、伝導性材料を有するポリマー複合物、伝導性の金属またはポリマー、伝導性充填剤、黒鉛材料、伝導性ドープ材料、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。伝導性要素２１４は、概して、約１０Ω−ｃｍ以下のバルク抵抗率またはバルク表面抵抗率を有する。
[0075]パッド４００は、外側ゾーン４２４、中間ゾーン４２６、および内側ゾーン４２８などの複数の別個のゾーン（図５に例示的に仮想的に３つのゾーンを図示する）を有するように特徴付けられてもよい。ゾーン４２４は、図５に示すように、線形の境界４３０を有してもよい。あるいは、ゾーン４２４は、半径方向の境界４３０や、他の幾何学的形状の境界４３０を有してもよい。
[0076]１つ以上のコネクタ４１２が、処理中、伝導性要素４１４に電気的にバイアスをかけるために、伝導性要素４１４を電源１９０（または、ポテンショスタット）に結合する。コネクタ４１２は、一般的に、プロセス流体に適合可能であるか、またはプロセス流体からコネクタ４１２を保護するカバーまたはコーティングを有するワイヤ、テープ、または他の導体である。コネクタ４１２は、はんだ付け、積層、ろう付け、クランピング、クリンピング、リベット締め、締め付け、伝導性接着剤によって、または他の方法またはデバイスによって、伝導性要素４１４に結合されてもよい。コネクタ４１２に利用されてもよい材料の例は、様々な材料の中でも特に、絶縁された銅、グラファイト、チタン、プラチナ、金、およびＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）を含む。コネクタ４１２は、例えば、ポリマーでコーティングされてもよい。図５に示す実施形態において、１つのコネクタ４１２が、伝導性パッド４００の周囲で各伝導性要素４１４に結合される。あるいは、コネクタ４１２は、伝導性パッド４００の本体４０６を介して設けられてもよい。
[0077]図７は、伝導性パッド３００の別の実施形態の３次元底面斜視図を示し、図８は、図７の線８−８に沿って切り取られた図７のパッド３００の断面図である。パッド３００は、穿孔付きベース３０６を含む支持体３０２を含む。穿孔付きベース３０６は、接触表面３３８と、接触表面３３８に対向する対向表面３５８を有する。支持体３０２は、一般的に、図５を参照しながら本体４０６に対して上述した誘電材料に類似した誘電材料から作られる。穿孔付きベース３０６を介して形成されたアパーチャまたは穿孔３１２により、電解液などの流体が、パッド３００を通過することができる。
[0078]パッド３００は、穿孔付きベース３０６の表面３３８から延在する複数のポスト３０８に設けられた１つ以上の基準電極を更に含んでもよい。ポストは、ベース部分３０９および接触部分３１１を備える。伝導性材料を含むコンタクトパッド３０４が、各ポスト３０８の接触部分３１１上に形成される。コンタクトパッド３０４は、研磨パッド３３０の底面３３８上の接触パッド３０４のすべての間で実質的に均一である領域を有してもよい。ワイヤや他の伝導性手段などの伝導性要素３１０が、各ポスト３０８を介して形成されて、各コンタクトパッド３０４および１つ以上の外部電源との電気的接触を与える。各ワイヤ３１０およびそれに取り付けられたコンタクトパッド３０４は、パッド３００を通る連続的な伝導性経路を形成する。複数のポスト３０８は、複数のリングに構成されてもよく、または、半径方向、線形、湾曲、同心、渦巻き、またはそれらの組み合わせに配向される。
[0079]記載したポストは、例示的なものであって、本発明は、矩形や円錐形のベースなどの異なる幾何学的形状、異なる高さ、異なる厚み、およびポストに設けられた異なる数の伝導性要素のポストが考えられる。
[0080]伝導性パッド３００は、１つ以上の複数のポスト３０８を含む図６を参照して先で論じたような複数のゾーンを更に含んでもよい。ゾーンは、同じ数または異なる数のポスト、同じ密度または異なる密度のポスト、または同じ高さまたは変動可能な高さのポストを含有してもよい。ゾーンは、伝導性要素をもたないポスト３０８または電源から隔離されたポストを更に含んでもよい。各ゾーンにおけるポストの構成および数は、各ゾーンにおいて個々のポスト３０８に対して所望の量の電気バイアスを与えるために、またはゾーン全体に所望の電気バイアスを与えるために変動または適応されてもよい。
[0081]ゾーンは、伝導性パッド３００の中心３８０から半径方向に配向されてもよい（すなわち、ゾーンは、パッド３００の中心３８０から特定の範囲の距離内にパッドの部分として画成されてもよい）。また、複数のゾーンは、複数のリングに構成されてもよく、半径方向、線形、湾曲、同心、渦巻き、またはそれらの組み合わせに配向される。
[0082]電気的接続を形成するために、例えば、はんだ付けによって、各伝導性要素３１０に電気コネクタ３１６が取り付けられてもよい。各ゾーンは、一般的に、ポテンショスタットまたは電源１９０に電気的に接続された少なくとも１つのコネクタ３１６を含む。
[0083]図９は、接触表面８３８および対向表面８５９を有する伝導性パッド８０４の別の実施形態の底面図を示す。図１０は、線１０−１０に沿って切り取った図９の伝導性パッド８０４の断面図を示す。基板１０４を接触させるための複数の接触要素が、パッド８０４に形成されてもよい。接触要素は、図９および図１０に示すように、同心円などのパターン（第１の接触要素８５４、第２の接触要素８５６、および第３の接触要素８５８を図９および図１０に例示的に示す）に配設されてもよく、または他の構成で配設されてもよい。接触要素の数は可変であり、パッド８０４と基板１０４との間を電気的に接触するように選択されてもよい。
[0084]また、伝導性パッド８０４に複数の基準要素が形成される（第１の基準要素８６４、第２の基準要素８６６、および第３の基準要素８６８を、図９および図１０に例示的に示す）。図９および図１０は、同様のパターン（すなわち、同心円）で配設された接触要素および基準要素を示すが、パターンは異なるものであってもよい。基準要素の各々は、伝導性材料を含む。各基準要素は、一般的に、コネクタ８１６によってポテンショスタット１９０に別々に接続されて、各ゾーンにおいてパッドの厚み８１５にわたって別々のバイアスを印加する。各基準要素は、パッド８０４にある穿孔８１０に近接させて位置されてもよく、電解液を流し易くし、パッド８０４の厚み８１５にわたって別々のバイアスを確立させる。
[0085]更に、図１Ａは、パッド１６０の直径が基板１０４より大きいものであるように示しているが、パッド１６０の直径は、あるいは、基板１０４と比較してより小さいか、実質的にサイズが同様のものであってもよい。本発明の一実施形態において、パッド１６０および対向電極１６６の直径は、基板１０４およびその上の材料層１０５の直径の約３〜５倍の範囲の大きさのものである。
