特許 7504903 タイムシェア制御を使用した化学機械研磨

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-14

(45)【発行日】2024-06-24

(54)【発明の名称】タイムシェア制御を使用した化学機械研磨

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/26 20120101AFI20240617BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20240617BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

B24B37/26

B24B37/005 Z

H01L21/304 622F

H01L21/304 622R

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021553043

(86)(22)【出願日】2020-03-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-26

(86)【国際出願番号】 US2020020974

(87)【国際公開番号】W WO2020185463

(87)【国際公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-11-02

(31)【優先権主張番号】62/816,015

(32)【優先日】2019-03-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/688,604

(32)【優先日】2019-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ツァン， ジミン

(72)【発明者】

【氏名】タン， チエンショー

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン， ブライアン ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】ルー， ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ディープ， プリシラ

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１１７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／１１４８０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－００１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－１７８１１８４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開平０８－２４３９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０５４８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００５－０１０６９０４（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０９３６５１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／２６

Ｂ２４Ｂ ３７／００５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械研磨のための方法であって、前記方法が、
回転軸の周りで研磨パッドを回転させることと、
前記研磨パッドに当接するように基板を位置決めすることであって、前記研磨パッドは前記回転軸と同心の研磨制御溝を有し、前記研磨制御溝は、前記研磨パッドの研磨面に形成され、前記研磨パッドの凹み領域を構成し、研磨に寄与しない前記研磨パッドの領域を提供する、前記研磨パッドに当接するように基板を位置決めすることと、
前記基板の中央部分及び前記基板のエッジ部分が、第１の持続時間中に前記研磨パッドの研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記中央部分及び前記基板の前記エッジ部分が、前記第１の持続時間中に研磨されるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、
第２の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が前記研磨制御溝上方に位置決めされて、前記基板の前記中央部分が前記第２の持続時間中に研磨されるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することとを含み、
前記エッジ部分について所望の研磨速度の低下を提供するために、前記第２の持続時間に対する前記第１の持続時間の比が選択される、方法。

【請求項2】

前記研磨パッドが、前記研磨制御溝よりも狭いスラリ供給溝を更に備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スラリ供給溝が前記研磨制御溝と同心である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記研磨パッドが正確に１つの研磨制御溝を有しており、前記研磨制御溝が、前記研磨パッドのエッジ付近にあるか、又は前記研磨パッドの中心付近にある、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記研磨パッドが、前記研磨パッドのエッジ付近にある第１の研磨制御溝と、前記研磨パッドの中心付近にある第２の研磨制御溝とを含む、正確に２つの研磨制御溝を有している、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記基板の前記中央部分及び前記基板の前記エッジ部分が、前記第１の持続時間中に前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記中央部分及び前記基板の前記エッジ部分が、前記第１の持続時間中に研磨されるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、
前記第２の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が前記第１の研磨制御溝上方に位置決めされて、前記基板の前記中央部分が前記第２の持続時間中に研磨されるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することと、
前記基板の中央部分及び前記基板のエッジ部分が、第３の持続時間中に前記研磨パッドの研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記中央部分及び前記基板の前記エッジ部分が、前記第３の持続時間中に研磨されるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、
第４の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が前記第２の研磨制御溝上方に位置決めされて、前記基板の前記中央部分が前記第４の持続時間中に研磨されるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することと
を含み、前記エッジ部分について所望の研磨速度を提供するために、前記第２の持続時間対前記第１、第２、第３及び第４の持続時間の合計の比と、前記第４の持続時間対前記第１、第２、第３及び第４の持続時間の前記合計の比とが選択される、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

研磨パッドを支持するための回転可能なプラテンと、
前記研磨パッドに当接するように基板を保持するためのキャリアヘッドであって、前記研磨パッドにわたって半径方向に移動可能であるキャリアヘッドと、
前記キャリアヘッドを移動させるためのアクチュエータと、
前記アクチュエータに連結されたコントローラであって、前記キャリアヘッドに、
第１の持続時間中に、前記基板の中央部分及び前記基板のエッジ部分が前記研磨パッドの研磨面上方に位置決めされるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、
第２の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が研磨制御溝上方に位置決めされるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することと
を行わせるように構成されたコントローラと
を備え、
前記エッジ部分について所望の研磨速度の低下を提供するために、前記第２の持続時間に対する前記第１の持続時間の比が選択され、
前記研磨制御溝は、前記研磨パッドの前記研磨面に形成され、回転軸と同心であり、前記研磨パッドの凹み領域を構成し、研磨に寄与しない前記研磨パッドの領域を提供する、
研磨システム。

