特表 2024-509181 位置特異的ウエハ研磨用のローラ

(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】2024-02-29

(54)【発明の名称】位置特異的ウエハ研磨用のローラ

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/10 20120101AFI20240221BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20240221BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20240221BHJP

   B24B 49/10 20060101ALI20240221BHJP

   B24B 37/11 20120101ALI20240221BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20240221BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240221BHJP

【ＦＩ】

B24B37/10

B24B49/04 Z

B24B49/12

B24B49/10

B24B37/11

B24B37/00 K

H01L21/304 621D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023553544

(86)(22)【出願日】2022-03-01

(85)【翻訳文提出日】2023-11-01

(86)【国際出願番号】 US2022018360

(87)【国際公開番号】W WO2022187259

(87)【国際公開日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】63/157,610

(32)【優先日】2021-03-05

(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】ミハイリチェンコ， エカテリーナ エー．

(72)【発明者】

【氏名】レデカー， フレッド シー．

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン， ブライアン ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】ロドリゴ， チランサ

(72)【発明者】

【氏名】ズニガ， スティーブン エム．

(72)【発明者】

【氏名】グルサミー， ジェイ

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034AA19

3C034BB73

3C034BB92

3C034BB93

3C034CA02

3C034CA22

3C034CA30

3C034CB02

3C034CB04

3C034CB07

3C034CB18

3C034CB20

3C034DD07

3C034DD10

3C034DD20

3C158AA05

3C158AA07

3C158AA09

3C158AA11

3C158AA13

3C158AC02

3C158BA01

3C158BA02

3C158BA04

3C158BA05

3C158BA07

3C158BA09

3C158BB02

3C158BB06

3C158BC01

3C158BC02

3C158BC03

3C158CB01

3C158CB03

3C158CB05

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

3C158EB04

5F057AA03

5F057BA15

5F057CA14

5F057DA03

5F057GA02

5F057GA03

5F057GA07

(57)【要約】

研磨装置は、平面内に基板を受け、保持するように構成された支持体と、ロータリドラムの円柱状表面に張り付けられた研磨パッドと、上記平面に平行な第１の軸の周りに上記ドラムを回転させるための第１のアクチュエータと、上記ロータリドラム上の上記研磨パッドを上記基板と接触させる第２のアクチュエータと、上記研磨パッドと上記基板との間のインターフェースに研磨液を投与するためのポートとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面内に基板を受け、保持するように構成された支持体と、
ロータリドラムの円筒状表面に貼り付けられた研磨パッドと、
前記平面に平行な第１の軸の周りに前記ドラムを回転させるための第１のアクチュエータと、
研磨が前記基板の上面の環状領域のところに集中され、前記環状領域の半径方向に内側の中央領域が研磨されないようなポジションおよび配向で前記ロータリドラム上の前記研磨パッドを前記基板と接触させる第２のアクチュエータと、
前記研磨パッドと前記基板との間のインターフェースに研磨液を投与するためのポートと
を備える、研磨装置。

【請求項2】

前記支持体が、第２の軸の周りを回転可能である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１の軸が、前記第２の軸から前記ロータリドラムの中心点まで延びる線分に実質的に垂直である、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記ドラムが、それ自体の直径よりも大きい長さを有する、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記ドラムが、それ自体の直径よりも小さい長さを有する、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記基板のエッジに隣接する環状領域内の前記基板の厚さをモニタするための現場モニタリングシステムと、エッジ厚さ差異を決定するために第１のエッジ厚さプロファイルを第２のエッジ厚さプロファイルと比較し、前記エッジ厚さ差異がしきい値よりも小さいときに前記第２のアクチュエータが前記研磨パッドを前記基板と接触しないようにさせるように構成されたコントローラとをさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

基板を化学機械研磨する方法であって、
ローラの円柱状研磨表面を、前記ローラの主軸が前記研磨表面に平行な状態で前記基板の前面に接触させることと、
前記研磨パッドと前記基板との間のインターフェースに研磨液を供給することと、
前記基板の前記前面の少なくとも一部から材料を除去せずに前記基板の研磨不足の領域を研磨するように前記ローラと前記基板との間に相対運動を生じさせることであり、前記相対運動は、研磨することが前記基板の前記前面の環状領域のところに集中し、前記環状領域の半径方向に内側の中央領域が研磨されないようなポジションおよび配向で前記基板の前記前面に対して前記ローラを押しながら前記主軸の周りに前記ローラを少なくとも回転させることを含む、相対運動を生じさせることと
を含む、方法。

【請求項8】

円筒状研磨表面が、前記基板のエッジを横切って延びる、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記円筒状研磨表面の端部が、前記基板のエッジの半径方向の内側に間隔を空けられる、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記円筒状研磨表面の対向する端部が、前記基板の前記エッジの４０ｍｍ以内に設置される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

