特表 2024-508561 化学機械平坦化スラリー処理技術並びにそれを使用して基板を研磨するためのシステム及び方法

(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】2024-02-27

(54)【発明の名称】化学機械平坦化スラリー処理技術並びにそれを使用して基板を研磨するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240219BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20240219BHJP

   B24B 57/02 20060101ALI20240219BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 621D

B24B37/00 K

B24B57/02

C09K3/14 550Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023574110

(86)(22)【出願日】2022-02-07

(85)【翻訳文提出日】2023-10-12

(86)【国際出願番号】 US2022015424

(87)【国際公開番号】W WO2022177767

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】63/149,733

(32)【優先日】2021-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/150,683

(32)【優先日】2021-02-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/165,444

(32)【優先日】2021-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/186,343

(32)【優先日】2021-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/188,305

(32)【優先日】2021-05-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/211,083

(32)【優先日】2021-06-16

(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】523311708

【氏名又は名称】アラカ， インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＲＡＣＡ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100095577

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 富雅

(72)【発明者】

【氏名】フィリポッシアン， アラ

(72)【発明者】

【氏名】サンプルノ， ヤサ

(72)【発明者】

【氏名】ケラハー， ジェイソン

(72)【発明者】

【氏名】ワートマン‐オット， キャサリン

(72)【発明者】

【氏名】リンハート， アビゲイル

(72)【発明者】

【氏名】カウエ， キアナ エー．

【テーマコード（参考）】

3C047

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C047FF08

3C047GG15

3C047GG18

3C158AA07

3C158AA19

3C158AC02

3C158AC04

3C158BA09

3C158CB02

3C158CB03

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

3C158EB05

3C158ED10

3C158ED23

3C158ED26

5F057AA05

5F057AA14

5F057AA44

5F057BA15

5F057BB14

5F057BB21

5F057BB31

5F057CA12

5F057DA03

5F057DA31

5F057FA42

(57)【要約】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）システム、装置及び方法であって、ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）システム、装置、及び方法。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【請求項2】

前記ＣＭＰスラリーの供給源に材料添加剤を適用することによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質することを更に含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項3】

前記材料添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付ける前に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に適用される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項4】

前記材料添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けるのと同時に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に適用される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項5】

前記ＣＭＰスラリーの供給源が、機械又は電磁波エネルギーのうちの前記少なくとも１つの前記供給源を前記ウエハ研磨装置に方向付けることと、前記ウエハ研磨装置において、前記ＣＭＰスラリーの供給源に前記材料添加剤を適用することと、によって改質される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項6】

前記添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの前記少なくとも１つによって改質される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項7】

前記ＣＭＰスラリーの供給源が、封止された容器内の前記機械エネルギーの供給源によって改質され、前記改質されたＣＭＰスラリーの前記流れを前記ウエハ研磨装置に適用することが、前記改質されたＣＭＰスラリーを前記封止された容器から前記ウエハ研磨装置に出力することを含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項8】

前記封止された容器が、
容器ハウジングであって、前記容器ハウジングの内部への開口部を有し、前記内部が、前記ＣＭＰスラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、
前記容器ハウジングの前記開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、
入口及び出口であって、前記カバーシールシステムを通って延在し、前記入口から前記容器ハウジングの前記内部を通り、前記出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、を含む、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項9】

前記機械波エネルギーが、前記封止された容器内で発生する音響エネルギーである、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項10】

前記電磁波エネルギーが、前記封止された容器と前記ウエハ研磨装置との間の前記ＣＭＰスラリーの前記流れに沿って発生する光である、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項11】

前記機械波エネルギーが、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに前記光が適用された後に、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに適用される音響エネルギーである、請求項１０に記載のＣＭＰ方法。

【請求項12】

前記機械波エネルギーが、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに前記光が適用される前に、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに適用される音響エネルギーである、請求項１０に記載のＣＭＰ方法。

【請求項13】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、音響エネルギー及び光の両方を含み、前記音響エネルギーが、前記光が前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる前に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項14】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、前記ＣＭＰスラリーの供給源に同時に適用される、音響エネルギー及び光の両方を含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項15】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、音響エネルギー及び光の両方を含み、前記音響エネルギーが、前記光が前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられた後に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項16】

前記ウエハ研磨装置上で回転する前記基板に対して、前記ＣＭＰスラリーの供給源を出力するためのスラリー注入システムを位置決めすることを更に含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項17】

スラリー処理システムであって、
容器ハウジングであって、前記容器ハウジングの内部への開口部を有し、前記内部が、化学機械平坦化（ＣＭＰ）スラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、
前記容器ハウジングの前記開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、
入口及び出口であって、前記カバーシールシステムを通って延在し、前記入口から前記容器ハウジングの前記内部を通り、前記出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、
前記連続的なスラリー流路に沿って流れる前記ＣＭＰスラリーに、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源を方向付ける、エネルギー産生デバイスと、を備える、スラリー処理システム。

【請求項18】

前記カバーシールシステムが、
保持リング要素であって、そこを通って前記入口及び前記出口が延在する、保持リング要素と、
前記容器ハウジングの周りの溝に位置決めされたせん断リングであって、前記保持リング要素とともに密封境界面を形成する、せん断リングと、
前記保持リング要素とともに密封境界面を形成する、滑合要素と、を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項19】

前記滑合要素が、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分を含み、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分のうちの少なくとも一方が、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分のうちの他方における穴に挿入されるように構成されている、ロッドを含み、前記カバーシールシステムが、前記保持リング要素の周りで、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分を一緒に結合し、かつ、前記容器ハウジングの周りで、前記せん断リングを結合する力を生成するために、前記穴の前記ロッドの周りに位置決めされている、蝶ナットを含む、請求項１８に記載のスラリー処理システム。

【請求項20】

閉じ込められた空気が前記容器ハウジングから逃げることを可能にするために、前記カバーシールシステムを通って延在する前記入口及び前記出口に連設された、通気管を更に備える、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項21】

酸素又はオゾンを注入又は浸透させるための、ガス入口管を更に備える、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項22】

前記滑合要素が、前記保持リング要素と結合するときにシールを形成するためにねじ切りされている、前記第１の部分及び前記第２の部分によって形成された、半球状の内部を有する、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項23】

前記ＣＭＰスラリーが、前記ウエハ研磨装置上の基板と化学的に連通するように構築されており、前記基板の上層が、銅、タングステン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、アルミニウム、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金から形成されている、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項24】

前記エネルギー産生デバイスが、前記連続的なスラリー流路に沿って前記ＣＭＰスラリーを音響的に活性化するための音波エネルギーを生成するもう１つのトランスデューサなどを有する、音波生成機構を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項25】

前記エネルギー産生デバイスが、前記ＣＭＰスラリーに照射するように構築及び配置されている光源を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項26】

前記ＣＭＰスラリーが、配位子を酸化させるために、前記光源によって照射される金属配位子錯体を形成するように、少なくとも１つの配位子錯化剤、及び金属を含む、請求項２５に記載のスラリー処理システム。

【請求項27】

前記配位子錯化剤が、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン、及びグリシンのうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載のスラリー処理システム。

【請求項28】

前記ＣＭＰスラリーが、高分子ポリマーと、複合添加剤と、を含む、ポリマーベースのナノコンポジットスラリーを含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項29】

前記エネルギー産生デバイスが、前記ウエハ研磨装置によって実行された研磨作業において、ＳｉＣ基板の表面層を除去するために、メガソニックエネルギーを用いる第１のデバイスと、前記ＳｉＣ基板と化学的に接触する前記ＣＭＰスラリーに方向付けられた光波を用いる第２のデバイスと、を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項30】

前記ウエハ研磨装置上で回転する基板に前記ＣＭＰスラリーの供給源を出力するための、前記ウエハ研磨装置に対して位置決めされているスラリー注入システムを更に備える、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項31】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
音響エネルギーの供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【請求項32】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
光源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本出願は、２０２１年２月１６日出願の「ＳＯＮＩＣＡＴＥＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ－ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＬＡＮＡＲＩＺＡＴＩＯＮ（ＣＭＰ）」という名称の米国特許仮出願第６３／１４９，７３３号、２０２１年２月１８日出願の「ＬＩＧＨＴ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ－ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＬＡＮＡＲＩＺＡＴＩＯＮ（ＣＭＰ）」という名称の米国特許仮出願第６３／１５０，６８３号、２０２１年３月２４日出願の「ＳＬＵＲＲＹ ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＳＩＤＥ ＣＡＲ ＡＮＤ ＥＮＤ－ＥＦＦＥＣＴＯＲＳ」という名称の米国特許仮出願第６３／１６５，４４４号、２０２１年５月１０日出願の「ＲＥＡＬ－ＴＩＭＥ ＰＡＤ－ＬＥＶＥＬ ＳＬＵＲＲＹ ＥＦＦＬＵＥＮＴ ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＣＭＰ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」という名称の米国特許仮出願第６３／１８６，３４３号、２０２１年５月１３日出願の「ＳＩＬＩＣＯＮ ＣＡＲＢＩＤＥ（ＳＩＣ）ＷＡＦＥＲ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＷＩＴＨ ＮＯＶＥＬ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲＭＵＬＡＴＩＯＮＳ ＡＮＤ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」という名称の米国特許仮出願第６３／１８８，３０５号、２０２１年６月１６日出願の「ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＥＮＡＢＬＩＮＧ ＤＩＲＥＣＴ ＡＮＤ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＣＭＰ ＯＲ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＳＬＵＲＲＹ ＳＯＮＩＣＡＴＩＯＮ」という名称の米国特許仮出願第６３／２１１，０８３号の利益及び優先権を主張するものであり、上記出願の各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、米国特許第８，１９７，３０６号、同第８，８４５，３９５号、同第９，２９６，０８８号、韓国特許第１，３９４，７４５号、日本特許第５，５７４，５９７号、及び台湾特許第Ｉ４８６，２３３号に関連し、上記特許の各々の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、概して、半導体製造プロセス用の化学機械平坦化（Chemical Mechanical Planarization、ＣＭＰ）に関する。より具体的には、本開示は、スラリー配合物に対する増強、並びに、半導体ウエハなどの基板を研磨するための装置及びプロセスに関する。

【背景技術】

【0003】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）は、集積回路（integrated circuit、ＩＣ）製造中に、基板、例えばウエハ上で材料除去を実行し、金属層、ポリシリコン層及び／又は誘電体層を平坦化する、半導体製造プロセスの一部である。ＣＭＰは、化学反応を実行し、研磨粒子を適用することによって機械力を適用して、層を形成する金属堆積物などを除去することができる。

【0004】

ＣＭＰプロセスは、一般に、ウエハが位置決めされている回転式基板研磨機に、化学物質と研磨粒子の組み合わせを適用するために、スラリーの供給源を研磨パッドに出力する装置を含む、スラリー分配システムの使用を含む。適切なシステムがなければ、スラリー材料の種類及び特性、並びにスラリーが適用される方法は、より低い材料除去速度、必要以上に大きいスラリー消費、ウエハ上の望ましくない表面の傷又は他の欠陥をもたらし得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一態様では、本発明の概念は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法を提供する。

【0006】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰ方法は、ＣＭＰスラリーの供給源に材料添加剤を適用することによって、ＣＭＰスラリーの供給源を改質することを更に含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、材料添加剤は、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付ける前に、ＣＭＰスラリーの供給源に適用される。

【0008】

いくつかの実施形態では、材料添加剤は、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付けるのと同時に、ＣＭＰスラリーの供給源に適用される。

【0009】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリーの供給源は、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源をウエハ研磨装置におけるＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることと、ウエハ研磨装置において、ＣＭＰスラリーの供給源に材料添加剤を適用することと、によって改質される。

【0010】

いくつかの実施形態では、添加剤は、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つによって改質される。

【0011】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリーの供給源は、封止された容器内の機械エネルギーの供給源によって改質され、改質されたＣＭＰスラリーの流れをウエハ研磨装置に適用することは、改質されたＣＭＰスラリーを封止された容器からウエハ研磨装置に出力することを含む。

【0012】

いくつかの実施形態では、封止された容器は、容器ハウジングであって、ハウジングの内部への開口部を有し、内部が、ＣＭＰスラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、容器ハウジングの開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、入口及び出口であって、カバーシールシステムを通って延在し、入口から容器ハウジングの内部を通り、出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、を含む。

