(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の電気化学的機械的研磨方法を提供する。【解決手段】電圧モード電流制御のための方法及び装置。コンピュータ実施方法は、（ａ）基板の導電性膜上でＥＣＭＰ研磨工程を開始するステップと、（ｂ）電圧源の現在出力電圧を設定するステップであって、ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定するステップと、（ｃ）導電性膜に流れる電流を測定するステップと、（ｄ）その測定された電流に基づいて現在研磨率を計算するステップと、（ｅ）現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するステップであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行うようなステップと、（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、現在出力電圧に対する調整を計算して実行するステップと、を備えている。【選択図】図４
2007123907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基板の導電性膜上でＥＣＭＰ研磨工程を開始するステップと、
（ｂ）電圧源の現在出力電圧を設定するステップであって、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定するステップと、
（ｃ）上記導電性膜に流れる電流を測定するステップと、
（ｄ）上記測定された電流に基づいて現在研磨率を計算するステップと、
（ｅ）上記現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するステップであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行うステップと、
（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、上記現在出力電圧に対する調整を計算して実行するステップと、
を備えたコンピュータ実施方法。
【請求項２】
調整が必要でないと決定されたときに、あるインターバルを待機し、次いで、上記ステップ（ｃ）−（ｅ）を繰り返すステップを更に備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）は、上記ＥＣＭＰ研磨工程の初期部分中だけ周期的に繰り返し、上記ＥＣＭＰ研磨工程のその後の部分中には遂行しない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）は、上記ＥＣＭＰ研磨工程の全期間中に周期的に繰り返す、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
調整を計算する上記ステップは、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対する電流−電圧曲線に基づいて行う、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
マシン読み取り可能な媒体に有形に記憶されるコンピュータプログラム製品において、
（ａ）基板の導電性膜上でＥＣＭＰ研磨工程を開始するステップと、
（ｂ）電圧源の現在出力電圧を設定するステップであって、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定するステップと、
（ｃ）上記導電性膜に流れる電流を測定するステップと、
（ｄ）上記測定された電流に基づいて現在研磨率を計算するステップと、
（ｅ）上記現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するステップであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行うステップと、
（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、上記現在出力電圧に対する調整を計算して実行するステップと、
を備えた方法を基板処理ステーションに実行させるよう動作するインストラクションを備えたコンピュータプログラム製品。
【請求項７】
上記方法は、更に、調整が必要でないと決定されたときに、あるインターバルを待機し、次いで、上記ステップ（ｃ）−（ｅ）を繰り返すステップを更に備えた、請求項６に記載の製品。
【請求項８】
上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）は、上記ＥＣＭＰ研磨工程の初期部分中だけ周期的に繰り返し、上記ＥＣＭＰ研磨工程のその後の部分中には遂行しない、請求項６に記載の製品。
【請求項９】
上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）は、上記ＥＣＭＰ研磨工程の全期間中に周期的に繰り返す、請求項６に記載の製品。