第２の軸の周りに前記基板を回転させることを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記主軸が、前記第２の軸から前記円筒状研磨表面の中心点まで延びる線分に実質的に垂直である、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

１から５００ｒｐｍの速度で前記第２の軸の周りに前記基板を回転させることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

５０から１５００ｒｐｍの速度で前記主軸の周りに前記円筒状研磨表面を回転させることを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項15】

３０ｐｓｉから７０ｐｓｉの圧力で前記円筒状研磨表面を前記基板と接触するように押すことを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項16】

基板を化学機械研磨する方法であって、
基板の厚さプロファイルを取得することと、
前記厚さプロファイルから前記基板の研磨における角度非対称性を決定することと、
ローラの円柱状研磨表面を、前記ローラの主軸が前記研磨表面に平行な状態で基板の前面と接触させることと、
前記基板の表面に研磨液を供給することと、
前記基板の前記前面に対して前記ローラを押しながら前記主軸の周りに前記ローラを回転させることと、
前記角度非対称性を補償するために前記基板の研磨不足の領域が前記ローラの下方を通過するにつれて、前記基板の回転速度を減少させる、前記ローラの回転速度を増加させる、または前記基板の前記前面に抗する前記ローラの圧力を増加させるのうちの少なくとも１つを行うこと
を含む、方法。

【請求項17】

化学機械研磨システム内のインライン計測システムから前記厚さプロファイルを取得することを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記インライン計測システムが、カラーイメージャ、分光センサ、エリプソメータ、または渦電流センサを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

基板を化学機械研磨する方法であって、
ローラの円柱状研磨表面を、前記ローラの主軸が前記研磨表面に平行な状態で基板の前面と接触させることと、
前記基板の表面に研磨液を供給することと、
前記基板の前記前面に対して前記ローラを押しながら前記主軸の周りに前記ローラを回転させることであり、前記円柱状研磨表面は、研磨が前記基板の前記前面の環状領域のところに集中し、前記環状領域の半径方向に内側の中央領域が研磨されないよう設置され配向される、前記ローラを回転させることと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、化学機械研磨に関し、特に研磨不均一性に対処するためのローラの使用に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路は、シリコンウエハ上に導電層、半導体層または絶縁層の連続した堆積により、および上記層の引き続く処理により基板（例えば、半導体ウエハ）上に典型的には形成される。

【0003】

１つの製造ステップは、非平面表面を覆って充填層を堆積すること、および非平面表面が露出されるまで充填層を平坦化すること包含する。例えば、導電性充填層が、絶縁層内のトレンチまたは孔を埋めるためにパターニングした絶縁層上に堆積されることがある。充填層は次いで、絶縁層の盛り上がったパターンが露出されるまで研磨される。平坦化の後で、絶縁層の盛り上がったパターンの間に残る導電層の部分が、基板上の薄膜回路同士の間に導電性パスを提供するビア、プラグおよびラインを形成する。加えて、平坦化が、リソグラフィのため基板表面を平坦化するために使用されることがある。

【0004】

化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの受け入れられている方法である。この平坦化法は、基板がキャリアヘッドにマウントされることを典型的には必要とする。基板の露出した表面が、回転する研磨パッドに対して置かれる。キャリアヘッドは、研磨パッドに対して基板を押すように基板に制御可能な荷重を与える。研磨剤粒子を有するスラリなどの研磨液が、材料除去中に研磨パッドの表面に供給される。

【発明の概要】

【0005】

１つの態様では、研磨装置は、平面内に基板を受け、保持するように構成された支持体と、ロータリドラムの円筒状表面に貼り付けられた研磨パッドと、上記平面に平行な第１の軸の周りに上記ドラムを回転させるための第１のアクチュエータと、上記ロータリドラム上の上記研磨パッドを上記基板と接触させる第２のアクチュエータと、上記研磨パッドと上記基板との間の界面に研磨液を投与するためのポートとを含む。

【0006】

もう１つの態様では、基板を化学機械研磨する方法は、ローラの円筒状研磨表面を、上記ローラの主軸が上記研磨表面に平行な状態で基板の前面と接触させることと、上記研磨パッドと上記基板との間の界面に研磨液を供給することと、上記基板の上記前面の少なくとも一部から材料を除去せずに上記基板の研磨不足の領域を研磨するように上記ローラと上記基板との間に相対運動を生じさせることとを含む。上記相対運動は、上記ローラを上記基板の上記前面に押し付けながら上記主軸の周りに上記ローラを少なくとも回転させることを含む。

