JP2019507500A - 化学研磨のためのシステム、装置、及び方法 - Google Patents

化学研磨のためのシステム、装置、及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019507500A
JP2019507500A JP2018541218A JP2018541218A JP2019507500A JP 2019507500 A JP2019507500 A JP 2019507500A JP 2018541218 A JP2018541218 A JP 2018541218A JP 2018541218 A JP2018541218 A JP 2018541218A JP 2019507500 A JP2019507500 A JP 2019507500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluid
network
platen assembly
channel
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018541218A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6936237B2 (ja
Inventor
バラスブラマニアム シー. ジャガナサン,
バラスブラマニアム シー. ジャガナサン,
ラジーブ バジャージ,
ラジーブ バジャージ,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2019507500A publication Critical patent/JP2019507500A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6936237B2 publication Critical patent/JP6936237B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/32115Planarisation
    • H01L21/3212Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • H01L21/32125Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP] by simultaneously passing an electrical current, i.e. electrochemical mechanical polishing, e.g. ECMP
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/461Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本発明の実施形態は、複数の流体開口を有するパッドと、複数の流体チャネルのネットワークであって、それぞれのチャネルが、少なくとも1つの流体開口と流体連通している、ネットワークと、複数の入口であって、それぞれの入口が、異なる流体チャネルに連結されている、複数の入口と、入口に連結されていない流体チャネルのうちの1つに連結された出口とを含む流体ネットワークプラテンアセンブリを使用して、基板を化学研磨するためのシステム、装置、及び方法を提供する。数多くの追加の態様が開示される。
【選択図】図9

Description

関連出願
[0001]本出願は、2016年2月8日出願の「SYSTEMS, APPARATUS, AND METHODS FOR CHEMICAL POLISHING」(整理番号第23560/L号)と題する米国特許仮出願番号第62/292,850号から優先権を主張し、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
[0002]本発明は、基板研磨に関し、より具体的には、基板研磨のためのシステム、装置、及び方法に関する。
[0003]既存の化学機械研磨(CMP)材料除去方法では、基板と研磨パッドとの間に摩擦が生じるように、機械的押下力(mechanical down force)が用いられる。材料除去は、従来、およそ1500nm/分から毎分400nm/分の速度で実行されてきた。しかしながら、材料除去を幾らかでも引き起こすために基板に加える必要がある最小限の押下力に主に起因して、材料除去速度を20nm/分未満に減少させることは、既存のCMPツールの能力を越えている。さらに小さなデバイスの製造を可能にする改善されたデバイス形成技術は、より低い除去速度をもたらす制御強化から恩恵を受けるだろうが、これは既存のCMPツールでは可能ではない。したがって、機械的押下力に依存しない、化学研磨のための方法及び装置が必要とされている。
[0004]幾つかの実施形態では、本発明は、複数の流体開口を有するパッドと、複数の流体チャネルのネットワークであって、それぞれのチャネルが、少なくとも1つの流体開口と流体連通している、ネットワークと、複数の入口であって、それぞれの入口が、異なる流体チャネルに連結されている、複数の入口と、入口に連結されていない流体チャネルのうちの1つに連結された出口とを含む流体ネットワークプラテンアセンブリを提供する。
[0005]他の実施形態では、本発明は、基板を研磨するための化学研磨システムを提供する。当該システムは、研磨ヘッドと、軌道アクチュエータと、軌道アクチュエータに連結され、研磨ヘッドの下方に配置された流体ネットワークプラテンアセンブリとを含み、流体ネットワークプラテンアセンブリは、複数の流体開口を有するパッドと、複数の流体チャネルのネットワークであって、それぞれのチャネルが、少なくとも1つの流体開口と流体連通している、ネットワークと、複数の入口であって、それぞれの入口が、異なる流体チャネルに連結されている複数の入口と、入口に連結されていない前記流体チャネルのうちの1つに連結された出口とを含む。