【請求項8】

前記コントローラが、前記キャリアヘッドに、
前記第１の持続時間中に、前記基板の前記中央部分及び前記基板の前記エッジ部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に移動させることと、
前記第２の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が第１の研磨制御溝上方に位置決めされるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することと、
第３の持続時間中に、前記基板の中央部分及び前記基板のエッジ部分が前記研磨パッドの研磨面上方に位置決めされるように、前記基板を前記研磨パッドにわたって横方向に移動させることと、
第４の持続時間中に、前記基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上方に位置決めされ、前記基板の前記エッジ部分が第２の研磨制御溝上方に位置決めされるような位置に、前記基板を実質的に横方向に固定して保持することと
を行わせるように構成され、
前記エッジ部分に所望の研磨速度を提供するために、前記第２の持続時間対前記第１、第２、第３及び第４の持続時間の合計の比と、前記第４の持続時間対前記第１、第２、第３及び第４の持続時間の前記合計の比とが選択される、請求項７に記載の研磨システム。

【請求項9】

請求項１に記載の方法に用いる研磨パッドであって、
複数のスラリ供給溝が内部に形成された中央領域と、研磨制御溝が内部に形成された外側領域又は内側領域の少なくとも１つとを有する研磨層であって、前記研磨制御溝は前記スラリ供給溝よりも幅が広い、研磨層
を備える、研磨パッド。

【請求項10】

前記外側領域が前記研磨制御溝を有する、請求項９に記載の研磨パッド。

【請求項11】

前記内側領域が前記研磨制御溝を有する、請求項９に記載の研磨パッド。

【請求項12】

前記外側領域が第１の研磨制御溝を有し、前記内側領域が第２の研磨制御溝を有する、請求項９に記載の研磨パッド。

【請求項13】

前記研磨制御溝が５－３０ｍｍの幅である、請求項９に記載の研磨パッド。

【請求項14】

滞留時間を決定するための方法であって、前記方法が、
研磨パッドの研磨面によって研磨される際の試験基板の中央部分の研磨速度を決定することと、
前記研磨パッドの前記研磨面によって研磨される際の前記試験基板のエッジ部分のエッジ研磨速度を決定することと、
前記試験基板の前記中央部分と前記試験基板の前記エッジ部分との間の研磨の不均一性を低減するために、前記試験基板の前記エッジ部分に対する研磨速度の所望の低下を決定することと、
第１の持続時間及び第２の持続時間を計算して、研磨速度の前記所望の低下を提供することと
を含み、前記第１の持続時間は、デバイス基板の中央部分及び前記デバイス基板のエッジ部分が前記研磨パッド上に位置決めされるように、前記デバイス基板が前記研磨パッドにわたって横方向に振動するためのものであり、前記第２の持続時間は、前記デバイス基板の前記中央部分が前記研磨パッドの前記研磨面上に位置決めされ、前記デバイス基板の前記エッジ部分が研磨制御溝の上方に位置決めされるような位置に、前記デバイス基板を実質的に横方向に固定して保持するためのものであり、
前記研磨制御溝は、前記研磨パッドの前記研磨面に形成され、回転軸と同心であり、前記研磨パッドの凹み領域を構成し、研磨に寄与しない前記研磨パッドの領域を提供し、
前記第２の持続時間／（前記第１の持続時間と前記第２の持続時間との和）により、前記滞留時間が決定される、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板の化学機械研磨に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路は、典型的には、シリコンウエハ上に導電層、半導電層、又は絶縁層を連続的に堆積させることによって、基板上に形成される。１つの製造ステップは、非平面の表面上に充填層を堆積させ、該充填層を平坦化することを含む。特定の用途では、パターニングされた層の上面が露出するまで、充填層が平坦化される。例えば、導電性充填層がパターニングされた絶縁層上に堆積し、絶縁層のトレンチ又は孔を充填することができる。平坦化後に、絶縁層の隆起したパターンの間に残る導電層の部分が、基板上の薄膜回路の間に導電経路を提供するビア、プラグ、及びラインを形成する。酸化物研磨のような他の用途では、充填層は、非平面の表面上に所定の厚さが残るまで平坦化される。加えて、基板表面の平坦化は、通常、フォトリソグラフィのために必要とされる。

