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▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-06-21
(54)【発明の名称】ウエハの可変相対速度による非対称性補正
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240614BHJP
B24B 37/005 20120101ALI20240614BHJP
B24B 37/12 20120101ALI20240614BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20240614BHJP
B24B 37/30 20120101ALI20240614BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 621D
B24B37/005 Z
B24B37/12 D
B24B37/10
B24B37/30 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023573105
(86)(22)【出願日】2022-05-26
(85)【翻訳文提出日】2024-01-22
(86)【国際出願番号】 US2022031093
(87)【国際公開番号】W WO2022256221
(87)【国際公開日】2022-12-08
(31)【優先権主張番号】17/335,868
(32)【優先日】2021-06-01
(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】ツァン， ジミン
(72)【発明者】
【氏名】ブラウン， ブライアン ジェー．
(72)【発明者】
【氏名】ラウ， エリック
(72)【発明者】
【氏名】ミハイリチェンコ， エカテリーナ
(72)【発明者】
【氏名】オー， ジョンフン
(72)【発明者】
【氏名】アロンツォ， ジェラルド ジェー．
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158AB04
3C158AC02
3C158AC04
3C158BA02
3C158BA04
3C158BA07
3C158BB02
3C158BC01
3C158BC02
3C158CB01
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA12
3C158EB01
5F057AA02
5F057CA11
5F057DA03
5F057GA03
5F057GA15
5F057GB02
5F057GB03
5F057GB04
5F057GB13
(57)【要約】
本開示のある種の態様が、基板上の材料を除去する方法のための技法を提供する。例示的な方法は、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含み、基板を第１の軸を中心として回転させることが、基板を第１の回転速度において第１の角度回転させることと、次いで、基板を第２の回転速度において第２の角度回転させることとを含み、第１の回転速度が、第２の回転速度とは異なる。
【選択図】図５Ｃ
【選択図】図５Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上の材料を除去する方法であって、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記基板を回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることとを含み、
前記基板を前記第１の軸を中心として回転させることが、前記基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、前記基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含み、
前記第１の回転速度プロファイルが、前記第２の回転速度プロファイルとは異なる、
方法。
【請求項2】
研磨パッドを第２の軸を中心として第２の方向に回転させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の軸と前記第２の軸とが、実質的に平行であり、共線的でない、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の回転速度プロファイルが複数の第１の回転速度を含み、前記第２の回転速度プロファイルが複数の第２の回転速度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記第１の回転速度プロファイルと前記第２の回転速度プロファイルとが、各々、ステップ関数または正弦関数の少なくとも一部分を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の回転速度プロファイルの第１の平均回転速度が、前記第２の回転速度プロファイルの第２の平均回転速度よりも大きい、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記第１の方向と前記第２の方向とが、両方とも時計回り方向に回転されるか、または両方とも反時計回り方向に回転される、請求項２に記載の方法。
【請求項8】
前記研磨パッドを前記第２の軸を中心として回転させることが、前記研磨パッドを一定である第３の回転速度プロファイルにおいて回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項9】
前記研磨パッドを前記第２の軸を中心として回転させることが、前記研磨パッドを第３の回転速度プロファイルにおいて第３の角度回転させることと、次いで、前記研磨パッドを第４の回転速度プロファイルにおいて第４の角度回転させることとを含み、前記第３の回転速度プロファイルが、前記第４の回転速度プロファイルとは異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項10】
前記第１の角度と前記第２の角度との和が、約３６０度よりも小さいかまたはそれに等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることより前に、前記基板の厚さプロファイルを測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記基板を前記第１の軸を中心として前記第１の方向に回転させることより前に、前記厚さプロファイルに従って前記基板を配向および位置合わせすることと、キャリアヘッドによって、配向および位置合わせされた前記基板を受けることと
をさらに含み、
前記キャリアヘッドが、前記基板を回転させている間、前記研磨パッドの前記研磨表面に対して前記基板の前記表面を押し当てるように構成された、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の回転速度プロファイルおよび前記第２の回転速度プロファイルは、前記材料が前記基板の前記表面から非対称に除去されるようなものである、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記基板を前記第１の軸を中心として回転させることが、前記基板を一定の回転速度において第３の角度回転させることをさらに含み、前記第３の角度が３６０度よりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項15】
基板上の材料を除去する方法であって、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記基板を前記第１の軸を中心として回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることとを含み、
前記基板を前記第１の軸を中心として回転させることは、
（ａ） 前記基板を、第１の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、
（ｂ） 次いで、前記基板を、前記第１の回転速度プロファイルとは異なる第２の回転速度プロファイルにおける前記３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、
（ｃ） （ａ）および（ｂ）を少なくとももう１回繰り返すことと
を含む、
方法。
【請求項16】
研磨パッドを第２の軸を中心として第２の方向に回転させることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１の方向と前記第２の方向とが、両方とも時計回り方向におけるものであるか、または両方とも反時計回り方向におけるものである、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記第１の回転速度プロファイルが複数の第１の回転速度を含み、前記第２の回転速度プロファイルが複数の第２の回転速度を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記複数の第１の回転速度と前記複数の第２の回転速度とを、ステップ関数または正弦関数に従って変動させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
第１の回転軸を有するキャリアヘッドと、プラテンの表面上に配設された研磨パッドであって、前記プラテンが第２の回転軸を有する、研磨パッドと、
コンピュータ実行可能命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体と
を備える、化学機械研磨システムであって、前記コンピュータ実行可能命令が、処理システムによって実行されたとき、前記処理システムに、基板上の材料を除去する方法を実施させ、前記方法が、
前記キャリアヘッドを前記第１の回転軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記キャリアヘッドの使用によって、前記基板を前記第１の回転軸を中心として回転させている間、前記研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることとを含み、
前記基板を前記第１の回転軸を中心として回転させることが、前記基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、前記基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含み、
前記第１の回転速度プロファイルが、前記第２の回転速度プロファイルとは異なる、
化学機械研磨システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、化学機械研磨（ＣＭＰ）に関し、より詳細には、ＣＭＰ中に厚さ非対称性を補正することに関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路は、一般に、半導体基板上の導電層、半導電層、または絶縁層の連続した堆積によって、基板上に形成される。様々な製造プロセスは、基板上の層の平坦化を必要とする。たとえば、１つの製造ステップは、充填層を非平坦表面上に堆積させることと、その充填層を平坦化することとを伴う。いくつかの適用例では、充填層は、パターニングされた層の上面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）が露出されるまで平坦化される。たとえば、金属層が、パターニングされた絶縁層上に堆積されて、その絶縁層中のトレンチおよび孔を充填し得る。平坦化の後に、パターニングされた層のトレンチおよび孔中の金属の残りの部分は、ビア、プラグ、およびラインを形成して、基板上の集積回路（ＩＣ）間の導電経路を提供する。別の例として、誘電体層が、パターニングされた導電層上に堆積され、次いで、平坦化されて、後続のフォトリソグラフィステップを可能にし得る。
【0003】
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化の１つの容認された方法である。この平坦化方法は、一般に、基板がキャリアヘッド上に取り付けられることを必要とする。基板の露出された表面、層堆積を伴う表面は、一般に、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、基板上に制御可能な加重を与えて、研磨パッドに対してその基板を押し当てる。研磨剤（ａｂｒａｓｉｖｅ）粒子をもつ研磨スラリが、一般に、研磨パッドの表面に与えられ、基板と研磨パッドとの中間に広がる。研磨パッドとキャリアヘッドとは、各々、一定の回転スピードにおいて回転し、研磨剤スラリは、層のうちの１つまたは複数から材料を除去する。材料が平坦に除去され、材料除去プロセスは、中心軸を中心として対称である。対称除去プロセスは、非対称的に不均一な厚さプロファイルを有する基板が、ＣＭＰプロセスが完了した後に、非対称なままであるので、問題になり得る。たとえば、基板の非対称の厚さは、基板のより薄いエッジ上に形成されたＩＣが、基板のより厚いエッジ上に形成されたＩＣよりも、少ない金属を有するので、基板の表面上に形成された回路が、基板の同じ表面の反対側上に形成されたデバイス中の集積回路に対して異なるＲＣ時定数を有することを生じ得る。生じた集積回路は、対応する基板厚さに基づいて変動する処理スピードを有することになる。したがって、ＲＣ時定数の変動は、変動する品質のデバイスを生じ、これは、望ましくない。反対側またはエッジとして説明されたが、基板の最も薄いおよび最も厚い側またはエリアの位置は、基板の他の位置にあり得る。
【0004】
したがって、当技術分野では、ＣＭＰ中に基板の非対称性を補正する方法が必要である。
【発明の概要】
【0005】
本開示の実施形態は、一般に化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスの使用によって基板を研磨することに関する。特に、本明細書の実施形態は、ＣＭＰプロセスの使用によって基板の厚さプロファイルの非対称性を補正するための方法を提供する。
【0006】
一実施形態では、基板上の材料を除去する方法が提供される。概して、本方法は、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含む。基板を第１の軸を中心として回転させることは、基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含む。第１の回転速度プロファイルは、第２の回転速度プロファイルとは異なる。
【0007】
