特表 2024-500761 磁場が印加された化学機械研磨

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-10

(54)【発明の名称】磁場が印加された化学機械研磨

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/00 20120101AFI20231227BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20231227BHJP

   B24B 37/30 20120101ALI20231227BHJP

   B24B 37/005 20120101ALI20231227BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

B24B37/00 D

B24B37/12 D

B24B37/00 H

B24B37/30 Z

B24B37/005 Z

H01L21/304 621D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023536993

(86)(22)【出願日】2021-11-17

(85)【翻訳文提出日】2023-08-15

(86)【国際出願番号】 US2021059751

(87)【国際公開番号】W WO2022132371

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】17/127,065

(32)【優先日】2020-12-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ワン， シンフォン

(72)【発明者】

【氏名】タン， チエンショー

(72)【発明者】

【氏名】リウ， フェン キュー．

(72)【発明者】

【氏名】ゲージ， デーヴィッド エム．

(72)【発明者】

【氏名】ジュー， スティーヴン

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158AA07

3C158DA17

3C158EA12

3C158EB01

3C158EB29

3C158ED01

5F057AA03

5F057BA11

5F057CA11

5F057CA12

5F057DA03

5F057EA01

5F057EA09

5F057EA26

5F057EA31

5F057FA01

5F057GA12

5F057GA13

5F057GA30

5F057GB02

5F057GB03

(57)【要約】

研磨スラリを使用して基板を研磨するための研磨ステーションが開示される。研磨ステーションは、基板受容面を有する基板キャリア、及びプラテン表面上に配置された研磨パッドを有する回転可能なプラテンを含み、研磨パッドは、基板受容面と対向する研磨面を有する。研磨ステーションは、プラテン表面の上に配置された電磁アセンブリを含む。電磁アセンブリは、電磁デバイスのアレイを含む。各電磁デバイスは、研磨面を通過するように構成された磁場を生成するように動作可能である。電磁デバイスのアレイによって生成された磁場は、研磨面に配置された研磨スラリ内に配置された複数の荷電粒子に電磁力を誘導するように方向付けられて構成されている。印加された磁場は、研磨面と平行な又は直交する方向における、複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成されている。
【選択図】図４Ｃ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

研磨スラリを使用して基板を研磨するための研磨ステーションであって、
基板受容面を有する基板キャリア、
プラテン表面上に配置された研磨パッドを有する回転可能なプラテンであって、前記研磨パッドは前記基板受容面と対向する研磨面を有する、回転可能なプラテン、及び
前記プラテン表面の上に配置された電磁アセンブリ
を備え、
前記電磁アセンブリは、電磁デバイスのアレイを含み、各電磁デバイスは、前記研磨面を通過するように構成された磁場を生成するために動作可能であり、
前記電磁デバイスのアレイによって生成された前記磁場は、前記研磨面上に配置された研磨スラリ内に配置された複数の荷電粒子に電磁力を誘導するように方向付けられて構成され、
印加された前記磁場は、前記研磨面と平行な方向における、前記複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成されている、研磨ステーション。

【請求項2】

前記電磁アセンブリは、前記プラテン表面と前記研磨パッドとの間に配置されている、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項3】

前記電磁アセンブリは、前記研磨パッド内に配置されている、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項4】

前記電磁デバイスのアレイは、複数の電磁石、複数の永久磁石、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含み、各電磁コア又は各永久磁石の長手軸は、前記研磨面と実質的に直交するように方向付けられている、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項5】

前記電磁アセンブリの前記電磁デバイスのアレイは、前記研磨面の中心を取り囲む複数の同心ゾーンを含み、各同心ゾーンは、複数の電磁デバイスを含む、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項6】

前記複数の同心ゾーンの各々は、各隣接する同心ゾーンに対して反対の磁場方向を有する磁場を生成するように動作可能である、請求項５に記載の研磨ステーション。

【請求項7】

前記電磁アセンブリは、複数の電磁石を含み、前記研磨ステーションは更に、
前記複数の電磁石と電気的に結合された電圧源、及び
前記電圧源と通信可能に結合されたコントローラを備え、前記電圧源は、前記コントローラによって実行される指示命令に基づいて、前記複数の電磁石の方向及び磁場強度を制御するように動作可能である、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項8】

前記コントローラは、方法のための指示命令が記憶されたコンピュータ可読媒体を含み、前記方法は、
粒子の電荷と粒子の線形速度に基づいて前記磁場を調整することによって、前記複数の荷電粒子の前記動きを変化させることを含む、請求項１に記載の研磨ステーション。

【請求項9】

前記研磨面上の前記複数の荷電粒子は、径方向において二峰性分布を採用する、請求項８に記載の研磨ステーション。

【請求項10】

基板を研磨する方法であって、
基板受容面に配置された基板を回転させること、
回転可能なプラテン上に配置された研磨パッドを回転させることであって、前記研磨パッドは研磨面を有する、研磨パッドを回転させること、
研磨スラリの存在下で、前記基板の表面を前記研磨面に対して押し付けること、及び
前記研磨面を貫通して延びる磁場を生成すること
を含み、
前記磁場は、前記回転可能なプラテンの表面の上に配置された電磁アセンブリによって生成され、
印加される前記磁場は、前記研磨スラリ内に配置された複数の荷電粒子に力を加えるように構成される、方法。

【請求項11】

前記電磁アセンブリは、電磁デバイスのアレイを含み、前記方法は、コントローラによって実行される指示命令に基づいて電圧源を動作させることによって、前記電磁デバイスのアレイの方向及び磁場強度を制御すること
を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

研磨用に前記基板の実際の表面プロファイルを決定すること、
前記実際の表面プロファイルと目標表面プロファイルとの間の差を決定すること、及び
前記実際の表面プロファイルと前記目標表面プロファイルとの間の前記差を最小化するために、前記研磨面上の前記複数の荷電粒子の分布を変化させるよう、研磨中に前記電磁デバイスのアレイの前記方向及び前記磁場強度を調整することを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記実際の表面プロファイルが、研磨を開始する前に予め決定される、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記実際の表面プロファイルと、前記実際の表面プロファイルと前記目標表面プロファイルとの間の前記差とは、研磨中に継続的に更新される、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

印加される前記磁場は、前記研磨面と平行であるか又は直交するうちの少なくとも一方の方向における、前記複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成される、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

基板受容面を有する基板キャリア、
プラテン表面上に配置された研磨パッドを有する回転可能なプラテンであって、前記研磨パッドは前記基板受容面と対向する研磨面を有する、回転可能なプラテン、及び
前記研磨パッドの縁部に近接して配置された電磁アセンブリであって、前記研磨面と実質的に平行に方向付けられた磁場を生成するように動作可能な電磁アセンブリ
を備え、
印加された前記磁場は、研磨スラリ内の複数の荷電粒子に力を加えるように構成されている、研磨ステーション。

【請求項17】

印加された前記磁場は、前記研磨面と実質的に直交する方向における、前記複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成されている、請求項１６に記載の研磨ステーション。

【請求項18】

前記電磁アセンブリは、前記研磨パッドの少なくとも一部分を囲むリングを形成する電磁デバイスのアレイを含む、請求項１７に記載の研磨ステーション。

【請求項19】

前記基板キャリアは、
前記基板キャリア内に配置されたキャリア電極、及び
前記プラテン表面と前記研磨パッドとの間に配置されたプラテン電極を更に備え、前記キャリア電極及び前記プラテン電極は、前記研磨面を通過するように構成された電場を生成するように動作可能であり、印加された前記電場は、前記研磨スラリ内の前記複数の荷電粒子に静電力を誘導するように構成されている、請求項１６に記載の研磨ステーション。

【請求項20】

印加された前記電場は、前記研磨面と実質的に直交する方向における、前記複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成されている、請求項１６に記載の研磨ステーション。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、電子デバイスの製造において使用される装備に関し、特に、磁場が印加された化学機械研磨（CMP）処理システムに関する。磁場は、磁場の中に配置された基板の表面のプロファイル調整及び基板の表面からの粒子除去のために使用されてよい。

【背景技術】

【0002】

[0002] 化学機械研磨（CMP）は、一般的に、高密度集積回路の製造で使用され、基板上に堆積した材料の層を平坦化又は研磨する。典型的なCMPプロセスでは、基板が基板キャリア内に保持される。基板キャリアは、研磨流体の存在下で、回転している研磨パッドに向けて基板の裏側を押圧する。材料は、化学的及び機械的な活動の組み合わせによって、研磨パッドと接触している基板の材料層の表面にわたり除去される。その組み合わせは、研磨流体、研磨粒子、及び基板と研磨パッドとの相対運動によって提供される。典型的には、研磨粒子が、スラリとして知られている研磨流体内に懸濁されるか、又は研磨粒子が固定された研磨パッドとして知られている研磨パッド内に埋め込まれるかのいずれかである。

【0003】

[0003] 研磨粒子が研磨流体（スラリ）内に懸濁されているときに、研磨粒子を基板の材料層まで搬送するために、典型的には、非研磨パッドが使用される。その場合、研磨粒子は、基板の表面との機械的作用、及び幾つかの実施形態では化学的反応を与える。研磨粒子の表面改質は、研磨プロセスを強化するために使用される。例えば、種々の化学組成を有する材料層で研磨粒子をコーティングすると、表面電荷、ゼータ電位、反応性、及び硬さを含む、表面特性が変化する。表面電荷は、表面の化学的性質に基づくだけではなく、スラリのpHに基づいても容易に制御され得る。例えば、誘電体CMPに使用されるセリア研磨粒子は、ペーハー８程度のセリアの等電点を基準として、酸性スラリでは正電荷を、アルカリ性スラリでは負電荷を示す。スラリ粒子の表面電荷を制御するための表面改質は、当技術分野でよく知られていることが理解されよう。