【0003】

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの容認された方法である。この平坦化方法は、典型的には、基板がキャリア又は研磨ヘッド上に装着されることを必要とする。基板の露出面は、典型的には、回転する研磨パッドに当接するように置かれる。キャリアヘッドは、基板に制御可能な負荷をかけ、研磨パッドに押し付ける。研磨用研磨スラリが、通常、研磨パッドの表面に供給される。

【0004】

研磨する際の１つの問題は、基板にわたる研磨速度の不均一性である。例えば、基板のエッジ部分は、基板の中央部分に対してより高速で研磨されうる。

【発明の概要】

【0005】

１つの態様では、化学機械研磨のための方法は、、回転軸の周りで研磨パッドを回転させることと、研磨パッドに当接するように基板を位置決めすることと、基板の中央部分及び基板のエッジ部分が、第１の持続時間中に研磨パッドの研磨面上方に位置決めされ、第１の持続時間中に研磨されるように、基板を研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、基板の中央部分が研磨パッドの研磨面上方に位置決めされ、基板のエッジ部分が第２の持続時間中に研磨制御溝上方に位置決めされ、基板の中央部分が第２の持続時間中に研磨されるような位置に、基板を実質的に横方向に固定して保持することとを含む。

【0006】

別の態様では、研磨システムは、研磨パッドを支持するための回転可能なプラテンと、研磨パッドに当接するように基板を保持するために、研磨パッドにわたって半径方向に移動可能なキャリアヘッドと、キャリアヘッドを移動させるためのアクチュエータと、アクチュエータに連結されたコントローラとを含む。コントローラは、基板の中央部分及び基板のエッジ部分が、研磨パッドの研磨面上方に位置決めされるように、第１の持続時間中に基板を研磨パッドにわたって横方向に振動させることと、第２の持続時間中に、基板の中央部分が研磨パッドの研磨面上方に位置決めされ、基板のエッジ部分が研磨制御溝上方に位置決めされるような位置に、基板を実質的に横方向に固定して保持することと
をキャリアヘッドに行わせるように構成される。

【0007】

別の態様では、研磨パッドは、複数のスラリ供給溝が内部に形成された中央領域と、研磨制御溝が内部に形成された外側領域を有する研磨層を含み、研磨制御溝はスラリ供給溝よりも幅が広い。

【0008】

別の態様では、滞留時間を決定するための方法は、研磨パッドの研磨面によって研磨される際の試験基板の中央領域の研磨速度を決定することと、研磨パッドの研磨面によって研磨される際の基板のエッジ部分のエッジ研磨速度を決定することと、基板の中央部分と基板のエッジ部分との間の研磨の不均一性を低減するために、基板のエッジ部分に対する研磨速度の所望の低下を決定することと、第１の持続時間及び第２の持続時間を計算して、研磨速度の所望の低下を提供することとを含む。第１の持続時間は、デバイス基板の中央部分及び基板エッジのエッジ部分が研磨パッド上に位置決めされるように、デバイス基板が研磨パッドにわたって横方向に振動するためのものであり、第２の持続時間は、基板の中央部分が研磨パッドの研磨面上に位置決めされ、基板のエッジ部分が溝の上方に位置決めされるような位置に、デバイス基板を実質的に横方向に固定して保持するためのものである。

【0009】

実施態様は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含みうる。

【0010】

エッジ部分について所望の研磨速度を提供するために、第１の持続時間対第２の持続時間の比が選択されうる。

【0011】

研磨パッドは、スラリ供給溝を有しうる。スラリ供給溝は、研磨制御溝よりも狭くてもよい。スラリ供給溝は、研磨制御溝と同心でありうる。研磨制御溝は、スラリ供給溝を囲みうる。研磨制御溝は、研磨パッドのエッジの近くに位置決めされうる。研磨制御溝の幅は５～３０ｍｍでありうる。

