JP2007528794A - 電気化学機械的処理のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の実施形態は概して、電気化学機械的研磨システムにおいて基板を処理するための方法および装置を提供する。一実施形態において、基板を研磨するためのセルは、プラテンアセンブリの最上面に配置された研磨パッドを含む。複数の導電素子が上部研磨表面にわたって間隔をあけて配列されており、また該パッドと該プラテンアセンブリ間に配置された電極に対して該基板をバイアスするように適合される。複数の通路が、該最上面と該プラテンアセンブリ内に画成されたプレナムとの間に該プラテンアセンブリを介して形成される。別の実施形態において、バルク研磨セルおよび残渣研磨セルを有するシステムが提供される。該残渣研磨セルはバイアスされた導電性研磨表面を含む。更なる実施形態において、該導電素子はプロセス化学による攻撃から保護される。
【選択図】 図2
【選択図】 図2
Description
[0001]本発明の実施形態は概して、電気化学機械的処理のための方法および装置に関する。
[0002]電気化学機械的平坦化(ECMP)は、従来の平坦化プロセスと比較して少ない機械的研削によって基板を同時に研磨しつつ、電気化学的溶解によって基板表面から導電性材料を除去するために使用される技術である。ECMPシステムは概して、バイアスの極性を反転することによって基板上の導電性材料の堆積に適合されてもよい。電気化学的溶解は、バイアスを陰極と基板表面との間に印加して、導電性材料を基板表面から周囲の電解液に除去することによって実行される。一般的に、バイアスは、基板が処理される導電性研磨材料によって基板表面に印加される。研磨プロセスの機械的コンポーネントは、基板からの導電性材料の除去を促進する相対的運動を、基板と導電性研磨材料との間に提供することによって実行される。
[0003]銅は、電気化学機械的平坦化を使用して研磨されてもよい一材料である。一般的に、銅は2ステップのプロセスを利用して研磨される。第1のステップにおいて、銅のバルクが除去されて、一般的に基板表面から突出した銅残渣をいくらか残す。次いで、銅残渣は、第2の、つまり過研磨ステップで除去される。
[0004]しかしながら、銅残渣の除去は、周辺材料、一般的に酸化物や、TaNなどの他の材料からなるバリア層などの平面の下方の銅部材のディッシングをもたらすことがある。ディッシング量は一般的に、研磨される銅部材の幅に沿って過研磨ステップで利用される研磨化学および処理パラメータに関連する。銅層が基板にわたって均一な厚さを有していない場合、一部の部材をディッシングせずに、すべての銅残渣を除去することは困難であり、また他の部材の銅残渣のすべてを除去することもできない。しかしながら、現在のところ、単一の研磨ステーションでバルクおよび残渣材料の両方の除去を実行することは困難である。したがって、これらのプロセスについて最適化された研磨ステーション上でバルクおよび残渣材料の除去を実行して基板スループットを高めつつ、銅残渣の除去と最小のディッシングを提供することが好都合であろう。
[0005]したがって、電気化学機械的平坦化のための改良された方法および装置の必要性がある。
[0006]本発明の実施形態は概して、電気化学機械的平坦化システムにおいて基板を処理するための方法および装置を提供する。一実施形態において、基板を処理するためのセルはプラテンアセンブリの最上面に配置された処理パッドを含む。複数の導電素子が上部平坦化表面に間隔をあけて配列されている。電極が該パッドと該プラテンアセンブリとの間に配置される。複数の通路が、該最上面と、該プラテンアセンブリ内に画成されたプレナムとの間に該プラテンアセンブリを介して形成される。
[0007]別の実施形態において、基板を処理するためのシステムは、第1の電気化学機械的平坦化ステーションと、エンクロージャに配置された少なくとも1つの第2の電気化学機械的平坦化ステーションとを含む。移送機構が平坦化ステーション間に基板を移送するように適合される。第1の処理パッドアセンブリが該第1の電気化学機械的平坦化ステーションに配置されており、基板処理エリアにわたって実質的に誘電性の上部誘電体平坦化表面を有する。複数の導電素子が、該第1の処理パッドアセンブリの該上部平坦化表面に間隔をあけて配列される。第2の処理パッドアセンブリが該第2の電気化学機械的平坦化ステーションに配置されており、基板処理エリアにわたって実質的に導電性の上部導電性平坦化表面を有する。
[0008]別の実施形態において、基板を電気化学的に処理するための方法が提供される。一実施形態において、基板を電気化学的に処理するための方法は、基板と接触している導電素子を、処理流体によって該基板に電気的に結合された電極に対してバイアスするステップと、該基板を該導電素子から電気的に分離するステップと、負バイアスを該分離された導電素子に印加するステップとを含む。
[0009]別の実施形態において、基板を電気化学的に処理するための方法は、平坦化材料を通って延びる複数の導電素子を介して該基板の表面の別個の(discreet)部分に第1の電気的バイアスを印加するステップと、均一にバイアスされた導電性平坦化材料によって該基板の該表面に第2の電気的バイアスを印加するステップとを含む。
[0010]本発明の先に引用された実施形態が達成されかつ詳細に理解されるように、先に簡潔に要約された本発明のより具体的な説明が、添付の図面に示された実施形態を参照してなされてもよい。しかしながら、添付の図面は本発明の一般的な実施形態のみを示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を許容するものであるためその範囲を制限するものとして考えられるべきではないことに注目すべきである。
[0023]理解を容易にするために、図面に共通の同一要素を明示するためには、可能な限り同一の参照番号が使用されている。
[0024]基板から導電性材料のバルクおよび残渣を除去するためのシステムおよび方法の実施形態が提供される。システムは、中央基板移送デバイスの周辺に配置された導電性材料の除去に適した少なくとも2つの処理ステーションを有するものとして例示的に説明されているが、本発明の処理ステーションは他の構成で配列されてもよく、かつ/または他のタイプや構成の基板移送機構によって基板を供給されてもよいことが想定されている。更に、以下に開示される実施形態は基板から材料を除去すること、例えば平坦化を主に目的としているが、本明細書に開示された教示は、バイアスの極性を反転することによって基板を電気メッキするために使用されてもよいことが想定されている。
[0025]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。例証的システム100は概してファクトリインタフェース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はファクトリインタフェース102および平坦化モジュール106に近接して、これらの間の基板122の移送を容易にするように配置される。
[0026]コントローラ108が、システム100のモジュールのコントロールおよび統合を容易にするために提供される。コントローラ108は中央演算処理装置(CPU)110と、メモリ112とサポート回路114とを備える。コントローラ108は、例えば平坦化、クリーニングおよび移送プロセスのコントロールを容易にするために、システム100の種々のコンポーネントに結合される。
[0027]ファクトリインタフェース102は概してクリーニングモジュール116と1つ以上のウェーハカセット118とを含む。インタフェースロボット120が、ウェーハカセット118と、クリーニングモジュール116と入力モジュール124との間に基板122を移送するために用いられる。入力モジュール124は、グリッパー、例えば真空グリッパーや機械的クランプによって平坦化モジュール106とファクトリインタフェース102との間の基板122の移送を容易にするように位置付けられる。
[0028]平坦化モジュール106は少なくとも1つのバルク電気化学機械的平坦化(ECMP)ステーション128と、場合により、環境コントロールされたエンクロージャ188に配置された少なくとも1つの従来の化学機械的平坦化(CMP)ステーション132とを含む。本発明から利点を得るように適合可能な平坦化モジュール106の例は、すべてカリフォルニア州、サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社より入手可能なMIRRA(登録商標)、MIRRA MESA(商標)、REFLEXION(登録商標)、REFLEXION(登録商標) LKおよびREFLEXION LK Ecmp(商標)化学機械的平坦化システムを含む。処理パッド、平坦化ウェブまたはこれらの組み合わせを使用するもの、および回転、線形または他の平面的運動で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また本発明から利点を得るように適合可能である。
[0029]図1に描かれた実施形態において、平坦化モジュール106はバルクECMPステーション128と、第2のECMPステーション130と、CMPステーション132とを含む。基板から導電性材料のバルクを除去することは、バルクECMPステーション128での電気化学的溶解プロセスによって実行される。バルクECMPステーション128でのバルク材料の除去の後、残渣導電性材料は第2の電気化学機械的プロセスによって残渣ECMPステーション130で基板から除去される。2つ以上の残渣ECMPステーション130が平坦化モジュール106で利用されてもよいことが想定されている。
