JP2023553999A - 基板エッジの欠陥低減のための研磨システム装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本明細書の実施形態は、基板の研磨前に基板の斜角エッジに付着したナノスケール及び／又はミクロンスケールの粒子を有益に除去するために使用され得るキャリアローディングステーション及びそれに関連する方法を含む。このような汚染物質、例えば誘電体材料の緩く付着した粒子を斜角エッジから除去することにより、研磨界面の汚染を回避することができ、したがってそれに関連するスクラッチ関連の欠陥が防止される及び／又は大幅に減少する。【選択図】図２Ｂ

Description

［０００１］本明細書の実施形態は、概して電子デバイス製造に関し、特に、半導体デバイス製造プロセスで使用される化学機械研磨（ＣＭＰ）システム及び方法に関する。

［０００２］高密度集積回路の製造において、基板上に堆積された材料の層を平坦化又は研磨するために、化学機械研磨（ＣＭＰ）が一般に使用されている。半導体デバイス製造におけるＣＭＰプロセスの１つの一般的な用途は、バルクフィルムの平坦化、例えば、プレメタル誘電体（ＰＭＤ）又は層間誘電体（ＩＬＤ）研磨であり、基礎となる２次元又は３次元の特徴が、平坦化すべき材料の表面の凹部及び突出部を形成する。他の一般的な用途としては、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）及び層間金属配線形成があり、ＣＭＰプロセスは、ＳＴＩ又は金属配線の特徴が配置された材料の層の露出面（フィールド）からビア、コンタクト、トレンチ充填材（オーバーバーデン）を取り除くために使用される。

［０００３］典型的なＣＭＰプロセスでは、研磨パッドが回転可能な研磨プラテンに取り付けられ、研磨液の存在下で回転可能な基板キャリアを使用して、基板の材料表面が研磨パッドに押し当てられる。化学的及び機械的作用の組み合わせにより、研磨パッドと接触している基板の表面全体にわたって材料が除去される。化学的及び機械的作用は、研磨液、基板と研磨パッドの相対運動、及び研磨パッドに対して基板に及ぼされる押下げ力によってもたらされる。

［０００４］残念なことに、基板の表面と研磨パッドとの間、すなわち研磨界面に取り込まれた望ましくない汚染物質が、基板表面に望ましくないスクラッチを生じさせる場合がある。研磨界面における望ましくない汚染物質の１つの原因は、上流の製造プロセスで取り込まれた誘電体材料の薄片等、被研磨基板の斜角エッジの表面に緩く付着している粒子である。基板の研磨中に、これらの材料の薄片は基板の斜角エッジから研磨界面に移動し、基板表面にナノスクラッチやマイクロスクラッチを発生させる。

［０００５］ＣＭＰ後の残留物等の他の種類の欠陥とは異なり、スクラッチは基板表面に永久的な損傷を与え、その後の洗浄プロセスで除去することができない。例えば、金属相互接続の複数のラインにわたって延びる軽いスクラッチでさえ、そこに配置された金属イオンの痕跡を平坦化される材料層全体に行き渡らせ、それによって、得られる半導体デバイスに漏れ電流及び時間依存性の誘電破壊を誘発し、得られるデバイスの信頼性に影響を与える。更に深刻なスクラッチは、隣接する金属に望ましくないねじれ及びブリッジを生じさせる、及び／又は基板表面に分断及び欠落パターンを生じさせる場合があり、望ましくないことに短絡を引き起こし、最終的にデバイスの故障につながるため、基板上に形成される使用可能なデバイスの歩留まりを低下させる。同様に、ＳＴＩ ＣＭＰ中に生じたスクラッチは、ゲート酸化膜の完全性に影響を与え、その破壊を引き起こし、最終的にデバイスの性能、信頼性を低下させ得る、及び／又は歩留まりを低下させ得る。

［０００６］したがって、当技術分野では、上述した問題を解決するシステム及び方法が必要である。

［０００７］本明細書の実施形態は、基板の研磨前に基板の斜角エッジに付着したナノスケール及び／又はミクロンスケールの粒子を有益に除去するために使用され得るキャリアローディングステーション及び方法を提供する。このような汚染物質、例えば誘電体材料の緩く付着した粒子を斜角エッジから除去することにより、研磨界面の汚染を回避することができ、したがってそれに関連するスクラッチ関連の欠陥が防止される及び／又は大幅に減少する。

［０００８］一実施形態では、研磨システムは、キャリアローディングステーションを含む。キャリアローディングステーションは、被研磨基板を支持するための１又は複数の支持面と、ロードカップと、ロードカップ内に配置された流体供給アセンブリとを含む。１又は複数の支持面は、被研磨基板の有効面の半径方向最外部と係合するサイズであり、位置にある。流体供給アセンブリは、被研磨基板がキャリアローディングステーションの上に位置決めされたキャリアヘッドに真空チャックされ且つそれにアライメントされたときに、被研磨基板の周縁部に向かって励起された流体を方向づけするように構成された１又は複数の第１のノズルを含む。