別の実施形態では、基板上の材料を除去する方法が提供される。概して、本方法は、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を第１の軸を中心として回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含む。基板を第１の軸を中心として回転させることは、基板を、第１の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、次いで、基板を、第２の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることであって、第２の回転速度プロファイルが、第１の回転速度プロファイルとは異なる、基板を、第２の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、第１および第２の回転速度プロファイルを少なくとももう１回繰り返すこととを含む。
【0008】
別の実施形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が、処理システムによって実行されたとき、処理システムに、基板上の材料を除去する方法を実施させる、コンピュータ実行可能命令を含む。概して、本方法は、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含む。基板を第１の軸を中心として回転させることは、基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含む。第１の回転速度プロファイルは、第２の回転速度プロファイルとは異なる。
【0009】
本開示の実施形態は、基板上の材料を除去する方法であって、厚さプロファイルに従って基板を配向することと、キャリアヘッドによって、配向された基板を受けることと、基板をキャリアヘッド中の既知の位置に位置合わせすることとを含み、キャリアヘッドが、基板を第１の軸を中心として回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てる、プロセスを行うように構成され、基板を第１の軸を中心として回転させることが、基板の位置合わせに基づいて、異なる回転スピードにおいて基板を回転させることを含む、方法をさらに提供し得る。厚さプロファイルに従って基板を配向することは、基板の最大厚さに基づいて基板を位置合わせすることを含む。一例では、基板の最大厚さは、基板の第１の半径におけるものであり、その最大厚さは、本方法の実行中に第１の半径上の他の位置よりも高い相対速度において回転される。
【0010】
本開示の実施形態は、第１の回転軸を有するキャリアヘッドと、プラテンの表面上に配置された研磨パッドであって、プラテンが第２の回転軸を有する、研磨パッドと、コンピュータ実行可能命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体とを備える、化学機械研磨システムをさらに提供し得る。コンピュータ実行可能命令は、処理システムによって実行されたとき、処理システムに、基板上の材料を除去する方法を実行させ、本方法は、キャリアヘッドを第１の回転軸を中心として第１の方向に回転させることと、キャリアヘッドの使用によって、基板を第１の回転軸を中心として回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含み、基板を第１の回転軸を中心として回転させることは、基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含み、第１の回転速度プロファイルは、第２の回転速度プロファイルとは異なる。
【0011】
本開示の実施形態は、基板上の材料を除去する方法であって、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を第１の軸を中心として回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含む、方法をさらに提供し得る。基板を第１の軸を中心として回転させることは、（ａ） 基板を、第１の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、（ｂ） 次いで、基板を、第２の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることであって、第２の回転速度プロファイルが、第１の回転速度プロファイルとは異なる、基板を、第２の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、（ｃ） （ａ）および（ｂ）を少なくとももう１回繰り返すこととを含む。
【0012】
本開示の実施形態は、基板上の材料を除去する方法であって、基板を第１の軸を中心として第１の方向に回転させることと、基板を回転させている間、研磨パッドの研磨表面に対して基板の表面を押し当てることとを含む、方法をさらに提供し得る。基板を第１の軸を中心として回転させることは、基板を第１の回転速度プロファイルにおいて第１の角度回転させることと、次いで、基板を第２の回転速度プロファイルにおいて第２の角度回転させることとを含み、第１の回転速度プロファイルは、第２の回転速度プロファイルとは異なる。
【0013】
本開示の上記の具陳された特徴が詳細に理解され得るように、上記で手短に要約された、本開示のより詳細な説明は、添付の図面にその一部が示されている実施形態を参照することによってなされ得る。しかしながら、本開示は、他の等しく有効な実施形態を認め得るので、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態を示すにすぎず、したがって、その範囲の限定と見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】例示的な化学機械研磨（ＣＭＰ）システムの概略平面図である。
【図4A】本明細書で説明される実施形態による、基板上のいくつかの点とそれらの点の相対速度とを示す図である。
【図4B】本明細書で説明される実施形態による、基板上のいくつかの点とそれらの点の相対速度とを示す図である。
【図4C】本明細書で説明される実施形態による、基板上のいくつかの点とそれらの点の相対速度とを示す図である。
【図6】本明細書で説明される実施形態による、キャリアヘッドおよび／あるいはプラテンまたは研磨パッドのためのコントローラの機能ブロック図の一例を示す図である。
【図7】本明細書で説明される実施形態による、研磨システムにおいて実施され得る非対称研磨プロセスシーケンスの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
理解を容易にするために、可能な場合、図面に共通である同じ要素を示すために同じ参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴が、さらなる具陳なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。
【0016】
以下の説明では、開示される主題の理解を容易にするために、詳細が例として記載される。しかしながら、開示される実施形態は、例示的であり、すべての可能な実施形態を網羅するものでないことが、当業者に明らかであろう。したがって、説明される例への言及が、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。本開示が関係する当業者に通常想起されるように、説明されるデバイス、器械、方法、および本開示の原理の任意のさらなる適用例への変更およびさらなる修正が、十分に企図される。特に、一実施形態に関して説明される特徴、構成要素、および／またはステップが、本開示の他の実施形態に関して説明される特徴、構成要素、および／またはステップと組み合わせられ得ることが、十分に企図される。本明細書で使用される「約」という用語は、公称値から＋／－１０％の変動を指し得る。そのような変動が、本明細書で提供される任意の値中に含まれ得ることを理解されたい。
【0017】
本開示の態様は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスの使用によって厚さプロファイルの非対称性を補正するための装置、方法、処理システム、およびコンピュータ可読媒体を提供する。
【0018】
特定の研磨システムでは、プラテンとキャリアヘッドとが使用され、研磨パッドが、プラテン上に配置され、プラテンに付けられる。研磨されるべき基板が、キャリアヘッドと研磨パッドとの間に配置される。キャリアヘッドならびに／またはプラテンおよび研磨パッドは、研磨剤粒子を含んでいるスラリが研磨パッドの表面に塗布されるように、回転する。キャリアヘッド中の膜が使用されて、研磨中に基板に対して圧力を加えて、材料除去速度（ｍａｔｅｒｉａｌ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ）を調節し、基板上で達成される平坦化および均一性の結果を制御する。しかしながら、研磨されるより前に、基板は、初期の非対称な、不均一な厚さプロファイルを有し得、これは、従来のＣＭＰプロセスの使用によって、従来のＣＭＰプロセスにおいて提供される対称材料除去速度により、研磨中およびその後に非対称厚さプロファイルが変化しないことを生じる。以下でさらに説明されるように、初期非対称厚さプロファイルを打ち消すために、非対称除去プロファイルが、本明細書で説明される実施形態のうちの１つまたは複数の使用によってもたらされる。非対称除去プロファイルは、知られているとき、基板の初期非対称厚さプロファイルと組み合わせられて、それにより、研磨された基板が、極めて対称である最終厚さプロファイルを有することになり得る。
【0019】
基板の初期厚さプロファイルは、異なる測定または計測（ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）ツールおよび方法を使用して決定され得る。測定は、花崗岩テーブル（ｇｒａｎｉｔｅ ｔａｂｌｅ）および測定用高さゲージを用いてなど、手動で行われるか、または、自動システムを用いてなど、自動的に行われ得る。測定は、ゲージを使用するものなど、接触方法を使用して、あるいは、レーザまたは光学機器を使用するものなど、非接触方法を使用して行われ得る。いくつかの実施形態では、計測ステーションが、厚さプロファイルを測定するために使用され得る。厚さプロファイルは、参照マッピングを通して基板上のフィーチャーまたはマーキングを参照し得る。たとえば、基板は、その外周またはエッジ中にＶ字形ノッチ（たとえば、図３Ａ中のノッチ３１３）を含み得、厚さプロファイルの配向は、そのノッチを基準にして、記載またはロギングされる。以下でさらに説明されるように、参照マッピングは、非対称除去プロファイルを展開するときに使用される。
【0020】
本明細書で提供される本開示の実施形態のうちの１つまたは複数では、処理中にキャリアヘッドおよび／または研磨パッドの回転スピードを変動させることによって、非対称除去プロファイルが達成され得る。研磨パッドとキャリアヘッドとが一定の回転スピードにおいて回転するとき、基板の半径上のある点の相対速度が、平均すると、半径上の任意の他の点と同じであることになる。たとえば、基板の外周上のある点の平均相対速度は、外周上のあらゆる他の点と同じである。多くの研磨プロセスの１つを変化させると、一定の平均相対速度の使用は、対称除去プロファイルの生成を促進する傾向がある。以下でさらに説明されるように、処理中にキャリアヘッドならびに／または研磨パッドおよびプラテンの回転スピードを変動させることによって、基板の半径上の異なる点の相対速度は、非対称除去プロファイルがもたらされ得るように、相対速度が互いに異なるように、調節され得る。
【0021】
非対称除去プロファイルは、基板の１つまたは複数の材料厚さ非対称性を補正するために使用される。望ましい非対称除去プロファイルを形成しようとして、いくつかの実施形態では、研磨パッドの回転スピードは、一定値において保たれ得るが、キャリアヘッドの回転スピードは、キャリアヘッドの角度回転位置とともに変動し得る。異なる回転角度において回転スピードを変動させることは、望ましい非対称除去プロファイルをもたらすことができると考えられる。適切に位置合わせされたとき、非対称除去プロファイルと基板の非対称厚さプロファイルとは、少なくとも部分的に互いに相殺し、したがって、最終基板厚さプロファイルの非対称性を低減または除去し得る。
【0022】
本出願は、しばしば、キャリアヘッド２１０（図２）の動きに関して、回転、回転速度（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｒａｔｅ）、回転スピード、スピード、および／または速度に言及する。しかしながら、そのような説明は、基板１１５が、キャリアヘッド２１０と接触しており、キャリアヘッド２１０とともに回転するので、別段に記載されていない限り、基板１１５にも同様に適用されることを理解されたい。本出願は、回転スピード、回転速度、スピード、および速度に言及する。しかしながら、これらの用語は、限定するものではなく、特に記載されていない限り互換的に使用され得る。たとえば、速度は、スピードおよび方向をもつ速度、または速度の大きさ（たとえば、スピード）を意味し得る。
【0023】
非対称性補正のための例示的なシステム
図１は、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）システム１００の一実施形態を示す平面図である。ＣＭＰシステム１００は、ファクトリインターフェースモジュール１０２と、洗浄装置１０４と、研磨モジュール１０６とを含む。湿式ロボット１０８が、ファクトリインターフェースモジュール１０２と研磨モジュール１０６との間で基板１１５を移送するために提供される。湿式ロボット１０８はまた、研磨モジュール１０６と洗浄装置１０４との間で基板１１５を移送するように構成され得る。ファクトリインターフェースモジュール１０２は、１つまたは複数のカセット１１４と、１つまたは複数の計測ステーション１１７と、１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間で基板１１５を移送するように構成された乾燥ロボット（ｄｒｙ ｒｏｂｏｔ）１１０を含む。図１に示されている一実施形態では、４つの基板ストレージカセット１１４が示されている。ファクトリインターフェースモジュール１０２内の乾燥ロボット１１０は、４つのカセット１１４と１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間の移送を容易にするための、十分な動き範囲を有する。随意に、乾燥ロボット１１０は、ファクトリインターフェースモジュール１０２内に横方向にロボット１１０を配置するために、レールまたはトラック１１２上に取り付けられ得る。乾燥ロボット１１０は、さらに、洗浄装置１０４から基板１１５を受け、清浄な研磨された基板を基板ストレージカセット１１４に返すように構成される。