[0030]従来の化学機械的平坦化プロセスが、残渣ECMPステーション130での処理の後平坦化ステーション132で実行される。銅を除去するための従来のCMPプロセスの一例が、2002年9月17日に発行された米国特許第6,451,697号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。バリア除去のための従来のCMPプロセスの一例が、2002年6月27日に提出された米国特許出願第10/187,857号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。他のCMPプロセスが代替的に実行されてもよいことが想定されている。CMPステーション132は事実上従来型なので、これについての更なる説明は簡潔にするために省略した。
[0031]例証的平坦化モジュール106はまた、マシーンベース140の上部つまり第1のサイド138上に配置された移送ステーション136とカルーセル134とを含む。一実施形態において、移送ステーション136は入力バッファステーション142と、出力バッファステーション144と、移送ロボット146とロードカップアセンブリ148とを含む。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によって、ファクトリインタフェース102から基板を受け取る。ローディングロボット104はまた、研磨済み基板を出力バッファステーション144からファクトリインタフェース102に戻すために利用される。移送ロボット146は、バッファステーション142、144とロードカップアセンブリ148との間に基板を移動させるために利用される。
[0032]一実施形態において、移送ロボット146は2つのグリッパーアセンブリを含んでおり、各々は基板の縁部によって基板を保有する空気圧式グリッパーフィンガを有する。移送ロボット146は、処理済の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に移送しつつ、処理する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に同時に移送してもよい。利点を享受するために使用可能な移送ステーションの一例が2000年12月5日にTobinに発行された米国特許出願第6,156,124号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0033]カルーセル134はベース140の中央に配置される。カルーセル134は一般的に複数のアーム150を含んでおり、各々は平坦化ヘッドアセンブリ152をサポートする。図1に描かれたアーム150のうちの2つは、バルクECMPステーション128の平坦化表面126と移送ステーション136が見えるように仮想線で示されている。カルーセル134は、平坦化ヘッドアセンブリ152が平坦化ステーション128、132と移送ステーション136との間に移動されるようにインデックス可能(indexable)である。利点を享受するために利用可能なカルーセルがPerlovらに1998年9月8日に発行された米国特許第5,804,507号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0034]調整デバイス182が、平坦化ステーション128、132の各々に隣接してベース140上に配置される、調整デバイス182は、均一な平坦化結果を維持するために、ステーション128、132に配置された平坦化材料を定期的に調整する。
[0035]図2は、バルクECMPステーション128の一実施形態に位置付けられた平坦化ヘッドアセンブリ152のうちの1つの断面図を描いている。平坦化ヘッドアセンブリ152は概して平坦化ヘッド204に結合されたドライブシステム202を備える。ドライブシステム202は概して少なくとも回転運動を平坦化ヘッド204に提供する。平坦化ヘッド204は更に、平坦化ヘッド204に保持された基板122が処理中にバルクECMPステーション128の平坦化表面126に対して配置されるように、バルクECMPステーション128に向かって起動されてもよい。ドライブシステム202は、平坦化ヘッド204の回転速度および方向をコントロールするための信号をドライブシステム202に提供するコントローラ108に結合される。
[0036]一実施形態において、平坦化ヘッドは、アプライドマテリアルズ社によって製造されたTITAN HEAD(商標)やTITAN PROFILER(商標)ウェーハキャリアであってもよい。概して、平坦化ヘッド204はハウジング214と、基板122が保持される中央凹部を画成する保持リング224とを備える。保持リング224は、処理中に平坦化ヘッド204の下から基板が滑り落ちるのを防止するために、平坦化ヘッド204内に配置された基板122を制限する。保持リング224は、PPSおよびPEEKなどのプラスチック材料や、ステンレス鋼、Cu、AuおよびPdなどの導電性材料や、これらの組み合わせからなってもよい。導電性保持リング224がECMP中に電界をコントロールするために電気的にバイアスされてもよいことが更に想定されている。他の平坦化ヘッドが利用されてもよいことが想定されている。
[0037]バルクECMPステーション128は概して、ベース140上に回転可能に配置されたプラテンアセンブリ230を含む。プラテンアセンブリ230は軸受238によってベース140上にサポートされて、プラテンアセンブリ230はベース140に対して回転可能となる。軸受238によって制限されたベース140のエリアは開放的であり、プラテンアセンブリ230と連通する電気的、機械的かつ空気圧式のコントロール信号および接続用の導管を提供する。
[0038]総称的にロータリーカプラー276と称される従来の軸受、ロータリーユニオンおよびスリップリングは、電気的、機械的、流体的かつ空気圧式コントロール信号および接続がベース140と回転プラテンアセンブリ230との間に結合されるように提供される。プラテンアセンブリ230は一般的に、プラテンアセンブリ230に回転運動を提供するモータ232に結合される。モータ232は、プラテンアセンブリ230の回転速度および方向をコントロールするための信号を提供するコントローラ108に結合される。
[0039]プラテンアセンブリ230は上部プレート236と下部プレート234とを有する。上部プレート236は金属や硬質プラスチックなどの硬質材料から製作されてもよく、一実施形態においてはCPVCなどの誘電体材料から製作されたり、これによって被覆されたりする。上部プレート236は円形、矩形または他の平面形態を有してもよい。上部プレート236の最上面260は処理パッドアセンブリ222をその上にサポートする。
[0040]下部プレート234は概してアルミニウムなどの硬質材料から製作される。図2に描かれた実施形態において、上部および下部プレート236、234は複数のファスナー228によって結合される。概して、複数の位置決めピン220(図2に1つ示されている)が上部および下部プレート236、234間に配置されて、これらの間の整列を保証する。上部プレート236および下部プレート234は場合により、単一の一体型部材から製作されてもよい。
[0041]場合により、磁気素子240がプラテンアセンブリ230内に配置されてもよく、プラテンアセンブリ230に対して処理パッドアセンブリ222を付勢するように適合されている。磁気素子240はロータリーカプラー276によって電源244に結合される。磁気素子240は、パッドアセンブリ222がプラテンアセンブリ230に引き付けられるようにパッドアセンブリ222に結合されてもよいことが想定されている。
[0042]図2の実施形態において、磁気素子240は、処理パッドアセンブリ222に配置された、またはこれに結合された導電性材料(つまり金属材料)に磁気的に結合される。処理パッドアセンブリ222が処理中のプラテンアセンブリ230に対して好都合に静止したままであるように、磁気素子240と処理パッドアセンブリ222間の磁力はプラテンアセンブリ230の上面260に対して処理パッドアセンブリ222を引っ張る。
[0043]磁気素子240は概してプラテンアセンブリ230の最上面260と平行に配置される。この配向は概して、プラテンアセンブリ230の最上面260に対する処理パッドアセンブリ222の力の均一性を高める。
[0044]一実施形態において、磁気素子240は、プラテンアセンブリ230の上部プレート236および下部プレート234間に配置された電磁石である。磁気素子240は、処理パッドアセンブリ222をプラテンアセンブリ230に引き付けるバイアス力を作成するために、電源244によって選択的に付勢されてもよい。磁気素子240によって印加された磁力は電源244によって簡単に調節されるため、処理パッドアセンブリ222とプラテンアセンブリ230間の接触力は特定の処理ルーチンに対して、場合により合わせられてもよい。更に、処理パッドアセンブリ222とプラテンアセンブリ230間の引力は磁気素子240に印加された電力を遮断することによって除去されてもよいため、処理パッドアセンブリ222はプラテンアセンブリ230から簡単に分離可能である。場合により、磁気素子240によって発生された磁力の極性は、処理パッドアセンブリ222が磁化されてかつ/または永久磁石材料を含有する場合には、処理パッドアセンブリ222を除去することを支援するために反転されてもよい。代替的には、磁気素子240は永久磁石であってもよい。
[0045]磁気素子240はプラテンアセンブリ230内またはこれに隣接した他の位置に配置されてもよいことが想定されている。代替の様々な設計を有する平坦化ステーションの平坦化材料サポート表面は、磁気素子240を組み込んで、処理パッドアセンブリ222を固定するための引力を、処理パッドアセンブリ222をサポートする表面に提供するように適合されてもよいこともまた想定されている。
[0046]プラテンアセンブリ230は場合により、処理パッドアセンブリ222をサポートするプラテンアセンブリ230の最上面260に配置された真空ポート280を含んでもよい。真空ポート280は、処理パッドアセンブリ222をプラテンアセンブリ230に対して保持するために真空を選択的に適用するように構成された真空ソース246に結合される。