［０００９］一実施形態では、基板の処理方法が提供される。本方法は、研磨システムのキャリアローディングステーションからキャリアローディングステーションの上に位置決めされ且つそれにアライメントされたキャリアヘッドに基板を移送することと、キャリアヘッド及び基板をキャリア軸を中心に回転させることと、キャリアヘッドがキャリア軸を中心に基板を回転させる際に、基板の周縁部に向かって励起された流体を方向づけするために、キャリアローディングステーションの１又は複数の第１のノズルを使用することと、研磨システムの研磨ステーションにキャリアヘッドを移動させることと、研磨パッドに基板を押し当てることとを含む。

［００１０］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を単に示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

本明細書に記載の方法を実行するように構成された例示的な研磨システムの概略側面図である。 図１Ａに示す研磨システムの基板キャリアの概略断面図である。 図１Ａの研磨システムと共に使用され得る、一実施形態に係るローディングステーションの上から見た概略図である。 線２Ｂ－２Ｂに沿って切り取った図２Ａに示すローディングステーションの概略側面図である。 図１Ａの研磨システムと共に使用され得る、別の実施形態に係るローディングステーションの上から見た概略図である。 線３Ｂ－３Ｂに沿って切り取った図３Ａに示すローディングステーションの概略側面図である。 一実施形態に係る基板の斜角エッジから汚染物質を除去するために使用され得る方法を例示した図である。 図４に記載の方法中のノズルと基板エッジとの間の関係を示す概略図である。 図５Ａに示すノズルのスプレーパターンを示す図である。

［００２０］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実装態様の要素及び特徴は、更なる詳述なしに他の実装態様に有益に組み込まれ得ると考えられる。

［００２１］本明細書の実施形態は、概して化学機械研磨（ＣＭＰ）システムに関し、特に、ＣＭＰシステム及びそれに関連する方法と共に使用されるヘッドクリーンロード／アンロード（ＨＣＬＵ）ステーション、本明細書ではキャリアローディングステーションに関する。キャリアローディングステーション及び方法は、基板の研磨前に基板の斜角エッジに付着したナノスケール及び／又はミクロンスケールの粒子を有益に除去するために使用され得る。このような汚染物質、例えば誘電体材料の緩く付着した粒子を斜角エッジから除去することにより、研磨界面の汚染を回避することができ、したがってそれに関連するスクラッチ関連の欠陥が防止される及び／又は大幅に減少する。

［００２２］図１Ａは、本明細書に記載の方法を実行するために使用され得る例示的な研磨システム１００の概略側面図である。ここで、研磨システム１００は、ベース１０１、複数の研磨ステーション１０２（１つ図示）、ローディングステーション１０４、キャリア輸送システム１０６、複数のキャリアアセンブリ１０８、及びシステムコントローラ１１０を含む。

［００２３］ローディングステーション１０４は、基板ハンドラ１１２、例えば、エンドエフェクタ１１４を有するロボットから基板を受け取り、そこに基板を戻すため、及びキャリアアセンブリ１０８の個々のものへ又はそこから基板をロード及びアンロードするために使用される。ローディングステーション１０４として使用され得る例示的なローディングステーション２００、３００を更に、それぞれ図２Ａ～図２Ｂ及び図３Ａ～図３Ｂにおいて説明する。キャリア輸送システム１０６は、複数のキャリアアセンブリ１０８を支持し、キャリアアセンブリ１０８をローディングステーション１０４とその上で基板を処理するための複数の研磨ステーション１０２のうちの１又は複数との間で移動させるための任意の適切なシステムを備え得る。ここでは、キャリア輸送システム１０６は、軸Ａを中心に支持アーム１０７を枢動させることによって、複数のキャリアアセンブリ１０８を研磨ステーション１０２とローディングステーション１０４との間で移動させるピボットモジュールとして示される。

［００２４］研磨ステーション１０２は、その上に取り付けられた研磨パッド１１８を有するプラテン１１６と、流体供給アーム１２０と、パッドコンディショナアセンブリ１２２とを含む。プラテン１１６は、それに結合されたアクチュエータ１２８を使用して、軸Ｂを中心に回転可能である。流体供給アーム１２０は、プラテン１１６の上に位置決めされ、研磨パッド１１８の表面に、その中に懸濁した研磨剤を有する研磨スラリ等の研磨液を供給するために使用される。典型的には、研磨液は、ｐＨ調整剤及び酸化剤等の他の化学的な活性成分を含み、基板の材料表面の化学機械研磨を可能にする。パッドコンディショナアセンブリ１２２は、研磨パッド１１８の表面を研磨し、再生し、研磨副生成物を除去するために、基板の研磨の前、後、又は中に、研磨パッド１１８に固定研磨コンディショニングディスク１２４を押し当てるために使用される。

［００２５］キャリアアセンブリ１０８は、複数の研磨ステーション１０２の個々の研磨ステーションの内外へ、及びそれらの間で基板を輸送し、研磨液の存在下で回転している研磨パッドに基板を押し当てるために使用される。ここで、各キャリアアセンブリ１０８は、キャリアヘッド１３０（図１Ａ～図１Ｂで更に説明）と、キャリアヘッド１３０に結合されたキャリアシャフト１３２と、キャリアシャフト１３２に結合された１又は複数のアクチュエータ１３６とを含む。１又は複数のアクチュエータ１３６は、キャリアヘッド１３０をキャリア軸Ｃを中心に回転させ、キャリアヘッド１３０を研磨パッド１１８の内側半径と外側半径の間で掃引し、同時にキャリアヘッド１３０がそこに配置された基板１３８の裏側（非有効）面に対して力を及ぼすために用いられる。