【0004】

[0004] 典型的な研磨プロセスは、しばしば、研磨面全体にわたる研磨粒子の半径方向分布の制御が不十分である。幾つかの態様では、不均一な分布が、異なる径方向ゾーンで研磨粒子の濃度が高いエリアと低いエリアをもたらし得る。残念ながら、不均一な研磨粒子の分布は、表面プロファイル制御を不十分なものにし、ウエハ内（WIW）の不均一性をもたらし得る。研磨粒子の分布を制御するための方法が必要とされている。

【0005】

[0005] 典型的には、１以上のCMPプロセスが完了した後で、研磨された基板が、１以上のCMP後基板処理動作で更に処理される。例えば、研磨された基板は、洗浄、検査、及び測定動作のうちの１つ又は組み合わせを使用して更に処理されてよい。典型的な研磨後及び洗浄後プロセスは、研磨粒子を完全に除去することができない。残念ながら、基板表面に研磨粒子が残留すると、その後のプロセスステップ中に欠陥形成が生じ得る。研磨粒子を除去するための改善された方法が必要とされている。

【0006】

[0006] CMP後の動作が完了すると、基板は、CMP処理エリアから、リソグラフィ、エッチング、又は堆積プロセスなどの、次のデバイス製造プロセスに送り出され得る。

【0007】

［0007］ したがって、上述された課題を解決するための装置及び方法が、当該技術分野で必要とされている。

【発明の概要】

【0008】

[0008] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、電子デバイスの製造において使用される装備に関し、特に、磁場が印加された化学機械研磨（CMP）処理システムに関する。磁場は、磁場の中に配置された基板の表面のプロファイル調整及び基板の表面からの粒子除去のために使用されてよい。

【0009】

[0009] 一実施形態では、研磨ステーションが、基板受容面を有する基板キャリアを含む。研磨ステーションは、プラテン表面上に配置された研磨パッドを有する回転可能なプラテンを含み、研磨パッドは、基板受容面に対向する研磨面を有する。研磨ステーションは、プラテン表面の上に配置された電磁アセンブリを含む。電磁アセンブリは、電磁デバイスのアレイを含む。各電磁デバイスは、研磨面を通過するように構成された磁場を生成するように動作可能である。電磁デバイスのアレイによって生成された磁場は、研磨面上に配置された研磨スラリ内に配置された複数の荷電粒子に電磁力を誘導するように方向付けられて構成されている。印加された磁場は、研磨面と平行な方向における、複数の荷電粒子の動きを誘導するように構成されている。

【0010】

[0010] 別の一実施形態では、基板を研磨する方法が、基板受容面に配置された基板を回転させることを含む。該方法は、回転可能なプラテン上に配置された研磨パッドを回転させることを含む。研磨パッドは研磨面を有する。該方法は、研磨スラリの存在下で、基板の表面を研磨面に対して押し付けることを含む。該方法は、研磨面を貫通して延びる磁場を生成することを含む。磁場は、回転可能なプラテンの表面の上に配置された電磁アセンブリによって生成される。印加される磁場は、研磨スラリ内に配置された複数の荷電粒子に力を加えるように構成される。

【0011】

[0011] 更に別の一実施形態では、研磨ステーションが、基板受容面を有する基板キャリアを含む。研磨ステーションは、プラテン表面上に配置された研磨パッドを有する回転可能なプラテンを含み、研磨パッドは、基板受容面に対向する研磨面を有する。研磨ステーションは、研磨パッドの縁部に近接して配置された電磁アセンブリを含む。電磁アセンブリは、研磨面と実質的に平行に方向付けられた磁場を生成するように動作可能である。印加された磁場は、研磨スラリ内の複数の荷電粒子に力を加えるように構成されている。

【0012】

[0012] 更に別の実施形態では、基板の表面から複数の荷電粒子を除去するためのブラシボックスクリーナーが、基板を回転可能に支持するように構成された複数のローラーを有するプラットフォームを含む。クリーナーは、基板の表面と接触するように構成された複数のブラシを有する回転可能なスクラバーを含む。クリーナーは、基板の表面に流体を付加するように構成されたスプレーノズルを含む。クリーナーは、基板の両側に配置された第１及び第２の電極を含む。それらの電極は、基板の表面と実質的に直交するように方向付けられた電場を生成するよう動作可能である。印加された電場は、基板の表面に流体が付加されたときに、基板の表面から荷電粒子を引き離すように構成されている。クリーナーは、基板の縁部に近接して配置された複数の電磁石を含む。複数の電磁石は、基板の中心から径方向外向きに方向付けられた磁場を生成するように構成されている。印加された磁場は、複数の荷電粒子に電磁力を誘導するように構成されている。印加された磁場と電場は、複数の荷電粒子に付加的な力を加えるように、同じ方向に働く。

【0013】

[0013] 上述の本開示の特徴を詳しく理解し得るように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るので、添付の図面は、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】[0014] １以上の実施形態による、例示的な研磨ステーションの概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。

【図1B】[0015] １以上の実施形態による、別の例示的な研磨ステーションの概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。

【図1C】[0016] １以上の実施形態による、別の例示的な研磨ステーションの概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。

【図1D】[0017] １以上の実施形態による、別の例示的な研磨ステーションの概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。

【図1E】[0018] 図１Ｅ及び図１Ｆは、１以上の実施形態による、例示的なプラテンの概略上面図であり、本明細書で説明される研磨ステーションのうちの１以上において使用されてよい。

【図1F】図１Ｅ及び図１Ｆは、１以上の実施形態による、例示的なプラテンの概略上面図であり、本明細書で説明される研磨ステーションのうちの１以上において使用されてよい。

【図1G】[0019] １以上の実施形態による、複数の研磨ステーション及び基板キャリアの移動のためのクロスカルーセルを有するCMPシステムの上面図である。

【図1H】[0020] １以上の実施形態による、複数の研磨ステーション及び基板キャリアの移動のための湾曲したトラックを有するCMPシステムの上面図である。

【図1I】[0021] １以上の実施形態による、図１ＨのCMPシステムを使用する研磨サイクル中の基板の外形の経路の図である。

【図2A】[0022] １以上の実施形態による、例示的な電磁アセンブリの概略平面図であり、本明細書で説明される研磨ステーションのうちの１以上において使用されてよい。

【図2B】[0023] 図２Ａの一部分の拡大された概略平面図である。

【図2C】[0024] １以上の実施形態による、例示的な電磁制御回路を示し、本明細書で説明される電磁アセンブリのうちの１以上において使用されてよい。

【図3A】[0025] １以上の実施形態による、別の例示的な研磨ステーションの概略平面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。

【図3B】[0026] 図３Ａの線３Ｂ‐３Ｂに沿って切り取られた拡大された側面断面図である。

【図4A】[0027] １以上の実施形態による、ブラシボックスクリーナーの側面概略図であり、基板を洗浄するために使用されてよい。

【図4B】[0028] １以上の実施形態による、電磁石の側面概略図であり、図４Ａのクリーナーと組み合わせて使用されてよい。

【図4C】[0029] 図４Ｂの線４Ｃ‐４Ｃに沿って切り取られた拡大された側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

[0030] 理解し易くするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、追加の記述がなくても、他の複数の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。

【0016】

[0031] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、電子デバイスの製造において使用される装備に関し、特に、磁場が印加された化学機械研磨（CMP）処理システムに関する。磁場は、磁場の中に配置された基板の表面のプロファイル調整及び基板の表面からの粒子除去のために使用されてよい。

【0017】

[0032] 図１Ａは、例示的な研磨ステーション１００の概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。ここで、研磨ステーション１００は、プラテン表面１０５を有するプラテン１０４、プラテン表面１０５に配置され固定された研磨パッド１０２、及び基板キャリア１０６を備えている。基板キャリア１０６は、プラテン１０４及びその上に取り付けられた研磨パッド１０２と対向する。基板キャリア１０６は、基板キャリア１０６内に配置された、例えば、基板キャリア１０６の基板受容面１０９に配置された基板１０の材料面を、キャリア軸１１０の周りで同時に回転させながら、研磨パッド１０２の研磨面１０８に対して押し付けるために使用される。典型的には、部分的に、研磨パッド１０２の不均一な摩耗を低減させ、基板１０の表面の平坦化を改善するために、回転している基板キャリア１０６がプラテン１０４の内径から外径まで前後にスイープしている間に、プラテン１０４がプラテン軸１１２の周りで回転する。

【0018】

[0033] 研磨ステーション１００は、流体供給アーム１１４及びパッド調整器アセンブリ１１６を更に含む。流体供給アーム１１４は、研磨パッド１０２の上に配置され、研磨パッド１０２の表面１０８に対して、研磨粒子及び／又はイオンなどの荷電粒子が中に懸濁された研磨スラリなどの研磨流体を供給するために使用される。本明細書で開示される装置及び／又は方法を使用して、磁気力及び／又は静電力が、研磨プロファイルを調整し、洗浄を強化するために、荷電粒子の分布を制御するよう使用される。本明細書で使用されるときに、荷電粒子は、研磨粒子とイオンの両方を含む、電荷を持つ全ての核種を含む。幾つかの態様では、概して、研磨粒子の分布が研磨プロファイルに影響を与えることが理解されよう。しかし、イオン分布も研磨プロファイルに影響を与え得るので、イオン分布も同様に制御することが望ましい場合がある。例えば、本明細書で説明される複数の態様を使用して、高pH又は低pHのスラリを使用する研磨中に、イオン分布が、研磨速度に直接影響を与える局所的なpHを制御するために使用されてよい。更に、本明細書で説明される複数の態様を使用して、スラリ内の酸化剤の分布及び濃度が、それらのイオン化学に基づいて制御可能である。例示的な酸化剤は、硝酸第二鉄（例えば、Fe（NO₃）₃）、ヨウ素酸カリウム（例えば、KIO₃）、及び過硫酸カリウム（例えば、K₂S₂O₈）を含んでよい。特に、多価イオン（例えば、Fe³⁺やS₂O₈ ^2-）を含む酸化剤を使用する研磨中に、磁力が局所的な酸化剤濃度を制御することにおいて効果を高めた。