図１は、化学機械研磨（「ＣＭＰ」）システム１００の一実施形態を示す平面図である。ＣＭＰシステム１００は、ファクトリインターフェースモジュール１０２と、洗浄装置１０４と、研磨モジュール１０６とを含む。湿式ロボット１０８が、ファクトリインターフェースモジュール１０２と研磨モジュール１０６との間で基板１１５を移送するために提供される。湿式ロボット１０８はまた、研磨モジュール１０６と洗浄装置１０４との間で基板１１５を移送するように構成され得る。ファクトリインターフェースモジュール１０２は、１つまたは複数のカセット１１４と、１つまたは複数の計測ステーション１１７と、１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間で基板１１５を移送するように構成された乾燥ロボット（ｄｒｙ ｒｏｂｏｔ）１１０を含む。図１に示されている一実施形態では、４つの基板ストレージカセット１１４が示されている。ファクトリインターフェースモジュール１０２内の乾燥ロボット１１０は、４つのカセット１１４と１つまたは複数の移送プラットフォーム１１６との間の移送を容易にするための、十分な動き範囲を有する。随意に、乾燥ロボット１１０は、ファクトリインターフェースモジュール１０２内に横方向にロボット１１０を配置するために、レールまたはトラック１１２上に取り付けられ得る。乾燥ロボット１１０は、さらに、洗浄装置１０４から基板１１５を受け、清浄な研磨された基板を基板ストレージカセット１１４に返すように構成される。
【0024】
まだ図１を参照すると、研磨モジュール１０６は、基板１１５が、キャリアヘッド２１０中に保持される間、その上で研磨される、複数の研磨ステーション１２４を含む。研磨ステーション１２４は、基板１１５の研磨が、単一の研磨ステーション１２４中で行われ得るように、１つまたは複数のキャリアヘッド２１０とインターフェースするようにサイズ決定される。キャリアヘッド２１０は、図１に想像線で示されているオーバーヘッドトラック１２８に取り付けられた、キャリッジ（図示せず）に結合される。オーバーヘッドトラック１２８は、キャリッジが、研磨モジュール１０６の周りに選択的に配置されることを可能にし、これは、研磨ステーション１２４およびロードカップ１２２上で選択的にキャリアヘッド２１０を配置することを容易にする。図１に示されている実施形態では、オーバーヘッドトラック１２８は円形構成を有し、これは、キャリアヘッド２１０を保持するキャリッジが、選択的におよび独立してロードカップ１２２および研磨ステーション１２４上でならびに／またはそれらから離れて回転されることを可能にする。
【0025】
一実施形態では、図１に示されているように、研磨モジュール１０６中に位置する３つの研磨ステーション１２４が示されている。少なくとも１つのロードカップ１２２が、湿式ロボット１０８に最も近い研磨ステーション１２４間の研磨モジュール１０６のコーナーにある。ロードカップ１２２は、湿式ロボット１０８とキャリアヘッド２１０との間の移送を容易にする。
【0026】
各研磨ステーション１２４は、基板１１５を研磨することが可能な研磨表面（たとえば、図２中の研磨表面２０４Ａ）を有する研磨パッド２０４を含む。各研磨ステーション１２４は、１つまたは複数のキャリアヘッド２１０と、調整アセンブリ１３２と、研磨流体供給モジュール１３５とを含む。一実施形態では、調整アセンブリ１３２は、パッド調整ディスク１３３の使用によって、研磨デブリを除去し、研磨パッド２０４のポアを開けることによって、研磨パッド２０４の研磨表面を整える、パッド調整アセンブリ１４０を備え得る。別の実施形態では、研磨流体供給モジュール１３５は、スラリを供給するための流体供給アーム１３４を備え得る。一実施形態では、各研磨ステーション１２４は、パッド調整アセンブリ１３２を備える。一実施形態では、流体供給アーム１３４は、研磨ステーション１２４に流体ストリーム（たとえば、図２中の流体２２２）を供給するように構成される。研磨パッド２０４は、処理中に研磨表面を回転させるプラテン（たとえば、図２中のプラテン２０２）上で支持される。ＣＭＰシステム１００は、電源１８０に結合される。
【0027】
いくつかの実施形態では、その上に１つまたは複数の層が堆積されたシリコンウエハなど、基板１１５は、カセット１１４を介してＣＭＰシステム１００にロードされる。基板１１５は、一般に、中心軸に対する基板の主要面（ｍａｊｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）の回転配向を示すために使用され得る、ノッチ、平坦なまたは他のタイプの基準マークを有する。ファクトリインターフェースモジュール１０２は、コントローラ１９０がＣＭＰシステム１００の動作を協調させる間、カセット１１４から基板１１５を抽出する、処理を始める。ファクトリインターフェースモジュール１０２は、計測ステーション１１７に基板１１５を移送し、計測ステーション１１７は、基板１１５の厚さプロファイルを測定し、基板１１５のノッチに対する厚さプロファイルの配向を決定する。計測ステーション１１７は、図２に関して説明されるように、光学プロセス、渦電流プロセス、抵抗プロセス、または他の有用なプロセスを使用し得る。コントローラ１９０は、計測ステーション１１７から厚さプロファイルの測定値および配向を受け、基板１１５が処理されるとき、ノッチを使用して厚さプロファイルの配向を追跡する。ファクトリインターフェースモジュール１０２は、移送プラットフォーム１１６に基板１１５を移送し、湿式ロボット１０８は、ＣＭＰシステム１００を含む後続の処理構成要素を通して基板を移送する。
【0028】
ロードカップ１２２は、湿式ロボット１０８から基板１１５を受けることと、基板１１５を洗うことと、キャリアヘッド（たとえば、図２中のキャリアヘッド２１０）に基板１１５をロードすることとを含む、複数の機能を果たす。各研磨ステーションは、回転可能なプラテン２０２に固着された研磨パッド２０４を含む。基板１１５の材料除去を制御するために、異なる研磨ステーション１２４において異なる研磨パッド２０４が使用され得る。ＣＭＰシステム動作の態様が、図２においてさらに説明される。
【0029】
いくつかの実施形態では、ファクトリインターフェースモジュール１０２は、既知のおよび望ましい回転配向において基板１１５を配置するための、事前位置合わせ器（ｐｒｅ－ａｌｉｇｎｅｒ）１１８をも含むことができる。所望の回転配向への基板の事前位置合わせは、基板が、システムにおける１つまたは複数のロボットによって、キャリアヘッド２１０が基板を受けることができる位置に移送されるとき、基板が、キャリアヘッド２１０および回転可能なプラテン２０２に対する、既知のおよび望ましい配向において配向されるように、基板が配置および配向されることを可能にする。事前位置合わせ器１１８は、基板ノッチが特定の角度位置にあるときを感知するための、光遮断器センサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ ｓｅｎｓｏｒ）（図示せず）など、ノッチ検出システムを含む。たとえば、研磨動作の後に、不確定な角度位置にあり得る、基板１１５は、計測ステーション１１７によって走査されたとき、既知の配向を有し、したがって、基板１１５上の測定のｘ－ｙ（またはｒ－θ）位置の正確な決定を可能にする。
【0030】
いくつかの実施形態では、基板１１５は、乾燥ロボット１１０によって計測ステーション１１７に移動され、そこで、厚さ均一性、および／または、ノッチなどの基準マークに対する角度配向の関数としての基板の厚さなど、基板１１５の特性が測定される。たとえば、ファクトリ乾燥ロボット１１０は、たとえば、真空吸引によって、基板を「ピック」アップし、研磨されていない基板を計測ステーション１１７に輸送する。計測ステーション１１７は、基板１１５にわたって複数の厚さまたは平坦性測定を実施し得る。コントローラ１９０は、基板１１５の厚さおよび／または平坦性が、非対称であり、たとえば、一方の側で反対側よりも厚いと決定し得る。たとえば、コントローラ１９０は、基板の厚さプロファイル、たとえば、基板厚さの３次元（３Ｄ）マップを決定する。厚さを測定するのに好適な計測ステーション１１７は、ＮａｎｏｍｅｔｒｉｃｓおよびＮｏｖａ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能である。
【0031】
乾燥ロボット１１０は、次いで、移送プラットフォーム１１６に各基板１１５を移送し、次いで、湿式ロボット１０８は、ＣＭＰシステム１００内の異なる研磨ステーション１２４に基板を輸送する。最終的に、基板１１５は、ロードカップ１２２にロードされ、したがって、キャリアヘッド２１０が、基板１１５を保持し、選択された研磨パラメータに従ってＣＭＰプロセスを受けるように、基板１１５を１つまたは複数の研磨ステーション１２４の各々に輸送することができる。ＣＭＰ中に、コントローラ１９０は、研磨ステーション１２４の態様を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ１９０は、デジタル制御ソフトウェアを実行する１つまたは複数のプログラム可能なデジタルコンピュータである。コントローラ１９０は、研磨装置の近くにあるプロセッサ１９２、たとえば、パーソナルコンピュータなど、プログラム可能なコンピュータを含むことができる。コントローラは、メモリ１９４とサポート回路（ｓｕｐｐｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）１９６とを含むことができる。コントローラ１９０は、非対称除去プロファイルが基板１１５の非対称厚さプロファイルと位置合わせされるように、たとえば、研磨パッドおよびキャリアヘッドの回転を協調させることができる。これらのプロファイルを位置合わせすることは、基板１１５の最も厚い部分が、最も多くの材料を除去されることを確実にし、研磨中に基板１１５の非対称性を低減する。コントローラ１９０は、図６においてさらに説明される。
【0032】
研磨の後に、湿式ロボット１０８は、ロードカップ１２２から洗浄装置１０４中の洗浄チャンバに基板１１５を輸送し、そこで、研磨中に基板表面上に累積したスラリおよび他の汚染物質が除去される。図１に示されている実施形態では、洗浄装置１０４は、２つの前洗浄モジュール１４４と、２つのメガソニック洗浄装置モジュール１４６と、２つのブラシボックスモジュール１４８と、スプレージェットモジュール１５０と、２つの乾燥装置１５２とを含む。
【0033】
乾燥ロボット１１０は、次いで、洗浄装置１０４から基板１１５を除去し、再び測定されるように基板１１５を計測ステーション１１７に移送する。いくつかの実施形態では、研磨後層厚さ測定が、後続の基板のために研磨プロセスパラメータを調節するために使用され得る。最終的に、乾燥ロボット１１０は、基板１１５をカセット１１４のうちの１つに返す。
【0034】
いくつかの実施形態では、計測ステーション１１７は、ファクトリインターフェースモジュール１０２の一部である。いくつかの実施形態では、計測ステーション１１７は、ファクトリインターフェースモジュール１０２に接続された別個のモジュール（図示せず）中に収納される。
【0035】
図２は、本明細書で説明される実施形態に従って形成された研磨パッド２０４を有する研磨アセンブリ２００を備える、図１からのＣＭＰシステム１００の研磨ステーション１２４の概略断面図を示す。特に、図２は、キャリアヘッド２１０が、研磨パッド２０４に対してどのように配置されるかを示す。ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を有する、座標系２０１が、この図および後続の図中の研磨アセンブリ２００の異なる構成要素の配向を示す。座標系２０１は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の正の方向と、反時計回り方向にある、ｚ軸を中心とした回転についての正の方向とを示す。反対方向（図示せず）は、負の方向である。
【0036】
いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４は、研磨パッド２０４とプラテン２０２との間に配設された、感圧性接着剤（ＰＳＡ）層（図示せず）など、接着剤を使用して、プラテン２０２に固着される。その上に取り付けられたプラテン２０２および研磨パッド２０４に対向する、キャリアヘッド２１０は、キャリアヘッド２１０と研磨パッド２０４との間に配設された基板１１５の表面に対して異なる圧力をかけるように構成されたフレキシブルダイアフラム２１２を含む。キャリアヘッド２１０は、所定の位置に基板を保つ、基板１１５を囲むキャリアリング２１８を含む。キャリアヘッド２１０は、フレキシブルダイアフラム２１２が、研磨パッド２０４の研磨表面２０４Ａに対して基板１１５の研磨されるべき表面を押し当てている間、キャリアヘッド軸２１６を中心として回転する。研磨中に、キャリアリング２１８に対するダウンフォースが、研磨パッド２０４に対してキャリアリング２１８を押し当て、研磨プロセス均一性を改善し、基板１１５がキャリアヘッド２１０の下からずれるのを防ぐ。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０は、キャリアヘッド軸２１６と共線的である軸を有するシャフト２１１を含む。いくつかの実施形態では、プラテン２０２およびキャリアヘッド２１０は、各々、それらが回転するとき、それらの角度位置および／または回転速度を測定するための、エンコーダなど、回転センサ（図示せず）を有する。さらなる実施形態では、プラテン２０２およびキャリアヘッド２１０は、各々、それらの回転を駆動する機構またはモーター（図示せず）を有する。エンコーダおよびモーターは、図６においてさらに説明されるように、それぞれ、入力および出力としてコントローラに組み込まれ得る。さらなる実施形態では、コントローラは、エンコーダおよび内部タイミング要素を使用して、キャリアヘッド２１０ならびに／またはプラテン２０２および研磨パッド２０４の回転速度を計算し得る。
【0037】
いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４は、プラテン軸２０５を中心として回転する。いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４は、プラテン軸２０５と共線的である研磨パッド軸２０６を有する。いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４は、キャリアヘッド２１０の回転方向と同じ回転方向に回転する。たとえば、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０とは、図３において説明されるように、両方とも反時計回り方向に回転する。図２に示されているように、研磨パッド２０４は、基板１１５の研磨されるべき表面エリアよりも大きい表面エリアを有する。しかしながら、さらなる実施形態では、研磨パッド２０４は、基板１１５の研磨されるべき表面エリアよりも小さい表面エリアを有する。
