JP2009113196A - 除去レートランプアップによる影響を減少し且つ欠陥レートを安定化するための柔軟パッド調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 新しい柔軟研磨パッドを前調整し且つ基板を柔軟研磨パッドにおいて処理するための方法及び装置を提供すること。
【解決手段】 本方法は、柔軟研磨パッドをプラテンに結合させ、上記柔軟研磨パッドの処理表面を調整ディスクと接触させ、上記調整ディスクへ圧力を加え、上記調整ディスクを上記柔軟研磨パッドの上記処理表面との接触から外し、第１の基板に対する研磨処理を行うため、上記第１の基板を上記柔軟研磨パッドの上記処理表面と接触させることを含む。
【選択図】 図３

Description

発明の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、半導体ウエハのような基板を柔軟研磨パッドで研磨することに関する。

関連技術の説明
[0002]基板上に集積回路及びその他の電子装置を製造するには、導電体、半導体及び絶縁体物質の複数の層が、基板の特徴部側面、即ち、堆積受け表面上に堆積されたり、又はそのような堆積受け表面から除去されたりする。物質の層が、順次、堆積されたり除去されたりしていく時に、その基板の特徴部側面は非平坦なものとなってしまうことがあり、従って、平坦化及び／又は研磨が必要となってくることがある。平坦化及び研磨は、全体として均一な、平坦な、又は水平な表面を形成するように、以前に堆積された物質を基板の特徴部側面から除去するような処理である。これらの処理は、粗面、凝集物質、結晶格子損傷及びスクラッチのような望ましくない表面形状及び表面欠陥を除去するのに有用である。又、これらの処理は、基板上に特徴部を形成するのに有用であり、それら特徴部を充填するのに使用された過剰の堆積物質を除去し且つその後の堆積及び処理のために均一又は水平表面を与えるのに有用である。

[0003]化学機械的研磨は、研磨流体の存在の下で柔軟研磨パッドと接触させて基板の特徴部側面を移動させることにより半導体ウエハに堆積された物質の層を平坦化又は研磨するのに高密度集積回路の製造において普通に使用される１つの処理である。化学的作用及び機械的作用の組合せにより研磨表面と接触している基板の特徴部側面から物質が除去される。

[0004]柔軟研磨パッドは、銅ＣＭＰダマシン処理における最終除去ステップとして普通に使用される。柔軟パッドの有効寿命は、典型的には低いものであり、そして、新しいパッドの膜除去レートの初期性能は低く、従って、除去レートをランプアップし安定化するために前調整処理が必要とされる。このような前調整処理は、時間を消費するものであり、処理のスループットに影響を及ぼすものである。その上、従来の前調整処理では、その研磨パッドの有効寿命が減ぜられてしまうことがある。

[0005]従って、当業分野においては、前調整時間を最少として新しい柔軟研磨パッドの研磨表面を最適化するような改良されたパッド使いならし方法が必要とされている。

発明の概要

[0006]ここに説明する実施形態は、一般的には、新しい柔軟研磨パッドを前調整するための方法及び装置を提供する。ある実施形態では、柔軟研磨パッドにおいて基板を処理するための方法及び装置について説明される。

[0007]一実施形態では、基板を研磨するための方法について説明される。この方法は、柔軟研磨パッドを第２の方向に回転する回転ダイヤモンド調整ディスクに接触させながら上記柔軟研磨パッドを第１の方向に回転させることにより、上記柔軟研磨パッドの処理表面を調整するステップと、上記回転ダイヤモンド調整ディスクに約１重量ポンドから約４重量ポンドまでの圧力を加えるステップと、上記ダイヤモンド調整ディスクを上記柔軟研磨パッドの回転処理表面との接触から取り外すステップと、を含む。この方法は、第１の基板に対する研磨処理を行うため、上記第１の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面と接触させるステップと、上記第１の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面から取り外すステップと、上記柔軟研磨パッドの上記回転研磨表面を上記第２の方向において回転するブラシ型調整素子で調整するステップと、第２の基板に対する研磨処理を行うため、上記第２の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面と接触させるステップと、をも含む。

[0008]別の実施形態では、基板を研磨する前に柔軟研磨パッドを調整するための方法について説明される。この方法は、約８０°より小さい接触角を有する柔軟研磨パッドをプラテンに対して結合させるステップと、第１の速度で第１の方向に上記プラテンを回転させるステップと、上記柔軟研磨パッドの方に向かって調整ディスクに加えられる圧力を与え、同時に、第２の速度で第２の方向に上記調整ディスクを回転させるステップと、上記柔軟研磨パッドへ流体を付与するステップと、を含む。