【0007】

もう１つの態様では、基板を化学機械研磨する方法は、基板の厚さプロファイルを取得することと、上記厚さプロファイルから上記基板の研磨における角度非対称性を決定することと、ローラの円筒状研磨表面を、上記ローラの主軸が上記研磨表面に平行な状態で上記基板の前面と接触させることと、上記基板の表面に研磨液を供給することと、上記基板の上記前面に上記ローラを押し付けながら上記主軸の周りに上記ローラを回転させることと、上記角度非対称性を補償するために上記基板の研磨不足の領域が上記ローラの下方を通過するときに、上記基板の回転速度を減少させるか、上記ローラの回転速度を増加させるか、または上記基板の上記前面に対する上記ローラの圧力を増加させることとのうちの少なくとも１つを含む。

【0008】

もう１つの態様では、基板を化学機械研磨する方法は、ローラの円筒状研磨表面を上記ローラの主軸が上記研磨表面に平行な状態で基板の前面と接触させることと、上記基板の表面に研磨液を供給することと、上記基板の上記前面に対して上記ローラを押し付けながら上記主軸の周りに上記ローラを回転させることとを含む。

【0009】

実施形態の利点は、下記のもののうちの１つまたは複数を含むことができるが、これらに限定されない。

【0010】

研磨ローラを用いた場所別プロファイル補正を使用することにより、ウエハ内不均一性（ＷＩＷＮＵ）およびウエハ間不均一性（ＷＴＷＮＵ）が、低減されることが可能である。材料除去が、メインのＣＭＰステップ後に誘発されるエッジの厚さ不均一性を補償する、および／または、主研磨を受ける前に入荷される基板膜厚プロファイルを補正することができる。場所ごとの研磨により、研磨ローラに加えられる圧力は、ウエハ裏面を介してというよりはむしろ基板表面に直接伝わり、場所ごとの特性を増加させ、基板のたわみを減少させる。圧力ゾーンの寸法は、小さく、研磨ローラの寸法により制御され、極めて特定のエリア内の材料除去を可能にする。

【0011】

１つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面および下記の説明に記載される。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】基板研磨装置の斜視模式図である。

【図2A】図２Ａおよび図２Ｂは、１つまたは２つのロータリ研磨パッドを含む例示的な基板研磨装置の側面模式図である。

【図2B】図２Ａおよび図２Ｂは、１つまたは２つのロータリ研磨パッドを含む例示的な基板研磨装置の側面模式図である。

【図3】エッジ厚さプロファイルの例を示すチャートである。

【図4】処置前の第１のエッジ厚さプロファイルおよび処置に続く第２のエッジ厚さプロファイルを描いているチャートである。

【図5A】図５Ａおよび図５Ｂは、基板研磨装置の模式的上面図である。

【図5B】図５Ａおよび図５Ｂは、基板研磨装置の模式的上面図である。

【図6A】図６Ａから図６Ｃは、車輪形状をした研磨パッドを含む基板研磨装置の模式図である。

【図6B】図６Ａから図６Ｃは、車輪形状をした研磨パッドを含む基板研磨装置の模式図である。

【図6C】図６Ａから図６Ｃは、車輪形状をした研磨パッドを含む基板研磨装置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

様々な図面における同様の参照番号および記号表示は、同様の要素を表示する。

【0014】

ＣＭＰ処理の過程で、基板の表面全体にわたる基板厚さは、研磨パッドまたはキャリアヘッドの一貫性のない圧力や、滞在時間や、他の固有の研磨不均一性に起因して、変化することがある。例えば、いくつかの基板は、基板のエッジの近くであるがエッジのところではない環状領域が研磨不足である「チェックマーク」不均一性になりやすい。加えて、基板エッジが非対称になりやすいことがある。

【0015】

ＣＭＰ処理を求める業者は、提供可能な基板について厳格な膜厚均一性しきい値を強いる。典型的なＣＭＰプロセスは、基板の中央表面エリアの大部分に関してこれらのしきい値をしばしば達成する。しかしながら、基板エッジと、研磨パッドと、ヘッド保持リングとの間の相互作用は、ヘッドゾーンの圧力制御によっては取り除くことができない「チェックマーク」特徴を含めたエッジ領域内の不均一性をもたらす。その上、入ってくる基板は、既存のヘッド技術を用いて補正することが難題であるまたは不可能である、予め存在する大きなエッジ厚さプロファイルなどの不均一膜厚プロファイルを含むことがある。

【0016】

例えば、小さな回転するディスク形状をした研磨パッドを使用する様々な「タッチアップ」研磨プロセスが、提案されている。しかしながら、このような「タッチアップ」研磨プロセスは、小さな領域で基板と接触する、したがって低スループットである。