[0006]さらに他の実施形態では、本発明は、基盤を研磨するための方法を提供する。当該方法は、複数の流体チャネルのネットワークを有する流体ネットワークプラテンアセンブリを含む化学研磨システムを設けることであって、それぞれのチャネルが、流体ネットワークプラテンアセンブリに連結されたパッドにおける少なくとも1つの流体開口と流体連通している、化学研磨システムを設けることと、流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、基板を第1の化学溶液の薄膜に曝露することと、流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、脱イオン水の第1の薄膜を使用して、基板をリンスすることと、流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、基板を第2の化学溶液の薄膜に曝露することと、流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、脱イオン水の第2の薄膜を使用して、基板をリンスすることとを含む。
[0007]本発明のさらに他の特徴、態様、及び利点は、本発明を実施するために想定されるベストモードを含む幾つかの例示的な実施形態及び実装形態を示すことにより、以下の詳細説明、添付の特許請求の範囲、及び付随する図面から、より十分に明らかになるであろう。本発明の実施形態は、他の異なる適用例も可能であり得、本発明の幾つかの詳細は、すべて本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な観点において改変することができる。したがって、図面及び説明は、本質的に例示的であると見なすべきであり、限定的であるとは見なすべきではない。図面は、必ずしも縮尺どおりではない。本明細書の記載は、特許請求の範囲の精神及び範囲に該当するすべての改変例、均等物、及び代替例をカバーするものである。
本発明の実施形態に係る、化学研磨システムの例示的な実施形態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の上面、前面、及び複合断面図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の分解上面斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の分解底面斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態のパッドの斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の上部デッキプレートの上面図、前面図、及び斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の中間デッキプレートの上面図、前面図、及び斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の底部デッキプレートの上面図、前面図、及び斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の内部流体チャネルネットワークの複合斜視図である。 本発明の実施形態に係る、図1の例示的な実施形態の上面図である。 本発明の実施形態に係る、図10Aの線BBに沿って切り取られた断面図である。 本発明の実施形態に係る、図10Bの円で囲まれた部分C’の拡大断面詳細図である。 本発明の実施形態に係る、図10Bの円で囲まれた部分Dの拡大断面詳細図である。 本発明の実施形態に係る、図10Aの線EEに沿って切り取られた断面図である。 本発明の実施形態に係る、図10Eの円で囲まれた部分Fの拡大断面詳細図である。 本発明の実施形態に係る、表された基板を伴う図1の例示的な実施形態の上面図である。 本発明の実施形態に係る、表された基板、研磨ヘッド、及び軌道アクチュエータを有する図1の例示的な実施形態の側面図である。 本発明の実施形態に係る、化学研磨の例示的な方法を示すフロー図である。
[0026]本発明の実施形態は、次世代デバイス技術を支持するために、20nm/分未満の除去率を達成するよう適合された(例えば、ナノスケールデバイスの)化学研磨のためのシステム、装置、及び方法を提供する。研磨パッドからの機械的押下力を少しも加えずに、曝露ベースのエッチング処理を用いて基板を研磨することにより、厳密な材料除去率を実現することができる。本発明の実施形態を用いて、次世代デバイスにとって望ましい2nmから4nm内の改善された処理制御を達成することができる。言い換えると、基板上のデバイスの高さは、本発明の実施形態を用いて、2nmから4nm内となるように制御することができる。このような制御の例示的な用途には、2nmから4nmのダイ内(WID)制御が望ましいゲート高さ制御及びより低い相互接続レベルを含むFinFet技術デバイスの研磨が含まれる。
[0027]2nmから4nmのWID制御を達成する実質的に20nm/分未満の除去率を有する化学研磨は、機械的力を少しも加えずに、周期的な態様で、基板を、例示的な曝露シーケンス、すなわち、(1)化学物質A流体の薄膜、(2)脱イオン(DI)水、次いで(3)化学物質B流体の薄膜に曝露する流体ネットワークプラテンアセンブリを使用する本発明の実施形態で実現することができる。化学物質(例えば、化学物質A及びB)の曝露の期間、及び流体の転換率が、材料除去率を制御し、約2nmから約4nmの範囲内の処理制御の度合が達成される。化学物質及び水を供給する流体ネットワークを有するプラテンアセンブリの例示的な実施形態は、図面に関連して以下で説明される。
[0028]これより図1を参照すると、化学研磨システムのための流体ネットワークプラテンアセンブリ100の例示的な実施形態の斜視図が示されている。幾つかの実施形態では、流体ネットワークプラテンアセンブリ100は、流体チャネル開口104のアレイを有するパッド102を含む。幾つかの実施形態では、流体チャネル開口104は、横列と縦列に均等に配置され、研磨される基板(例えば、360mm直径の半導体ウエハ)より大きな直径を有する円形パターンの開口を形成する。例えば、幾つかの実施形態では、流体チャネル開口104の円形パターンは、約400mm+/−10mmから約520mm+/−10mmの範囲内の直径を有し得、幾つかの実施形態では、直径は、約460+/−10mmであり得る。他の直径も用いることができる。パッド102は、上部デッキプレート106の上に置かれ、上部デッキプレート106に取り外し可能に連結され得る。上部デッキプレート106は、中間デッキプレート108の上に置かれ、中間デッキプレート108に恒久的に接合されるか、又は取り外し可能に連結され得る。中間デッキプレート108は、底部デッキプレート110の上に置かれ、底部デッキプレート110に恒久的に接合されるか、又は取り外し可能に連結され得る。幾つかの実施形態では、デッキプレートは、ポリ塩化ビニル(PVC)又は化学研磨に使用される化学溶液と反応しない任意の他の実用的な材料のような、プラスチックポリマーから構築され得る。