【請求項１０】
調整を計算する上記ステップは、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対する電流−電圧曲線に基づいて行う、請求項６に記載の製品。
【請求項１１】
処理されている基板の導電性膜をバイアスするように構成されたバイアスループと、
上記バイアスループに出力電圧を与えるように動作し得る電源と、
上記導電性膜に流れる電流を測定するように動作し得る電流測定装置と、
コンピューティングシステムであって、
（ａ）上記基板上でＥＣＭＰ研磨工程を開始し、
（ｂ）上記電源の現在出力電圧を設定するもので、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定し、
（ｃ）上記電流測定装置が上記導電性膜に流れる電流を測定するようにさせ、
（ｄ）上記測定された電流に基づいて現在研磨率を計算し、
（ｅ）上記現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するもので、ターゲット研磨率に基づいて決定を行い、
（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、上記現在出力電圧に対する調整を計算して実行する、
というように動作し得るコンピューティングシステムと、
を備えたＥＣＭＰシステム。
【請求項１２】
上記コンピューティング装置は、更に、調整が必要でないと決定されたときに、あるインターバルを待機し、次いで、上記ステップ（ｃ）−（ｅ）を繰り返すように動作し得る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
上記コンピューティングシステムは、上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）を、上記ＥＣＭＰ研磨工程の初期部分中だけ遂行し及び周期的に繰り返し、上記ＥＣＭＰ研磨工程のその後の部分中には遂行しない、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記コンピューティングシステムは、上記ステップ（ｃ）−（ｅ）、及び適当であれば、上記ステップ（ｆ）を、上記ＥＣＭＰ研磨工程の全期間中に繰り返すように動作し得る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記調整の計算は、上記ＥＣＭＰ研磨工程に対する電流−電圧曲線に基づいて行う、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明は、一般に、基板の電気化学的機械的研磨に係る。
【０００２】
集積回路は、通常、シリコンウェハ上に導電層、半導体層又は絶縁層を順次に堆積することにより、基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平坦面の上に充填層を堆積し、その充填層を平坦化することを含む。ある適用例では、パターン化層の頂面が露出するまで、充填層が平坦化される。例えば、パターン化された絶縁層に導電性充填層を堆積して、絶縁層のトレンチ又はホールを充填することができる。平坦化の後に、絶縁層の持ち上がったパターン間に残っている導電層の部分が、基板上の薄膜回路間に導電路を与えるビア、プラグ及びラインを形成する。酸化物研磨のような他の適用例では、非平坦面上に所定の厚みが残されるまで充填層が平坦化される。加えて、基板面の平坦化は、通常、ホトリソグラフィーについても必要とされる。
【０００３】
化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、平坦化に適した１つの方法である。この平坦化方法は、通常、基板をキャリア又は研磨ヘッドに装着することを必要とする。基板の露出面が、通常、回転する研磨円板パッド又はベルトパッドにのせられる。研磨パッドは、標準的パッドでもよいし、固定の研削パッドでもよい。標準的パッドは、耐久性粗面を有し、一方、固定の研削パッドは、収容媒体に保持された研削粒子を有する。キャリアヘッドは、基板に制御可能な荷重を与えて、研磨パッドにそれを押し付ける。研磨パッドの表面には、通常、研磨スラリが供給される。この研磨スラリは、少なくとも１つの化学反応薬品を含み、また、標準的研磨パッドと共に使用する場合には、研削粒子も含む。
【０００４】
電気化学的機械的研磨（ＥＣＭＰ）は、平坦化に適した別の方法である。ＥＣＭＰは、一般に、ＣＭＰに比して低い機械的研削力で基板を研磨すると同時に、電気化学的分解により基板表面から導電性材料を除去する。電気化学的分解は、カソードと、アノードとして振舞う基板表面との間にバイアスを印加して、基板表面から周囲の電解液へ導電性材料を除去することにより、遂行される。バイアスは、基板を処理する研磨材料を通して又はその上に配置された導電性コンタクトにより基板表面に印加することができる。研磨プロセスの機械的作用は、基板と研磨材料との間に相対的運動を与えて基板からの導電性材料の除去を向上させることで遂行される。
【０００５】