[0009]別の実施形態では、柔軟研磨パッドを使用して基板を処理するための方法について説明される。この方法は、新しい未使用の柔軟研磨パッドをプラテンに結合させるステップと、上記プラテンに回転移動を与えるステップと、回転調整ディスクを約１重量ポンドから約４重量ポンドまでのダウンフォースで研磨材と接触させるステップと、上記回転調整ディスクを上記柔軟研磨パッドとの接触から取り外すステップと、それから基板に対する研磨処理を行うため、上記基板を上記柔軟研磨パッドと接触させるステップと、を含む。

[0010]本発明の前述したような特徴を詳細に理解できるように、概要について簡単に前述したような本発明について、幾つかを添付図面に例示している実施形態に関して、以下より特定して説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示しているのであって、従って、本発明の範囲をそれに限定しようとしているものではなく、本発明は、均等の効果を発揮しうる他の実施形態を含みうるものであることに、注意されたい。

[0018]理解を容易とするため、図において共通な同一の要素を示すのに、可能な限り、同一の参照符号を使用している。１つの実施形態の要素は、特に繰り返し述べなくとも、他の実施形態に効果的に使用することができるものと考えられる。

詳細な説明

[0019]図１は、電気化学機械的研磨及び化学機械的研磨に適した処理モジュール１０５を有する処理システム１００の平面図である。この処理モジュール１０５は、環境制御され包囲体１８８に配設された、第１の処理ステーション１０２、第２の処理ステーション１０３及び第３の処理ステーション１０６を含む。これら処理ステーション１０２、１０３、１０６のいずれも、基板の特徴部側面から物質を除去してその特徴部側面に平坦表面を形成するための平坦化又は研磨処理を行うことができる。この処理モジュール１０５は、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社から入手できる、例えば、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録名）、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録名）ＬＫ、ＲＥＦＬＥＸＩＯＮ（登録名）ＬＫ ＥＣＭＰ（商標名）、ＭＩＲＲＡ ＭＥＳＡ（登録名）研磨システムのような処理システムの部分であってよいが、他の研磨システムも使用することができる。他の研磨モジュールとしては、他のタイプの処理パッド、ベルト、平坦化ウエブ、又はそれらの組合せを使用するようなもの、及び研磨表面に対して基板を、回転、直線又は他の平面運動において移動させるようなものがあり、これらも又、ここに説明する実施形態に効果的に適応できるものである。

[0020]例えば、第１の処理ステーション１０２は、電気化学機械的平坦化（ＥＣＭＰ）処理を行うように構成され、第２の処理ステーション１０３は、第２のＥＣＭＰ処理を行い、第３の処理ステーション１０６は、従来の化学機械的研磨（ＣＭＰ）処理を行うようにすることができる。本発明はこのような構成に限定されるものでなく、ステーション１０２、１０３及び１０６のうちのいずれかが又は全てが基板上に堆積された種々な層を除去するのにＣＭＰ処理を使用するように適応されてもよいことを理解されたい。別の仕方として、処理モジュール１０５は、別のステーションがＥＣＭＰ処理を行う間にＣＭＰ処理を行うように適応された２つのステーションを含むことができる。処理の一実施形態では、特徴部が形成され、そこにバリヤ層が充填され、それからそのバリヤ層の上に導電性物質が配設されたような基板について、その導電性物質を除去することがある。このような除去は、基板上に平坦化表面を形成するため、従来のＣＭＰ処理による第３のステーション１０６でのバリヤ層の処理を伴う、第１の処理ステーション１０２、第２の処理ステーション１０３におけるＥＣＭＰ処理による２つのステップにおいて行うことができる。

[0021]システム１００において説明される実施形態は、処理ステーション１０２、１０３及び１０６、移送ステーション１１０、及び円形コンベヤー１１２を支持するベース１０８を含む。複数の調整装置１８２がベース１０８に結合されているように示されており、これら調整装置１８２は、処理ステーション１０２、１０３及び１０６の各々の上方に選択的に置かれるように矢印１０９で示す方向に移動できるようなものとされている。移送ステーション１１０は、一般的には、ローディングロボット１１６を介して基板１１４をシステム１００へ移送したりシステム１００から移送したりするものである。ローディングロボット１１６は、典型的には、移送ステーション１１０と、洗浄モジュール１２２、計測装置１０４及び１つ以上の基板貯蔵カセット１１８を含むインターフェース１２０と、の間で基板１１４を移送するものである。