[0047]プレナム206はプラテンアセンブリ230に画成される。プレナム206は、上部または下部プレート232、234の少なくとも一方に部分的に形成されてもよい。図2に描かれた実施形態において、プレナム206は、上部プレート236の下面262に部分的に形成された凹部208に画成される。複数のホール210が、電解液ソース248からプレナム206に提供された電解液が処理中にプラテンアセンブリ230を介してかつ基板122と接触して均一に流れるように上部プレート236に形成される。プレナム206は、凹部208を囲む上部プレート236に結合されたカバー212によって部分的に境界を接している。
[0048]図3は、カバー212の一実施形態をより詳細に示す、プラテンアセンブリ230の部分的断面図である。カバー212は上部プレート236にシール結合される。図3に描かれた実施形態において、複数のファスナー312はカバー212を上部プレート236に対して付勢し、カバー212と上部プレート236間に配置されたプレナムシール314を圧縮する。プレナムシール314はガスケット、Oリング、リップシール、またはプロセス化学と矛盾しない他のシールであってもよい。
[0049]カバー212は第1のアパーチャ302と、第2のアパーチャ304と第3のアパーチャ306とを含む。第1および第2のアパーチャ302、304は、プレナム206をカバー212を介して電解液ソース248に結合する入口および出口を提供する。一実施形態において、第1および第2のアパーチャ302、304は、下部プレート234に形成されたホール340と一致する雄フィッティング308を受け入れるようにスレッド接続される。放射状シール310、例えばOリングやローブシールが、電解液がプレナム206からカバー212を通って漏れるのを防止する流体シールを提供するために、フィッティング308とホール340のボアとの間に配置される。
[0050]第3のアパーチャ306は、プレナム206内に配置された電解液から第3のアパーチャ306を隔離するシール316によって制限される。一実施形態において、シール316は、第1のバイオネットフィッティング318とプレナム206に配置された電解液との間に追加バリアを提供するために、第2のプレナムシール344の外側に位置付けられる。第3のアパーチャ306は、第1のバイオネットフィッティング318がここを通過できるように構成される。第1のバイオネットフィッティング318は、プレナム206に配置されかつ上部プレート236に結合されたコンタクトプレート320を、下部プレート234に配置されたソケット322に結合する。ソケット322は(図2に示されるように)、下部プレート326に形成された通路326に配置された第1の電力ライン324によって、ロータリーカプラー276を介して電源242に結合される。
[0051]第2のライン328は、下部プレート234の周縁に近接して配置されたソケット334を電源242に結合する下部プレート234を介して配置される。第2のバイオネットフィッティング332は、上部プレート236に配置されたコンタクト部材336に結合される。コンタクト部材336はスレッドホール338や、コンタクト部材336を処理パッドアセンブリ222に電気的に結合するのに適した上部プレート236の最上面260に暴露された他の要素を含む。図3に描かれた実施形態において、処理パッドアセンブリ222は第2のバイオネットフィッティング332によって電源242に結合される。
[0052]バイオネットフィッティング318、332および位置決めピン220はプレート234、236の整列を容易にするのに対して、上部プレート236が下部プレート234上に配置されると流体的かつ電気的接続がなされる。これは好都合なことに、プレート234、236間の堅固な電気的かつ流体的結合をアセンブリに提供する。
[0053]更に図2を参照すると、処理パッドアセンブリ222は電極292と、少なくとも1つの平坦化部分290とを含む。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の上方に延び、処理パッドアセンブリ222上で処理中の基板を電源242に電気的に結合するように適合される。
[0054]電極292はまた、電源242に結合されて、電位は基板と電極292間に確立されてもよい。一実施形態において、電極292は(図3に示されるように)、電極292を介して配置されかつコンタクト部材336のスレッドホール338と係合するファスナー380によって電源242に電気的に結合される。
[0055]電極292は一般的に、とりわけステンレス鋼、銅、アルミニウム、金、銀およびタングステンなどの導電性材料から構成される。電極292は固体であっても、電解液に対して不浸透性であっても、電解液に対して浸透性であっても、または穴があいていてもよい。図3に描かれた実施形態において、電極292はこれを介して電解液が流れるように構成される。電極292は浸透性であってもよく、またこれを介して形成されたホールやこれらの組み合わせを有する。電極292はプラテンアセンブリ230の最上面260に配置されて、プラテンアセンブリ230を介して電源242に結合される。
[0056]基板122から材料のバルクを除去するのに適した処理パッドアセンブリ222の実施形態は概して、実質的に誘電性である平坦化表面を含んでもよい。基板122から除去される導電性材料は基板122を実質的にカバーしているので、基板122をバイアスするコンタクトはほとんど必要ない。基板122から材料の残渣を除去するのに適した処理パッドアセンブリ222の実施形態は概して、実質的に導電性である平坦化表面を含んでもよい。基板122から除去される導電性材料は、基板122上に配置された材料の隔離アイランドを備えているため、基板122をバイアスするためにより多くのコンタクトが必要である。
[0057]一実施形態において、処理パッドアセンブリ222の平坦化層290は、ポリウレタンパッドなどの、誘電性の平坦化表面364を含んでもよい。本発明から利点を得るように適合可能な処理パッドアセンブリの例は、(「CONDUCTIVE PLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL PLANARIZING」と題された)Y.Huらによって2003年6月6日に提出された米国特許出願第10/455,941号と、(「CONDUCTIVE PLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL PLANARIZING」と題された)Y.Huらによって2003年6月6日に提出された米国特許出願第10/455,895号に説明されており、両方とも全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0058]図4は、2つのコンタクトアセンブリ250を介するバルクECMPステーション128の部分的断面図であり、図5A〜Bは、図4に示されたコンタクトアセンブリ250の側面図および分解図である。プラテンアセンブリ230は、これから突出し、かつ処理中に基板122の表面をバイアスするように適合された電源242に結合された少なくとも1つのコンタクトアセンブリ250を含む。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の一部、または個別の要素に結合されてもよい。2つのコンタクトアセンブリ250が図4に示されているが、任意の数のコンタクトアセンブリが利用されてもよく、また上部プレート236の中心線に対して多数の構成で分布されてもよい。
[0059]コンタクトアセンブリ250は概して上部プレート236を介してコンタクトプレート320に電気的に結合されており、また処理パッドアセンブリ222に形成されたそれぞれのアパーチャ468を少なくとも部分的に介して延びる。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にわたって所定の構成を有するように選択されてもよい。事前画成されたプロセスについて、個々のコンタクトアセンブリ250が異なるアパーチャ468に再度位置付けられてもよいのに対して、コンタクトアセンブリを含有しないアパーチャはストッパー492によって栓をされたり、プレナム206から基板への電解液の流れを可能にするノズル494によって充填されたりしてもよい。本発明から利点を得るように適合可能な一コンタクトアセンブリが、Butterfieldらによって2003年5月23日に提出された米国特許出願第10/445,239号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0060]図4に関して以下に説明されるコンタクトアセンブリ250の実施形態はローリングボールコンタクトを描いているが、コンタクトアセンブリ250は代替的に、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や上面を有する構造やアセンブリを備えてもよい。例えば、コンタクトアセンブリ250は、とりわけ導電性粒子をその中に分散しているポリマーマトリクスや導電性被覆ファブリックなどの導電性材料や導電性複合物(つまり、導電素子は、上面を備える材料によって一体的に分散されるか、これを備えている)で作られている上部層を有する構造を含んでもよい。適切なコンタクトアセンブリの他の例は、Huらによって2003年11月3日に提出された米国仮特許出願第60/516,680号に説明されており、これはその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0061]一実施形態において、コンタクトアセンブリ250の各々は中空ハウジング402と、アダプター404と、ボール406と、コンタクト要素414とクランプブッシング416とを含む。ボール406は導電性外面を有しており、ハウジング402に移動可能に配置されている。ボール406は、平坦化表面364から延びるボール406の少なくとも一部を有する第1の位置と、ボール406が平坦化表面364と同一表面である少なくとも1つの第2の位置とに配置されてもよい。ボール406は概して、基板122をコンタクトプレート320を介して電源242に電気的に結合するのに適している。
