TW200409225A - Control of removal profile in electrochemically assisted cmp - Google Patents

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200409225 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明f施例係、有關於用以研磨一基板表面之方法及 設備’而特別是關於-種用以控制將沉積於該基板表面上 之材料予以移除料率1及在電化學輔助化學機械研磨 處理（ECMP)中進行移除或研磨輪廓的方法。 【先前技術】化學機械研磨處理（CMP)係一常見用 於平坦化基板之

技術。CMP利用一化學組合物 媒體，以從基板上選擇性移除 一基板載體或研磨頭架置於— ’通常是一研漿或其他流體 材料。在傳統CMP技術裡， 載體組件上，並定位接觸到 於一 CMP設備内的研磨 墊件。該載體組件提供一可控制壓 力於該基板上，將該基板制壓於該研磨墊件。藉由一外部 驅動力而使得該墊件相對於該基板移動。該CMp設備會於 該基板表面與研磨墊件之間進行研磨或摩擦動作，而同時 分散一研磨組合物以促進化學活化及/或機械活性，並且後 續從該基板表面上移除材料。

由於銅材料具有欲求之電性特性，故其持續增加應用於 積體電路製造中。然而，銅具有其本身特殊製程問題。銅 會沿著基板表面不同的表面拓樸，以不同移除速率而被移 除，因此難以將銅材料從基板表面的有效移除且難平坦化 基板表面。 一種銅質研磨處理的解決方式是藉由電化學機械研磨 3 200409225

(ECMP)技術來研磨銅^ ECMP技術可藉由電化學溶解處理 以從一基板表面移除導電材料，而同時藉由相較於傳統 CMP製程屬較低的機械磨損來研磨該基板。該電化學溶解 藉由在一電極與一基板表面間施加一電偏壓而實施，以將 導電材料從該基板表面移入週遭的電解液。在電化學溶解 的過程中，基板通常相對於一研磨墊件而移動，以增進從 該基板表面上移除材料。在一 ECMP系統實施例裡，電性 偏壓會藉由一導電接觸環狀物來施加，此導電接觸環狀物 與基板支撐元件（諸如基板承載頭）内的基板表面為電性相 通。在其他的ECMP系統中，會在一電極以及與該基板表 面相接觸之導電墊件間施加偏壓。不幸地，這些傳統式 ECMP系統無法提供一種用以在ECMP製程期間調整及控 制橫越欲研磨基板表面上研磨輪廓的方法，。 因此，亟需一種方法及設備，用以在ECMP期間控制移 除速率及研磨輪廓（亦即研磨速率）。 【發明内容】 本發明之態樣大致提供一種方法及設備，以利用電化學

沉積技術、電化學溶解技術、研磨技術及/或該等組合來研 磨一基板上之層。在一態樣裡，一種用以從一基板上沉積 或移除材料之設備，其中包含一反向電極，以及一具基板 接觸表面而定位在一基板與該反向電極之間的墊件，同時 该墊件可具有複數個墊件區域，且該電極可具有複數個電 極區域。 在本發明另一態樣裡，提供一種用以研磨一含有導電層 4 200409225 之基板的方法，j 間個別地施加複J 之反向電極，且^ 元件。 在另一態樣裡 設備，其中包含· 支撐件和該電極 域’適以在該電^ 基板支撐件上的^ 在另一態樣裡 板的設備，其中 基板支撐件和該 區域，適以在該 該基板支撐件上 含一第一參考電 一第一偏壓於該 參考電極與該基 極與該基板之間 過程中施加該第 在另一態樣招 設置有一電極之 墊件包含複數個 偏壓控制，而該 區域内具有個別 (中包含於該導電層與複數個電極區域之 1個偏壓。該電極大致為一接至該材料層 丁含有由一介電材料所區隔之複數個導體 ’提供一種用以處理一具導電層之基板的 -基板支撑件、一電極及一定位於該基板 之間的塾件’其中該墊件包含複數個區 區與一放置於該複數個區域至少一者之該 良板間調整電流密度。 ，提供一種用以處理一含有一導電層之基 包含一基板支撐件、一電極及一定位於該 電極之間的墊件，其中該墊件包含複數個 電極與一放置於該複數個區域至少一者之 的基板間調整電流密度^該研磨塾件可包 極與一第二參考電極。一方法可包含施加 第一參考電極與該導電層之間。在該第一 板之間施加一第一偏壓。於該第二參考電 施加一第二偏壓。可在施加該第一偏壓的 二偏壓。 i ’提供一種處理基板之方法，包含在其内 處理室裡將一墊件接觸到該基板，其中該 塾件區域適以在每一墊件區域内具有個別 電極包含複數個電極區域適以在每一電極 偏®控制；一電解液流動於該電極與該基 200409225 板間；於每一墊件區域及每一電極區域間施加一個別偏 壓；以及從其上移除至少一部份的金屬層。 在一態樣裡’提供一種處理基板之方法，包含將一含導 ， 電材料層之基板置放於一處理設備内，該設備含有一具複 v 數個區域之電極與一研磨墊件；使該基板接觸該研磨墊 件；相對於該等複數個電極區域而移動該基板，而至少一 部份的基板會通過一個以上的該等複數個電極區域；對該 4複數個電極區域各者施加一偏壓，其中施加至複數電極 區域每一者之偏壓，係以時間修正，該時間係為該基板層 # 的至少一部份關聯到一或更多電極區域時；以及從該導電 材料層移除導電材料。 在另一態樣裡，提供一種處理材料層表面之方法，包含 放置一含有一導電材料層之基板於一處理設備内，該設備 含有一具複數個區域之電極，與研磨墊件，該墊件具對應 於该複數個電極區域的複數個區域；於該研磨墊件及該基 板間提供相對移動；以及個別地對該研磨墊件的複數個區 域及該電極的複數個區域各者施加一偏壓，其中各偏壓會 引起按照依該研磨墊件之複數個區域各者而變的速率，從 φ 該導電材料層上移除導電材料。 【實施方式】 . 在此除非另外進一步定義，否則應由熟諳本項技藝之人 . 士對本文所採用的兩個字彙及用詞給定其業界中的一般與 自訂意義。化學機械研磨處理應被廣泛詮釋，並且包含， 6 200409225 但不限於此’ #電化學作用、機械作用或電化學及機械兩 者作用之組合來摩檫一基板表面。電性研磨處理應予廣義 °全釋，並且0 a但不限於此，藉施加電化學作用來平坦 化-基板。電化學機械研磨處理（E(：Mp)應予廣義崎，並 且包含’但不限於（，藉施加電化學作用或電化學及機械 兩者作用之組合，以從一基板表面移除材料來平坦化一基 板。電化學機械錢層處理（ECMPP)應予廣義證釋，並且包 含’但不限於此’藉電化學方式將材料沉積於一基板上， 且同時地藉施加電化學作用或電化學及機械兩者作用之組 合來平坦化該沉積材料。 陽極（Anodic)溶解應予廣義詮釋，並且包含，但不限於 此，直接地或間接地施加一陽極偏壓於基板，這會使得將 導電材料從一基板表面上移除，而溶入週遭的電解液溶液 内。孔洞應予廣義詮釋，並且包含，但不限於此，部份地 或完全地經由一物體所構成之貫穿孔、洞孔、開口、溝槽、 通道或通徑。此外，如用於修飾該名詞「平面」，此名詞大 致是依巨觀性質或整體層級來描述一表面，而非該表面之 粗糙度。 第1 A圖係一處理室具體實施例截面圖，其中可實作至 少一或更多的處理製程，包含電鍍處理及研磨處理或彼等 組合。該處理室1〇〇可實施電化學機械研磨（ECMP)。該處 理室100可用以透過陽極溶解製程，將含有一導電層（如構 成於晶圓基板上之導電層）的基板加以研磨。在一陽極溶解 製程，會直接地戒間接地對該基板施加一陽極偏壓，使得 7 200409225 導電層從一基板表面上移除而溶入週遭的電解液内。該處 理至1 0 0亦可被用來將材料電化學沉積於一基板上。該電 化予/儿積可與用以研磨該基板之各式施加作用同時進行。 該同時作用可為電化學作用、機械作用或是電化學及機械 作用兩者組合，即如於電化學機械鍍層製程（ECMPP)中所 用者。 該處理室100大致包含一槽組件152及一研磨頭1〇6。 在處理過程，一基板1 〇 4可以面朝上定向（亦即背面朝下） 固持在該槽組件152内。一電解液會在處理過程中於該基 板1 0 4之特徵側（表面）1 3 8的上方流動。該研磨頭丨〇 6會 被放置接觸於該基板104，且該研磨頭1〇6及該基板會相 對於彼此移動，以提供一研磨動作。該研磨動作除了其他 的動作外，通常會包含至少一個按執行、旋轉、線性或曲 線性之運動或彼等組合所定義的動作。可藉移動該研磨頭 106或該槽組件152其一或是兩者來進行該研磨動作。 該槽組件152通常會包含一具有置於其上之基板支擇 件或載體116的槽器102。該載體116通常會在處理過程 中於該槽器102内支撐該基板1〇4。該槽器1〇2大致為非 電性導電，且可由如含氟聚合物、鐵弗龍（TEFLON®)聚合 物、全氟烷氧基樹脂、PFA、聚乙烯基塑膠、PE、磺化聚. 乙烯基、PES、或其他可用於電鍍或電性研磨之電解液成 分相容於或非反應性的材料之塑膠材料製成一碗型元件。 該槽器102通常包含側壁108及一底部11〇，大致定義一 容器或電解液室，其中可包含一如電解液之導電流體。該 8 200409225 底部110通常會会右— 一排水管142

的運動。該轴1 1 2 及其他應予繞入或離出該槽器丨〇2的控制或供應線路。在 由該任思轴1 1 2旋轉該槽器丨〇2的各項具體實施例裡，該 排水管1 42也可繞經該任意軸丨丨2。 卜一驅動系統（未顯示），以除其他運動外，對 供一旋轉、執行、掃佈運動或一含彼等組合 1 12額外地提供一用於接地導線之導管144， 一間隙壁1 1 4係置放於該槽器1 〇2之底部丨丨〇上。該間 隙壁1 1 4通常為環狀，且由相容於製程化學物之材料所組 成。在一實施例裡，該間隙壁丨丨4由與該槽器1 〇2相同的 材料所製成。可從單一質塊材料，選擇性地將該間隙壁n 4 製造為與該槽器102之單一元件。 該載體116通常被置放在該槽器1〇2内且由該間隙壁 1 1 4所支撐。該載體丨丨6通常是由一如一聚合物或陶瓷材 料之介電材料所製得。該載體丨丨6 —般包含一第一側1 i 8 及一第二側1 20。該第一側11 8包括一實質環繞於一投射 中央區段124的凸緣122。該凸緣122係置放於該間隙壁 114上’且於該槽器ι〇2之底部11()上支撐該載體·116。該 中央區段124投射到定義於該間隙壁114内之開放區域 200409225 並防止該載體 裡’以將該載體！丨6定位於該槽器丨〇2内 1 1 6在製程期間移動。 一真空源146。透過該真空埠132 該支撐表面丨26可視需要包含強化於該基板1〇4與該支撐 表面126間之真空分布情況的拓樸，讓該基板ι〇4會被均 勻地拉向該载體116。 該載體1 1 6的第二側1 2 0 之頂端的投射支撐表面126。 在處理過程裡支撐該基板104 形成於内且耦接於通經該載體 一個真空埠132。該真空通道