[0086]図１Ａに上述した研磨装置が、「上向き」の研磨装置を示すが、研磨パッドの上方で基板が下向きにされて支持される下向きの研磨装置を使用することも、本発明の範囲内である。
[0087]図１Ｂは、「下向き」のプロセスセル２００の一実施形態の断面図を示す。プロセスセル２００は、一般的に、ベイスン２０４および研磨ヘッド２０２を含む。基板２０８が、研磨ヘッド２０２に保持され、処理中、下向き（例えば、背面を上向き）にしてベイスン２０４内に降下される。電解液がベイスン２０４内に流入し、研磨ヘッド２０２が基板２０８をパッドアセンブリ２２２と接触状態に配置する間、基板の表面と接触した状態にある。基板２０８およびベイスン２０４内に設けられたパッドアセンブリ２２２は、研磨運動（またはめっきの均一性を高める運動）を与えるように互いに対して動かされる。研磨運動は、一般的に、様々な運動の中でも特に、軌道、回転、線形、または曲線運動、またはそれらの組み合わせによって画成された少なくとも１つの運動を備える。研磨運動は、研磨ヘッド２０２およびベイスン２０４のいずれかまたは両方を動かすことによって達成されてもよい。研磨ヘッド２０２は、固定されたものであってもよく、または、ベイスン２０４と研磨ヘッド２０２によって保持された基板２０８との間で相対運動の少なくとも一部分を与えるように駆動されてもよい。図１Ｂに示す実施形態において、研磨ヘッド２０２は、駆動システム２１０に結合される。駆動システム２１０は、少なくとも回転、軌道、スイープ運動、またはそれらの組み合わせで、研磨ヘッド２０２を移動させる。
[0088]研磨ヘッド２０２は、一般的に、処理中、基板２０８を保持する。一実施形態において、研磨ヘッド２０２は、ブラダ２１６を囲むハウジング２１４を含む。ブラダ２１６は、基板と接触するときにそれらの間に真空を作り出すために収縮されてもよく、それによって基板を研磨ヘッド２０２に固定する。ブラダ２１６は、更に、ベイスン２０４に保持されたパッドアセンブリ２２２と接触した状態に基板を押圧するように膨張されてもよい。保持リング２３８が、ハウジング２１４に結合され、処理中、基板が研磨ヘッド２０２から滑り出さないように基板２０８を制限する。本発明から利益を得るように適応されてもよい１つの研磨ヘッドは、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤ（商標）である。本発明から利益を得るように適応されてもよい研磨ヘッドの別の例は、２００１年１２月１２日に発行された米国特許第６，１５９，０７９号に記載され、その内容全体は、参照として本明細書に組み入れる。
[0089]ベイスン２０４は、一般的に、フルオロポリマー、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ポリマー、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ＰＦＡ、ポリエチレン系プラスチック、ＰＥ、スルホン化ポリフェニルエーテルスルホン、ＰＥＳ、または電気めっきまたは電解研磨で用いられてもよい電解液組成と適合性のあるものか、または非反応性のものである他の材料などのプラスチックから作られる。ベイスン２０４は、パッドアセンブリ２２２を収容する容器を画成する底部２４４および側壁２４６を含む。
[0090]側壁２４６は、ベイスン２０４から電解液を除去できるように貫通して形成されたポート２１８を含む。ポート２１８は、ベイスン２０４に電解液を選択的に排水または保持するために、弁２２０に結合される。
[0091]ベイスン２０４は、ベアリング２３４によってベース２０６の上方に回転支持される。駆動システム２３６が、ベイスン２０４に結合され、処理中、ベイスン２０４を回転させる。キャッチベイスン２２８が、ベース２０６に設けられ、処理中および／または処理後、ベイスン２０４を貫通して設けられたポート２１８から流出する電解液などの処理流体を収集するために、ベイスン２０４を制限する。
[0092]電解液分配システム２３２が、一般的に、ベイスン２０４に隣接して設けられる。電解液分配システム２３２は、電解液ソース２４２に結合されたノズルまたは出口２３０を含む。出口２３０は、電解液ソース２４２からベイスン２０４内に電解液または他の処理流体を流す。処理中、電解液は、一般的に、基板２０８にバイアスを印加し、基板２０８上の材料を除去および／または堆積するように電気化学的プロセスを駆動するための電気経路を与える。あるいは、電解液分配システムは、プロセスセルの底部２４４を介して電解液を与え、研磨パッドおよび基板と接触するように、誘電インサート２０７を含むパッドアセンブリを介して電解液を流してもよい。
[0093]パッドアセンブリ２２２を周期的に調整または再生するために、ベイスン２０４に近接して調整デバイス２５０が設けられてもよい。典型的に、調整デバイス２５０は、パッドアセンブリ２２２にわたって調整要素２５８を位置決めて掃引するように適合された支柱２５４に結合されたアーム２５２を含む。調整要素２５８は、調整要素２５８がパッドアセンブリ２２２と接触するように降下されている間、アーム２５２とベイスン２０４の側壁２４６との間に隙間ができるように、シャフト２５６によってアーム２５２に結合される。調整要素２５８は、典型的に、ダイアモンドまたは炭化ケイ素であり、プロセスの均一性を高める所定の表面状況／状態へのパッドアセンブリ２２２の表面の加工性を高めるようにパターン化されてもよい。本発明から利益を得るように適応されてもよい１つの調整要素２５８は、Ｌｉ等によって２０００年９月２８日に出願された米国特許出願第０９／６７６，２８０号に記載され、特許請求の範囲の態様および本明細書の記載と相反しない範囲で、参照として本明細書に組み入れる。
[0094]電気リード線２１２（２１２Ａ〜Ｂとして図示）によって、パッドアセンブリ２２２に電源２２４が結合される。電源２２４は、以下に更に記載するような電気化学的プロセスを駆動するために、パッドアセンブリ２２２に電気バイアスを印加する。リード線２１２は、ベイスン２０４の下方に設けられたスリップリング２２６を通る。スリップリング２２６により、ベイスン２０４が回転するとき、電源２２４とパッドアセンブリ２２２との間に連続的な電気的接続が得られ易くする。リード線２１２は、典型的に、プロセス流体と適合性があるか、またはプロセス流体からリード線２１２を保護するカバーまたはコーティングを有するワイヤ、テープ、または他の導体である。リード線２１２で利用されてもよい材料の例は、様々な材料の中でも特に、絶縁された銅、グラファイト、チタン、プラチナ、金、およびＨＡＳＴＥＬＯＹ（登録商標）を含む。リード線２１２の周りに設けられたコーティングは、フルオロカーボン、ＰＶＣ、ポリアミドなどのポリマーを含んでもよい。