[0022]移送ステーション１１０は、入力バッファステーション１２４、出力バッファステーション１２６、移送ロボット１３２及びロードカップアセンブリ１２８を備える。ローディングロボット１１６は、基板１１４を入力バッファステーション１２４上へ置く。移送ステーション１３２は、２つのグリッパーアセンブリを有しており、それら各グリッパーアセンブリは、基板１１４をその縁部で保持する空気グリッパーフィンガーを有している。移送ロボット１３２は、入力バッファステーション１２４から基板１１４を引き上げ、そのグリッパー及び基板１１４を回転させてその基板１１４をロードカップアセンブリ１２８の上方に位置させ、それから、その基板１１４をロードカップアセンブリ１２８上へと降ろすようにする。

[0023]円形コンベヤー１１２は、複数のキャリヤヘッド１９０を支持しており、これらキャリヤヘッド１９０の各々は、処理中に１つの基板１１４を保持するものである。円形コンベヤー１１２は、移送ステーション１１０と処理ステーション１０２、１０３及び１０６との間でキャリヤヘッド１９０を移動させる。円形コンベヤー１１２は、ベース１０８の中心に配設され、複数のアーム１３８を含む。各アーム１３８は、キャリヤヘッド１９０の１つを支持する。図１に示すアーム１３８のうちの２つは、移送ステーション１１０及び処理ステーション１０６の処理表面１２５が見えるように、点線で示されている。円形コンベヤー１１２は、キャリヤヘッド１９０が、処理ステーション１０２、１０３、１０６と移送ステーション１１０との間で、ユーザにより定められるシーケンスにおいて移動されるように、インデックス送りできるものである。

[0024]キャリヤヘッド１９０は、基板１１４が処理ステーション１０２、１０３、１０６に置かれている間、基板１１４を保持し、それにより、同じキャリヤヘッド１９０に保持された状態でステーションの間に基板を移動することによりその基板１１４を順次処理することができるようにしている。

[0025]処理システム１００及びそこで行われる処理の制御を行うため、中央処理装置（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４及び支援回路１４６を備えるコントローラ１４０が、研磨システム１００に接続されている。ＣＰＵ１４２は、システム１００に配設された圧力及び種々なドライブを制御するため工業用設定に使用される任意の形式のコンピュータプロセッサの１つであってよい。メモリ１４４は、ＣＰＵ１４２に接続されている。メモリ１４４又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク又は他の任意の形式のデジタル記憶装置のような容易に入手できるメモリの１つ以上であってよく、又、これらはローカル又はリモートなものであってよい。支援回路１４６は、プロセッサを従来の仕方において支援するためＣＰＵ１４２に接続されている。これらの回路は、キャッシュ、電力供給源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム等を含む。

[0026]処理システム１００及び／又はコントローラ１４０を動作するための電力は、電力供給源１５０によって与えられる。例示として、この電力供給源１５０は、移送ステーション１１０、インターフェース１２０、ローディングロボット１１６及びコントローラ１４０を含む研磨システム１００の複数の構成部分に接続されるものとして示されている。

[0027]図２は、従来のＣＭＰ処理を行うように構成された処理ステーション１０６の一実施形態の部分断面図である。調整装置１８２及びスプレーバー２５５は、柔軟研磨パッド２２６の処理表面１２５の上方に位置している状態で示されている。スプレーバー２５５は、柔軟研磨パッド２２６の半径の少なくとも一部分へ流体を与えるように適応された複数のノズル２５８を含む。スプレーバー２５５については、２００３年２月６日に公開された米国特許公開第２００３／００２７５０５号、２００５年９月６日に発行された米国特許第６，９３９，２１０号及び２００６年８月８日に発行された米国特許第７，０８６，９３３号に開示されており、これらの記載は、全て、ここに援用される。

[0028]一実施形態では、柔軟研磨パッド２２６は、新しく未使用であり、即ち、その柔軟研磨パッドの処理表面１２５には、基板が接触したこともなく、この処理表面で基板が研磨されたことはない。この柔軟研磨パッド２２６は、複数のミクロ細孔構造を有する研磨材２２８から成る上部表面を少なくとも含み、ベース１０８上に回転できるように取り付けられたプラテン２３０に結合される。この柔軟研磨パッド２２６は、研磨材２２８とプラテン２３０との間にサブパッド、柔軟層、補強層及び接着材のような他の層を含むことができる。この柔軟研磨パッド２２６は、感圧接着材又はファスナーのようなバインダーによりプラテン２３０の上部表面に取り外し自在に配設され、これらは、この柔軟研磨パッド２２６の静的配置及び交換を行えるように構成されたものである。