【0013】

いくつかの実施形態では、機械波エネルギーは、封止された容器内で発生する音響エネルギーである。

【0014】

いくつかの実施形態では、電磁波エネルギーが、封止された容器とウエハ研磨装置との間のＣＭＰスラリーの流れに沿って発生する光である。

【0015】

いくつかの実施形態では、機械波エネルギーは、ＣＭＰスラリーの流れに光が適用された後に、ＣＭＰスラリーの流れに適用される音響エネルギーである。

【0016】

いくつかの実施形態では、機械波エネルギーは、ＣＭＰスラリーの流れに光が適用される前に、ＣＭＰスラリーの流れに適用される音響エネルギーである。

【0017】

いくつかの実施形態では、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源は、音響エネルギー及び光の両方を含み、音響エネルギーが、光がＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる前に、ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる。

【0018】

いくつかの実施形態では、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源は、ＣＭＰスラリーの供給源に同時に適用される、音響エネルギー及び光の両方を含む。

【0019】

いくつかの実施形態では、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源は、音響エネルギー及び光の両方を含み、音響エネルギーは、光がＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられた後に、ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる。

【0020】

別の態様では、本発明の概念は、スラリー処理システムであって、容器ハウジングであって、容器ハウジングの内部への開口部を有し、内部が、化学機械平坦化（ＣＭＰ）スラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、容器ハウジングの開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、入口及び出口であって、カバーシールシステムを通って延在し、入口から容器ハウジングの内部を通り、出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、連続的なスラリー流路に沿って流れるＣＭＰスラリーに、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源を方向付ける、エネルギー産生デバイスと、を備える、スラリー処理システムを提供する。

【0021】

いくつかの実施形態では、カバーシールシステムは、保持リング要素であって、そこを通って入口及び出口が延在する、保持リング要素と、容器ハウジングの周りの溝に位置決めされたせん断リングであって、保持リング要素とともに密封境界面を形成する、せん断リングと、保持リング要素とともに密封境界面を形成する、滑合要素と、を含む。

【0022】

いくつかの実施形態では、滑合要素は、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分を含み、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分のうちの少なくとも一方は、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分のうちの他方における穴に挿入されるように構成されている、ロッドを含み、カバーシールシステムは、保持リング要素の周りで、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分を一緒に結合し、かつ、容器ハウジングの周りで、せん断リングを結合する力を生成するために、穴のロッドの周りに位置決めされている、蝶ナットを含む。

【0023】

いくつかの実施形態では、スラリー処理システムは、閉じ込められた空気が容器ハウジングから逃げることを可能にするために、カバーシールシステムを通って延在する入口及び出口に連設された、通気管を更に備える。

【0024】

いくつかの実施形態では、スラリー処理システムは、酸素又はオゾンを注入又は浸透させるための、ガス入口管を更に備える。

【0025】

いくつかの実施形態では、滑合要素は、保持リング要素と結合するときにシールを形成するためにねじ切りされている、第１の部分及び第２の部分によって形成された、半球状の内部を有する。

【0026】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリーは、ウエハ研磨装置上の基板と化学的に連通するように構築されており、基板の上層は、銅、タングステン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、アルミニウム、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金から形成されている。

【0027】

いくつかの実施形態では、エネルギー産生デバイスは、連続的なスラリー流路に沿ってＣＭＰスラリーを音響的に活性化するための音波エネルギーを生成するもう１つ以上のトランスデューサなどを有する、音波生成機構を含む。

【0028】

いくつかの実施形態では、エネルギー産生デバイスは、ＣＭＰスラリーに照射するように構築及び配置されている光源を含む。

【0029】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリーは、配位子を酸化させるために、光源によって照射される金属配位子錯体を形成するように、少なくとも１つの配位子錯化剤、及び金属酸化物を含む。

【0030】

いくつかの実施形態では、配位子錯化剤は、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン、及びグリシンのうちの少なくとも１つを含む。

【0031】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリーは、高分子ポリマーと、複合添加剤と、を含む、ポリマーベースのナノコンポジットスラリーを含む。

【0032】

いくつかの実施形態では、エネルギー産生デバイスは、ウエハ研磨装置によって実行された研磨作業において、ＳｉＣ基板の表面層を除去するために、メガソニックエネルギーを用いる第１のデバイスと、ＳｉＣ基板と化学的に接触するＣＭＰスラリーに方向付けられた光波を用いる第２のデバイスと、を含む。

【0033】

別の態様では、本発明の概念は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、音響エネルギーの供給源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法を提供する。

【0034】

別の態様では、本発明の概念は、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、ＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、光源をＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することと、改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法を提供する。

【0035】

追加の利点及び新規な特徴は、一部は以下の説明に記載され、以下及び添付の図面を検討することによって当業者に部分的に明らかになるか、又は例の作製又は作業によって習得され得る。本教示の利点は、以下で考察される詳細な実施例に記載される方法、手段、及び組み合わせの様々な態様の実践又は使用によって実現及び達成され得る。

【図面の簡単な説明】

【0036】

図面は、限定ではなく例としてのみ、本教示による、１つ以上の実施態様を示す。図面では、同様の参照番号は、同じ又は類似の要素を指す。

【図1】いくつかの実施形態による、ＣＭＰスラリー処理システムの要素を例解する略図である。

【図2A】いくつかの実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。

【図2B】他の実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。

【図2C】他の実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。

【図2D】他の実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。

【図2E】他の実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。

【図3】いくつかの実施形態による、ＣＭＰスラリー処理システムの概略図である。

【図4A】いくつかの実施形態による、スラリー処理システムの斜視図である。

【図4B】図４のスラリー処理システムの上面図である。

【図4C】容器ハウジングの内部を例解するために、カバーシールシステムが容器ハウジングから取り外されている、図４のスラリー処理システムの上面図である。

【図5】図４のスラリー処理システムの断面正面図である。

【図6A】図４及び図５のスラリー処理システムの分解図である。

【図6B】図４～図６のスラリー処理システムの封止領域の近接断面正面図である。

【図7】スラリーの使用を含む異なるＣＭＰプロセスで比較した、材料除去速度を例解する棒グラフである。

【図8】いくつかの実施形態による、スラリー処理システムと組み合わせたスラリー注入システムの動作を例解する略図である。

【図9A】いくつかの実施形態による、スラリー処理システムの光生成システムの動作を例解するフロー図である。

【図9B】他の実施形態による、スラリー処理システムの光生成システムの動作を例解するフロー図である。

【図9C】他の実施形態による、スラリー処理システムの動作を例解するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下の詳細な説明では、関連する教示の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が例として記載される。しかしながら、本教示がそのような詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の方法、手順、構成要素及び／又は回路が、詳細なしに比較的高レベルで説明されている。

【0038】

図１は、いくつかの実施形態による、ＣＭＰプロセス用のスラリー処理システム１０のブロック図である。スラリー処理システム１０は、スラリーの供給源を提供するように構築及び配置されており、スラリーの供給源は、スラリー保持槽１１４に保管された最初のスラリーの供給源１７（図２Ａに示される）、又は、１つ以上の材料添加剤１３１（単に添加剤、例えば、化学添加剤と称される）によって増強若しくは改質された、改質されたスラリー１７Ａ（図１に示される）のいずれかである。いくつかの実施形態では、改質されたスラリー１７Ａは、例えば、スラリー保持槽１１４から出力され、スラリー分配システム１１０によって受容され、ウエハ研磨装置１０２であって、装置１０２の研磨パッド１０３上でウエハ２０を回転させる研磨ヘッド１０４を含む、ウエハ研磨装置１０２に出力された後、機械エネルギー及び／又は電磁エネルギー供給源によって、代替的に又は追加的に増強又は改質される。研磨パッド１０３は、同心溝付き又はＸＹ溝付きポリウレタン系パッドであり得るか、又は、別のパッド構成若しくは構築材料を有し得る。ＣＭＰウエハ又は基板研磨システム１０２は、サーボモータ及び／又はインバータモータなどのモータ、電子機器、アクチュエータ、ウエハキャリア、ロボット及びウエハハンドリング部品、温度センサ、保持リング、せん断力トランスデューサ及び垂直力トランスデューサ、ＩＲ検出器などの、他の周知の構成要素を含み得るが、簡潔にするために図示されていない。いくつかの実施形態では、ウエハキャリアは、０．６～８ＰＳＩの範囲の平均圧力を提供し、１５～２００ＲＰＭで回転するが、これに限定されない。研磨するための基板２０の最上層は、例えば、基板２０を形成する材料と化学的に反応することができるスラリーの使用を必要とするシャロートレンチアイソレーション（shallow trench isolation、ＳＴＩ）ＣＭＰ用途に使用される、銅、タングステン、アルミニウム、ポリシリコン、二酸化ケイ素、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金などの、１つ以上の材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、基板２０は、２００ｍｍ又は３００ｍｍのウエハサイズを有するが、これに限定されない。最初のスラリーの供給源１７又は改質されたスラリー１７Ａは、スラリー分配システム１１０によって研磨パッド１０３に供給される。上で説明されるように、研磨パッド１０３上に示されたスラリー１７は、既製の又は純粋なスラリーの供給源１７であり得るか、又は他の実施形態では、材料添加剤１３１によって改質され得、改質されたスラリー１７Ａと称される。

【0039】

いくつかの実施形態では、スラリー分配システム１１０は、１つ以上のスラリー保持槽１１４と、１つ以上の添加剤保持装置１１６と、波エネルギー供給源１３３と、スラリー分配システム１１０とを含む。

【0040】

スラリー保持槽１１４及び／又は添加剤保持装置１１６は、貯蔵タンク、並びに他の化学添加剤送達機構、バッフル、レベルセンサ、化学センサ、ポンプ、撹拌器、フィルタ、搭載コンピュータ及びコントローラ、流量計などであり得る。いくつかの実施形態では、スラリー保持槽１１４は、本明細書において説明される、混合器、ポンプ、及びセンサを含む２０リットルタンクであり得る。スラリー分配システム１１０のこれらの要素は、例えば、スラリー１７を撹拌すること、混合すること、濾過すること、循環すること、又は別様に分配することによって、スラリーの供給源１７の品質を制御することができる。いくつかの実施形態では、スラリー分配システム１１０は、１０～５００ｃｃ／分の範囲の流量を提示するが、それに限定されず、本明細書の実施形態によって例解される。

【0041】

いくつかの実施形態では、波エネルギー供給源１３３は、スラリー分配システム１１０の貯蔵領域内のスラリー液を音響的に活性化するための機械波（例えば、音波、キャビテーション、振動など）を生成する１つ以上のトランスデューサなど（図示せず）を有する、音波生成機構を含む。いくつかの実施形態では、音波生成機構は、メガソニック、超音波、又は関連する音響周波数スペクトルの音響エネルギーを方向付けることができる。基板表面へのスラリーの適用により、基板表面上の（連続的に研磨されている）不動態化層が、スラリーとの化学反応によって、より軟質かつより低密度になることを可能にし、スラリーの超音波処理によって増強され得る。そうする際に、パッド１０３上にスラリーを分配する前の超音波処理プロセス中にスラリーに適用された超音波処理エネルギーに応えて、銅、タングステン、ポリシリコン、アルミニウム、二酸化ケイ素、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金で作製された膜に対する材料除去速度（material removal rates、ＲＲ）及び／又は他の除去の特徴は、超音波処理なしと比較してより高い。更に、超音波処理されたスラリーとの電磁波活性化化学反応によって形成された、前述の軟化不動態化層は、銅、タングステン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、アルミニウム、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金で作製された膜に関しては、より低いウエハレベル欠陥、及びより良好な研磨表面品質をもたらし得る。除去速度は研磨時間に反比例するので、より高い材料除去速度が好ましい。したがって、生産時間がより短くなると、ウエハスループットが上昇するので、集積回路製造工場におけるＣＭＰモジュールの生産性が増加する。また、結果として生じるより短い研磨時間は、ＣＭＰプロセスを通してウエハを研磨するために必要とされるスラリーがより少ないことを意味する。これは、スラリーがＣＭＰモジュールにおいて最も高価な消耗品であるので、コスト上の利点をもたらす。更に、スラリーは、環境にとって危険である可能性があり、また、処理及び合法的に廃棄するのに費用もかかるので、環境に配慮した製造への適切なステップでもある。更に、過度の欠陥は製品歩留まりを低減させるので、より低いウエハレベル欠陥を達成することが好ましい。したがって、欠陥レベルのいかなる低減、及び研磨される材料の表面仕上げの品質は、生産性を向上させる。