[0095]パッドアセンブリ２２２が、電気化学的セルのアノードおよびカソードの両方を備える要素を含み、アノードおよびカソードの両方は、ベイスン２０４から使用されたパッドアセンブリ２２２を単純に除去し、新しい電機構成部品を有する新しいパッドアセンブリ２２２をベイスン２０４内に挿入することによって、同時に取り替えられてもよい。
[0100]図示したパッドアセンブリ２２２は、裏材２０７に結合された伝導性パッド２０３を含む。裏材２０７は、電極２０９に結合されてもよい。上述したような誘電インサート２０５は、研磨パッド２０３と裏材２０７または電極２０９の間に設けられてもよい。典型的に、伝導性パッド２０３、裏材２０７、オプションの誘電インサート２０５、および電極２０９はともに固定されて、ベイスン２０４からパッドアセンブリ２２２を除去し取り替える単一の本体を形成する。典型的に、伝導性パッド２０３、裏材２０７、オプションの誘電インサート２０５、および電極２０９は、互いに接着または接合される。あるいは、伝導性パッド２０２、裏材２０７、オプションの誘電インサート２０５、および電極２０９は、特に、ソーイング、結合、熱ステーキング、リベット締め、ねじ締め、およびクランピングを含む、他の方法またはそれらの組み合わせによって結合されてもよい。
[0101]下向きの研磨装置は、本発明の譲受人に譲渡された２００２年５月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」という発明の名称の米国特許出願第１０／１５１，５３８号（代理人整理番号６９０６）により詳細に開示されており、第２５〜８１段落は、特許請求の範囲の態様および本明細書の記載と相反しない範囲で、参照として本明細書に組み入れる。同様に、上向きの研磨に関して、基板と電極および／またはパッドの間に相対運動が与えられる。
（研磨方法）
[0102]本明細書に記載する実施形態を用いて、基板と電極の特定のゾーンとの間の電流密度を選択的に調節することによって、ＥＣＭＰプロセスの研磨の均一性が高められてもよい。図１〜図５を参照すると、基板１０４は、典型的なリフトピン支援の移送動作で、キャリア１１６の支持表面１２６に移送される。研磨ヘッド１０６は、基板１０４をパッド１６０に接触した状態に、または少なくとも近接させた位置に配置するように、ベイスン１０２内に降下される。電解液が、対向電極１６６、パッド１６０、およびオプションのインサート１６５と接触できるレベルまで、ベイスン１０２に電解液が供給される。あるいは、基板１０４は、基板１０４の下方に設けられたパッド１０６と接触できるように下向きの研磨装置に位置される。
[0103]基板１０４を処理するさいに使用される電解液は、基板１０４に電気化学的に堆積可能であり、または電気化学的に除去可能な銅、アルミニウム、タングステン、金、銀、または他の材料などの金属を含み得る。電解液は、市販の電解液を含んでもよい。例えば、銅含有材料の除去において、電解液は、リン酸カリウム（Ｋ３ＰＯ４）、リン酸、またはそれらの組み合わせなど、硫酸ベースの電解液またはリン酸ベースの電解液の約２〜約３０容量％または重量％を含んでもよい。更に、本発明では、電気めっきまたは電解研磨プロセスにおいて従来使用された電解液組成を用いること考えられる。
[0104]電解液は、１つ以上のキレート材、１つ以上の腐食防止剤、および１つ以上のｐＨ調節剤を含んでもよい。キレート剤は、アミン基、アミド基、カルボキシル基、ジカルボキシル基、トリカルボキシル基、およびそれらの組み合わせ、例えば、エチレンジアミンからなる群から選択された１つ以上の群を含んでもよい。キレート剤は、約０．１〜約１５容量％または重量％の間の濃度で存在してもよい。
[0105]１つ以上の腐食防止剤は、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾトリアゾール、５−メチル−１−ベンゾトリアゾールを含む、アゾール基を有する有機化合物を含んでもよい。電解液組成は、アゾール基を有する有機化合物の約０．０１〜約２．０容量％または重量％を含んでもよい。
[0106]ｐＨ調節剤は、ｐＨが約３〜約１０になるように、酸、例えば、酢酸、クエン酸、シュウ酸、リン酸含有成分、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの塩基、またはそれらの組み合わせであってもよい。電解液組成は、例えば、１つ以上のｐＨ調節剤の約０．２〜約２５容量％または重量％を含んでもよい。組成は、更に、以下の群、すなわち、抑制剤、強化剤、レベラー、光沢剤、キレート剤、および剥離剤から選択された最大１５％の１つ以上の添加剤を更に含んでもよい。適切な電解液の一例が、２００１年１２月２１日に出願された米国特許出願第１０／０３２，２７５に更に詳細に記載されており、第１４〜４０段落は、特許請求の範囲の態様および本明細書の記載と相反しない範囲で、参照として本明細書に組み入れる。
[0107]電解液の流量は、典型的に、一定であり、例えば、毎分約０．１ガロン（ＧＰＭ）〜約２０ＧＰＭであるが、オペレータの希望に応じて変動してもよい。更に、本発明では、基板表面の部分にわたって電解液の流量を変化させられるように、複数の入口から電解液が導入されてもよいと考えられる。
[0108]図１１Ａは、本明細書に記載する本発明の実施形態による研磨方法を実行するために使用されてもよいプロセスセル１００の断面図である。図１１Ａおよび図１Ａを参照すると、基板支持体１２６上に設けられた基板１０４およびパッド１６０は、基板１０４の表面１３８を研磨するために、互いに対して動かされてもよい（例えば、回転、平行移動、軌道など）。対向電極１６６は、一般的に、パッド１６０とともに動かされる。対向電極１６６は、複数のゾーンを備えてもよい。図１１Ａに、例示的に、外側ゾーン１０１４、中間ゾーン１０１６、および内側ゾーン１０１８を示す。対向電極１６６には、オプションの穿孔９６０が貫通して形成されている。対向電極１６６は、例えば、研磨中、パッド１６０に近接して位置される。
[0109]ポテンショスタットまたは電源１９０からの電力が、電気リード線を介してパッド１６０および対向電極１６６に与えられて、それらの間にバイアスをかけてもよい。図１１Ａに、対向電極１６６および電源１９０のそれぞれのゾーン９２４、９２６、９２８に接続された３つのリード線１９２ａ、１９２ｂ、１９２ｃを例示的に示す。パッド１６０に形成された１つ以上の伝導性要素１０９０を介して、パッド１６０にリード線１９９が接続される。各伝導性要素１０９０は、個々のリード線を有してもよく、オペレータの希望に応じて、一連の伝導性要素が同一のリード線に接続されてもよい。１つの以上の伝導性要素１０９０は、パッド１６０の研磨表面１０９８と実質的に同一平面の表面を有してもよい。伝導性要素１０９０は、図７〜図８に示すようなポスト伝導性要素を含んでよく、または、図９に示すような同心のリング要素を含んでもよい。