[0029]図2Aから図2Cは、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の上面、前面、及び複合断面図を示す。図2Cは、図2Aの線CCの幅に沿って切り取られた流体ネットワークプラテンアセンブリ100の複合断面である。図2Cでは、流体ネットワークプラテンアセンブリ100内の流体チャネルのネットワークを確認することができ、個々のノズルは、パッド102における流体チャネル開口104と整列させられている。図示されているように、流体チャネル開口104の列は、流体ネットワークプラテンアセンブリ100内の代替の流体チャネルに対応する。したがって、流体チャネルは、一方向で距離Hだけ離間され、直角方向で距離Wだけ離間されている。幾つかの実施形態では、Hは、約15mm+/−2mmから約35mm+/−2mm、又は、幾つかの実施形態では、約25+/−2mmの範囲内であり得る。幾つかの実施形態では、Wは、約15mm+/−2mmから約35mm+/−2mm、又は、幾つかの実施形態では、約25+/−2mmの範囲内であり得る。他の寸法も可能である。幾つかの実施形態では、HとWはほぼ均等であり得、他の実施形態では、HとWは異なっていてもよい。所与の寸法は、処理される基板の主要面に1つ又は複数の化学溶液の薄膜を均等に、一貫して、均一に適用することを可能にするよう選択される。
[0030]図3及び図4は、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の拡大斜視図である。図3は、上面図であり、図4は、底面図である。図からわかるように、底部デッキ110は、流体ネットワークプラテンアセンブリ100を軌道運動アクチュエータ(図4では図示しないが、以下で説明される図11Bを参照)に連結するために使用される装着ディスク402を含む。さらに図からわかるように、上部デッキプレート106、中間デッキプレート108、及び底部デッキプレート110は、それぞれ、整列したチャネルのアレイを含む。この整列したチャネルのアレイは、様々なプレートが共に連結又は接合されたときに、流体ネットワークプラテンアセンブリ100内で流体チャネルのネットワークを集合的に形成する。
[0031]図5は、基板が処理のために配置されるパッド102の斜視図である。図6Aから図6Cは、それぞれ、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の上部デッキプレート106の実施例の上面図、前面図、及び斜視図である。図7Aから図7Cは、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の中間デッキプレート108の実施例の上面図、前面図、及び斜視図である。図8Aから図8Cは、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の底部デッキプレート110の実施例の上面図、前面図、及び斜視図である。図9は、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の内部で整列したチャネルの集合アレイによって京成された流体ネットワーク900の斜視図を示す。流体を流体ネットワークプラテンアセンブリ100に加えるための又は流体ネットワークプラテンアセンブリ100から除去するための4つのコネクタに留意されたい。流体をパッド102から引き抜いて、流体ネットワークプラテンアセンブリ100から排出するために、ドレインチャネル出口コネクタ902を可撓性の真空ラインに連結することができる。化学物質Aチャネル入口コネクタ908を可撓性の化学物質A供給ライン(図示せず)に連結することができる。同様に、化学物質Bチャネル入口コネクタ904を可撓性の化学物質B供給ライン(図示せず)に連結することができる。リンスチャネル入口コネクタ906を可撓性の脱イオン水(DIW)供給ラインに連結することができる。
[0032]図10Aから図10Fを見ると、流体ネットワークプラテンアセンブリ100の詳細がさらに示されている。図10Bは、図10Aの線BBに沿って切り取られた流体ネットワークプラテンアセンブリ100の断面図である。図10Cは、図10Bの円で囲まれた部分C’内の例示的な化学物質A又はBの流体チャネル1002の拡大断面詳細図を示す。幾つかの実施形態では、流体チャネル1002のすべて又は一部を、交換可能であり且つ取り外し可能な管状インサート1004によって形成することができる。したがって、流体チャネル1002が詰まってしまった場合、取り外し可能な管状インサート1004を単純に交換することによって詰まりを容易に解消することができる。幾つかの実施形態では、取り外し可能な管状インサート1004は、約0.5mmの直径を有する。他の直径も用いることができる。図10Dは、図10Bの円で囲まれた部分D内の例示的なドレインチャネル1006の拡大断面詳細図を示す。図10Eは、図10Aの線EEに沿って切り取られた流体ネットワークプラテンアセンブリ100の断面図である。図10Fは、図10Eの円で囲まれた部分F内の例示的なDIW流体チャネル1008の拡大断面詳細図を示す。幾つかの実施形態では、DIW流体チャネル1008は、約0.5mmの直径を有する。他の直径も用いることができる。
[0033]幾つかの実施形態では、DIW流体チャネル1008は、約412個の流体チャネル開口104と流体連通し得る。これらの開口104は、直径が約1mmであり得る。これらの個々の開口104を通る流量は、約8ml/分以下であり得る。リンスチャネル入口コネクタ906における流体圧力は、約10psi+/−5psiから約60psi+/−5psiの範囲内にあり得る。リンスチャネル入口コネクタ906の入口における総流入量は、約3000ml/分であり得る。