【0042】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリー処理システム１０の波エネルギー供給源１３３は、例えば、図９Ａ～図９Ｃに示される、スラリーの供給源１７に照射するように構築及び配置されている、電磁波の供給源（例えば、光波エネルギー供給源）を含む。いくつかの実施形態では、改質されたスラリー１７Ａは、ＣＭＰ作業用の光活性スラリーを生成するために、波エネルギー供給源１３３の光源エネルギー供給源１１２（図９Ａ～図９Ｃを参照のこと）による照射時に配位子－金属間電荷移動（ligand-to-metal-charge-transfer、ＬＭＣＴ）を誘導するための、材料添加剤を含む。例えば、光波エネルギー供給源１１２により電磁放射の波長又は強度を変調することによって、除去速度及び他のプロセス性能パラメータをウエハレベルで変調することができる。光の波長は、２００～８００ｎｍの範囲であり得るが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、研磨パッド１０３上に分配する前にスラリーに照射するための波エネルギー供給源１３３（図１に示される）の光波エネルギー供給源は、研磨パッド１０３の近位にある。これらの同じ実施形態では、波エネルギー供給源１３３の音響源（図１には図示せず）は、スラリー分配システムと一体化されているか、又はその一部である（例えば、図３～図６に示される）。

【0043】

スラリー処理システム１０は、専用プロセッサ１２０を介してウエハ研磨装置１０２及びスラリー分配システム１１０と通信する、データ分析及び報告コンピュータ１２を含み得る。プロセッサ１２０は、研磨機及び注入器の動作を管理及び制御するために、コントローラ１２２と通信することができる。

【0044】

図２Ａは、いくつかの実施形態による、ＣＭＰ方法のフロー図である。いくつかの実施形態では、方法２００は、図１のＣＭＰスラリー処理システム１０の一部又は全部の要素を含み得る。

【0045】

方法２００は、ステップ２０２から開始することができ、本ステップでは、スラリーの供給源１７は、１つ以上の材料添加剤１３１、例えば、化学添加剤を含む、改質されたスラリー１７Ａを形成するように改質される。他の実施形態では、スラリーは未改質であり、例えば、既製のスラリー又は他の市販のスラリー１７である。材料添加剤１３１は、例えば、以下の実施例で説明される、それらの機能に基づいて選択され得る。他の実施形態では、他のスラリー添加剤は、例えば、以下の実施例で説明される、液体表面張力、及び基板との接触角を修正することができる。

【0046】

ステップ２０４では、機械エネルギー、例えば、音波エネルギー、及び／又は電磁エネルギー、例えば、光波エネルギーの供給源が、改質されたスラリー１７Ａに適用される。いくつかの実施形態では、方法２００は、ステップ２０２を含まず、直接ステップ２０４に進み、この場合、既製の又は未改質のスラリー１７は、添加剤１３１を含まない。いくつかの実施形態では、スラリーは、ステップ２０６で、ＣＭＰプロセスなどの一部として、研磨パッド１０３上に分配する前に、波エネルギー供給源１３３によって実行されるメガ音波処理及び／又は光増強プロセスを通って流れることができる。いくつかの実施形態では、波エネルギー供給源１３３の光波エネルギー供給源で励起されたときに、材料除去速度を増加させることができる光活性速度増強材料が、スラリーに添加される。いくつかの実施形態では、ステップ２０２の材料添加剤に加えて又はその代わりに、光活性複合ビヒクルを含む添加剤が適用される。いくつかの実施形態では、波エネルギー供給源１３３は、例えば、図８に示される、及び／又は以下の特許のうちの１つ以上に説明される、スラリー注入システムとともに動作し得る。米国特許第８，１９７，３０６号、同第８，８４５，３９５号、同第９，２９６，０８８号、韓国特許第１，３９４，７４５号、日本特許第５，５７４，５９７号、及び台湾特許第Ｉ４８６，２３３号（上記特許の各々の全内容は、上記に組み込まれる）。

【0047】

図２Ｂは、いくつかの実施形態による、他の実施形態によるＣＭＰ方法２１０のフロー図である。ステップ２１２では、スラリーの供給源１７は、機械エネルギー（例えば、音波エネルギー）及び／又は電磁エネルギー（例えば、光波エネルギー）の供給源を未改質のスラリー１７に適用する、波エネルギー供給源１３３によって受容される（ステップ２１４）前、未改質である。

【0048】

ステップ２１５では、波エネルギー供給源１３３におけるスラリーの供給源は、既製のスラリー又は市販のスラリーは別々に波エネルギー供給源に提供される、１つ以上の化学添加剤１３１によって更に改質される。この実施形態では、波エネルギー供給源１３３は、電磁波（例えば、光波）エネルギーを適用するためのデバイス、並びに、材料添加剤１３１を受容し、一時的に保持し、及び波エネルギーデバイス１３３内のスラリーに適用するための保持デバイス又は領域を含む。いくつかの実施形態では、ステップ２１４は、ステップ２１５の前に実行される。他の実施形態では、ステップ２１４及びステップ２１５は同時に実行される。他の実施形態では、ステップ２１４は、ステップ２１５の後に実行される。

【0049】

ステップ２１６では、材料添加剤１３１及び波エネルギー供給源１３３の両方によって改質されたスラリーで研磨作業が実行される。

【0050】

図２Ｃは、いくつかの実施形態による、他の実施形態によるＣＭＰ方法２２０のフロー図である。ステップ２２２は、１つ以上の材料添加剤１３１を含むように、スラリーの供給源１７が改質される、図２Ａのステップ２０２と類似し得る。ステップ２２３では、改質されたスラリー１７Ａは、研磨システム１０２に出力される。

【0051】

ステップ２２４では、メガ音波処理及び／又は光増強プロセスが、ステップ２２３の改質されたスラリー１７Ａが提供される、研磨システム１０２の研磨パッド１０３に方向付けられる。

【0052】

ステップ２２６では、ステップ２２２の材料添加剤と、ステップ２２４のメガ超音波処理及び／又は光増強プロセスとの両方によって改質されたスラリーに対して、研磨作業が実行される。

【0053】

図２Ｄは、いくつかの実施形態による、他の実施形態によるＣＭＰ方法２３０のフロー図である。未改質のスラリー１７及び材料添加剤１３１は、（それぞれステップ２３２及びステップ２３３で）研磨装置１０２に別々に出力される。ステップ２３４では、メガ超音波処理及び／又は光増強プロセスは、ステップ２３２のスラリー１７及びステップ２３３の材料添加剤１３１が別々に提供される、研磨パッド１０３に方向付けられる。

【0054】

ステップ２３６では、ステップ２３３の材料添加剤１３１、及び研磨装置１０２に独立して方向付けられた、ステップ２３４のメガ超音波処理及び／又は光増強プロセスを適用するエネルギー供給源１３３によって改質されたスラリー１７に対して研磨作業が実行される。

【0055】

図２Ｅは、いくつかの実施形態による、他の実施形態によるＣＭＰ方法２４０のフロー図である。ステップ２４２では、既製のスラリー又は市販のスラリー１７の供給源が研磨装置１０２に出力される。ステップ２４３では、材料添加剤１３１は、機械エネルギー及び／又は電磁波エネルギーを材料添加剤１３１に適用する波エネルギー供給源に出力される。ステップ２４４では、メガ音波処理及び／又は光増強プロセスが、ステップ２４２のスラリー１７が別々に提供される研磨パッド１０３に、改質された添加剤１３１を出力する。

【0056】

ステップ２４６では、ステップ２４４で波エネルギー供給源１３３によって改質された添加剤１３１の受容及び処理に応えて、研磨システム１０２において未改質のスラリー１７Ａを形成する、それまで未改質のスラリー１７に対して研磨作業が実行される。

【0057】

図３は、いくつかの実施形態による、ＣＭＰスラリー処理システム３００の概略図である。スラリー処理システム３００は、図１の分配システム１１０の一部であり得る。スラリー処理システム３００は、スラリーの供給源を活性化し、撹拌し、混合し、濾過し、循環させ、及び／又は基板表面に分配するように構築及び配置されている。これらの周知のスラリー分配特徴のいくつかは、簡潔にするために詳細に説明されない。他の特徴は、本発明の概念の真の範囲内に入る応用、修正及び変形を含むので、更に詳細に説明される。

【0058】

いくつかの実施形態では、ＣＭＰスラリー処理システム３００は、貯蔵容器ハウジング３０２、音波撹拌デバイス３０４、（非コイル状の入口領域３１１、非コイル状の出口領域３２１、及び、非コイル状の入口領域３１１と非コイルの状出口領域３２１との間のコイル状部分３１３を有する）配管３０６、及び発電機３０８を備える。

【0059】

容器ハウジング３０２は、配管３０６の周りに位置決めされている脱イオン水の供給源３２０を受容及び保持するための、上部が開いたボウルなどとして構築及び配置されている。いくつかの実施形態では、容器３０２の上部は封止され、脱イオン水３２０を受け入れるための入口を含む。脱イオン水３２０は、配管３０６のコイル状部分３１３が水中に浸漬され、非コイル状の入口領域３１１が、脱イオン水３２０を保持する容器ハウジング３０２から延在し、容器ハウジング３０２から分離されるように、容器ハウジング３０２をレベル３２１まで満たすことができる。配管３０６は、ＣＭＰ研磨装置上に分配するための、非コイル状の入口領域３１１の入口３１１から、非コイル状の出口領域３２１の出口に流れるスラリーなどの、液体の供給源を受容することができる。水中に浸漬された配管３０６のコイル状部分３１３をスラリー液が通過すると、スラリーがコイル状部分３１３を通って非コイル状の出口領域３２１配管３０４に流れ、次いで、例えば、図１に示される、ＣＭＰ研磨装置のプラテン上のパッドに流れる際に、発電機３０８が音波撹拌デバイス３０４を作動させて、配管３０４のプラスチック表面を通ってスラリー液に音波を伝播させるのに十分なエネルギーで、水を音波撹拌又は励起する。いくつかの実施形態では、音波撹拌デバイス３０４は、１つ以上の音波トランスデューサを含む。いくつかの実施形態では、発電機３０８は、一体型ＲＦ発電機である。

【0060】

図４～図６Ａは、いくつかの実施形態による、スラリー処理装置４００を例解する。スラリー処理装置４００は、図１のスラリー処理システム１０の一部であり得るか、又は全体的にスラリー処理システム１０から構成され得る。しかしながら、図１のスラリー処理システム１０は、スラリー処理装置４００に限定されない。例えば、図３のスラリー処理システム３００は、図３は、図１のスラリー処理システム１０の一部として組み込まれ得る。スラリー処理装置４００と図３のＣＭＰスラリー処理システム３００との間の違いは、図４～図６のスラリー処理装置４００は、任意の種類のＣＭＰスラリーの連続的かつ直接的な流れを装置４００が提供することを可能にするように、封入され、漏れ防止されていることである。加えて、スラリー処理装置４００は、コイル状の配管がなくても、スラリーを処理することができる。スラリー処理装置４００は、スラリーが音響エネルギーの５％以下を受容し得る研磨作業用のＣＭＰスラリー超音波処理で生じ得る、非効率性を低減するように構築及び配置されている。

【0061】

いくつかの実施形態では、スラリー処理装置４００は、容器ハウジング４０２と、カバーシールシステム４１０と、入口、出口及びコネクタのセット４１１～４１３、４１８及び４２１と、を含む。

【0062】

容器ハウジング４０２は、カバーシールシステム４１０（図６Ａに詳細に示される）によって、封入及び封止されるように構築及び配置されている。容器ハウジング４０２は、スラリーの供給源を受容及び保持することができ、更に、出口４１２からのスラリーの連続的な流れを可能にするように構築及び配置されている。図４Ｂに示されるように、開口部４０３は、ハウジング４０２の内部４０８を露出させる。いくつかの実施形態では、内部４０８は、Ｔｅｆｌｏｎ（商標）などで形成されている。内部４０８は、音響共振器又は他の音響エネルギー産生デバイス４３１がトランスデューサハウジング４３０に封入され（図５を参照のこと）、化学添加剤によって改質された、改質されたスラリー１７Ａ、又は、容器ハウジング４０２内に封止された未改質のスラリー１７のいずれかであるスラリーの供給源に音響エネルギーを提供することができる、活性エリアを内部４０８内に含み得る。いくつかの実施形態では、音響エネルギー産生デバイスは、例えば、容器ハウジング４０２の外部にあり得、出口管４１２から流れるスラリーの供給源に光を方向付けるか、又は容器ハウジング４０２の内部４０８にあり得る、光波エネルギー供給源と同様又は同じ光波エネルギー供給源であり得る。いくつかの実施形態では、光波エネルギー供給源は、容器ハウジング４０２の音響エネルギー産生デバイスから分離されている。いくつかの実施形態では、音響エネルギー産生デバイスは、図１～図２Ｅの波エネルギー供給源１３３、若しくは図３の音波撹拌デバイス３０４の一部であり得るか、それに類似し得るか、又はそれと同じであり得る。そのため、その詳細は簡潔にするために省略されている。電源（図４～図６には図示せず）は、それでも、図３の電源３０４に類似し得、音響エネルギー産生デバイスに電力を供給し得る。電源は、図３のＲＦ発電機３０８に類似し得るか、又はそれと同じであり得る。そのため、その詳細は、簡潔にするために省略されている。いくつかの実施形態では、音響エネルギー産生デバイスは、スラリーを撹拌する音波及びキャビテーションを生成する圧電効果を適用し、次に、スラリーは、研磨システム１０２のプラテンの上部の研磨パッドに出力され（図１を参照のこと）、ここで、基板の表面上に化学的不動態化層を除去し形成することによって、基板２０の表面を研磨し、次いで、パッドによって機械的に摩耗され、スラリーによって運び去られる。