【0017】

本明細書において説明するものは、位置特異的研磨法である。上記方法は、基板エッジ厚さプロファイル補正を提供できる。材料除去が研磨ローラ、例えば、円筒状ローラの外側表面に貼り付けられた研磨パッドにより行われる。研磨ローラのパラメータ、例えば、ローラ直径、パッドグリットは、設計における自由度を実現する基板形状および／または厚さプロファイルに対応して選択されることが可能である。加えて、研磨ローラは、従来法で購入されることも、または３Ｄプリントされることも可能であり、それによって、省コストを実現しメンテンスのためのデバイス非稼働時間を削減する。コントローラは、精細な位置特異的材料除去を達成すべく、基板回転速度、研磨ローラ回転速度、およびローラスキャニングプロファイルを最適化するように機能する。

【0018】

図１は、基板の研磨不足の領域を研磨するための例の化学機械研磨装置１００を図示する。研磨装置１００は、基板１０が上に置かれる回転可能なディスク形状をしたプラテン１１０を含む。プラテン１１０は、第１の軸１１４の周りを回転するように動作可能であり、例えば、モータはプラテン１１０を回転させるためにドライブシャフトを回すことができる。基板１０は、真空源１１２、例えば、真空チャックにより基板１０の底面に加えられる真空、によりプラテン１１０の上面に保持される。真空プラテン１１０は、軸１１４の周りを回転しながらプラテン１１０上の基板１０の配向およびポジションを維持する。真空プラテン１１０は、基板１０の上面全体を研磨装置１００に用意し、そして研磨プロセスを妨害しない。

【0019】

研磨装置１００は、主軸の周りにロータリドラム１１８を回転させるように動作する第１のアクチュエータを含む。研磨パッド１１９は、ドラム１１８の円筒状の外側表面の少なくとも一部分に貼り付けられ、したがって、円筒状の研磨表面を形成する。ドラム１１８および貼り付けられた研磨パッド１１９は、ローラ１２０を構成する。ローラ１２０研磨表面は、基板１０の研磨および平坦化のために適した材料から成る。研磨パッド材料は、ポリマ層、例えば、ポリウレタンであってもよく、そしてマイクロポーラス層、例えば、ＩＣ１０００（商標）研磨層材料であってもよい。図１のドラム１１８は、直径よりも大きい長さを有する円筒形である。回転の主軸は、ローラ１２０の長手方向軸と同軸である。ローラ１２０は、主軸が基板１０の前面、例えば、上側表面と平行であるように配置される。

【0020】

研磨装置１００は、基板１０およびプラテン１１０に対してローラ１２０の垂直方向ポジションを制御するための第２のアクチュエータを含む。第２のアクチュエータは、ローラ１２０長手方向表面を基板１０表面と接触させ、そして基板１０表面からローラ１２０表面を離すように動作する。

【0021】

研磨装置１００は、ローラ１２０上へと、研磨剤スラリなどの研磨液１３２を投与するためのポート１３０を含む。あるいは、ポートは、ローラ１２０の下方のプラテン１１０の回転により研磨液が運ばれることになる基板１０上へと研磨液を直接投与してもよい。

【0022】

研磨装置１００はまた、ローラ１２０を一貫した研磨状態に維持するためローラ１２０表面を研磨するための研磨パッドコンディショナ１４０、例えば、ダイアモンド埋め込み型コンディショナディスクも含むことができる。パッドコンディショナ１４０は、プラテン１１０または基板１０の最上部とほぼ同一平面である表面を上にしたポジションでプラテン１１０に隣接して設置されることが可能である。

【0023】

図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、１つのローラ１２０および２つのローラ２２０、例えば、ローラ２２０ａとローラ２２０ｂ、を利用する研磨装置１００の動作を図説する。図２Ａを参照して、基板１０を支持しているプラテン１１０は軸１１４の周りを回転する。ローラ１２０は、ローラ１２０の回転運動を制御している第２のモータなどによって、主軸の周りを回転させられる。図２Ａの側面図では主軸は、紙面の中へと延びる。

【0024】

研磨液１３２は、図１に示したように、ポート１３０を介してローラ１２０研磨表面へ供給される。いくつかの実施形態では、研磨液１３２は、ポート１３０を介して基板１０表面へ供給される。ローラ１２０の主軸は、基板１０の中心点をローラ１２０の中心点に結ぶ線（例えば、線分）に対して０°（例えば、平行）から９０°（例えば、垂直）までの範囲の任意の角度に向けられることが可能である。例えば、図１のローラ１２０主軸は、基板１０の中心点をローラ１２０の中心点に結ぶ線に対して垂直に（例えば、９０°で）配向されている。