會在處理過程中將該基板104 包括一延伸朝向該槽器102 該投射支撐表面126通常會 。該投射支撐表面126包括 116的真空通道128之至少 128係經該任意軸112而流 所汲取的真空， 維持在該支撐表面 126 上。

複數個舉升銷154 (圖中僅繪出一個）通經該載體ιι6所 構成之個別孔洞而放置。放置於該載m 6與該室體底部 no之間的一舉升平板156係耦接於一啟動棒158。啟動棒 158係經軸112而耦接至舉升機構（未顯示）。啟動該舉升機 制以移動該棒158及舉升平板156朝向該載體U6。該舉 升平板1 $ 6接觸到該等銷1 5 4並引起該等銷1 5 4以延伸高 於該載體116的支撐表面126上，如此以相對於該載體116 一空間隔離之關係設置該基板1 〇4，有助於藉一基板傳送 δ又備而接取該基板1 04 (未圖示）。 環狀固持環130通常置放在該載體116的凸緣122 上。該固持環130通常會適宜地環繞及延伸高於一支撐表 面126的平面上。該固持環13〇的厚度經組態設定，讓該 10 200409225 固持環130之一頂部表面136與欲處 王々孩基板104 側138實質共平面（亦即在約士1毫米 人 ;磙側壁10 8 會延展高於該固持環13〇以定義一處 匕垮150 。該 1 40通常會位於該側壁丨〇8内靠近該固 M付裱130之頂 面136的高度’以便在處理過程中或之後從該處理區; 移除電解液。 該固持環130的頂部表面136通常是由 y +會負面影

期性接觸該頂部表面136之研磨頭1〇6的材料所製成 一實施例裡’該固持環130是由一相容於處理化學物 料所製成，例如，除其他聚合物外，像是ppQ 之熱塑相 該固持環1 3 0可經由透過該任意軸丨丨2 叩、％出該處 100之接地導線144而接地。若該固持環13〇係一熱 料或其他介電物質，則由於此屬電性絕緣器，從而無 地。 或另者，該環狀物1 3 0可為金屬以促進橫越於該晶 的均勻性質（特別是在該基板的邊緣處）。例如可運用 經接地鋼質固持環1 30，此者在電場處理過程中會具 該基板的相同電位。 該研磨頭106,般說來包含一墊件16〇、一選擇性 控制插入件165、一選擇性膜層162、一支撐碟片164 耦接於一外罩168之反向電極166。該墊件16〇通常 該研磨頭102的底部曝露，並接觸該基板104，且在 具體實施例於處理過程中，接觸該固持環13〇。該墊件 可具有形成於内的一或更多個導體元件。該膜層162 特徵 通常 出口 部表 I 150 響週 。在 之材 •料。 理室 塑材 需接 圓上 一未 有如 區域 及一 會在 — 160 會被 200409225 夾疊於該塾件160盘該古抑他u ” /支撐碟片164之間。該反向電極ι66 被放置在該支撐碟片明 月1 64與該外罩i 6 8的内部間。該墊件 160、膜層162、支撐雄y “ 牙碼片164及該反向電極ι66屬可浸透、 可渗透或含有穿通經豆內 〃円之通道，以容許電解液流入與流 出該研磨頭1 02。 為固定或可被驅動 提供至少一部份的 該外罩1 6 8係藉一 ，以於該基板 104 相對運動。如第1 A 縱柱1 7 0而耦接於 該研磨頭 1〇6可 與該研磨頭1 〇 6之間 圖所述之實施例中，

一驅動系統（未圖示）。該驅動系統移動該縱柱170,藉以 提供：研磨頭106，在其它動作中，旋轉、軌行、掃佈動 作，疋3有上述組合之動作。該縱柱170可另外提供一 導&於電14導線以及其他欲繞經進入或離出該研磨頭 之控制或供應線路。

該外罩168通常是由相容於製程化學物之剛硬材料所 製成。該外罩168通常包含-頂冑178,其耦接於該縱柱 17〇及自此所延伸的側邊18〇。各側邊18〇通常會耦接該支 撐碟片164，將該反向電極166圍繞於該外罩168内。複 數個隔間元件（未圖示）一般會從該頂部1 7 8延伸到該外罩 的 P 4隔間元件保持該反向電極1 6 6相對於該 頂4 1 7 8為空間相隔的關係。這些隔間元件通常會將該反 向電極166支撐於一與該基板1〇4表面平行的定向。這些 隔間元件係讓流體在該外罩1 6 8内側向移動。 該反向電極166包含一電性導電材料。該反向電極166 及°玄基板1 04定義一範圍，而於其間可建立一電性偏壓（即 12 200409225 如電位差）。可將該偏壓施加於該反向電極166與置放接觸 於遠基板104之表面138的墊件160間。該墊件160可至 少部份地導電’且在如一電化學機械鍍層處理（ECMpp)之 電化學處理過程中與該基板104組合而作為一電極， ECMPP包含電化學沉積及化學機械研磨處理或是電化學 今解"亥反向電極1 6 6可按照施加在該反向電極1 6 6及該 塾件160間之正偏壓（陽極）或負偏壓（陰極）而為陽極或陰 極。 “ 電解液沉積材料至該基板表面上時，該反 向電極166可作為一楊極，而該基板表面及/或該導電墊件 160作為一陰極。此時，會在陰極處產生一令材料沉積於 u基板表面上的反應。當從一基板表面上移除材料時，該 反向電極166作為一陰極，且該基板表面及/或該墊件16〇 作為一陽極。此移除結果係源自於因施加電性偏壓而使得 5亥基板表面上的材料溶入週遭的電解液。 在處理過程中，該槽器1〇2内的電解液水準會被維持在 確保該反向電㉟166浸人於該電解液的水準。該反向電極 166對於該電解液及氣體屬可滲透，且可為一似薄板之元 件、一具有多個浸透構成之孔洞的薄板，或者置放於可浸 透薄膜或谷器内之複數個反向電極片。 該反向電極166通常包含欲沉積的材料，如鋼質、鋁 質、金質、銀質、鎢質，以及其他可為電化學沉積於該基 板104上的材料。對於電化學移除製程而言，像是陽極溶 解，該反向電極丨6 6可包含一非消性電極而非沉積材料之 13 200409225 材料，如用於銅質溶解的鉑質。該非消耗性電極會併合於 電化學沉積及移除兩者而運用在平坦化製程内。 第2圖顯示一相符於本揭發明之各具體實施例的反向 電極166底部視圖。該反向電極具有一表面990，通常會 放置面向欲研磨之材料層105表面138。該反向電極166 之特徵在於擁有複數個不同區域。該第2圖顯示僅屬示範 性之三個區域，一外部區域924、一中介區域926及一内 部區域928，（區域924、926、928係藉如第2圖内透繪

之區域邊界980所區隔）。 該反向電極1 6 6的各個區域通常包含至少一個電性隔 離於其他區域内各導體元件的導體元件（該第2圖中示範 性地緣出三個元件950、952、954)。各個導體元件可為例 如一環狀物，或放射指向之導體元件。或另者，也可能是 具有其他形狀與定向，即如線性、曲線、同心、内旋曲線 或其他形狀的及定向，的導體元件。這些導體元件可逐一 區域地具大致相同的大小及形狀，或是可按照所欲之特定 區域而改變大小及形狀。因此可個別地對各區域施加偏

壓，這些導體元件會藉像是固態、液態或氣體（如空氣）介 電材料、或其之組合，的絕緣材料而區隔。該反向電極166 可具有貫穿孔960，以利於電解液經此而流動穿過該反向 電極1 6 6。 該支標碟片1 6 4是經嘗空7丨 a? 9 貧穿孔’或疋對於該電解液及氣體 屬可滲透。該支撐碟片164θ — D4疋由一相容於該電解液、不負 面影響研磨處理之材料所製忐。兮』 表成。該支撐碟片164可從一非 14 200409225 電性導電聚合物所製得，例如含氟聚合物、鐵弗龍 (TEFLON®)聚合物、全氟烷氧基樹脂、pF 月 祆乙烯基塑 膠、PE、磺化聚乙烯基、PES之塑膠，或是其他與用於電 · 性鍍層處理或電性研磨處理之電解液成分相

廿4非反應 V 性的材料。通常會是利用能夠大致確保該支撐碟片1“及 該載體1 66之平行性的黏著劑、緊固器或其他設備或方法 來將該支撐碟片164固定於該研磨頭1〇6之外罩168内。 支#碟片164與反向電極相間隔，以提供一較寬製程視 窗，藉此縮減沉積材料的感光性並自基材表面移除材料至 鲁 反向電極166的尺寸。 在一實施例裡，該支撐碟片1 64含有構成於其内之複數 個貫穿孔或通道（未圖示）^選定這些通道的大小及密度以 提供該支撐碟片164至該基板104均句的電解液分布。在 一態樣裡，該支撐碟片164包括具有約〇 5毫米與約1〇毫 米間之直徑的通道。該等通道可具有該研磨媒介之約3〇% 到約80%間的密度。已獲致約5〇0/。的通道密度，以提供對 於研磨程序具有最小負面影響的電解液流。一般說來，可 對準該支樓碟片164的通道及該墊件16〇，以透過該支推 φ 碟片164及該墊件ι6〇提供足夠的電解液質流至該基板表 面0 置放一介電插入件165在該反向電極166與該墊件16〇 * 之間。第3圖描述該介電插入件〗65 一實施例之底部視圖， 而第4圖描述該介電插入件丨65沿第3圖之剖線4_4的截 面視圖。以下介電插入件說明雖屬圓形插入，然本發明確 15 200409225 已慮及該介電插入件可具其他像是方形的形狀與 關於第3圖，該介電插入件165可具有一圓形外 或直徑500 (如透空處所示）。該直徑5〇〇可大於或 接於此而置放之墊件16〇直徑。在一實施例裡，該 入件165具有通常是對應於該墊件16〇直徑的直徑 曝露含有該直徑500之介電插入件的外部局部 504，並谷洙電解液流經。該介電插入件丨的直 可小於置放其内之設備局部之直徑或寬度，讓電解 墊件160至該反向電極166或是從該反向電極166 件160而流繞該處。 該介電插入件1 65亦可具有一運用於禁制液流 處理室100時所必要的厚度（未圖示）。例如，該介 件可具有一於約〇· 1亳米與約5毫米之間的厚度。 該介電插入件165各局部之厚度可橫越該介電插入 上而改變。例如，該介電插入件1 6 5可具有用於欲 除輪廓’或是以偶合於該處理室1〇〇内之鄰接構件 上或凹向下形狀。 該介電插入件165具有一截面區域，可用以修 變，亦即阻止或鼓勵該墊件160與該反向電極166 電解液流。例如，一介電插入件可作為一流控插入 減少或阻止電解液流經該介電插入件1 6 5 —或更 (第4圖内利用箭頭以表示電解液流的方向）。該介 件也可具有一可調適截面區域，藉機械或其他設備 幾何組 部表面 小於鄰 介電插 500 〇 或區域 徑 5 00 液從該 至該塾 浸透該 電插入 此外， 件165 求之移 的凹向 飾或改 之間的 件’並 多部份 電插入 來控制 200409225 在相同製程中對不同製程或不同時間流經此處的電解液 量。 在一態樣裡，該介電插入件165可包含複數個區域。這 些區域例如可為同心圓形或環狀區段，即如第 2圖所示 者，或是其他的幾何組態。例如，第3及4圖中示範性地 繪出三個區域，一外部區域504、一中介區域506及一内 部區域508。