【0012】

滞留時間は、溝の半径、基板の半径、及び研磨パッドの中心から基板の中心までの距離を使用して計算されうる。

【0013】

実施態様は、オプションで、以下の利点のうちの１つ又は複数を含みうるが、これらに限定されない。研磨の不均一性（例えば、基板の異なる部分での異なる研磨速度によって生じる）は、制御及び補正することができる。例えば、非研磨溝に対する基板の位置を制御することにより、エッジ補正を提供することができる。加えて、研磨に対する調整は、別個のモジュールの一部としてではなく、研磨ステーションで行うことができるので、スループットへの影響は最小限である。更に、第２のステーションは、エッジ補正を実行する必要がなく、研磨ステーション洗浄室で必要とされる設置面積を減少させる。

【0014】

１つ又は複数の実施態様の詳細は、添付の図面及び以下の説明に明記される。他の態様、特徴、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】溝を有する研磨パッドを備えた化学機械研磨システムの概略断面図である。

【図2】スラリ供給溝と研磨制御溝の両方を有する研磨パッドの概略断面図である。

【図3A】回転軸と同心の溝を有する研磨パッドの概略上面図である。

【図3B】回転軸と同心の溝を有する研磨パッドの別の実施態様の概略上面図である。

【図3C】回転軸と同心の２つの溝を有する研磨パッドの別の実施態様の概略上面図である。

【図4A】プラテン上の基板位置対時間の例示的なグラフである。

【図4B】別の実施態様のプラテン上の基板位置対時間の例示的なグラフである。

【図4C】別の実施態様のプラテン上の基板位置対時間の例示的なグラフである。

【図5】ベースライン除去とタイムシェア制御除去からのウエハエッジ均一性の比較を示す例示的なグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

様々な図面における類似の参照番号及び記号表記は、類似の要素を示す。

【0017】

上述のように、基板が研磨パッドによって研磨されるときに、基板のエッジ部分は、基板の中央部分よりも高い速度で研磨される可能性があり、その結果、不均一に研磨された基板が生じる。しかしながら、研磨制御溝上方に基板を位置決めし保持することにより、研磨された基板の不均一性を低減することができる。研磨制御溝は、研磨パッドの周囲により近い位置若しくは研磨パッドの中心に近い位置に配置することができ、又は研磨パッドは、周囲により近い第１の研磨制御溝と、中心により近い第２の研磨制御溝とを含みうる。

【0018】

図１は、化学機械研磨システム２０の研磨ステーションの例を示す。研磨システム２０は、回転可能なディスク形状のプラテン２４を含み、その上に研磨パッド３０が置かれている。プラテン２４は、軸２５を中心として回転するように動作可能である。例えば、モータ２６は、プラテン２４を回転させるために、駆動軸２８を回すことができる。研磨パッド３０は、外側研磨層３２及びより柔らかいバッキング層３４を有する二層研磨パッドとすることができる。外側研磨層３２は、研磨面３６を有する。

【0019】

研磨システム２０は、研磨液９４（研磨用スラリなど）を研磨パッド３０上に分配するために、供給ポート又は組み合わせた供給－濯ぎアーム９２を含みうる。研磨システム２０は、研磨パッド３０の研磨面３６の表面粗さを維持するために、調整ディスク４２を備えたパッドコンディショナ装置４０を含みうる。調整ディスク４２は、ディスク４２を、研磨パッド３０を半径方向に横切って掃引するように揺動できるアーム４４の端に位置決めされうる。

【0020】

キャリアヘッド７０は、基板１０を研磨パッド３０に当接するよう保持するように動作可能である。キャリアヘッド７０は、支持構造５０（例えば、カルーセル又はトラック）から吊り下げられ、キャリアヘッドが軸５５の周りを回転できるように、駆動軸５８によってキャリアヘッド回転モータ５６に連結される。オプションで、キャリアヘッド７０は、トラックに沿った移動によって、又はカルーセル自体の回転振動によって、例えば、カルーセル上のスライダ上で、横方向に振動しうる。