[0034]幾つかの実施形態では、化学物質Aチャネル入口コネクタ908は、約92個の流体開口104と流体連通し得る。これらの開口104は、直径が約1mmであり得る。これらの個々の開口104を通る流量は、約32.5ml/分以下であり得る。化学物質Aチャネル入口コネクタ908における流体圧力は、約10psi+/−5psiから約60psi+/−5psiの範囲内にあり得る。化学物質Aチャネル入口コネクタ908の入口における総流入量は、約3000ml/分であり得る。
[0035]幾つかの実施形態では、化学物質Bチャネル入口コネクタ904は、約108個のチャネル開口104と流体連通し得る。これらの開口104は、直径が約1mmであり得る。これらの個々の開口104を通る流量は、約27.5ml/分以下であり得る。化学物質Bチャネル入口コネクタ904における流体圧力は、約10psi+/−5psiから約60psi+/−5psiの範囲内にあり得る。化学物質Bチャネル入口コネクタ904の入口における総流入量は、約3000ml/分であり得る。
[0036]幾つかの実施形態では、ドレインチャネル出口コネクタ902は、約184個のチャネル開口104と流体連通し得る。これらの開口104は、直径が約1mmであり得る。これらの個々の開口104を通る流量は、約30ml/分以下であり得る。パッド102から流体を引くポンプ圧力は、約10psi+/−5psiから約60psi+/−5psiの範囲内にあり得る。ドレインチャネル出口コネクタ902のドレイン出口における総吐出量は、約5000ml/分以下であり得る。
[0037]図11Aは、パッド102上に表された基板1102を伴う例示的な流体ネットワークプラテンアセンブリ100の上面図である。図11Bは、流体ネットワークプラテンアセンブリ100、研磨パッド1104、及び装着ディスク402及びリンケージ1106を介して流体ネットワークプラテンアセンブリ100に連結された軌道アクチュエータ1108を含む化学研磨システム1100の側面図である。図11Aに示すように、基板1102は、その中心がパッド102の中心からオフセットされた状態で位置付けされる。幾つかの実施形態では、基板1102の中心は、パッド102の中心から約50mm+/−10mmオフセットされる。他のオフセット値を使用することができる。
[0038]動作中、パッド102に対して押下力を加えることなく、パッド102の近位で、基板1102が研磨パッド1104によって確実に保持されて回転させられる。軌道アクチュエータ1108によって、流体ネットワークプラテンアセンブリ100が軌道運動で(回転がない状態で)動かされている間、化学溶液及びDIWの所定のシーケンスが連続的に吐出され、パッド102及び基板1102の表面から取り除かれる。基板が流体膜に接触するためにパッド102と接触する必要がないよう、パッド102と基板1102との間に流体の薄膜が形成される。
[0039]幾つかの実施形態では、研磨ヘッド1104は、約0+/−5回転/分から約500+/−5回転/分の範囲内で回転する。他の回転率を用いてもよい。幾つかの実施形態では、流体ネットワークプラテンアセンブリ100は、約0+/−5サイクル/分から約500+/−5サイクル/分の周波数範囲内で軌道を描く。他の回転率を用いてもよい。幾つかの実施形態では、研磨パッド1104と流体ネットワークプラテンアセンブリ100は、反対方向に動くが、他の実施形態では、非反対方向に動く。幾つかの実施形態では、研磨パッド110の中心と流体ネットワークプラテンアセンブリ100の中心との間のオフセット量は、可変であり得、且つ/又は、処理前又は処理後に調整可能であり得る。例えば、流体ネットワークプラテンアセンブリ100は、約0+/−0.5インチ/分から約2+/−0.5インチの範囲内で研磨ヘッド1104の中心からオフセットされるように構成され得る。他のオフセット値を使用することができる。幾つかの実施形態では、オフセットは、特定の範囲内で、離散増分(例えば、増分8)で調整可能であるように構成され得る。幾つかの実施形態では、オフセットは、特定の範囲内で無限に調整可能であるように構成され得る。基板1102に対する化学溶液とDIWとの切り替え時間(例えば、曝露の長さ)は、約0+/−2秒から約60+/−2秒の範囲内で変動し得る。他の曝露時間も用いてよい。
[0040]幾つかの実施形態では、基板の処理は、曝露のシーケンスを含み得、それらはそれぞれ基板に対して機能的且つ/又は構造的変化を及ぼすことが意図されている。例えば、化学溶液への第1の曝露において、Hを使用した金属酸化物の形成の後に、抑制剤による補強膜を形成が行われ得る。第2の曝露において、浸食作用によって、比較的高いスポットから補強膜を除去することが行われ得る。第3の曝露において、錯体形成(complexing)による酸化膜の分離が行われ、補強膜の再形成も行われ得る。第4の曝露において、グローバル平坦化及び材料除去が行われ得る。
[0041]これより図12を見ると、本発明の実施形態に係る、化学研磨の例示的な方法1200を示すフロー図が提供されている。流体ネットワークプラテンアセンブリ及び研磨ヘッドを含む化学研磨システムが設けられる(1202)。基板は、研磨ヘッドによって固定され、流体ネットワークプラテンの近位に近付けられる(1204)。第1の化学物質(化学物質A)の薄膜が、基板と、所定の曝露時間にわたって基板と接触している流体ネットワークプラテンとの間で、流体ネットワークプラテンによって形成される(1206)。研磨ヘッドが回転させられる(1208)。流体ネットワークプラテンは、基板の中心からオフセットされた点の周りで軌道を描く(1210)。DIWの薄膜が、基板と、所定の曝露時間にわたって基板と接触している流体ネットワークプラテンとの間で、流体ネットワークプラテンによって形成される(1212)。第2の化学物質(化学物質B)の薄膜が、基板と、所定の曝露時間にわたって基板と接触している流体ネットワークプラテンとの間で、流体ネットワークプラテンによって形成される(1214)。DIWの薄膜が、基板と、所定の曝露時間にわたって基板と接触している流体ネットワークプラテンとの間で、流体ネットワークプラテンによって形成される(1216)。研磨エンドポイントに達したか否かについての決定がなされる(1218)。達した場合、処理が完了し、達していない場合、フローは化学物質Aの曝露の実行に戻る(1206)。