該插入件1 6 5可調整，使得該插入件1 6 5的各區域可為 於一開放電解液流狀態，如完全或1 00%電解液流，與一關 閉或阻斷電解液流狀態，如0%電解液流，之間切換，或者 是具備一些如在經此為50%關閉或阻斷狀態，亦即50%電 解液流，之電解液流狀態或可透性的能力。高於5 0 %電解 液流會被視為是高電解液流狀態或高可透性狀態，而5 0% 以下的電解液流則是被視為低電解液流狀態或低可透性狀 態。例如，在第4圖裡，所有區域皆為開啟，且可讓陽極 溶解材料自由地流出該基板1 04之一外部區域5 14、一中 介區域516及一内部區域518。

可藉各種方式而於阻斷及開放狀態間調整該插入 1 6 5 各區域的狀態。例如，該插入件1 6 5可含有複數個能夠讓 各區域為開啟或關閉的可收縮、可旋轉或滑動薄板。在其 他具體實施例裡，該插入件1 6 5包含一或更多能夠選擇性 地移除或定位的可卸解同心環，藉以開啟或阻斷一特定區 域。或另者，該介電插入件1 65可包含一系列對於該電解 液具有一可調整浸透性的薄膜。在一至少一具體實施例 17 200409225 中，可 整一或 獨立狀 區域於 確仍屬 限希 液密度 液流狀 且會降 理。在 或對該 除障礙 高於有 該4 可增加 層105 件165 該反向 加不同 該4 例如包 氟烧氧 PES、 電解液 從該研磨頭106卸解該介電插入件ι65，以利於調 更多區域從一狀態到另一者。第2-4圖雖係按兩種 態其一者（亦即阻斷或開啟）來描述各區域，然將一 如前述之複數個部份阻斷或部份可浸透狀態間切換 本發明範圍。 J經個別區域之電解液流也會對應到降低經此之流 。當該電解液被禁制而無法流動時，如藉一低電解 態（低浸透狀態），就會減少相對應的電流密度，並 低任何的電化學作用，如電性鍍層或電性研磨處 一開啟或南浸透狀態下’會藉由一具低電阻性及/ 電解液具高滲透性之材料來佔據區域，或是對其去 ，使得電解液可未經阻擋通過，並且該電流密度會 限質流或有限電流密度内的各區域。 卜電插入件1 6 5個別區域内的介電材料厚度或量也 ，以藉增加於該反向電極1 6 6與該墊件1 6 0或材料 間之電阻來降低經此區域的電流密度。該介電插入 也可按類似於控制經此之電解液流的方式，藉由對 電極與該墊件或基板間之插入的不同部份或區域施 介電材料，控制經一或更多局部或區域的電流密度。 卜電插入件可包含電阻性材料，像是非導電聚合物， 含像是含氟聚合物、鐵弗龍（TEFL〇N®)聚合物、全 基樹脂、PF A、聚乙烯基塑膠、PE、磺化聚乙烯基、 或是其他與運用在電性鍍層處理或電性研磨處理之 成分，如用於傳統研磨墊件之介電材料，即如聚氨

18 200409225 包人自日相谷或非反應性的材料。該介電插入件1 6 5可 電 更夕介電材料’以提供整個介電插入件的所欲介 或以提供各個別區域的所欲介電或介電性質。

笛 C 圖也述一具有開啟或可滲透之内部區域508 (即如 開孔）的環狀介電插入件165，該者可讓電流/電解液，例 疋’自該基板104内部區域5丨8的陽極溶解材料，能 從”亥介電插入件165的内部區域508經此通過。類似地， 才番 μ 入165具有一開放外部區域504,可讓來自該基板1〇4 外。卩區域514的材料經該介電插入件165的外部區域504 通過。該插入165具有一阻斷中介區域506，可降低或禁 制通經該介電插入件165中介區域5〇6並橫越該基板ι〇4 中介區域516移動之電流。 第4及5圖描述一插入件ι65，其直徑53〇約與該基板 1 04直徑相同大小，該插入件1 65的直徑可大於或小於該 基板1 04的直徑。在一具體實施例裡，該插入1 65具有大 於該基板1 0 4之直徑約3倍到約5倍的直徑。 為便控制研磨均勻度，可將一微處理器控制器1 94 ,即 如第1 Α圖所示，電性耦接於該選擇性的介電插入件165 以及該處理室1 00各種元件，以利控制該研磨製程。該控 制器196包含一中央處理單元（CPU) 244、一記憶體242 及該CPU 244的支援電路246。該CPU 244可為任何形式 能夠用於控制各款製程設備與次處理器之工業設定的一般 目的電腦處理器其一者。該記憶體242被耦接於該CPU 244。該記憶體242，或電腦可讀取媒體，可為一或更多的 19 200409225 立即可獲得之記憶體，像是隨地六％ 泰疋^機存取記憶體（Ram)、唯嬙 記憶體（ROM)、軟碟、硬碟或飪 喝 x任何其他形式的數位儲存物、 本地或遠端。該支援電路2464〆* & Z46係經耦接於該CPU 244 ,以 按傳統方式支援該處理器。這此 <二1；路包括快取、電力供應、 時脈電路、輸入/輸出電路及次糸 夂人系統4·。一研磨處理通常备 存放在該記憶Μ 242内作為一軟體副程式。該軟體副程： 也可由- #該CPU 244所控制 < 硬體遠端設置的第二cpu (未圖示）來儲存及/或執行。

在將該基板定位於該處理室1〇〇内之後即執行該軟體 副程式。當由該CPU 244執行時，該軟體副程式會將該一 般目的電腦轉換為一特定目的電腦（控制器）196，該特定 目的電腦196可控制該處理室100,來執行該研磨處理。 本發明製程雖係實作為一軟體副程式，然確可按硬體和藉 由軟體控制器方式來實作本案所揭露的部份方法步驟。從 而’本發明可按執行於一電腦系統上之軟體、如一應用特 定積體電路之硬體方式，或是一軟體與硬體之組合的方式 所實作。

該薄膜1 62通常屬可滲透，藉以讓該電場線路、電解液 及其他液體與氣體由此通過。該薄膜162通常可防止從該 反向電極166所釋放出的粒子或沉殺物不致通過該電解 液並接觸到該基板1 〇 4。該薄膜1 6 2通常是由與該處理化 學物相容且不增加該處理室電阻的多孔陶瓷或聚合物所製 成。例如可採用細纖綁裝之聚嫦烴（諸如TYVEK®，這可向 美國達拉威州威靈頓市的Ε· I. DuPont de Nemours Inc·購 20 200409225 得）。 該塾 料墊件 該墊件 的研磨」 件165 (第1A 之特徵* 該墊件 性及/或 例可如 號案揭 相符之. 第( 實施例 406，在 402 ° 言! 成於一 一般說 所定義 性接觸 通常可 磨表面 該； 件1 6 0可為一相谷於流體環境及該處理規格之材 、網板或條狀物。在第丨A圖所示之具體實施例裡， 1 6 0係圓形外型，且在相對於該研磨頭1〇6外罩168 頃1 06底部處接附於或另固持於該選擇性介電插入 或薄膜162。該墊件16〇可包含一或更多導體元件 圖中未以圖示），以便在處理過程中接觸該基板104 ί則1 3 5。一背側材料（未顯示）置放於該薄膜丨6 2與 160之間’以在處理過程中裁合該墊件16〇的相容 durometer。經調整而有益於本發明之導電墊件範 2001年12月27日申請的美國專利申請1 0/03 3,732 示者’在此依與本揭申請專利範圍各項特點及描述 範圍，將該文第41 - 157段併入本案以為參考。 5圖描述一可適用於實作本揭各具體實施例之墊件 底部視圖。該墊件400係一導電墊件，包含一本體 研磨處理時，其具有一適以接觸該基板之研磨表面 :研磨表面402具有複數個導體元件414，各者可形 該研磨表面402内之袋件404中。該等導體元件414 來具有一接觸表面408,其可在一藉該研磨表面40 2 之平面上延伸。該接觸表面40 8通常與該基板之電 最大化而不致刮磨。在研磨處理的過程中，該基板 提供一斜偏力度，促使該接觸表面408進入與該研 402共平面的位置。 ‘體406 —般說來會藉複數個構成於其内之通道或 21 200409225 貫穿孔410而滲透有該電解液。這些複數個貫穿孔41〇可 讓電解液流經該本體406，並在處理過程中接觸到該基板 104的表面。構成於該導電墊件4〇〇内的貫穿孔41〇可包 含該本體406内的孔洞、通道或洞口。選定該孔洞大小及 密度以提供經該導電墊件400至該一基板表面的均勻電解 液分布，以及電流分布。 該導電墊件400的本體406通常是由介電材料所製成。 適合用於本體406的範例包括傳統研磨材料，通常包含聚 合物，諸如聚氨基甲酸酯、多元碳酸酯、聚對二甲硫化物 (PPS)或彼等組合，及其他用於研磨基板表面之研磨材料， 諸如陶瓷材料。一傳統研磨媒介通常包含聚氨基曱酸酯及/ 或混合以填充料的聚氨基甲酸酯。傳統的研磨媒介可諸如 向德國偉恩漢市Freudenberg & Company購得的 heudenberg FX 9墊件，或是美國亞利桑那州鳳凰城市 Rodel公司購得的IC-1〇〇〇墊件。其他的傳統研磨材料， 諸如一可壓縮材料層，諸如美國亞利桑那州鳳凰城市 R〇del公司所生產的吸著於氨基甲酸酯之Suba IV研磨塾 件’也適用做為該本體4〇6。 該等袋件404通常設以於處理時維持該等導體元件 414,且因此可改變形狀及定向。在第6圖的實施例裡，該 等袋件404係長方形截面溝槽，且跨於該研磨表面4〇2所 置放，該表面402耦接該導電墊件16〇周圍上的兩點。或 另者，可將該等袋件4〇4 (及置放於内的導體元件414)置 放在不規則區間内，且可為放射狀指向、垂直並可另為線 22 200409225 性、曲線、同心、内旋或其他定向。 通常 該等導體元件 414可包含導電聚合物、具聚合物 材料之聚合物組合物，金屬或聚合物、導電填充料、 石墨材料、或導電摻質材料，或彼等組合。該等導體元件 414 一般說來具有約 塊表面電阻性。 1 0 I姆-公分以下的成塊電阻性或成

該塾件400特徵為具有複數個不同區域（第6圖中按透 空方式舉例繪出三個），諸如一外部區域424、一中介區域 426、一内部區域428。這些區域424可具有線性邊界43〇, 即如第6圖所示。或另這些區域424可具有放射狀邊 界430，或是具其他幾何性的邊界43〇。