［００２６］例示的なキャリアヘッド１３０は、図１Ｂの断面図において概略的に図示されている。図１Ｂでは、キャリアヘッド１３０は、基板１３８がその中に真空チャックされたローディングモードで示されている。ここで、キャリアヘッド１３０は、ハウジング１４０と、ハウジング１４０に可動及び密封結合され、それと共にロードチャンバ１４４を画定するベースアセンブリ１４２とを含む。ベースアセンブリ１４２に及ぼされる下向きの力、及びハウジング１４０とベースアセンブリ１４２との相対位置は、ロードチャンバ１４４を加圧することによって、又はそこからガスを排出することによって、例えば、ロードチャンバ１４４に真空を適用することによって、制御される。

［００２７］ベースアセンブリ１４２は、キャリアベース１４６と、キャリアベース１４６に可動及び密封結合され、それと共に合わせてチャンバ１５８を画定する基板バッキングアセンブリ１４７と、基板バッキングアセンブリ１４７を取り囲み、キャリアベース１４６に可動結合された環状保持リング１５４とを含む。基板バッキングアセンブリ１４７は、可撓性膜１４８と、それを貫通して形成された複数の開孔１５２を有する膜バッキングプレート１５０とを含む。膜バッキングプレート１５０は、その間に配置された第１のアクチュエータ１５６ａ、例えば、環状膜又はブラダによってキャリアベース１４６に密封結合され、可撓性膜１４８は膜バッキングプレート１５０に結合される。基板研磨中、チャンバ１５８は、キャリアヘッド１３０が回転して研磨パッド１１８に基板１３８を押し当てる際に、可撓性膜１４８が基板１３８の裏側表面に下向きの力を及ぼすように加圧される。

［００２８］研磨が完了したとき、又は基板ローディング工程中に、チャンバ１５８に真空を適用して、基板１３８の裏側に接触する可撓性膜１４８の表面が上向きに撓むようにすることによって、基板１３８がキャリアヘッド１３０にチャックされる。可撓性膜１４８の上向きの撓みは、可撓性膜１４８と基板１３８との間に低圧ポケットを形成し、これにより基板をキャリアヘッド１３０に真空チャックする。膜バッキングプレート１５０は、基板１３８を強固に支持し、真空チャック中の可撓性膜１４８と基板１３８の上向きの動きを制限し、可撓性膜１４８の形状を維持する。

［００２９］保持リング１５４は、第２のアクチュエータ１５６ｂ、例えば、環状可撓性膜又はブラダを用いてキャリアベース１４６に結合される。基板研磨中、保持リング１５４は基板１３８を取り囲み、保持リング１５４にかかる下向きの力が、研磨パッド１１８がその下を移動する際に基板１３８がキャリアヘッド１３０から滑ることを防止する。保持リング１５４及び基板１３８に及ぼされる下向きの力は、基板エッジにおける研磨条件の微調整を可能にするために、独立して制御される。同様に、保持リング１５４と膜バッキングプレート１５０との相対位置、例えば、それらの間のＺ方向のオフセットは、それに結合されたそれぞれのアクチュエータ１５６ａ、ｂを用いて独立して制御することができる。この制御可能なオフセットは、基板１３８がキャリアヘッド１３０に真空吸着されたときに、保持リング１５４に対する基板１３８の凹部及び／又は突出量Ｐを決定する。幾つかの実施形態では、保持リング１５４に対する基板１３８の制御可能な凹部又は突出部Ｐは、以下の方法において説明するように、基板１３８の斜角面の洗浄を容易にするために有利に使用される。

［００３０］研磨システム１００の動作は、システムコントローラ１１０（図１Ａ）により促進される。システムコントローラ１１０は、プログラム可能な中央処理装置（ＣＰＵ）１６０を含み、これは、メモリ１６２（例えば、不揮発性メモリ）及び支援回路１６４と共に動作可能である。支援回路１６４は、従来、ＣＰＵ１６０に結合され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源等、及び研磨システム１００の様々な構成要素に結合されたそれらの組み合わせを含み、それによって基板処理工程の制御を容易にする。

［００３１］ＣＰＵ１６０は、様々なシステムコンポーネント及びサブプロセッサを制御するための、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等の産業環境で使用される任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つである。ＣＰＵ１６０に結合されたメモリ１６２は、非一過性であり、ＣＰＵ１６０によって実行されると、研磨システム１００の動作を促進する命令を含むコンピュータ可読記憶媒体（例えば、不揮発性メモリ）の形態である。メモリ１６２の命令は、本開示の方法を実行するプログラム等のプログラム製品の形態である。プログラムコードは、多数の異なるプログラミング言語のうちの任意の１つに適合していてよい。一実施例では、本開示は、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として実装され得る。プログラム製品のプログラム（複数可）は、実施形態（本明細書に記載の方法を含む）の機能を定義する。したがって、コンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を担持する場合、本開示の実施形態となる。