【0038】
本出願は、しばしば、プラテン２０２およびプラテン軸２０５の回転速度を含めて、プラテン２０２およびプラテン軸２０５に言及する。しかしながら、そのような説明は、いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４とプラテン２０２とが、１つのものとして回転し、研磨パッド軸２０６とプラテン軸２０５とが共線的であるので、別段に記載されていない限り、研磨パッド２０４および研磨パッド軸２０６にも同様に適用されることを理解されたい。
【0039】
いくつかの実施形態では、終点検出（ＥＰＤ）システム２２４が、研磨中に基板の特性を検出するために、処理中に、プラテン開口２２６を通して、およびさらに、プラテン開口２２６の上に配設された研磨パッド２０４の光学的に透明な窓フィーチャー２２７を通して、基板１１５のほうへ光を向ける。ＥＰＤシステム２２４は、研磨アセンブリ２００が使用中である間、基板１１５の厚さ測定が行われることを可能にする。さらなる実施形態では、基板１１５の表面上に形成された導電層の厚さを測定するために、渦電流プローブが使用される。
【0040】
特に、本出願は、キャリアヘッド２１０の回転、回転速度、スピード、および／または速度に言及し得る。そのような説明は、基板１１５が、概してキャリアヘッド２１０とともに回転するので、別段に記載されていない限り、基板１１５にも適用されることを理解されたい。
【0041】
研磨中に、流体２２２が、研磨パッド２０４の上に配置された、研磨流体供給モジュール１３５の流体供給アーム１３４部分を通して、研磨パッド２０４に導入される。いくつかの実施形態では、流体２２２は、研磨流体、研磨スラリ、洗浄流体、またはそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、研磨流体は、研磨剤粒子を含む水性の化学的性質を含み得る。流体２２２は、研磨パッド２０４と併せて基板１１５の材料表面のＣＭＰを可能にするための、ｐＨ調節剤、および／または、酸化剤などの化学的活性成分（ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）をも含み得る。いくつかの実施形態では、流体２２２は、キャリアヘッド２１０が研磨パッド２０４に対して基板を押し当てるとき、基板から材料を除去する。
【0042】
図３Ａは、本明細書で説明される実施形態による、図２の研磨アセンブリ２００からの研磨パッド２０４上に配置されたキャリアヘッド２１０の概略平面図を示す。特に、図３Ａは、キャリアヘッド２１０と研磨パッド２０４とが他方に対してどのように回転するかの一例を示す。基板１１５とキャリアリング２１８とは、それらがこの図ではキャリアヘッド２１０の下に隠れているので、想像線として示されている。
【0043】
いくつかの実施形態では、基板１１５は、図１に関して前に説明されたように非対称厚さプロファイル３２８を有する。一構成では、図３Ｂに示されているように、基板１１５は、その上に形成された堆積層３０３を有するベース基板３０１（たとえば、単結晶または多結晶シリコン基板）を含む。この例では、前の半導体デバイス処理ステップの実施により、堆積層３０３（たとえば、金属層または誘電体層）は、変動するフィルム厚さを含み、これは、非対称厚さプロファイル３２８をもたらした。非対称厚さプロファイル３２８は、より厚い部分３３０とより薄い部分３３２とを有する。部分３３０と部分３３２とは、分割線３３４によって分画され、分割線３３４は、説明の目的で図３Ａに想像線として示されており、基板１１５上に物理的に存在しない。非対称厚さプロファイル３２８は、図３Ｂにおいてさらに説明される。
【0044】
基板１１５は、図１において前に説明されたＶ字形ノッチなどのノッチ３１３を有する。ノッチ３１３は、一般に、基板１１５において形成された結晶面の配向を示し、さらに、処理中に基板１１５を配向するために使用され得る。たとえば、非対称厚さプロファイル３２８は、ノッチ３１３を基準にしてメモリに記載、ロギング、または記憶され、したがって、より厚い部分３３０とより薄い部分３３２との位置および配向は、基板１１５の処理中に既知である。コントローラ（たとえば、図１中のコントローラ１９０）は、図１において前に説明されたように基板１１５が処理されるとき、非対称厚さプロファイル３２８の配向を追跡するために使用され得る。
【0045】
図３Ａに示されているように、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０とは、両方とも反時計回り方向に回転する。いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０とは、両方とも時計回り方向に回転する。他の実施形態では、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０とは、反対方向に回転する。たとえば、研磨パッド２０４は時計回り方向に回転し、キャリアヘッド２１０は反時計回り方向に回転する。研磨パッド２０４はプラテン２０２とともに回転し、基板１１５はキャリアヘッド２１０とともに回転する。図３Ａに関して説明されたが、研磨パッド２０４およびキャリアヘッド２１０の回転方向は、本明細書で開示される任意の図および／または実施形態に適用され得る。
【0046】
図３Ａでは、研磨パッド軸２０６とキャリアヘッド軸２１６とは、実質的に平行であり、共線的でない。他の実施形態では、キャリアヘッド２１０は、研磨パッド軸２０６に対して異なる位置にある。
【0047】
他の実施形態では、研磨中に、キャリアヘッド２１０は、研磨パッド２０４の内径から研磨パッド２０４の外径まで、座標系２０１のｘ軸に沿って前後に掃引して、部分的に、研磨均一性を改善し、基板１１５の一様でない摩耗を低減する。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０は、研磨中に座標系２０１のｙ軸の上下に掃引する。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０は、研磨中に研磨パッド軸２０６を中心として掃引する。他の実施形態では、研磨パッド２０４は研磨中に掃引するが、キャリアヘッド２１０は掃引しない。他の実施形態では、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０とは、研磨中に掃引する。概して、プラテンにわたるキャリアヘッド２１０の掃引はまた、時間的に任意の瞬間における相対速度計算に影響を及ぼし、したがって、本明細書で開示される方法のうちの１つまたは複数において補償され得る。
【0048】
【0049】
この実施形態では、より薄い部分３３２の表面エリアとより厚い部分３３０の表面エリアとが等しいように、分割線３３４が示されている。いくつかの実施形態では、より薄い部分３３２の表面エリアとより厚い部分３３０の表面エリアとは等しくない。この実施形態、および図３Ａに示されている実施形態では、分割線３３４は直線として示されているが、いくつかの実施形態では、分割線３３４は、アーク、スプライン、または自由形式の線など、異なるタイプの線である。
【0050】
これらの実施形態では、基板１１５の非対称厚さプロファイル３２８は、最小厚さ３３３と最大厚さ３３１とを有する。説明しやすいように、基板１１５の厚さが、最小厚さ３３３と最大厚さ３３１との間で線形的に増加すると仮定される。しかしながら、厚さの変動が線形的に変動するという仮定は、本明細書で提供される本開示の範囲に関して限定するものではない。
【0051】
図３Ａおよび図３Ｂでは、最小厚さ３３３と最大厚さ３３１とは、基板１１５の外周上に位置する。いくつかの実施形態では、ピーク厚さ３３１および３３３は、外周上に位置せず、代わりに、それぞれ、より薄い部分３３２および／またはより厚い部分３３０内の別の位置に位置する。
【0052】
図４Ａ～図４Ｃは、本明細書で説明される実施形態による、基板１１５上のいくつかの点とそれらの点の相対速度のプロットとを示す。特に、図４Ａ～図４Ｃは、基板１１５上の点の相対速度が、角度位置および／またはキャリアヘッド軸２１６からの距離（たとえば、半径）とともにどのように変動するかを示す。点の相対速度は、基板１１５および研磨パッド２０４の半径方向成分および角速度成分（ｒａｄｉａｌ ａｎｄ ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に基づき、点の半径方向位置および角度位置とともに変動する。したがって、変動する相対速度は、基板１１５の異なる部分または点について異なる摩耗速度（たとえば、研磨速度）を生じ得る。
【0053】
図４Ａは、基板１１５上のいくつかの点の位置を示す。それらの点は、基板１１５の（たとえば、１８０度離れて）反対側にあり、キャリアヘッド軸２１６から同じ距離のところにある、ペアで示される。たとえば、第１の点４４０と第２の点４４２とは、基板１１５の反対端部にあり、同じ直径（たとえば、キャリアヘッド軸２１６からの半径方向距離）上にある。以下の点、すなわち、４３５ａおよび４３５ｂ、４３６ａおよび４３６ｂ、４３７ａおよび４３７ｂ、４３８ａおよび４３８ｂ、ならびに４３９ａおよび４３９ｂもペアであり、各ペアは同じ直径上にある。図示のように、点４３６ａ、４３６ｂ、４３８ａ、４３８ｂ、４４０、および４４２は、キャリアヘッド軸２１６から第１の半径方向距離のところに配置され、点４３５ａ、４３５ｂ、４３７ａ、４３７ｂ、４３９ａ、および４３９ｂは、キャリアヘッド軸２１６から第２の半径方向距離のところに配置される。第１の半径方向距離は、第２の半径方向距離よりも大きい。
【0054】
図４Ａは、点の角度位置を表す、いくつかの角度位置マーカー４２６（たとえば、０度における角度位置マーカー４２６ａ、９０度における角度位置マーカー４２６ｂ、１８０度における角度位置マーカー４２６ｃ、および２７０度角度位置における角度位置マーカー４２６ｄ）を示す。基板１１５は、図２において前に説明されたものと同様のキャリアヘッド（図示せず）と研磨パッド２０４とをもつシステムの一部として回転する。図４Ａに示されているように、キャリアヘッド軸２１６は、研磨パッド軸２０６から距離４２６ｄ（たとえば、Ｒｄ）オフセットされ、したがって、研磨パッド２０４の回転は、時間的に任意の瞬間において、基板１１５の表面上の点の各々と研磨パッド２０４上のそれらの対応する点との間の相対速度をもたらすことになる。研磨パッド２０４およびプラテン２０２の一部分のみが示されていることを示すために、研磨パッド２０４およびプラテン２０２の一部が想像線で示されている。
【0055】
図４Ａでは、第１の点４４０の相対速度は、第１の点４４０の位置におけるものである研磨パッド２０４上の点の速度と、第１の点４４０の位置におけるものであるキャリアヘッド（たとえば、図３Ａ中のキャリアヘッド２１０）上の点の速度とからなる。したがって、研磨パッド２０４の回転速度およびキャリアヘッドの回転速度は、各々、第１の点４４０の相対速度に寄与し、いずれか一方を変化させることは、図４Ｄに関して説明される異なる相対速度を生じることになる。図４Ａ～図４Ｃにおいて説明される例では、研磨パッドの回転速度は８１毎分回転数（ＲＰＭ）であり、キャリアヘッドの回転速度は６６ＲＰＭである。さらなる実施形態では、異なる回転速度が、研磨パッドおよびキャリアヘッドのために使用される。
【0056】
図４Ｂを参照すると、曲線４２８が、角度位置の関数として、第１の半径方向距離における基板１１５上のすべての点における相対速度を表す。点４３６ａ、４３６ｂ、４３８ａ、４３８ｂ、４４０、および４４２の相対速度は、それらの角度位置に従って曲線４２８上に示されている。たとえば、第２の点４４２は０度におけるものであり、点４３８ｂは３５度におけるものである。したがって、図４Ｂは、第１の半径方向距離についての一定の回転速度における相対速度の一例を示す。
【0057】
特に、曲線４２８に沿った相対速度は、基板１１５がキャリアヘッド軸２１６を中心として回転するとき、変化する。たとえば、角度位置が第２の点４４２から点４３８ｂに変化するとき、相対速度は増加する。この実施形態では、相対速度は、研磨パッド軸２０６から、キャリアヘッド軸２１６を通って、および点４３６ｂを通って延びる、半径方向位置と一致する、９０度角度位置マーカー４２６ｂにおいて最大相対速度に達するまで、増加し続ける。相対速度は、次いで、相対速度が点４３６ａにおいて最小値に達するまで、角度位置が増加するにつれて、減少し、次いで、角度位置が点４４２にもう一度達するまで、増加する。この例では、キャリアヘッド２１０および基板１１５の回転速度は、研磨パッド２０４の回転速度とは著しく異なる（たとえば、キャリアヘッド／基板回転速度は、研磨パッド回転速度の９０％以下である）。したがって、以下でさらに説明されるように、この例では、点４９３における、基板１１５上の点および研磨パッド２０４上の点における速度ベクトルが、基板１１５と研磨パッド２０４の両方の反時計回り回転により同じ方向に整合されるが、研磨速度は、基板１１５上で点４３６ｂにおいて点４３６ａよりも大きく、それらの速度ベクトルは点４３６ａにおいて反対方向にあり、これは、主に、研磨パッド軸２０６から延びる半径の差による、点４３６ｂ対点４３６ａにおける増加された速度差によるものである。この影響は、図４Ｄ～図４Ｅおよび図５Ａにおいてさらに説明される。
【0058】
図４Ｂに示されているように、第１の点４４０における相対速度は、第２の点４４２と同じである。相対速度は角度位置とともに変動するが、一定の回転速度を使用するとき、その差は、全回転角掃引（たとえば、＞３６０度）が、少なくとも１回繰り返され、より一般的には、複数回繰り返された場合、所与の半径について、平均化して同じになる。したがって、この実施形態では、基板１１５の所与の半径上のすべての点（たとえば、点４３６ａ、４３６ｂ、４３８ａ、４３８ｂ、４４０、および４４２）は、同じ速度において摩耗することになる。
【0059】
図４Ｃは、点４３５ａ、４３５ｂ、４３７ａ、４３７ｂ、４３９ａ、および４３９ｂの、それらの角度位置に従う相対速度を示す。点４３５ａ、４３５ｂ、４３７ａ、４３７ｂ、４３９ａ、および４３９ｂの角度位置は、それぞれ、（図４Ｂ中の）点４３６ａ、４３６ｂ、４３８ａ、４３８ｂ、４４０、および４４２の角度位置と同じである。たとえば、第１の点４４０と点４３９ａとは、両方とも（たとえば、０度における）位置マーカー４２６ａから１８０度において配置される。
【0060】