[0062]電源242は概して正の電気的バイアスを処理中のボール406に提供する。平坦化基板間で、電源はボール406を負にバイアスして、プロセス化学によるボール406への攻撃を最小化する。
[0063]ハウジング402はプロセス化学と矛盾しない誘電体材料から製作される。一実施形態において、ハウジング402はPEEKでできている。ハウジング402は第1の端408と第2の端410とを有する。ドライブ部材412が、コンタクトプレート320へのコンタクトアセンブリ250の設置を容易にするために、第1の端408に、および/またはこの上に形成される。ドライブ部材412はスパナレンチ用のホール、1つ以上のスロット、(例えばTORX(登録商標)や六角ドライブなど用の)凹状ドライブ部材や、とりわけ(レンチフラットや六角ヘッドなどの)突出ドライブ部材であってもよい。第1の端408は更に、ボール406がハウジング402の第1の端408からなくなるのを防ぐシート426を含む。シート426は場合により、ボール406とシート412間のハウジング402から流体を流出させる1つ以上の溝448をその中に形成して含んでもよい。ボール406の後に(past)に流体を維持することは、ボール406を攻撃するというプロセス化学の傾向を極力小さくすることがある。
[0064]コンタクト要素414はクランプブッシング416とアダプター404間に結合される。コンタクト要素414は概して、ハウジング402内のボール位置の範囲によって実質的または完全にアダプター404とボール406を電気的に接続するように構成される。一実施形態において、コンタクト要素414はスプリング形態で構成されてもよい。
[0065]図4および図5A〜図5Bに描かれかつ図6に詳述された実施形態において、コンタクト要素414はポーラーアレイにここから延びる複数の屈曲部444を有する環状ベース442を含む。屈曲部444はベース442から遠位端608に延びる2つのサポート要素602を含む。サポート要素602は複数の段604によって結合されて、以下更に述べるように、ごくわずかな圧力低下によってコンタクト要素416を流れることを容易にするアパーチャ610を画成する。ボール406に接触するように適合されたコンタクトパッド606は、各屈曲部444の遠位端608でサポート要素602を結合する。屈曲部444は概して、プロセス化学との併用に適した弾性かつ導電性材料から製作される。一実施形態において、屈曲部444は金メッキされたベリリウム銅から製作される。
[0066]図4および5A〜図5Bに戻ると、クランプブッシング416は、スレッドポスト522がここから延びるフレアヘッド524を含む。クランプブッシングは誘電体または導電性材料のいずれか、またはこれらの組み合わせから製作されてもよく、一実施形態においては、ハウジング402と同じ材料から製作される。フレアヘッド524は屈曲部444を、コンタクトアセンブリ250の中心線に対して鋭角に維持しており、コンタクト要素414のコンタクトパッド606は、ボール406の表面周辺に広がり、コンタクトアセンブリ250の組み立て時に、かつボール406の運動範囲において屈曲部444に対する屈曲、拘束および/またはダメージを防止するように位置付けられる。
[0067]クランプブッシング416のポスト522はベース422のホール546を介して配置され、またアダプター404を介して形成された通路436のスレッド部分440にスレッド接続される。クランプブッシング416を介して形成された通路418は、フレアヘッド524に配置された端にドライブ部材420を含む。同様に、通路436は、スレッド部分440に対向する端にドライブ部材438を含む。ドライブ部材420、430は上記のものと類似していてもよく、一実施形態においては、六角ドライバとの併用に適した六角形ホールである。クランプブッシング424は、コンタクト要素414や他のコンポーネントにダメージを与えることなく、コンタクト要素414とアダプター404間の良好な電気的接触を保証するレベルに締められる。
[0068]アダプター404は概してプロセス化学と矛盾しない導電性材料から製作され、一実施形態においてはステンレス鋼から製作される。アダプター404は、一方の側から延びるスレッドポスト430と、対向する側から延びるボス434とを有する環状フランジ432を含む。スレッドポスト430は、コンタクトアセンブリ250におけるそれぞれのボール406を電源242に結合する上部プレート236の凹部208に配置されたコンタクトプレート320と一致するように適合される。
[0069]ボス434はハウジング402の第2の端410に受け取られ、コンタクト要素414をこれにクランプで締めるための表面を提供する。ボス434は更に、ハウジング402に形成されたホール504を介して配置されたファスナー502と係合するボス434の側部に配置された少なくとも1つのスレッドホール506を含むことによって、ハウジング420をアダプター404に固定して、この中にボール406を捕捉することができる。図5Aに描かれた実施形態において、皿ホール504によってハウジング402をアダプター404に結合するための3つのファスナーが示される。ハウジング402およびアダプター404は、とりわけステーキング、接着、接合、圧入、ドエルピン、スプリングピン、リベットおよび保持リングなどの代替方法やデバイスによって締結されてもよいことが想定されている。
[0070]ボール406は固定または中空であってもよく、一般的に導電性材料から製作される。例えば、ボール406は、金属、導電性ポリマー、または金属類、導電性カーボンまたはグラファイトなどの導電性材料で充填されたポリマー材料、とりわけ導電性材料から製作されてもよい。代替的には、ボール406は、導電性材料で被覆された固体または中空コアから形成されてもよい。コアは非導電性であってもよく、また導電性カバリングで少なくとも部分的に被覆されてもよい。適切なコア材料の例は、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)または(TORLON(登録商標)などの)ポリアミドイミド(PAI)などを含む。
[0071]一実施形態において、コアは、ボール406が平坦化時に基板122と接触する場合に変形するポリウレタンなどの弾力的つまり弾性ポリマーから選択されてもよい。コアに利用されてもよい材料の例は、弾力的有機ポリマー類、エチレンプロピレンジエン(EDPM)、ポリアルケン類、ポリアルキン類、ポリエステル類、ポリ芳香族アルケン類/アルキン類、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタンおよびこれらの組み合わせを含むものがある。コア材料の例には、シロキサンなどの無機ポリマー類や、ポリシリコンおよびポリシランなどの有機または無機結合材料を含むものもある。ボール406が変形すると、ボール406と基板間の接触面積は増加し、これによってボール406と、基板122上に配置された導電層との間の電流の流れを改良し、平坦化の結果を改良することができる。
[0072]一実施形態において、ボール406は(銅合金を含む)銅の外面を有しており、また固体や中空であってもよく、または異なるコア材料を有してもよい。別の実施形態において、ボール406は貴金属の外面を含んでもよい。別の実施形態において、ボール406は、TORLON(登録商標)および金層間のシード層として銅を使用して、導電性金層で被覆されたTORLON(登録商標)ポリマーコアを含んでもよい。別の例はTORLON(登録商標)や、銅や他の導電性材料の層で被覆された他のポリマーコアである。他の適切な軟質導電性材料は銀、銅および錫などを含むがこれらに制限されない。
[0073]ボール404は概して、スプリング、バイオネットまたは流力のうちの少なくとも1つによって平坦化表面364に向かって起動される。図4に描かれた実施形態において、アダプター404およびクランプブッシング416によって形成された通路436、418は上部プレート236を介して電解液ソース248に結合される。電解液ソース248は通路436および418を介して中空ハウジング402の内部に電解液を提供する。電解液はシート426とボール406間のハウジング402から出るため、ボール406は処理中に平坦化表面364に向かってかつ基板122と接触してバイアスされる。
[0074]ボール406にかかる力はハウジング402内のボール406の異なる仰角に一貫するように、リリーフつまり溝428がハウジング402の内壁に形成されて、屈曲部444の遠位端(図6の608)を受け入れ、ボール408を通過する電解液の流れを制限することを防止する。シート426から離れて配置された溝428の端は概して、ボール406が低い位置にある場合にボール406の直径以下であるように構成される。
[0075]一実施形態において、処理化学によるコンタクトアセンブリ250および/またはボール406への電気化学的攻撃は、コンタクトアセンブリ250および/またはボール406を平坦化時に基板の下方に維持することによって最小限にされる。これは、コンタクトアセンブリ250を事前画成された場所に位置付けることによって、または基板をボール406の上方に維持するように基板とプラテンアセンブリ230間の相対的運動をプログラミングすることによって達成されてもよい。ボール406が押し下げられると、平坦化材料222は各ボール406の周辺に流体シールを提供するように構成されてもよく、これによって電極292とボール406間の電解液を介する直接の電気経路を妨げることによって、ボール406に対する基板上の導電性材料に対して化学反応を優先することができる。