一或更多的連接器412將該等導體元件414耦接至一電 源1 90(或另為一電位器），以當處理時可電性偏壓該等導 體兀件414。該等連接器41 2通常為線狀、帶狀或其他相 容於該處理液體之導體’或是具有一可保護該連接器412 不受該處理流液覆蓋或鍍層。可藉焊燒、堆疊、銅鋅焊合、 钳夾、皺摺、鉚接、固定、導電黏著劑，或藉其他方法或 設備’將該等連接器412轉接於該等導體元件4ΐ4β可適 用於該等連接器4 1 2之材料範例包含，在其他材料内之絕 緣銅質、石墨、鈦質、始質、金質及HASTELOY®。該等 連接器412可經鍍層例如一聚合物。在如第6圖所述之具 體實施例裡，在該導電墊件400的週邊上一連接器412經 耦接於各個導體元件414。或另者，可將該等連接器412 遍佈置放於該導電墊件4〇〇的該本體406上。 23 200409225 第7圖描述另一導電墊件300具體實施例之三維底部視 圖，而第8圖係一沿第7圖剖線8-8所取之第7圖導電墊 件3 00的截面視圖。該墊件300包括一含有貫穿孔基底306 之支撐件3 02。該貫穿孔基底3 06具有接觸表面338，及一 對置於該接觸表面338的相對表面358。該支撐件3 02通 常是由一類似於參照第6圖所述本體4 0 6介電材料之介電 材料所建的結構。經該貫穿孔基底3 0 6所構成的孔徑或貫 穿孔312可讓液流，諸如電解液液，通過該墊件300。

該塾件300可進一步包含一或更多個置放在從該貫穿 孔基底306表面338所延伸出之複數個立柱308内的參考 電極。這些立柱包含一基底部分309及一接觸部分311。 一包含一導電材料之接觸墊件3 04構成於各立柱3 08的接 觸部分3 1 1上。接觸墊件3 04可具有一區域，此區域在大 致該研磨墊件330之表面338上的所有接觸墊件304屬均 勻性。一導體元件3 1 0，諸如線路或其他導電設備，可經 各立柱308而構成，以供電性接觸於各接觸墊件3〇4及一 或更多的外部電源。各個附接於此之線路3 1〇及接觸墊件 304構成一經墊件300的連續導電路徑。可將複數個立柱 3 0 8設為複數個環狀物，或是放射狀、線性、曲線、同心、 内旋定向或彼等組合。 這些立柱僅屬示範性，且本發明確慮及不同幾何性質之 立柱，諸如方形或角錐形基底、不同高度、不同厚度，並 且其内置放有不同數量之導體元件。 該導電墊件300可進一步包含複數個區域，即如前文參 24 200409225 照於第6 域可含有 柱，或者 有並不具 柱。可改 對在各區， 以提供對 這些區 定向（亦即 心 3 8 0 '—* 組態設定 内旋、或-一電性 元件3 1 0 個連接器 第9圖 該者具有 第9圖導 墊件804 可按一諸 圖依範例 8 5 6 及一 觸元件。4 及該基板 圖所述而包含一或更多複數個立柱308。這些區 相同或不同數量的立柱、相同或不同密度的立 是相同或可變高度的立柱。這些區域可進一步含 有導體元件之立柱308，或是隔離於一電源之立 變或調適在各區域内的立柱組態及數量，以提供 A 3 G 8内之個別立柱3 〇 8的所欲電性偏壓量，或 整個區域的所欲電性偏壓。 域可為從該導電墊件300之中心3 80向外放射狀 這些區域可被定義為該墊件在距該墊件300中 特定距離範圍内之各局部）。這些複數個區域也經 為複數個環狀物或是放射狀、線性、曲線、同心、 彼等組合之定向。 .連接器3 1 6可例如藉由焊燒而接附於各個導體 ’以構成電性連接。各區域一般說來包含至少一 3 1 6 ’電性連接於該電位計或電源1 9 0。 描述另一導電墊件804之具體實施例底部視圖， 一接觸表面838及一相對表面859。第10圖描述 電墊件804沿剖線1 0-1 〇所採之截面圖。可於該 内構成複數個用以接觸該基板1 〇 4之接觸元件。 如如第9及10圖所示之同心圓的圖案（第9及1〇 方式繪示一第一接觸元件854、一第二接觸元件 第二接觸元件8 5 8 )，或按其他組態，來排置各接 妾觸元件的數量可變，且可選定以利於該墊件8〇4 104間的電性接觸。

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也可在導電墊件804内構成複數個參考元件（第9及10 圖依範例方式繪示一第一參考元件864、一第二參考元件 866及一第三參考元件868)。第9及1〇圖中雖將各接觸元 件及參考元件描述為按類似圖案所排置（亦即同心圓），然 該等圖案可為互異。各參考元件各者包含導電材料。各參 考元件通常會個別地藉連接器8 1 6連接到該電位計1 9 0， 以利於在各區域内及跨於該墊件之厚度8 1 5上施加一個別 偏壓。各個參考元件可定位約於在該墊件8〇4内之貫穿孔 8 1 0，以利於電解液流動及跨於該墊件8 04之厚度8 1 5上建 立個別偏壓。 此外，第1 A圖雖描述該墊件1 60為具有一大於該基板 1 04者的直徑，然該墊件1 60可另為具有一小於或大致類 似於該基板1 0 4者的直徑。在本發明一具體實施例，該墊 件160及該反向電極166具有一在約3到約5倍大於該基 板104直路徑之範圍内的直徑，且其上具該材料層1〇5。

如第1A圖所繪之研磨設備雖描述一「面向上」研磨設 備，然運用一面下向研磨設備亦屬本發明範圍内，其中會 在一研磨塾件上面下向地支撐一基板。 第1B圖描述一「面向下」處理室200之具體實施例截 面圖。該處理室200 —般包含一槽器204及一研磨頭202。 一基板208會被固持於該研磨頭202内，且會按面向下定 向的方式（即如背面向上）在處理過程中被低置進入該槽器 204内。將一電解液流入該槽器204内且接觸於該基板表 面，同時該研磨頭202將該基板208置放接觸於一墊件組 26 200409225

裝222。置放於該槽器204内之該基板208及該墊件組裝 222會相對於彼此而移動以提供一研磨動作（或是強化鍍 層均勻性的動作）。該研磨動作通常包含，除他者外，至少 一種如執行、旋轉、線性或曲線性移動或彼等組合所定義 之動作。可藉移動該研磨頭202與該槽器204其一或兩者 來達到該研磨動作。該研磨頭202可為靜止或經驅動以提 供該槽器204與該研磨頭2〇2所握持之基板208間至少一 部分的相對運動。在如第1 B圖所示之具體實施例裡，該 研磨頭202係耦接於一驅動系統2 1 〇。該驅動系統2 1 0以 至少一旋轉、軌行、掃佈動作或彼等組合來移動該研磨頭 202 〇 該研磨頭202通常會在處理過程中固持該基板208。在 一具體實施例裡，該研磨頭202包括一封裝一氣囊216之 外罩2 1 4。、當接觸該基板時，該氣嚢2 1 6可洩氣以於其間 產生一真空，如此將該基板固定於該研磨頭2 02。可另充 氣該氣囊216，以壓迫該基板接觸到固定於該槽器204内 的塾件組裝222。一固持環238耦接於該外罩214並周繞 該基板208,以當進行處理時可防止該基板從該研磨頭2〇2 滑出。一種適於本發明之研磨頭係一 TITaN HEADtm載體 頭’可向位於美國加州Santa Clara市之Applied Materials InC.講得。另一可適於本發明之研磨頭係範例如2001年12 月12日所申請之美國專利第6,159,079號案文所揭示者， 兹將該文整體併入本案以為參考。 該槽器204通常是由諸如螢光聚合物、TEFLON聚合 27 200409225 物、全氟烷氧基 乙烯基、PES之 性研磨處理之電， 盗204包括一底 墊件組裝222的ί 該側壁246包 槽器204移除電 以選擇性地將該‘ 該槽器204係 一驅動系統2 3 6 轉該槽器204。-並周繞於該槽器 從通構於該槽器 諸如電解液。在 徑以偏壓該基板 上移除及/或沉積 該處理室之底部 有該介電插入件 及基板。 可約於該槽器 或再生該墊件組 接於一栅柱2 5 4 裝222上定位並 藉一任意軸2 5 6 月曰、PFA、聚乙烯基塑膠、ρΕ、磺化聚 塑膠’或是其他與用於電性鍍層處理或電 解液成分相容於或非反應性的材料。該槽 部244及側壁246，這些可定義一承載該 容器。 含一蜂口 218，此者通構於該處以供從該 解液。該埠口 218經耦接於一機閥220, 電解液排竭或維持於該槽器204内。 藉一軸承234而旋轉支撐於基底206上。 係輕接於該槽器204，並於處理過程中旋 -捕取槽器238係經置放於該基底206上 2 04，以收集在處理過程之中及/或之後， 204之埠口 2 1 8所流出的處理液流，例如 處理過程中，該電解液通常提供一電性路 208,並驅動一電化學製程以於該基板208 材料。或另者，該電解液遞送系統可透過 244提供電解液，並經由該墊件組裝，含 2 07，以令電解液流動俾接觸該研磨墊件 :2 04供置一調節設備250以周期性地調節 裝222。通常，該調節設備250包括一耦 之機臂2 5 2，前者係經調適,以跨於墊件組 掃佈一調節元件25 8。該調節元件258係 而耦接於該機臂252,以當該調節元件258

28 200409225 被放低以接觸於該墊件組裝222時，可供該機臂252與該 槽器204之側壁246間淨空。該調節元件258通常係一鑽 石或碳化矽碟片，其經圖案化以增強該墊件組裝222表面 處理，而為能夠提高處理均勻性的預設表面條件/狀態。一 種經調適而受惠於本發明之調節元件258可如2000年9 月28曰Li等人申請之美國專利申請第〇9/676,280號案所 描述，在此依相符於本揭各申請專利範圍特點與描述之範 園而併入為本案參考。