[0042]幾つかの実施形態では、化学物質の曝露は、基板に適用されるパルスであると考えることができる。例えば、第1の化学物質を用いる酸化パルスを特定の時間増分わたって適用することができ、その後、(例えば、DIWを用いる)リンスパルスを適用し、研磨パルスを特定の時間増分にわたって基板に適用することができる。酸化パルスは、例えば、約0.1%から約1%(又は約0.25%)の範囲内の濃度のH、及び/又は、約0.001%から約0.1%(又は約0.05%)の範囲内の濃度のベンゾトリアゾール(BTA)であり得る。幾つかの実施形態では、BTAの代わりにテトラデシルチオ酢酸(TTA)を使用してもよい。研磨パルスは、約0.005重量%から約0.05重量%(又は約0.01重量%)の範囲内の濃度のSiO、及び約0.05重量%から約0.5重量%(又は約0.1重量%)のクエン酸アンモニウムであり得、又はシュウ酸などの他のカルボン酸を使用してもよい。
[0043]本開示では数々の実施形態が記載されているが、これらは例示目的でのみ提示されている。記載の実施形態は、いかなる意味でも限定的ではなく、限定的であることが意図されてもいない。開示されている本発明の実施形態は、本開示から容易に明らかなように、数々の実装形態に広く適用可能である。開示される実施形態が、構造、論理、ソフトウェア、電気に関する変更といった、様々な変更及び修正をして実施され得ることは、当業者に認識されるであろう。開示される本発明の実施形態の特定な特徴は、1つ又は複数の特定の構成及び/又は図面に関連して記載され得るが、別途明示されない限り、こうした特徴は、関連して記載されているところの1つ又は複数の特定の実施形態又は図面における使用に限定されないことは、理解するべきである。
[0044]本開示は、全ての実施形態の逐語的な記載ではなく、全ての実施形態に存在しなければならない本発明の実施形態の特徴の羅列でもない。発明の名称(本開示の1ページ目の冒頭に記載)は、本発明の開示される実施形態の範囲を限定するものとして決して解釈するべきではない。
[0045]本開示は、幾つかの実施形態及び/又は本発明の実施可能な記載を当業者に提供する。これらの実施形態及び/又は本発明のうちの幾つかは、本出願では特許請求されないかもしれないが、それでも、本出願の優先権の利益を主張する1つ又は複数の継続出願で特許請求され得る。
[0046]上述の説明は、本発明の例示的な実施形態のみを開示している。本発明の範囲に含まれる上記で開示された装置、システム、及び方法の変形例は、当業者には容易に自明となろう。
[0047]したがって、本発明は、その例示的な実施形態に関連して開示されているが、他の実施形態が、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲に含まれ得ると理解すべきである。

Claims (15)

  1. 複数の流体開口を有するパッド、
    複数の流体チャネルのネットワークであって、それぞれのチャネルが、少なくとも1つの流体開口と流体連通している、ネットワーク、
    複数の入口であって、それぞれの入口が、異なる流体チャネルに連結されている、複数の入口、及び
    入口に連結されていない前記流体チャネルのうちの1つに連結された出口
    を備えている流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  2. 前記複数の流体チャネルの前記ネットワークが、複数のプラテンから形成され、それぞれのプラテンが、整列したチャネルのアレイを有する、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  3. 前記複数の流体開口が、処理される基板より大きな直径を有する円形パターンで配置されている、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  4. 前記複数の入口が、第1の化学物質チャネルのための第1の入口、第2の化学物質チャネルのための第2の入口、及びリンスチャネルのための第3の入口を含む、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  5. 前記出口が、流体ポンプに連結され、ドレインとして機能するように作動する、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  6. 前記流体ネットワークプラテンアセンブリを軌道アクチュエータに連結するための装着ディスクをさらに含む、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  7. 前記複数の流体チャネルのうちの少なくとも幾つかが、取り外し可能な管状インサートを含む、請求項1に記載の流体ネットワークプラテンアセンブリ。
  8. 基板を研磨するための化学研磨システムであって、
    研磨ヘッド、
    軌道アクチュエータ、及び
    前記軌道アクチュエータに連結され、前記研磨ヘッドの下方に配置された流体ネットワークプラテンアセンブリであって、前記流体ネットワークプラテンアセンブリが、複数の流体開口を有するパッドと、複数の流体チャネルのネットワークであって、それぞれのチャネルが、少なくとも1つの流体開口と流体連通している、ネットワークと、複数の入口であって、それぞれの入口が、異なる流体チャネルに連結されている複数の入口と、入口に連結されていない前記流体チャネルのうちの1つに連結された出口とを含む、流体ネットワークプラテンアセンブリ
    を備えている化学研磨システム。
  9. 前記複数の流体チャネルの前記ネットワークが、複数のプラテンから形成され、それぞれのプラテンが、整列したチャネルのアレイを有する、請求項8に記載の化学研磨システム。
  10. 前記複数の流体開口が、処理される基板より大きな直径を有する円形パターンで配置されている、請求項8に記載の化学研磨システム。
  11. 前記複数の入口が、第1の化学物質チャネルのための第1の入口、第2の化学物質チャネルのための第2の入口、及びリンスチャネルのための第3の入口を含む、請求項8に記載の化学研磨システム。
  12. 前記出口が、流体ポンプに連結され、ドレインとして機能するように作動する、請求項8に記載の化学研磨システム。