例えば、銅は、電気化学的機械的研磨を使用して研磨できる１つの導電性材料である。通常、銅は、２ステッププロセスを使用して研磨される。第１ステップでは、通常、基板表面上に突出する若干の銅残留物を残して、大半の銅が除去される。次いで、第２の、即ち過剰研磨ステップにおいて、銅残留物が除去される。
【概要】
【０００６】
１つの一般的な態様において、本発明は、（ａ）基板の導電性膜上でＥＣＭＰ研磨工程を開始するステップと、（ｂ）電圧源の現在出力電圧を設定するステップであって、ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定するステップと、（ｃ）導電性膜に流れる電流を測定するステップと、（ｄ）その測定された電流に基づいて現在研磨率を計算するステップと、（ｅ）現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するステップであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行うステップと、（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、現在出力電圧に対する調整を計算して実行するステップと、を備えたコンピュータ実施方法を特徴とする。
【０００７】
別の一般的な態様において、本発明は、マシン読み取り可能な媒体に有形に記憶されるコンピュータプログラム製品を特徴とする。この製品は、（ａ）基板の導電性膜上でＥＣＭＰ研磨工程を開始するステップと、（ｂ）電圧源の現在出力電圧を設定するステップであって、ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定するステップと、（ｃ）導電性膜に流れる電流を測定するステップと、（ｄ）その測定された電流に基づいて現在研磨率を計算するステップと、（ｅ）現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するステップであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行うステップと、（ｆ）調整が必要であると決定されたときに、現在出力電圧に対する調整を計算して実行するステップと、を備えた方法を基板処理ステーションに実行させるよう動作するインストラクションを備えている。
【０００８】
別の一般的な態様において、本発明は、処理されている基板の導電性膜をバイアスするように構成されたバイアスループを備えたＥＣＭＰシステムを特徴とする。このシステムは、バイアスループに出力電圧を与えるように動作し得る電源を備えている。このシステムは、導電性膜を通る電流を測定するように動作し得る電流測定装置を備えている。このシステムは、基板上でＥＣＭＰ研磨工程を開始し、電源の現在出力電圧を設定するものであって、ＥＣＭＰ研磨工程に対するレシピに基づいて現在出力電圧を設定し、電流測定装置が導電性膜に流れる電流を測定するようにさせ、その測定された電流に基づいて現在研磨率を計算し、現在出力電圧に対する調整が必要であるかどうか決定するものであって、ターゲット研磨率に基づいて決定を行い、調整が必要であると決定されたときに、現在出力電圧に対する調整を計算して実行する、というように動作し得るコンピューティングシステムを備えている。
【０００９】
本発明の実施について考えられる効果は、次のうちの１つ以上を含むことができる。本発明による方法及びシステムは、電圧モード及び電流モードの両方でプロセス制御を行うという利益を与え、且つプロセスの一貫性を改善する。
【００１０】
本発明の１つ以上の実施形態を、添付図面を参照して以下に詳細に述べる。本発明の他の特徴、態様、及び効果は、以下の説明、添付図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【００１１】
種々の添付図面において同じ要素は同じ参照番号及び呼称で示す。
【詳細な説明】
【００１２】
図１は、本発明によりＥＣＭＰを遂行するように構成された処理ステーション１００の断面図である。処理ステーション１００は、基板１２０をＥＣＭＰステーション１３２のプラテンアッセンブリ１４２に対して保持するように適応されるキャリアヘッドアッセンブリ１１８を備えている。基板１２０を処理するために（例えば、基板を研磨するか又は基板に材料を堆積するために）、それらの間に相対的な運動が与えられる。この相対的な運動は、回転運動、横方向運動、又はその組み合せでよく、キャリアヘッドアッセンブリ１１８及びプラテンアッセンブリ１４２のいずれか又は両方により与えることができる。処理される基板の露出した外面は、導電性の膜を含む。
【００１３】
一実施例では、キャリアヘッドアッセンブリ１１８は、ベース１３０に結合されてＥＣＭＰステーション１３２の上に延びるアーム１６４により支持される。ＥＣＭＰステーションは、ベース１３０に結合されてもよいし、又はその付近に配置されてもよい。
【００１４】