可藉電性導線212而將電源224耦接於該墊件組裝222 (圖示為212A-B)。該電源224施加一電性偏壓於該墊件 組裝222，以驅動一如後文所進一步詳述之電化學製程。 該導線2 1 2會被繞經一置於該槽器204下之滑環226。當 該槽器204旋轉時，該滑環226可有助於在該電源224及 該墊件組裝222之間的連續性電性連接。該導線2丨2通常 係線狀、帶狀或其他與處理液相容之導電物，或具有一保 護該導線212隔於處理液的覆蓋或錢層。可運用於該導線 212内之材料範例可包括，除其他材料外，絕緣銅質、石 墨、鈦質、鉑質、金質及HASTELOY®。該等連接器412 可經鍍層例如一聚合物。置於該導線2丨2周遭的鑛層可包 含諸如氟碳化物、PVC、聚醯胺等等的聚合物。 由於該塾件組件222包括含有一電化學處理室之陽極 與陰極兩者之各元件，因此可僅從該槽器2〇4移除用過的 墊件組件222，並將一具有新電性元件的新墊件組件 插入於該槽器204内，來同時地替換陽極與陰極兩者。 29 200409225 所述之塾件組裝222包括一導電塾件2〇3，耦接至一背 側2 07。該背側207可耦接於一電極2〇9。前述之介電插入 件205置放於該研磨墊件203與該背側207或該電極209 之間。通常，該導電墊件203、該背側207、選擇性介電插 入件205，及該電極209會被併同固定，構成一單體，有 助於從該槽器204移除及替換該墊件組件222。通常，該 導電墊件203、該背侧207、選擇性介電插入件205，及該 電極209會被互為接附或綁合。或另者，該導電墊件203、 該背侧207、選擇性介電插入件205，及該電極209可藉由 包含，除他者外，縫合、綁接、熱樁、鉚接、螺閃、及钳 夾等其他方法或彼等組合而耦接。 在共同受讓之2002年5月16曰申請、序號1〇/151，538 (代理人文件第6906號）且標題為「Method and Apparatus for Substrate Polishing」的美國專利申請案中揭露該面向 下研磨處理設備，並茲依相符於本揭申請專利範圍特點及 說明的方式，將其段落2 5 - 8 1併入本案以為參考。類似於 面向上研磨處理，可於該基板與該電極及/或墊件之間提供 相對運動。 研磨方法 利用本揭各具體實施例’可藉選擇性地調整於一基板與 一電極之特定區域間的電流密度，來改善一 ECMP製程的 研磨均勻性。參考第5圖，會在一典型舉升銷辅助傳送 作業中將該基板104傳送到該載體116的支撐表面126。 30 200409225 將該研磨頭106降低送入該槽器i〇2内，以將該基板104 置放接觸到該墊件160或至少靠近於此。將電解液供應至 該槽器1〇2，並達一能夠讓該電解液接觸到該反向電極 · 166、該墊件160及該介電插入件丨65的水準。或另者，將 * 該基板1 04放置在一面朝下研磨設備内，使得該基板丨〇4 能夠接觸到在該基板104下方的該塾件 用於處理該基板104電解液可含有諸如銅質、鈒質、鎢 慮、金質、銀質之材料，或是對於該基板丨〇4可電化學沉 積於上或予以電化學移除的其他材料。電解溶液可包括商 馨 業用電解液。例如，在含銅質材料移除裡，該電解液可& 含約2及約30%體積或重量的硫酸基電解液，或磷酸基電 解液，諸如K3P〇4、Phorphoric酸或彼等組合。此外，本 發明亦考慮到傳統上用於電性鍍層或電性研磨處理製程的 電解液成分。 該電解液可包含一或更多的螯合劑，一或更多的防蝕 劑，以及一或更多的酸鹼值（pH)調整劑。該螯合劑可含有 一或更多從包含胺類群、氨基化合物群、羧基群、二羧基 群、二羧基群所選出的群組，以及彼等組合，例如乙二胺。 籲 該等螯合劑可按約0.1%到約15%之間的濃度，以及約15% 體積或重量的方式出現。 該等一或更多防蝕劑可含有具有咯群，包括苯三 · 咯、氫硫基苯三咯以及5 -甲基-苯三咯，之有機化合 物。该電解液化合物可含有體積或重量約〇 〇1%與約2 〇% 的具 v各群之有機化合物。 31 200409225 該等pH調整劑可為一酸質，例如醋酸、檸檬酸、草酸、 含磷化合物，一諸如氫氧化鉀（KOH)之基質，或彼等組合， 以提供一於約3與約1 〇之間的pH值。該電解液成分可包 含例如約 0.2%到約 25%體積或重量的一或更多pH調整 劑。該成分進一步包含達15 %的一或更多從如下群組所選 出的添加劑：壓制劑、強化劑、均化劑、禁制劑、亮化劑、 螯合劑及剝除劑。一適當電解液的範例可如200 1年1 2月 21日申請之美國專利申請案第1〇/〇32,275號所詳述，茲依 與本揭申請專利範圍各項特點及描述相符之範圍，將該文 第14 - 40段併入本案以為參考。 該電解液流率通常會為定值，例如於約每分鐘〇. 1加侖 (GPM)到約20 GPM之間，但可按照操作者目的而改變。 此外，本發明一考慮到可從多個注入口引入該電解液，以 &供在各基板表面局部上的可變電解液率。 第11A圖係該處理室1〇〇之截面視圖，此者可用於實 作一相符於本揭發明之各具體實施例的研磨方法。現請參 照第11A圖及第1A圖，置放在該基板支撐件ι26上的基 板1 04與該墊件1 60可相對於彼此而移動（即如旋轉、移 位、軌行等）。該反向電極丨6 6 一般說來會沿該墊件j 6 〇 而移動。該反向電極166可包含複數個區域。第ha圖中 以範例方式繪出一外部區域1 〇丨4、一中介區域1 〇 1 6及一 内部區域1 0 1 8。該反向電極丨66具有經此構成之選擇性貫 穿孔960。在處理過程中，會將該反向電極166定位在例 如約近於該墊件1 60處。 32 200409225 透 加在·' 在第 及該 192b 之導‘ 可具 導體 可具 面。 體元‘ 本 慮及 内各 可 作0 ， 會對1 約0· 及該； 轉、i 在 陰極 例而-積之4 過電性導線將源自於該電位計或電源1 9〇的電力施 衾墊件160及該反向電極166,以於其間提供一偏壓。 11 A圖中以範例方式繪出三條連接於該反向電極1 66 電源190之個別區域924、926、928的導線192a、 、192c。導線199透過一或更多構成於該墊件16〇内 體元件1090而連接到該墊件160。各個導體元件1〇9〇 有一個別導線，並且可由操作者視需要而將一序列的 元件連接到相同的導線。該一或更多導體元件1〇9〇 有一大致共平面於該墊件16〇之一研磨墊件1〇98的表 該等導體元件1 090可包含如第7 _ 8圖所示之柱狀導 件，或可為如第9圖所繪的同心圓狀導體元件。 揭之電源19〇說明雖表述為單一電源，然本發明確亦 可運用複數個電源，包括對於該等處理室1〇〇、2〇〇 導線或導體元件的値別電源。 在施加該電性偏壓之前、回卩主々 从 . 问時或之後，施加研磨動 爹接觸到該基板104的表面〗以n主 _ y. t _ 138時，該墊件160通常 该基板表面施加一約2ds〗十丨、丨τ* , . P s 1或以下，如在約〇 · 〇 1 p s i到 5 psi間，例如，約〇 9 _ • PS1，的壓力。於該墊件160 基板104之間的相對運動1其他動作外，可包括旋 象性或曲線性運動、軌行運動或彼等組合。 陽極溶解裡，可對該反向带&， 久句電極166施加該偏壓作為一 ，而該基板1〇4(對於其φ於m 、具中採用一導電墊件之具體實施 言為連同該導電墊件）作為 ;馬一陽極。施加偏壓可將所沉 才料從該基板表面上移_。

33 200409225 通常會施加該偏壓以提供一約0·1亳安培/平方公分到 約50毫安培/平方公分間，或是對一 200毫米基板為於〇1 安培到約20安培之間的電流密度。藉由改變施加於該反向 電極166各區域與該基板104間的偏壓，即可改變從該基 板表面1 3 8上移除材料的速率。例如，可將對該基板i 〇 4 表面施加一約1 5伏特或以下之電壓的偏壓，諸如1伏特到 15伏特，包含約2伏特到約6伏特之間，運用於本揭所述 2 00毫米及300亳米的製程。此外，各偏壓可對部份的或 所有的平坦化處理而為零值或「關閉」。並且，本揭電魘可 為先於任何機械性研磨處理所施加的電壓，且可為即如後 文所述在機械性研磨處理過程中所施加的電壓。 可根據使用者對從該基板表面上移除材料之要求，將經 施加以執行陽極溶解處理的偏壓在電力與施加作業加以變 化。例如，可對該墊件160提供改變陽極電位的時間。脈 衝可具有一從約〇·1秒到約20秒範圍之脈衝寬度。該時變 性的電位值可為約· 1 〇伏特到約1 〇伏特範圍。僅為範例， 該脈衝可為在0伏特到3伏特的週期變化。陽極電位的脈 衝可重複某數量的週期，範圍可為例如約1到約1 〇〇週期 或更多。 藉物理態樣之偏壓變化 在一具體實施例裡，該電流密度係在待加研磨之材料層 1 〇5表面1 3 8與該反向電極1 66間進行空間改變。該電流 进度會藉由改變於該基板104與該反向電極166間之電阻 34 200409225 十生而變4匕。》^ # °』错調整該基板104及該反向電極166之間的 電液、、灸 '未 ^透液流來改變電阻。這項滲透性調整可轉譯成為 電〃,L密度變化，這是因為來自該基板1 04之陽極溶解的 速率，並且^ ^ c . 龙且於該反向電極166與該基板1〇4間之電流密度 會it 士女装 , ^ 以卷板1 04及該反向電極1 66間之電荷載體（即如銅 &移動直接關聯。藉由提供該反向電極166與該基板 <間增高的電解液滲透均勻度，電流密度及從該基板 4上的材料移除速率亦因此會跨於該基板1 04上更為均 句 或另者’可在跨於待加研磨之表面138上改變電阻， …需改變該反向電極丨66與該基板丨〇4之間的電解液滲 透性。 可利用一或更多的插入，諸如前文參照第3 — 5圖所敘 述的介電插入件165,來調整該反向電極166與該基板ι〇4 之間的電阻。可調整該介電插入件1 65之一或更多區域的 /參透性’以提供在該基板1 〇4所有區域間之電解液流的更 同均勻度。例如，在一第一研磨時段裡，不會將該介電插 入件165插入於該反向電極ι66與該基板1〇4間。或另者， 可插入該介電插入件i 6 5，但是對於電解液流所有區域皆 為開放或未受限。例如可觀察到相較於其他的基板丨〇4區 域會知Γ較快速率將銅質從該基板1〇4之中介區域516上 移除。會在該反向電極166與該基板104間插入該流控 165’或另操控以降低經該介電插入件154之中介區域516 的電解液滲透性。這可減少經該介電插入件丨65中介區域 5 06而來自於該基板1〇4中介區域516的電解液流及電流 35 200409225 密 他 液 可 料 内 入 電 制 該 非 展 可 部 另 外 勻 電 移 件 内 度’如此讓該中介區域^ ± ^ ^ ^ ^ ^ 16内的銅質移除速率更接近其 區域内的銅質移除速率。 上述說明雖詳細說明該介 流·逮率，然該介電插入件 電插入件 1 6 5以改變該電解 165確可經其他機制來遞送一 變電流密度。例如 ，此者在一區域内具一介電 具不同介電常數之介電材料 件165各區域的變化性電流 材料厚度亦可被用來調整言亥 電流密度。此外，也可修飾 處的電解液流或電流密度。 該介電插入件丨65可具有一介電材 常數，而此材料與另一區域 互異，藉此產生經該介電插 密度。此外，對該區域之介 區域之材料的介電常數以控 該區域的形狀，來控制通過

前文詳細說明一種經常會在ECMP製程中所觀察到的 均句性圖案範例，其中—中介區域516會比起其他區域 現出較快的移除速率。其他所觀察到的非均勻性圖案亦 加以校正。例如，或觀察到相對於中介區域516，在外 區域514裡及在内部區域518内會較快地移除材料。在 一非均勻性圖案中，内部區域518會比中介區域516或 部區域5 1 4而展現出較緩的移除。亦可能為其他的非均 性圖案。可利用調整經該介電插入件1 6 5各適當區域之 解液流率技術來校正任何這些非均勻性圖案，俾提供一 除輪廓而獲得一平垣化基板表面。