【0025】

図５Ａを参照して、基板エッジに近い上面の領域がしばしば研磨不足になることがあるので、特に有用となり得る実施形態は、ローラ１２０のエッジ１２２が基板１０のエッジ１２のところまたはその近く、例えば、２ｍｍ以内に設置される形態のものである。加えて、ローラ１２０は、基板の中心点１４をローラの中心点１２４に結ぶ線Ｒに実質的に垂直（例えば、線から８０～９０）である。この構成では、研磨作用は、基板エッジから離れている領域２２におけるよりも高い研磨速度となり、基板エッジ１２に隣接する基板１０の上面の環状領域２０のところに集中する。環状領域２０の半径方向に内側の中央領域２４は、研磨されない。この構成は、チェックマーク領域の補正に特によく適している。ここでの研磨は、基板の全体として平面上で行われることに留意されたい。

【0026】

あるいは、図５Ｂに示したように、ローラ１２０のエッジ１２２は、基板１０のエッジ１２から、例えば、１～３０ｍｍだけ半径方向の内側に設置されることがある。この場合も、ローラ１２０は、基板の中心点１４をローラの中心点１２４に結ぶ線Ｒに対して実質的に垂直（例えば、線から８０～９０°）である。この構成では、研磨作用は、基板エッジ１２から離れている基板１０の上面の環状領域３０のところに集中する。環状領域３０の内径に近い領域３２での研磨速度は、より高くなり得る。環状領域３０の半径方向に内側の中央領域３４および研磨した環状領域３０を囲んでいる第２の環状領域３６は、研磨されない。この構成もまた、チェックマーク領域の補正によく適していることがある。

【0027】

図１に戻って、ローラ１２０は、基板１０の前面と接触して、ローラ１２０研磨表面と基板１０前面との間に接触エリアを作り出す。研磨装置１００は、基板１０に直交する方向で基板に向かって、例えば、図２Ａでは下に、ローラ１２０に力を加えるように、例えば、押すように第２のアクチュエータに命令する。ローラ１２０を介して接触エリアに加えられる力は、３０ｐｓｉから７０ｐｓｉまで（例えば、４０ｐｓｉから５０ｐｓｉ、または６０ｐｓｉから７０ｐｓｉ）の範囲であってもよい。

【0028】

研磨液１３２の存在の中でローラ１２０研磨表面の回転運動は、接触エリア内の基板１０材料の一部分を除去させ、例えば、研磨させ、一方で接触エリアの外側の基板１０材料を除去しない。必要であれば、ローラ１２０は、基板１０前面に沿って接触エリアの位置を変えるために、基板１０の平面に平行な軸に沿って、例えば、図２Ａでは右から左へ動かされることが可能である。基板１０の回転ならびにローラ１２０の回転および並進移動運動は、ローラ１２０と基板１０前面との間に相対運動を生じさせる。基板１０と接触している間は、ローラ１２０の回転速度は、１０ｒｐｍから２５００ｒｐｍまで（例えば、５０ｒｐｍから１５００ｒｐｍ）の範囲であってもよい。

【0029】

ローラ１２０研磨表面が基板１０と接触している期間が、接触時間である。圧力および回転速度とともに、任意の特定の領域の全体にわたるローラの滞在時間が、基板から除去される物質の量を決定する。ローラ１２０と基板１０との間の接触時間の後で、ローラ１２０研磨表面、ローラ１２０は、研磨を停止するために基板１０から取り除かれることがある。接触時間は、１ｓ未満から６００ｓまでの範囲であってもよい。

【0030】

研磨作業が完了した後で、基板１０前面からローラ１２０を取り除き、ローラ１２０研磨表面をパッドコンディショナ１４０に接触させることによって、研磨表面は、再調整されることが可能である。例えば、第２のアクチュエータは、基板の上方のポジションからパッドコンディショナ１４０の上方の位置までローラを水平に移動させる。研磨装置１００は、パッドコンディショナ１４０と接触しながらローラ１２０に回転運動をさせ、それによってローラ１２０研磨表面の外側層をこすり剥ぐ。ローラ１２０は、コンディショニング時間の間回転し続けながら、パッドコンディショナ１４０と接触したままである。いくつかの実施形態では、ローラ１２０とパッドコンディショナ１４０との間のさらなる相対運動は、パッドコンディショナ１４０表面と平行な軸に沿ってローラ１２０を並進移動させることを含むことがある。