［００３２］図２Ａは、図１Ａのローディングステーション１０４の代わりに使用され得る、一実施形態に係るローディングステーション２００の上から見た概略図である。図２Ｂは、図２Ａの線２Ｂ－２Ｂに沿って切り取ったローディングステーション２００の概略断面図である。視覚的な混乱を低減するために、図２Ａに示す特徴の少なくとも幾つかは、図２Ｂには示しておらず、その逆もまた然りである。

［００３３］ローディングステーション２００は、カップアセンブリ２０２と、ペデスタルアセンブリ２０４と、流体供給アセンブリ２０６とを含む。カップアセンブリ２０２は、第１のシャフト２１４上に配置されたロードカップ２１２と、第１のシャフト２１４に結合され、ロードカップ２１２をＺ方向に、すなわち、その上に位置決めされたキャリアヘッド（図示せず）に向かって及びそこから離れるように動かすのに用いられるアクチュエータ２１６を含む。ロードカップ２１２は、環状の上部２１８と下部ハウジング２２０とを含み、これらは合わせて、本明細書に記載のキャリア及び基板の洗浄方法の間に使用される流体を集めるための集水域２２２を画定する。流体は、集水域２２２に流体的に結合されたドレーン２２４を使用して、そこから排出される。

［００３４］上部２１８は、上部２１８の上向き面から上向きに延び、その周縁部に近接して位置する１又は複数のキャリアアライメント特徴部、ここでは環状リップ２２６を含む。基板（図２Ｂに点線で示す）をキャリアヘッド（図示せず）に、及びキャリアヘッドから移送する間、ロードカップ２１２は上昇位置にあり、環状リップ２２６は、キャリアヘッドとロードカップ２１２との間のアライメントを容易にするために、キャリアヘッドの外向き面の一部を取り囲む。

［００３５］ペデスタルアセンブリ２０４は、第２のシャフト２３０上に配置されたペデスタル２２８と、第２のシャフト２３０に結合され、ペデスタルをＺ方向に動かすのに使用されるアクチュエータ２３２とを含む。ペデスタル２２８は、上から見たときに概ね円形の形状を有し、ペデスタル２２８の周囲エッジに近接して配置され、そこから上向きに延びた環状リップ２３８を有する。環状リップ２３８は、基板１３８の有効面の半径方向最外部と係合するサイズであり、位置にあって、これにより、基板１３８をペデスタル２２８の凹面２４０から離して支持し、その上で製造されるデバイスとの接触を最小限に抑え、それに関連するスクラッチを回避する。

［００３６］ペデスタルは、ロードカップ２１２に対してＺ方向に移動可能であり、基板ハンドラ１１２のエンドエフェクタ１１４（図１Ａ）へのアクセスを提供し、その上に位置決めされたキャリアヘッドからの基板のロード及びアンロードを容易にするために、ロードカップ２１２から上向きに延び、その中に引き込まれることが可能である。ここで、ペデスタル２２８は、それを貫通して配置された複数の開口部２４２と、その周縁部の周りに配置された複数の切欠部２４４ａを有する。ロードカップ２１２の上部２１８は、ペデスタルのエッジに形成された複数の切欠部２４４ａにアライメントされ、その半径方向内向きの面に形成された対応する複数の切欠部２４４ｂを備える。複数の開口部２４２及び切欠部２４４ａ、ｂは、その下に配置された流体供給アセンブリ２０６が、ロードステーション２００の上に位置決めされ且つそれにアライメントされたキャリアヘッド（及び／又は真空チャックされた基板）の所望の面に向かって流体を方向づけすることを可能にする。

［００３７］流体供給アセンブリ２０６は、ロードカップ２１２に固定結合され、１又は複数の第１のノズル２５０ａ（３つ図示）、１又は複数の第２のノズル２５０ｂ（３つ図示）、及び複数の第３のノズル２５０ｃを含む。１又は複数の第１のノズル２５０ａ及び１又は複数の第２のノズル２５０ｂは、（上から見たときに）切欠部２４４ａ、ｂによって形成された開口部にアライメントされている。幾つかの実施形態では、１又は複数の第１のノズル２５０ａ及び１又は複数の第２のノズル２５０ｂは、回転するキャリアヘッドの可撓性膜と保持リングとの間に配置された環状間隙に向かって洗浄液を方向づけし、そこから研磨副生成物を除去するために用いられる。

［００３８］１又は複数の第１のノズル２５０ａは、第１の流体源２５２ａに流体的に結合され、基板がローディングステーション２００の上に位置決めされた回転キャリアヘッドに配置されたときに、基板の周縁部に向かって第１の流体を方向づけするように位置決めされる。第１の流体は、誘電体材料のナノ粒子又はマイクロ粒子等の望ましくない汚染物質を、研磨の前に基板の斜角面から取り除くために使用される。１又は複数の第１のノズル２５０ａと共に第１の流体として使用され得る適切な流体の例は、脱イオン水（ＤＩＷ）、加圧ガス、例えば、窒素（Ｎ_２）又は清浄乾燥空気（ＣＤＡ）、ＤＩＷ又は二酸化炭素（ＣＯ_２）の流動化氷粒子及び／又はかかる氷粒子を含む溶液、ならびにこれらの組み合わせを含む。