[0029]スプレーバー２５５は、中心線Ａの周りに回転しうるようにベース１０８に結合されており、処理表面１２５に向かうように方向付けられた流体２６０を与える。流体２６０は、化学溶液、洗浄溶液又はそれらの組み合わせたものであってよい。例えば、流体２６０は、基板の特徴部側面からの物質の除去を促進するように適応された研削材含有研磨コンパウンド又は研削材を含まない研磨コンパウンドであってよい。過酸化水素のような酸化剤及び還元剤を、流体２６０に加えることもできる。別の仕方として、流体２６０は、研磨材２２８からの研磨副生物を除去するためすすぎ洗い又は洗い流し液として使用される脱イオン化水（ＤＩＷ）のようなすすぎ洗い剤であってもよい。更に別の仕方として、流体２６０は、処理表面１２５のミクロ細孔構造を開放するための研磨表面１２５の調整を行うのに使用することもできる。

[0030]調整装置１８２は、一般的には、アーム２０６により支持部材２０４に結合されているヘッドアセンブリ２０２に結合されたコンディショナーキャリヤ２１２を含む。支持部材２０４は、処理ステーション１０６のベース１０８を通して配設されている。ベース１０８に対して中心線Ｂの周りに支持部材２０４を回転させるため、ベース１０８と支持部材２０４との間に軸受けが配設されている。中心線Ｂの周りの支持部材２０４の回転方向を制御し且つ処理ステーション１０６に対するヘッドアセンブリ２０２の横方向位置決めをするため、ベース１０８と支持部材２０４との間にアクチュエータ（図示せず）を結合することができる。支持部材２０４は、中心線Ｃの周りに処理パッド２２６に対して調整素子２０８を選択的に回転させるための駆動構成部分を収容することができる。支持部材２０４は、コンディショナーキャリヤ２１２又はヘッドアセンブリ２０２のうちの１つの垂直位置を制御するための流体導管を与えることもできる。

[0031]調整素子２０８は、コンディショナーキャリヤ２１２の底部表面に結合される。コンディショナーキャリヤ２１２は、ヘッドアセンブリ２０２に結合され、研磨材２２８を調整するため、中心線Ｃの周りに回転しながらプラテン２３０に対して選択的に押圧される。同様に、柔軟研磨パッド２２６を載せたプラテン２３０は、中心線Ｄの周りにベース１０８に対して回転させられる。調整素子２０８は、ダイヤモンド又はセラミック物質のような研磨ディスクであってよく、これら両者は、研磨材２２８を研削し増強するように構成されているものである。別の仕方として、調整素子２０８は、ナイロン針毛を有するディスクのようなブラシ型調整ディスクであってよい。調整素子２０８は、ユーザの必要に応じて、新しい又は異なるディスクを与えるように容易に交換することができるように適応されている。

[0032]一実施形態では、柔軟研磨パッド２２６は、ＣＭＰにおいて典型的に使用されポリマーをベースとしたパッド材のような柔軟で従順なパッド材である。そのポリマー物質は、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）又はそれらの組合せであってよい。パッド材は、更に、処理化学物質と両立性のあるオープンセル又はクローズドセル発泡ポリマー、エラストマー、フェルト、含浸フェルト、プラスチック及び同様の物質を含むことができる。別の実施形態では、パッド材は、多孔性塗料を含浸したフェルト材である。

[0033]一実施形態では、新しい又は未使用の状態の柔軟研磨パッド２２６は、約０．３８ｍｍから約１．１５ｍｍまでの間の厚さ、例えば、約０．７７ｍｍの厚さを有しており、又、約０．２５ｇ／ｃｍ^３から約０．８ｇ／ｃｍ^３までの密度、例えば、約０．５２ｇ／ｃｍ^３の密度を有している。新しい又は未使用の状態の柔軟研磨パッド２２６は、又、約７％から約２１％までの圧縮性、例えば、約１４％の圧縮性を有し、又、約７５％から約１００％までの弾性、例えば、約９２％の弾性を有する。新しい又は未使用の状態の柔軟研磨パッド２２６は、又、約４メガパスカル（ＭＰａ）と約１２ＭＰａとの間の１００％伸び（１００％モジュラス）での引張モジュラス、例えば、約８．３ＭＰａの引張モジュラスを有しており、又、約４０ショアーＡと約８０ショアーＡとの間の硬度を示す。一実施例では、その硬度は、約７０ショアーＡのような、約６８ショアーＡと７４ショアーＡとの間にある。別の実施例では、柔軟研磨パッド２２６の硬度は、約６３ショアーＡである。