[0076]代替的または追加的に、図13に描かれるように、コンタクトアセンブリ250および/またはボール406への電気化学的攻撃は腐食シールド1302の使用によって最小限にされることがある。腐食シールド1302は概して、コンタクトアセンブリ250を囲む導電性材料1304を含む。一実施形態において、導電性材料1304は電源242に結合される。導電性材料242はハウジング402、コンタクトプレート320を介して、または個別の接続を介して電源242に結合されてもよい。代替的には、導電性材料1304は異なる電源(図示せず)に結合されてもよい。導電性材料1304は、グラファイト、導電性ポリマーおよび貴金属類などの非腐食材料を備えてもよい。代替的には、導電性材料1304はコンタクト要素と同じ材料、例えば銅を備えてもよい。
[0077]ギャップ1306は導電性材料1304を電極292から分離する。代替的には、ギャップ1306は、PEEKなどの、プロセス化学と矛盾しない誘電体で充填されてもよい。処理中に、アパーチャ468は電解液ソース248からの電解液で充填される。電解液が導電性材料1304と電極292の両方と接触しているために、電解液とボール406の局所的電位差は最小となり、ボール406の電食を少なくすることができる。
[0078]腐食シールド1302は図4に示されたコンタクトアセンブリ250の実施形態について描かれているが、本明細書に説明されるような腐食シールド1302はコンタクトアセンブリ250の他の実施形態や、コンタクト部材の腐食が最小限にされることが望ましい他のコンタクトアセンブリでの使用に適合されてもよい。複数のコンタクトがハウジングに配置されている実施形態において、例えば図9に描かれた実施形態において、腐食シールド1302は各コンタクト周辺に、またはハウジング周辺に提供されてもよい。
[0079]別の実施形態において、リンス流体ソース450がセレクタバルブ452を介して電解液ソース248とコンタクトアセンブリ250との間に結合されてもよい。セレクタバルブ452によって、脱イオン水などのリンス流体は(基板がプラテンアセンブリ230上で研磨中でない)アイドル期間にボール406を流れて、ボール406が処理化学によって攻撃されるのを防止する。電解液ソース248およびリンス流体ソース450をプレナム260に選択的に結合させるために他の構成が利用されてもよいこと、または電解液ソース248とリンス流体ソース450が単一の流体送出システムを備えてもよいことが想定されている。簡単な構成で、常時ボール周辺の処理化学の流出を保つことは、(触媒副生成物をボールから除去することによって)プロセス化学におけるボールの自己触媒反応を実質的に防ぐことによって、静的プロセス化学の存在を排除することによってボールへの化学的攻撃を最小限にすることができることも想定されている。
[0080]図2に戻ると、プラテンアセンブリ230は、これに結合されたソニックトランスデューサ254を含んでもよい。トランスデューサ254はプラテンアセンブリ230を振動させるように適合されており、これによってコンタクトアセンブリ250の(図4に見られる)ハウジング402内のボール406の移動および/または回転を誘導する。「結合された」という用語が、トランスデューサ254がボール406の移動を誘導するようにプラテンアセンブリ230に対してトランスデューサ254を接続する、埋め込む、締結する、積み重ねる、成形する、接合する、接着するまたは他の方法で位置付けることを含むことを意図している点を当業者は認識する。トランスデューサ254は、コンタクトアセンブリ250内のボール運動を誘導するために基板の平坦化の間のアイドル期間中に起動されてもよく、これによってボール406への処理化学の影響を小さくすることができる。代替的には、PEEKやPPSなどの、処理化学と矛盾しない軟質材料で作られる回転ディスクは、ボールの回転を誘導するためにアイドル期間中にそのコンタクトアセンブリをカバーすることができ、したがって以下図12を参照して説明されるようにボールへの静的化学的攻撃を最小限にすることができる。
[0081]場合により、プラテンアセンブリ230は、ここに配置された犠牲金属258を含んでもよい。犠牲金属258はプラテンアセンブリ230の最上面260に、アパーチャ、へこみまたはスロット256の形態で暴露されてもよい。平坦化材料222の最上面260上に配置されたプロセス化学が犠牲金属258とボール406に接触して湿らせている限り、犠牲金属258はコンタクトアセンブリ250から近くまたは遠くに位置付けられてもよい。犠牲金属258は更に、プラテンアセンブリ230を介して(図4に見られる)ボール406に電気的に結合される。犠牲金属258は、ボール406の外面を備える材料に対するプロセス化学と優先的に反応する材料、例えば亜鉛から形成されることによって、プロセス化学によるボール406への攻撃を最小限にすることができる。本明細書に説明されたボールを保護するための手段は、処理化学による化学的攻撃からボールを保護するために個別または共同で利用可能である。
[0082]図7は、コンタクトアセンブリ700の別の実施形態をこの中に配置しているバルクECMPステーション790の別の実施形態の斜視図であり、図8〜9はコンタクトアセンブリ700の斜視図および部分的断面図である。ECMPステーション790は、(図7に部分的に示される)処理パッドアセンブリ760をサポートするプラテンアセンブリ750を含む。プラテンアセンブリ750は、これから延び、電源242に結合された少なくとも1つのコンタクトアセンブリ700を含む。コンタクトアセンブリ700は処理中に(図9に示された)基板122の表面を電気的にバイアスするように適合される。プラテンアセンブリ750の中心に結合された1つのコンタクトアセンブリ700が図7に示されているが、任意の数のコンタクトアセンブリが利用されてもよく、またプラテンアセンブリ750の中心線に対して多数の構成で分布されてもよい。コンタクトアセンブリ700はまた、図4について上記されたように、基板122をバイアスするのに適した導電性上面を有する構造を備えてもよい。
[0083]処理パッドアセンブリ760は、上記の実施形態のいずれかを含む、基板の処理に適した任意のパッドアセンブリであってもよい。処理パッドアセンブリ760は電極962と平坦化層966とを含んでもよい。一実施形態において、処理パッドアセンブリ760の平坦化層966は、ポリウレタンパッドなどの、誘電性の平坦化表面964を含んでもよい。別の実施形態において、処理パッドアセンブリ760の平坦化層966は、導電性であるか、または導電性粒子が分散されているポリマーマトリクスや、とりわけ導電性被覆ファブリックなどの導電性複合物で作られる平坦化表面964を含んでもよい(つまり導電素子は平坦化表面を備える材料と一体的に分散されるか、これを備えている)。平坦化表面964が導電性である実施形態において、平坦化表面964および電極962は、コンタクトアセンブリ700と導電性平坦化表面964間で電力が選択的にスイッチされて、基板122を処理パッドアセンブリ760から持ち上げずに基板122からのバルク金属の除去および残渣金属の除去をそれぞれ容易にするスイッチ996を介して(破線で示される)電源242に結合されてもよい。バルクECMPステーション128もまた導電性処理パッドアセンブリによって同様に構成されてもよいことが想定されている。
[0084]コンタクトアセンブリ700は概して、プラテンアセンブリ750に配置された導電性コンタクト端子910に結合されており、また処理パッドアセンブリ760に形成されたアパーチャ968を少なくとも部分的に介して延びる。コンタクトアセンブリ700は複数のボール406を保持するハウジング802を含む。ボール406はハウジング802に移動可能に配置されており、また平坦化表面964の上方に延びるボール406の少なくとも一部を有する第1の位置と、ボール406が平坦化表面964と同一表面にある少なくとも1つの第2の位置とに配置されてもよい。ボール406は概して、基板122を電気的にバイアスするのに適している。
[0085]ハウジング802は、多数の平坦化サイクルの後のコンタクトアセンブリ700の交換を容易にするために、プラテンアセンブリ750に除去可能に結合される。一実施形態において、ハウジング802は複数のスクリュー808によってプラテンアセンブリ750に結合される、ハウジング802は、この間にボール406を保持する下部ハウジング806に結合された上部ハウジング804を含む。上部ハウジング804はプロセス化学と矛盾しない誘電体材料から製作される。一実施形態において、上部ハウジング804はPEEKでできている。下部ハウジング806はプロセス化学と矛盾しない導電性材料から製作される。一実施形態において、下部ハウジング806はステンレス鋼や他の導電性材料でできている。下部ハウジング806はバイオネットフィッティング912によって、電源242に結合されたコンタクト端子910に結合される。ハウジング804、806は、とりわけスクリュー止め、ボルト止め、リベット止め、接合、ステーキングおよびクランプを含む多数の方法で結合されてもよいが、これらに制限されない。図7〜9に描かれた実施形態において、ハウジング804、806は複数のスクリュー908によって結合される。
[0086]ボール406は、ハウジング804、806を介して形成された複数のアパーチャ902に配置される。アパーチャ902の各々の上部は、上部ハウジング804からアパーチャ902に延びるシート904を含む。シート904は、ボール406がアパーチャ902の上端から出るのを防ぐように構成される。
[0087]コンタクト要素414は、ボール406を下部プレート806に電気的に結合するために各アパーチャ902に配置される。コンタクト要素414の各々はそれぞれのクランプブッシング416によって下部プレート806に結合される。一実施形態において、クランプブッシング416のポスト522は、ハウジング802を介して形成されたアパーチャ902のスレッド部分914にスレッド接続される。