［００３９］ここで、１又は複数の第１のノズル２５０ａは、回転する基板キャリアに配置された基板の斜角エッジに向かって第１の流体を方向づけするように位置決めされる。第１の流体は、連続的な又はパルス状の加圧ジェット又はストリームで１又は複数の第１のノズル２５０ａから放出され得る、及び／又は音響的に励起され得る（例えば、音響キャビテーションを介して）、空圧的に励起され得る（例えば、加圧ガスと混合した液体を用いて）、熱的に励起され得る（例えば、スチーム）、又はそれらの組み合わせ（複数可）であってよい。幾つかの実施形態では、１又は複数の第１のノズル２５０ａは、第１の流体をそれらの間に分配するマニホールド２５４ａを通して第１の流体源２５２ａに流体的に結合される。

［００４０］第１の流体を音響的に励起することは、第１の流体の超音波励起又はメガソニック励起を含む。例えば、第１のノズル２５０ａ及び第１の流体源２５２ａの一方又は両方は、低い超音波範囲（例えば、約２０ＫＨｚ）から高いメガソニック範囲（例えば、約２ＭＨｚ）までの周波数範囲で動作可能な音響ジェネレータ２５６、例えば、圧電トランスデューサを備えるように構成され得る。他の周波数範囲も使用可能である。

［００４１］第１の流体を空圧的に励起することは、１又は複数の第１のノズル２５０ａから、液体及び／又は固体相材料、例えば、ＤＩＷ、流動化氷粒子、及び／又は浮遊氷粒子を含む溶液、ならびにＮ_２又はＣＤＡ等の加圧ガスのうちの１又は複数等の異なる位相成分を放出させることを含む。異なる相成分は、第１の流体源２５２ａで組み合わせることができる、又は１又は複数の第１のノズル２５０ａに別々に供給し、それを用いて組み合せることができる。例えば、幾つかの実施形態では、１又は複数の第１のノズル２５０ａは、噴霧器ノズルであってよく、そこに別々に供給される加圧ガスは、噴霧用ガスを含む。

［００４２］第１の流体を熱的に励起することは、第１の流体を蒸気又は気相、例えば、飽和又は過飽和のスチームに加熱することを含む。例えば、幾つかの実施形態では、１又は複数の第１のノズル２５０ａに供給される第１の流体は、約３０ｐｓｉｇから約１４０ｐｓｉｇ、例えば約４０ｐｓｉｇから約５０ｐｓｉｇの範囲の圧力で、約８０℃から約１５０℃、例えば約１００℃から約１２０℃の範囲の温度を有する水蒸気又はスチームを含む。

［００４３］１又は複数の第２のノズル２５０ｂは、１又は複数の第２のノズルの間に第２の流体を分配するために使用される第２のマニホールド２５４ｂを通して第２の流体源２５２ｂに流体的に結合される。１又は複数の第２のノズルは、ペデスタル２２８の周縁部の周りに１又は複数の第１のノズル２５０ａと交互に配置されるように、（上から見たときに）切欠部２４４ａ、ｂの対応する方にアライメントされて配置される。１又は複数の第２のノズル２５０ｂは、ローディングステーション２００にアライメントされ、その上に配置された回転するキャリアヘッドに配置された基板の周囲エッジに第２の流体を方向づけするように、位置決めされる。典型的には、第２の流体２５０ｂは、周囲温度又はそれ以下、例えば約４０℃以下、又は約２０℃から約４０℃の範囲近辺に維持されるＤＩＷ等のリンス液を含む。１又は複数の第２のノズル２５０ｂによって放出される第２の流体は、励起された第１の流体によって取り除かれた汚染物質を洗い流すため、及び／又は励起された第１の流体によって加熱された基板エッジ及びキャリアヘッドの表面を冷却するために使用され得る。

［００４４］複数の第３のノズル２５０ｃは、１又は複数の第１のノズル２５０ａ及び１又は複数の第２のノズル２５０ｂの（ロードカップ２１２に対して）半径方向内向きに配置され、（上から見たときに）開口部２４２にアライメントされる。複数の第３のノズル２５０ｃは、回転するキャリアヘッドに配置された基板の有効面に向かって、又は基板間の回転するキャリアヘッドの可撓性膜に向かって第３の流体を方向づけするために使用される。複数の第３のノズル２５０ｃは、第３のマニホールド２５４ｃを通して第３の流体源２５２ｃと流体連結している。第３の流体は、研磨プロセスの前及び／又は後に、回転するキャリアヘッド及び／又は回転するキャリアヘッドの可撓性膜に配置された基板の有効面をリンスするために使用される。第３の流体は、組み合わせて又は順次供給される洗浄液及び／又はＤＩＷ等のリンス剤を含み得る。

［００４５］本明細書に記載のノズル２５０ａ～ｃは、平面扇形、中空コーン、フルコーン、固体ストリーム、又はそれらの組み合わせ等の流体スプレーパターンの任意の１つ又は組み合わせを提供するように構成される。幾つかの実施形態では、第１のノズル２５０ａ及び第２のノズル２５０ｂの一方又は両方は、平面扇形スプレーパターンを供給するように構成される。