曲線４２９が、角度位置の関数として、点４３５ａ、４３５ｂ、４３７ａ、４３７ｂ、４３９ａ、および４３９ｂを含む、第２の半径方向距離における基板１１５上のすべての点における相対速度を表す。図示のように、点４３５ａ、４３５ｂ、４３７ａ、４３７ｂ、４３９ａ、および４３９ｂの相対速度は、図４Ｂにおいて説明されたものと同様の様式で角度位置とともに変化する。したがって、曲線４２９の相対速度は、図４Ｂに示されている曲線４２８と同じ様式で角度位置とともに増加および減少するが、曲線４２９は、曲線４２８（たとえば、点４３６ｂにおける最大相対速度および点４３６ａにおける最小相対速度）よりも小さい、（たとえば、それぞれ、点４３５ｂと点４３５ａとにおける）その最大相対速度と最小相対速度との間の差を有する。その差は、第２の半径方向距離が第１の半径方向距離よりも小さいので、より小さい。しかしながら、曲線４２８および４２９の相対速度は、研磨パッド２０４およびキャリアヘッドのために一定の回転速度が使用されるとき、図４Ｂおよび図４Ｃに破線によって示されているように、１回の完全な回転（たとえば、０～３６０度）の過程にわたって、平均化されて同じになることになる。したがって、平均相対速度は、基板１１５上のすべての点について同じである。
【0061】
研磨パッド２０４および／またはキャリアヘッドの回転速度を変動させることはまた、相対速度を変化させ、したがって、基板１１５の、本明細書では研磨速度とも呼ばれる、研磨プロセス材料除去速度を変化させ得る。特に、基板１１５上の所与の点の角度位置とともにキャリアヘッドの回転速度を変動させることは、基板１１５の異なる部分または点について、異なる相対速度（およびしたがって、研磨プロセス材料除去速度）を生じ得る。この概念は、図５Ｂ～図５Ｄにおいて説明されるように非対称除去プロファイルをもたらすために使用され得る。
【0062】
相対速度分析
図４Ｄは、本明細書で説明される実施形態による、研磨プロセスの部分中に基板１１５上の点と一致する点（たとえば、点４３８ａ）の相対速度の大きさを決定するプロセスについて説明するために本明細書で使用される、研磨パッド２０４および基板１１５の概略平面図である。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０および／または研磨パッド２０４が、一般に、研磨中に掃引するが、この運動は、この説明において、説明を簡略化するために無視される。座標系４０１は、座標系２０１と同様である。いくつかの実施形態では、座標系４０１は、研磨パッド軸２０６において原点を有する。他の実施形態では、原点は、キャリアヘッド軸２１６にある。
図４Ｄは、本明細書で説明される実施形態による、研磨プロセスの部分中に基板１１５上の点と一致する点（たとえば、点４３８ａ）の相対速度の大きさを決定するプロセスについて説明するために本明細書で使用される、研磨パッド２０４および基板１１５の概略平面図である。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０および／または研磨パッド２０４が、一般に、研磨中に掃引するが、この運動は、この説明において、説明を簡略化するために無視される。座標系４０１は、座標系２０１と同様である。いくつかの実施形態では、座標系４０１は、研磨パッド軸２０６において原点を有する。他の実施形態では、原点は、キャリアヘッド軸２１６にある。
【0063】
点４３８ａの相対速度の大きさを計算するための式が、いくつかのステップにおいて導出される。その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｋｒｚｙｓｚｔｏｆ Ｄ． Ｋｏｐａｎｓｋｉによる「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｌｕｒｒｙ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」（Ｔｈｅｓｉｓ（ＳＭ）－Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｐｔ． ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、２００５年）が、本明細書で説明されるような相対速度を計算することに関連するいくつかの方法について説明する。さらに、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｊｉｕｎ－Ｙｕ Ｌａｉによる「Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ， ａｎｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ」（Ｔｈｅｓｉｓ（Ｐｈ．Ｄ．）－Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｐｔ． ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、２００１年）が、本明細書で説明されるような相対速度を計算することに関連するさらなる方法について説明する。これらの参考文献において説明されるような、同様の記法を使用して、基板１１５上の点の相対速度ベクトルが以下の式のとおりに計算され、ここで、使用される変数は参考文献とは異なり得る。
ここで、Ｖｒｅｌは、基板１１５上の点（たとえば、点４３８ａ）の相対速度であり、ωｐは、研磨パッド２０４の角速度４４１ｐであり、ωｓは、基板１１５の角速度４４３ｓであり、ｒｓは、キャリアヘッド軸２１６とその点との間の半径４４３ｒであり、Ｒｄは、研磨パッド軸２０６とキャリアヘッド軸２１６との間の距離４４１ｄであり、φは、Ｒｄと共線的である、座標系４０１のｘ軸４０１ｘと、半径４４３ｒとの間の角度４４３ａである。「Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｌｕｒｒｙ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ」において説明されるように、研磨パッド２０４に対するキャリアヘッド２１０の典型的な振動掃引運動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｓｗｅｅｐｉｎｇ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）は、その運動が相対速度にあまり著しく寄与しないので、無視され得る。
【0064】
相対速度の大きさが、以下の式のとおりに計算される。
ここで、｜Ｖｒｅｌ｜は、相対速度の大きさである。したがって、研磨パッド２０４の角速度４４１ｐと基板１１５の角速度４４３ｓとの間のより大きい差が、最大相対速度と最小相対速度との間のより大きい差を生じることになる。同様に、キャリアヘッド軸２１６とある点との間のより大きい半径（たとえば、半径方向距離）において回転されるその点が、より小さい半径において回転される点よりも大きい最大相対速度と最小相対速度とを生じることになる。しかしながら、図４Ｂおよび図４Ｃにおいて説明されたように、１回の完全な回転の過程にわたって、基板１１５上の所与の半径（たとえば、ｒｓ）についての平均相対速度が、研磨パッド２０４およびキャリアヘッド２１０が一定の角速度において回転するとき、同じであることになる。
【0065】
前の相対速度ベクトルの式において使用されないが、研磨パッド２０４は、研磨パッド軸２０６と点との間の半径４４１ｒ（たとえば、ｒｐ）、およびｘ軸４０１ｘと半径４４１ｒとの間の角度４４１ａ（たとえば、θ）を有する。角度位置マーカー４４６（たとえば、０度における角度位置マーカー４４６ａ、９０度における角度位置マーカー４４６ｂ、１８０度における角度位置マーカー４４６ｃ、および２７０度角度位置における角度位置マーカー４４６ｄ）によって示されているような、角度４４１ａおよび４４３ａが配向される。特に、角度位置マーカー４４６は、図４Ａ中の４２６とは別様に配向され、これは、図４Ｄにおいて後で説明される。
【0066】
角速度４４１ｐおよび４４３ｓは、以下の式のとおりに計算される。
ω＝ＲＰＭ／（６０ｓｅｃ／ｍｉｎ）＊２πｒａｄ／ｒｅｖ
ここで、ωは角速度である。一例では、キャリアヘッド２１０、したがって、基板１１５は、６６ＲＰＭの一定の率において回転する。したがって、基板１１５の角速度４４３ｓは、６．９１ｒａｄ／ｓｅｃである。一例では、研磨パッド２０４は、８１ＲＰＭの一定の速度において回転し、したがって、角速度４４１ｐは、８．４８ｒａｄ／ｓｅｃである。
ω＝ＲＰＭ／（６０ｓｅｃ／ｍｉｎ）＊２πｒａｄ／ｒｅｖ
ここで、ωは角速度である。一例では、キャリアヘッド２１０、したがって、基板１１５は、６６ＲＰＭの一定の率において回転する。したがって、基板１１５の角速度４４３ｓは、６．９１ｒａｄ／ｓｅｃである。一例では、研磨パッド２０４は、８１ＲＰＭの一定の速度において回転し、したがって、角速度４４１ｐは、８．４８ｒａｄ／ｓｅｃである。
【0067】
一例では、基板１１５は３００ｍｍウエハであり、したがって、半径４４３ｒは、点４３８ａが基板１１５の外周またはエッジにあるので、０．１５ｍである。点４３８ａは、１２５度（２．１８ｒａｄ）の角度４４３ａにおけるものである。研磨パッド軸２０６とキャリアヘッド軸２１６との間の距離４４１ｄは、０．１９ｍである。したがって、点４３８ａにおける相対速度の大きさは、１．４９ｍ／ｓである。
【0068】
前に説明されたように、角度位置マーカー４４６は、それらが、図４Ａと比較して９０度だけシフトされるように、図４Ａ中の角度位置マーカー４２６とは異なる配向において示されている。たとえば、図４Ａ中の９０度角度位置マーカー４２６ｂは、図４Ｄ中の０度角度位置マーカー４４６ａと同じ配向におけるものである。したがって、異なる角度位置における点について相対速度を計算するとき、この９０度シフトは考慮に入れられるべきである。この例では、半径４４３ｒは、半径４４３ｒ、したがって、点４３８ｂが、１２５度の角度位置におけるものであるように、配向される。しかしながら、図４Ａおよび図４Ｂに示されているように、点４３８ｂは、（１２５度よりも９０度多い）２１５度の角度位置におけるものである。したがって、点の相対速度の大きさを計算するとき、角度位置マーカー４２６に変換するために、９０度が角度に加算されなければならない。
【0069】
他の実施形態では、研磨パッド２０４および／またはキャリアヘッド２１０は、図５Ａ～図５Ｆにおいて説明されるように、異なる一定の速度において、または可変回転速度において回転し得る。そのような実施形態では、このセクションにおいて説明される式は、角速度が一定である期間についての相対速度を計算するために使用され得る。
【0070】
図４Ｅは、本明細書で説明される実施形態による、研磨プロセスの部分中に基板１１５上の点と一致する異なる点（たとえば、第１の点４４０）の相対速度の大きさを決定するプロセスについて説明するために本明細書で使用される、研磨パッド２０４および基板１１５の概略平面図である。相対速度の大きさは、図４Ｄにおいて説明されたものと実質的に同様の様式で計算される。
【0071】
図４Ｅでは、第１の半径４５３ｒ（たとえば、ｒ１ｓ）が、キャリアヘッド軸２１６と第１の点４４０との間のものであり、第１の角度４４３ａ（たとえば、φ１）が、座標系４０１のｘ軸４０１ｘと第１の半径４５３ｒとの間のものである。第２の半径４５１ｒ（たとえば、ｒ２ｐ）が、研磨パッド軸２０６と第１の点４４０との間のものであり、第２の角度４５１ａ（たとえば、θ２）が、ｘ軸４０１ｘと第２の半径４５１ｒとの間のものである。
【0072】
一例では、基板１１５は３００ｍｍウエハであり、したがって、第１の半径４５３ｒは、点４３８ａが基板１１５の外周またはエッジにあるので、０．１５ｍである。基板１１５の角速度４４３ｓは、６．９１ｒａｄ／ｓｅｃであり、研磨パッド２０４の角速度４４１ｐは、８．４８ｒａｄ／ｓｅｃである。第１の点４４０は、９０度（１．５７ｒａｄ）の第１の角度４５３ａにおけるものである。研磨パッド軸２０６とキャリアヘッド軸２１６との間の距離４４１ｄは、０．１９ｍである。したがって、点４４０における相対速度の大きさは、１．６２ｍ／ｓである。図４Ｄにおいて説明された角度シフトを考慮したとき、第１の点４４０は、図４Ａおよび図４Ｂに示されているように１８０度におけるものである。
【0073】
非対称除去プロセス例
図５Ａおよび図５Ｂは、本明細書で説明される実施形態による、キャリアヘッド２１０の異なる回転速度における基板１１５上の第１の点５４０および第２の点５４２の相対速度を示す。特に、基板１１５は、キャリアヘッド軸２１６を中心として回転し得、単に第１の点４４０および第２の点４４２として形式的に知られていたものが、ここで、第１の点５４０および第２の点５４２と呼ばれる。たとえば、点５４０および５４２は、図４Ａ中の点４４０および４４２と一致するそれらの初期開始点から、異なる角度位置に、基板１１５とともに回転する。相対速度は、図４Ａ～図４Ｅにおいて前に説明されたものと同様に、点５４０および５４２の角度位置とともに変動する。
図５Ａおよび図５Ｂは、本明細書で説明される実施形態による、キャリアヘッド２１０の異なる回転速度における基板１１５上の第１の点５４０および第２の点５４２の相対速度を示す。特に、基板１１５は、キャリアヘッド軸２１６を中心として回転し得、単に第１の点４４０および第２の点４４２として形式的に知られていたものが、ここで、第１の点５４０および第２の点５４２と呼ばれる。たとえば、点５４０および５４２は、図４Ａ中の点４４０および４４２と一致するそれらの初期開始点から、異なる角度位置に、基板１１５とともに回転する。相対速度は、図４Ａ～図４Ｅにおいて前に説明されたものと同様に、点５４０および５４２の角度位置とともに変動する。
【0074】
【0075】
図５Ｂは、一定の研磨パッド（たとえば、図３Ａ中の研磨パッド２０４）回転速度に対する、キャリアヘッド２１０の、異なる、一定の回転速度における、点５４０および５４２の相対速度のグラフを示す。特に、図５Ｂは、一定の研磨パッド回転速度に対する、キャリアヘッド２１０の異なる回転速度についての、異なる角度位置おける点５４０および５４２の相対速度を示す。
【0076】
この実施形態では、研磨パッド２０４とキャリアヘッド２１０の両方が、反時計回り方向に回転する。１つの研磨プロセス例では、研磨パッド２０４の回転速度は、８１ＲＰＭにおいて一定である。線５６４ａおよび５６４ｂが、０度位置からの基板１１５の点５４０および５４２の角度位置の関数として、６６ＲＰＭのキャリアヘッド２１０回転速度（たとえば、キャリアヘッド／基板回転速度は、研磨パッド回転速度のおよそ８０％までである）での相対速度を示す。同様に、線５６５ａおよび５６５ｂが、７３．５ＲＰＭ（たとえば、キャリアヘッド／基板回転速度は、研磨パッド回転速度のおよそ９０％までである）についての相対速度を示す。線５６７ａおよび５６７ｂが、８８．５ＲＰＭ（たとえば、キャリアヘッド／基板回転速度は、研磨パッド回転速度のおよそ１１０％までである）についての相対速度を示す。５６８ａおよび５６８ｂが、９６ＲＰＭ（たとえば、キャリアヘッド／基板回転速度は、研磨パッド回転速度のおよそ１２０％までである）についての相対速度を示す。