【0021】

キャリアヘッド７０は、ハウジング７２と、ベース７６、及び複数の加圧可能チャンバ８０を画定する可撓性膜７８を含む基板バッキングアセンブリ７４と、ジンバル機構８２（アセンブリ７４の一部とみなされうる）と、ローディングチャンバ８４と、保持リングアセンブリ１００と、アクチュエータ１２２とを含む。

【0022】

ハウジング７２は、概して、円形の形状とすることができ、研磨中に共に回転するように駆動軸５８に連結することができる。キャリアヘッド１００の空気圧制御のためにハウジング７２を通って延びる通路（図示せず）が存在しうる。基板バッキングアセンブリ７４は、ハウジング７２の下に位置する垂直可動アセンブリである。ジンバル機構８２は、ハウジング７２に対するベース７６の横方向の動きを防止しつつ、ベース７６がハウジング７２に対してジンバルできるようにする。ローディングチャンバ８４は、ハウジング７２とベース７６との間に位置し、ベース７６に、したがって基板バッキングアセンブリに、負荷（即ち、下向きの圧力又は重量）を加える。研磨パッドに対する基板バッキングアセンブリ７４の垂直位置もまた、ローディングチャンバ８４によって制御される。可撓性膜７８の下面は、基板１０に装着面を提供する。

【0023】

ある実施態様では、基板バッキングアセンブリ７４は、ハウジング７２に対して移動可能な別個の構成要素ではない。この場合、チャンバ８４及びジンバル８２は不要である。

【0024】

図１を参照すると、研磨パッド３０は、研磨面３６に形成された少なくとも１つの研磨制御溝１０２を有する。各研磨制御溝１０２は、研磨パッド３０の凹み領域である。各研磨制御溝１０２は、環状溝、例えば円形であり、回転軸２５と同心でありうる。各研磨制御溝１０２は、研磨に寄与しない研磨パッド３０の領域を提供する。

【0025】

研磨制御溝１０２の壁は、研磨面３６に対して直角である。研磨制御溝１０２の底面は、研磨面３６と平行であるが、いくつかの実施態様では、研磨制御溝１０２の底面は、研磨面３６に対して角度付けすることができる。研磨制御溝１０２の底部は、長方形又はＵ字形の断面を有しうる。研磨制御溝１０２は、１０～８０ミル、例えば１０～６０ミルの深さでありうる。

【0026】

いくつかの実施態様では、パッド３０は、研磨パッド３０の外側エッジ近傍に、例えば、外側エッジの１５％以内（１０％（半径による）など）に位置する研磨制御溝１０２ａを含む。例えば、溝１０２ａは、直径が３０インチのプラテンの中心から１４インチの半径方向の距離に位置しうる。

【0027】

いくつかの実施態様では、パッド３０は、研磨パッド３０の中心付近に、例えば、回転軸２５の１５％以内（１０％（半径による）など）に位置する研磨制御溝１０２ｂを含む。例えば、溝１０２ｂは、直径が３０インチのプラテンの中心から１インチの半径方向の距離に位置しうる。

【0028】

いくつかの実施態様では、パッド３０は、研磨パッド３０の外側エッジ付近に位置する研磨制御溝１０２ａのみを含む（図３Ａ参照）。この場合、研磨パッド３０の外側エッジ付近に単一の制御研磨溝１０２だけが存在しうる。いくつかの実施態様では、パッド３０は、研磨パッド３０の中心付近に位置する研磨制御溝１０２ｂのみを含む（図３Ｂ参照）。この場合、研磨パッド３０の中心付近に単一の制御研磨溝１０２だけが存在しうる。いくつかの実施態様では、パッド３０は、研磨パッド３０のエッジ付近に位置する第１の研磨制御溝１０２ａと、研磨パッド３０の中心付近に位置する第１の研磨制御溝１０２ｂとを含む（図３Ｃ参照）。この場合、研磨面に正確に２つの研磨溝１０２が存在しうる。