[0088]処理中に、ハウジング802内に配置されたボール406は、スプリング、バイオネットまたは流力のうちの少なくとも1つによって平坦化表面760に向かって起動される。ボール406は、コンタクト要素414および下部プレート806を介して基板122を電源242およびコンタクト端子910に電気的に結合する。ハウジング802を流れる電解液は電極962とバイアスされた基板122間に導電性経路を提供することによって、電気化学機械的平坦化プロセスを駆動することができる。
[0089]図9に描かれた実施形態において、プレナム940がプラテンアセンブリ750の下部プレート942に形成されてもよい。電解液ソース248はプレナム940に結合されており、またコンタクトアセンブリ700のアパーチャ902を介して平坦化表面760に電解液を流す。この構成において、上部プレート944は場合により、下部プレート942と一体型のコンポーネントであってもよい。プレナム940は代替的に、上記のように上部プレート944に配置されてもよい。
[0090]図10は、バルクECMPステーション1000の別の実施形態の分解簡略化断面図である。バルクECMPステーション1000は、基板(図示せず)が処理される処理パッドアセンブリ1004をサポートするプラテンアセンブリ1002を含む。電解液はプラテンアセンブリ1002を介して、または処理パッドアセンブリ1004の上面に隣接して位置付けられたノズル1006によって、電解液ソース248から平坦化材料1004の上面に送出されてもよい。
[0091]図10に描かれたパッドアセンブリ1004は電源242に結合されており、電極1016にサブパッド1014を挟持する導電性パッド1012を含む。一般的に、導電性パッド1012、サブパッド1014および電極1016は固定されて、プラテンアセンブリ1002からのパッドアセンブリ1004の除去および交換を容易にする一体型ボディを共に形成する。代替的には、導電性パッド1012、サブパッド1014および電極1016は、とりわけ縫合、拘束、ヒートステーキング、リベット止め、スクリュー止めおよびクランプを含む他の方法やこれらの組み合わせによって結合されてもよい。
[0092]導電性パッド1012はパッド本体1018と1つ以上の導電素子1020とを含む。導電素子1020は電源242に結合されて、(図2に見られるように)基板122の表面に接触するために平坦化ヘッド204に面しているパッド本体1018の上面1008から延びて、これと同一平面で、またはこれに暴露されるように適合される。
[0093]パッド本体1018はプロセス化学と矛盾しないポリマー材料から製作されてもよく、この例はポリウレタン、ポリカーボネート、フッ素重合体類、PTFE、PTFA、ポリフェニレンサルファイド(PPS)またはこれらの組み合わせ、および平坦化基板表面に使用される他の平坦化材料を含む。パッド材料は(複数の)導電性材料の1つ以上の層で被覆されてもよい。パッド本体1018は、導電素子1020がこの中に懸濁および分散されているポリマー結合剤であってもよい。例証的材料は、ポリウレタンおよび/またはフィラーと混合されたポリウレタンで作られるものを含み、これらはデアウェア州、ニューアークにあるRodel,Inc.,から市販されている。圧縮可能な材料の層などの、この他の従来の平坦化材料もまたパッド本体1018に利用されてもよい。圧縮可能な材料は、ウレタンやフォームで濾過された(leached)圧縮フェルトファイバなどの軟質材料を含むが、これらに制限されない。パッド本体1018は概して約10〜約100milsの厚さである。
[0094]パッド本体1018は第1のサイド1022と第2のサイド1024とを有する。第1のサイド1022は処理中に基板122に接触するように適合されており、また平坦化性能を高めるために溝、エンボスまたは他のテクスチャを含んでもよい。パッド本体1018は固体であっても、電解液に対して不浸透性であっても、電解液に対して浸透性であっても、または穴があいていてもよい。第1のサイド1022は任意に1つ以上のスロット1026や、導電素子1020を保持する他の部材を含んでもよい。図10に描かれた実施形態において、パッド本体1018は、これを介して電解液が流れるように適合された複数のアパーチャ1010によって穴があけられている。
[0095]導電性材料1020は導電性ポリマー類、導電性材料によるポリマー複合物、導電性金属類またはポリマー類、導電性フィラー、グラファイト材料または導電性ドープ材料、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。導電素子1020は概して、バルク抵抗率、つまり約10Ω/cm以下のバルク表面抵抗率を有する。導電素子1020は、カーボンファイバや、処理中に基板に接触する他の導電性の柔らかい(つまり柔軟性の)材料などの、複数の導電性ファイバ、ストランドおよび/または柔軟性フィンガであってもよい。代替的には、導電素子1020は、ローラー、ボール、ロッド、バー、メッシュ、または導電性パッド1012上に配置された基板と電源242間の導電性接触を容易にする他の形状であってもよい。
[0096]導電素子1020が導電性フィラー、粒子またはポリマー結合剤1030に配置された他の材料である、または導電素子1020が導電性被覆を有する(場合により、導電性箔1034をその上に有する)ファブリック1032である実施形態において、パッド本体1018は、処理パッドアセンブリ1004の幅にわたって電源242によって印加された電圧の均一な分布を保証するために導電性裏地1036を有してもよい。場合により、このような実施形態はまた、導電性裏地1036とサブパッド1014間に配置された介在層1038を含んでもよい。介在層1038は概してサブパッド1014よりも硬く、機械的サポートをパッド本体1018に提供する。本発明から利点を得るように適合可能な導電性パッドの例は、2002年5月7日に提出された米国特許出願第10/140,010号と、2002年8月2日提出された米国特許出願第10/211,262号に説明されており、両方ともその全体を参照として本明細書に組み込まれている。
[0097]サブパッド1014はパッド本体1018の第2のサイド1022に結合される。サブパッド1014は一般的に、パッド本体1018の材料よりも軟質つまりより柔らかい材料から製作される。パッド本体1018とサブパッド1014間の硬度およびデュロメーターの差は、所望の平坦化/メッキ性能を生成するように選択されてもよい。サブパッド1014はまた、圧縮力のあるものであってもよい。適切な裏地材料の例は、フォームポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、および平坦化化学と矛盾しないプラスチックを含むが、これらに制限されない。
[0098]サブパッド1014は固体であっても、電解液に対して不浸透性であっても、電解液に対して浸透性であっても、または穴があけられていてもよい。図3に描かれた一実施形態において、サブパッド1014は電解液がこれを介して流れるように構成されており、また浸透性であってもよく、これを介して形成されたホールやこれらの組み合わせを有してもよい。図3に描かれた実施形態において、サブパッド1014は、ここを通って電解液が流れるように適合された複数のアパーチャ1028によって穴があけられる。サブパッド1014のアパーチャ1028は一般的に、パッド本体1018のアパーチャ1010と整列するが、必ずしもそうではない。
[0099]電極1016は一般的に、金属、導電性合金、金属被覆ファブリック、導電性ポリマーおよび導電性パッドなどの耐腐食性導電性材料で構成される。導電性金属はSn、Ni、CuおよびAuなどを含む。導電性金属もまた、Cu、ZnおよびAlなどの活性金属上に被覆されたSn、NiまたはAuなどの耐腐食性金属を含む。導電性合金は無機合金と、とりわけ青銅、黄銅、ステンレス鋼またはパラジウム錫合金などの金属合金とを含む。金属被覆ファブリックは、耐腐食性金属被覆によって織込みまたは不織であってもよい。導電性パッドはポリマーマトリクスで配置された導電性フィラーからなる。電極1016もまた、マルチゾーン(multi−zoned)電極が利用される場合には、ゾーン間のクロストークを最小限にするために電解液化学と矛盾しない材料から製作されるべきである。例えば、電解液化学において安定的な金属はゾーンクロストークを最小限にすることができる。
[00100]金属が電極1016の材料として使用される場合、これは固体シートであってもよい。代替的には、電極1016は金属スクリーンから形成されてもよく、または隣接層への接着性を大きくするために穴があけられてもよい。電極1016はまた、隣接層への接着性を大きくするための接着プロモータによって提供(primed)されてもよい。穴があけられたり、または金属スクリーンから形成された電極1016はまた、より大きな表面積を有しており、これは処理中の基板除去率を更に大きくする。
[00101]電極1016が金属スクリーン、穴あき金属シートまたは導電性ファブリックから製作される場合、電極1016の一方の側は、隣接層への接着性を更に大きくするために電極1016の開口を貫通するポリマー層によって積層、被覆、または成形されてもよい。電極1016が導電性パッドから形成される場合、導電性パッドのポリマーマトリクスは、隣接層に適用される接着剤に対する高親和性つまり相互作用を有してもよい。
[00102]一実施形態において、電極1016はパッド本体1018に対向するサブパッド1014の側部に結合される。電極1016は固体であっても、電解液に対して不浸透性であっても、電解液に対して浸透性であっても、または穴があけられてもよい。図3に描かれた実施形態において、電極1016はここを介して電解液が流れるように構成される。電極1016は浸透性であってもよく、これを介して形成された穴やこれらの組み合わせを有してもよい。電極1016はプラテンアセンブリ1002の上面1060に配置されて、また電源242に結合される。電極1016と導電素子1020を結合するリードは、平坦化材料1004の除去および交換を更に容易にするために、1つ以上の切断(disconnects)1066を使用して電源242に結合されてもよい。電極1016と、本明細書に説明された他の電極は複数の独立してバイアス可能な電極セグメント、例えば同心電極および電極アークセグメントなどを備えてもよいこともまた想定されている。電極セグメント間のインタフェースはインターロックまたは非線形構成を有してもよいことが想定されている。