在本發明另一具體實施例裡，係取代選擇性的介電插入 165來控制電解液流率，而藉由更換諸如該導體墊件4〇〇 之貫穿孔410的滲透圖案來調整該電解液流率。詳細地 36 200409225 說’該導體塾件400可具有複數個經此構成的貫穿孔41 〇， 這些貫穿孔410位於諸如該導體墊件4〇〇的區域424、 42 6、42 8的一或更多區域内。要更改通過例如該墊件4〇〇 之外部區域424的電解液流率，可藉例如插阻或封嵌一或 更多的貫穿孔41 0以減少外部區域4 2 4内的液流。可藉由 將例如介電材料插入各貫穿孔4 1 〇内，以插阻各貫穿孔 410。或另者，可藉由增加在該區域424内通過該墊件4〇〇 之一或更多新的貫穿孔410，改變經該墊件之區域424的 電解液流率。可對該墊件400的其他區域重複進行各貫穿 孔4 1 0的插阻或增加處理。藉更改例如在該墊件4〇〇區域 4 24内之貫穿孔410的數量，可更改經區域424的流率， 藉此改變在區域424内的墊件400研磨速率。 上述的插入件1 65及墊件1 60係按一電化學機械研磨處 理（ECMP)製程之情境所討論，然本發明亦考慮到利用該插 入1 6 5件及墊件1 6 0係於其他牵涉到電化學作用的製程。 這些利用電化學作用之製程的範例包括電化學沉積處理， 這會牵涉到一被用來施加偏壓於基板表面以沉積一導體材 料之墊件164，以及一電化學機械鍍層處理（ECMPP)，此 者包含一電化學沉積與化學機械研磨處理之組合。 藉_製程應用之偏壓轡化 在其他示範性研磨製程裡，會藉由在電極之一區域，諸 如該反向電極1 6 6，與基板1 0 4之間施加如一電位差的偏 壓，之方式，來調整在該基板104與一電極之各區域間的 37 200409225 電流密度。可獨立 板1 0 4間施加〜第 壓。亦可獨立地重十 等，施以偏壓。 地在該反向電極166 二偏壓。該第二偏壓 其他的區域，諸如第 之第二區域與該基 可不等於該第一偏 二區域、第四區域 在一電力施用_链鈐、 I私乾例裡，會經由該電位 在該反向電極l6fi认从， T :¾电你 ㈣# 160作 域924,此係作為-陰極，與 該墊件1 60 ’作為—陽 ..._ ^ 之間施加一第一偏壓V1。類似 地，會在該反向雷絲^ 電極166的中介區域926與該墊件16〇間

施加一第二偏壓+ ， θ在該反向電極166的内部區域928 與該墊件160間施加一第三偏壓v3。施加該第一偏壓v卜 第-偏壓VI及第三偏壓…會促使從—材料層之表面⑶ 上移除材料。各偏壓V1、V2及V3可包含對該基板刚 表面168施加約10伏特以下的電壓。

可利用獨立偏壓來提供有效的基板表面138平坦化處 理。例如，參考第11A圖，如觀察到此時在該基板ι〇4材 料層105的中介區域516裡，來自銅質層的材料移除（研磨 處理）比起在該外部區域5丨4及該内部區域5丨8者為較快， 則可利用電源或電位計丨9〇，在該基板丨〇4的外部區域5 i 4 與該反向電極1 66間施加一第一偏壓VI。可例如利用連接 器192a - c、199來施加該偏壓，該等連接器會在構成於該 反向電極166之一外部區域924内的第一導體元件850 , 和例如一構成於該墊件160内之導體元件1〇9〇兩者間提供 偏壓v 1。可個別地將一規模小於該偏壓v 1的偏壓V2施 加在該反向電極166中介區域926内之第一導體元件852 38 200409225 和該墊件1 60兩者間。可將一施加於該内部區域928之第 三導體元件854内的偏壓V3例如設定為一小於施加在該 外部區域1014及該材料層1〇5間之偏壓的數值，以維持一 類似偏壓。

按照該基板1 04的反向電極1 66不同區域個別偏壓處理 可供以校正或會早先存在於該基板丨〇 4兩個區域之間的非 等材料移除速率問題。可同時地，或是依照在時間上屬間 斷、重疊或一非重疊的方式來施加個別偏壓VI、V2、V3。 注意第1 1A圖内的箭頭描述一線性、旋轉、軌行、掃佈， 以及於施加偏壓V 1、V2及V3的過程中，能夠在相對於該 反向電極166在該基板1〇4與該墊件160間所提供之其他 形式的相對移動。為利於施加偏壓V1、V2及V3，該墊件 160可具有貫穿孔1〇26，能夠讓電解液於該基板104與該 反向電極166之間流動。

現參照第11 B圖，在另一示範性研磨製程中，可按類 似於前文參照於第11 A圖所敘述的方式，調整該基板之一 區域與該電極間的電流密度。然而，在此會利用一種多重 電極組態來施加該電位差。這些多重參考電極（第1 1 B圖中 僅按範例方式繪出三個參考電極1034、1036及1038)可為 例如構成於一導體墊件1 000内。或另者，該等參考電極可 空間相隔於該墊件1000。在此具體實施例裡，該反向電極 1 66可為一連續導電材料，而非如第2圖般藉由介電材料 來區隔成不同區域。 例如，若是觀察到在中介區域5 1 6内銅質移除會相較於 39 200409225 在一基板之外部區域5丨4及該内部區域5丨8内為快速，則 可在該基板104與該墊件1〇〇〇之外部區域1〇34的第一參 考電極1 0 3 4間施加一第一偏壓v 1。可利用該電位計1 9 〇 來施加該電位差V 1。可例如利用一耦接於一接觸環或其他 用以接觸到該基板1 〇 4之設備的電性連接器1 〇 8 〇，達到與 該基板104的電性接觸。該連接器1〇8〇可另為藉一或更多 導體元件而電性耦接於該基板1〇4，諸如在第6圖中的接 觸元件854、8 56、858，該等構成於該墊件1000内且經調 適以接觸到該基板1〇4。 可例如利用一連接於該電位計i 9〇與在該墊件1 〇〇〇外 部區域1114内之第一參考電極1〇34間的連接器i〇72，將 該第一偏壓vi施加於該第一參考電極ι〇34與該基板1〇4 間。可個別地將該第二偏壓V2施加於該基板丨〇4與該塾 件160中介區域1116内的第二參考電極1〇36間。可將該 第三偏壓V3施加於該基板1〇4與該墊件ι6〇内部區域1 m 内的第三參考電極1〇38間。該第三偏壓V3其強度規模可 為類似於V 1，以維持該外部區域n丨4及該内部區域丨丨ι 8 間的類似電位差。 前文詳細說明雖係參照於均勻地研磨該基板丨〇4或該 材料層105 (亦即提供一大致上並不會跨於待予研磨之表 面而變化的研磨速率），然這些偏壓可另為施加在該反向電 極166或該墊件160的不同區域上，藉以產生一在跨於該 待予研磨之表面上非屬均勻性的移除速率或研磨速率。在 此替代性具體實施例中，可例如施加各偏壓以校正或會出 40 200409225 現在該材料層105或是待予研磨之基板内的厚度不均勻 I*生 般說來’’用本發明具體實施例，可控制跨於欲研 磨之表面（亦即移除輪廓）上的研磨速率。 · 可按、、、工驗方式來決定這些欲施加於該反向電極1 6 6各 . 區域，或是另為多重參考電極，的個別偏壓，亦即藉研磨 複數個材料層105並調整各偏壓，以便另該研磨速率更為 均勻或令該研磨速率符合於一預定輪廓。或另者，可利用 一演算法來選定這些偏壓，該演算法可決定在材料層ι〇5 各式待予研磨之零件、點處或區域關聯於該墊件16〇各區 · 域之研磨處理過程中的時間量。按此方式，即可將自該材 料層之範圍的移除速率最佳化。 在逐時性偏壓施加製程的特點裡，可藉由運用一從欲 研磨之基板表面138上移除材料之速率與一施加於該反向 電極1 6 6及該基板表面間之偏壓兩者間的關係，來決定選 取適當的V 1、V 2及V 3數值。該關係可為諸如函數關係的 數學或統計關係。 按經驗方式決定移除速率和偏壓間的關係，例如藉由利 用一諸如處理室1 0 0之處理室來研磨複數個測試材料層 9 105。該等測試材料層105可為根據一經軟體而傳送至該控 制器1 94之特定指令集所研磨處理。該控制器1 94會中繼 傳送指令集至該處理室1 00的各元件。此指令集包含提供 - 於該墊件1 60與該基板1 04間的相對移動。該相對移動可 _ 為例如線性、旋轉、執行或彼等組合。會將一測試偏壓Vt 施加於該測試材料層1 0 5和該反向電極1 6 6間。可施加該 41 200409225 測試偏壓V t，以相對欲研磨之表面1 3 8而能跨於該反向電 極1 6 6上產生一大致均勻的電位。可利用例如一墊件，諸 如前述之墊件160，對該測試材料層105施加偏壓。

例如’請參照第1 2 A圖，一基板1 〇 4上視圖顯示其上 構成一第一測試材料層605。類似地，第12B圖顯示一第 二基板704，具有一構成於其上之第二測試材料層705。該 第一測試材料層6 0 5係藉由相對該反向電極丨6 6而跨於該 第一測试材料層6 0 5上施加一第一測試偏壓，諸如一均勻 測試偏壓，所研磨。 在研磨處理該第一測試材料層6〇5 一預定時段（一第 研磨時間）之後，會例如從該處理室1〇〇移除該基板6〇4 然後測量從該第一測試材料層6〇5上所移除之材料的； 量可例如藉利用傳統測量膜層厚度之方法，諸如薄片’ 阻(Rs)測量，來決定所移除的材料量。或另纟，可利用( 子顯微術，或類似用以合鉍夂从女L战庙& 77:1 μ刀析各材枓層厚度及成分之方法 來決定所移除的材料量。可鉱Λ、日丨丨曰— ^ ^ 1 了藉由測置在研磨處理前該第， 測试材料層6 0 5的厚声& β Λ你* 手度680與處理後的厚度680，決定〗