[0110]本明細書における電源１９０に関する記載では、１つの電源が示されているが、本発明では、プロセスセル１００、２００における各リード線または伝導性要素に対して個々の電源を含む複数の電源が使用されてもよいと考えられる。
[0111]研磨運動は、電気バイアスの印加前、印加後、または同時に適用されてもよい。基板１０４の表面１３８と接触するとき、パッド１６０は、典型的に、約２ｐｓｉ以下、約０．０１ｐｓｉ〜約０．５ｐｓｉのような、例えば、約０．２ｐｓｉの圧力を基板表面に印加する。パッド１６０と基板１０４との間の相対運動は、様々な運動の中でも特に、回転、線形または曲線運動、軌道運動、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。
[0112]陽極溶解において、カソードとして働く対向電極１６６、およびアノードとして働く基板１０４（および伝導性パッドがしようされる実施形態の場合、伝導性パッド）にバイアスが適用されてもよい。バイアスを印加することにより、基板表面から堆積された材料を除去できる。
[0113]一般的に、バイアスは、約０．１ミリアンペア／ｃｍ２〜約５０ミリアンペア／ｃｍ２の電流密度、または２００ｍｍ基板に対して、約０．１アンペア〜約２０アンペアを与えるように印加される。対向電極１６６の各ゾーンと基板１０４との間に印加されるバイアスを変化させることによって、基板表面１３８からの材料除去の速度が変動する可能性がある。２００ｍｍおよび３００ｍｍ基板に対して、本明細書において記載するプロセスの場合、基板１０４の表面に対して、例えば、約１５ボルト以下、約２〜約６ボルトを含む１ボルト〜１５ボルトなどの電圧のバイアスが用いられてもよい。更に、各バイアスは、平坦化プロセスの一部分またはすべてに対してゼロまたは「オフ」であってもよい。更に、本明細書に記載する電圧は、任意の機械的研磨の前に印加された電圧であってもよく、以下に記載するような機械的研磨中に印加された電圧であってもよい。
[0114]陽極電解プロセスを実行するために印加されたバイアスは、基板表面から材料を除去するさいのユーザ要求に応じた電力および応用において変動されてもよい。例えば、パッド１６０に、時変陽極電位が与えられてもよい。パルスは、約０．１秒〜約２０秒の範囲のパルス幅を有してもよい。時変電位は、約−１０ボルト〜約１０ボルトの範囲であってもよい。例示的に、パルスは、０ボルト〜３ボルトの間でサイクルされてもよい。陽極電位のパルスは、例えば、約１〜約１００サイクル以上のサイクル数、繰り返されてもよい。
物理的側面によるバイアス変化
[0115]一実施形態において、電流密度は、研磨される材料層１０５の表面１３８と対向電極１６６との間で空間的に変化する。電流密度は、基板１０４と対向電極１６６との間で電気抵抗を変化させることによって変化する。電気抵抗の変化は、基板１０４と対向電極１６６との間の電解液の流れまたは透過性を調節することによって達成されてもよい。基板１０４からの陽極溶解の速度と対向電極と基板１０４との間の電流密度が、基板１０４と対向電極１６６との間の帯電キャリア（例えば、銅イオン）に直接関係するため、このように透過性を調節すると、電流密度が変化する。対向電極１６６と基板１０４との間の電解液の透過性の均一性を高めることによって、電流密度および基板１０４からの材料の除去速度は、基板１０４にわたってより均一にされる。あるいは、対向電極１６６と基板１０４との間の電解液の透過性を変化させることなく、研磨される表面１３８にわたって電気抵抗が変化されてもよい。
[0116]対向電極１６６と基板１０４との間の電気抵抗は、図３〜図５に対して上述した誘電インサート１６５などの１つ以上のインサートを用いて調節されてもよい。誘電インサート１６５の１つ以上のゾーンの透過性は、基板１０４のゾーンのすべての間で電解液の流れの均一性を高めるように調節される。例えば、第１の研磨期間において、誘電インサート１６５は、対向電極１６６と基板１０４との間に挿入されない。あるいは、誘電インサート１６５は、挿入されてもよいが、すべてのゾーンは、電解液の流れに対して開いているか、または制限されていない。例えば、基板１０４の中間ゾーン５１６から、基板１０４の他のゾーンよりも高速に銅が除去されていることが観察されることがある。流れ制御１６５は、対向電極１６６と基板１０４との間に挿入されるか、または別の方法として、誘電インサート１５４の中間ゾーン５１６を通る電解液の透過性を下げるように操作される。これにより、基板１０４の中間ゾーン５１６からインサート５１６の中間ゾーン５０６を介した電解液の流れおよび電流密度が低減するため、中間ゾーン５１６での銅除去の速度は、他のゾーンでの銅除去の速度に近くなる。
[0117]電解液の流れ速度を変化させるために誘電インサート１６５を用いて詳細に上述したが、誘電インサート１６５は、他の機構を介して可変電流密度を送出してもよい。例えば、誘電インサート１６５は、あるゾーンの誘電定数を有する誘電材料を有してもよく、その材料は、別のゾーンの異なる誘電定数を有する誘電材料と異なることによって、インサートの様々なゾーンを通る電流密度が変化する。更に、ゾーンの誘電材料の厚みは、電流密度を制御するためにゾーンの材料の誘電定数を調節するために用いられてもよい。更に、ゾーンの形状は、通過する電解液の流れまたは電流密度を制御するように修正されてもよい。
[0118]ＥＣＭＰプロセスにおいて観察されることが多い不均一性のパターンの一例が詳細に上述されており、この例では、中間ゾーン５１６が、他のゾーンよりも除去速度が速い。他の観察された不均一性のパターンも同様に修正されてもよい。例えば、中間ゾーン５１６に対して、外側ゾーン５１４および内側ゾーン５１８においてより高速に材料が除去されることが観察されることがある。別の不均一性のパターンにおいて、内側ゾーン５１８は、中間ゾーン５１６または外側ゾーン５１４のいずれかより除去が低速なことがある。他の不均一性パターンはも同様にあり得る。これらの不均一性パターンの任意のものが、平坦化された基板表面になるように除去プロファイルを与えるために、誘電インサート１６５の適切なゾーンを介して電解液の流量を調節する技術を用いて修正されてもよい。