[0034]柔軟研磨パッド２２６の上部表面は、新しい又は未使用の状態では、完全には開放されていない及び／又は均一には開放されていない複数のミクロ細孔構造を含んでいる。一実施形態では、新しい又は未使用の状態の柔軟研磨パッド２２６は、約２０ミクロン（μｍ）から約６０μｍまでの間の平均孔径、例えば、４０μｍの平均孔径を有しており、又、約１０％から約４０％までの間の細孔率又は多孔度、例えば、約２０％の多孔度を有する。新しい又は未使用状態の柔軟研磨パッド２２６の上部表面は、又、約０．２ｍｍと約１ｍｍとの間のナップ厚さ、例えば、約０．５８ｍｍのナップ厚さを有する。更に又、この柔軟研磨パッド２２６は、増強された親水性を有する。一実施形態では、新しい又は未使用の状態の柔軟研磨パッド２２６の上部表面は、約３５°と約４６°との間の如く、約８０°より小さい接触角、例えば、約３８．２°の接触角を有する増強されたぬれ性を有する。

[0035]一般的に、柔軟研磨パッド２２６は、前述したようなミクロ細孔構造を有する処理表面１２５を備える。その細孔構造は、基板の特徴部側面からの物質除去に影響を及ぼす。研磨コンパウンド保持率、研磨又は除去活動性、及び物質及び流体輸送のような属性は、除去レートに影響を及ぼす。基板からの物質の最適除去を行うためには、これらのミクロ細孔は、比較的に高い且つ安定な除去レートを与えるため、完全に且つ均一に開放されていなければならない。これらの細孔構造は、開放されているときには、パッド表面のぬれ性を増強し、パッド表面粗さを維持し且つ例えば、研磨コンパウンドから供給される研削材粒子のような研磨コンパウンドを分散させることにより、除去を容易に行うことができる。

[0036]新しい柔軟研磨パッドがプラテン上に設置されるとき、その処理表面は、清浄であるが、それらの細孔は、完全には開放されていないことがある。例えば、その処理表面は、エンボス加工されており、及び／又はそれらの細孔を部分的に又は完全に被う薄い層又は膜を含んでいることがある。そのようなエンボス加工又は膜により、処理表面の部分がそれらの細孔の上にあってそれらを被ってしまい、それらが除去されるまでは、それらの細孔の少なくとも部分を閉塞してしまい、その結果として、表面粗さが非均一となってしまい及び／又はパッド表面のぬれ性が低いものとなってしまう。柔軟研磨パッドの処理表面は公称のものであるが、この新しいパッドを使用して、前調整処理及び／又は研磨処理を開始することができる。１つの方法では、その新しい柔軟研磨パッドは、それらの細孔を実質的に開放しその処理表面を最適化するため、十分な粗さを与えないようなブラシ型調整装置で前調整される。別の方法では、その新しい柔軟研磨パッドは、前調整せずに、実際の又はダミーの基板に対する研磨処理を行うことにより使用開始される。これらの方法のうちのいずれにおいても、そのパッドの処理表面にある細孔は、結局は開放されることになり、その処理表面は、時間の経過及び処理した基板の数が増えるにつれて、安定化された平均除去レートで決定されるように最適化されていくものである。

[0037]その平均除去レートをより速く安定化させるため、粗い調整素子を使用して、基板を処理する前にパッド調整方法が実施されるような方法について説明する。この方法によれば、平均除去レートが増大され、且つ処理した基板の数がより少ない段階で平均除去レートが安定化される。又、この方法によれば、平均除去レートが増強され安定化されるためスループットも増大される。

[0038]図３は、使いならし方法４００の一実施形態を示すフローチャートである。この典型的な動作では、ステップ３１０は、新しい又は未使用の柔軟研磨パッドをプラテンに与えることを含む。一実施形態では、柔軟研磨パッド２２６のような柔軟研磨パッドが、バインダーによりプラテン２３０（図２）に結合される。この柔軟研磨パッド２２６は、ここに説明されるような任意のポリマーパッドであってよい。ステップ３２０において、プラテン２３０に結合された柔軟研磨パッド２２６は、第１の速度で第１の方向に回転させられる。ステップ３３０において、調整素子がプラテン２３０の回転に対して第２の速度で第２の方向に回転させられる。その第２の方向は、第１の方向と同じであっても、又はパッド２２６及び調整素子２０８が反対方向に回転するようにその第１の方向と異なってもよい。その第２の速度は、その第１の速度と同じであってもよく、又は、その第１の速度と第２の速度とは異なってもよい。ステップ３４０において、調整素子２０８は、回転するプラテン２３０及びパッド２２６の方へ制御可能にして押し付けられる。