  13. 前記流体ネットワークプラテンアセンブリを軌道アクチュエータに連結するための装着ディスクをさらに含む、請求項8に記載の化学研磨システム。
  14. 前記複数の流体チャネルのうちの少なくとも幾つかが、取り外し可能な管状インサートを含む、請求項8に記載の化学研磨システム。
  15. 基板を研磨する方法であって、
    複数の流体チャネルのネットワークを有する流体ネットワークプラテンアセンブリを含む化学研磨システムを設けることであって、それぞれのチャネルが、前記流体ネットワークプラテンアセンブリに連結されたパッドにおける少なくとも1つの流体開口と流体連通している、化学研磨システムを設けることと、
    前記流体ネットワークプラテンアセンブリの近位で基板を回転させることと、
    前記流体ネットワークプラテンアセンブリを軌道運動させることであって、前記流体ネットワークプラテンアセンブリの中心が、前記基板の中心からオフセットされる、前記流体ネットワークプラテンアセンブリを軌道運動させることと、
    所定の時間量にわたって、前記流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、前記基板を第1の化学溶液の薄膜に曝露することと、
    前記流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、脱イオン水の第1の薄膜を使用して、前記基板をリンスすることと、
    所定の時間量にわたって、前記流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、前記基板を第2の化学溶液の薄膜に曝露することと、
    前記流体ネットワークプラテンアセンブリを介して、脱イオン水の第2の薄膜を使用して、前記基板をリンスすることと、
    前記曝露及び前記リンスをエンドポイントに達するまで反復することと
    を含む方法。
JP2018541218A 2016-02-08 2017-02-06 化学研磨のためのシステム、装置、及び方法 Active JP6936237B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662292850P 2016-02-08 2016-02-08
US62/292,850 2016-02-08
PCT/US2017/016758 WO2017139236A1 (en) 2016-02-08 2017-02-06 Systems, apparatus, and methods for chemical polishing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019507500A true JP2019507500A (ja) 2019-03-14
JP6936237B2 JP6936237B2 (ja) 2021-09-15

Family

ID=59496775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018541218A Active JP6936237B2 (ja) 2016-02-08 2017-02-06 化学研磨のためのシステム、装置、及び方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10399205B2 (ja)
JP (1) JP6936237B2 (ja)
KR (1) KR102587473B1 (ja)
CN (1) CN108604549B (ja)
TW (1) TWI758273B (ja)
WO (1) WO2017139236A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224165A (ja) * 1992-10-15 1994-08-12 Applied Materials Inc 化学−機械的平坦化操作の平坦度を改善するための方法及び装置
JPH1158218A (ja) * 1997-08-12 1999-03-02 Nikon Corp 研磨パッド及び研磨装置
WO1999041778A1 (en) * 1998-02-16 1999-08-19 Komatsu Ltd. Apparatus for controlling temperature of substrate
JP2002541649A (ja) * 1998-12-16 2002-12-03 スピードファム−アイピーイーシー コーポレイション マルチステップcmp
WO2005023487A1 (ja) * 2003-08-29 2005-03-17 Toho Engineering Kabushiki Kaisha 研磨パッドおよびその製造方法と製造装置
JP2011524264A (ja) * 2008-06-16 2011-09-01 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッド 複数ゾーンへのスラリー配送を伴う化学機械研摩
WO2016013589A1 (ja) * 2014-07-22 2016-01-28 京セラ株式会社 載置用部材

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6224165A (ja) * 1985-07-24 1987-02-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 送配電線事故区間標定システム
US5876271A (en) * 1993-08-06 1999-03-02 Intel Corporation Slurry injection and recovery method and apparatus for chemical-mechanical polishing process
US5593344A (en) * 1994-10-11 1997-01-14 Ontrak Systems, Inc. Wafer polishing machine with fluid bearings and drive systems