［００４６］図３Ａは、図１Ａのローディングステーション１０４の代わりに使用され得る、別の実施形態に係るローディングステーション３００の上から見た概略図である。図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ－３Ｂに沿って切り取ったローディングステーション３００の概略断面図である。視覚的な混乱を低減するために、図３Ａに示す特徴の少なくとも幾つかは、図３Ｂには示しておらず、その逆もまた然りである。

［００４７］ローディングステーション３００は、カップアセンブリ３０２と、その中に配置された流体供給アセンブリ３０６とを含む。カップアセンブリ３０２は、シャフト３１４上に配置されたロードカップ３１２と、シャフト３１４に結合され、ロードカップ３１２をＺ方向に、すなわち、その上に位置決めされたキャリアヘッド（図示せず）に向かって及びそこから離れるように動かすのに用いられるアクチュエータ３１６とを含む。ロードカップ３１２は、環状上部３１８及び下部ハウジング３２０を含み、これらは合わせて、本明細書に記載のキャリア及び基板洗浄方法の間に使用される流体を集めるための集水域３２２を画定する。流体は、集水域３２２に流体的に結合されたドレーン３２４を使用して、そこから排出される。

［００４８］上部３１８は、複数のキャリアアライメント特徴部３２６と、上部の半径方向内向きのエッジに近接して配置された環状リップ３３８と、複数の基板アライメント特徴部３４０とを含む。複数のキャリアアライメント特徴部３２６は、上部３１８の上向き面から上向きに延び、その周縁部に近接した位置で互いに離間される。キャリアヘッド（図示せず）への及びそこからの基板（図３Ｂに点線で示す）の移送中、ロードカップ３１２は上昇位置にあり、複数のアライメント特徴部３２６は、キャリアヘッドとロードカップ３１２との間のアライメントを容易にするために、キャリアヘッドの半径方向外向きの面と接触する。

［００４９］環状リップ３３８は、基板１３８（図３Ｂに点線で示す）の有効面の半径方向最外部と係合するようなサイズであり、またそのように位置決めされ、その上に製造されるデバイスとの接触を最小限に抑え、関連するスクラッチを回避する。環状リップ３３８は、ローディングステーション３００の上に位置決めされたキャリアヘッド（図示せず）へ及びそこからの基板の移送を容易にするために、基板１３８をその表面から離間させるように上部３１８から上向きに延びている。複数の基板アライメント特徴部３４０は、環状リップ３３８に近接し、そこから半径方向外向きに配置され、基板１３８を基板ハンドラ１１２から受け取ったときに、基板１３８を環状リップ３３８上でセンタリングするのに用いられる。典型的には、複数の基板アライメント特徴部３４０は、キャリアのロード及びアンロードの間、それと干渉しないようにロードカップ３１２内に引き込まれる。

［００５０］ロードカップ３１２の上部３１８は、その半径方向内向きの面に形成された１又は複数の切欠部３４４（３つ図示）を備え、これは（上から見たときに）、その下に配置された流体供給アセンブリ３０６の１又は複数のエッジ洗浄ノズル３５０ａにアライメントされる。１又は複数のエッジ洗浄ノズル３５０ａは、第１の流体源３５２ａに流体的に結合され、基板がローディングステーション３００の上に位置決めされた回転するキャリアヘッドに配置されたときに、基板の周囲エッジに向かって第１の流体を方向づけするように位置決めされる。ここで、エッジ洗浄ノズル３５０ａ、第１の流体源３５２ａ、及び第１の流体は、図２Ａ～図２Ｂで説明した第１のノズル２５０ａ、第１の流体源２５２ａ、及び第１の流体と実質的に同様であり、その特徴の任意の１つ又は組み合わせを含み得る。幾つかの実施形態では、流体供給アセンブリ３０６は更に、第２の流体源（図示せず）に流体的に結合された１又は複数の第２のノズル（図示せず）を含み、これは、図２Ａ～図２Ｂに示し説明した、第２の流体源２５２ｂに流体的に結合された１又は複数の第２のノズル２５０ｂと実質的に同様であってよい。

［００５１］ここで、流体供給アセンブリ３０６は更に、１又は複数のエッジ洗浄ノズル３５０ａの（ロードカップ３１２に対して）半径方向内向きに配置された複数の第３のノズル３５０ｃを含む。複数の第３のノズル３５０ｃは、回転するキャリアヘッドに配置された基板の有効面に向かって、又はその上に位置決めされた回転するキャリアヘッドの可撓性膜に向かって、第３の流体を方向づけするために用いられる。複数の第３のノズル３５０ｃは、マニホールド３５４を通して第３の流体源３５２ｃと流体連結している。第３のノズル３５０ｃ、第３の流体源３５２ｃ、及び第３の流体は、図２Ａ～図２Ｂで説明した第３のノズル２５０ｃ、第３の流体源２５２ｃ、及び第３の流体と実質的に同様であり、その特徴及び／又は特性のいずれか１つ又は組み合わせを含み得る。

