JP2007123907A - 電圧モード電流制御 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
本発明は、一般に、基板の電気化学的機械的研磨に係る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (15)
- (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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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