【0077】
研磨パッド２０４の回転速度とキャリアヘッド２１０の回転速度とが両方とも８１ＲＰＭである、この構成の一実施形態では、線５６６ａおよび５６６ｂの場合のように、点５４０および５４２の各々の相対速度は、一定であり、等しく、キャリアヘッド２１０の位置とともに変動しない。特に、相対速度は、キャリアヘッド２１０が回転するにつれて、およびキャリアヘッド２１０の回転速度が研磨パッド２０４の回転速度とは異なるとき、増減する。図示のように、相対速度は、０度、１８０度、および３６０度において収束する。
【0078】
本出願は、３６０度および０度に言及するが、これらの用語は、限定するものではなく、特に記載されていない限り互換的に使用され得る。たとえば、３６０度は、０度と同じ物理的角度位置であり、０度として言及されるかまたは図に示され得る。
【0079】
増減する最大および最小相対速度は、基板１１５の最大厚さにおけるものである、第１の点５４０などの点についての相対速度を制御して、これらの点における研磨速度を調節するために、有益に使用され得る。たとえば、第１の点５４０の回転速度が、０度～１８０度の角度領域内で６６ＲＰＭである場合、相対速度は、線５６４ａとして示され、９０度において最大相対速度（すなわち、最大研磨速度）がある。第１の点５４０が１８０度～３６０度の角度領域内にあるとき、回転速度が９６ＲＰＭに切り替わる場合、相対速度は線５６８ｂに従い、２７０度において第２の最大相対速度がある。基板１１５の反対側エッジにおけるものである、第２の点５４２の相対速度は、その場合、線５６４ｂおよび５６８ａに従うことになり、これは、９０度および２７０度において最小相対速度を有する。線５６４ａおよび５６８ｂの平均相対速度は、線５６４ｂおよび５６８ｂの平均相対速度よりも高く、したがって、第１の点５４０がこうむる研磨速度と第２の点５４２がこうむる研磨速度とは異なる。したがって、説明されるように、第１の点５４０の角度位置とともにキャリアヘッド２１０の回転速度を変動させることは、第１の点５４０が、研磨プロセスのこの部分中に第２の点５４２よりも高い平均相対速度をこうむることを確実にする。これは、研磨プロセス中に、この例では、基板の最大厚さと一致する、第１の点５４０についてのより高い研磨速度に対する、最小厚さと一致する、第２の点５４２がこうむる研磨速度を生じ、したがって、非対称除去プロファイルをもたらすために使用される。
【0080】
図５Ｃおよび図５Ｄは、本明細書で説明される実施形態による、キャリアヘッド２１０が可変回転速度において回転するときの点５４０および５４２の相対速度を示す。特に、図５Ｃおよび図５Ｄは、第１の回転速度５７０と第２の回転速度５７２とを示す。図５Ｂにおいて説明されたように、相対速度は、キャリアヘッド２１０の回転速度および角度位置とともに変動する。
【0081】
図５Ｃは、分割線５７９によって分離された第１のゾーン５７１と第２のゾーン５７３とを示す。分割線５７９は、説明の目的で想像線で示されており、基板１１５上に物理的に存在しない。分割線は、０度角度位置と１８０度角度位置とを接続し、空間において固定される。ゾーン５７１および５７３は、キャリアヘッド２１０の回転速度（たとえば、第１の回転速度５７０および第２の回転速度５７２）が、第１の点５４０の角度位置とともにどのように変化するかを説明するために使用される。
【0082】
キャリアヘッド２１０が回転する間、点５４０と点５４２の両方が、分割線５７９上のゾーン５７１とゾーン５７３との間にない限り、第１の点５４０はゾーンのうちの一方にあり、第２の点５４２は他方のゾーンにある。たとえば、第１の点５４０が第２のゾーン５７３にあるとき、第２の点５４２は第１のゾーン５７１にある。図５Ｂにおいて前に説明されたように、点５４０および５４２の平均相対速度は、角度位置の関数としてキャリアヘッド２１０の回転速度を変動させることによって制御され得る。上述のように、この例では、プラテンと研磨パッドとが一定の速度において回転していると仮定され、したがって、点５４０および５４２の平均相対速度は、キャリアヘッド２１０の回転速度の調節によって直接影響を受ける。一例では、第１の点５４０が第２のゾーン５７３にある間、キャリアヘッド２１０は第２の回転速度５７２において回転し、第１の点５４０が第１のゾーン５７１にある間、キャリアヘッド２１０は第１の回転速度５７０において回転する。これは、適切な回転速度５７０および５７２が使用される場合、第１の点５４０の平均相対速度が第２の点５４２の平均相対速度よりも高いことを確実にする。第１の点５４０のより高い平均相対速度は、第１の点５４０について、より高い研磨速度を生じ、これは、第１の点５４０において、第２の点５４２よりも多くの材料が除去される、非対称除去プロファイルを生じる。非対称除去プロファイルは、第１の点５４０が基板１１５の最大厚さのところにあるかまたはその近くにあり、第２の点５４２が最小厚さのところにあるかまたはその近くにあるとき、有益である。
【0083】
このようにして、非対称除去プロファイルは、基板１１５における層厚さ非対称性を補正するために使用され得る。図１において前に説明されたように、基板上に形成された厚さプロファイルの測定値および配向は、研磨の前に検出および記録される。非対称除去プロファイルは、前の図において説明された概念を使用して、研磨の前にモデル化され得る。たとえば、材料除去速度が、研磨パッドおよびキャリアヘッド２１０の回転速度を使用して、計算されるかまたは相関させられ得る。この実施形態では、材料除去速度は、異なる回転速度５７０および５７２がゾーン５７１および５７３の各々について使用されるので、ゾーン５７１と５７３とで変動する。研磨中に基板１１５に与えられるダウンフォース、研磨のために使用される流体、およびその流体の流量など、他のファクタも、非対称除去プロファイルモデルの調節において考慮され得る。モデルは、基板の非対称性が研磨の後に低減または除去されるように、基板１１５の非対称厚さプロファイルとの非対称除去プロファイルの位置合わせを定義するために、基板１１５の最大および最小厚さの決定された位置および配向をさらに使用する。
【0084】
図５Ｄは、研磨中のキャリアヘッド２１０の回転速度５７０および５７２における、点５４０および５４２の相対速度のプロットを示す。特に、図５Ｄは、第１の点５４０が、ゾーン５７１にあるのか、ゾーン５７３にあるのかに基づいて、キャリアヘッド２１０の回転速度を変動させることの影響を示す。
【0085】
この実施形態では、第１の回転速度５７０は６６ＲＰＭであり、第２の回転速度５７２は９６ＲＰＭである。第１の点５４０が第２のゾーン５７３を通って進むとき、第１の点５４０の相対速度は線５７４ａによって示されており、第２の点５４２の相対速度は線５７６ａによって示されている。第１の点５４０が第１のゾーン５７１を通って進むとき、第１の点５４０の相対速度は線５７４ｂであり、第２の点５４２の相対速度は線５７６ｂである。
【0086】
キャリアヘッド２１０の回転速度を変動させることは、第１の点５４０の相対速度（たとえば、線５７４）が、概して、第２の点５４２の対応する第２の相対速度（たとえば、線５７６）よりも高いことを生じる。この例では、第１の点５４０は、それぞれ、９０度および２７０度において約１．８５ｍ／ｓｅｃの最大相対速度において進む。第１の点が最大相対速度にある間、第２の点５４２は、２７０度および９０度において約１．３８ｍ／ｓｅｃの最小相対速度にある。第１の点５４０のより高い相対速度（たとえば、線５７４ａおよび５７４ｂ）は、有益には、図５Ｂおよび図５Ｃにおいて前に説明されたように非対称除去プロファイルをもたらす。
【0087】
図４Ａ～図４Ｅにおいて説明されたように、同じ半径（たとえば、図４Ｄ中の半径４４３ｒ）に沿った点が、同じ角度位置（たとえば、それぞれ、図４Ｂおよび図４Ｃ中の点４３６ｂおよび４３５ｂ）において最大および最小相対速度を有することになる。したがって、基板１１５が、その最大厚さが図５Ａ～図５Ｄにおいて説明された第１の点４４０の半径と一致するように配向された場合、最大厚さにおける点が、最高平均相対速度において進み、基板１１５の他の角度位置よりも速い速度において摩耗することになる。これは、最大厚さが、最小厚さよりも短い半径におけるものであり、したがって、最大厚さにおける点の相対速度が、最小厚さにおける点の相対速度よりも小さい大きさを有する場合でも、当てはまる。したがって、最大厚さにおける点が、図５Ｄにおいて説明されたような回転速度５７０および５７２を引き起こすように、基板１１５を配向することは、最大厚さにおける点が最高摩耗速度をこうむることを確実にする。いくつかの実施形態では、これは、研磨プロセスの始めに角度位置マーカー４２６ａ（たとえば、０度）において最大厚さにおける点（たとえば、第１の点５４０）を配置または位置合わせすることを意味する。
【0088】
図５Ｅは、キャリアヘッド２１０の全回転サイクル中の第１の点５４０の角度位置の関数として回転速度５７０および５７２を変動させる、矩形波５８０および正弦波５７８など、２つの回転速度関数のチャートを示す。図示のように、第１の点５４０は、０度においてサイクルを開始し、これは、図５Ｄとは異なる開始角度位置である。
【0089】
図５Ｂおよび図５Ｄにおいてなど、いくつかの実施形態では、矩形波５８０関数は、回転速度５７０および５７２を達成するために使用される。この実施形態では、矩形波５８０関数を使用するとき、第２の回転速度５７２は、第１の点５４０が第２のゾーン５７３にある間、９６ＲＰＭに設定され、第１の回転速度５７０は、第１の点５４０が第１のゾーン５７１にある間、６６ＲＰＭに設定される。第１の回転速度５７０および第２の回転速度５７２は、キャリアヘッド２１０が、回転速度５７０と回転速度５７２との間で遷移するとき、ランプアップおよびランプダウンしなければならないので、それぞれ、第１の回転速度プロファイルおよび第２の回転速度プロファイルを通して達成される。たとえば、キャリアヘッド２１０は、９６ＲＰＭと６６ＲＰＭとの間で瞬時に切り替わることができない。したがって、回転速度５７０と回転速度５７２とは、各々、複数の回転速度を含む。したがって、基板１１５は、第１の回転速度プロファイルにおいてキャリアヘッド軸２１６を中心としてある角度に関して回転され、次いで、第１の回転速度プロファイルが第２の回転速度プロファイルとは異なるように、第２の回転速度プロファイルにおいて別の角度に関して回転され得る。代替的に、基板１１５は、第１の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転され、次いで、第２の回転速度プロファイルが、第１の回転速度プロファイルとは異なるように、第２の回転速度プロファイルにおける３６０度回転内で１８０度以下回転され得る。このプロセスは、少なくとも１回繰り返され得る。
【0090】
このサイクルは、キャリアヘッド２１０が、処理中に回転し続けるとき、続く。しかしながら、回転速度５７０および５７２の急激なおよび繰り返される変化は、キャリアヘッド２１０の回転を駆動する機構、モーター、またはアクチュエータにとって厳しいことがあり、ゾーン５７１とゾーン５７３との間のより滑らかな遷移が望まれ得る。したがって、いくつかの実施形態では、正弦波５７８が、第１および第２の回転速度プロファイルを通して回転速度５７０および５７２を達成するために使用される。一例では、正弦波５７８関数を使用するとき、第２の回転速度プロファイルは、第１の点５４０が第２のゾーン５７３にある間、１８０度における８１ＲＰＭにおいて開始し、２７０度における第２の回転速度５７２（たとえば、９６ＲＰＭ）まで徐々に増加し、次いで、３６０度における８１ＲＰＭまで徐々に減少して戻る。０度において第１のゾーン５７１に入るとき、回転速度は、８１ＲＰＭにおいて第１の回転速度プロファイルに遷移し、９０度における第１の回転速度（たとえば、６６ＲＰＭ）まで徐々に減少し、次いで、１８０度における８１ＲＰＭまで徐々に増加して戻る。そのサイクルは、第１の点５４０が第２のゾーン５７３に再び入るとき、繰り返される。正弦波５７８の徐々の増加および減少は、キャリアヘッド２１０の回転を駆動する機構、モーター、またはアクチュエータに対して、より緩やかであり、矩形波５８０よりも滑らかな、ゾーン５７１とゾーン５７３との間の遷移を提供し、したがって、システム内の機械的構成要素の寿命を改善する。
【0091】
図５Ｆは、本明細書で説明される実施形態による、図５Ｅにおいて説明された回転速度関数を使用する点５４０および５４２の相対速度のチャートを示す。特に、図５Ｆは、第１の点５４０が、ゾーン５７１にあるのか、ゾーン５７３にあるのかに基づいて、キャリアヘッド２１０の回転速度５７０および５７２を制御するために、矩形波５８０および正弦波５７８を使用することの影響を示す。この例では、第１の回転速度５７０は６６ＲＰＭであり、第２の回転速度５７２は９６ＲＰＭである。したがって、第１の点５４０が第２のゾーン５７３を通って進むとき、第１の点５４０の相対速度は、矩形波５８０を使用するとき、線５７４ａによって示されており、正弦波５７８を使用するとき、線５７５ａによって示されている。第２の点５４２についての対応する相対速度は、矩形波５８０を使用するとき、線５７６ａによって示されており、正弦波５７８を使用するとき、線５７７ａによって示されている。同様に、第１の点５４０が第１のゾーン５７１を通って進むとき、第１の点５４０の相対速度は、矩形波５８０を使用するとき、線５７４ｂによって示されており、正弦波５７８を使用するとき、線５７５ｂによって示されている。第２の点５４２についての対応する相対速度は、矩形波５８０を使用するとき、線５７６ｂによって示されており、正弦波５７８を使用するとき、線５７７ｂによって示されている。
【0092】
図示のように、矩形波５８０についての相対速度５７４および５７６（たとえば、線５７４および５７６）は、平均すると、それぞれ、正弦波５７８の相対速度５７５および５７７（たとえば、線５７５および５７７）よりも大きい大きさを有する。一例では、矩形波５８０の相対速度５７４および５７６の平均は、正弦波５７８の相対速度５７５および５７７の平均よりも約２０％多い。しかしながら、前に説明されたように、正弦波５７８は、回転速度５７０と回転速度５７２との間のより滑らかな遷移を有益に提供する。したがって、いくつかの実施形態では、正弦波５７８は、キャリアヘッド回転アクチュエータに対する過大な摩耗を回避するために使用される。
【0093】