【0063】

図４、図６、及び図６Ａに示されるように、カバーシールシステム４１０は、容器ハウジング４０２の開口部４０３上に流体密封シールを形成するように構築されている。容器ハウジング４０２は、カバーシールシステム４１０と容器ハウジング４０２との間に密封圧縮界面を維持するために、クランプ部分４０１Ａ、４０１Ｂ、及びカバー要素４０９に適合又は一致するように構築、例えば、機械加工され得る。いくつかの実施形態では、カバーシールシステム４１０は、滑合要素４０１と、凹状捕捉Ｏリング４０４と、せん断リング４０５と、カバー要素４０９と、を含む。カバーシールシステム４１０の詳細を以下に説明する。

【0064】

いくつかの実施形態では、スラリー処理装置４００は、Ｏリング４０４などの円板上に装着され、円板を通って延在する、入口管４１１、出口管４１２、通気管４１３（それぞれラインとも称される）、及びガス入口管４１８を含む。いくつかの実施形態では、出口管４１２は、入口管４１１及び通気管４１３とは異なり、出口管４１２の一部分は、容器ハウジング４０２の内部の少なくとも一部分を通って延在し、容器ハウジング内のスラリーに浸漬されるように、入口管４１１及び通気管４１３の長さよりも長い長さを有する。入口管４１１及び通気管４１３は、Ｏリング４０４の穴から、容器ハウジング４０２から離れる方向に延在し得る。いくつかの実施形態では、３つの管４１１～４１３は、圧着嵌合され、管を適所に保持するナット４１５（図４Ａを参照のこと）を緩めることによって、個々に調整することができる高さを有する。ナット４１５が緩められると、管は、カバー要素４０９の表面から所望の高さまで、自由に上下に移動することができる。次いで、ナットを締めて、管をカバー要素４０９に対して固定することができ、管を所望の高さまで上下に移動させ、次いで、管がしっかりと保持されるようにナットを締める。管４１１～４１３及び４１８は、圧着嵌合され得、交換可能であり得る。

【0065】

入口管４１１は、閉鎖系へスラリー入口を提供する。通気管４１３は、通気管４１３上の弁４１４が閉じられる前に、容器がスラリーを受容し、スラリーでいくらか又は部分的に充填される初期プライミング動作中に、閉じ込められた空気がハウジング４０２から逃げることを可能にする通気ラインを提供し、ハウジング４０２が、開口部４０３において流体密封シールを提供するカバーシールシステム４１０を介して、入口４１１から連続的なスラリー流を受容することを可能にする。

【0066】

ガス入口管４１８は、オゾン又は酸素などのガスを、容器ハウジング４０２内に注入又は浸透させるように構成されている。

【0067】

いくつかの実施形態では、図４に示されるハウジング４０２の底部のコネクタ４２１は、それぞれ、パージガスの戻り、ＲＦケーブル入口及び温度センサケーブルをそれぞれ含み得るが、これらに限定されない。

【0068】

図６及び図６Ａに戻ると、いくつかの実施形態では、容器ハウジング４０２は、カバー要素４０９が、容器開口部４０３の周りに取り外し可能に取り付けられたときに、せん断リング４０５が容器ハウジング４０２の周りに流体密封シールを提供することができるように、せん断リング４０５を収容して適所に嵌合するための、容器開口部４０３の近位のハウジング４０２の周りに機械加工されるか又は別様に形成された、溝４０７を有する。せん断リングは、例えば、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）で作製され得る。

【0069】

保持リング要素４０４、例えば、保持Ｏリングとも称されるＯリングは、保持リング要素４０４が、ゴム、プラスチックなどの流体密封シールを提供することを可能にする材料から形成され得る。具体的には、Ｏリング４０４は、容器ハウジング４０２の公差によってのみ制限される容器ハウジング４０２の内部４０８の内径と同様に又は同じように、容器ハウジング４０２の上部領域を封止する。いくつかの実施形態では、上部封止面、及び、Ｏリング４０４が位置決めされているカバー要素４０９の下の溝は、滑らかな仕上げのために機械加工され得る。Ｏリング４０４が設置されると、カバーシールシステム４１０と容器ハウジング４０２との間の密封圧縮界面を維持する。いくつかの実施形態では、Ｏリング４０４は、Ｓｏｌｉｄ Ｖｉｒｇｉｎ Ｔｅｆｌｏｎ（商標）から形成されている。いくつかの実施形態では、Ｏリング４０４は、高度の耐薬品性とともに十分な圧縮を提供する、ＦＥＰ封入Ｖｉｔｏｎ（商標）Ｏリングを形成するためのＶｉｔｏｎ（商標）などのフルオロエラストマー材料から形成されている。

【0070】

蓋とも称されるカバー要素４０９は、円板形状であり得、ねじ切りされた周辺領域４２２を有し得る。滑合要素４０１は、クランプとも称され、互いに結合するように構築及び配置されている、第１のクランプ部分４０１Ａ及び第２のクランプ部分４０１Ｂを含む。そうする際に、第１のクランプ部分４０１Ａは、第１のクランプ部分４０１Ａの本体から延在する、ねじロッドとも称される、２つのロッド４２３を含む。いくつかの実施形態では、本体は半球状の内部４２４を有する。ロッド４２３は、同様に半球状の内部４２４を有する第２クランプ部分４０１Ｂの穴に挿入可能である（図６Ａを参照のこと）。互いに結合されると、第１の部分４０１Ａ及び第２の部分４０１Ｂは、カバー要素４０９の周辺領域４２２と嵌合するように同様にねじ切りされている、半球状の内部４２４によって形成された中心穴を集合的に有する。また、ロッド４２３は、部分４０１Ａ、４０１Ｂを互いから分離させるか、又は、カバーシールシステム４１０と容器ハウジング４０２との間に形成されたシールに別様に影響を与える可能性がある、トルク又は他の回転力が発生するのを防止する。中心穴４２４は、円板４０４のねじ切りされた周辺領域４２２を取り囲み、ねじ切り関係を形成する、ねじ切りカラーを含む。いくつかの実施形態では、周辺領域４２２は、例えば、示されるように、ねじ切りされた内部４２４に対して先細りになるように、又はある角度を有するように構築及び配置されている。例えば、角度は、円板の底面が上面の幅、円周、直径、又は関連する寸法よりも大きい、幅、円周、直径、又は関連する寸法を有するように、垂直軸から４５度であり得る。ロッド４２３又はピンなどは、回転されると、第１の部分４０１Ａ及び第２の部分４０１Ｂを互いに対して締め付けることができる、蝶ナット４０６とねじ切り関係を形成するようにねじ切りされ得る。蝶ナット４０６は、容易な取り外し及び組み立てのために手で締められ、ユーザの手の大きさを問わず、手袋で取り扱うことを可能にするように設計されている。蝶ナット４０６は、Ｏリング４０４及び／又はせん断リング４０５の圧縮のために正確な距離で、滑合要素４０１の第１のクランプ部分４０１Ａ及び第２のクランプ部分４０１Ｂによって形成されたクランプで終端する。滑合要素４０１のねじ付きカラー、ロッド４２３、及び蝶ナット４０６は、円板４０４を取り囲むストリングシールを集合的に形成することができ、カバーシールシステム４１０においてストリングシールを形成することができる。カバーシールシステム４１０、特にＯリング４０４は、せん断リング４０５及び容器ハウジング溝４０７とともにシールを形成する。いくつかの実施形態では、Ｏリング４０４及びせん断リング４０５は、容器ハウジング４０２の開口部４０３の封止に対して「クラムシェル」配置を形成する。別の特徴は、スラリー処理装置４００を一人で操作することができることである。クランプ部分４０１Ａ、４０１Ｂは、各々が独立してＯリング４０４上に載置することができるか、又はＯリングに別様に力を適用することができるので、交換可能であり得、かつ一度に１つずつ容器ハウジング４０２に追加することができるか、又は容器ハウジング４０２から取り外すことができる。蝶ナット４０６及びロッド４２３は、交換可能であり得、各々がクランプ部分４０１Ａ、４０１Ｂの溝内にそれぞれが別々に留まることができるため、一度に１つずつ取り外すことができる。

【0071】

ＣＭＰ研磨プロセス中、スラリー液は、入口４１１を通って容器４０２の内部４０８に注入され、出口４１２を通って容器４０２から出る。様々な方法を使用して得られた研磨の結果を図７に示される。具体的には、超音波処理が実行されない場合（方法１及び４）、管の超音波処理の場合（図３に示される、方法２及び５）、及び連続流の超音波処理の場合（図４～図６に示される、方法３及び６）の、バルク銅スラリーなどを使用する銅ＣＭＰ作業からの除去速度結果が得られる。図４～図６のスラリー処理装置４００によって実行された方法３及び６による、材料除去速度の著しい増加が示されている。より具体的には、図７の棒グラフ７００は、除去速度が増加するにつれて、１ＰＳＩの作動ウエハ圧力でより高い銅除去速度を示す。３ＰＳＩでは、スラリー処理装置４００を使用して、更なる好ましい銅除去速度結果が達成される。

【0072】

図８は、いくつかの実施形態による、スラリー処理装置４００と組み合わせたスラリー注入システム８００の動作を例解する略図である。図４～図６のスラリー処理装置４００が説明されているが、図１のスラリー処理システム１０を等しく適用することができる。例えば、スラリー注入システム８００は、スラリー処理装置４００とともに、スラリー処理システム１０の一部であり得る。

【0073】

スラリー注入システム８００は、ウエハ２０が位置決めされる回転式基板研磨機、例えば、図１のウエハ研磨装置１０２と結合するように構築及び配置されている。研磨作業中、スラリー注入システム８００は、改質されたスラリー１７Ａの供給源が、注入装置の底部８０８の穴８０９を含むトラックに沿って出力されるように、研磨装置のパッド１０３上で回転するウエハ２０に対して位置決めされている。

【0074】

いくつかの実施形態では、スラリーは、波エネルギー供給源１３３によって改質され、波エネルギー供給源１３３からＳＩＳ８００に出力される。次に、ＳＩＳ８００は、穴８０９及び／又はトラックを介して、研磨パッド１０３にスラリーを出力することができる。

【0075】

図９Ａ～図９Ｃは、いくつかの実施形態による、ＣＭＰスラリー処理システムの波エネルギー供給源１３３の光波エネルギー供給源１１２の様々な適用を例解する。光波エネルギー供給源１１２は、スラリーの供給源を１つ以上の発光素子に出力することができ、その後、発光素子によって放出された光エネルギーによって改質されたスラリーを、光波エネルギー供給源１１２から出力することができる、ポンプなどを含み得る。

【0076】

図９Ａに示される方法９００は、ステップ９０２から開始することができ、本ステップでは、スラリーの供給源１７は、１つ以上の材料添加剤１３１、例えば、化学添加剤を含む、改質されたスラリー１７Ａを形成するように改質される。他の実施形態では、スラリーは未改質であり、例えば、既製のスラリー又は他の市販のスラリー１７である。材料添加剤１３１は、例えば、以下の実施例で説明される、それらの機能に基づいて選択され得る。他の実施形態では、他のスラリー添加剤は、例えば、以下の実施例で説明されるように、液体表面張力及び基板との接触角を修正することができる。