キャリアヘッドアッセンブリ１１８は、キャリアヘッド１２２に結合された駆動システム１０２を含むことができる。例えば、モータを含むことのできる駆動システム１０２は、一般に、キャリアヘッド１２２に少なくとも回転運動を与える。キャリアヘッド１２２、又はキャリアヘッド１２２内の基板装着要素は、更に、プラテンアッセンブリ１４２に置かれた処理パッドアッセンブリ１０６に向かって移動するように操作でき、キャリアヘッド１２２に保持された基板１２０を、処理中に、処理面１０４に押し付けることができる。
【００１５】
適当なキャリアヘッドは、例えば、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・インクから入手できるＴＩＴＡＮ  ＨＥＡＤＴＭ又はＴＩＴＡＮ  ＰＲＯＦＩＬＥＲＴＭを含む。一般に、キャリアヘッド１２２は、ハウジング１２４と、基板１２０を保持する中央のくぼみを画成する保持リング１２６とを備えている。保持リング１２６は、キャリアヘッド１２２内に配置された基板１２０を取り巻き、基板が処理中にキャリアヘッド１２２の下から滑り落ちるのを防止する。他のキャリアヘッドを使用できることも意図される。
【００１６】
ＥＣＭＰステーション１３２は、一般に、ベース１５８に回転式に配置されたプラテンアッセンブリ１４２を備えている。ベース１５８に対するプラテンアッセンブリ１４２の回転を容易にするために、プラテンアッセンブリ１４２とベース１５８との間にベアリング１５４が配置される。プラテンアッセンブリ１４２は、通常、このプラテンアッセンブリ１４２に回転運動を与えるモータ１６０に結合される。
【００１７】
プラテンアッセンブリ１４２は、上部プレート１１４及び下部プレート１４８を有する。上部プレート１１４は、堅牢な材料、例えば、金属又は堅牢なプラスチックで製造することができる。一実施例において、上部プレート１１４は、塩素化塩化ポリビニル（ＣＰＶＣ）のような誘電体材料で作られるか又はそれが被覆される。上部プレート１１４は、円形、長方形、又は他の平坦な形態をもつことができる。上部プレート１１４の頂面１１６は、処理パッドアッセンブリ１０６を支持する。処理パッドアッセンブリ１０６は、磁気吸引、静電気吸引、真空、接着剤等により、プラテンアッセンブリ１４２の上部プレート１１４に保持することができる。
【００１８】
下部プレート１４８は、一般に、アルミニウムのような堅牢な材料で作られ、複数の固定具（図示せず）のような従来の手段により上部プレート１１４に結合することができる。一般に、上部プレート１１４と下部プレート１４８との間の整列を確保するためにそれらの間に複数の位置決めピン１４６（図１には１つしか示されていない）が配置される。上部プレート１１４及び下部プレート１４８は、単一の一体的部材で製造されるのも任意である。
【００１９】
プラテンアッセンブリ１４２には充満部１３８が画成され、これは、上部プレート１１４又は下部プレート１４８の少なくとも一方で一部分形成されてもよい。図１に示す実施形態では、充満部１３８は、上部プレート１１４の下面に一部分形成されたくぼみ１４４に画成される。上部プレート１１４には少なくとも１つのホール１０８が形成され、電解液源１７０から充満部１３８へ供給される電解液がプラテンアッセンブリ１４２を通して処理中に基板１２０に接触するように流れるのを許容する。充満部１３８は、上部プレート１１４に結合されてくぼみ１４４を包囲するカバー１５０により一部分境界定めされる。或いは又、電解液は、パイプ（図示せず）から処理パッドアッセンブリ１０６の頂面へ分配されてもよい。
【００２０】
少なくとも１つのコンタクトアッセンブリ１３４が、処理パッドアッセンブリ１０６と共にプラテンアッセンブリ１４２に配置される。各コンタクトアッセンブリ１３４は、少なくとも処理パッドアッセンブリ１０６の上面まで又はそれを越えて延び、基板１２０を電源１６６に電気的に結合するように適応される。処理パッドアッセンブリ１０６は、基板１２０と処理パッドアッセンブリ１０６との間に電位を確立できるように、電源１６６の異なるターミナルに結合される。
【００２１】
図２は、図１に示す処理パッドアッセンブリ１０６及びコンタクトアッセンブリ１３４の一実施例の部分断面図である。処理パッドアッセンブリ１０６は、ゾーンに分かれており、少なくとも、導電性の下層即ち電極２１０と、非導電性の上層２１２とを含む。図２に示す実施例では、上層２１２と下層２１０との間に任意のサブパッド２１１が配置される。この任意のサブパッド２１１は、ここに述べるゾーン化処理パッドアッセンブリのいずれの実施形態に使用されてもよい。ゾーン化処理パッドアッセンブリ１０６のサブパッド２１１及び層２１０、２１２は、接着剤、ボンディング、圧縮成形、等の使用により、一体的アッセンブリへと結合される。
【００２２】
サブパッド２１１は、通常、上層２１２の材料より柔軟であるか又はコンプライアンスの高い材料で作られる。希望の研磨／メッキ性能を生じさせるように、上層２１２とサブパッド２１１との間の硬度又はデュロメータの差を選択することができる。また、サブパッド２１１は、圧縮性であってもよい。サブパッド２１１の適当な材料は、例えば、処理化学薬品に適合し得る発泡ポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト及びプラスチックを含むが、これらに限定されない。