[0119]本発明の別の実施形態において、電解液の流量を制御するためにオプションの誘電インサート１６５を使用する代わりに、電解液の流量は、誘電パッド４００にある穿孔４１０などの穿孔パターンを変更することによって調節されてもよい。詳しく言えば、伝導性パッド４００は、貫通して形成された複数の穿孔４１０を有してもよく、穿孔４１０は、パッド４００のゾーン４２４、４２６、４２８などの１つ以上のゾーンに設けられる。例えば、パッド４００の外側ゾーン４２４を通る電解液の流量は、例えば、外側ゾーン４２４での流れを低減させるために、１つ以上の穿孔４１０を塞いだり密封したりすることによって変更される。穿孔４１０を塞ぐことは、例えば、誘電材料のプラグを穿孔４１０に挿入することによって達成されてもよい。あるいは、電解液の流量は、ゾーン４２４にあるパッド４００を介して１つ以上の新しい穿孔４１０を追加することによって、パッドのゾーン４２４を介して変更されてもよい。穿孔４１０を塞いだり追加したりするプロセスは、パッド４００の他のゾーンに対して繰り返されてもよい。例えば、パッド４００のゾーン４２４における穿孔４１０の数を変更することによって、ゾーン４２４を通る流量が変更されて、ゾーン４２４におけるパッド４００の研磨速度を変更する。
[0120]上述したインサート１６５およびパッド１６０は、電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）プロセスの状況下において記載されたが、本発明では、電気化学活性を伴う他の製造プロセスにおいてインサート１６５およびパッド１６０を用いることが考えられる。電気化学活性を用いたこのようなプロセスの例は、伝導性材料を堆積するための基板表面にバイアスを印加するために用いられるパッド１６０を伴う、電気化学堆積と、電気化学堆積および化学機械研磨の組み合わせを含む電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）を含む。
プロセス応用によるバイアス変化
[0121]別の例示的な研磨プロセスにおいて、基板１０４と電極のゾーンとの間の電流密度は、対向電極１６６などの電極の１つのゾーンと基板１０４との間の電位差などのバイアスを印加することによって調節される。対向電極１６６の第２のゾーンと基板１０４との間に、第２のバイアスが独立して印加される。第２のバイアスは、第１のバイアスと同等なものでなくてもよい。第３のゾーン、第４ゾーンなどの追加のゾーンが独立してバイアスにバイアスが独立して印加されてもよい。
[0122]電力印加プロセスの一例において、カソードとして働く対向電極１６６の外側ゾーン９２４と、アノードとして働くパッド１６０との間に、ポテンショスタットまたは電源１９０を介して第１のバイアスＶ１が印加される。同様に、対向電極１６６の中間ゾーン９２６とパッド１６０との間に、第２のバイアスＶ２が印加される。対向電極１６６の内側ゾーン９２８とパッド１６０との間に、第３のバイアスＶ３が印加される。第１のバイアスＶ１、第２のバイアスＶ２、および第３のバイアスＶ３を印加すると、材料層の表面１３８から材料が除去される。各バイアスＶ１、Ｖ２、およびＶ３は、基板１０４の表面１３８に約１０ボルト以下の電圧を印加することを含んでもよい。
[0123]独立したバイアスは、基板表面１３８を効果的に平坦化するために用いられてもよい。例えば、図１１Ａを参照すると、基板１０４上の材料層１０５の中間ゾーン５１６において、外側ゾーン５１４および内側ゾーン５１８より速く銅層から材料が除去（研磨）されているのが観察されれば、電源またはポテンショスタット１９０を用いて、第１のバイアスＶ１が、基板１０４の外側ゾーン５１４と対向電極１６６との間に印加されてもよい。例えば、対向電極１６６の外側ゾーン９２４に形成された第１の伝導性要素８５０と、例えば、パッド１６０に形成された伝導性要素１０９０との間にバイアスＶ１を供給するコネクタ１９２ａ〜ｃ、１９９を用いてバイアスが印加されてもよい。Ｖ１より大きさが小さいバイアスＶ２が、対向電極１６６の中間ゾーン９２６にある第２の伝導性要素８５２とパッド１６０との間に別々に印加されてもよい。内側ゾーン９２８において第３の伝導性要素８５４に印加されるバイアスＶ３が、例えば、同様にバイアスを維持するために、外側ゾーン１０１４と材料層１０５との間に印加されたバイアスに類似した値に設定されてもよい。
[0124]基板１０４に対して対向電極１６６の異なるゾーンに別々にバイアスを印加することにより、基板１０４の２つのゾーン間に予め存在した可能性のある等しくない材料除去速度の問題を修正するこることができる。別々のバイアスＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、同時に、または時間をずらして、時間的に重複または非重複させて印加されてもよい。図１１Ａの矢印は、例えば、バイアスＶ１、Ｖ２、およびＶ３の印加中、対向電極１６６に対する基板１０４とパッド１６０との間に与えられてもよい線形、回転、軌道、スイープ、および相対運動の他の形態を示す。バイアスＶ１、Ｖ２、およびＶ３を印加しやすいようにするために、パッド１６０は、電解液が基板１０４と対向電極１６６との間を流れることができるようにするための穿孔１０２６を有してもよい。
[0125]図１１Ｂを参照すると、別の例示的な研磨プロセスにおいて、基板のゾーンと電極との間の電流密度は、図１１Ａを参照しながら上述したものと同様の方法で調節される。しかしながら、電位差は、多電極構成を用いて印加される。複数の基準電極（図１Ｂに、例示的に、３つの基準電極１０３４、１０３６、および１０３８を示す）は、例えば、伝導性パッド１０００内に形成されてもよい。あるいは、基準電極は、パッド１０００から間隔を置いて設けられてもよい。この実施形態において、対向電極１６６は、図２に示すように、誘電材料によって異なるゾーンに分離されない連続的な伝導性材料であってもよい。
[0126]例えば、中間ゾーン５１６において、基板１０４の外側ゾーン５１４および内側ゾーン５１８より速く銅が除去されているのが観察されれば、第１のバイアスＶ１が、基板１０４とパッド１０００の外側ゾーン１１１４にある第１の基準電極１０３４との間に印加されてもよい。電位差Ｖ１は、ポテンショスタット１９０を用いて印加されてもよい。基板１０４との電気的接触は、例えば、基板１０４と接触するためのコンタクトリングまたは他のデバイスに結合された電気コネクタ１０８０を用いて確立されてもよい。コネクタ１０８０は、あるいは、パッド１０００内に形成され、基板１０４に接触するように適合された図６の接触要素８５４、８５６、８５８などの１つ以上の伝導性要素によって、基板１０４に電気的に結合されてもよい。
[0127]第１のバイアスＶ１は、例えば、ポテンショスタット１９０と、パッド１０００の外側ゾーン１１１４内の第１の基準電極１０３４との間に接続されたコネクタ１０７２を用いて、第１の基準電極１０３４と基板１０４との間に印加されてもよい。基板１０４と、パッド１６０の中間ゾーン１１１６にある第２の基準電極１０３６との間に、第２のバイアスＶ２が別々に印加されてもよい。基板１０４と、パッド１６０の内側ゾーン１１１８にある第３の基準電極１０３８との間に、第３のバイアスＶ３が印加されてもよい。第３のバイアスＶ３は、外側ゾーン１１１４と内側ゾーン１１１８との間に同様の電位を維持するために、Ｖ１と大きさが同様のものであってもよい。