さらなる実施形態では、三角形または鋸歯状回転動きプロファイルなど、他の回転速度プロファイル、または波パターンが、矩形波５８０または正弦波５７８の代わりに使用される。本明細書で提供される例は、研磨パッド２０４および／またはキャリアヘッド２１０のほんのいくつかの異なる回転速度を開示するが、これらの例は、他の回転速度が研磨パッド２０４および／またはキャリアヘッド２１０のために使用され得るので、本明細書で説明される本開示に関して限定するものではない。その上、本明細書で説明される回転する研磨パッド構成も、研磨パッドの線形運動を利用する構成（たとえば、ベルトスタイルプロセス）が、代替的に、基板の表面上の所望の相対速度を達成するために使用され得るので、本明細書で提供される本開示の範囲に関して限定するものではない。
【0094】
さらなる実施形態では、ゾーン５７１および５７３は、０度および１８０度以外の他の角度位置を含むように定義され得る。さらなる実施形態では、それらのゾーンは、等しい角度回転位置をカバーしないことがある。たとえば、基板は、第１の回転速度において、１８０度以外の、第１の角度に関して回転し、次いで、第２の回転速度において、１８０度以外の、第２の角度に関して回転する。たとえば、第１の角度は、（３０度回転位置から６０度回転位置の間などの）３０度であり得、第２の角度は、（６０度回転位置から、３６０度回転位置を通って、３０度回転位置の間などの）３００度であり得る。さらなる実施形態では、２つ（たとえば、ゾーン５７１および５７３）よりも多いゾーンが、回転速度を変動させるために使用され得る。
【0095】
さらなる実施形態では、研磨パッド２０４の回転速度が変動され、キャリアヘッド２１０の回転速度は、一定の回転速度において保たれる。このプロセスは、キャリアヘッド２１０の回転速度を変動させ、研磨パッドの回転速度を一定に保つことと同様の影響を達成することができる。たとえば、第１の点５４０の平均相対速度は、第２の点５４２の平均相対速度よりも高くされ、非対称除去プロファイルを有益に生じることができる。
【0096】
本明細書で説明される概念を使用するさらなる実施形態では、研磨パッドおよびキャリアヘッド２１０の回転速度は、非対称除去プロファイルを有益に生じるために変動される。いくつかの実施形態では、研磨パッド２０４の回転速度とキャリアヘッド２１０の回転速度は、両方とも、非対称除去プロセスが実施されるスピードを改善するように、および／または、研磨プロセスの異なる段階中の除去速度のより良い制御を達成するように、調節される。一例では、研磨プロセスの開始時に高い除去速度を含むことと、次いで、非対称性が、プロセスの１つまたは複数の異なる段階中に相対速度を調節すること（たとえば、両方の回転速度を変動させること）によって小さくされるので、その除去速度を漸進的に減速させることとが望ましいことがある。
【0097】
図６は、キャリアヘッド（たとえば、図２中のキャリアヘッド２１０）および／あるいはプラテンまたは研磨パッド（たとえば、図２中のプラテン２０２または研磨パッド２０４）のためのコントローラ１９０の一例の機能ブロック図を示す。コントローラ１９０は、メモリ１９４、入力デバイス６３０、および出力デバイス６４０とデータ通信している、プロセッサ１９２を含む。図示されていないが、コントローラ１９０の他の実施形態は、コントローラ１９０のために示されているものと同様の構成要素を有する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１９２は、さらに、随意のネットワークインターフェースカード６５０とデータ通信している。別個に説明されるが、コントローラ１９０に関して説明される機能ブロックが、別個の構造要素である必要がないことを諒解されたい。たとえば、プロセッサ１９２とメモリ６２０とは、単一のチップにおいて具現され得る。プロセッサ１９２は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明される機能を実施するように設計されたそれらの任意の好適な組合せであり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。
【0098】
プロセッサ１９２は、１つまたは複数のバスを介して、メモリ６２０から情報を読み取るかまたはメモリ６２０に情報を書き込むために、結合され得る。プロセッサは、追加として、または代替として、プロセッサレジスタなど、メモリを含んでいることがある。メモリ６２０は、異なるレベルが異なる容量およびアクセススピードを有するマルチレベル階層キャッシュを含む、プロセッサキャッシュを含むことができる。メモリ６２０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、他の揮発性ストレージデバイス、または不揮発性ストレージデバイスをも含むことができる。ストレージは、ハードドライブ、フラッシュメモリなどを含むことができる。様々な事例において、メモリは、コンピュータ可読ストレージ媒体と呼ばれる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、情報を記憶することが可能な非一時的デバイスであり、ある位置から別の位置に情報を搬送することが可能な電子一時的信号など、コンピュータ可読伝送媒体と区別可能である。本明細書で説明されるコンピュータ可読媒体は、概して、コンピュータ可読ストレージ媒体またはコンピュータ可読伝送媒体を指し得る。
【0099】
プロセッサ１９２はまた、それぞれ、コントローラ１９０のユーザから入力を受けること、およびコントローラ１９０のユーザに出力を提供することを行うための、入力デバイス６３０および出力デバイス６４０に結合され得る。好適な入力デバイスは、限定はしないが、キーボード、ボタン、キー、スイッチ、ポインティングデバイス、マウス、ジョイスティック、遠隔制御、赤外線検出器、バーコードリーダー、スキャナ、（場合によっては、たとえば、手ジェスチャーまたは顔ジェスチャーを検出するために、ビデオ処理ソフトウェアと結合された）ビデオカメラ、動き検出器、または（場合によっては、たとえば、ボイスコマンドを検出するために、オーディオ処理ソフトウェアに結合された）マイクロフォンを含む。入力デバイス６３０は、図２において説明されたようにキャリアヘッド２１０またはプラテン２０２の回転を測定するためのエンコーダまたは他のセンサを含む。好適な出力デバイスは、限定はしないが、ディスプレイおよびプリンタを含む、視覚出力デバイスと、スピーカー、ヘッドフォン、イヤフォン、およびアラームを含む、オーディオ出力デバイスと、付加製造機械と、ハプティック出力デバイスとを含む。図２において説明されたように、出力デバイス６４０は、キャリアヘッド２１０またはプラテン２０２の回転を駆動するために使用される機構またはモーターを駆動および制御するように構成された様々な電気的構成要素を含む。
【0100】
いくつかの実施形態では、プロセッサ１９２は、水晶または抵抗器－キャパシタ組合せなど、タイミング要素６１５を含み、内部発振器の一部として使用される。タイミング要素は、計時するためにプロセッサ１９２によって使用され得、たとえば、回転速度を計算するためにエンコーダとともに使用され得る。
【0101】
さらなる実施形態では、入力デバイス６３０、出力デバイス６４０、ネットワークインターフェースカード６５０、および／または他の構成要素は、サポート回路（たとえば、図１中のサポート回路）と見なされる。
【0102】
プロセスシーケンス例
図７は、図１に示されているＣＭＰシステム１００など、研磨システムにおいて実施され得る非対称研磨プロセスシーケンス７００の一例を示す。図７に関して説明されるプロセスシーケンスは、主に、非対称研磨プロセスを実施するために使用される処理に焦点を当てるが、処理のこの短縮されたリストは、他の研磨プロセス処理が、本明細書で提供される本開示の基本的範囲から逸脱することなく、非対称研磨プロセスシーケンス７００に関して説明される処理の前に、それらの処理中に、またはそれらの処理の後に挿入され得るので、本明細書で説明される本開示の範囲に関して限定するものではない。一例では、上記で手短に説明されたように、非対称研磨プロセスシーケンス７００が基板に対して実施された後に、１つまたは複数の洗浄プロセスが、ＣＭＰシステム１００内の洗浄装置１０４中で基板に対して実施され得る。別の例では、１つまたは複数の追加の研磨プロセス（すなわち、非対称研磨プロセスまたは従来の対称研磨プロセス）が、同じく、非対称研磨プロセスシーケンス７００を実施する前または後に、同じキャリアヘッド２１０を使用して、ＣＭＰシステム１００内の同じまたは異なる研磨パッド２０４上の基板に対して実施され得る。
図７は、図１に示されているＣＭＰシステム１００など、研磨システムにおいて実施され得る非対称研磨プロセスシーケンス７００の一例を示す。図７に関して説明されるプロセスシーケンスは、主に、非対称研磨プロセスを実施するために使用される処理に焦点を当てるが、処理のこの短縮されたリストは、他の研磨プロセス処理が、本明細書で提供される本開示の基本的範囲から逸脱することなく、非対称研磨プロセスシーケンス７００に関して説明される処理の前に、それらの処理中に、またはそれらの処理の後に挿入され得るので、本明細書で説明される本開示の範囲に関して限定するものではない。一例では、上記で手短に説明されたように、非対称研磨プロセスシーケンス７００が基板に対して実施された後に、１つまたは複数の洗浄プロセスが、ＣＭＰシステム１００内の洗浄装置１０４中で基板に対して実施され得る。別の例では、１つまたは複数の追加の研磨プロセス（すなわち、非対称研磨プロセスまたは従来の対称研磨プロセス）が、同じく、非対称研磨プロセスシーケンス７００を実施する前または後に、同じキャリアヘッド２１０を使用して、ＣＭＰシステム１００内の同じまたは異なる研磨パッド２０４上の基板に対して実施され得る。
【0103】
処理７０２において、基板１１５が、乾燥ロボット１１０によってカセット１１４から除去され、事前位置合わせ器１１８中に配置される。事前位置合わせ器１１８は、次いで、ノッチ３１３など、基板１１５の表面上に形成された１つまたは複数のフィーチャーを検出することによって基板１１５の配向を決定するために使用される。事前位置合わせ器１１８は、次いで、乾燥ロボット１１０が、次いで、配向および事前位置合わせされた基板１１５を受けることができるように、所望の角度配向において基板１１５を配置する。
【0104】
処理７０４において、配向および事前位置合わせされた基板１１５は、次いで、乾燥ロボット１１０によって事前位置合わせ器１１８から除去され、計測ステーション１１７中に配置される。上記で説明されたように、計測ステーション１１７は、次いで、基板１１５の厚さプロファイルを測定し、ノッチ３１３など、基板１１５の表面上に形成された１つまたは複数のフィーチャーに対する厚さプロファイルの配向を決定するために使用される。処理７０４中に、コントローラ１９０は、計測ステーション１１７から厚さプロファイルの測定値および配向を受ける。コントローラ１９０は、次いで、測定値および基板配向情報を使用して、たとえば、図５Ｄにおいて説明されたように、後続の処理において実施される（１つまたは複数の）非対称研磨プロセスを協調させることができる。
【0105】
いくつかの実施形態では、処理７０２と処理７０４とは、同じチャンバ中で実施され、したがって、計測ステーション１１７が１つまたは複数の基板配向検出要素を含むので、別個の事前位置合わせ器１１８が必要でないことがある。
【0106】
処理７０６において、配向、事前位置合わせ、および厚さプロファイル測定された基板１１５は、次いで、乾燥ロボット１１０によって移送プラットフォーム１１６に移送され、湿式ロボット１０８は、次いで、ロードカップ１２２に基板１１５を移送する。基板１１５の既知の配向、位置合わせ、および厚さプロファイルに基づいて、基板１１５は、次いで、キャリアヘッド２１０が、既知の角度配向において基板１１５をピックアップすることができるように、ロードカップ１２２中に所望の位置および配向において配置される。いくつかの実施形態では、処理７０２中に実施される（１つまたは複数の）事前位置合わせステップは、乾燥ロボット１１０および湿式ロボット１０８によって実施される後続の移送ステップが、基板１１５の角度位置合わせをロードカップ１２２中の所望の配向において終了させることになるように、基板１１５を位置合わせおよび配置するように構成される。既知のおよび望ましい配向において、既知の厚さプロファイルを有する、基板１１５を受けるキャリアヘッド２１０の能力は、処理７１０における後続の非対称研磨プロセスが、研磨ステーション１２４のうちの１つまたは複数において基板１１５の所望の領域に対して実施されることを可能にする。
【0107】
処理７０８において、キャリアヘッド２１０は、次いで、配向および位置合わせされた基板１１５を、ロードカップ１２２内のその既知の位置からピックアップし、処理７１０における後続の非対称研磨プロセスが実施され得るように、研磨ステーション１２４中の研磨パッド２０４の表面２０４Ａに基板１１５を移送する。処理７０８より前にまたは処理７０８中に、１つまたは複数のキャリアヘッド２１０配向検出要素が、ロードカップ１２２に対するキャリアヘッド２１０の角度配向と、ノッチ３１３など、基板１１５の表面上に形成された１つまたは複数のフィーチャーの位置とが、既知であり、正しく配向されることを保証するために使用される。いくつかの実施形態では、キャリアヘッド２１０は、アクチュエータ（図示せず）に結合された、エンコーダ、位置フラグまたは（１つまたは複数の）他の配向検出要素を含み、これらは、協働することにより、キャリアヘッド２１０が、位置合わせおよび配向された基板１１５をロードカップ１２２からピックアップするとき、キャリアヘッド２１０が、既知のおよび所望の角度配向において配向されることを可能にする。
【0108】
処理７１０において、コントローラ１９０は、次いで、上記で説明された非対称除去プロセスのうちの１つまたは複数に関して説明された、非対称研磨プロセスを実施するために使用される処理ステップを実施するように、キャリアヘッド２１０ならびに研磨パッド２０４および／またはプラテン２０２の相対動きを協調させる。一例では、図５Ｄに関して説明されたように、研磨パッド２０４は、キャリアヘッド２１０の回転速度がキャリアヘッド２１０の角度位置とともに変動される間、一定の回転速度において回転し得る。コントローラ１９０は、回転速度を、配向および位置合わせされた基板１１５の厚さプロファイルと協調させ、したがって、厚さプロファイルの配向はキャリアヘッド２１０の角度位置に関して既知である。キャリアヘッド２１０の角度の関数としての回転速度の協調は、より厚い部分３３０など、基板１１５の部分が、より薄い部分３３２とは異なる研磨速度において研磨されることを生じる。上記で説明されたように、より薄い部分３３２に対する、より高い相対速度をより厚い部分３３０に提供することによって、研磨中に、より厚い部分３３０から、より薄い部分３３２よりも多くの材料を有益に除去する、非対称除去プロファイルをもたらす。前に説明されたように、キャリアヘッド２１０および研磨パッド２０４またはプラテン２０２は、各々、所望の非対称研磨プロファイルを達成するために、異なる一定のおよび／または変動する回転速度において回転し得る。いくつかの実施形態では、コントローラ１９０は、（１つまたは複数の）配向検出要素を使用して、キャリアヘッド２１０および研磨パッド２０４またはプラテン２０２、ならびにそれらのそれぞれのアクチュエータの角度位置を決定し、回転速度を調節し、基板からの材料の非対称除去をもたらす。