【0019】

[0034] 典型的には、研磨流体が、基板１０の材料面の研磨を可能にするために、pH調整剤、及び酸化剤などの他の化学的に活性な成分を含有する。パッド調整器アセンブリ１１６は、基板１０の研磨の前後又は最中に、研磨パッド１０２の表面１０８に対して、研磨粒子が固定された調整ディスク１１８を押し付けることによって、研磨パッド１０２を調整するために使用される。調整ディスク１１８を研磨パッド１０２に対して押し付けることは、調整ディスク１１８を軸１２０の周りで回転させること、及び、調整ディスク１１８をプラテン１０４の内径からプラテン１０４の外径までスイープさせることを含む。調整ディスク１１８を使用して、研磨パッド１０２の研磨面１０８を研磨し、回復させ、研磨パッド１０２の研磨面１０８から研磨副生成物又は他のデブリを除去する。

【0020】

[0035] 図１Ａを参照すると、電磁アセンブリ２０１は、プラテン表面１０５の上に配置されている。つまり、電磁アセンブリ２０１は、プラテン表面１０５と研磨パッド１０２との間に配置されている。幾つかの他の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、プラテン１０４又は研磨パッド１０２（図１Ｂ）のうちの一方の範囲内に埋め込まれるか、又は基板キャリア１０６（図１Ｃ）の範囲内に埋め込まれる。幾つかの実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、安定で制御可能な磁場を生成するように構成された１以上の電磁デバイス２０２（図２Ｃ）を含む。電磁アセンブリ２０１内の電磁デバイス２０２の各々は、１以上の電磁石２１０に電圧を供給するための電磁石（EM）電圧源１５０（例えば、バッテリ）と電気的に結合された電磁石２１０を含む。１以上の実施形態では、EM電圧源１５０がDC電圧源である。電磁デバイス２０２内のEM電圧源１５０の各々は、コントローラ１９０と通信可能に結合されている。電磁アセンブリ２０１によって生成される磁場の方向及び磁場強度は、コントローラ１９０によって実行される指示命令に従って、EM電圧源１５０によって制御され又は調整される。

【0021】

[0036] 幾つかの実施形態では、電磁アセンブリ２０１の電磁デバイス２０２が、プラテン表面１０５の１以上の領域内に固定された又は調整不可能な磁場を生成するように構成された１以上の永久磁石（図示せず）を含む。この場合、プラテン表面１０５の１以上の領域（例えば、個別の径方向領域又はセクター）内の磁場が、単位エリアごとの磁石の磁場強度及び／又は磁石の数の選択によって調整され得る。

【0022】

[0037] 図１Ａで描かれている１以上の実施形態では、電磁デバイス２０２の部分を通る電流が、基板１０及び／又は研磨パッド１０２の表面と少なくとも部分的に直交するように方向付けられた磁場を生成する。ここで、第１の方向に流れる供給された電流が、磁場B1を生成する。磁場B1は、プラテン１０４から基板キャリア１０６に向けてｙ軸に沿って実質的に上向きに方向付けられる。電流の流れの方向を逆にすると、磁場の方向が逆になり、例えば、逆の磁場B2（ファントムで示されている）を生成する。磁場B2は、基板キャリア１０６からプラテン１０４に向けてｙ軸に沿って実質的に下向きに方向付けられる。磁場B1、B2の各々は、研磨面１０８及び／若しくは基板１０を通過するか、又はそれらを貫通して延びるように構成され、それによって、それらの間に配置された研磨粒子及び／又はイオンに磁場が生成した力を加える。１以上の実施形態では、印加された磁場が、研磨面１０８と平行な方向における、研磨面１０８上に配置された複数の荷電粒子の動きを誘導する。電流を増加又は減少させると、それぞれ、電磁アセンブリ２０１内の１以上の電磁デバイス２０２によって生成される磁場強度が、比例して増加又は減少する。特定の複数の実施形態では、オン／オフ又は正／負を切り替えることができるパルス状のDC電圧を使用することなどによって、磁場をオン／オフに変えることが望ましい場合がある。パルス時間は、約１秒から約１２０秒であってよく、停止時間は、約０．１秒から約１０秒であってよい。１以上の実施形態では、時間の任意の瞬間における基板１０の表面を横切る磁場B1、B2の磁束密度が、約０テスラから約３テスラの範囲内であってよい。

【0023】

[0038] 図１Ｂは、別の例示的な研磨ステーション１００の概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。図１Ｂを参照すると、電磁アセンブリ２０１内の各電磁デバイス２０２内の複数の電磁石２１０は、研磨パッド１０２内に直接埋め込まれている。有益なことに、プラテン１０４上又は内に配置される代わりに、研磨パッド１０２内に埋め込まれた電磁石２１０を有することによって、磁場源（例えば、複数の電磁石２１０）が研磨面１０８により近く位置付けられ、したがって、基板１０と研磨面１０８との間の界面により近く位置付けられる。特定の実施形態では、磁場源がより近くなることによって、磁場の指向性が改善される。それによって、研磨面１０８を通過する磁場線は、互いと実質的に平行に方向付けられる。同様に、磁場源がより近くなることによって、研磨面１０８を横切る磁場の密度及び均一性が高められ得る。一方、プラテン１０４（図１Ａ）内に埋め込まれた電磁アセンブリ２０１を有することは、特定の複数の実施形態によれば、研磨パッド１０２に対する設計変更を回避するために有利であり得、研磨パッドが電磁アセンブリ２０１の構成要素から別個に取り外されることを可能にする。

【0024】

[0039] 図１Ｃは、別の例示的な研磨ステーション１００の概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。図１Ｃを参照すると、電磁アセンブリ２０１内の各電磁デバイス２０２内の複数の電磁石２１０は、基板キャリア１０６内に埋め込まれている（例えば、その基板受容面１０９の後ろに位置付けられている）。複数の電磁石２１０は、基板１０の裏側に近接していてよいと考えられる。

【0025】

[0040] 図１Ｄは、別の例示的な研磨ステーション１００の概略側面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。図１Ｄを参照すると、研磨ステーション１００は、プラテン１０４内に埋め込まれたプラテン電極１７０を含む（例えば、プラテン１０４とプラテン１０４上に取り付けられた研磨パッド１０２との間の界面に近接して）。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、プラテン電極１７０が、研磨パッド１０２内に埋め込まれている。プラテン電極１７０は、電極電圧源１５５（例えば、バッテリ又は電源）と電気的に結合されている。例えば、電圧源１５５の正端子に接続された電気リードは、スリップリング（図示せず）によって回転可能なプラテン１０４に結合されている。研磨システム１００は、基板キャリア１０６内に埋め込まれたキャリア電極１８０を含む（例えば、基板キャリア１０６の基板受容面１０９の後ろに位置付けられている）。プラテン電極１７０とキャリア電極１８０の対向面は、基板１０の表面と少なくとも部分的に直交する方向に互いから間隔を空けられている。キャリア電極１８０は、電圧源１５５と電気的に結合されている（例えば、プラテン電極１７０に対して電圧源１５５の逆の端子に結合されている）。例えば、電圧源１５５の負端子に接続された電気リードは、スリップリング（図示せず）によって回転可能な基板キャリア１０６に結合されている。スリップリングは、キャリア回転アセンブリ（図示せず）に結合されている。EM電圧源１５０と同様に、電極電圧源１５５は、プラテン及びキャリ電極１７０、１８０に電圧を供給されるように構成されている。この実施例では、電圧源１５５の負端子に接続された電気リードが、キャリア回転アセンブリ（図示せず）に結合されたスリップリング（図示せず）によって回転可能な基板キャリア１０６に結合され、電圧源１５５の正端子に接続された逆の電気リードが、プラテン回転アセンブリ（図示せず）に結合されたスリップリング（図示せず）によって回転するプラテン１０４に結合されている。１以上の実施形態では、電極電圧源１５５がDC電圧源である。プラテン電極とキャリア電極１７０、１８０にわたる電圧の印加は、それらの間に電場を生成する。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、単一の電極を使用して電場が生成される。例えば、幾つかの実施形態では、プラテン電極１７０が、電圧源（例えば、AC電圧源（図示せず））と電気的に結合され、キャリア電極１８０は接地される。或いは、その逆である。幾つかの実施形態では、プラテン電極１７０が、プラテン１０４の表面にわたり分散された複数のサブプラテン電極１７２を含み得、複数のサブプラテン電極１７２は、処理中に別個の電圧源１５５の使用によって異なる電圧にバイアスされるように構成される。幾つかの実施形態では、サブプラテン電極１７２が、径方向パターンに（例えば、２つ以上の同心リングとして）（図１Ｅ）分散されるか、又はプラテン表面にわたるセクター１７４（図１Ｆ）として分散される。