[0039]一実施形態では、調整素子２０８は、ダイヤモンド物質を含む接触表面のような粗い接触表面を含む。この調整素子２０８は、硬質ポリウレタン研磨パッドを調整するのに典型的に使用されるようなディスク又は素子であってよい。柔軟研磨パッドを調整するのに粗い調整素子を使用することは、その粗い調整素子によってパッド表面が破壊されてしまう心配があるので、考えられないことかもしれない。ある限定された時間の間、柔軟針毛を有したナイロンブラシのようなブラシを柔軟研磨パッドに対して使用することができる。しかしながら、埋設ダイヤモンド又はセラミック粒子、又はダイヤモンド粒子、多結晶ダイヤモンド、ダイヤモンドマトリックス又はそれらの組み合わせたものを有する調整素子のような任意の粗い調整素子を使用することができる。適したダイヤモンドディスクについては、２００７年７月１０日に出願された米国特許出願第１１／７７５，５３３号明細書に記載されており、この明細書の記載はここに援用される。

[0040]一実施形態では、プラテン２３０は、約４０ＲＰＭと約１３０ＲＰＭとの間、例えば、約５０ＲＰＭから約７５ＲＰＭまでの間のような、第１の速度で第１の方向に回転される。調整素子は、約６０ＲＰＭから約１２０ＲＰＭまで、例えば、約９０ＲＰＭから約１１０ＲＰＭまでのような第２の速度で第２の方向に回転される。この第２の方向は、プラテンの第１の方向と同じ方向でもよいし、又は、この第２の方向は、プラテンの回転方向と反対の回転方向であってもよい。ステップ３４０は、調整素子へ圧力又はダウンフォースを加えることを含む。約０．１重量ポンドと約１０重量ポンドとの間、例えば、約１．０重量ポンドから約３重量ポンドまでのような約０．５重量ポンドから約８重量ポンドまでの範囲の下方向圧力が、その調整素子を結合したヘッドアセンブリ２０２（図２）へ加えられる。

[0041]任意的なステップ３５０は、柔軟研磨パッドへスプレーバー２５５からすすぎ洗い液を付与することを含む。このすすぎ洗い液は、脱イオン化水及び／又はパッドへの金属蓄積及び汚染を避けるように構成された複合剤を含む希釈化学溶液のような洗浄流体であってよい。このすすぎ洗い液は、約２５ポンド／平方インチ（ｐsｉ）から約９０ｐsｉまでの間、例えば、約４０ｐsｉから約６０ｐsｉまでの間の圧力で付与することができる。ステップ３１０から３４０、及び任意的なものとしてステップ３５０を行う間にある時間時間の後、それらの細孔構造が最適化され、それから、ステップ３６０において、基板を準備し研磨表面をその基板に接触させることにより、研磨処理を開始することができる。ステップ３１０から３４０及び任意的なものとしてステップ３５０中において、ダイヤモンドディスクのような調整素子２０８を使用することができる。任意的に、その調整素子２０８は、ステップ３６０においてブラシ型調整素子と交換することができる。適当なブラシ型調整素子については、２００７年４月１１日に出願された米国特許出願第１１／３４，０６３号明細書に記載されており、この明細書の記載はここに援用される。

[0042]一実施形態では、使いならし又は前調整処理を行うためのステップ３１０から３４０及び任意的ステップ３５０による前述したような第１の調整処理は、柔軟研磨パッドの処理表面１２５に対して行われる。ステップ３６０での典型的な研磨処理においては、基板は、その基板（図示していない）の特徴部側面を処理表面１２５に対して制御して押し付けるように適応されたキャリヤヘッド１９０（図１）に結合される。キャリヤヘッド１９０（図１）に保持された基板は、典型的には、回転プラテン２３０に対して回転され、そして、低ダウンフォース研磨処理の場合には、約０．６ｐｓｉと約１．０ｐｓｉとの間のダウンフォースがその基板に加えられる。

[0043]ある実施形態では、パッド２２６の処理表面１２５を維持又はリフレッシュするための第２の調整処理が、同時に、又は、ユーザが定めた間隔で、又は、ステップ３６０での処理の時又はその処理中において、付加的に行われる。この第２の調整処理は、柔軟研磨パッド２２６の処理表面１２５を調整し洗浄するため、柔軟研磨パッド２２６に対して調整素子２０８を回転させ且つ制御可能にして押し付けるようにすることを含む。この第２の調整処理は、現場外で使用することができ、これは、基板が研磨される前又は基板が研磨された後のような、基板研磨処理が行われていないときに、その調整を行うものである。この第２の調整処理は、細孔の部分を詰まらせてしまうかもしれないような、以前に除去された物質、研磨コンパウンドの使い尽くされた部分及び処理表面１２５の壊れやすくなった部分のような研磨副生物を細孔構造から洗浄し取り除くものである。