材料的移除量。可在—坌一老 b 弟一點處測篁該厚度6 8 0 。可在. 或更多的其他點處採得χ从 于另外的第一測試材料層6 〇 5厚度; 量結果，藉以獲致一铋极# a Θ 材枓移除虿的統計代表性數值。 或另者，可測量除厘择认+ ^你 又外之性質。例如，可直接地或 接地測量所移除的材料暂 叶質置或材料移除速率。可選定該 一測試材料層605上的一 ^ , 次更多額外點處022，使得這, 點處位於該第一測試好4 枓層605裡某個會經歷到一相當, 42 200409225 勻研磨速率的範圚劣 —域内（材料移除）。例如，可選定哕 第一點處620及i^ ^ 八 ” 622，使得彼等位於該第一測試 材料層005的一中介銘圈 4 μ . 圍616内。或另者，可選定該第一 點處620及其他點虛& ·’ & 622，使得彼等各者會距該第一 材料層605的中心6λΛ从叱 J 〇it 的距離大致相等。可藉例如將所 除之材料的質量或晟许私 -厚度除Μ該第一研磨時間，來決定一 一材料移除速率。 可利用如同對於蟀笛_、et ^ ' 測忒材料層605之相同幾何或 弟一測斌材料層705。可藉對該第二測 試材料層7 0 5施加一第-值蔽七 —、 第一偏壓來研磨處理該第二測試材料 對額外的測試材料層（未圖示）重複決定移除速率程序 層7〇5。之後，可對該第二測試材料層7〇5上的一或更多 點處720執行決定材料移除的步驟。此外，如有需要，可 該等第二測試材料層7〇5上的一或更多點處72〇可位在 〆諸如該材料層105之一中介範圍716的範圍内。該中介 範園716可具有一類似形狀，並定義一距該材料層7〇5中 心7 3 0之類似的距離區間，即如藉該中介範圍6丨6相對於 中心630所定義者。 藉由將從各測試材料層6 0 5、7 0 5之材料移除比對於施 予該測試材料層的相對應偏壓，即可決定出該材料移除速 率與偏壓兩者之間諸如數學關係的關係。如此所決定的關 係會與該處理室1 〇 Q之一特定組態相關，包括一特定的研 磨化合物以及特定的材料層化合物。因此，當利用具有類 似於用以研磨測試材料層605、705之處理室1〇〇的幾何/ 43 200409225 研磨化合物之處理室來對一材料層進行研磨時，即可利用 此項材料移除與偏壓間的關係來決定最佳待施偏壓。該關 係可為線性關係、一指數關係、或其他如於材料移除速率 與任何所施偏壓之間而決定的數學關係。該數學關係也可 經修飾或調整，以對於在該處理室其内所執行之製程處理 的各種效應、形狀、幾何或限制加以補償。 現再次參考到第12A- 12B圖，在決定出偏壓與材料移 除速率間之關係後，可決定一組意欲施加於該反向電極 166區域924、926、928與該材料層1〇5之間的偏壓V1、 V2、V3。可選定該組所欲偏壓vi、V2、V3，藉以產生一 預定移除輪廓’亦即對該材料層1 〇 5的不同範圍產生個別 的材料移除速率。例如，第1 3 A圖顯示其一所意欲產生的 移除輪廓900範例。該移除輪廓900在跨於欲研磨之材料 層105上概屬均勻（亦即並不會在跨於材料層ι〇5表面i38 上而變化，例如諸如隨著至一諸如如第5A圖所示測試材 料層1 0 5中心6 3 0之中心的距離而改變）。 在一本發明替代性具體實施例裡，即如第丨3 B圖所示， 會選定該組偏壓VI、V2、V3以產生一會跨於欲研磨之表 面138而改變的移除輪廓9 02。如第13B圖所示之替代性 具體實施例可運用於例如該基板1 〇4及/或材料層1 05之表 面1 3 8為非規則性（即如該基板丨04或該材料層1 05任者為 考折、繞捲、非均、不平或是另具一變化厚度）^例如，第 14圖顯示一構成其上一材料層11〇5之基板1〇4的截面 圖’其中該材料層1105具有一大致跨於待予研磨之表面 44 200409225 1138 902 , 範圍 $ V2、 量、 利用 R2、 用以 供一 集可 動序 間函 也可 該反 域具 可決 率相 料層 料層 權。 料層 具有 而變化的厚度1180。藉施加可產生該非均移除輪摩 的偏壓，可更為快速地從例如該材料層1 1 0 5之一邊緣 1124，而非中央範圍1128，移除材料。 i* 一組施加在反向電極 166各區域之已知偏壓 V 3，可利用施加偏壓及移除速率之間的預定關係來估 · 計算或模型化一組相對應的移除速率r 1、R2、R3。 該等相關於該反向電極166各區域之移除速率Ri、 R3來決定由欲研磨之材料層所體驗到的移除速率。利 下所述技術來決定最佳的偏壓值VI、V2、V3。 ® ]用控制器1 9 4，例如藉由對該處理室1 〇 〇的各元件提 組預定指令集來研磨處理該材料層1 05。該預定指令 定義一於該墊件160與該基板1〇4之間的特定相對運 列。利用一適當演算法，按一相對於該墊件i 6 〇之時 數，計算出該材料層105上的任何點處位置。此外， 藉此演算法來決定該材料層1〇5上任何點處被關聯到 向電極166之各區域的時間量。因為該墊件16〇各區 有一為所施於該區域之偏壓的函數之移除速率，因此 · 定時間量，該材料1 G5上任何點處會與各個移除速 關聯。例如按各區域之移除速率的平均值來計算該讨 1 〇5上任何點處的移除速率，其中該平均值係按該讨 1 〇 5上之點處花費在各區域内的時間量或分數所加 一般說來，該材料層105可在用於研磨處理該測試材 ， 6〇5、705之處理t 100内予以研磨。或另者，可在〆 類似幾何性（即如在該反向電極166大致類似大小及 45 200409225 形狀、一於該反向電極166與該基板1〇4之間的大致類似 距離等等）之處理室内研磨處理該材料層105。 示範性研磨方法 將一反向電極’諸如該反向電極1 66，劃分成五個區 域，分別為：一内部區域、一内部中央區域、一中央區域、 一外部中央區域及一外部區域（Z1、Z2、Z3、Z4及Z5)。 這些區域會被按一類似於如第2圖所示之反向電極166各 區域的同心圓方式所排置。各些區域各者能夠接收對於一 魯 欲研磨之材料層的個別偏壓。在此選定有1 2丨個點處，代 表該材料層上各位置的廣泛取樣。將一組編碼有一序列該 反向電極166 (及該墊件ι60)和該材料層1〇5間之相對運 動的預定指令集（亦即一研磨程式）提供給控制器1 94。利 用一基於該研磨程式的演算法，將在整個研磨處理製程裡 該材料層1 05與該反向電極1 66之間的相對運動序列決定 為一時間函數。該演算法會按照時間對總共2 4 0 0個實例各 者計算出各點處相對於該反向電極1 6 6五個區域的位置 (時間步階）。 φ 該演算法也會計算出各點處被關聯到該等五個區域各 者的時間步階次數（即如該點處會面臨到或是位在該反向 電極166各區域底下的次數）。注意，對於其中該處理室 . 1〇〇包含該塾件160的具體實施例而言，當材料層1〇5上 的點處面對到墊件1 6 0内之一貫穿孔4 1 0時，該材料層1 〇 5 上一點處僅會經歷到一偏壓。如該點處並未面臨到墊件 46 200409225 160内一貫穿孔410,則該材料層105上的一點声 點處不會體驗 到偏壓。 依據用以研磨該材料層之程式而定，該演1 、外法可決定該 材料層中央内一弟一點處係關聯用於1 080個奸 1固時間步階之 Z2 (亦即時間步階總數的45%)和用於〇個 時間步階之 Z1、Z3、Z4、Z5，而和用於剩下的13 野間步階之各 區域（亦即該點處並未在該墊件之貫穿孔9 6 〇 τ 下’並因此該 點處會體驗到零偏壓）無關聯。因此，45%的眸叫 J -間該點A會 關聯於Z2，而所預期的移除速率會是〇.45xR2。 該演算法可進-步決定’一第二點處B(離於該材料層 的中心），與用於570個時間步階之Z2關聯γ十β 士 m (或是時間步 階總數的23.75%)，與用於774個時間步階之 、 乙3關聯（或 是時間步階總數的32.35%)，而和用於ι〇56個時間步階之 各區域（亦即並未在該墊件之貫穿孔下）無關聯。因此，點 處B的預期移除速率會藉經耗於各區域内之時間百分比而 加權的Zl、Z2、Z3、Z4及Z5移除速率之平均值所給定。 按數學方式，點處B預期移除速率可表為數學式 [.2375xR2] + [.3235xR3] 〇 該演算法可進一步按類似方式對該材料層剩下的1 2 i 個點處計算所預期的移除速率。詳細地說，可對各點處按 [AlxRl] + [A2xR2] + [A3xR3] + [A4xR4] + [A5xR5]計算所預 期的移除速率^ Al、A2、A3、A4及A5為該特定點處分 別地關聯於區域Zl、Z2、Z3、Z4及Z5的時間百分比。 該欲研磨之材料層具有一欲研磨的非均勻表面。為補償 47 200409225 該非均勻矣&

面138，所欲移除輪廓會類似於如第UB 示的移除輪康Qn9 π & / 。 ^ ^ 铷屏902。可執行一最小平方迴歸以將Ri、 及R5的數值最佳化，使得該材料層105的移除輪 郛亡研磨處理後能夠密切符合於該所欲移除輪廓。然後利 用一於移除速率與偏壓之間的預定(線性)關係，來決定待 、；各區域的最佳偏壓（詳細地說，按伏特值之偏壓會等 於按每分鐘為數千埃的移除速率）。該迴歸分析的結果以及 偏壓與移除速率間線性關係的假定可獲致一數值，即v j 為·〇222伏特，V2為1.8569伏特，V3為2.0028伏特， 以及V4為3.7397伏特，ν5為6·7937伏特。可利用這些 偏壓值來研磨處理該材料層1〇5，而結果移除輪廓會類似 於所欲移除輪廓。 第ΠΑ - ΠΒ圖雖描述運用該反向電極ι66被劃分成三 個放射狀區域，各者可個別地相對於該材料層1 05加以偏 壓’然亦可採取其他的墊件組態。該反向電極1 6 6可被分 割成任何大於1數值的區域。類似地，該反向電極丨66的 各區域並不需要第11Α圖所描述般必為放射狀。該等區域 可為任何幾何組態，例如諸如線性區段。 同時’除該反向電極166外，可運用一或更多個參考電 極來施加各偏壓於該材料層1〇5。能夠運用以在一或更多 電極及一材料層之間施加複數個偏壓的方法範例，可如前 述交互參考及所共同申請之美國專利申請案，標題為 「Control of Removal Pro file In Electorchemically Assisted CMP」，乙案所提供，經共同受讓予本發明，且茲 48 200409225 按相符於本揭申請專利範圍特點及說明之方式併入參考。 上述方法雖按一電化學機械研磨處理（ECMP)製程之情 境所論述’然本發明亦慮及利用涉及電化學作用之製造程 序的其他方法。該等利用電化學作用之製程範例包括電化 學沉積’此者涉及一被用以將一均勻偏壓施加於一基板表 面俾沉積一導體材料的墊件i 6 〇，而非採諸如邊緣接觸之 傳統偏壓施加設備；以及電化學機械链層製程（ECMPP)， 此者包含一電化學沉積及化學機械研磨處理之組合。 前揭雖係針對本發明各式具體實施例，然確可發展其他 及進一步的本發明具體實施例，而不致悖離其基本範疇， 且其範疇係藉後載之申請專利範圍所命定。 【圖式簡單說明】 可參照所附圖式所繪之各具體實施例，而獲致如前文所 概述之本發明更為特定說明。然應注意各隨附圖式僅述明 本發明之典型具體實施例，從而並不應被視為限制其範 圍，因本發明確可容獲其他等同有效的具體實施例。 第1 A圖係一處理室具體實施例截面圖，此者可用以實 作本文所述之各項態樣； 第1 B圖係另一處理室具體實施例截面圖，此者可用以 實作本文所述之各項具體實施例； 第2圖係一反向電極具體實施例之底側視圖； 第3圖係一介電插入件具體實施例之底側視圖； 第4圖係一如第3圖介電插入件的截面略圖，此者曝出 49 200409225 於電解液液流； 第5圖係一介電插入件的截面略圖，此者描述各區域之 開啟及關閉狀態； 第6圖係一導電墊件具體實施例之底側視圖，此者可用 於本發明之各具體實施例； 第7圖係另一介電插入件具體實施例之底側視圖，此者 可用於實作本發明之實施例； 第8圖係一如第6圖導電墊件之截面略圖； 第9圖係另一導電墊件具體實施例之底側視圖，此者可 用於實作本發明之實施例； 第10圖係一如第 8圖導電墊件之截面略圖；