【0077】

ステップ９０４では、光波エネルギー供給源１１２は、電磁波エネルギー、例えば、光を、改質されたスラリー１７Ａに適用する。いくつかの実施形態では、光波エネルギー供給源１１２は、スラリー処理システムに一体化されているか、例えば、図１のスラリー処理システム１０の波エネルギー供給源１３３の一部であるか、又は、図４～図６のスラリー処理装置４００の容器ハウジング４０２と一体である。他の実施形態では、光波エネルギー供給源１１２は、スラリー処理システムから分離されており、例えば、図１に示される研磨パッド１０３上のウエハ２０に近接している。いくつかの実施形態では、光波エネルギー供給源は、スラリー内の光活性速度増強材料添加剤に作用する。いくつかの実施形態では、ステップ９０２の材料添加剤に加えて又はその代わりに、光活性複合ビヒクルを含む添加剤が適用される。いくつかの実施形態では、光波エネルギー供給源は、例えば、図８に示される、及び／又は以下の特許のうちの１つ以上に説明される、スラリー注入システムとともに動作し得る。米国特許第８，１９７，３０６号、同第８，８４５，３９５号、同第９，２９６，０８８号、韓国特許第１，３９４，７４５号、日本特許第５，５７４，５９７号、及び台湾特許第Ｉ４８６，２３３号（上記特許の各々の全内容は、上記に組み込まれる）。

【0078】

ステップ９０６では、材料添加剤１３１及び光波エネルギー供給源１１２の両方によって改質されたスラリーで研磨作業が実行される。

【0079】

図９Ｂに示される方法９１０は、図９Ａのステップ９１２及び９１４に類似する、ステップ９０２及び９０４を含み、したがって、簡潔さのために繰り返されない。

【0080】

ステップ９１６では、材料添加剤１３１及び光波エネルギー供給源１１２の両方によって改質されたスラリーは、音波エネルギー供給源１１３に出力される。いくつかの実施形態では、スラリーは、波エネルギー供給源１３３によって実行されるメガ超音波処理プロセスを通って、流れることができる。いくつかの実施形態では、音波エネルギー供給源１１３は、スラリー処理システムに一体化されているか、例えば、図１のスラリー処理システム１０の波エネルギー供給源１３３の一部であるか、又は、図４～図６のスラリー処理装置４００の容器ハウジング４０２と一体である。他の実施形態では、音波エネルギー供給源１１３は、スラリー処理システムから分離されており、例えば、図１に示される研磨パッド１０３上のウエハ２０に近接している。

【0081】

ステップ９１８では、材料添加剤１３１光波エネルギー供給源１１２及び音波エネルギー供給源１１３の各々によって改質されたスラリーで研磨作業が実行される。

【0082】

図９Ｃに示される方法９２０は、図９Ａのステップ９０２及び９０４、並びに図９Ｂのステップ９１２及び９１４に類似する、ステップ９２２及び９２４を含み、したがって、簡潔さのために繰り返されない。方法ステップ９２０は、材料添加剤１３１の各々によって改質されたスラリーが、まずステップ９２６で、音波エネルギー供給源１１３に出力され、その後ステップ９２８で、研磨システム１０２に出力されることを除いて、図９Ｂの方法９１０に類似する。

【0083】

以下は、本明細書の１つ以上の実施形態で説明される、ＣＭＰスラリー処理システムによって実行されるスラリー処理技術に従って実行される動作を例解する例のセットである。

【0084】

一例では、例えば、図１に示されるウエハ研磨装置は、少なくとも１つの３００ｍｍブランケットタングステンウエハが位置決めされている同心溝付きパッドを有する。研磨時間は、４５秒になるように構成されている。スラリーは、２％のＨ_２Ｏ_２を有するＶｅｒｓｕｍ ＤＰ１１４２－１を含む。別の例示的なスラリー配合物は、１．０重量％のグリシン、０．５重量％での６０ｎｍのＳｉＯ２、１００ｐｐｍのＢＴＡ、１．０重量％のＨ２Ｏ２を含み得、ｐＨ＝５．８を有し得るが、これらに限定されない。別の例示的なスラリー配合物は、１．０ｍＭのヒドロキノン及び１．０重量％の焼成セリアを含み得、４．０のｐＨを有するが、これらに限定されない。別の例示的なスラリー配合物は、１．０ｍＭのグルタミン酸及び１．０重量％の焼成セリアを含む自家配合物を含み得、４．０のｐＨを有する。

【0085】

別の例では、図８に示されるＳＩＳ８００は、１２５ｍｌ／分の流量でスラリーを処理するように構成されている。パッド円板１０３は７０ＲＰＭで回転し、正弦波掃引スケジュールは毎秒１０掃引である。７ポンドの下向きの力が円板に適用される。８０ＲＰＭのパッド回転速度で、４５分の慣らし期間が生じる。現場外コンディショニングプロセスが３０秒間生じる。従来及び本発明の分配システムは、４ＰＳＩの研磨圧力を適用するように構成されている。滑り速度は、１．６メートル／秒である。従来のスラリー分配システム及びスラリー処理装置４００の両方で提供される電力強度は、２０Ｗであるように構成されている。

【0086】

上で説明されるように、ＣＭＰスラリー処理システム１０は、スラリーの使用を必要とするシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途に使用される、銅、タングステン、炭化シリコン、二酸化シリコン、又はそれらの組み合わせ若しくは合金、及び／又は他の基板材料から形成された基板２０に対する研磨作業の一部である、光波エネルギー供給源を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＣＭＰ適用は、プラズマ増強テトラエトキシオルトシリケート（plasma enhanced tetra-ethoxyorthosilicate、ＰＥ－ＴＥＯＳ）ＳｉＯ_２ＣＭＰプロセスを含む。いくつかの実施形態では、ＳＴＩ ＣＭＰ用の光活性スラリーは、錯体添加剤とＣｅＯ_２ナノ粒子との間の配位子－金属間電荷移動ＬＭＣＴ機構を利用することによって提供され得、この機構は、次に、ＣＭＰプロセス中の除去速度を増強することができる。配位子を含む添加剤は、配位子から基板の金属表面への電子の移動を可能にし、したがって、配位子による金属イオンの還元をもたらす。

【0087】

別の例では、チロシン（Tyrosine、Ｔｙｒ）、フェニルアラニン（Phenylalanine、Ｐｈｅ）、トリプトファン（Tryptophan、Ｔｒｐ）、ヒスチジン（Histidine、ＨＩＤ）、及びグリシン（Glycine、Ｇｌｙ）などの配位子錯化剤が、基板の金属酸化物表面の金属イオンなどと結合し、金属酸化物－配位子錯体を形成する。例えば、図９Ａ～図９Ｃの光生成システム９１２によって、この錯体を照射すると、配位カルボキシレート基からの電子が励起され、その後、Ｃｅ Ｏ_２の伝導帯（conduction band、ＣＢ）に移動する。これは、次に、Ｃｅ^４＋をＣｅ^３＋に還元し、表面Ｏ_２を脱着させる。したがって、求核攻撃用の酸素空孔の利用可能性が増加する。追加的に、プロセス全体を通して、配位子は酸化され、利用可能な表面積を増強させる、ナノ粒子への再吸着を防止する。したがって、表面活性、すなわち、利用可能な酸素空孔が増加すると、研磨作業中の酸化物除去速度が増強される。

【0088】

別の例では、スラリー処理技術は、コンポジット形成添加剤とともに、アルギン酸塩ペクチンなどであるが、これらに制限されない高分子ポリマーの組み込みによって形成されたポリマーベースのナノコンポジットスラリーを含み得る。そのような材料添加剤は、コンポジット内に二重の機能、すなわち、（１）ポリマーマトリックスを架橋する機能、及び（２）自己洗浄／圧力応答性コアにそれ自体を組み込む機能を提示する。複合添加剤は、グリシン（Gly）、Ｌ－セリン（serine、Ｓｅｒ）、イタコン酸（itaconic acid、Ｉｔａｃ）、シュウ酸（oxalic acid、Ｏｘ）、コハク酸（succinic acid、Ｓｕｃｃ）、及びヒドロキノン（hydroquinone、ＨＱ）などの、一般的な速度加速添加剤を含むことができるが、これらに限定されない。更に、アゾベンゼン、シクロデキストリン、シッフ塩基配位子、スピロピラン、及びポリアミンなどの分子の光反応性誘導体は、照射時に速度増強添加剤の制御放出を提供し、汚染物質、すなわち、金属イオン及び／又は有機金属錯体残留物の除去を増強するために、共有結合又は非共有結合のいずれかで、ポリマー複合体の外表面上に一体化され得る。このクラスの分子に由来する共有結合した光活性官能基は、本明細書の実施形態に説明される光生成システム又は関連するエネルギー供給源から、紫外線照明、可視照明、又は赤外線範囲で照射されると、切り替え可能な異性化を受けることができる。加えて、特定の波長の光で照射されると、材料添加剤は、基板の除去速度をその場で制御する速度増強特性を有する。

【0089】

いくつかの実施形態によれば、メガソニックエネルギーを用いることによって、ＳｉＣ基板の除去速度を増強させることができる。そのような場合、音波及び光波は、プロセス性能を増強させるために、単独で又は組み合わせて、例えば、図１に示される研磨装置を介して適用される。

【0090】

より具体的には、超音波処理前の状態において、本明細書の実施形態に関して説明される１つ以上の技術をもたらす反応性化学は、ＳｉＣ基板における膜形成速度性を駆動し、摩耗性層の形成をもたらすことができる。この層は軟質であり得るが、緻密質であり得る。したがって、研磨作用を介して、軟質不動態化層を除去し、表面トポグラフィを除去するために、かなりの量の機械エネルギー（すなわち、高い値の圧力及び滑り速度）が必要である。超音波処理に曝露されると、添加剤の放出、及び、増加された臨界反応性酸素種（reactive oxygen species、ＲＯＳ）の生成に起因して、基板表面における動的平衡のシフトが存在する。このような添加剤は、表面不動態化膜の密度を低下させ、更に「より軟質」、かつ機械的にあまり依存しない相互作用をもたらす。これにより、低い値の作動圧力及び滑り速度で、より高い除去速度が生成される。これらの対になったシステム、すなわち、スラリー配合物及びメガソニックエネルギーを生成する組み合わせは、プロセス時間を最小限に抑え、（必要とされるより少ない機械作用に起因して）欠陥レベルを改善し、かつ消耗品の寿命を最大限にしつつ、材料除去速度を著しく増加させる、相乗的な改善をもたらし得る。

【0091】

以下は、上述のウエハ研磨技術のうちの１つ以上が研磨スラリーに適用され、超音波処理又は他の波の適用が行われない場合と、音波及び／又は光波が研磨スラリーに適用される場合との比較である、例示的な実験のセットである。ここでは、コロイドシリカナノ粒子（nanoparticle、ＮＰ）、水、過酸化水素、（グリシンなどの）銅キレート剤、及び（ベンゾトリアゾールなどの）銅不動態化剤を含む、内部配合バルク銅スラリーが、実験のために使用される。同心溝付きパッド、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）パッドを、２００ｍｍ回転プラテン上に位置決めする。３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分の範囲である。適用される音波エネルギーは、０～２．０ワット／平方ｃｍの範囲である。合計９０枚の銅基板を研磨した後、かつプロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、音波エネルギーがゼロ（０）ワット／平方ｃｍ（すなわち、超音波処理なし）に設定された場合、１，０６１～４，２７０オングストローム／分の範囲である。１．５ワット／平方ｃｍでは、別の９０枚のウエハの研磨に基づく銅除去速度は、１，２０７～６，２１９オングストローム／分の範囲である。比較のために、５ＰＳＩの圧力、０．６５ｍ／秒の滑り速度、及び１００ｃｃ／分の流量の処理条件において、超音波処理を用いない試験は、３，５５８オングストローム／分の平均銅除去速度を与えた。逆に、１．５ワット／平方ｃｍの超音波エネルギーでの試験は、６，２１９オングストローム／分の銅除去速度の平均除去速度値をもたらした。これは、超音波処理による銅除去速度の４３％の増加に相当した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間は、ゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0092】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販の銅スラリー、Ｆｕｊｉｍｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＰＬ－７１０６（登録商標）が使用される。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを用いる。更に、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。適用されたプロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分の範囲である。９０枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理なしで、１，１２７～６，３２５オングストローム／分の範囲である。１．５ワット／平方ｃｍでは、別の９０枚のウエハを研磨した後、銅除去速度は、１，５７８～６，７２３オングストローム／分の範囲である。比較のために、５ＰＳＩの圧力、１．０５ｍ／秒の滑り速度、及び６２．５ｃｃ／分の流量の処理条件において、超音波処理なしで、得られた結果は、６，３２５オングストローム／分の平均銅除去速度を含み、一方、１．５ワット／平方ｃｍの超音波処理エネルギーにおいて、６，７２３オングストローム／分の平均銅除去速度が観察される。これは、超音波処理による銅除去速度の６％の増加に相当した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。更なる補強証拠が、１ＰＳＩ、及び０．２５ｍ／秒の処理条件に相当する電極回転速度で見られる。この場合、１．４５マイクロアンペアと測定される、超音波処理なしの場合で、腐食のシフトの明確な証拠がある。一方、１．５ワット／ｃｍ２の超音波処理では、１８．６マイクロアンペアに増加した。