[0044]この第２の調整処理は、除去を容易に行えるように細孔構造を最適化し且つ又それを維持するように作用するものであり、最適な処理表面１２５を維持し、従ってより安定な除去レートを維持するため、必要に応じて継続して又は繰り返し行われる。ステップ３５０において前述されたような高圧すすぎ洗いは、この第２の調整処理前又はこの第２の調整処理中、又はこの第２の調整処理後に行うことができる。

[0045]前調整処理を行うためのダイヤモンド調整素子は、その粗いディスク表面によってパッド表面が破壊されてしまう心配があるので、柔軟パッドには使用されない。新しい研磨パッド２２６の処理表面１２５は、ブラシ型調整素子を使用する及び／又はダミーウエハを使用する大規模調整により得られる処理表面に等しい粗さまで、前述した第１の調整方法によって変更することができる。ターゲット除去レートを達成するためのダミーウエハの使用は、第１の調整処理と共に行うことができるが、これら必須ではない。しかし、こうすると、ダミーウエハの数及びスラリー消費を減ずることができ、実施のコスト、時間及びその他のファクタを減ずることができる。

[0046]図４は、２つの新しい柔軟パッドの前調整処理の比較を示すグラフ４００である。曲線４１０は、柔軟研磨パッドに対する従来のブラシ型調整状態を表しており、曲線４２０は、ダイヤモンドコンディショナーを使用する前調整処理を表している。節点４３０及び４４０は、各パッドの初期定性を表している。参照符号４５０として示された括弧は、初期定性に達するまでのダミーウエハ及び時間の最小化を示している。

[0047]図５は、現場外でのブラシ調整による第２の調整処理を後で行うような第１の調整処理として前述したダイヤモンドディスク前調整を示すグラフ５００である。点５１０は、０．１８μｍより大きな基板欠陥を表しており、点５２０は、０．２４μｍより大きな基板欠陥を表している。このグラフ５００は、ダイヤモンド調整素子を使用した前調整処理及び研磨処理中の現場外ブラシ調整によると、初期パッド寿命中に欠陥数が低くなることを例証している。

[0048]図６は、スプレーバーによる高圧すすぎ洗いの欠陥数に対する効果を示すグラフ６００である。基板処理に続いて及び現場外ブラシ調整中にパッド表面を洗浄するための高圧すすぎ洗いを増大すると、全欠陥レベルを低くすることができることを示している。棒「Ａ」での欠陥数は、約３．７リットル／分（ｌｐｍ）の流量で実現されたものであり、棒「Ｂ」でのより低い欠陥数は、約５ｌｐｍの流量で実現されたものである。より低い欠陥数は、棒「Ｃ」で示されるように、約９ｌｐｍの流量で実現された。

[0049]図７は、前述したような方法により前調整され且つ現場外ブラシ調整を使用して再生調整されるような柔軟研磨パッドを使用した場合における除去レートの時間経過による低下を示すグラフ７００である。記号「Ａ」は、絶縁体除去を表しており、記号「Ｂ」は、酸化物除去を表しており、記号「Ｃ」は、銅除去を表している。約３００枚のウエハを処理した後で、除去レートが下がり始めている。除去レートは、約５００枚のウエハを処理したところで、規格値レベル以下に下がってしまい、交換することが必要となり、これは、他の柔軟パッド寿命と同様であるかもしれない。しかしながら、前述した方法によりダイヤモンドディスク前調整を使用すると、初期除去レートをより速く実現することができ、これにより、時間を節約でき、実施のコストを最少とすることができる。

[0050]本発明の種々な実施形態について前述してきたのであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、本発明の他の更なる実施形態が考えられるものであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって決定されるものである。

処理システムの一実施形態の平面図である。 処理ステーションの一実施形態の部分断面図である。 使いならし方法の一実施形態のフローチャートである。 ２つの新しい柔軟パッドの比較を示すグラフである。 ここに説明される方法を使用する欠陥レベルを示すグラフである。 スプレーバーによる高圧すすぎ洗いの欠陥レベルに対する効果を示している。 パッド寿命での又はそれに近いところでの除去レートの低下を示すグラフである。