［００５２］図４は、本明細書に記載のローディングステーション２００、３００を使用して基板の斜角エッジを洗浄する方法４００を示す図である。

［００５３］工程４０２において、方法４００は、研磨システム１００のキャリアローディングステーション１０４からその上に位置決めされたキャリアヘッド１３０に基板１３８を移送することを含む。幾つかの実施形態では、基板１３８を移送することは、工程４０４において、キャリアローディングステーション１０４の上にキャリアヘッド１３０を位置決めすることと、工程４０６において、ローディングステーション１０４及びキャリアヘッド１３０の一方又は両方を互いに向かって移動させることと、工程４０８においてキャリアヘッド１３０及びキャリアローディングステーション１０４をアライメントすることと、工程４１０においてキャリアヘッドに基板１３８を真空チャックすることとを含む。

［００５４］工程４１２において、方法４００は、キャリアヘッド１３０、したがってそれに真空チャックされた基板１３８を、キャリア軸Ｂを中心に回転させることを含む。工程４１２と同時に、方法４００の工程４１４は、基板１３８の周縁部に向かって励起された流体を方向づけするために、キャリアローディングステーション１０４の１又は複数の第１のノズル２５０ａ、３５０ａを使用することを含む。

［００５５］工程４１６において、方法４００は、研磨ステーション１０２にキャリアヘッド１３０を移動させることを含む。工程４１８において、方法４００は、研磨パッド１１８に基板を押し当てることを含む。

［００５６］図５Ａに概略的に示すように、１又は複数の第１のノズル２５０ａ及び／又は１又は複数の第２のノズル２５０ｂ（図示せず）は、基板１３８の周縁部、例えば斜角エッジに向かって励起された流体５０１又はリンス液を方向づけするように位置決めされる。幾つかの実施形態では、ノズル２５０ａ、ｂの１又は複数は、約２０ｃｍ以下、例えば約１５ｃｍ以下の距離Ｘだけ基板１３８から（Ｚ方向に）離間される。

［００５７］図５Ａ～図５Ｂに概略的に示したような幾つかの実施形態では、第１のノズル２５０ａの１又は複数、及び／又は第２のノズル２５０ｂの１又は複数（図示せず）は、基板１３８の周縁部に向かって実質的に平坦な扇形スプレーパターンを供給するように構成される。典型的には、それらの実施形態では、ノズル２５０ａ及び又は２５０ｂは、スプレーパターンの平坦部５０１ａ（図５Ａ）が基板１３２ｅの周囲エッジに対して概ね接線方向にあり、基板表面に対して約６０°から約１２０°、すなわち直交線の３０°以内、例えば直交線の２０°以内、直交線の１０°以内等の角度５０３を形成するように位置決めされる。ここで、スプレーパターンの扇形部５０１ｂ（図１Ｂ）は、約６０°から約１２０°の角度５０５を形成している。

［００５８］有益なことに、上述のキャリアローディングステーション及び方法は、基板の研磨前に基板の斜角エッジに付着したナノスケール及び／又はミクロンスケールの粒子を除去するために使用することができる。斜角エッジから誘電体材料の緩く付着した粒子等のそのような汚染物質を除去することによって、研磨界面の汚染を回避することができ、したがって、それに関連するスクラッチ関連の欠陥が防止される、及び／又は大幅に減少する。

［００５９］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の更なる実施形態を考案することが可能である。

Claims (20)