【0026】

[0041] 電極電圧源１５５は、コントローラ１９０と通信可能に結合される。対向するプラテン及びキャリア電極１７０、１８０によって生成される電場の方向及び電場強度は、コントローラ１９０によって実行される指示命令に従って、電極電圧源１５５によって、制御又は調整される。図１Ｄで描かれている１以上の実施形態では、プラテン及びキャリア電極１７０、１８０に電圧を供給することによって、基板１０の表面と少なくとも部分的に直交するように方向付けられた電場が生成される。ここで、第１の極性を有する電圧を供給することによって、電場E1が生成される。電場E1は、プラテン１０４から基板キャリア１０６に向けてｙ軸に沿って実質的に上向きに方向付けられる。極性を逆にすると、電場の方向が逆になり、例えば、反対の電場E2（ファントムで図示されている）が生成される。電場E2は、基板キャリア１０６からプラテン１０４に向けてｙ軸に沿って実質的に下向きに方向付けられる。磁場E1、E2の各々は、基板１０と研磨面１０８との間の界面を通過するように構成され、それによって、それらの間に配置された研磨粒子及び／又はイオンに静電力を加える。電圧を増加又は減少させると、それぞれ、対向するプラテン及びキャリア電極１７０、１８０によって生成される電場強度が、比例して増加又は減少する。１以上の実施形態では、電場E1、E2の電場強度が、約０MV／mから約８MV／mである。

【0027】

[0042] １以上の実施形態では、電場が、研磨スラリ内の複数の荷電粒子に静電力（クーロン力として知られている）を加える。クーロン力とは、正反対の電荷の間の物理的引力である。例えば、電場E1が印加されると、負電荷を持つ粒子は正のプラテン電極１７０の方に引き寄せられ、正電荷を持つ粒子は負のキャリア電極１８０の方に引き寄せられることになる。電極１７０、１８０の極性を逆にすると（例えば、電界E2を印加することによって）、クーロン力の方向が逆になることが理解されよう。点電荷のクーロン力は電荷の積に比例するので、電極１７０、１８０間の電圧差を増加させると、概して、電極１７０、１８０から所与の距離にある粒子に対するクーロン力の大きさが比例して増加する。１以上の実施形態では、基板１０の表面と研磨面１０８との間の界面に対する粒子分布及び局所的な濃度が、コントローラ１９０から受け取られた指示命令に従って、電極電圧源１５５を使用して、電極１７０、１８０の極性及び電圧差を調整することによって制御され得る。幾つかの実施形態では、研磨後のリンス又はデチャック（dechuck）中の電場E1、E2のうちの１以上の印加により、基板キャリア１０６から離れるように研磨パッド１０２の方向へ静電力を加えることによって、基板１０から荷電粒子を除去してよい。１以上の実施形態では、研磨スラリがまた、荷電粒子に加えてイオン核種も含む。イオン核種は、本明細書で説明される印加された磁場及び電場によって同様に影響を受ける。

【0028】

[0043] 図１Ａ～図１Ｄで示されている複数の実施形態のうちの１以上は、非限定的に組み合わされてよいと考えれる。言い換えると、磁場力及び電場力は、個別に又は集合的にのいずれかで働いてよい。１以上の他の実施形態では、研磨ステーション１００が、研磨パッド１０２の縁部に近接して配置された１以上の電磁石３１０を含んでよいと考えれる。１以上の電磁石３１０は、図３Ａ～図３Ｂに関してより詳細に説明されるように、研磨後のリンス又はデチャック中に使用されてよい。

【0029】

[0044] 図１Ｇは、一実施形態による、１以上の基板を処理するための研磨システム１０１の平面図を示している。研磨システム１０１は、複数の研磨ステーション１００ａ～１００ｃ及びロードカップ１２３ａ～１２３ｂを少なくとも部分的に支持し収容する、研磨プラットフォーム１０７を含む。幾つかの実施形態では、研磨ステーションの数が、１以上であり得る。例えば、研磨装置は、４つの研磨ステーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、及び１００ｄ（図１Ｈ）を含み得る。

【0030】

[0045] 各研磨ステーション１００は、円形経路に沿って移動するキャリアヘッドアセンブリ１１９内の基板キャリア１０６内に保持された基板１０を研磨するように適合されている。図１Ｇで示されている１以上の実施形態では、各キャリアヘッドアセンブリ１１９が、複数のカルーセルアーム１３８を有するカルーセル１３５に支持されている。言い換えると、各キャリアヘッドアセンブリ１１９は、複数のカルーセルアーム１３８のうちの１つから、カルーセル１３５の下方に吊り下げられている。基板キャリア１０６は、支持構造（図示せず）を介してカルーセルアーム１３８に結合されている。支持構造は、ブラケット及び他の取り付け構成要素を含んでよい。中心軸１４０の周りのカルーセル１３５の回転は、基板キャリア１０６のうちの全てを、円形経路に沿って同時に移動させる。カルーセル１３５は、同時に、全ての基板キャリア１０６及び関連付けられた基板１０の均一な搬送を可能にする。１以上の実施形態では、カルーセル１３５が、研磨中に回転しながら振動し得、それによって、基板キャリア１０６の各々を側方に（x-y平面）振動させる。基板キャリア１０６は、概して、研磨中に研磨パッド１０２の上面にわたり側方に移動される。側方のスイープは、研磨パッド１０２の研磨面１０８（図１Ａ）と平行な方向である。側方のスイープは、直線的であるか又は弓状の動きであり得る。振動又は運動の更なるモードを可能にする上述の複数の実施形態の各々は、研磨面１０８と基板１０との間のより一層の相対運動を可能にし、基板１０に対する研磨速度を増加させる。

【0031】

[0046] 研磨システム１０１は、複数の基板キャリア１０６を含む。複数の基板キャリア１０６の各々は、基板１０を支持するように構成されている。基板キャリアの数は、研磨ステーションの数以上の偶数であり得る（例えば、４つの基板キャリア又は６つの基板キャリア）。例えば、基板キャリアの数は、研磨ステーションの数よりも２つ多くすることができる。これにより、基板のローディングとアンローディングを２つの基板キャリアから行いながら、残りの研磨ステーションにおいて他の基板キャリアを用いて研磨を行うことができ、スループットが向上する。

【0032】

[0047] 研磨システム１０１はまた、基板キャリア１０６から基板をローディング及びアンローディングするためのローディングステーション１２２も含む。ローディングステーション１２２は、移送ロボット１２４による基板キャリア１０６とファクトリインターフェース（図示せず）又は他のデバイス（図示せず）との間の基板の移送を容易にするように適合された、複数のロードカップ１２３（例えば、２つのロードカップ１２３ａ、１２３ｂ）を含み得る。ロードカップ１２３は、概して、ロボット１２４と基板キャリア１０６の各々との間の移送を容易にする。

【0033】

[0048] ローディングステーション１２２及び研磨ステーション１００を含む研磨システム１０１のステーションは、研磨プラットフォーム１０７の中心の周りで実質的に等しい角度間隔で配置されてよい。これは必ずしも必要ではないが、研磨システム１０１に良好な設置面積を提供することができる。研磨システム１０１の各研磨ステーション１００は、研磨面１０８の上に研磨液体（研磨スラリ及び／又はイオンスラリなど）を分配するために、例えばカルーセルアーム１３８の端部にポートを含み得る。研磨システム１０１の各研磨ステーション１００はまた、研磨面１０８を一貫した研磨状態に維持するために、研磨面１０８を研磨するためのパッド調整器アセンブリ１１６も含み得る。各研磨ステーション１００におけるプラテン１０４は、プラテン軸１１２の周りで回転するように動作可能である。例えば、モータ（図示せず）が、プラテン１０４を回転させるために、駆動シャフト（図示せず）を回転させることができる。各基板キャリア１０６は、研磨面１０８に対して基板１０を保持するように動作可能である。動作では、プラテン１０４が、プラテン軸１１２の周りで回転される。これにより、基板１０が研磨される。各基板キャリア１０６は、各それぞれの基板に関連付けられた研磨パラメータ（例えば、圧力）のうちの幾つかの独立した制御を有し得る。特に、各基板キャリア１０６は、可撓性膜（図示せず）の下方に基板１０を保持するために、保持リング（図示せず）を含み得る。

【0034】

[0049] キャリアヘッドアセンブリ１１９は、キャリアヘッド回転モータ１５６を含む。幾つかの実施形態では、キャリアヘッド回転モータ１５６の駆動シャフト（図示せず）を貫通して延びる軸１２７が、オフセット距離（代替的にオフセットと呼ばれる）だけ、キャリアヘッド軸１２９から離隔される。

【0035】

[0050] 幾つかの他の実施態様では、各キャリアヘッドアセンブリ１１９が、オーバーヘッドトラック１２８（図１Ｈ）に沿って移動する。キャリアヘッドアセンブリ１１９は、キャリッジ１３０に取り付けられたキャリアモータ（図示せず）によって、トラック１２８に沿って移動される。キャリッジ１３０は、概して、オーバーヘッドトラック１２８に沿ったキャリアヘッドアセンブリ１１９の位置の制御を手引きし、容易にすることができる構造要素を含む。各キャリアヘッドアセンブリ１１９は、複数のキャリッジ１３０のうちの１つから、トラック１２８の下方に吊り下げられている。幾つかの実施形態では、キャリアモータ及びキャリッジ１３０が、リニアモータ及びリニアガイドアセンブリを含む。それらは、円形オーバーヘッドトラック１２８の全てのポイントに沿ってキャリアヘッドアセンブリ１１９を配置するように構成されている。

【0036】

[0051] 図１Ｈで描かれている１以上の実施形態では、各基板キャリア１０６が、例えばトラック１２８上でキャリッジ１３０を駆動することによって、研磨中に側方に（x-y平面）振動し得る。基板キャリア１０６は、概して、研磨中に研磨面１０８の上面にわたり側方に移動される。側方のスイープは、研磨面１０８（図１Ａ）と平行な方向である。側方のスイープは、直線的であるか又は弓状の動きであり得る。振動又は運動の更なるモードを可能にする上述の複数の実施形態の各々は、研磨面１０８と基板１０との間のより一層の相対運動を可能にし、基板に対する研磨速度を増加させる。