符号の説明

Ａ…中心線、Ｂ…中心線、Ｃ…中心線、Ｄ…中心線、１００…システム、１０２…処理ステーション、１０３…処理ステーション、１０４…計測装置、１０５…処理モジュール、１０６…処理ステーション、１０８…ベース、１１０…移送ステーション、１１２…円形コンベヤー、１１４…基板、１１６…ローディングロボット、１１８…基板貯蔵カセット、１２０…インターフェース、１２２…洗浄モジュール、１２４…入力バッファステーション、１２５…処理表面、１２６…出力バッファステーション、１２８…ロードカップアセンブリ、１３２…移送ロボット、１３８…アーム、１４０…コントローラ、１４２…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４４…メモリ、１４６…支援回路、１５０…電力供給源、１８２…調整装置、１８８…環境制御された包囲体、１９０…キャリヤヘッド、２０２…ヘッドアセンブリ、２０４…支持部材、２０６…アーム、２０８…調整素子、２１２…コンディショナーキャリヤ、２２６…柔軟研磨パッド、２２８…研磨材、２３０…プラテン、２５５…スプレーバー、２５８…ノズル、２６０…流体、３００…方法、３１０…ステップ、３２０…ステップ、３３０…ステップ、３４０…ステップ、３５０…ステップ、３６０…ステップ、４００…グラフ、４１０…曲線、４２０…曲線、４３０…節点、４４０…節点、５００…グラフ、５１０…点、５２０…点、６００…グラフ、７００…グラフ

Claims (15)

1. 基板を研磨するための方法において、
   柔軟研磨パッドを第２の方向に回転する回転ダイヤモンド調整ディスクに接触させながら上記柔軟研磨パッドを第１の方向に回転させることにより、上記柔軟研磨パッドの処理表面を調整するステップと、
   上記回転ダイヤモンド調整ディスクに約１重量ポンドから約４重量ポンドまでの圧力を加えるステップと、
   上記ダイヤモンド調整ディスクを上記柔軟研磨パッドの回転処理表面との接触から取り外すステップと、
   第１の基板に対する研磨処理を行うために、上記第１の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面と接触させるステップと、
   上記第１の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面から取り外すステップと、
   上記柔軟研磨パッドの上記回転研磨表面を上記第２の方向において回転するブラシ型調整素子で調整するステップと、
   第２の基板に対する研磨処理を行うために、上記第２の基板を上記柔軟研磨パッドの上記回転処理表面と接触させるステップと、
   を備える方法。
2. 上記第２の基板を上記柔軟研磨パッドに接触させる前に、上記柔軟研磨パッドをすすぎ洗いするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 上記第１の方向と上記第２の方向とは異なる、請求項１に記載の方法。
4. 上記柔軟研磨パッドは、８０°より小さい接触角を有する親水性処理表面を含む、請求項１に記載の方法。
5. 上記柔軟研磨パッドは、３５°と４６°との間の接触角を有する親水性処理表面を含む、請求項１に記載の方法。
6. 上記柔軟研磨パッドは、約４０ＲＰＭから約１３０ＲＰＭまでにおいて上記第１の方向に回転させられる、請求項１に記載の方法。
7. 上記柔軟研磨パッドは、約５０ＲＰＭから約７５ＲＰＭまでにおいて上記第１の方向に回転させられる、請求項１に記載の方法。
8. 上記調整ディスクは、約６０ＲＰＭから約１２０ＲＰＭまでにおいて上記第２の方向に回転させられる、請求項１に記載の方法。
9. 上記調整ディスクは、約９０ＲＰＭから約１１０ＲＰＭまでの第２の速度において上記第２の方向に回転させられる、請求項１に記載の方法。
10. 上記すすぎ洗いは、約２５ｐsｉから約９０ｐsｉまでの圧力において与えられる、請求項２に記載の方法。
11. 上記すすぎ洗いは、約４０ｐsｉから約６０ｐsｉまでの圧力で与えられる、請求項２に記載の方法。
12. 柔軟研磨パッドで基板を処理するための方法において、
    新しい未使用の柔軟研磨パッドをプラテンに結合させるステップと、
    上記プラテンに回転移動を与えるステップと、
    回転調整ディスクを約１重量ポンドから約４重量ポンドまでのダウンフォースで研磨材と接触させるステップと、
    上記回転調整ディスクを上記柔軟研磨パッドとの接触から取り外すステップと、
    基板に対する研磨処理を行うために、上記基板を上記柔軟研磨パッドと接触させるステップと、
    を順次に備える方法。
13. 上記柔軟研磨パッドは、８０°より小さい接触角を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 上記柔軟研磨パッドは、３５°と４６°との間の接触角を含む、請求項１２に記載の方法。
15. 上記研磨処理の後に、上記柔軟研磨パッドをブラシ型コンディショナーと接触させるステップを更に備える、請求項１２に記載の方法。

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