【００２３】
導電性の下層２１０は、プラテンアッセンブリ１４２の上部プレート１１４の頂面１１６に配置され、プラテンアッセンブリ１４２を通して電源１６６に結合される。下層２１０は、通常、導電性材料、とりわけ、ステンレススチール、銅、アルミニウム、金、銀、及びタングステンで構成される。下層２１０は、固体、電解液不浸透、電解液浸透、穿孔付き、又はその組み合せでもよい。図２に示す実施形態では、下層２１０は、電解液の通流を許容するように構成される。
【００２４】
１つ以上の浸透性通路、例えば、浸透性通路２１８を、少なくとも上層２１２を貫通して配置し、少なくとも下層２１０まで延びるようにすることができる。或いは又、通路２１８を、上層２１２及び下層２１０を完全に貫通して延びるようにすることもできる（仮想線で示す）。通路２１８は、電解液が基板１２０と下層２１０との間に導電性経路を確立するのを許容する。通路２１８は、上層２１２の浸透性部分を含むことができる。通路２１８は、上層２１２に形成されたホールでよい。
【００２５】
上層２１２は、処理化学薬品に適合し得るポリマー材料で作ることができ、例えば、ポリウレタン、ポリカーボネート、フルオロポリマー、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＡ、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又はその組み合せ、並びに基板処理面に使用される他の処理材料を含む。一実施例では、ゾーン化処理パッドアッセンブリ１０６の上層２１２の処理面２１４は、誘電体であり、例えば、ポリウレタン又は他のポリマーである。
【００２６】
ゾーン化処理パッドアッセンブリ１０６の層２１０、２１２及び任意のサブパッド２１１に少なくとも１つのアパーチャー２２０が形成される。各アパーチャー２２０は、これを貫通して配置されるコンタクトアッセンブリ１３４を受け入れるサイズ及び場所とされる。一実施形態では、単一のアパーチャー２２０が、単一のコンタクトアッセンブリ１３４を受け入れるように処理パッドアッセンブリ１０６の中央に形成される。
【００２７】
プラテンアッセンブリ１４２の上層１１４に配置されるコンタクトアッセンブリ１３４のコンタクト素子２３８が電源１６６に結合される。図２では、１つのコンタクトアッセンブリ１３４のみがプラテンアッセンブリ１４２の上層１１４に結合されて示されているが、多数のコンタクトアッセンブリ１３４が使用されて、プラテンアッセンブリ１４２の上層１１４に多数の構成で分布されてもよい。
【００２８】
コンタクトアッセンブリ１３４は、ボールアッセンブリ２０４を含むことができ、このボールアッセンブリは、プラテンアッセンブリ１４２の上部プレート１１４に一般的に結合されて、ゾーン化処理パッドアッセンブリ１０６に形成されたアパーチャー２２０を少なくとも一部分通して延びる。ボールアッセンブリ２０４は、複数のボール２２４（図２には１つが示されている）を保持するハウジング２２２を備えている。
【００２９】
ハウジング２２２は、多数の処理サイクルの後にボールアッセンブリ２０４の交換を容易にするために、プラテンアッセンブリ１４２の上層１１４に取り外し可能に結合される。ハウジング２２２は、例えば、複数のスクリュー２２６により上層１１４に結合することができる。ハウジング２２２は、下部ハウジング２３０に結合された上部ハウジング２２８を備え、それらの間にボール２２４を保持する。上部ハウジング２２８は、処理化学薬品に適合し得る誘電体材料で作られる。一実施形態では、上部ハウジング２２８は、ＰＥＥＫで作られる。下部ハウジング２３０は、処理化学薬品に適合し得る導電性材料で作られる。下部ハウジング２３０は、例えば、ステンレススチールで作ることができる。下部ハウジング２３０は、電源１６６に結合される。これらハウジング２２８、２３０は、とりわけ、スクリュー止め、ボルト止め、リベット止め、ボンディング、くい止め、及びクランピングを含む多数の方法で結合できるが、これらに限定されない。図２に示す実施形態では、ハウジング２２８、２３０は、複数のスクリュー２３２で結合される。
【００３０】
ボール２２４は、ハウジング２２８、２３０を貫通して形成された複数のアパーチャー２３４に移動可能に配置され、ボール２２４の少なくとも一部分が処理面２１４より上に延びるところの第１位置と、ボール２２４が処理面２１４と平らになるところの少なくとも第２位置（図２に示す）とに配置される。各アパーチャー２３４の上部は、上部ハウジング２２８からアパーチャー２３４へと延びるシート２３６を備えている。このシート２３６は、ボール２２４がアパーチャー２３４の上端から脱落するのを防止するように構成される。
【００３１】
コンタクト素子２３８は、ボール２２４を下部ハウジング２３０に電気的に結合するように各アパーチャー２３４に配置される。コンタクト素子２３８の各々は、各クランプブッシング２４０により下部ハウジング２３０に結合される。一実施形態では、クランプブッシング２４０のポスト２４２が、ハウジング２２２を貫通して形成されたアパーチャー２３４のねじ切りされた部分２４４にねじ込まれる。ボール２２４は、導電性材料で作られ、コンタクト素子２３８及び下部ハウジング２３０を通して電源１６６に電気的に結合されて、処理中に基板１２０を電気的にバイアスする。