【0037】

[0052] 図１Ｈで描かれている１以上の実施形態では、オーバーヘッドトラック１２８が、円形構成を有する。それは、基板キャリア１０６を保持するキャリッジ１３０が、ローディングステーション１２２及び研磨ステーション１００の上で選択的に周回すること、及び／又はローディングステーション１２２及び研磨ステーション１００を選択的にクリアすることを可能にする。オーバーヘッドトラック１２８は、楕円形、卵型、直線、又は他の適切な配向を含む、他の構成を有してよい。

【0038】

[0053] プログラム可能なコンピュータなどのコントローラ１９０が、プラテン１０４と基板キャリア１０６との回転速度を独立して制御するために、各モータに接続されている。例えば、各モータは、関連付けられた駆動シャフトの角度位置又は回転速度を測定するエンコーダを含み得る。１以上の実施形態では、コントローラ１９０が、カルーセル１３５の回転を駆動するカルーセルモータに接続されている。幾つかの他の実施形態では、コントローラ１９０が、トラック１２８に沿って各基板キャリア１０６の側方運動及び位置を独立して制御するために、各キャリッジ１３０内のキャリアモータに接続されている。例えば、各キャリアモータは、トラック１２８に沿ってキャリッジ１３０の位置をモニタし制御する、リニアエンコーダを含み得る。

【0039】

[0054] コントローラ１９０は、中央処理装置（CPU）１９２、メモリ１９４、及びサポート回路１９６、例えば、入力／出力回路、電源、クロック回路、キャッシュなどを含むことができる。メモリ１９４は、CPU１９２に接続される。メモリは、非一時的な計算可能可読媒体であり、１以上の容易に利用可能なメモリ（ランダムアクセスメモリ（RAM）、読出し専用メモリ（ROM）、フロッピーディスク、ハードディスク、又は他の形状のデジタルストレージなど）であり得る。加えて、コントローラ１９０は、単一のコンピュータとして図示されているが、例えば、複数の独立して動作するプロセッサ及びメモリを含む分散システムであってもよい。このアーキテクチャは、基板キャリアが研磨ステーションに配置される順序及びタイミングを制御するために、コントローラ１９０のプログラミングに基づいて、様々な研磨状況に適応可能である。

【0040】

[0055] 例えば、幾つかの研磨レシピは、複雑であり、３つ又は４つの研磨ステップを必要とする。したがって、動作のモードは、コントローラ１９０が、ロードカップ１２３ａ、１２３ｂのうちの一方において、基板を基板キャリア１０６の中にローディングするためのものであり、今度は、基板キャリア１０６が、各研磨ステーション１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄで順に基板１０を研磨するように、各研磨ステーションに配置されるためのものである。最後のステーションでの研磨後、基板キャリア１０６は、ロードカップ１２３ａ、１２３ｂのうちの一方に戻り、基板１０は、基板キャリア１０６からアンローディングされる。

【0041】

[0056] 図１Ｉは、図１ＨのCMPシステムを使用する研磨サイクル中の基板１０の外形の経路の図である。図１Ｉは、基板キャリア外形１０６ｏを含む、研磨面１０８の俯瞰図を示している。基板キャリアの外形１０６ｏは、基板キャリア１０６の空間的な範囲を示している。その間、基板キャリア１０６は、軸１２７の周りでキャリアヘッド回転モータ１５６によって回転されており、矢印は、基板キャリア１０６の反時計回りの回転を示している。研磨面の外形１０８ｏは、研磨面１０８全体の空間的な範囲を示しており、「ｘ」は、研磨面の中心１０８ｘを示しており、それは、プラテン１０４（図１Ａ）の回転軸１１２と整列している。電磁アセンブリ２０１は、研磨面の外形１０８ｏ内で径方向に配置されており、矢印は、研磨面１０８及び電磁アセンブリ２０１のCCW回転を示している。オーバーヘッドトラック外形１２８ｏは、基板キャリア１０６が研磨面１０８を横切って移動する経路を示しており、矢印は、オーバーヘッドトラック１２８に沿った基板キャリア１０６の動きを示している。この実施形態では、オフセット距離がゼロであり、軸１２７とキャリアヘッド軸１２９は、互いに重なっており、したがって、オフセット距離がない従来の構成を示している。

【0042】

[0057] １以上の実施形態では、図１Ａ～図１Ｃの研磨ステーション１００内の電磁アセンブリ２０１の電磁デバイス２０２内の構成要素によって生成された磁場が、電磁デバイス２０２内の電磁石２１０に隣接して配置された研磨スラリ内の複数の荷電粒子に、電磁力（ローレンツ力として知られている）を誘導する。ローレンツ力F^￣ _Lは、F^￣ _L=qv^￣×B^￣の式によって支配される。ここで、qは粒子の電荷、v^￣は粒子の線形速度ベクトル、B^￣は磁場ベクトルである。スラリ粒子の速度ベクトルは、プラテン１０４の回転方向及び速度、並びにプラテン１０４の表面の上に分配されたスラリ溶液の方向及び流速によって生成される。正電荷を持つ粒子では、ローレンツ力の方向は速度と磁場のベクトル内積に従って右手の法則に従う。負荷電粒子に加えられるローレンツ力は、正荷電粒子の方向とは反対に向けられることが理解されよう。例えば、図１Ｉで示されている１以上の実施形態では、正電荷+pを有し、線形速度v^￣1でページの平面内を右に移動する粒子p1に対して、磁場B^￣1がページを出るように方向付けられ、例えば、プラテン１０４から基板キャリア１０６（図１Ａ）に向けられ、その結果、ページの平面内で下向きに方向付けられた、すなわち、研磨面１０８の縁部１０８ｏに向けられたローレンツ力F^￣ _L1がもたらされる。同じ粒子p1が等しく反対の負電荷-qを有する場合、ローレンツ力F^￣ _L2は、同じ大きさと反対の方向を有し、代わりにページの平面内で上向き、すなわち、研磨面１０８の中心１０８ｘに向けられる。

【0043】

[0058] １以上の他の実施形態では、図１Ｉで示されているように、正電荷+pを有し、線形速度v^￣2でページの平面内を右に（例えば、パッド面と平行に）移動する粒子p2に対して、磁場B^￣2がページに入るように方向付けられ、例えば、基板キャリア１０６からプラテン１０４（図１Ａ）に向けられ、その結果、ページの平面内で上向きに方向付けられた、すなわち、研磨面１０８の中心１０８ｘに向けられたローレンツ力F^￣ _L3がもたらされる。同じ粒子p2が等しく反対の負電荷-qを有する場合、ローレンツ力F^￣ _L4は、同じ大きさと反対の方向を有し、代わりにページの平面内で下向き、すなわち、研磨面１０８の縁部１０８ｏに向けられる。粒子p2は粒子p1に対して径方向外側に位置しているため、線形速度v^￣2は線形速度v^￣1よりも大きい。したがって、粒子p1、p2の電荷の絶対値が同じで、磁場の強さB^￣1、B^￣2が等しい場合、粒子p2のローレンツ力F^￣ _L4、F^￣ _L3は、図１Ｉで示されている矢印の大きさの差で示されているように、粒子p1のそれぞれのローレンツ力F^￣ _L1、F^￣ _L2よりも大きくなる。

【0044】

[0059] １以上の実施形態では、ローレンツ力F^￣ _L1、F^￣ _L2、F^￣ _L3、F^￣ _L4が、全ての静的な力、例えば表面張力に打ち勝つように構成される。表面張力は、粒子p1、p2を研磨面１０８に対して静止するように維持しようとする。しかし、結果として、粒子p1、p2の研磨面１０８の中心１０８ｘ又は縁部１０８ｏに向けた径方向移動が誘導される。一定の磁場B^￣1、B^￣2を維持することにより、荷電粒子p1、p2が、電荷に基づいて研磨面１０８に沿って反対方向に移動することが理解されよう。一定の磁場が持続的な期間にわたって維持される１以上の実施形態では、研磨スラリ内の複数の荷電粒子は、表面電荷に基づいて、研磨面１０８上の径方向に二峰性分布（bimodal distribution）を採用してよい。言い換えると、幾つかの実施形態によれば、正荷電粒子は、中心１０８ｘに近接してより高い濃度を有してよく、縁部１０８ｏに近接してより低い濃度を有してよい。一方で、負荷電粒子は、中心１０８ｘに近接してより低い濃度を有し、縁部１０８ｏに近接してより高い濃度を有する。或いは、その逆である。１以上の実施形態では、粒子分布及び局所的な濃度が、本明細書で説明されるように、磁場B1、B2の方向及び磁場強度を調整することによって、径方向に制御され得る。１以上の実施形態では、コントローラ１９０が、粒子電荷及び粒子線形速度に基づいて磁場を調整することによって、複数の荷電粒子の動きを変化させるための、指示命令が記憶されたコンピュータ可読媒体を含む。