[0128]先で詳述した記載は、基板１０４または材料層１０５を均一に研磨することに関して参照しているが（すなわち、研磨される表面にわたって実質的に変動しない研磨速度を与えること）、あるいは、バイアスは、対向電極１６６またはパッド１６０の異なるゾーンに印加されて、研磨される表面１３８にわたって不均一である除去速度または研磨速度を生成してもよい。この別の実施形態において、バイアスは、例えば、研磨される材料層１０５または基板に存在する可能性がある厚みの不均一性を修正するために、印加されてもよい。一般的に、本発明の実施形態を用いて、研磨される表面にわたって研磨速度（すなわち、除去プロファイル）を制御することができる。
[0129]対向電極１６６のゾーン、または、複数の基準電極に印加される別々のバイアスは、経験的に、すなわち、複数の材料層１０５を研磨し、別々のバイアスを調節することによって決定されて、研磨速度をより均一にするか、または研磨速度を所定のプロファイルに一致させてもよい。あるいは、研磨される材料層１０５の様々な部品、点、ゾーンが、パッド１６０の様々なゾーンに関連づけられる研磨プロセス中の時間量を決定するアルゴリズムを用いてバイアスが選択されてもよい。このようにして、材料層の領域からの除去速度が最適化されてもよい。
[0130]時間毎にバイアスを印加するプロセスの一態様において、Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３に対する適切な値の選択が、研磨される基板表面１３８からの材料の除去速度と、対向電極１６６と基板表面との間に印加されるバイアスとの関係によって決定されてもよい。この関係は、関数関係などの数学的または統計学的関係であってもよい。
[0131]除去速度とバイアスとの間の関係は、経験的に、例えば、プロセスセル１００などのプロセスセルを用いて、複数のテスト材料層１０５を研磨することによって決定されてもよい。テスト材料層１０５は、ソフトウェアを介してコントローラ１９４と通信状態にある特定のセットの命令に応じて研磨されてもよい。コントローラ１９４は、プロセスセル１００の構成部品に命令セットを中継する。命令セットは、パッド１６０と基板１０４との間に相対運動を与えることを含んでもよい。相対運動は、例えば、線形、回転、軌道、またはそれらの組み合わせであってもよい。テスト材料層１０５と対向電極１６６との間に、テストバイアスＶｔが印加される。テストバイアスＶｔは、研磨される表面１３８に対して対向電極１６６にわたって実質的に均一な電位が生成されるように印加されてもよい。バイアスは、例えば、上述したパッド１６０などのパッドを用いて、テスト材料層１０５に印加されてもよい。
[0132]例えば、図１２Ａを参照すると、基板６０４の平面斜視図は、基板上に形成され第１のテスト材料層６０５を示す。同様に、図１２Ｂは、上部に第２のテスト材料層７０５が形成された第２の基板７０４を示す。第１のテスト材料層６０５は、対向電極１６６に対してテスト材料層６０５にわたって均一なテストバイアスなどの第１のテストバイアスを印加することによって研磨される。
[0133]所定の時間期間（第１の研磨時間）、テスト材料層６０５を研磨した後、基板６０４は、例えば、プロセスセル１００から除去され、その後、テスト材料層６０５から除去された材料の量が測定される。除去された材料の量は、例えば、シート抵抗（Ｒｓ）測定値など、層の厚みを測定する従来の方法を用いて決定されてもよい。あるいは、除去される材料の量は、電子顕微鏡、または材料層の厚みおよび組成を分析するための同様の方法を用いて測定されてもよい。材料の除去は、研磨前にテスト材料層６０５の厚み６８０を測定し、研磨後に厚み６８０を測定することによって決定されてもよい。厚み６８０は、第１の点６２０で測定されてもよい。第１のテスト材料層６０５の追加の厚みの測定値は、材料を除去するための統計的に代表値を得るために、１つ以上の追加の点６２２でとられてもよい。
[0134]あるいは、厚み以外の特性が測定されてもよい。例えば、除去された材料の質量や材料除去速度が、直接的または間接的に測定されてもよい。テスト材料層６０５上の１つ以上の追加点６２２は、比較的均一な研磨速度（材料の除去）を受けるテスト材料層６０５の領域またはゾーン内に点があるように選択されてもよい。例えば、第１の点６２０および追加の点６２２は、すべてがテスト材料層６０５の中間領域６１６にあるように選択されてもよい。あるいは、第１の点６２０および追加の点６２２は、各々が、実質的に同じであるテスト材料層６０５の中心６３０からの距離であるように選択されてもよい。第１の材料除去速度は、例えば、第１の研磨時間によって除去された材料の質量または厚みを分割することによって決定されてもよい。
[0135]第２のテスト材料層７０５は、第１のテスト材料層６０５の研磨に関して、セル１００の同一の幾何学的外形および構成を用いて研磨されてもよい。第２のテスト材料層７０５は、第２のテスト材料層７０５に印加された第２のバイアスを印加することによって研磨されてもよい。その後、材料の除去を決定するステップは、第２のテスト材料層７０５上の１つ以上の点７２０に対して実行されてもよい。更に、除去速度を決定するプロセスは、追加のテスト材料層（図示せず）に対して、必要に応じて繰り返されてもよい。
[0136]テスト材料層７０５上の１つ以上の点７２０は、材料層１０５の中間領域７１６のような領域内にあるものであってもよい。中間領域７１６は、同様の形状を有してもよく、中心６３０に対して中間領域６１６によって画成されているように、材料層７０５の中心７３０から同様の範囲の距離を画成してもよい。
[0137]各テスト材料層６０５、７０５からの材料除去と、テスト材料層に印加された対応するバイアスとを整合することによって、材料除去速度とバイアスとの数学的関係などの関係が求められてもよい。このように求められた関係は、特定の研磨組成および材料層の特定の組成を含む、プロセスセル１００の特定の構成に関連するものであってもよい。したがって、材料の除去とバイアスとの間の関係は、テスト材料層６０５、７０５を研磨するために使用されるプロセスセル１００に類似した幾何学的外形／研磨組成を有するプロセスセルを用いて、材料層を研磨するときに印加される最適なバイアス電圧を決定するために用いられてもよい。この関係は、材料の除去速度および任意の印加されたバイアスとの間で決定されるような、線形関係、指数関係、または他の数学的関係であってもよい。また、数学的関係は、実行されているプロセスでのプロセスセルのタイプ、形状、幾何学的外形、または制限の任意の結果を補償するように修正または調節されてもよい。