【００３２】
電解液源２４８は、アパーチャー２３４を経て処理中に基板１２０に接触させるように電解液を供給する。処理中に、ハウジング２２２内に配置されたボール２２４は、スプリング力、浮力又は流れ力の少なくとも１つにより処理面２１４に向かって作動される。ボール２２４は、コンタクト素子２３８及び下部ハウジング２３０を経て基板１２０を電源１６６に電気的に結合する。ハウジング２２２を通して流れる電解液は、下層２１０と、バイアスされた基板１２０との間に導電路を形成して、電気化学的研磨（又はメッキ）プロセスを推進させる。
【００３３】
上述したステーションの動作は、通常、コンピューティングシステム（図示せず）により制御される。コンピューティングシステムは、例えば、基板１２０をパッドアッセンブリ１０６に押し付ける力の程度、駆動システム１０２が基板１２０を回転する回転速度、並びに電源１６６の出力電圧及び／又は出力電流を制御することができる。
【００３４】
上述したように、処理ステーション１００は、基板に電気的バイアスを印加することができる。処理パッドアッセンブリの上層が非導電性で、その下層が導電性である上述した実施例に加えて、基板の電気的バイアスを行うための種々の他の実施例も得られる。例えば、非導電性の上層が、１つ以上の埋設された電極、例えば、導電性のワイヤを含むことができる。これら電極は、電源に接続されて、バイアスループの一部分を形成する。電極の少なくとも一部分が上層の研磨面より上に突出し及び／又は上層の研磨面に露出され、研磨中に基板に接触してバイアスさせる。別の実施例では、上層が導電性である。別の実施例では、研磨層自体が導電性で、バイアスを印加する。例えば、処理パッドアッセンブリは、研磨面を伴う導電性研磨層、非導電性バッキング層、及びプラテンの面に当接する対抗電極層を含むことができる。導電性研磨層は、研磨パッドを通してファイバ又は粒子（導電性被覆された誘電体ファイバ及び粒子を含む）のような導電性充填材を分散させることで形成できる。導電性充填材は、炭素系材料、導電性ポリマー、又は導電性金属、例えば、金、白金、スズ又は鉛でよい。電源により導電性研磨層と対抗電極層との間に電圧差を印加することができる。
【００３５】
図３は、基板１２０をバイアスするためのループを表わす回路図である。このループは、電源１６６を含む。また、このループは、電源１６６の出力と、処理されている基板面との間の抵抗を表わす抵抗器Ｒ１；研磨されている基板面と、カソード（即ち、パッドアッセンブリ１０６に置かれた上記コンタクト）との間の接触抵抗を表わす抵抗器Ｒｃ；及びカソードと電源１６６との間の接触抵抗を表わす抵抗器Ｒ２を備えている。Ｖａｎｏｄｅは、処理されている基板面（即ち、アノード）の電圧である。Ｖｃａｔｈｏｄｅは、コンタクト（即ち、カソード）の電圧である。
【００３６】
ＥＣＭＰシステムは、リアルタイムでフィードバックを与える技術を実施することができる。このような技術は、ここでは、リアルタイムプロセス制御即ちＲＴＰＣと称される。ＥＣＭＰのＲＴＰＣは、電圧モードで実施することもできるし、或いは電流モードで実施することもできる。
【００３７】
電圧モードでは、処理される基板面とカソードとの間の電位差が制御される。図３を参照すれば、Ｖａｎｏｄｅ（これは、除去率を少なくとも部分的に決定するもので、プロセスにとって重要である）は、電源の出力電圧（これは、コンピューティングシステム制御により制御される）−Ｉ＊Ｒｃ−Ｖｃａｔｈｏｄｅに等しい。Ｉが１５アンペアに等しい状態では、接触Ｒｃが僅かに変化すると（例えば、２０ｍΩ）、カソード及びアノードにまたがる電位の変化が０．３Ｖとなり、これは、Ｖａｎｏｄｅの変化に直接換算される。Ｖａｎｏｄｅの０．３ボルトの変化は、著しい電流／除去率変化を生じさせる。この性質の除去率変化は、ウェハ除去率ドリフト、並びにウェハ対ウェハ、パッド対パッド及びツール対ツール変化内として観察することができる。
【００３８】
電流モードでは、処理される制御基板面とカソードとの間に流れる電流が制御される。除去率は電流に比例するので、電流モードは、ウェハ対ウェハ、パッド対パッド及びツール対ツールの除去率一貫性を保証する。しかしながら、研磨中の接触抵抗の変化に応答して、電圧スパイクが通常観察される。このスパイクは、適切な相互接続にとって有害な金属プルアウト欠陥をウェハ上に生じさせる。
【００３９】
上述した方法は、各々、利点と欠点を有する。従来の電圧モードは、使用し易さを与えるが、通常、除去率のドリフトを受け易い。従来の電流モードは、除去率に一貫性を与えるが、電圧スパイクを受け易い。ＲＴＰＣの電圧モードにおける電流制御は、電圧モード及び電流モードの両方の利点を結合しながら、各々の欠点を回避する。即ち、電圧モードでの運転は、甚だしい電圧スパイクを回避すると共に、電流フィーバックをプロセス制御として使用すると、一貫した除去率が与えられる。