【0031】

図２Ｂは、基板１０を研磨するためにローラ２２０ａおよびローラ２２０ｂ（まとめてローラ２２０）を含む研磨装置２００のもう１つの実施形態を図説する。基板１０は、プラテン１１０上で軸１１４の周りを回転する。２つのポート、２３０ａおよび２３０ｂ（まとめてポート２３０）が、それぞれローラ２２０ａおよび２２０ｂに近接して設置され、各々に研磨液１３２を供給する。そのような実施形態では、ローラ２２０同士は、長さ、直径、圧縮性、弾力性、および研磨表面の材料組成を含め、実質的に同じであっても異なってもよい。例えば、ローラ２２０ａの研磨表面は、第１のデュロメータ値を有することがあり、ローラ２２０ｂの研磨表面は、異なる第２のデュロメータ値を有することがある。

【0032】

ローラ２２０ａおよび２２０ｂ（まとめてローラ２２０）は、それぞれの回転速度および／または並進移動速度、並進移動軸配向および／または主軸配向を含め、基板１０とそれぞれのローラ２２０ａおよび２２０ｂとの間の実質的に同じまたは異なる相対運動を生じさせることが可能である。

【0033】

研磨装置２００は、２つのパッドコンディショナ２４０、それぞれパッドコンディショナ２４０ａおよび２４０ｂを含む。パッドコンディショナ２４０同士は、実質的の同じ材料であっても異なっていてもよく、そして実質的に同じ研磨能力（例えば、グリット）であっても異なっていてもよい。例えば、ローラパッドコンディショナ２４０ａのコンディショニング表面は、第１のデュロメータ値を有することがあり、そしてローラパッドコンディショナ２４０ｂのコンディショニング表面は、異なる第２のデュロメータ値を有することがある。ローラ２２０は、同時にまたは違ったふうにパッドコンディショナ２４０と接触するように動作されてもよい。

【0034】

２つ以上のローラ２２０を含む実施形態は、基板１０研磨時間を短縮でき、それによって基板１０研磨に付随する材料コストおよび時間コストを減少する。

【0035】

接触時間、ローラ１２０の回転速度および並進移動速度、ならびに圧力パラメータは、厚さプロファイル限度を達成するためおよび補正プロファイルを構成するために除去される材料の量に基づいて決定されることが可能である。補正プロファイルが、プラテン１１０、ローラ１２０、および１３２流量を制御するために研磨装置１００のコントローラへとロードされることが可能である。図３は、ｘ軸上のウエハ半径方向位置に対するｙ軸上の基板１０の表面から除去される材料を比較するチャートである。ｙ軸は、０オングストローム（Å）から２４０Åまでの除去される材料の範囲を描く。ｙ軸の値が大きいほど、より多くの材料が対応するｘ軸半径方向位置のところで基板１０表面から除去されることを示す。ｘ軸は、１２０ｍｍから１５０ｍｍまでの範囲の半径方向位置を含む。図３は、ｘ軸上で１２０ｍｍから１４５ｍｍまで延びる２つの表面プロファイル、第１の表面プロファイル３２０ａおよび第２の表面プロファイル３２０ｂを描いているラインを含む。

【0036】

表面プロファイル３２０ａは、１２０ｍｍから１４５ｍｍまで基板１０の中心から半径方向に延びる８つのラインに沿って測定したとして８つの測定される表面プロファイルの計算した平均プロファイルであり、そこでは８つのラインが基板１０の周囲の周りに均等な半径方向の間隔で配向される。

【0037】

研磨装置１００は、２つの補正プロファイルに従って基板１０を研磨するように動作された。表面プロファイル３２０ａに対応する第１の補正プロファイルは、４５ｐｓｉの圧力パラメータを含んだ、そしてローラ１２０が合計で１２５秒の滞留時間の５つのそれぞれの期間にわたり５つの半径方向位置のところに設置された。基板１０中心から半径方向レイに沿って、初期ローラ１２０位置が、ほぼ１３７ｍｍであり、第２の位置がほぼ１３５ｍｍ、第３の位置がほぼ１３３ｍｍ、第４の位置がほぼ１３１ｍｍ、そして第５の位置がほぼ１２８ｍｍであった。

【0038】

ローラ１２０は、それぞれ、第１の半径方向位置、第２の半径方向位置、第３の半径方向位置、第４の半径方向位置、および第５の半径方向位置のところで３５ｓ、ａ３０、２５ｓ、２０ｓ、および１５ｓの滞留時間であった。その後、ローラ１２０は、基板１０との接触を取りやめた。このことが、ローラ１２０が最も外側の半径方向位置（１３７ｍｍ）のところで大量の材料を除去し、そして連続的に内側に位置する半径方向位置のところで順々に少ない材料を除去した傾斜した表面プロファイル３２０ａを作り出す。