US5658185A (en) * 1995-10-25 1997-08-19 International Business Machines Corporation Chemical-mechanical polishing apparatus with slurry removal system and method
US5816900A (en) * 1997-07-17 1998-10-06 Lsi Logic Corporation Apparatus for polishing a substrate at radially varying polish rates
US6220934B1 (en) * 1998-07-23 2001-04-24 Micron Technology, Inc. Method for controlling pH during planarization and cleaning of microelectronic substrates
US6592439B1 (en) 2000-11-10 2003-07-15 Applied Materials, Inc. Platen for retaining polishing material
US6300246B1 (en) * 2000-11-21 2001-10-09 International Business Machines Corporation Method for chemical mechanical polishing of semiconductor wafer
US20020072307A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-13 Fruitman Clinton O. Apparatus and method for chemical mechanical planarization using a fixed-abrasive polishing pad
US6652366B2 (en) * 2001-05-16 2003-11-25 Speedfam-Ipec Corporation Dynamic slurry distribution control for CMP
US6572445B2 (en) * 2001-05-16 2003-06-03 Speedfam-Ipec Multizone slurry delivery for chemical mechanical polishing tool
US6599175B2 (en) * 2001-08-06 2003-07-29 Speedfam-Ipeca Corporation Apparatus for distributing a fluid through a polishing pad
US7314402B2 (en) * 2001-11-15 2008-01-01 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for controlling slurry distribution
US20030134576A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-17 Saket Chadda Method for polishing copper on a workpiece surface
US6705923B2 (en) * 2002-04-25 2004-03-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Chemical mechanical polisher equipped with chilled wafer holder and polishing pad and method of using
US6705928B1 (en) * 2002-09-30 2004-03-16 Intel Corporation Through-pad slurry delivery for chemical-mechanical polish
US6951597B2 (en) * 2003-10-31 2005-10-04 Novellus Systems, Inc. Dynamic polishing fluid delivery system for a rotational polishing apparatus
KR100568258B1 (ko) * 2004-07-01 2006-04-07 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마용 연마 패드 및 이를 이용하는 화학적기계적 연마 장치
US7604529B2 (en) 2006-02-16 2009-10-20 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Three-dimensional network for chemical mechanical polishing
US7503833B2 (en) 2006-02-16 2009-03-17 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Three-dimensional network for chemical mechanical polishing
JP5009101B2 (ja) * 2006-10-06 2012-08-22 株式会社荏原製作所 基板研磨装置
US20080220698A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-11 Stanley Monroe Smith Systems and methods for efficient slurry application for chemical mechanical polishing
US7632170B2 (en) * 2007-06-25 2009-12-15 Novellus Systems, Inc. CMP apparatuses with polishing assemblies that provide for the passive removal of slurry