[00103]処理システム100の例証的動作モードの一部が主に図2を参照して説明される。動作において、基板122は平坦化ヘッド204に保持されて、バルクECMPステーション1128のプラテンアセンブリ230に配置された処理パッドアセンブリ222上に移動される。平坦化ヘッド204は、基板122を平坦化材料と接触させて置くためにプラテンアセンブリ230に向かって下げられる。電解液が出口274を介して処理パッドアセンブリ222に供給されて、処理パッドアセンブリ222に流入する。
[00104]バイアス電圧が、導電性パッド1012の導電素子362とパッドアセンブリ222の電極1016との間に電源242から印加される。導電素子362は基板と接触しており、これにバイアスを印加する。電極1016と基板122間のアパーチャ312、318を充填する電解液は電源242と基板122間に導電性経路を提供して、陽極溶解方法によって、基板122の表面に配置された銅などの導電性材料を除去することになる電気化学機械的平坦化プロセスを駆動する。
[00105]基板122がバルクECMPステーション128での導電性材料の除去によって適切に平坦化されると、平坦化ヘッド204は、プラテンアセンブリ230および処理パッドアセンブリ222との接触から基板122を除去するために上げられる。基板122は、平坦化モジュール106からの除去前に更に処理するために、別のバルクECMPステーション、残渣ECMPステーション130またはCMPステーション132のうちの1つに移送されてもよい。
[00106]図11は、ボール調整デバイス1102を有するバルクECMPステーション1100の一実施形態の簡略化断面図である。ボール調整デバイス1102はプラテンアセンブリ230に隣接して配置されており、図11に示されるように、プラテンアセンブリ230のない第1の位置と、プラテンアセンブリ230上の第2の位置との間で回転されてもよい。
[00107]ボール調整デバイス1102は、プラテンアセンブリ230の最上面260に略平行な配向を有するパッド1104を含む。パッド1104は、基板の平坦化の間のプロセスアイドル時間中に最上面260から延びる1つ以上のボール406と接触しつつ、プラテンアセンブリ230上に配置された処理パッドアセンブリ222に対する離間関係を維持するように適合される。ボール調整デバイス1102と、これと接触している1つ以上のボール406との間の相対的運動によってボール406が回転することによって、プロセス化学によるボール406への攻撃を少なくすることができる。ボール調整デバイス1102と1つ以上のボール406間の相対的運動は、調整デバイス1102を掃引することによって、プラテンアセンブリ230を回転させることによって、パッド1104を回転させることによって、これらの組み合わせ、またはボール406の回転を誘導するのに適した他の運動によって提供されてもよい。
[00108]一実施形態において、パッド1104はポリマー材料から製作されてもよい。代替的には、パッド1104は、金属などの導電性材料、導電性ポリマー、または導電性材料がその中に配置されているポリマーから製作されてもよい。パッド1104が導電性である実施形態において、パッド1104は、ボール406をプロセス化学から更に保護するために負バイアスされてもよい。ボール406をプロセス化学から保護するための上記方法論は調整デバイス1102と関連して、または他の組み合わせで利用されてもよいことが想定されている。
[00109]図12は、残渣ECMPステーション130の一実施形態の断面図である。第2のECMPステーション130は概して、全導電性処理パッドアセンブリ1204をサポートするプラテン1202を含む。プラテン1202は、処理パッドアセンブリ1204を介して電解液を送出するために上記のプラテンアセンブリ230に類似して構成されてもよく、またはプラテン1202は、処理パッドアセンブリ1204の平坦化表面に電解液を供給するように構成された流体送出アーム1206をこれに隣接して配置してもよい。
[00110]一実施形態において、処理パッドアセンブリ1204は導電性パッド1210と電極1214間に挟持された介在パッド1212を含む。導電性パッド1210は、この最上部処理表面にわたって略導電性であり、また概して、導電性粒子がこの中に分散しているポリマーマトリクスや、とりわけ導電性被覆ファブリックなどの導電性材料や導電性複合物で作られる(つまり、導電素子は、平坦化表面を備える材料によって一体的に分散されるか、これを備えている)。導電性パッド1210、介在パッド1212および電極1214は、上記の導電性パッド966、1012、裏地1014および電極1016のように製作されてもよい。処理パッドアセンブリ1204は、電極1214と導電性パッド1210の最上面1220との間を電解液が流れるように、概して浸透性であるか、穴があけられている。図12に描かれた実施形態において、処理パッドアセンブリ1204は、電解液がここを流れるように、アパーチャ1222によって穴があけられている。一実施形態において、導電性パッド1210は、導電性ファイバ上に配置されたポリマーマトリクス上に配置された導電性材料、例えば織込み銅被覆ポリマー上に配置されたポリマーマトリクスの錫粒子から構成される。導電性パッド1210はまた、図7の実施形態のコンタクトアセンブリ700に利用されてもよい。
[00111]導電性箔1216は更に、導電性パッド1210とサブパッド1212間に配置されてもよい。箔1216は電源242に結合されて、電源242によって印加された電圧の、導電性パッド1210にわたる均一な分布を提供する。更に、パッドアセンブリ1204は介在パッド1218を含んでもよく、これは箔1216と共に、下地導電性パッド1210に対して機械的強度を提供する。箔1216および介在パッド1218は、上記の介在層1038および導電性裏地1036と同様に構成されてもよい。
[0100]処理システム100の例証的動作モードの別の部分が主に図12を参照して説明される。動作において、平坦化ヘッド204に保持される基板122は、残渣ECMPステーション130のプラテンアセンブリ1202に配置された処理パッドアセンブリ1204上に移動される。平坦化ヘッド204は、導電性パッド1210の最上面1220と接触して基板122を置くためにプラテンアセンブリ1202に向かって下げられる。電解液は送出アーム1206を介して処理パッドアセンブリ222に供給されて、処理パッドアセンブリ1204に流入する。
[0101]バイアス電圧が、導電性パッド1210の最上面1220とパッドアセンブリ1204の電極1214との間に電源1218から印加される。導電性パッド1210の最上面1220は基板と接触しており、電気的バイアスをこれに印加する。電極1214と基板122間のアパーチャ1222を充填する電解液は、電源1218と基板1222間に導電性経路を提供して、陽極溶解方法によって、基板122の表面に配置された銅などの導電性材料を除去することになる電気化学機械的平坦化プロセスを駆動する。導電性パッド1210の最上面1220が完全に導電性であれば、バルクECMPステーション128での処理によって完全に除去されていない別個の銅アイランドなどの残渣材料が効率的に除去されてもよい。
[00102]基板122が、残渣ECMPステーション130での残渣導電性材料の除去によって適切に平坦化されると、平坦化ヘッド204は、プラテンアセンブリ1202および処理パッドアセンブリ1204との接触から基板122を除去するために上げられる。基板122は、平坦化モジュール106からの除去前の更なる処理のために、別の残渣ECMPステーションや、CMPステーション132のうちの1つに移送されてもよい。
[00103]したがって、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および方法を提供する。装置は好都合なことに、基板からのバルクおよび残渣材料の効率的な除去を容易にしつつ、処理の間のアイドル期間中のダメージからプロセスコンポーネントを保護する。本明細書での教示によって説明されたように配列された装置はバルクECMPステーション128のみによって、残渣ECMPステーション130のみによって、従来のCMPステーション132と共働して配列された1つ以上のバルクおよび/または残渣ECMPステーション130によって、またはこれらの組み合わせによって構成されてもよいことが想定されている。本明細書での教示によって説明されたような方法および装置は、電極および基板に印加されたバイアスの極性を反転させることによって材料を基板に堆積させるために利用されてもよいことが想定されている。
[00104]上記は本発明の実施形態を意図しているが、本発明の他の更なる実施形態もこの基本的主旨から逸脱することなく考案されてもよく、この範囲は以下の請求項によって判断される。
128…バルクECMPステーション、222…処理パッドアセンブリ、290…平坦化部分、292…電極、236…上部プレート、210…ホール、260…最上面、220…位置決めピン、234…下部プレート、212…カバー、250…コンタクトアセンブリ、202…ドライブシステム、152…平坦化ヘッドアセンブリ、150…アーム、122…基板、204…平坦化ヘッド、214…ハウジング、224…保持リング、280…真空ポート、206…プレナム、258…犠牲金属、256…スロット、230…プラテンアセンブリ、208…凹部、134…カルーセル、140…マシーンベース、232…モータ、242、244…電源、246…真空ソース、276…ロータリーカプラー、248…電解液ソース、238…軸受、240…磁気素子、254…トランスデューサ。