所產生之 兩種不同移除速率輪；; 第14圖係一可 1 4圖係▼利用本揭纟具體實施例所研磨 之材料層 截面略圖。

同參考標號，以標 102槽器 【元件代表符號簡單說明】 100處理室 200409225 104基板 I 0 6研磨頭 II 0底部 11 4間隙壁 11 8第一側 122凸緣 126投射支撐表面 1 3 0環狀固持環 1 3 6頂部表面 140排出口 144導電物 1 5 0處理區域 1 5 4舉升舉升銷 1 5 8啟動器棒針 162選擇性膜層 1 6 5選擇性區域控制插 1 6 8外罩 1 7 8頂部 190電源 194微處理器控制器 199導線 202研磨頭 204槽器 206基底 105材料層 108側壁 11 2任意軸 116載體 120第二側 124投射中央區段 128真空通道 132真空埠 138特徵側（表面） 142排水管 146真空源 152槽器槽組件 1 5 6舉升墊件 160墊件 164支撐碟片 入 166反向電極 170縱柱 1 8 0邊侧 192導線 196控制器 200處理室 203導電墊件 205介電插入件 207背撐物

51 200409225 208基板 209電極 2 1 0驅動系統 2 1 2電性導線 214外罩 216氣囊 218 埠口 220機閥 222墊件組裝 2 24電源 226滑環 234轴承 236基底 238捕取槽器 242記憶體 244中央處理單元（CPU) 246支援電路 250調節設備 2 5 2機臂 2 5 4棚柱 256任意軸 2 5 8調節元件 300導電墊件 302支撐件 3 04接觸墊件 306貫穿孔基底 3 08立柱 309基底部分 3 1 0導體元件 3 11接觸部分 3 1 2貫穿孔 3 16電性連接器 338接觸表面 3 5 8相對表面 3 80中心 400墊件 402研磨表面 404袋件 406本體 408接觸表面 4 1 0貫穿孔 412連接器 4 1 4導體元件 424外部區域 426中介區域 428内部區域 430邊界 500直徑 52 200409225 5 04外部區域 5 0 8内部區域 516中介區域 5 3 0直徑 605第一測試材料層 620第一點處 630中心 704第二基板 7 1 6中介範圍 730中心 8 1 0貫穿孔 8 1 6連接器 854第一接觸元件 8 5 8第三接觸元件 864第一參考元件 868第三參考元件 902移除輪廓 926中介區域 9 5 0導體元件 9 5 4導體元件 980區域邊界 1 034參考電極 1 03 8參考電極 1080電性連接器 506中介區域 5 1 4外部區域 5 1 8内部區域 604基板 6 1 6中介範圍 622其他點處 680厚度 705第二測試材料層 7 2 0點處 804墊件 815厚度 83 8接觸表面 8 5 6第二接觸元件 8 5 9相對表面 866第二參考元件 900移除輪廓 924外部區域 928内部區域 952導體元件 960貫穿孔 1026貫穿孔 1 03 6參考電極 1072連接器 1090導體元件

53 200409225 1 0 9 8研磨墊件 1 1 1 4外部區域 1 11 8内部區域 1128中央範圍 1180厚度 1105材料層 1116中介區域 1124邊緣範圍 1138表面

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Claims (1)

1. 200409225 拾、申請專利範圍： 1·種用以處理具有一導體層之基板的設備，其包含： 一基板支樓件； 一電極；以及 * 墊件’位於該基板支撐件與該電極間，其中該墊件包 · 含複數個區域適以在該電極和置放於該基板支撐件上之一 基板間提供一可調整電流密度，以用於該複數個區域之至 少一區域。 2·如申請專利範圍第1項之設備，其中該複數個區域係設 為複數個環狀物，或定向為放射狀、線性、曲線、同心圓、 内旋或上述之組合定向。 3 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中該複數個區域的每 一者包含一或多個適以於每一區域内提供一個別偏壓的參 考電極。

   4.如申請專利範圍第3項之設備，其中該複數個參考電極 係設為複數個環狀物，或定向為放射狀、線性、曲線、同 心、内旋或上述之組合定向。 5.如申請專利範圍第1項之設備’其中該電極包含複數個 適以於各區域内提供一個別偏壓控制。 55 200409225 6 ·如申請專利範圍第5項之設備，其中該電極之各區域包 含一導體元件，該導體元件藉由一絕緣材料而與設置在鄰 接區域内的導體元件電性隔離。 7.如申請專利範圍第6項之設備，其中該導體元件包含一 環狀物、一放射狀定向之導體元件或上述組合物。

   8 ·如申請專利範圍第7項之設備，其中該等導體元件係同 心地設置。 9.如申請專利範圍第1項之設備，其中該墊件的複數個區 域係藉由將一介電插入件定位於該反向電極與該墊件間而 形成，且該介電插入件包含複數個區域，而該複數個區域 之至少一區域係適以於該電極與該基板間提供一可調整電 流密度，以用於該複數個區域之至少一區域。

   1 0.如申請專利範圍第9項之設備，其中該介電插入件包 含一或更多同心環狀物或圓形環狀物。 11.如申請專利範圍第9項之設備，其中該介電插入件係 藉由調整該區域之滲透性、該區域的介電材料、該區域的 介電材料厚度、該區域的形狀，以對該複數個區域之每一 區域調整該電流密度。 56 200409225 導體層形成於上之基板的方法 12 · —種用以處理具有一 其包含下列步驟： .4 ^ „ 处攻至η，將一墊件接觸到i ::、、中該塾件包含適以在各塾件區域内具有一個另“ =控制之複數個塾件區域，且該電極包含適以於各電極段 域内具有一個別偏壓控制之複數個電極區域； 令一電解液流動於該電極與該基板間； 施加一個別偏壓於各墊件區域 移除該金屬層上的至少一部份 及各電極區域間 以及

   1 3 ·如申請專利範圍第i 2項 貝之方法，其中該墊件包含三個 同心墊件區域，該電極包合二 电不二個同心電極區域，並且該三 個同心墊件區域鄰接該三個同心電極區域設置。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2頊之古、土 ,, 項之方法，進一步包含提供該基 板與該電極、該塾件或兩者之間的相對運動。 第1 3項之方法，其中施加該個別偏壓 一偏壓於一第一同心墊件區域與一第 施加一第二偏壓於一第二同心墊件區

   1 5 ·如申請專利範圍 之步驟包含施加一第 /同心電極區域間， 域與，第二同心電極區域間，以及施加一第三偏麼於—第 三同心墊件區域與一第三同心電極區域間。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5 項之方法，其中施加該第一、第 57 200409225 二及第三偏壓以橫越該基板之一表面提供一非均勻之#除 速率。 17· —種處理一基板之方法，其包含： 將一含有一導體材料層之基板置放於一包含具複數侧 區域之電極及一研磨墊件的處理設備内； 令該基板及該研磨墊件接觸； 相對於該等複數個墊件區域而移動該基板，而至少〆部 份的基板通過該電極之複數個區域一個以上的區域； 施加一偏壓至該電極複數個區域之每一者，其中該基板 的至少一部份關聯到該電極一個以上的區域時，係調整該 電極複數個區域每一者的偏壓；以及 從該導電材料層移除導電材料。 18·如申請專利範圍第17項之方法，其中進一步包含藉由 對该電極複數個區域各者施加一或多個測試偏壓而決定該 電極之複數個區域各者的移除速率，卩決定一基板移除速 率輪廓。 1 9.如申請專利範圍第 項之方法’其中藉由測量選 材料移除i、、材料移除速率、層厚度及上述組合物所 之群組的-或多個研磨測試材料層性質 複數個區域各者施士 咬』稽及 e加一或更多測試偏壓而決定該電極 數個區域各者的移除速率。 58 200409225 20.如申請專利範圍第18項之方法，其中該偏壓藉由該基 板移除速率輪廓而調整，以在因該電極之複數個區域各者 · 而變的速率下移除導電材料。 21·如申請專利範圍第20項之方法，其中該偏壓藉由該基 板移除速率輪廓而調整，以在因該電極之複數個區域各者 而變的速率下移除導電材料，並提供一實質均勻移除輪廓 或一實質非均勻移除輪廓以平坦化該基板表面。 · 2 2 ·如申請專利範圍第2 〇項之方法，其中該基板移除速率 輪廓係補償該基板之材料層的厚度變異性、補償該基板之 厚度變異性、或兩者。 23·如申請專利範圍第17項之方法，其中該基板在約〇.5 psi或以下之壓力而接觸該研磨墊件。 24. —種處理一材料層表面之方法，其包含下列步驟： 鲁 放置含有一導電材料層之一基板於一處理設備内，該處 理設備含有具複數個區域之一電極及具複數個區域之—研 磨墊件’該研·磨墊件複數個區域係對應於該電極之複數個 . 區域； 於該研磨墊件及該基板間提供相對移動；以及 個別地施加一偏壓於該研磨墊件的複數個區域及該電 59 200409225 極的複數個區域之每一者，其中各偏壓引起該導電材料在 因該研磨墊件之複數個區域各者而變的速率下，自導體材 料層移除。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中對複數個區域各 者的偏壓在因該複數個區域各者而變之速率下移除導電材 料，以提供一實質均勻移除輪廓或一實質非均句移除輪廓 以平坦化該基板表面。 26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該研磨塾件具有 通經其之複數個貫穿孔。 27. 如_ a清專利範目冑24項之方法，其中施加該偏壓於該 研磨墊件之複數個區域與該反向電極之複數個區域間，係 補償該材料層的厚度變異性、補償該基板的厚度變異性， 或兩者，以平坦化該基板表面。 28·如申清專利範圍第24項之方法，其中進一步包含決定 該導體材料層至少—部分關聯於該電極之複數個區域各 者、該研料件之複數個區域各者、或兩者時的時間。 29·如申請專利範圍第28項之方法，其中在至少一部分的 導體材料層關聯於該電極之複數個區域各者、該研磨塾件 之複數個區域各者、或兩者，以平坦化該基板表面時，施 60 200409225 加該偏壓於該研磨墊件之複數個區域與該反向電極之複數 個區域各者間係補償變異性。 3 0.如申請專利範圍第24項之方法，其中進一步包含決定 該導體材料層至少一部分關聯於該電極之複數個區域各 者、該研磨墊件之複數個區域各者、或兩者的時間分布。

   3 1.如申請專利範圍第3 0項之方法，其中在至少一部分的 導體材料層關聯於該電極之複數個區域各者、該研磨墊件 之複數個區域各者、或兩者，以平坦化該基板表面的時間 分布裡，施加該偏壓於該研磨墊件之複數個區域與該反向 電極之複數個區域各者間係補償變異性。 3 2 ·如申請專利範圍第24項之方法，其中進一步包含該基 板在約0.5 psi或以下之壓力接觸該研磨墊件。

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