[0138]図１２Ａ〜図１２Ｂを再度参照すると、バイアスと材料除去速度との間の関係を決定した後、対向電極１６６のゾーン９２４、９２６、９２８と材料層１０５との間に望ましく印加されてもよいバイアスセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３が求められる。望ましいバイアスセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、所定の除去プロファイルを生成するために、すなわち、材料層１０５の異なる領域に対して別々の材料除去速度を生成するために選択されてもよい。例えば、図１３Ａは、望ましく生成されてもよい除去プロファイル９００の一例を示す。除去プロファイル９００は、研磨される材料層１０５にわたって実質的に均一である（すなわち、例えば、図５Ａに示すテスト材料層１０５の中心６３０などの中心からの距離に伴った変動などのように、材料層１０５の表面１３８にわたって変動しない）。
[0139]本発明の代替の実施形態において、図１３Ｂに示すように、バイアスセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、研磨される表面１３８にわたって変動する除去プロファイル９０２を生成するように選択される。図１３Ｂに示す代替の実施形態は、例えば、基板１０４および／または材料層１０５の表面１３８が不規則である場合に用いられてもよい（例えば、基板１０４または材料層１０５がたわみ、反り、一様でなく、平坦でなく、または可変厚みを有する）。例えば、図１４は、上部に材料層１１０５が形成された基板１０４の断面図を示し、材料層１１０５は、研磨される表面１１３８にわたって実質的に変動する厚み１１８０を有する。不均一な除去プロファイル９０２を生成するバイアスを印加することによって、例えば、中心領域１１２８より材料層１１０５の縁領域１１２４からより迅速に材料を除去することができる。
[0140]対向電極１６６のゾーンに印加される既知のバイアスセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３に対して、対応する除去速度セットＲ１、Ｒ２、Ｒ３が、印加されたバイアスと除去速度との間の所定の関係を用いて、概算され、計算され、またはモデル化され得る。対向電極１６６のゾーンに関連付けられた除去速度Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、研磨される材料層が受ける除去速度を決定するために使用可能である。バイアスＶ１、Ｖ２、Ｖ３に最適な値は、以下に記載する技術を用いて求めることができる。
[0141]材料層１０５は、コントローラ１９４を用いてプロセスセル１００の構成部品に所定の命令セットを与えることによって研磨される。所定の命令セットは、パッド１６０と基板１０４との間の特定の相対運動シーケンスを画成する。適切なアルゴリズムを用いて、パッド１６０に対して時間に応じた材料層１０５上での任意の点の位置を計算することができる。更に、材料層１０６上の任意の点が、対向電極１６６の各ゾーンに関連付けられる時間の量は、アルゴリズムによって決定されてもよい。パッド１６０の各ゾーンは、該当ゾーンに印加されたバイアスに応じた除去速度を有するため、材料層１０５上の任意の点が各除去速度に関連付けられる時間を決定できる。その後、材料層１０５上の任意の点の除去速度は、例えば、各ゾーンの除去速度の平均値として計算することができ、平均値は、材料層１０５上の点が各ゾーンで費やす時間量または時間部分によって加重される。一般的に、材料層１０５は、テスト材料層６０５、７０５を研磨するために用いられるプロセスセル１００において研磨されてもよい。あるいは、材料層１０５は、同様の幾何学的形状を有するプロセスセルにおいて研磨されてもよい（例えば、対向電極１６６での実質的に同様のサイズおよび形状、対向電極１６６と基板１０４との間の実質的に同様の距離など）。
例示的な研磨方法
[0142]対向電極１６６などの対向電極を、５つのゾーン、すなわち、内側ゾーン、内側中心ゾーン、中心ゾーン、外側中心ゾーン、および外側ゾーン（Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、およびＺ５）のそれぞれに分割した。図２に示す対向電極１６６に対して示すゾーンに類似した同心円形状にゾーンを配設した。ゾーンの各々は、研磨される材料層に対して別のバイアスを受けることが可能であった。材料層上の様々な位置の広範囲のサンプリングを示す１２１点を選択した。対向電極１６６（およびパッド１６０）と材料層１０５との間の相対運動シーケンスを符号化した所定の命令セット（すなわち、研磨プログラム）を、コントローラ１９４を与えた。研磨プログラムに基づいたアルゴリズムを用いて、研磨プロセスの間に時間に応じた材料層１０５と対向電極１６６との間の相対位置シーケンスを求めた。アルゴリズムは、時間内の全２４００インスタントの各々に対して対向電極１６６の５つのゾーンに対する各点の位置を計算した（時間ステップ）。
[0143]また、アルゴリズムは、各点が５つのゾーンの各々と関連付けられた時間ステップの数を計算した（例えば、点が対向電極１６６のゾーンの各々と対面するか、またはその下にある回数）。プロセスセル１００がパッド１６０を含む実施形態に対して、材料層１０５上の点は、材料層１０５上の点がパッド１６０にある穿孔４１０に対面するときのみバイアスを受けることに留意されたい。点がパッド１６０にある穿孔に対面しなければ、材料層１０５上の点がバイアスを受けないことになる。
[0144]材料層を研磨するために使用されるプログラムに基づいて、アルゴリズムは、材料層の中心にある第１の点が、１０８０時間ステップに対してＺ２に関連付けられ（すなわち、全時間ステップ数の４５％）、０時間ステップに対してＺ１、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５に関連付けられ、残りの１３２０時間ステップに対してゾーンのいずれにも関連づけられない（すなわち、点は、パッドにある穿孔９６０下にないため、点はゼロバイアスを受ける）ことを決定した。したがって、時間の４５％の場合、点Ａは、Ｚ２と関連付けられ、予想された除去速度は、０．４５×Ｒ２となる。
[0145]アルゴリズムから、材料層の中心から離れた第２の点Ｂは、５７０時間ステップに対してＺ２に関連付けられ（すなわち、全時間ステップ数の２３．７５％）、７７４時間ステップに対してＺ３に関連付けられ（すなわち、全時間ステップ数の３２．３５％）、および１０５６時間ステップに対してどのゾーンにも関連付けられない（すなわち、パッドの穿孔下にはない）ことが更に決定された。したがって、点Ｂの予測された除去速度は、各ゾーンで費やす時間のパーセンテージで加重されたＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、およびＺ５に対する除去速度の平均値によって与えられる。数学的用語で表現すると、点Ｂの予測された除去速度は、数学的表現、すなわち、［０．２３７５×Ｒ２]＋［０．３２３５５×Ｒ３]によって表される。