【0093】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のタングステンスラリー、Ｃａｂｏｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＳＳＷ７３００（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを用いる。更に、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有するタングステン金属基板を研磨する。適用されたプロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分の範囲である。音波エネルギーは、０～１．５ワット／平方ｃｍの範囲である。９０枚のタングステン基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察されたタングステン除去速度は、超音波処理を使用しない場合、１，８１２～２，１７０オングストローム／分の範囲である。１．５ワット／平方ｃｍでは、別の９０枚のウエハを研磨した後、タングステン除去速度は、２，２０４～２，７１２オングストローム／分の範囲である。比較のために、５ＰＳＩの圧力、１．０５ｍ／秒の滑り速度、及び６２．５ｃｃ／分の流量の処理条件において、超音波処理なしの試験は、２，１２９オングストローム／分の平均タングステン除去速度を与えた。１．５ワット／平方ｃｍでは、２，７１２オングストローム／分の平均除去速度が観察され、これは２７％の増加に相当した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0094】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを用いる。また、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分の範囲である。音波エネルギーの設定値は、０～１．５ワット／平方ｃｍである。９０枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理の電源を切っている場合、２，３０７～９，０４３オングストローム／分の範囲である。１．５ワット／平方ｃｍでは、別の９０枚のウエハを研磨した後、銅除去速度は、２，５１９～１３，５１２オングストローム／分の範囲である。比較のために、５ＰＳＩの圧力及び０．６５ｍ／秒の滑り速度及び１００ｃｃ／分の流量の処理条件において、超音波処理なしでは、９，０４３オングストローム／分の平均銅除去速度が与えられ、一方、１．５ワット／平方ｃｍの超音波処理エネルギーにおいて、１３，５１２オングストローム／分の平均銅除去速度が観察される。これは、４９％の増加に相当した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0095】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを用い、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度値は、０．２５～１．０５ｍ／秒である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分である。音波エネルギー設定値は、０．５、１．５、又は２．０ワット／平方ｃｍである。２０枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが０．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、５，５６３～１１，５０４オングストローム／分の範囲である。２０枚の銅基板を更に研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが１．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、５，７８９～１１，３７７オングストローム／分の範囲である。更にまた２０枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定された場合、２，２３８～７，１１８オングストローム／分の範囲である。結果は、超音波処理エネルギーが０．５から２．０ワット／平方ｃｍに増加した場合、平均銅除去速度が４０％減少したことを示した。しかしながら、超音波処理が更に３０ワットに増加すると、平均銅除去速度は２３ワットの高さから１０％低下した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。これは、少なくとも小さな基板を研磨する場合には、より高い超音波処理エネルギーは、除去速度に対して必ずしも良好ではないことを示した。

【0096】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された）市販の高速銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３５（登録商標）、並びに、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッド、及び現場外コンディショニングモードで１分間の３Ｍ（Ｓ６０－ＡＩ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、２５～１００ｃｃ／分の範囲である。音波エネルギーの設定値は、０、０．５及び１．５ワット／平方ｃｍである。１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理なしで、２，０６９～９，５１２オングストローム／分の範囲である。別の１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが０．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、２，３６０～９，７４１オングストローム／分の範囲である。更に別の１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが１．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、２，５８６～８，８５８オングストローム／分の範囲である。結果は、超音波処理エネルギーがゼロから０．５ワット／平方ｃｍに増加した場合、平均銅除去速度が１０％増加したことを示した。しかしながら、超音波処理を０．５から１．５ワット／平方ｃｍに更に増加させると、平均銅除去速度は、０．５ワット／平方ｃｍにおける高い値から５％低下した。上記の研磨条件と同じ圧力、スラリー流量、及び速度実行された動的電気化学分析の結果は、音波処理エネルギーが０に設定された場合、腐食電流が１．２９～４．３４マイクロアンペアの範囲であることを示した。０．５ワット／平方ｃｍの超音波処理エネルギーでは、腐食電流は、１．３４～５．２０マイクロアンペアの範囲になるように増加した。しかしながら、１．５ワット／平方ｃｍの超音波処理エネルギーでは、腐食電流は、その高い値から減少し、０．５６～３．２２マイクロアンペアの範囲であった。腐食電流結果の傾向は、除去速度の傾向と一致する。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0097】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバリアスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂａｒｒｉｅｒ６２５０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＦｕｊｉｂｏ Ｈ８００（登録商標）エンボス加工パッドも用い、３Ｍ（ＰＢ３３Ａ－１）毛ブラシコンディショニングディスクも、現場外コンディショニングモードで１分間使用される。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有するタンタル金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、６２．５ｃｃ／分で一定に保持される。音波エネルギーの設定値は、０、０．５又は１．５ワット／平方ｃｍである。１４枚のタンタル基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察されたタンタル除去速度は、超音波処理なしで、２５０～８３０オングストローム／分の範囲である。別の１４枚のタンタル基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察されたタンタル除去速度は、超音波処理エネルギーが０．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、３８０～８１０オングストローム／分の範囲である。更に別の１４枚のタンタル基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察されたタンタル除去速度は、超音波処理エネルギーが１．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、４９６～１，０４５オングストローム／分の範囲である。結果は、超音波処理エネルギーがゼロから０．５ワット／平方ｃｍに増加した場合、平均タンタル除去速度が２０％増加したことを示した。超音波処理エネルギーを１．５ワット／平方ｃｍに更に増加させると、平均タンタル除去速度は、０．５ワット／平方ｃｍにおける値から更に１０％増加した。

【0098】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバリアスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂａｒｒｉｅｒ６２５０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＦｕｊｉｂｏ Ｈ８００（登録商標）エンボス加工パッドも用い、３Ｍ（ＰＢ３３Ａ－１）毛ブラシコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用される。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、６２．５ｃｃ／分で一定に保たれる。音波エネルギーは、０、０．５又は１．５ワット／平方ｃｍに設定される。１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理なしで、３７１～６３５オングストローム／分の範囲である。別の１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが０．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、４９７～１，０１６オングストローム／分の範囲である。更に別の１４枚の銅基板を研磨した後、プロセス条件に応じて、観察された銅除去速度は、超音波処理エネルギーが１．５ワット／平方ｃｍに設定された場合、５８３～１，２１９オングストローム／分の範囲である。結果は、超音波処理エネルギーがゼロから０．５ワット／平方ｃｍに増加した場合、平均銅除去速度が４０％増加したことを示す。超音波処理を１．５ワット／平方ｃｍに更に増加させると、平均銅除去速度は、０．５ワット／平方ｃｍにおける初期平均値から更に１５％増加した。ゼロワット／平方ｃｍでは、銅対タンタルの平均除去速度選択性は、１．０４：１である。一方、１．５ワット／平方ｃｍでは、銅対タンタルの平均除去速度選択性は、１．１８：１である。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0099】

以下の例は、光活性化又は音活性化化学添加剤を含む、上で説明されるプロセスの適用を含む。

【0100】

一例では、音響活性化化学物質を既製のスラリーに添加することができ、具体的には、シャロートレンチアイソレーション（shallow trench isolation、ＳＴＩ）ＣＭＰ用途の焼成セリウムナノ粒子及びレドックス添加剤からなる内部配合スラリーが調製される。材料添加剤は、それらの機能性に基づいて選択される。グルタミン酸は、酸化物除去を抑制することが知られているカルボン酸官能基を有し、一方、ヒドロキノンは、ヒドロキシル官能基で、酸化物の除去を促進することが知られている。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを使用し、かつ、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。テトラエチルオルトシリケート（tetraethyl orthosilicate、ＴＥＯＳ）系二酸化シリコン膜が堆積された直径１インチのシリコンウエハを、研磨に使用する。プロセス圧力は、０．５～１．５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．５２ｍ／秒で一定に保たれる。スラリー流量は、７５ｃｃ／分で一定に保たれる。超音波処理なしの場合、ＴＥＯＳウエハ除去速度は、１．０ミリモルのヒドロキノンで、３，６５２～６，００８オングストローム／分の範囲であることが観察される。１．５ワット／平方ｃｍでの超音波処理の場合、ＴＥＯＳウエハ除去速度は、１．０ミリモルのヒドロキノンで、３，１２４～７，５８７オングストローム／分の範囲であることが観察される。これは、低い超音波処理では１０％の減少に相当したが、超音波処理パワーの増加に伴う１２％の平均的な増加に相当した。超音波処理なしの場合、ＴＥＯＳウエハ除去速度は、１．０ミリモルのグルタミン酸で、３，５５８～５，８７６オングストローム／分の範囲であることが観察される。１．５ワット／平方ｃｍでの超音波処理の場合、ＴＥＯＳウエハ除去速度は、１．０ミリモルのグルタミン酸で、３，６１１～７，８３１オングストローム／分の範囲であることが観察される。これは、１０％の平均的な増加に相当した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間はゼロである。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。

【0101】

別の例では、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途の内部配合スラリーは、錯化添加剤とセリア（コロイド状又は焼成）ナノ粒子（ＮＰ）との間の配位子－金属間電荷移動（ＬＭＣＴ）機構を利用することによって、調製される。より具体的には、チロシン（Ｔｙｒ）、フェニルアラニン（Ｐｈｅ）、トリプトファン（Ｔｒｐ）、ヒスチジン（Ｈｉｓ）、及びグリシン（Ｇｌｙ）などの配位子は、配位結合を介して、金属酸化物表面と錯体を形成する傾向があり、金属酸化物（ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ、ＭＯＸ）と配位子との間の錯体形成をもたらす。この錯体に（２５０～８００ｎｍの範囲の波長で）照射すると、配位カルボキシレート基からの電子が励起され、最終的に、セリアＮＰの伝導帯（ＣＢ）に移動する。これは、次に、Ｃｅ４＋をＣｅ３＋に還元し、表面Ｏ２を脱着させ、それによって、求核攻撃用の酸素空孔の利用可能性を増加させた。追加的に、本プロセス全体を通して、配位子は酸化され、したがって、利用可能な表面積を増強させる、ナノ粒子への再吸着を防止する。したがって、表面活性（すなわち、利用可能な酸素空孔）が増加すると、酸化物除去速度が著しく増強される。本実験手順は、スラリーが、透明アクリル配管を通してポンプ圧送されることを可能にした。したがって、スラリーは、レーザ光、又は一連のＬＥＤアレイを通した光のいずれかを介して、照射され得る。例えば、透明パイプ部分は、内径（internal diameter、ＩＤ）約２インチ及び長さ１８インチのアクリル配管である。配管は、３００個の個々のＬＥＤからなる、１６．４フィートのＬＥＤストリップに内包されている。ストリップの波長は、２５０～８００ｎｍの範囲である。内部配合ＳＴＩスラリーは、水中に分散された焼成セリアＮＰを使用して、調製される。次いで、効果的な電荷移動のために、チロシンがスラリーに添加される。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドが使用される。また、３Ｍ（型番）ダイヤモンドコンディショニングディスクも、現場外コンディショニングモードで１分間用いる。（前駆体としてテトラエチルオルトシリケートを使用して）二酸化ケイ素が堆積された直径１インチのシリコンウエハを、研磨に使用する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、７５ｃｃ／分で一定に保たれる。二酸化ケイ素ウエハを研磨した後、膜除去速度は、照射なしで、２，７５３～３，１０９オングストローム／分の範囲であることが観察される。別の２０枚の二酸化ケイ素ウエハを研磨した後、膜除去速度は、５２０～５２５ナノメートルの緑色ＬＥＤを用いた照射で、２，９４８～３，６５０オングストローム／分の範囲であることが観察される。これは、１０％の平均的な増加に相当した。

【0102】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを用い、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間用いる。研磨に使用される銅金属基板は、直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有した。プロセス圧力は３ＰＳＩであり、滑り速度は０．７９ｍ／秒であり、スラリー流量は６５ｃｃ／分で一定に保たれる。音波エネルギーは、０又は１．５ワット／平方ｃｍに設定される。１０枚の銅基板を研磨した後、観察された平均銅除去速度は、音波処理なしで、２，６０９オングストローム／分である。別の６枚の銅基板を研磨した後、スラリーをインキュベーションなしで１．５ワット／平方ｃｍで超音波処理した場合、観察された平均銅除去速度は３，６２３オングストローム／分である。更に別の７枚の銅基板を研磨した後、観察された平均銅除去速度は、スラリーが１．５ワット／平方ｃｍで超音波処理された場合、４，２５８オングストローム／分であるが、今回は１分間インキュベートされた後である。これは、超音波処理なしの場合と、１分間のインキュベーションを伴う超音波処理の場合との間の３９％の増加に相当した。