【0045】

[0060] １以上の実施形態では、基板１０の実際の表面プロファイルが、研磨プロセスを開始する前に、例えば、インシトゥ（in situ：その場）又はエクスシトゥ（ex situ：現場外）測定によって予め決定される。幾つかの実施形態では、所定の表面プロファイルと目標表面プロファイルとの間の差が決定される。このような実施形態では、磁場の方向及び磁場強度が、コントローラ１９０を使用して予め設定されて、所定の粒子分布及び局所的な濃度を実現することができる。それは、目標表面プロファイルを実現するように特に設計されている。１以上の実施形態では、表面プロファイルが、例えば、表面の不規則を除去し、表面プロファイルの均一性を高めることによって改善され得る。本明細書で説明される複数の実施形態と組み合わされ得る幾つかの他の実施形態では、実際の表面プロファイルが、１以上のインシトゥセンサ（図示せず）、例えば渦電流センサ及び終点検出センサからの、リアルタイムのフィードバックに基づいて、研磨プロセス中に決定され得る。幾つかの実施形態では、実際の表面プロファイルと目標表面プロファイルとの間の差が、研磨中に継続的に更新される。このような実施形態では、実際の表面プロファイルと目標表面プロファイルとの間の差を最小化するために、研磨面上の複数の荷電粒子の分布を変化させるよう、コントローラ１９０を使用して、磁場の方向及び磁場強度を研磨中に調整することができる。磁場の方向及び磁場強度を制御することによって、表面プロファイルが、研磨プロセス全体を通して精緻化される。磁場の方向及び磁場強度の制御は、時間によって（すなわち、研磨レシピに基づいて）、又は閉ループ制御システムを使用することによって調整され得る。これは、時間の１以上の瞬間において基板の表面の特性を検出することができる、１以上のセンサ（例えば、渦電流及び／または光学センサ）の使用を含む。

【0046】

[0061] １以上の実施形態では、粒子分布及び局所的な濃度が、研磨面１０８上にスラリを保持するように特に設計されている。例えば、荷電粒子p1、p2を研磨面１０８の中心１０８ｘに向けて径方向に移動させることにより、縁部１０８ｏ付近でスラリの量（volume）を低減させることがきる。このような実施形態では、研磨面１０８からのスラリの除去の速度が低減され、スラリの平均滞留時間が増加し、それによって、スラリの消費が低減される。

【0047】

[0062] 図２Ａは、例示的な電磁アセンブリ２０１の概略平面図であり、本明細書で説明される研磨ステーション１００のうちの１以上において使用されてよい。１以上の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、プラテン１０４内に埋め込まれる（図１Ａ）。幾つかの他の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、研磨パッド１０２内に埋め込まれる（図１Ｂ）。幾つかの他の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、基板キャリア１０６内に埋め込まれる（図１Ｃ）。１以上の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、プラテン２０４及び研磨パッド１０２の設置面積と合致する。言い換えると、電磁アセンブリ２０１の中心２０１ｘは、プラテン１０４の回転軸１１２と実質的に整列し、電磁アセンブリ２０１の縁部は、プラテン１０４の縁部と実質的に整列する。

【0048】

[0063] 図２Ａで示されている１以上の実施形態では、電磁アセンブリ２０１が、中心２０１ｘを取り囲んだ複数の異なる同心ゾーン又はリング２０５を有する。ここで、電磁アセンブリ２０１は、合計１０個の同心ゾーンを有する。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、電磁アセンブリ２０１が、２から２０個の同心ゾーンなど、４から１６個の同心ゾーンなど、８から１２個の同心ゾーンなど、１０個の同心ゾーンなどの、２つ以上の同心ゾーンを有する。ここで、各同心円ゾーン２０５の外形は、円形である。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、外形が、多角形、例えば、正方形、ジグザグ、波状、又はそれらの組み合わせであってよい。ここで、各同心ゾーン２０５は、径方向で測定して等しい幅w1を有する。特定の複数の実施形態では、幅w1が、約５mm以上、約５mmから約５０mmなど、約１０mmから約２５mmなど、約２０mmなどである。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、１以上の同心ゾーン２０５が、径方向に異なる幅を有する。ここで、電磁アセンブリ２０１は、回転軸１１２を取り囲むプラテン１０４の中心部分をカバーしない。回転軸１１２は、電磁アセンブリ２０１ｘの中心と整列している。幾つかの実施形態では、最も内側の同心ゾーン２０５ｉから中心２０１ｘまで径方向に測定した幅w2が、約５０mm以下、約５mmから約５０mmなど、約２５mmなどである。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、電磁アセンブリ２０１が、プラテン１０４の中心部分をカバーする。

【0049】

[0064] 幾つかの実施形態では、各同心ゾーン２０５が、複数の電磁デバイス２０２を含む。複数の電磁デバイス２０２は、各々、研磨面１０８と実質的に直交する方向に向けられた磁場を生成するように構成されている。１以上の実施形態では、同心ゾーン２０５内の複数の電磁デバイス２０２の各々が、隣接する同心ゾーン２０５内の複数の電磁デバイス２０２の各々の磁場方向と逆の方向に向けられた磁場を生成する。このような実施形態では、研磨スラリ内の複数の荷電粒子に加えられるローレンツ力の方向が、隣接する同心ゾーン２０５ごとに反転する。例えば、このような実施形態では、最も内側の同心ゾーン２０５ｉ内の複数の電磁デバイス２０２の磁場方向がページから外に出るときに、次の同心ゾーン２０５内の複数の電磁デバイス２０２の磁場方向はページの中に入るなどである。そのような実施形態では、荷電粒子の多峰性分布（multimodal distribution）が生成され得、それによって、交互の同心ゾーン２０５が、正荷電粒子と負荷電粒子の交互の高い濃度と低い濃度を有する。幾つかの他の実施形態では、各同心ゾーンの磁場方向が個別に制御される。幾つかの実施形態では、複数の同心ゾーン２０５が、単一のゾーン（図１Ａ及び図１Ｉ）を使用することと比較して、研磨面１０８上の粒子分布及び局所的な濃度の更なる制御を提供する。今度は、粒子分布及び局所的な濃度の制御を強化することにより、研磨中の基板１０の表面プロファイル制御が強化され得る。

【0050】

[0065] 図２Ｂは、１以上の実施形態による、電磁アセンブリ２０１内の電磁デバイス２０２の複数の電磁石２１０を示す図２Ａの一部分の拡大された概略平面図である。電磁石２１０は、複数のリング状に配置されている。複数のリングは、複数の同心ゾーン２０５の各々の範囲内に周方向に整列している。言い換えると、同じ同心ゾーン２０５内の電磁石２１０は、中心２０１ｘから等しく径方向に間隔を空けられている。幾つかの実施形態では、同心ゾーン２０５のうちの１以上内の電磁石２１０の密度は、１以上の他の同心ゾーン２０５内の密度とは異なる。図２Ｂで示されている１以上の実施形態では、各同心ゾーン２０５内の電磁石２１０の密度が、実質的に同じである。このような実施形態では、各同心ゾーン２０５内の電磁石２１０の数が、中心２０１ｘからの径方向距離Rが増加するにつれて増加する。幾つかの実施形態では、電磁石２１０の密度が、線形インチ当たり約０．１から線形インチ当たり約１０個、線形インチ当たり約０．１から線形インチ当たり約１個など、代替的に、線形インチ当たり約１から線形インチ当たり約５個、代替的に、線形インチ当たり約５から線形インチ当たり約１０個であってよい。幾つかの実施形態では、同じ同心ゾーン２０５内の電磁石２１０の間隔が、約０．１インチから約１０インチ、約０．１インチから約１インチなど、代替的に、約１インチから約５インチ、代替的に、約５インチから約１０インチであってよい。

【0051】

[0066] 電磁アセンブリ２０１の幾つかの実施形態では、電磁石２１０の不均一な径方向間隔を有する電磁アセンブリ２０１を形成することが望ましい場合がある。電磁石２１０が、同心リングとしてではなくセクターに配置又は群化されている場合などである。更に、電磁アセンブリ２０１の幾つかの実施形態では、電磁石２１０の不均等な同心間隔を有する電磁アセンブリ２０１を形成することが望ましい場合がある。したがって、同心リング（例えば、中間同心ゾーン２０５ｍ）内の間隔が、周方向に均一でなくてよい。

【0052】

[0067] 幾つかの実施形態では、電力を使用することなしに磁場を生成することが望ましい場合がある。このような実施形態では、図２Ａ～図２Ｂで示されている複数の電磁石２１０が、複数の永久磁石（図示せず）で置き換えられてよい。有益なことに、永久磁石を使用することによって、複数の電磁石２１０に電力供給するための電気配線に関連付けられた全体的な複雑さが低減される。１以上の実施形態では、各永久磁石の長手軸が、研磨面１０８と実質的に直交するように方向付けられる。幾つかの実施形態では、複数の永久磁石が、１以上の同心リング内の固定された又は調整不可能な磁場を生成するように構成されている。幾つかの実施形態では、複数の永久磁石が、複数の永久磁石の各々の密度、分布プロファイル、方向、及び磁場強度に応じる、磁場を生成するように構成されている。例えば、複数の永久磁石の密度を変化させることが望ましい場合がある。したがって、磁石は、研磨面１０８にわたり変化する固定された磁場を生成するために、研磨パッド１０２又はプラテン１０４内に不均一に分散される。例えば、研磨面１０８の中心及び縁部付近でより高い荷電粒子の密度を取得するために、中間における領域と比較して、研磨面１０８の中心及び縁部付近でより強い磁場を生成するように、磁石を配置することが望ましい場合がある。このスキームに従って荷電粒子を分布させることは、基板の縁部に沿って荷電粒子の濃度を高めることによって、縁部が厚い基板の研磨均一性が改善されてよいことが理解されよう。特定の複数の実施例では、中心２０１ｘ付近の最も内側の同心ゾーン２０５ｉから中間の同心ゾーン２０５ｍまで移動するにつれて密度が減少してよく、中間の同心ゾーン２０５ｍからプラテン１０４の縁部における最も外側の同心ゾーン２０５ｏまで移動するにつれて密度が増加してよい。