Claims (42)
- 基板を処理するためのセルであって
サポート表面を有するプラテンアセンブリと、
前記プラテンアセンブリ上に配置された電極と、
前記プラテンアセンブリ内に画成されたプレナムと、
前記サポート表面を前記プレナムに結合する前記プラテンアセンブリを介して形成された複数の通路と、
を備えるセル。 - 前記プラテンアセンブリ上に配置され、かつ上にある基板を処理するように適合された上部誘電体処理表面を有する処理パッドと、
前記基板を電気的にバイアスするための、前記上部処理表面上に配列された1つ以上の導電素子と、
を更に備える、請求項1に記載のセル。 - 前記プラテンアセンブリが更に、
前記上面を含み、かつ前記通路の各々の少なくとも第1の部分がこれを介して形成される最上部プレートと、
前記処理パッドを上に配置している前記上部プレートの表面に対向して配置され、かつ前記導電素子に電気的に結合された導電性コンタクトプレートであって、前記通路の各々の少なくとも第2の部分がこれを介して形成される導電性コンタクトプレートと、
を備える、請求項1に記載のセル。 - 前記導電性プレートが前記プラテンアセンブリに形成された前記プレナムに配置される、請求項3に記載のセル。
- 前記1つ以上の導電素子のうちの少なくとも1つが、
ボールと、
前記ボールと前記導電性コンタクトプレート間に電気的に結合されたアダプターと、
を備える、請求項4に記載のセル。 - 前記ボールが、導電性外層で被覆されたポリマーから製作される、請求項5に記載のセル。
- 前記1つ以上の導電素子が更に、
処理中に前記処理表面に配置された前記基板をバイアスするように適合された複数のボールと、
前記ボールを保持するハウジングと、
を備える、請求項2に記載のセル。 - 前記ハウジングを介して前記処理表面に処理流体を流すように適合された電解液ソースを更に備える、請求項7に記載のセル。
- 前記プラテンアセンブリが、
前記上面に対向する前記上部プレートに結合された下部プレートと、
前記下部プレートに配置された第1の電気端子と、
前記コンタクトプレートに配置されかつ前記導電素子に結合された第2の電気端子であって、前記第1および第2の電気端子が雄/雌構成で結合される第2の電気端子と、
を備える、請求項3に記載のセル。 - 前記プラテンアセンブリが更に、前記第2の電気コンタクトを前記プレナムから流体隔離するシールを備える、請求項9に記載のセル。
- 前記プラテンアセンブリが更に、
前記コンタクトプレートに対向する前記プレナムと境界を接するカバープレートと、
前記カバープレートに配置された第1の流体ポートと、
前記下部プレートに配置されかつ前記第1の流体ポートと一致する第2の流体ポートと、
前記第2の流体ポートに結合された電解液ソースと、
を備える、請求項10に記載のセル。 - 前記プラテンアセンブリが更に、前記プラテンアセンブリに配置され、かつ前記プラテンアセンブリに対して前記処理パッドを引き付けるように適合された磁気素子を備える、請求項2に記載のセル。
- 前記磁気素子が更に、永久磁石または電磁石を備える、請求項12に記載のセル。
- 前記1つ以上の導電素子が更に、導電性材料、ポリマーマトリクスに配置された導電素子、または導電性被覆ファブリックのうちの少なくとも1つを備える導電性上部層を備える、請求項2に記載のセル。
- 前記パッドが更に、
前記電極に結合されかつ非導電性処理表面を有する上部層と、
前記処理表面に前記電極層を暴露するために前記上部層を介して形成された第1セットのホールと、
前記上部層および前記電極を介して形成された少なくとも1つのアパーチャと、
を備える、請求項2に記載のセル。 - 前記第1セットのホールが前記電極の上面を暴露する、請求項15に記載のセル。
- 前記少なくとも1つのアパーチャが、前記上部層および導電層の中心を介して形成された単一の通路である、請求項16に記載のセル。
- 前記上部層と前記電極間に挟持されたサブパッドを更に備える、請求項15に記載のセル。
- 前記サブパッド、前記導電層および前記上部層が、圧縮成形、ステーキング、締結、接着および接合のうちの少なくとも1つによって結合される、請求項18に記載のセル。
- 前記電極が更に、複数の独立してバイアス可能な電気的ゾーンを備える、請求項15に記載のセル。
- 前記上部層がポリウレタンから製作される、請求項15に記載のセル。
- 前記導電素子が導電性材料層を更に備える、請求項15に記載のセル。
- 前記導電素子が更に、
ポリマー結合剤層に配置された導電性材料と、
前記結合剤層と前記電極間に配置されたファブリック層と、
を備える、請求項15に記載のセル。 - 基板を処理するためのシステムであって、
エンクロージャと、
前記エンクロージャに配置された第1の電気化学機械的処理ステーションと、
前記第1の電気化学機械的処理ステーションに配置され、かつ第1の基板処理エリアにわたって実質的に非導電性の上部誘電体処理表面を有する第1の処理パッドアセンブリと、
前記第1の処理パッドに配置された基板に接触するように暴露された1つ以上の導電素子と、
前記エンクロージャに配置された第2の電気化学機械的処理ステーションと、
前記第2の電気化学機械的処理ステーションに配置され、かつ第2の基板処理エリアにわたって実質的に導電性の上部導電性処理表面を有する第2の処理パッドアセンブリと、
前記第1および第2の電気化学機械的処理ステーション間に基板を移送するように適合された移送機構と、
を備えるシステム。 - 前記第1の処理パッドアセンブリが、
前記上部誘電体処理表面を備える誘電体最上部層と、
前記最上部層の下方に配置された電極と、
を備える、請求項24に記載のシステム。 - 前記1つ以上の導電素子のうちの少なくとも1つが、
ハウジングと、
前記処理表面の法線方向の前記ハウジングに移動可能に配置され、かつ処理中に前記電極に対して前記処理表面上に配置された前記基板をバイアスするように適合されたボールと、
前記ハウジングに配置され、かつ前記ボールとの接触を維持するように適合されたコンタクト部材と、
前記コンタクト部材に結合された導電性アダプターと、
を備える、請求項25に記載のシステム。 - 前記ハウジングおよびアダプターが更に、前記第1のパッドアセンブリの前記処理表面に接触するように、これを介して電解液を流すように適合された通路を備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記ハウジングの外面に結合された導電性シールドを更に備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記導電性シールドが、グラファイト、導電性ポリマー、貴金属または銅のうちの少なくとも1つを備える、請求項28に記載のシステム。
- 前記第1の処理パッドアセンブリをサポートする上面を有する誘電体プレートと、
前記上面に対向する前記誘電体プレートに形成された凹部に配置された導電性コンタクトプレートと、
を更に備える、請求項24に記載のシステム。 - 前記第1の電気化学的処理ステーションが更に、
前記第1の処理パッドアセンブリを上に配置するプラテンアセンブリと、
前記プラテンアセンブリ内に画成されたプレナムと、
を備える、請求項24に記載のシステム。 - 前記第1の処理パッドアセンブリの前記処理表面に前記プレナムを流体結合する少なくとも1つの通路を更に備える、請求項31に記載のシステム。
- 前記第1の処理パッドアセンブリの前記処理表面にリンスおよび処理流体を選択的に提供するように適合された、前記プレナムに結合された少なくとも1つの流体ソースを更に備える、請求項32に記載のシステム。
- 前記第2の電気化学的処理ステーションが更に、
前記第2の処理パッドアセンブリを上に配置しているプラテンアセンブリと、
前記プラテンアセンブリ内に画成されたプレナムと、
を備える、請求項24に記載のシステム。 - 前記第1の処理パッドアセンブリの前記処理表面に前記プレナムを流体結合する少なくとも1つの通路を更に備える、請求項34に記載のシステム。
- 前記第2の処理パッドアセンブリが更に、結合剤によって分散された導電性フィラーから製作された前記処理表面を備える導電性処理機器を備える、請求項24に記載のシステム。
- 前記第2の処理パッドアセンブリが更に、導電性材料で被覆されたファブリックから製作された前記処理表面を備える導電性処理機器を備える、請求項24に記載のシステム。
- 少なくとも1つの第3の処理ステーションを更に備える、請求項24に記載のシステム。
- 前記1つ以上の導電素子が更に、導電性材料、ポリマーマトリクスで配置された導電素子、または導電性被覆ファブリックのうちの少なくとも1つを備える導電性上部層を備える、請求項24に記載のシステム。
- 基板を処理するための機器であって、
非導電性処理表面を有する上部層と、
前記最上部層に結合された導電層と、
前記処理表面に前記導電層を暴露するために前記上部層を介して形成された第1セットのホールと、
前記上部層および前記導電層を介して形成された少なくとも1つのアパーチャと、
を備える機器。 - 基板を処理するための機器であって、
非導電性処理表面を有する上部層と、
前記処理表面に対向する前記上部層に結合されたサブパッドと、
前記サブパッドを前記最上部層に対して挟持する導電層であって、電源に結合するための端子を有する導電層と、
前記導電層を前記処理表面に暴露するために前記上部層およびサブパッドを介して形成された第1セットのホールと、
前記上部層、前記サブパッドおよび前記導電層を介して形成された少なくとも1つのアパーチャと、
を備える機器。 - 前記導電層が更に、複数の独立してバイアス可能な電気的ゾーンを備える、請求項41に記載の処理機器。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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