US7635290B2 (en) 2007-08-15 2009-12-22 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Interpenetrating network for chemical mechanical polishing
DE102010033256A1 (de) * 2010-07-29 2012-02-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Methode zur Erzeugung gezielter Strömungs- und Stromdichtemuster bei der chemischen und elektrolytischen Oberflächenbehandlung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224165A (ja) * 1992-10-15 1994-08-12 Applied Materials Inc 化学−機械的平坦化操作の平坦度を改善するための方法及び装置
JPH1158218A (ja) * 1997-08-12 1999-03-02 Nikon Corp 研磨パッド及び研磨装置
WO1999041778A1 (en) * 1998-02-16 1999-08-19 Komatsu Ltd. Apparatus for controlling temperature of substrate
JP2002541649A (ja) * 1998-12-16 2002-12-03 スピードファム−アイピーイーシー コーポレイション マルチステップcmp
WO2005023487A1 (ja) * 2003-08-29 2005-03-17 Toho Engineering Kabushiki Kaisha 研磨パッドおよびその製造方法と製造装置
JP2011524264A (ja) * 2008-06-16 2011-09-01 ノベラス・システムズ・インコーポレーテッド 複数ゾーンへのスラリー配送を伴う化学機械研摩
WO2016013589A1 (ja) * 2014-07-22 2016-01-28 京セラ株式会社 載置用部材

Also Published As

Publication number Publication date
TW201728409A (zh) 2017-08-16
US20170225294A1 (en) 2017-08-10
WO2017139236A1 (en) 2017-08-17
TWI758273B (zh) 2022-03-21
CN108604549A (zh) 2018-09-28
JP6936237B2 (ja) 2021-09-15
KR102587473B1 (ko) 2023-10-11
KR20180104162A (ko) 2018-09-19
CN108604549B (zh) 2023-09-12
US10399205B2 (en) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4758694B2 (ja) 近接型プロキシミティプロセスヘッド
JP4920965B2 (ja) 研磨パッド及びこれを採用した化学的機械的研磨装置
JP4892203B2 (ja) 非親和性の障壁によるメニスカスの分離および閉じ込め
JP5013685B2 (ja) 基板処理においてメニスカスを用いるための装置および方法
US7264007B2 (en) Method and apparatus for cleaning a substrate using megasonic power
JP4474438B2 (ja) 基板処理装置及び方法、そしてこれに用いられる噴射ヘッド
US7406972B2 (en) Substrate proximity processing structures
US6187684B1 (en) Methods for cleaning substrate surfaces after etch operations
JP2006148069A (ja) 基板を処理するための装置および方法
US7939139B2 (en) Methods for atomic layer deposition (ALD) using a proximity meniscus
JPH0712035B2 (ja) 噴流式液処理装置
US9138861B2 (en) CMP pad cleaning apparatus
JP2010130022A (ja) 基板研磨装置、及びそれを利用する基板研磨方法
CN104733287A (zh) 用于化学机械抛光和清洗的系统和方法
TWI670764B (zh) 化學機械研磨設備及方法
JP2019507500A (ja) 化学研磨のためのシステム、装置、及び方法
TWI641461B (zh) Ultrasonic auxiliary wire cutting cutting method and device thereof, and wafer manufacturing method
CN102974563B (zh) 用于可移动兆声晶圆喷头的装置和方法
JP2009094521A (ja) 薬液供給装置
JP2008300454A (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
JP2021522684A (ja) 半導体ウエハの洗浄に用いられる方法及び装置
JP2007251019A (ja) 半導体ウェーハのエッチング装置
JP2022026021A (ja) 基板処理方法、および基板処理装置
KR20070106835A (ko) 기판 세정 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210803

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210826

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6936237

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150