【0053】

[0068] 図２Ｃは、電磁デバイス２０２内の例示的な電磁制御回路を示し、本明細書で説明される電磁アセンブリ２０１のうちの１以上において使用されてよい。制御回路は、EM電圧源１５０、及びEM電圧源１５０と電気的に結合された１以上の電磁石２１０を含む。EM電圧源１５０は、電源２０９を含む。電源２０９は、コントローラ１９０から制御信号を受信する。電源２０９は、電磁石２１０内に配置された巻線に所望の極性及び大きさの電圧を供給する。１以上の実施形態では、電磁石２１０の１以上が、コア２１１、及びワイヤー２１３の長さを含む巻線を含む。ここで、ワイヤー２１３は、コア２１１の周りに巻かれている。それによって、ワイヤー２１３は、コイルを形成する。その場合、ワイヤー２１３の隣接するターンは、巻数をもたらす。巻数は、所与の電流における磁場強度に影響を与える（すなわち、磁束密度B=μ_oNI、ここで、μ_oは真空誘電率定数、Nは巻数、Iは電流である）。巻数は電磁石２１０の磁場強度に比例し、例えば、巻数が大きいほどコイル内の電流密度が大きくなり、より強い磁場が発生する。幾つかの実施形態では、コア２１１が、強磁性であり又は強磁性材料から形成される。このような複数の実施形態では、コイルの中心軸が、コイルを貫通する磁束密度を高めるために、コア２１１の長手軸と実質的に整列する。図２Ｃで描かれている１以上の実施形態では、ワイヤー２１３を通る電流が、磁場を生成する。磁場は、コア２１１の長手軸に少なくとも部分的に沿うように方向付けられる。１以上の実施形態では、コア２１１の長手軸が、研磨面１０８と実質的に直交するように方向付けられる。ここで、矢印によって示されている方向の電流は、磁場B1を生成する。磁場B1は、例えばプラテン１０４から基板キャリア１０６（図１Ａ）に向けて、ｙ軸に沿って実質的に上向きに方向付けられる。電流の方向を逆にすると、磁場の方向が逆になり、例えば、逆の磁場B2（ファントムで示されている）を生成する。磁場B2は、例えば基板キャリア１０６からプラテン１０４（図１Ａ）に向けてｙ軸に沿って実質的に下向きに方向付けられる。電流を増減させると、それぞれ、電磁アセンブリ２０１によって生成される磁場強度が比例して増減する。

【0054】

[0069] 図３Ａは、例示的な研磨ステーション３００の概略平面図であり、本明細書で説明される研磨システムのうちの１以上のための研磨ステーションとして使用されてよい。図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ‐３Ｂに沿って切り取られた拡大された側面断面図である。図１Ａの一実施形態と同様に、電磁アセンブリ３０１は、プラテン表面１０５と研磨パッド１０２（図３Ｂ）との間に配置されている。しかし、電磁アセンブリ３０１は、代わりにプラテン１０４又は研磨パッド１０２のうちの一方の範囲内に埋め込まれてもよいと考えられる。図１Ａの一実施形態と同様に、電磁アセンブリ３０１は、複数の電磁石３１０を含む。複数の電磁石３１０は、電磁石２１０を含む図２Ｃの電磁デバイス２０２と同様な１以上の電磁デバイスの中に組み込まれている。しかし、図１Ａの一実施形態とは対照的に、複数の電磁石３１０は、プラテン表面１０５と平行に方向付けられている。それによって、結果として生じる磁場B3は、基板１０が基板キャリア１０６内に配置されたときに、研磨面１０８及び／又は基板１０の表面と実質的に平行に方向付けられる。複数の電磁石３１０の配置は、研磨面１０８及び／又は基板１０の表面にわたって実質的に均一な磁場を生成するように選択されることが望ましい場合がある。図３Ａの一実施形態では、複数の電磁石３１０が、複数の同心リング内に配置される。複数の電磁石３１０は、プラテン１０４に対して径方向に方向付けられる。それによって、結果として生じる磁場B3は、プラテン軸１１２を実質的に通るように方向付けられる。しかし、複数の電磁石３１０は、図３Ａで示されている２つの同心リングとは異なり、単一のリング内又は３つ以上のリング内に配置されてもよいと考えられる。複数の電磁石３１０の数は、研磨面１０８及び／又は基板１０の表面にわたり次のような磁場を生成するように選択されることも望ましい場合がある。すなわち、磁場は、実質的に均一であり、以下でより詳細に説明される研磨及び洗浄動作を実行するために十分な磁場強度を生成することもできる。例えば、各リング内の電磁石３１０の数は、約８から約２４の範囲内、約１６などであってよい。合計で、電磁石３１０の数は、約１６から約４８の範囲内、約２４から約４０など、約３２などであってよい。電磁アセンブリ３０１は、複数の電磁石３１０に電圧を供給するための電圧源３５０（バッテリなど）と電気的に結合されている。電圧源３５０は、コントローラ１９０と通信可能に結合されている。コントローラ１９０は、図１Ａの一実施形態に関してより詳細に説明されている。

【0055】

[0070] 幾つかの他の実施形態（図示せず）では、複数の電磁石３１０が、研磨パッド１０２の縁部に近接して配置され、研磨パッドを径方向に取り囲む。それによって、磁場B3は、研磨パッド１０２の外周の外側から方向付けられる。幾つかの実施形態では、複数の電磁石３１０が、研磨パッド１０２の少なくとも一部分を囲むリングを形成する。複数の電磁石３１０は、磁場B3が基板キャリア１０６のキャリア軸１１０を実質的に通るように方向付けられる。しかし、磁場B3は、キャリア軸１１０とプラテン軸１１２との間に方向付けられてもよく、又はプラテン軸１１２に対して別の角度で方向付けられてもよいと考えられる。このような実施形態では、複数の電磁石３１０が、２から１２個の電磁石、２から６個の電磁石など、３個の電磁石などを含む。このような実施形態では、電磁石３１０が、約１５度以上、約１５度から約４５度など、約１５度から約３０度など、約２２．５度などだけ、間隔を空けられる。
しかし、複数の電磁石３１０の代わりに、１つの電磁石又は電磁リングのみが使用されることも考えられる。

【0056】

[0071] 磁場B3は、本明細書で説明される方法に従って、磁場B1、B2と同様に制御され得、磁場B3は、図１Ｉに関して概説された原理に従って、荷電粒子にローレンツ力を誘導するように動作可能であることが理解されよう。例えば、図３Ｂで示されている１以上の実施形態では、負電荷-pを有し、線形速度v^￣3でページの平面内を右に移動する粒子p3に対して、磁場B^￣3がページの中に入るように方向付けられ、例えば、キャリア軸１１０（図３Ａ）に向けて径方向内向きに方向付けられ、その結果、ページの平面内で下向きに方向付けられた、すなわち、研磨面１０２に向けられたローレンツ力F^￣ _L5がもたらされる。同じ粒子p3が等しく反対の正電荷+qを有する場合、ローレンツ力は、同じ大きさと反対の方向を有し、代わりにページの平面内で上向き、すなわち、基板キャリア１０６に向けられる。

【0057】

[0072] 図３Ａ～図３Ｂで示されている１以上の実施形態では、研磨粒子及び／又はイオンが、本明細書で説明される方法に従って、磁場の方向及び磁場強度を調整することによって制御され得る。図３Ａ～図３Ｂで示されている１以上の実施形態では、磁場が、研磨後のリンス又はデチャックのうちの少なくとも一方の最中に印加される。例えば、研磨後のリンス又はデチャック中に、磁場B3が、洗浄のために印加されてよい。これは、欠陥率を下げるためであり、すなわち、基板キャリア１０６内の基板１０から離れるように、研磨パッド１０２に向けて研磨粒子及び／又はイオンを引き付けることによる。１以上の実施形態では、複数の電磁石３１０が、図１Ａ～図１Ｄの研磨ステーション１００と組み合わされてよい。それによって、磁場及び電場が、研磨後のリンス及びデチャック中に荷電粒子を除去するために組み合わされた効果を及ぼすことができる。特に、研磨後のリンスやデチャック中に磁場の方向を変化させることによって、基板１０の表面から荷電粒子を引き離す助けとなる。

【0058】

[0073] 幾つかの他の実施形態では、研磨中に磁場が印加される。例えば、研磨中、研磨速度を高めるために、磁場を使用して、研磨粒子及び／又はイオンを含むスラリを、基板１０と研磨面１０８との間の界面まで上方に持ち上げることができる。また、研磨速度を低減させるために、磁場を反転させてスラリを界面から引き離すことができる。

【0059】

研磨プロセスクリーナーの実施例
[0074] 図４Ａは、本明細書で提供される開示の１以上の実施形態による、基板１０を洗浄するために使用されてよいブラシボックスクリーナー４１１の側面概略図である。クリーナー４１１は、基板１０を垂直方向に支持するように構成され、基板１０の表側と裏側の両方を洗浄するように構成されている。しかし、クリーナー４１１は、図示されている一実施形態に特に限定されない。例えば、クリーナー４１１は、基板１０を他の配向に支持してよく、又は基板１０の片側（表又は裏）のみを洗浄してよい。クリーナー４１１は、基板１０の両側に配置された一対の回転可能なスクラバー４１０Ａ、４１０Ｂを含む。各スクラバー４１０Ａ、４１０Ｂは、複数のブラシ４１３ａ、４１３ｂを含む。クリーナー４１１は、基板１０を支持するためのプラットフォーム４１５、及び一対のスクラバー４１０Ａ、４１０Ｂを回転させるための機構を含む。プラットフォーム４１５は、複数のローラー４１５ａ（１つのみが図示されている）を含む。複数のローラー４１５ａは、最小の接触で基板１０を垂直に支持するように構成されてよく、基板１０を回転させるように構成されてよい。モータ４１７が、一対のスクラバー４１０Ａ、４１０Ｂに結合され、複数のローラー４１５ａに結合され、各々を選択的に回転させる。