【0103】

音響活性化化学物質が既製のスラリーに添加される別の例では、アルミナ（球状又は楕円形）ＮＰと、水と、過酸化水素と、有機金属錯体（すなわち、Ｃｕ＋２－グリシン）又はホウ酸塩誘導体などの求電子性増強剤と、からなる内部配合炭化シリコンＣＭＰスラリーが使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＳＵＢＡ８００－ＩＩ－１２（登録商標）ＸＹ溝付きパッドも用い、３Ｍ（ＰＢ３３Ａ－１）毛ブラシコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用される。直径１００ｍｍ及び全厚５００ミクロンを有する炭化シリコンウエハが、全ての研磨試験に使用される。プロセス圧力は、１～９ＰＳＩの範囲である。滑り速度範囲は０．２５～１．０５ｍ／秒であり、一方、スラリー流量は２５～１００ｃｃ／分の範囲である。採用された音波エネルギーの設定値は、０～２．０ワット／平方ｃｍである。炭化ケイ素基板のケイ素面は、求電子性増強剤を含有する過酸化水素ベースの配合物を使用して、研磨される。プロセス条件に応じて、観察された除去速度は、超音波処理エネルギーがゼロワット／平方ｃｍに設定された場合、１，２２３～１，７９２ｎｍ／時の範囲である。１．５ワット／平方ｃｍでは、炭化ケイ素除去速度は２，７６４～４，１２２ｎｍ／時の範囲である。これらは、５８％の平均的な増加を示した。スラリー超音波処理の場合、連続流の超音波処理器中のスラリーのインキュベーション時間は５分である。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。むしろ、スラリーは、研磨機を通り、研磨機に向かって流れる間、連続的に超音波処理される。前述には、既製のスラリーへの音響活性化化学物質の添加が含まれる。

【0104】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が、研磨に使用される。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドが用いられる。また、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間用いる。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を、研磨に使用する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒である。スラリー流量は、６５～１２０ｃｃ／分の範囲である。音波エネルギーは、１分間のインキュベーション時間で、１．５ワット／平方ｃｍで一定に保たれる。１０枚の銅基板を６５ｃｃ／分のスラリー流量で研磨した後、観察された銅除去速度は、３，４３３～５，１３２オングストローム／分の範囲である。１０枚の銅基板を１２０ｃｃ／分のスラリー流量で研磨した後、観察された銅除去速度は、３，７１３～６，０２０オングストローム／分の範囲である。全ての場合において、より高い圧力は、より高い除去速度をもたらした。また、より高い流量は、除去速度を平均１０％増加させた。

【0105】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。また、２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドを使用する。更に、３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。直径２５ｍｍ及び厚さ１８ｍｍを有する銅金属基板を研磨する。プロセス圧力は、１～５ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、０．２５～１．０５ｍ／秒の範囲である。スラリー流量は、６５ｃｃ／分で一定に保たれる。音波処理エネルギーの設定値は、０、０．５、１、１．５、及び２ワット／平方ｃｍである。全ての場合において、１分間のインキュベーション時間を使用する。１０枚の銅基板を研磨した後、観察された平均銅除去速度は、超音波処理なしの場合、約２，５７２オングストローム／分である。除去速度は、０．５ワット／平方ｃｍにおいて、最大平均値４，９５９オングストローム／分まで増加し、次いで、超音波処理エネルギーが１、１．５、及び２ワット／平方ｃｍまで増加するにつれて、それぞれ、４，４５５、３，８４５、及び３，５００オングストローム／分まで着実に減少する。これは、銅表面での不動態化錯体形成特性を変化させる過剰酸化（すなわち、反応性酸素種の増加）の可能性が、除去速度に有害であり得ることを示す。

【0106】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販のバルク銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドが用いられる。３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで１分間使用する。研磨に使用される銅金属基板は、直径２５ｍｍを有する。プロセス圧力は３ＰＳＩであり、滑り速度は０．５２ｍ／秒であり、スラリー流量は６５ｃｃ／分で一定に保たれる。研磨後、原子間力顕微鏡を使用して、銅の表面を分析する。超音波処理なしでは、ウエハ表面粗さの平均値（ａｖｅｒａｇｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｗａｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ、Ｒａ）は１．１ｎｍである。音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定された場合、ウエハ表面粗さの平均値（Ｒａ）は０．７８ｎｍに減少する。これは、表面粗さの低減において２９％の改善を表す。

【0107】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合された市販のタングステンスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＤＰ１２３６（登録商標）が使用される。２００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）同心溝付きパッドが用いられる。３Ｍ（Ｓ６０－Ａｌ）ダイヤモンドコンディショニングディスクが、現場外コンディショニングモードで１分間動作する。タングステン基板は、３ＰＳＩの研磨圧力、０．５２ｍ／秒の滑り速度、及び６５ｃｃ／分のスラリー流量で研磨される。研磨後、原子間力顕微鏡を使用して、タングステン基板の表面を分析する。超音波処理なしでは、ウエハ表面粗さの平均値Ｒａ）は１．０７ｎｍである。音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定された場合、ウエハ表面粗さの平均値（Ｒａ）は０．８８ｎｍに減少する。これは、表面粗さの低減において１８％の改善を表す。

【0108】

以下の例は、上記の実施形態で説明したように、超音波処理を伴う、及び超音波処理を伴わない、大型（２００ｍｍ）ウエハ研磨を含む。

【0109】

一例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販の銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。更に、８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０１０（登録商標）同心溝付きパッドを用いる。Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに３０秒間研磨する。プロセス圧力は、１．５～２．０ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、１．５ｍ／秒に設定される。スラリー流量は、１５０ｃｃ／分で一定に保持される。音波エネルギーの設定値は、１５分間のインキュベーション時間で、１ワット／平方ｃｍである。研磨条件の組み合わせごとに、２回の研磨作業を行う。１．５ＰＳＩの研磨圧力で、平均銅除去速度は、超音波処理を伴わないプロセス、及び超音波処理を伴うプロセスについて、それぞれ、８，５９９及び９，６２９オングストローム／分である。これは、除去速度の１２％の増加を示した。２．０ＰＳＩの研磨圧力で、平均銅除去速度は、超音波処理を伴わないプロセス、及び超音波処理を伴うプロセスについて、それぞれ、１０，９７５及び１２，２２３オングストローム／分である。これは、除去速度の１１％の増加を表す。

【0110】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販の銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０１０（登録商標）同心溝付きパッドを用い、かつ、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクを、現場外コンディショニングモードで用いる。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに３０秒間研磨する。プロセス圧力は、１．５～２．０ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、１．５ｍ／秒で一定に保たれる。また、スラリー流量も、１５０ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、平均銅除去速度は、１．５及び２．０ＰＳＩの研磨圧力において、それぞれ、９，３７２及び１１，９１９オングストローム／分である。音波エネルギーが０．５ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間が１５分である場合、２．０ＰＳＩの研磨圧力での銅除去速度は１２，２６０オングストローム／分に上昇し、除去速度の３％の増加を示した。１．０ワット／平方ｃｍの音波エネルギー設定値、及び再び１５分のインキュベーション時間では、平均銅除去速度は、１．５及び２．０ＰＳＩの研磨圧力において、それぞれ、９，６６０及び１３，３１４オングストローム／分である。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の３及び１２％の増加を示した。音波エネルギーが１．５ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間が５分である場合、銅除去速度は、１．５及び２．０ＰＳＩの研磨圧力において、それぞれ、９，７０４及び１３，０２６オングストローム／分である。これは、超音波処理なしで実行されたプロセスと比較して、除去速度の４及び９％の増加を表す。

【0111】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販の銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３０（登録商標）が使用される。また、８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０１０（登録商標）同心溝付きパッドも用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに３０秒間研磨する。プロセス圧力は、１．５～２．０ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、１．５ｍ／秒に設定される。スラリー流量は、１５０ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、研磨した合計６枚のウエハに基づく平均銅除去速度は、１．５及び２．０ＰＳＩの研磨圧力において、それぞれ、８，４０３及び１１，００６オングストローム／分である。１．０ワット／平方ｃｍの超音波エネルギー、及び５分間のインキュベーション時間では、研磨した合計４枚のウエハに基づく銅除去速度は、研磨圧力１．５及び２．０ＰＳＩにおいて、それぞれ、８，８０６及び１１，７８９オングストローム／分に上昇する。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、平均除去速度の５及び７％の増加を表す。音波エネルギーの設定値が２．０ワット／平方ｃｍであり、インキュベーション時間が５分である場合、研磨した合計４枚のウエハに基づく平均銅除去速度もまた、研磨圧力１．５及び２．０ＰＳＩにおいて、それぞれ、９，１３４及び１２，０７５オングストローム／分に上昇した。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の９及び１０％の増加を表す。

【0112】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）水及び過酸化水素と混合された市販の銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｏｐｐｅｒＲｅａｄｙ３９３５（登録商標）が使用される。また、８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０１０（登録商標）同心溝付きパッドも用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに３０秒間研磨する。プロセス圧力は、１．５～２．０ＰＳＩの範囲である。滑り速度は、１．５ｍ／秒に設定される。スラリー流量は、１５０ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、研磨した合計４枚のウエハに基づく平均銅除去速度は、１．５及び２．０ＰＳＩの研磨圧力において、それぞれ、８，３６５及び１０，７４８オングストローム／分である。音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、かつ再びインキュベーション時間が５分である場合、研磨した合計４枚のウエハに基づく平均銅除去速度は、研磨圧力１．５及び２．０ＰＳＩにおいて、それぞれ、９，０１７及び１２，０６６オングストローム／分に上昇した。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の８及び１２％の増加を表す。

【0113】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合されたタングステンスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＤＰ１２３６（登録商標）が使用される。８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケットタングステンウエハを、ウエハごとに６０秒間研磨する。プロセス圧力は、４．０ＰＳＩである。滑り速度は、２．０ｍ／秒に設定される。スラリー流量は、１２５ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、研磨した合計６枚のウエハに基づく平均タングステン除去速度は、２，２７７オングストローム／分である。音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間を５分とした場合、合計６枚のウエハに基づくタングステン除去速度は、２，４２３オングストローム／分である。これは、除去速度の７％の増加を表す。

【0114】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合されたタングステンスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＤＰ１２３６（登録商標）が使用される。８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケットタングステンウエハを、ウエハごとに６０秒間研磨する。プロセス圧力は、３．０ＰＳＩである。滑り速度は、１．６ｍ／秒に設定される。スラリー流量は、１２５ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、研磨した合計４枚のウエハに基づく平均タングステン除去速度は、１，６４６オングストローム／分である。音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、かつ再びインキュベーション時間が５分である場合、研磨した合計４枚のウエハに基づく平均タングステン除去速度は、１，８０３オングストローム／分である。これは、除去速度の１０％の増加を表す。

【0115】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合されたタングステンスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＤＰ１１４２（登録商標）が使用される。８００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで動作する。１つ以上の２００ｍｍブランケットタングステンウエハを、ウエハごとに４５秒間研磨する。プロセス圧力は、４．０ＰＳＩで一定に保たれる。滑り速度もまた、１．６ｍ／秒で一定に保たれる。スラリー流量は、１２５ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、タングステン除去速度は、１，９２８オングストローム／分である。スラリー超音波処理の場合、スラリーは、超音波処理器ボウルを通過して研磨機に向かう管の内部を流れる間、連続的に超音波処理される。連続超音波処理器でのスラリーのインキュベーション時間は、１０秒未満であると推定される。すなわち、スラリーは、いかなる期間も、反応器内で停滞したままにならないか、又はいかなる種類の保持パターンのままにもならない。音波エネルギーの設定値が１．２５ワット／平方ｃｍである場合、平均タングステン除去速度は、２，１１２オングストローム／分である。これは、除去速度の１０％の増加を表す。

【0116】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合された銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｕ３９３０（登録商標）が使用される。５００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに６０秒間研磨する。プロセスウエハ圧力及び保持リング圧力は、それぞれ、１．５及び１．７ＰＳＩで一定に保たれる。滑り速度もまた、０．５ｍ／秒で一定に保たれる。スラリー流量は、１６０ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、銅除去速度は、４，９０９オングストローム／分である。スラリー超音波処理を伴う研磨プロセスの場合、２つの超音波処理器ボウルが、ボウルごとに８０ｃｃ／分のスラリー流量で並行して使用され、１６０ｃｃ／分のスラリーの総流量をもたらす。各超音波処理器ボウルの音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間を５分とした場合、平均銅除去速度は、６，２２１オングストローム／分に増加した。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の２７％の増加を表す。