【0039】

表面プロファイル３２０ｂに対応する第２の補正プロファイルは、４５ｐｓｉの圧力パラメータを含み、そしてローラ１２０は、半径方向の４か所に配置され、１５秒を4回、合計で６０秒の滞留が行われた。基板１０の中心からの半径方向の線に沿って、初期ローラ１２０の位置は、ほぼ１３１ｍｍであり、第２の位置はほぼ１３３ｍｍ、第３の位置はほぼ１３６ｍｍ、そして第４の位置はほぼ１３９ｍｍであった。

【0040】

ローラ１２０は、各々の半径方向位置のところで１５秒の滞留時間であった、そしてその後、ローラ１２０は基板１０との接触を取りやめた。このことが、傾斜した表面プロファイル３２０ｂを作り出し、そこではローラ１２０が最も外側の半径方向位置（１３７ｍｍ）のところで少量の材料を除去し、そして連続的に内側に位置する半径方向位置のところで順々により多くの材料を除去した。

【0041】

図４は、までｙ軸上の基板１０の中心点から線として延びるラインに沿って測定されたオングストローム単位の基板１０表面高さと、ｘ軸上のｍｍ単位での半径方向位置とを比較したチャートである。図４は、２つのエッジプロファイル４２０ａおよび４２０ｂを含む。エッジプロファイル４２０ａは、研磨装置１００が補正プロファイルを使用して表面を研磨する前の基板１０表面に対応する。エッジプロファイル４２０ａは、ｘ軸上の１２５ｍｍと１３５ｍｍとの間では１４，５００Åでほぼ平面である。１３５ｍｍと１５０ｍｍとの間では、測定した基板１０表面は、ｘ軸上の１４９ｍｍのところでほぼ１４，９００Åの値に減少する前にほぼ１５，３００Åまで増加する表面高さに対応する。

【0042】

エッジプロファイル４２０ｂは、パラメータがほぼ平面の基板１０表面にエッジプロファイル４２０ａを補正するように設計された補正プロファイルに従って研磨装置１００が基板１０を研磨した後の基板１０表面を示している。研磨装置１００は、エッジプロファイル４２０ｂに示したように、測定した表面に沿ってほぼ平面の基板１０表面を達成した。

【0043】

いくつかの実施形態では、研磨装置１００は、基板の１箇所または複数箇所の厚さをモニタするための現場モニタリングシステムを含む。現場モニタリングシステムの例は、光学モニタリング、例えば、分光モニタリング、渦電流モニタリング、音響モニタリング、およびモータトルクモニタリングを含む。現場モニタリングシステムは、環状領域２０または環状領域３０などの環状領域内の１箇所または複数箇所の半径方向ポジションで、エッジ１２に対する厚さまたは中央領域２４に対する厚さなどの厚さを決定する。研磨装置１００コントローラは、１箇所または複数箇所の厚さから厚さプロファイルを作図する。いくつかの実施形態では、厚さプロファイルは、インライン計測システムを使用して決定されることがある。インラインモニタリングシステムの例は、光学モニタリング、例えば、カラーイメージャ、分光センサ、もしくはエリプソメータ、または渦電流センサを含む。

【0044】

例えば、第１の厚さプロファイルは、基板１０表面の環状領域２０から決定されることがある。外半径が基板エッジ１２と位置合わせされた環状領域２０が、エッジ厚さプロファイルを生成する。研磨装置１００は、ローラ１２０を用いて環状領域２０と接触し、ある時間間隔にわたり環状領域２０を研磨する。

【0045】

研磨装置１００は、環状領域２０の現場モニタリングシステムを使用して第２の厚さプロファイル（例えば、第２のエッジ厚さプロファイル）を決定する。研磨装置１００は、エッジ厚さ差異を決定するために第１のエッジ厚さプロファイルを第２のエッジ厚さプロファイルと比較する。いくつかの実施形態では、第１および第２のエッジ厚さプロファイルが比較され、エッジ厚さ差異が研磨中に決定された。エッジ厚さ差異が研磨装置１００に記憶されたしきい値を下回るときに、研磨装置１００は、基板１０を比較するチャートを用いて第２のアクチュエータが研磨パッドを接触しないようにさせる。

【0046】

ローラ１２０は、異なる形状プロファイルに順応するように構成されることが可能である。上に説明した例は、いくつかの実施形態を通して水平に配向した円筒状ローラ１２０を含み、ローラ１２０は、半径がローラ１２０の長さよりも大きい車輪形状であってもよい。このような実施形態は、基板６０との下側ローラ６２０接触表面を提供し、研磨空間分解能を高める。