[0146]アルゴリズムは、材料層上の１２１点の残りに対して予測した除去速度を同様の方法で更に計算した。詳しく言えば、各点に対して、予測した除去速度が、［Ａ１×Ｒ1]＋［Ａ２×Ｒ２]＋［Ａ３×Ｒ３]＋［Ａ４×Ｒ4]＋［Ａ５×Ｒ5]として計算された。Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、およびＡ５は、特定の点が、ゾーンＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、およびＺ５のそれぞれに関連付けられた回数のパーセンテージである。
[0147]研磨される材料層は、研磨される不均一な表面を有した。不均一な表面１３９を補償するために、所望の除去プロファイルは、図１３Ｂに示す除去プロファイル９０２に類似するものであった。研磨後、材料層１０５の除去プロファイルが、所望の除去プロファイルと密接して一致するように、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５の値を最適化するために、最小二乗回帰を実行した。次に、除去速度とバイアスとの間の所定の（線形）関係を用いて（詳しく言えば、ボルト単位のバイアスは、毎分数千オングストローム単位の除去速度に等しい）、ゾーンの各々に印加される最適なバイアスを求めた。バイアスと除去速度との間の線形関係の回帰および仮定の結果は、２．０２２２ボルトの値Ｖ１、１．８５６９ボルトの値Ｖ２、２．００２８ボルトの値Ｖ３、３．７３９７ボルトの値Ｖ４、６．７９３７ボルトの値Ｖ５を生じた。材料層１０５は、これらのバイアスを用いて研磨され、その結果得られた除去プロファイルは、所望の除去プロファイルに類似したものであった。
[0148]図１１Ａ〜図１１Ｂは、３つの半径方向のゾーンに分割された対向電極１６６の使用を示し、それらの各々は、材料層１０５に対して別々にバイアスが印加されてもよいが、他のパッド構成も可能である。対向電極１６６は、２つ以上の任意の数のゾーンに分割されてもよい。同様に、対向電極１６６のゾーンは、図１１Ａに示すように半径方向である必要はない。ゾーンは、例えば、線形断面などの任意の幾何学的構成のものであってもよい。
[0149]更に、対向電極１６６に加えて、別々のバイアスを材料層１０５に印加するために、１つ以上の基準電極が用いられてもよい。１つ以上の電極と研磨される材料層との間に複数のバイアスを印加するために用いられてもよい方法の例は、本発明の譲受人に譲渡された特許請求の範囲および本明細書の記載と相反しない範囲で、参照として本明細書に組み入れる、「Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｏｆ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ＣＭＰ」という発明の名称の上記に相互参照した同時係属中の米国特許出願に記載されている。
[0150]上述した方法は、電気化学機械研磨（ＥＣＭＰ）プロセスの点で論じたが、本発明は、電気化学活性を伴う他の製造プロセスにおいてこの方法を用いることが考えられる。電気化学活性を用いるこのようなプロセスの例は、エッジコンタクトなど、従来のバイアス印加装置を使用することなく、伝導性材料を堆積するための基板表面に均一なバイアスを印加するために用いられるパッド１６０を含む電気化学堆積と、電気化学堆積および電気機械研磨の組み合わせを含む電気化学機械めっきプロセス（ＥＣＭＰＰ）を含む。
[0151]本発明の様々な実施形態に関して記載してきたが、本発明の他の更なる実施形態は、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、特許請求の範囲に決定される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】本明細書において記載する態様を実施するために使用されてもよい処理セルの一実施形態の断面図である。
【図１Ｂ】本明細書において記載する実施形態を実行するために使用されてもよい処理セルの別の実施形態の断面図である。
【図２】対向電極の一実施形態の底面図である。
【図３】誘電インサートの一実施形態の底面図である。
【図４】電解液フローに露出された図３の誘電インサートの略図的断面図である。
【図５】様々なゾーンの開状態および閉状態を示す誘電インサートの略図的断面図である。
【図６】本明細書に記載する実施形態を実行するために使用されてもよい伝導性パッドの一実施形態の底面斜視図である。
【図７】本明細書に記載する実施形態を実行するために使用されてもよい伝導性パッドの別の実施形態の部分の底面斜視図である。
【図８】図６の伝導性パッドの断面図である。
【図９】本明細書に記載する実施形態を実行するために使用されてもよい伝導性パッドの別の実施形態の底面図である。
【図１０】図８の伝導性パッドの断面図である。
【図１１Ａ】本発明の処理セルの実施形態の断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の処理セルの実施形態の断面図である。
【図１２Ａ】本明細書に記載された実施形態による、除去速度と適用されたバイアスとの間の関係を発展させるために材料層が研磨されてもよい、材料層を有する基板の平面斜視図である。
【図１２Ｂ】本明細書に記載された実施形態による、除去速度と適用されたバイアスとの間の関係を発展させるために材料層が研磨されてもよい、材料層を有する基板の平面斜視図である。
【図１３Ａ】本明細書に記載された実施形態を用いて生成される得る２つの異なる除去速度プロファイルを示す。
【図１３Ｂ】本明細書に記載された実施形態を用いて生成される得る２つの異なる除去速度プロファイルを示す。
【図１４】本明細書に記載された実施形態を用いて研磨されてもよい材料層の略図的断面図である。
【符号の説明】
【０００６】
１００…プロセスセル、１０２…ベイスン、１０４…基板、１０６…研磨ヘッド、１１４…スペーサ、１１６…キャリア、１２６…支持表面、１３０…保持リング、１５２…ベイスンアセンブリ、１６０…パッド、１６２…膜、１６４…支持ディスク、１６５…ゾーン制御インサート、１６６…対向電極、１６８…ハウジング。
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2005539384.tif 000020
2005539384.tif 000021