【0109】
処理７１０を実施した後に、処理７１２において、図４Ａ～図４Ｅにおいて説明されたような対称研磨プロセスを実施することが望ましいことがある。対称研磨プロセスは、基板１１５の高い点と低い点（たとえば、それぞれ、図４Ａ中の４４０と４４２）との間の差が、たとえば、設定値として、または厚さの割合として、あらかじめ決定され得る、最小値に達したとき、始まり得る。その最小値において、基板は、均一な厚さプロファイルを有すると見なされる。動作７１２中に、コントローラ１９０は、対称材料除去プロファイルをもたらすために、キャリアヘッド２１０ならびに研磨パッド２０４および／またはプラテン２０２を一定の回転速度において回転させる。他の実施形態では、処理７１２は、処理７１０の前に実施される。
【0110】
処理７１０および／または７１２を実施した後に、処理７１４において、代替非対称研磨プロセスが、次いで、基板に対して実施される必要があるかどうかを決定するために、基板１１５上の非対称研磨プロセス後厚さプロファイルを測定することが望ましいことがある。処理７１４中に、キャリアヘッドが、研磨された基板１１５をロードカップ１２２中に堆積させる、湿式ロボット１０８が、洗浄装置１０４に基板１１５を移送する、基板１１５が、洗浄装置１０４中で洗浄される、および、乾燥ロボット１１０が、次いで、洗浄装置１０４から洗浄された基板１１５を受け、現在の厚さプロファイルが測定され得るように、計測ステーション１１７に基板１１５を移送するなど、複数の中間プロセスが実施され得る。次いで、所望される場合、処理７０６～７１４は、コントローラ１９０からのコマンドの使用によって、少なくとも追加の１回完了され得る。他の実施形態では、処理７１４は、高い点と低い点との間の差が、最小値にあるまたはそれを下回るかどうかを検査または検証するために、処理７１０と処理７１２との間で実施される。処理７１０および７１４は、最小値が達成されるまで、少なくとも１回繰り返され得る。処理７１４は、次いで、処理７１２の結果が満足のいくものであることを検証するために、処理７１２が完了した後に再び実施され得る。
【0111】
先行する説明は、当業者が、本明細書で説明される様々な実施形態を実践することを可能にするために提供される。本明細書で説明される例は、特許請求の範囲に記載された範囲、適用可能性、または実施形態を限定しない。これらの実施形態への様々な修正は当業者に容易に明らかとなり、本明細書で定義される一般原理は他の実施形態に適用され得る。たとえば、本開示の範囲から逸脱することなく、説明される要素の機能および構成において変更が行われる。様々な例は、適宜に、様々なプロシージャまたは構成要素を省略、置換、または追加し得る。たとえば、説明される方法は、説明されるものとは異なる順序で実施され得、様々なステップが、追加されるか、省略されるか、または組み合わせられ得る。また、いくつかの例に関して説明される特徴は、いくつかの他の例において組み合わせられ得る。たとえば、本明細書に記載される任意の数の態様を使用して、装置が実装され得、方法が実践され得る。さらに、本開示の範囲は、本明細書に記載される本開示の様々な態様に加えて、またはそれらの態様以外に、他の構造、機能、または構造および機能を使用して実践される、そのような装置または方法をカバーするものとする。本明細書で開示される本開示の態様は、クレームの１つまたは複数の要素によって具現され得ることを理解されたい。
【0112】
本明細書で使用される「例示的」という単語は、「例、事例、または例示として働くこと」を意味する。「例示的」として本明細書で説明されるいかなる態様も、必ずしも他の態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきであるとは限らない。
【0113】
本明細書で使用される、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す句は、単一の部材を含む、それらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ－ｂ、ａ－ｃ、ｂ－ｃ、およびａ－ｂ－ｃ、ならびに複数の同じ要素との任意の組合せ（たとえば、ａ－ａ、ａ－ａ－ａ、ａ－ａ－ｂ、ａ－ａ－ｃ、ａ－ｂ－ｂ、ａ－ｃ－ｃ、ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｃ、ｃ－ｃ、およびｃ－ｃ－ｃ、またはａ、ｂ、およびｃの任意の他の順序）をカバーするものとする。
【0114】
本明細書で使用される「決定すること」という用語は、多種多様なアクションを包含する。たとえば、「決定すること」は、計算すること、算出すること、処理すること、導出すること、調査すること、ルックアップすること（たとえば、テーブル、データベース、または別のデータ構造においてルックアップすること）、確認することなどを含み得る。また、「決定すること」は、受けること（たとえば、情報を受けること）、アクセスすること（たとえば、メモリ中のデータにアクセスすること）などを含み得る。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選定すること、確立することなどを含み得る。
【0115】
本明細書で開示される方法は、方法を達成するための１つまたは複数のステップまたはアクションを含む。方法ステップおよび／またはアクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく互いに交換され得る。言い換えれば、ステップまたはアクションの特定の順序が指定されない限り、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく修正され得る。さらに、上記で説明された方法の様々な動作は、対応する機能を実施することが可能な任意の好適な手段によって実施され得る。それらの手段は、限定はしないが、回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプロセッサを含む、様々なハードウェアならびに／あるいはソフトウェア構成要素および／またはモジュールを含み得る。概して、図に示された動作がある場合、それらの動作は、同様の番号付けをもつ対応するカウンターパートミーンズプラスファンクション構成要素を有し得る。
【0116】
以下の特許請求の範囲は、本明細書に示される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の文言に一致する全範囲を与えられるべきである。クレーム内で、単数形での要素への言及は、そのように明記されていない限り、「唯一」を意味するものでなく、むしろ「１つまたは複数」を意味するものとする。別段に明記されていない限り、「いくつか」という用語は、１つまたは複数を指す。いかなるクレーム要素も、その要素が「ための手段」という句を使用して明確に具陳されていない限り、または方法クレームの場合には、その要素が「ためのステップ」という句を使用して具陳されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の規定の下で解釈されるべきではない。当業者に知られているかまたは当業者に後で知られることになる、本開示全体にわたって説明される様々な態様の要素に対するすべての構造的および機能的等価物は、参照により本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されるものとする。その上、本明細書で開示されるいかなることも、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に具陳されているかどうかにかかわらず、公に供するものではない。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-05
【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】
基板上の材料を除去する方法であって、基板と接触しているキャリアヘッドを、前記キャリアヘッドの各全回転サイクル中に前記キャリアヘッド上の基準点の角度位置の関数として変動する可変回転速度で、キャリアヘッド軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記キャリアヘッドを回転させている間、プラテン上で支持された研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることと
を含む、方法。
【請求項2】
前記プラテンをプラテン軸を中心として第２の方向に回転させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記キャリアヘッド軸と前記プラテン軸とが、実質的に平行であり、共線的でない、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記可変回転速度が、第１の角度位置と第２の角度位置の間の前記角度位置についての複数の第１の回転速度と、前記第２の角度位置と第３の角度位置の間の前記角度位置についての複数の第２の回転速度とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記可変回転速度が、ステップ関数または正弦関数の少なくとも一部分を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の回転速度の平均回転速度が、前記第２の回転速度の平均回転速度よりも大きい、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記第１の方向と前記第２の方向とが、両方とも時計回り方向に回転されるか、または両方とも反時計回り方向に回転される、請求項２に記載の方法。
【請求項8】
前記プラテンを前記プラテン軸を中心として回転させることが、前記プラテンを一定の回転速度において回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項9】
前記プラテンを前記プラテン軸を中心として回転させることが、前記プラテンを可変回転速度において回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項10】
前記第３の角度位置と前記第１の角度位置との間の差が、約３６０度よりも小さいかまたはそれに等しい、請求項４に記載の方法。
【請求項11】
前記キャリアヘッドを前記キャリアヘッド軸を中心として前記第１の方向に回転させることより前に、前記基板の厚さプロファイルを測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記キャリアヘッドを前記キャリアヘッド軸を中心として前記第１の方向に回転させることより前に、前記厚さプロファイルに従って前記基板を配向および位置合わせすることと、前記キャリアヘッドによって、配向および位置合わせされた前記基板を受けることと
をさらに含み、
前記キャリアヘッドは、前記キャリアヘッドを回転させている間に前記研磨パッドの前記研磨表面に対して前記基板の前記表面を押し当てるように構成された、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記可変回転速度は、前記材料が前記基板の前記表面から非対称に除去されるようなものである、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記キャリアヘッドを、前記キャリアヘッド軸を中心として回転させることが、前記キャリアヘッドを一定の回転速度において前記第３の角度位置と第４の角度位置の間の前記角度位置に関して回転させることをさらに含み、前記第４の角度位置が３６０度よりも大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項15】
基板上の材料を除去する方法であって、基板と接触しているキャリアヘッドを、キャリアヘッド軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記キャリアヘッドを前記キャリアヘッド軸を中心として回転させている間、プラテン上で支持された研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることとを含み、
前記キャリアヘッドを前記キャリアヘッド軸を中心として回転させることは、
（ａ）前記キャリアヘッドを、複数の第１の回転速度における３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、
（ｂ）次いで、前記キャリアヘッドを、前記複数の第１の回転速度とは異なる複数の第２の回転速度における前記３６０度回転内で１８０度以下回転させることと、
（ｃ）（ａ）および（ｂ）を少なくとももう１回繰り返すことと
を含む、
方法。
【請求項16】
前記プラテンをプラテン軸を中心として第２の方向に回転させることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１の方向と前記第２の方向とが、両方とも時計回り方向におけるものであるか、または両方とも反時計回り方向におけるものである、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記複数の第１の回転速度と前記複数の第２の回転速度とを、ステップ関数または正弦関数に従って変動させることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
第１の回転軸を有するキャリアヘッドと、プラテンの表面上に配設された研磨パッドであって、前記プラテンが第２の回転軸を有する、研磨パッドと、
コンピュータ実行可能命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体と
を備える、化学機械研磨システムであって、前記コンピュータ実行可能命令が、処理システムによって実行されたとき、前記処理システムに、基板上の材料を除去する方法を実施させ、前記方法が、
前記基板と接触している前記キャリアヘッドを、前記キャリアヘッドの各全回転サイクル中に前記キャリアヘッド上の基準点の角度位置の関数として変動する可変回転速度において、前記第１の回転軸を中心として第１の方向に回転させることと、
前記キャリアヘッドを前記第１の回転軸を中心として回転させている間、前記キャリアヘッドの使用によって、前記研磨パッドの研磨表面に対して前記基板の表面を押し当てることとを含む、
化学機械研磨システム。
【国際調査報告】