【００４０】
電圧モード電流制御は、多数の異なるモードにおいて動作することができる。一実施例では、コンピューティングシステムは、異なるプロセス及び化学薬品に対する種々の電流−電圧曲線にアクセスすることができる。プロセスレシピにおいて、電流ＥＣＭＰレシピにおける希望の電圧に代わって、プラテンｒｐｍ及びダウンロード力に加えて、ターゲット除去率を設定する。レシピの実行において、コンピューティング装置は、データベースを見て、初期電源出力電圧Ｖ１での研磨をスタートさせる。電流フィードバックが次の２−５秒間に収集されて、コンピューティングシステムに与えられ、コンピューティングシステムは、フィードバックを電流−電圧曲線の適切な１つと比較して、研磨率が望ましいものかどうか判断する。研磨率が希望より低い場合には、その大きさに基づき、次の２−５秒間運転するための第２の、より高い電源出力電圧Ｖ２が設定される。再び、フィードバックが収集されて、電流−電圧曲線と比較され、プリセットされた希望のチャージが累積されるまで全研磨周期にわたって電圧の修正が連続的に行われる。或いは又、研磨周期の一部分のみに対して上記制御を行うこともできる。例えば、電流の変化が残留物洗浄プロセスの一部分である場合には、上述した電圧モード電流制御プロセスを、研磨の第１部分中に、設定電圧に対して著しい電流降下が観察されるポイントであるブレークスルーまで、使用することができる。
【００４１】
図４は、電圧モード電流制御方法４００を示す。基板面を処理するためにＥＣＭＰ研磨工程を開始する（ステップ４０２）。上述したステーション１００により研磨を行うことができる。
【００４２】
コンピューティングシステムは、電源の初期出力電圧設定する（ステップ４０４）。この電圧は、時間又はプラテン回転の関数として出力電圧を指定するレシピに基づいて設定される。
【００４３】
基板面に流れる電流を測定する（ステップ４０６）。測定は、例えば、２から５秒の時間周期中に行うことができる。
【００４４】
コンピューティングシステムは、その測定された電流に基づいて、研磨率を計算する（ステップ４０８）。上述したように、除去率は、基板に流れる電流に比例し、ひいては、電流から計算することができる。一実施例では、基板に流れる電流と除去率との間の関係は、直線的又はほぼ直線的であると仮定され、電流から除去率を計算するのに係数（経験的に導出できる）が使用される。
【００４５】
コンピューティングシステムは、研磨率を調整する必要があるかどうか決定する（ステップ４１０）。計算された研磨率が基準を満足しない場合には調整が必要であると決定され、その１つは、例えば、ターゲット研磨率を指定することができる。例えば、ステップ４０８で計算された研磨率を、研磨ステップのためのレシピにより指定されたターゲット研磨率と比較することにより、決定を行うことができる。２つ以上の除去率を実施するＥＣＭＰ研磨ステップでは、現在除去率が、例えば、現在時間又はプラテン回転に対するレシピにより指定される適切なターゲット除去率と比較される。
【００４６】
調整が必要であると決定された場合には、コンピューティングシステムは、測定された電流及び電流−電圧曲線に基づいて、電源の新たな出力電圧を計算する（ステップ４１２）。現在除去率が低過ぎると決定され、例えば、ターゲット除去率より低いと決定された場合には、より高い出力電圧が使用される。他方、除去率が高過ぎると決定された場合には、より低い出力電圧が使用される。一実施例では、新たな出力電圧は、ターゲット除去率から電流を計算し、次いで、その計算された電流及び適切な電流−電圧曲線（例えば、特定の処理ステーションにより使用されている特定の化学薬品に対するもの）を使用して出力電圧を決定することにより、計算される。別の実施例では、出力電圧は、所定の量だけ、適宜、アップ又はダウン方向に増分される。その後の電流測定は、その増分変化が充分なものであるかどうかのフィードバックを与える。
【００４７】
調整が必要とされないと決定された場合には、コンピューティングシステムは、研磨ステップが完了するまで、又は電圧モード電流制御が終了に設定されるまで、ステップ４０６、４０８及び４１０を適宜繰り返す。
【００４８】
図５は、電流−電圧曲線の一例を示す。電流−電圧曲線は、処理ステーションと、使用される研磨溶液の化学薬品とに特定のものである。図示された曲線５０２は、直線であり、電流が与えられると、電圧を決定することができる。
【００４９】