1. 研磨システムであって、
   キャリアローディングステーションであって、
   被研磨基板を支持するための１又は複数の支持面であって、前記被研磨基板の有効面の半径方向最外部と係合するサイズであり、位置にある１又は複数の支持面と、
   ロードカップと、
   前記ロードカップ内に配置された流体供給アセンブリであって、前記被研磨基板が前記キャリアローディングステーションの上に位置決めされたキャリアヘッドに真空チャックされ且つそれにアライメントされたときに、前記被研磨基板の周縁部に向かって励起された流体を方向づけするように構成された１又は複数の第１のノズルを含む、流体供給アセンブリと
   を含む、キャリアローディングステーション
   を備える、研磨システム。
2. 前記キャリアローディングステーションを上から見たときに、前記１又は複数の第１のノズルが前記１又は複数の支持面に近接して配置されている、請求項１に記載の研磨システム。
3. 前記１又は複数の第１のノズルは、アトマイザーノズルである、請求項１に記載の研磨システム。
4. 前記１又は複数の第１のノズルは、前記被研磨基板の周縁部に向かって方向づけされた扇形スプレーパターンを供給する、請求項１に記載の研磨システム。
5. 前記１又は複数の第１のノズルは、前記扇形スプレーパターンの平坦部が基板表面に対する直交線の２０°以内になるように位置決めされる、請求項４に記載の研磨システム。
6. 前記１又は複数の第１のノズルは、音響的に励起された、空圧的に励起された、又は熱的に励起された流体の１つ又は組み合わせを前記１又は複数の第１のノズルに供給するように構成された第１の流体源に流体的に結合される、請求項１に記載の研磨システム。
7. キャリアヘッドを更に備え、前記キャリアヘッドは、基板バッキングアセンブリと、前記基板バッキングアセンブリを取り囲む環状保持リングとを含み、前記１又は複数の第１のノズルは、前記キャリアヘッドがキャリアローディングステーションの上に配置され且つそれにアライメントされたときに、前記基板バッキングアセンブリと前記保持リングとの間に形成された環状間隙に向かって励起された流体を方向づけするように、位置決めされる、請求項６に記載の研磨システム。
8. プロセッサによって実行されたときに基板の処理方法を実行するための命令がその上に記憶された非一過性コンピュータ可読媒体を更に備え、前記方法は、
   前記キャリアローディングステーションから前記キャリアヘッドに基板を移送することであって、前記キャリアヘッドは前記キャリアローディングステーションの上に位置決めされ且つそれにアライメントされる、前記キャリアローディングステーションから前記キャリアヘッドに基板を移送することと、
   キャリア軸を中心に前記キャリアヘッド及び前記基板を回転させることと、
   前記キャリアヘッドが前記キャリア軸を中心に前記基板を回転させる際に、前記基板の周縁部に向かって前記励起された流体を方向づけするために、前記１又は複数の第１のノズルを使用することと、
   前記研磨システムの研磨ステーションに前記キャリアヘッドを移動させることと、
   研磨パッドに前記基板を押し当てることと
   を含む、請求項７に記載の研磨システム。
9. 前記キャリアヘッドに前記基板を移送することは、
   前記キャリアローディングステーションの上に前記キャリアヘッドを位置決めすることであって、前記基板は、前記キャリアローディングステーションの１又は複数の支持面に配置される、前記キャリアローディングステーションの上に前記キャリアヘッドを位置決めすることと、
   前記ローディングステーション及び前記キャリアヘッドの一方又は両方を互いに向かって移動させることと、
   前記キャリアローディングステーションから上向きに延びる１又は複数のキャリアアライメント特徴部を使用して、前記キャリアヘッド及び前記キャリアローディングステーションをアライメントすることと、
   基板バッキングアセンブリを使用して、前記キャリアヘッドに前記基板を真空チャックすることと
   を含む、請求項８に記載の研磨システム。
10. 前記１又は複数の第１のノズルは、前記励起された流体が前記基板の周縁部に向かって方向づけされる際に、約２０ｃｍ以下の距離だけ前記基板から離間されている、請求項８に記載の研磨システム。
11. 流体供給アセンブリは更に、第２の流体源に流体的に結合された１又は複数の第２のノズルを含み、前記１又は複数の第２のノズルは、前記キャリアヘッドが前記キャリア軸を中心に回転する際に、前記基板の周縁部に向かって前記第２の流体源からのリンス液を方向づけするように位置決めされる、請求項８に記載の研磨システム。
12. 基板バッキングアセンブリは、環状保持リングによって取り囲まれ、前記１又は複数の第１のノズルからの前記励起された流体が前記基板の周縁部に向かって方向づけされる際に、真空チャックされた基板の表面が前記保持リングから外向きに突出する、請求項８に記載の研磨システム。
13. 基板の処理方法であって、
    研磨システムのキャリアローディングステーションから前記キャリアローディングステーションの上に位置決めされ且つそれにアライメントされたキャリアヘッドに基板を移送することと、
    前記キャリアヘッド及び前記基板をキャリア軸を中心に回転させることと、
    前記キャリアヘッドがキャリア軸を中心に前記基板を回転させる際に、前記基板の周縁部に向かって励起された流体を方向づけするために、前記キャリアローディングステーションの１又は複数の第１のノズルを使用することと、
    前記研磨システムの研磨ステーションに前記キャリアヘッドを移動させることと、
    研磨パッドに前記基板を押し当てることと
    を含む方法。
14. 前記キャリアヘッドに前記基板を移送することは、
    前記キャリアローディングステーションの上に前記キャリアヘッドを位置決めすることであって、前記基板は、前記キャリアローディングステーションの表面に配置される、前記キャリアローディングステーションの上に前記キャリアヘッドを位置決めすることと、
    前記ローディングステーション及び前記キャリアヘッドの一方又は両方を互いに向かって移動させることと、
    前記キャリアローディングステーションから上向きに延びる１又は複数のキャリアアライメント特徴部を使用して、前記キャリアヘッド及び前記キャリアローディングステーションをアライメントすることと、
    基板バッキングアセンブリを使用して、前記キャリアヘッドに前記基板を真空チャックすることと
    を含む、請求項１３に記載の方法。
15. １又は複数の第１のノズルは、励起された流体が前記基板の周縁部に向かって方向づけされる際に、約２０ｃｍ以下の距離だけ前記基板から離間されている、請求項１４に記載の方法。
16. 前記キャリアヘッドが前記キャリア軸を中心に回転する際に、リンス液を前記基板の周縁部に方向づけするために、前記キャリアローディングステーションの１又は複数の第２のノズルを使用することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記１又は複数の第１のノズルからの流体は、音響的に励起される、空圧的に励起される、熱的に励起される、又はそれらの組み合わせである、請求項１３に記載の方法。
18. 前記１又は複数の第１のノズルは、アトマイザーノズルである、請求項１７に記載の方法。
19. 前記基板バッキングアセンブリは保持リングによって取り囲まれ、１又は複数の第１のノズルからの励起された流体が前記基板の周縁部に向かって方向づけされる際に、真空チャックされた前記基板の表面は前記保持リングから外向きに突出する、請求項１４に記載の方法。
20. 前記１又は複数の第１のノズルは、前記真空チャックされた基板の周縁部に向かって方向づけされた扇形スプレーパターンを供給する、請求項１３に記載の方法。

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