【0029】

図１に戻ると、研磨制御溝１０２は、基板１０の一部を溝の上方に位置決めすることによって、その部分の研磨速度が大幅に低下することになるほど十分に幅広い。特に、エッジ補正のために、溝１０２は、基板のエッジでの環状バンド、例えば、少なくとも３ｍｍ幅のバンド（例えば、３～１５ｍｍ幅のバンド（３～１０ｍｍ幅のバンドなど））が研磨速度を低下させることになるほど十分に幅広い。研磨制御溝１０２は、３～５０ミリメートル（例えば５～５０ミリメートル、例えば３～１０ミリメートル、例えば１０～２０ミリメートル）の幅を有しうる。

【0030】

基板１０が研磨パッド３０の研磨面３６の上方に位置決めされると、研磨面３６は、基板１０に接触して研磨し、材料除去が行われる。一方、基板１０のエッジが研磨制御溝１０２の上方に位置決めされると、基板１０のエッジの接触及び研磨はなく、除去が行われる。オプションで、溝１０２は、研磨スラリが基板１０を研磨することなく通過するための導管を提供することができる。

【0031】

ここで図２を参照すると、研磨パッド３０はまた、１つ又は複数のスラリ供給溝１１２を含みうる。スラリ供給溝１１２は、環状溝、例えば、円形溝であり、研磨制御溝１０２と同心でありうる。あるいは、スラリ供給溝は、別のパターン、例えば、長方形のクロスハッチ、三角形のクロスハッチ等を有しうる。スラリ供給溝は、の約０．０１５～０．０４インチの間（０．３８１～１．０１６ｍｍの間（０．２０インチなど））の幅、及び約０．０９～０．２４インチの間（０．１２インチなど）のピッチを有しうる。

【0032】

スラリ供給溝１１２は、研磨制御溝１０２よりも狭い。例えば、スラリ供給溝１１２は、少なくとも３倍、例えば、少なくとも６倍（６～１００倍など）の幅で狭くすることができる。スラリ供給溝１１２は、研磨パッド３０にわたって均一に間隔を置くことができる。研磨制御溝１０２は、スラリ供給溝１１２よりも小さい、類似の、又は大きい深さを有しうる。いくつかの実施態様では、研磨制御溝１０２は、スラリ供給溝１１２よりも広い研磨パッド上の唯一の溝である。いくつかの実施態様では、研磨制御溝１０２ａ及び１０２ｂは、スラリ供給溝１１２よりも幅の広い研磨パッド上の唯一の溝である。

【0033】

ここで図３Ａを参照すると、第１の持続時間にわたって、基板１０は、基板１０の中央部分１２と基板１０のエッジ部分１４との両方が研磨パッド３０の研磨面３６によって研磨されるように、第１の位置又は第１の範囲の位置に位置決めされうる。よって、基板１０のいずれも研磨制御溝１０２に重ならない。基板１０の部分はスラリ供給溝１１２に重なるが、スラリ供給溝１１２は、比較的近接し間隔を置いて配置され、相対運動が、研磨速度に及ぼす影響を平均化する。

【0034】

第２の持続時間の間に、基板１０の中央部分１２が研磨面３６によって研磨され、基板１０のエッジ部分１４の領域１４ａが研磨制御溝１０２の上方にあるように、基板１０が位置決めされうる。第２の持続時間の間に、基板１０は、第２の位置に横方向に固定されて保持されうる。こうして基板１０の中央部分１２は、第２の持続時間中に研磨され、一方、基板１０のエッジ部分１４の領域１４ａは、研磨制御溝１０２の上方に位置決めされており、研磨されない。エッジ部分１４の一部（１４ｂで示される）は研磨面３６の上方に残るので、エッジ部分１４は、なおもある程度研磨されるだろう。基板１０の回転により、エッジ部分１４は、なおも角度的に均一な方法で研磨されるべきであるが、領域１４ａにおける研磨の不足により、中央部分１２よりも低い速度で研磨されるべきである。加えて、基板１０の部分はスラリ供給溝１１２に重なるが、スラリ供給溝１１２は、比較的近接し間隔を置いて配置され、相対運動が、研磨速度に及ぼす影響を平均化する。コントローラは、支持体がキャリアヘッド７０を移動させて、第１の持続時間中に基板１０を横方向に振動させ、第２の持続時間中に一時、基板１０を横方向に固定された位置で保持させうる。