本発明の実施形態及び本明細書に述べる全ての機能的動作は、本明細書に開示する構造的手段及びその構造的等効物を含むデジタル電子回路、或いはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェア、或いはそれらの組み合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のコンピュータプログラム製品、即ち、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、或いは複数のプロセッサ又はコンピュータのようなデータ処理装置により実行するために、或いはその動作を制御するために、例えば、マシン読み取り可能な記憶装置又は伝播信号のような情報キャリアで有形に実施された１つ以上のコンピュータプログラムとして実施することができる。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られている）は、コンパイルされた言語又は解釈された言語を含むプログラミング言語の形態で書くことができると共に、コンピューティング環境に使用するのに適したコンポーネント、サブルーチン又は他のユニットをスタンドアローンプログラム又はモジュールとして含むいかなる形態で配備することもできる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラム又はデータを保持するファイルの一部分、当該プログラム専用の単一ファイル、或いは複数の整合されたファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、又はコードの部分を記憶するファイル）に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ又は１つのサイトの複数のコンピュータで実行するように配備することもできるし、或いは複数のサイトにわたって分布させて通信ネットワークにより相互接続することもできる。
【００５０】
本明細書で述べたプロセス及びロジックフローは、入力データに基づいて動作して出力を発生することにより機能を遂行するために１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサにより遂行することができる。また、プロセス及びロジックフローは、特殊目的のロジック回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）により遂行することもでき、また、装置もそれらの回路として実施することができる。
【００５１】
上述した研磨装置及び方法は、種々の研磨システムに適用することができる。研磨パッド又はキャリアヘッドのいずれか或いはその両方を移動して、研磨面と基板との間に相対的運動を与えることができる。例えば、プラテンは、回転ではなく、軌道を回ってもよい。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（又は他の形状）のパッドでもよい。例えば、研磨パッドが、直線的に移動する連続ベルト又はリール対リールベルトであるような直線的研磨システムに、エンドポイント検出システムの幾つかの態様を適用してもよい。研磨層は、標準的（例えば、充填材を伴ったり伴わなかったりするポリウレタン）研磨材料でもよいし、柔軟な材料でもよいし、又は固定研削剤の材料でもよい。相対的位置付けという語を使用したが、研磨面及び基板は、垂直方向又は他の方向にも保持できることを理解されたい。
【００５２】
本発明の特定の実施形態を説明した。他の実施形態も、特許請求の範囲内に包含される。例えば、特許請求の範囲に記載した事項は、異なる順序で遂行されても、希望の結果を達成し得る。上述した電圧モード電流制御は、研磨ステップ全体について行うこともできるし、その一部分のみについて行うこともできる。上述したプロセスは、銅以外の導電性材料を除去するように実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】ＥＣＭＰのための処理ステーションを示す図である。
【図２】プラテン及び処理パッドアッセンブリの一実施例の部分断面図である。
【図３】ＥＣＭＰにおいてバイアスするための回路ループの回路図である。
【図４】ＲＴＰＣ電圧モード電流制御方法を示すフローチャートである。
【図５】電流−電圧を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１００…処理ステーション、１０２…駆動システム、１０４…処理面、１０６…処理パッドアッセンブリ、１１４…上部プレート、１１８…キャリアヘッドアッセンブリ、１２０…基板、１２２…キャリアヘッド、１２４…ハウジング、１２６…保持リング、１３０…ベース、１３２…ＥＣＭＰステーション、１３４…コンタクトアッセンブリ、１３８…充満部、１４２…プラテンアッセンブリ、１４４…くぼみ、１４８…下部プレート、１５４…ベアリング、１５８…ベース、１６４…アーム、１６６…電源、１７０…電解液源、２０４…ボールアッセンブル、２１０…下層、２１１…サブパッド、２１２…上層、２１８…浸透性通路、２２０…アパーチャー、２２２…ハウジング、２２４…ボール、２２６…スクリュー、２２８…上部ハウジング、２３０…下部ハウジング、２３４…アパーチャー、２３６…シート、２３８…コンタクト素子、２４０…クランプブッシング、２４２…ポスト、２４８…電解液供給源
【図１】
2007123907.tif 000003
【図２】
2007123907.tif 000004
【図３】
2007123907.tif 000005
【図４】
2007123907.tif 000006
【図５】
2007123907.tif 000007
【外国語明細書】
2007123907000001.pdf