【0117】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合された銅スラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｕ３９３０（登録商標）が使用される。５００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで使用する。２００ｍｍブランケット銅ウエハを、ウエハごとに２０秒間研磨する。第１の研磨レシピでは、プロセスウエハ圧力及び保持リング圧力は、それぞれ、１．５及び１．７ＰＳＩで一定に保たれ、滑り速度もまた、０．５ｍ／秒で一定に保たれる。第２の研磨レシピでは、プロセスウエハ圧力及び保持リング圧力は、それぞれ、２．５及び２．７ＰＳＩで一定に保たれ、滑り速度もまた、１．６ｍ／秒で一定に保たれる。スラリー流量は、両方の研磨レシピで、１６０ｃｃ／分で一定に保たれる。超音波処理なしでは、平均銅除去速度は、第１の研磨レシピ及び第２の研磨レシピについて、それぞれ、５，７０３及び１５，５５２オングストローム／分である。スラリー音波処理を伴う研磨プロセスの場合、２つの超音波処理器ボウルが、ボウルごとに８０ｃｃ／分のスラリー流量で並行して使用され、１６０ｃｃ／分のスラリーの総流量をもたらす。各超音波処理器ボウルの音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間を５分とした場合、平均銅除去速度は、第１の研磨レシピ及び第２の研磨レシピについて、それぞれ、７，３９７及び１９，３８３オングストローム／分に増加した。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の３０及び２５％の増加を表す。

【0118】

別の例では、（製造元の仕様書通りに）過酸化水素と混合されたタングステンスラリー、Ｖｅｒｓｕｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＤＰ１２３６（登録商標）が使用される。５００ｍｍ回転プラテン上のＤｕｐｏｎｔ ＩＣ１０００（登録商標）ＸＹ溝付きパッドを用いる。また、Ｓａｅｓｏｌ ４ＤＮＳ８０ＡＭＣ１ダイヤモンドコンディショニングディスクも、各ウエハ研磨の前に３０秒間、現場外コンディショニングモードで使用される。２００ｍｍブランケットタングステンウエハを、ウエハごとに４５秒間研磨する。プロセスウエハ圧力及び保持リング圧力は、それぞれ、３及び６ＰＳＩで一定に保たれる。滑り速度もまた、１．６ｍ／秒で一定に保たれる。スラリー流量は、８０ｃｃ／分で一定に保持される。超音波処理なしでは、タングステン除去速度は、３，１９７オングストローム／分である。スラリー超音波処理を伴う研磨プロセスの場合、２つの超音波処理器ボウルが、ボウルごとに４０ｃｃ／分のスラリー流量で並行して使用され、８０ｃｃ／分のスラリーの総流量をもたらす。各超音波処理器ボウルの音波エネルギーが２．０ワット／平方ｃｍに設定され、インキュベーション時間を５分とした場合、平均タングステン除去速度は、３，３９５オングストローム／分に増加した。これは、超音波処理を伴わないプロセスと比較して、除去速度の６％の増加を表す。

【0119】

上記は、最良の形態及び／又は他の例であると考えられるものを説明したが、様々な修正が、その中で行われ得ること、並びに本明細書に開示される主題が、様々な形態及び例において実施され得ること、並びに本教示が、多数の用途に適用され得、そのうちのいくつかのみが、本明細書に説明されていることが理解される。以下の特許請求の範囲は、本教示の真の範囲内に入るあらゆる適用例、修正例、及び変形例を主張することを意図している。

【符号の説明】

【0120】

１０ スラリー処理システム
２０ ウエハ
１７A スラリー
１０２ ウエハ研磨装置
１０３ パッド
１０４ 研磨ヘッド
１２０ プロセッサ
１２２ コントローラ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【図】

【手続補正書】

【提出日】2022-06-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
材料添加剤を有するＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することであって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質することが、前記材料添加剤の除去速度特性を増強すること、ウエハレベルの欠陥を低下させること、及び前記材料添加剤の表面粗さ特性を低減することのうちの少なくとも１つを含む、改質することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーとの化学反応によって、前記基板の不動態化層を改質することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【請求項2】

前記ＣＭＰスラリーの供給源に前記材料添加剤を適用することによって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質することを更に含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項3】

前記材料添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付ける前に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に適用される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項4】

前記材料添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けるのと同時に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に適用される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項5】

前記ＣＭＰスラリーの供給源が、機械又は電磁波エネルギーのうちの前記少なくとも１つの前記供給源を前記ウエハ研磨装置に方向付けることと、前記ウエハ研磨装置において、前記ＣＭＰスラリーの供給源に前記材料添加剤を適用することと、によって改質される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項6】

前記材料添加剤が、機械又は電磁波エネルギーのうちの前記少なくとも１つによって改質される、請求項２に記載のＣＭＰ方法。

【請求項7】

前記ＣＭＰスラリーの供給源が、封止された容器内の前記機械エネルギーの供給源によって改質され、前記改質されたＣＭＰスラリーの前記流れを前記ウエハ研磨装置に適用することが、前記改質されたＣＭＰスラリーを前記封止された容器から前記ウエハ研磨装置に出力することを含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項8】

前記封止された容器が、
容器ハウジングであって、前記容器ハウジングの内部への開口部を有し、前記内部が、前記ＣＭＰスラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、
前記容器ハウジングの前記開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、
入口及び出口であって、前記カバーシールシステムを通って延在し、前記入口から前記容器ハウジングの前記内部を通り、前記出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、を含む、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項9】

前記機械波エネルギーが、前記封止された容器内で発生する音響エネルギーである、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項10】

前記電磁波エネルギーが、前記封止された容器と前記ウエハ研磨装置との間の前記ＣＭＰスラリーの前記流れに沿って発生する光である、請求項７に記載のＣＭＰ方法。

【請求項11】

前記機械波エネルギーが、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに前記光が適用された後に、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに適用される音響エネルギーである、請求項１０に記載のＣＭＰ方法。

【請求項12】

前記機械波エネルギーが、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに前記光が適用される前に、前記ＣＭＰスラリーの前記流れに適用される音響エネルギーである、請求項１０に記載のＣＭＰ方法。

【請求項13】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、音響エネルギー及び光の両方を含み、前記音響エネルギーが、前記光が前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる前に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項14】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、前記ＣＭＰスラリーの供給源に同時に適用される、音響エネルギー及び光の両方を含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項15】

機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの前記供給源が、音響エネルギー及び光の両方を含み、前記音響エネルギーが、前記光が前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられた後に、前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けられる、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項16】

前記ウエハ研磨装置上で回転する前記基板に対して、前記ＣＭＰスラリーの供給源を出力するためのスラリー注入システムを位置決めすることを更に含む、請求項１に記載のＣＭＰ方法。

【請求項17】

スラリー処理システムであって、
容器ハウジングであって、前記容器ハウジングの内部への開口部を有し、前記内部が、材料添加剤を有する化学機械平坦化（ＣＭＰ）スラリーの供給源を保持するように構築及び配置されている、容器ハウジングと、
前記容器ハウジングの前記開口部上に流体密封シールを形成する、カバーシールシステムと、
入口及び出口であって、前記カバーシールシステムを通って延在し、前記入口から前記容器ハウジングの前記内部を通り、前記出口からウエハ研磨装置まで更に延在する、連続的なスラリー流路を形成する、入口及び出口と、
前記材料添加剤の除去速度特性を増強すること、ウエハレベルの欠陥を低下させること、又は前記材料添加剤の表面粗さ特性を低減することのうちの少なくとも１つを含む、前記材料添加剤を有する前記ＣＭＰスラリーを改質するために、前記連続的なスラリー流路に沿って流れる前記ＣＭＰスラリーに、機械又は電磁波エネルギーのうちの少なくとも１つの供給源を方向付ける、エネルギー産生デバイスと、を備える、スラリー処理システム。

【請求項18】

前記カバーシールシステムが、
保持リング要素であって、そこを通って前記入口及び前記出口が延在する、保持リング要素と、
前記容器ハウジングの周りの溝に位置決めされたせん断リングであって、前記保持リング要素とともに密封境界面を形成する、せん断リングと、
前記保持リング要素とともに密封境界面を形成する、滑合要素と、を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項19】

前記滑合要素が、第１のクランプ部分及び第２のクランプ部分を含み、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分のうちの少なくとも一方が、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分のうちの他方における穴に挿入されるように構成されている、ロッドを含み、前記カバーシールシステムが、前記保持リング要素の周りで、前記第１のクランプ部分及び前記第２のクランプ部分を一緒に結合し、かつ、前記容器ハウジングの周りで、前記せん断リングを結合する力を生成するために、前記穴の前記ロッドの周りに位置決めされている、蝶ナットを含む、請求項１８に記載のスラリー処理システム。

【請求項20】

閉じ込められた空気が前記容器ハウジングから逃げることを可能にするために、前記カバーシールシステムを通って延在する前記入口及び前記出口に連設された、通気管を更に備える、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項21】

酸素又はオゾンを注入又は浸透させるための、ガス入口管を更に備える、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項22】

前記滑合要素が、前記保持リング要素と結合するときにシールを形成するためにねじ切りされている、前記第１の部分及び前記第２の部分によって形成された、半球状の内部を有する、請求項１９に記載のスラリー処理システム。

【請求項23】

前記ＣＭＰスラリーが、前記ウエハ研磨装置上の基板と化学的に連通するように構築されており、前記基板の上層が、銅、タングステン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、アルミニウム、炭素ドープ二酸化ケイ素、黒色ダイヤモンド、窒化ケイ素、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、コバルト、窒化ガリウム、ルテニウム、炭化ケイ素、又はそれらの組み合わせ若しくは合金から形成され、前記上層が、前記改質されたＣＭＰスラリーとの化学反応によって改質又は除去される、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項24】

前記エネルギー産生デバイスが、前記連続的なスラリー流路に沿って前記ＣＭＰスラリーを音響的に活性化するための音波エネルギーを生成するもう１つのトランスデューサなどを有する、音波生成機構を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項25】

前記エネルギー産生デバイスが、前記ＣＭＰスラリーに照射するように構築及び配置されている光源を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項26】

前記ＣＭＰスラリーが、配位子を酸化させるために、前記光源によって照射される金属配位子錯体を形成するように、少なくとも１つの配位子錯化剤、及び金属を含む、請求項２５に記載のスラリー処理システム。

【請求項27】

前記配位子錯化剤が、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン、及びグリシンのうちの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載のスラリー処理システム。

【請求項28】

前記ＣＭＰスラリーが、高分子ポリマーと、複合添加剤と、を含む、ポリマーベースのナノコンポジットスラリーを含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項29】

前記エネルギー産生デバイスが、前記ウエハ研磨装置によって実行された研磨作業において、ＳｉＣ基板の表面層を除去するために、メガソニックエネルギーを用いる第１のデバイスと、前記ＳｉＣ基板と化学的に接触する前記ＣＭＰスラリーに方向付けられた光波を用いる第２のデバイスと、を含む、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項30】

前記ウエハ研磨装置上で回転する基板に前記ＣＭＰスラリーの供給源を出力するための、前記ウエハ研磨装置に対して位置決めされているスラリー注入システムを更に備える、請求項１７に記載のスラリー処理システム。

【請求項31】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
材料添加剤を有するＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
音響エネルギーの供給源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記材料添加剤を有する前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することであって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質することが、前記材料添加剤の除去速度特性を増強すること、ウエハレベルの欠陥を低下させること、及び前記材料添加剤の表面粗さ特性を低減することのうちの少なくとも１つを含む、改質することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーとの化学反応によって、前記基板の不動態化層を改質することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【請求項32】

化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法であって、
材料添加剤を有するＣＭＰスラリーの供給源を提供することと、
光源を前記ＣＭＰスラリーの供給源に方向付けることによって、前記材料添加剤を有する前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質して、改質されたＣＭＰスラリーを形成することであって、前記ＣＭＰスラリーの供給源を改質することが、前記材料添加剤の除去速度特性を増強すること、ウエハレベルの欠陥を低下させること、及び前記材料添加剤の表面粗さ特性を低減することのうちの少なくとも１つを含む、改質することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーの流れを、基板が位置決めされているウエハ研磨装置に適用することと、
前記改質されたＣＭＰスラリーとの化学反応によって、前記基板の不動態化層を改質することと、
前記基板上で研磨作業を実行することと、を含む、化学機械平坦化（ＣＭＰ）方法。

【国際調査報告】