【0035】

基板１０のエッジ部分１４の除去を少なくし、かつより均一に研磨された基板１０を得るために、非研磨領域のタイムシェアが決定されうる。例えば、式［１］は、非研磨領域の

を決定するするために使用されうる。

ここで、

は、基板の中心に対する研磨制御溝１０２ａによる基板１０を横切る角度であり、式［２］～［３］を用いて決定されうる。

及び

ここで、

は、溝１０２ａの内側エッジの半径であり、

は、基板１０の半径であり、

は、研磨パッド３０の中心から基板１０の中心までの距離である。

【0036】

ここで図３Ａ及び図４Ａを参照すると、基板１０の中央部分１２及び基板１０のエッジ部分１４は、第１の持続時間Ｔ_１（ｔ_０～ｔ_１）の間に、研磨パッド３０の研磨領域の上方に位置決めされる。基板は、この第１の持続時間中に、振動するように横方向に移動されうる。第１の持続時間の終わりに、基板は再び位置決めされる。基板１０の中央部分１２は、研磨パッド３０の研磨領域上方に位置決めされ、基板１０のエッジ部分１４は、第２の持続時間Ｔ_２（ｔ_１～ｔ_２）の間に、研磨制御溝１０２の非研磨領域上方に位置決めされ、保持される。

【0037】

第１の持続時間の第１の位置（基板１０の中央部分とエッジ分とが研磨される）と、

を使用して計算された持続時間中の第２の持続時間における第２の位置（基板１０の中央部分が研磨され、基板１０のエッジ分が研磨されない第２の位置に基板が保持される）との間で、基板１０が振動するように、このプロセスを繰り返すことができる。

【0038】

第１の持続時間Ｔ_１対第２の持続時間Ｔ_２の比は、エッジ部分１４の研磨速度を所望の量だけ低下させるように選択されうる。例えば、比Ｔ_１／Ｔ_２は、エッジで所望の研磨速度を達成するように、例えば、中央部分１２と同じ研磨速度を達成するように、選択されうる。

【0039】

比Ｔ_２／（Ｔ_１＋Ｔ_２）は、基板、例えばエッジ部分１４ｂが、溝１０２上方に位置決めされ保持されるサイクル当たりの時間の割合（滞留時間としても知られている）を提供し、この場合、サイクルは、基板が１回の振動中に同じ位置に戻るのに要する時間の量によって決定される。

【0040】

一般に、Ｐが研磨制御溝を使用しないエッジ部分１４の研磨速度であり、かつＰ_ＤＥＳが所望の研磨速度である場合、比Ｔ_２／（Ｔ_１＋Ｔ_２）は以下のように設定されうる。

【0041】

図５は、基板のベースライン研磨１２０（例えば、タイムシェア制御なしの基板研磨）と基板のタイムシェア制御研磨１３０とからのウエハエッジ均一性の比較を示す例示的なグラフである。基板の中央部分の研磨は、ベースライン研磨１２０とタイムシェア制御研磨１３０との間で同等であるが、基板のエッジ部分の研磨は、ベースライン研磨１２０の方がタイムシェア研磨１３０よりも約９％高い。すなわち、ベースライン除去１２０に続いて、基板のエッジ部分は、基板の中央部分よりも約９％薄くなるだろう。タイムシェア制御を使用することによって、基板エッジ領域は、研磨領域にわたって約９１％の時間を費やし、非研磨領域にわたって約９％の時間を費やすように位置決めされた（例えば、

について）。タイムシェア制御研磨１３０を用いて、研磨不均一性が低減された。

【0042】

図３Ａは、研磨パッド３０の周囲付近に研磨制御溝１０２ａを備えた研磨パッドを使用することを図示しているが、類似のプロセスは、研磨パッド３０の中心付近に研磨制御溝１０２ｂを備えた研磨パッドを使用して実行することができる。図３Ｂ及び図４Ｂを参照すると、研磨制御溝が中心付近にある研磨パッドについて、Ｐ_ＤＥＳは、上記と類似の方法で計算することができるが、式［５］～［８］を使用する。