【0060】

[0075] クリーナー４１１は、複数の供給ライン４１９ａ、４１９ｂ、４１９ｃを含む。それらは、クリーナー４１１に流体を搬送するための流体源４２３ａ、４２３ｂと流体結合されている。１以上の実施形態では、流体源４２３ａが、非エッチング流体（例えば、脱イオン水又は洗浄流体）を含む。１以上の実施形態では、流体源４２３ｂが、エッチング流体（例えば、酸及び酸化剤）を含む。一対のスプレーノズル４２５ａ、４２５ｂが、一対のスクラバー４１０Ａ、４１０Ｂの上方に配置される。スプレーノズル４２５ａは、流体源４２３ａから流体を受け取るための供給ライン４１９ａを介して流体源４２３ａと流体結合されている。同様に、スプレーノズル４２５ｂは、流体源４２３ａから流体を受け取るための供給ライン４１９ｂを介して流体源４２３ａと流体結合されている。スプレーノズル４２５ｂはまた、流体源４２３ｂから流体を受け取るための供給ライン４１９ｃを介して流体源４２３ｂとも流体結合されている。コントローラ４２７は、スプレーノズル４２５ａ、４２５ｂの各々と通信可能に結合されている。コントローラ４２７はまた、流体源４２３ａ、４２３ｂの各々とも通信可能に結合され、クリーナー４１１に供給されるはずの流体を移動させるための指示命令を含む。

【0061】

[0076] 動作では、スクラバー４１０Ａ、４１０Ｂが、反対方向に回転し、第１の方向（例えば、下向き）へ基板１０に力を加える一方で、基板１０は、ローラー４１５ａの回転によって時計回り又は反時計回りのいずれかで回転する。同時に、基板１０に１以上の流体を付加するためのスプレーノズル４２５ａ、４２５ｂに１以上の流体が供給される。

【0062】

[0077] 図４Ａで示されている１以上の実施形態では、電場が基板１０に印加され得るように、クリーナー４１１が構築され配置される。１以上の実施形態では、流体源４２３ａ、４２３ｂのうちの一方からの流体が、表面に付加されたときに、印加された電場が、基板１０の表面から荷電粒子を引き離すように構成されている。ここで、スクラバー４１０Ａ、４１０Ｂは、それぞれの電極４２１、４２２を含む。１以上の実施形態では、電極４２１、４２２の各々が、電圧源４１０（例えば、バッテリ）のいずれか反対の端子と電気的に結合される。電極４２１、４２２は、基板１０の表面と少なくとも部分的に直交するように互いから間隔を空けられる。電圧源１５０、１５５と同様に、電圧源４１０は、電極４２１、４２２に電圧を供給するように構成されている。ここで、第１の極性を有する電圧を供給することによって、電場E3が生成される。電場E3は、電極４２１から電極４２２に向けてｘ軸に沿って基板１０を実質的に側方に貫通するように方向付けられる。１以上の実施形態では、電圧源４１０が、電場E3の方向及び電場強度を制御するためのコントローラ１９０と通信可能に結合される。特定の複数の実施形態では、電界E3が、インシトゥセンサからのリアルタイムフィードバックに基づいて制御される。

【0063】

[0078] 動作では、電場E3の印加が、図１Ｄに関して本明細書で説明された方法に従って、基板１０の表面上の複数の荷電粒子にクーロン力を加える。クーロン力は、特定の粒子を基板１０の表面から選択的に引き離すことができる。電荷に基づいて粒子を選択的に除去することは、洗浄速度及び洗浄効率を高め得る。電場E3は、負荷電粒子を正電極４２１に向けて引き付け、正荷電粒子を正電極４２１から引き離し、負電極４２２に向かわせる。したがって、電場E3は、負荷電粒子を、正電極４２１に対向する基板１０の表面から選択的に除去することによって、洗浄を強化する。同様に、電界E3は、負電極４２２に対向する基板１０の表面上の正荷電粒子を選択的に除去することによって、洗浄を強化する。電極４２１、４２２の極性を逆にすることによって、逆の洗浄作用効果を実現することができる。したがって、幾つかの実施形態では、洗浄プロセス中に電極の一方又は両方に印加される相対的なDC電圧極性を１以上の回数入れ替える（例えば、負／正から正／負へ）ことによって、生成される電場の極性を反転させることが望ましい場合がある。幾つかの実施形態では、パルス状のDC電圧を使用することが望ましい場合がある。パルス状のDC電圧は、オン／オフ又は正／負の間で切り替えられ得る。パルス時間は、約１秒から約１２０秒であってよく、停止時間は、約０．１秒から約１０秒であってよい。例えば、パルス状のDC電圧は、２秒間のオンと２秒間のオフの間で切り替えられ得る。代替的に、パルス状のDC電圧は、２秒間の正と２秒間の負の間で切り替えられ得る。しかし、切り替えは、任意の適切な時間枠において生じ得ると考えられる。幾つかの実施形態では、電極の間で交互の電場方向を実現するために、電極の一方又は両方に印加されるAC電圧源を使用することが望ましい場合がある。

【0064】

[0079] 図４Ａで示されている１以上の他の実施形態では、一対の外部電極４３１、４３２が、スクラバー４１０Ａ、４１０Ｂ内に配置される基板１０の表面に隣接して配置される。ここで、電極４３１は、AC電圧源４３４と電気的に結合され、電極４３２は接地される。ここで、第１の極性を有する電圧を供給することによって、電場E4が生成される。電場E4は、電極４３１から対向する電極４３２に向けてｘ軸に沿って基板１０を実質的に側方に貫通するように方向付けられる。１以上の実施形態では、AC電圧源４３４が、電場E4の方向及び電場強度を制御するためのコントローラ１９０と通信可能に結合される。動作では、電極４３１、４３２が、電極４２１、４２２に関して本明細書で説明された方法に従って、基板１０の洗浄を改善するように動作可能である。１以上の実施形態では、クリーナー４１１が、電場E3、電場E4、又はそれらの両方を印加するように構成される。

【0065】

[0080] 図４Ｂは、垂直に方向付けられた基板１０の外側縁部の周りに配置された複数の電磁石４１０（例えば、電磁デバイス２０２）を含む、電磁アセンブリ４０１の概略図である。電磁アセンブリ４０１は、図４Ａのクリーナー４１１と組み合わせて使用されてよい。複数の電磁石４１０は、環状リング４４０に結合されている。電磁アセンブリ４０１は、複数の電磁石４１０に電圧を供給するための電圧源４５０（例えば、バッテリ）と電気的に結合されている。電圧源４５０は、コントローラ１９０と通信可能に結合されている。本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る１以上の実施形態では、クリーナー４１１が、磁場B4を誘導するための複数の電磁石４１０を含む。磁場B4は、図４Ｂで示されているように、基板１０の中心から径方向外向きに向けられている。幾つかの実施形態では、複数の電磁石４１０が、磁場B4が基板１０の外周の周りで実質的に均一になるように方向付けられる。特定の複数の実施形態では、磁束密度が、基板１０の中心よりも縁部でより大きく、基板１０の中心と比較して縁部において粒子除去のより高い速度がもたらされる。各個別の電磁石４１０の磁極は、基板１０の表面と平行に整列し、同じ方向に向けられる（例えば、各N個の磁極は径方向外側を向いている）。磁場B4は、本明細書で説明される方法に従って、磁場B1、B2と同様に制御され得ることが理解されよう。荷電粒子にローレンツ力を誘導する磁場B4の動作性については、図４Ｃに関して以下でより詳細に説明される。

【0066】

[0081] 図４Ｃは、図４Ｂの線４Ｃ‐４Ｃに沿って切り取られた拡大された側面断面図である。図４Ｃで示されている１以上の実施形態では、負電荷-pを有し、線形速度v^￣4でページの平面内を右に移動する粒子p4に対して、磁場B^￣4がページから外に出るように方向付けられ、例えば、基板１０（図４Ｂ）の中心から径方向外向きに方向付けられ、その結果、ページの平面内で上向きに方向付けられた、すなわち、基板１０から離れるように方向付けられたローレンツ力F^￣ _L6がもたらされる。

【0067】

[0082] 図４Ｂ～図４Ｃで示されている１以上の実施形態では、本明細書で説明される方法に従って、磁場の方向及び磁場強度を調整することによって、ブラシボックス洗浄中に基板１０からの粒子除去が制御され得る。例えば、洗浄中、磁場B4は、荷電粒子を基板１０から離すように引っ張り、スクラバー４１０Ａ、４１０Ｂに向かわせるために印加されてよい。１以上の実施形態では、電場E3、E4のうちの１以上が、磁場B4と組み合わされ得、基板１０の表面から荷電粒子をより効果的に引き離すために、各個別の力よりも大きい付加力を生成するよう、同じ方向に働く。

【0068】

[0083] １以上の実施形態では、本明細書で説明される装置及び方法が、既存のポリッシャー及びクリーナーと互換性がある。１以上の実施形態では、本明細書で説明される装置及び方法が、金属CMP、誘電体CMP、他の半導体材料CMP、及びそれらの組み合わせと互換性がある。

【0069】

[0084] 上記は、本開示の複数の実施形態を対象とするが、本開示の他の及び更なる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図1H】

【図1I】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【国際調査報告】