【0047】

図６Ａは、モータ６５０につなげられた車輪形状のローラ６２０を含む例の研磨装置６００を示す。ローラ６２０は、研磨中にプラテン６１０上の基板６０のポジションおよび配向を維持するための真空源６１２を含んでいるプラテン６１０上に配置された基板６０と接触している。研磨装置６００は、ポート６３０を介して基板６０表面上へと研磨液６３２を投与し、基板６０と接触しているときに、モータ６５０がローラ６２０に回転運動をさせるように動作する。研磨装置６００は、ローラ６２０をこすり剥きそして再コンディショニングするためのパッドコンディショナ６４０を含む。図２Ｂに示されるように、研磨装置６００は、１つよりも多くのローラ６２０、および／または各個それぞれのローラ６２０について１つよりも多くのパッドコンディショナ６４０を含むことができる。

【0048】

プラテン６１０は、第１の垂直中心軸の周りを回転し、ローラ６２０は、第１のものに垂直であり基板６０表面と平行である第２の軸の周りを回転する。いくつかの実施形態では、モータ６５０は、３次元で基板６０とローラ６２０との間に相対運動を生じさせるために第２の軸に沿ってローラ６２０を並進移動でき、このことは、第１の回転軸および第２の回転軸に沿った運動に追加されるまたは代えられることが可能である。

【0049】

図６Ｂは、例えば、モータ６５０回転軸に一致するローラ６２０第２の回転軸に沿った側面図を描いている。ローラ６２０は、膨張可能なサポートチューブ６２４が周りを取り巻く硬い中心ドラム６２２を含む。サポートチューブ６２４は、基板６０と接触するときにパッド６２６に加えられる圧力の少なくとも一部分を供給する。いくつかの実施形態では、サポートチューブ６２４は、１ｐｓｉから５０ｐｓｉまでの範囲の圧力まで膨張される。様々な例の実施形態では、サポートチューブ６２４膨張圧力は、平面のエッジプロファイル４２０ｂなどの、エッジプロファイルを達成するために補正プロファイル内で研磨装置６００により制御されるパラメータである。

【0050】

図６Ｃを参照して、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態の上面図が示される。このような実施形態は、ローラ６２０の接触面積を減少させることによって研磨空間分解能を高めるために特に使用されるものであってもよい。ローラ６２０は、基板の中心点１４をローラの中心点６２５に結ぶ線Ｒに実質的に垂直（例えば、線から８０から９０°）である。

【0051】

図５Ａおよび図５Ｂのローラ１２０は円筒状であり長さが基板１０表面に平行であるように配向され、高い表面積の接触エリアを実現したが、ローラ６２０は、基板１０表面に垂直に配向したホイールであり、小さな表面積の接触エリアという結果をもたらす。この構成では、研磨作用が、小さな半径方向の幅で基板１０の上面の環状領域４０のところに集中される。環状領域４０の半径方向に内側の中央領域４４は、研磨されない。

【0052】

この明細書が、多くの具体的な実施形態の詳細を含む一方で、これらは、いずれかの発明の範囲についてのまたは何が特許請求され得るかの範囲についての限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の発明の特定の実施形態に特有であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。別の実施形態の文脈においてこの明細書で説明されるある種の特徴もまた、単一の実施形態において組み合わせで実装されることも可能である。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される様々な特徴もまた、別々に多数の実施形態でまたは任意の適切な部分組み合わせで実施されることも可能である。その上、特徴が、ある種の組み合わせで作用するように上記で説明される、それどころか初期にはそのように特許請求されることがあるとはいえ、特許請求した組み合わせからの１つまたは複数の特徴が、いくつかのケースでは組み合わせから削除されてもよく、そして特許請求した組み合わせが、部分組み合わせまたは部分組み合わせの変形形態に向けられてもよい。

【0053】

同様に、動作が図面に描かれ、そして特定の順番で特許請求の範囲に列挙される一方で、このことは、このような動作が、望ましい結果を達成するために、示した特定の順番でもしくは連続的な順番で実行されること、またはすべての図説した動作が実行されることを要求されるように理解されるべきではない。ある種の環境では、マルチタスキングおよび並列処理が有利なことがある。その上、上に説明した実施形態では様々なシステムモジュールおよび構成要素の分離が、すべての実施形態においてこのような分離を必要とするように理解されるべきではなく、説明したプログラムコンポーネントおよびシステムが一般に単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるまたは複数のソフトウェア製品へとパッケージ化されることが可能であることを理解されたい。

【0054】

主題の特定の実施形態が説明されてきた。他の実施形態は、別記の特許請求の範囲の範囲内である。例えば、特許請求の範囲に列挙された行為は、異なる順番で実行されてもよく、そして依然として望ましい結果を達成できる。１つの例として、添付の図に描かれたプロセスは、望ましい結果を達成するために、示した特定の順番、または連続的な順番を必ずしも必要としない。いくつかのケースでは、マルチタスキングおよび並列処理が有利なことがある。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【国際調査報告】