【0043】

特に、式［５］は、非研磨領域の

を決定するために使用されうる。

ここで、

は、基板の中心に対して研磨制御溝１０２ｂによって基板１０を横切る角度であり、式［６］～［７］を用いて決定されうる。

及び

ここで、

は、研磨制御溝１０２ｂの外側エッジの半径であり、

は、基板１０の半径であり、

は、研磨パッド３０の中心から基板１０の中心までの距離である。

【0044】

次に、Ｐが研磨制御溝を使用しないエッジ部分１４の研磨速度であり、かつＰ_ＤＥＳが所望の研磨速度である場合、比Ｔ_２／（Ｔ_１＋Ｔ_２）は以下のように設定されうる。

【0045】

図３Ａ及び図３Ｂは、単一の研磨制御溝１０２を有する研磨パッドを使用することを図示しているが、類似のプロセスは、２つの研磨制御溝１０２ａ、１０２ｂを有する研磨パッドを使用して実行することができる。ここで図３Ｃ及び図４Ｃを参照すると、基板１０の中央部分１２及び基板１０のエッジ部分１４は、第１の持続時間Ｔ_１（ｔ_０～ｔ_１）の間、研磨パッド３０の研磨領域の上方に位置決めされる。基板は、この第１の持続時間中に、振動するように横方向に移動させることができるか、又は単に、研磨パッドを横切って直線的に移動させることができる。第１の持続時間の終わりに、基板が再び位置決めされ、基板１０の中央部分１２が研磨パッド３０の研磨領域上方に位置決めされ、基板１０のエッジ部分１４が研磨パッドの周囲付近の研磨制御溝１０２ａの非研磨領域上方に位置決めされる。基板は、第２の持続時間Ｔ_２（ｔ_１～ｔ_２）の間、この位置に保持されうる。次に、基板１０の中央部分１２と基板１０のエッジ部分１４とが、第３の持続時間Ｔ_３（ｔ_２～ｔ_３）中に、研磨パッド３０の研磨領域の上方に位置決めされる。基板は、この第１の持続時間中に、振動するように横方向に移動させることができるか、又は単に、研磨パッドを横切って直線的に移動させることができる。第３の持続時間の終わりに、基板が再び位置決めされ、基板１０の中央部分１２が研磨パッド３０の研磨領域上方に位置決めされ、基板１０のエッジ部分１４が研磨パッドの中心付近の研磨制御溝１０２ｂの非研磨領域上方に位置決めされる。基板は、第４の持続時間Ｔ_２（ｔ_１～ｔ_２）の間、この位置に保持されうる。

【0046】

Ｐが研磨制御溝を使用しないエッジ部分１４の研磨速度であり、かつＰ_ＤＥＳが所望の研磨速度である場合、Ｔ_２／（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_４）及びＴ_４／（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３＋Ｔ_４）の比は、以下のように設定されうる。

ここで、Ｓ１及びＳ２は式［１］－［３］及び［５］－［７］に記載されるように計算される。

【0047】

本明細書で使用される際に、基板という用語は、例えば、製品基板（例えば、複数のメモリ又はプロセッサダイを含む）、試験基板、ベア基板、及びゲーティング基板を含みうる。基板は、集積回路製造の種々の段階にあり、例えば、基板はベアウエハであり、又は１つ以上の堆積層及び／又はパターニングされた層を含みうる。基板という用語は、円板及び矩形薄板を含みうる。

【0048】

上述の研磨システム及び方法は、様々な研磨システムに適用することができる。研磨パッド若しくはキャリアヘッドのいずれか、又はそれらの両方は、研磨面と基板との間の相対運動を提供するために、移動することができる。研磨パッドは、プラテンに固定された円形（又は何らかの他の形状）のパッドでありうる。研磨層は、標準的な（例えば、充填剤を含む又は含まないポリウレタン）研磨材料、軟質材料、又は固定研磨材料でありうる。相対的な位置決めの用語が使用されるが、研磨面及び基板は、垂直配向又は他の何らかの配向に保持されうると理解されるべきである。

【0049】

本発明の特定の実施形態が説明されてきた。他の実施形態が、以下の特許請求の範囲内に含まれる。例えば、特許請求の範囲に記載された作用を異なる順序で実行し、なおも望ましい結果を得ることができる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】