JP2001018165A - 改良型ｃｍｐ研磨パッド - Google Patents

改良型ｃｍｐ研磨パッド

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JP2001018165A
JP2001018165A JP2000105319A JP2000105319A JP2001018165A JP 2001018165 A JP2001018165 A JP 2001018165A JP 2000105319 A JP2000105319 A JP 2000105319A JP 2000105319 A JP2000105319 A JP 2000105319A JP 2001018165 A JP2001018165 A JP 2001018165A
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pad
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substrate polishing
polishing
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T Miaa Steven
ティ． ミアー スティーヴン
B Purabuu Goparakurishuna
ビー． プラブー ゴパラクリシュナ
Hung Chih Chen
チー チャン ハン
D Tooruzu Robert
ディ． トールズ ロバート
Steven Zuniga
ズニガ スティーヴン
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
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    • B24B37/11—Lapping tools
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    • B24B37/16—Lapping plates for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping plate surface, e.g. grooved
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッドの可撓性を高め、基板均一性およ
びダイ均一性を改善する。 【解決手段】 化学機械研磨システムに用いる研磨パッ
ド４４を提供する。パッドは回転プラテン４１に装着さ
れ、研磨面と、基板と接触したときパッドに対し望まし
い程度の剛性と可撓性を与える撓み面とから成る。撓み
面は、大気に対して通気を行うためにパッドを通って延
びる一つ以上の通路から構成することができる。ある態
様では、撓み領域は隆起領域６０と窪み領域６２を定め
る。隆起領域はプラテンへのマウント面６４を形成し、
窪み領域はパッドの可撓性を考慮している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を研磨する装
置に関し、特に、基板の研磨均一性を改善するために可
撓面を有するプラテン／研磨パッドアセンブリに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】集積回路及び他の電子デバイスの製造で
は、製造プロセス中に導電性材料、半導体材料及び誘電
性材料からなる複数の層が基板に堆積され、また基板か
ら除去される。大きなトポグラフィ、表面欠陥、スクラ
ッチまたは埋込みパーティクルを除去するため、しばし
ば基板の表面を研磨する必要がある。一つの一般的な研
磨プロセスは、化学機械研磨（ＣＭＰ）として知られて
おり、基板上に形成される電子デバイスの品質と信頼性
を改善するために用いられる。
【０００３】通常、研磨プロセスには、高い除去速度と
基板面上の膜間の高い選択比を促進するために研磨プロ
セス中に化学スラリの導入が行われる。一般に、研磨プ
ロセスには、スラリまたは他の流動性媒体が存在するも
とで研磨パッドの圧力、温度および回転速度の制御下で
基板をそのパッドに当てて保持するステップが含まれ
る。ＣＭＰの実行に採用される一つの研磨システムに
は、Applied Materials社から市販され、米国特許第
５，７３８，５７４号「化学機械研磨のための連続処理
システム」に図示および記載されるMirra（商標）ＣＭ
Ｐシステムがある。なお、この特許の全文は、参照によ
って本明細書に組み込まれる。
【０００４】ＣＭＰの重要な目標は、基板面の均一な平
坦性を達成することである。均一な平坦性は、基板上に
堆積させた非均一な層の除去はもとより、基板の表面か
ら材料を均一に除去することも含んでいる。有効なＣＭ
Ｐは、一つの基板から次の基板へのプロセス繰り返し性
も必要とする。従って、単一の基板だけでなくバッチ処
理される一連の基板に対しても均一性が達成されなけれ
ばならない。
【０００５】基板の平坦性は、ＣＭＰ装置の構造および
スラリやパッドなどの消耗資材の組成によって影響を大
きく受ける。特に、好適な構造は、ポリシング装置の剛
性（または剛さ）と可撓性（または柔軟性）との間、特
に研磨パッドの剛性と可撓性との間に適正なバランスを
与えることができる。一般に、ダイ内均一性を確保する
には剛性が求められるが、十分な可撓性は基板内均一性
を与える。基板内均一性とは、基板形状および／または
基板面全体のトポグラフィに関わらず、基板の直径にわ
たって凹凸を除去するＣＭＰ装置の能力を指す。ダイ内
均一性とは、サイズおよび凹凸密度に関係なくダイ内の
凹凸を除去するＣＭＰ装置の能力を指す。
【０００６】従来の研磨システムには、通常、研磨パッ
ドを上面に配置したプラテンが含まれる。現在の技術水
準からは、基板内とダイ内の双方で結果が改善されるよ
うにパッドに可撓性を与えるべく、二つ以上の研磨パッ
ドを使用することが提案されている。例えば、通常、二
つのパッドが「複合研磨パッド」と呼ぶことができる積
層体になるように一体に組み付けられる。複合パッド
は、通常、硬質パッドと可撓性パッドの組合せを含んで
いる。複合研磨パッド１４を装着した金属プラテン１２
から成る典型的な研磨装置１０を図１に示す。複合研磨
パッド１４とプラテン１２の双方は、ほぼ円盤形状であ
り、等しい直径を有している。トップ（上部）パッド１
６は研磨プロセスを実行するために基板に接触させられ
るが、ボトム（下部）パッドは回転プラテン１２の滑ら
かな上部マウント面に固定され、上部パッド１６に対す
る座面を形成する。圧力感応接着剤（ＰＳＡ）などの接
着剤２０がパッド１６、１８の裏面に塗布され、パッド
を相互に接着するとともに、これらのパッドをプラテン
１２に接着する。トップパッド１６は、通常、キャスト
ポリウレタンから製作され、ボトムパッド１８は、通
常、ポリウレタン樹脂で剛化したポリエステルフェルト
から製作される。材料組成の異なる他のパッドも利用す
ることができ、これは業界で知られている。
【０００７】一般に、十分な剛性をもつ研磨面を形成す
るため、トップパッド１６は、より可撓性の底部パッド
１８よりも高い剛性を持っていることが望ましい。通
常、剛性は、より良いダイ内均一性を与えるが、基板内
均一性を確保するには、ある程度の可撓性が必要とされ
る。適正な比率の剛性と可撓性を備えたパッドの複合体
は、基板の表面全体にわたって良好な平坦性と均一性を
達成することができる。更に、基板上の研磨プロファイ
ルは、上部パッドと下部パッドのいずれか一方または双
方の厚さを変えることにより変化または修正することが
できる。組成を変えずに厚さを変化させると、剛性と可
撓性に関する複合パッドの特性を変えることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
複合型または重ね型パッド構造は、多くの問題を伴って
いる。複合型パッドの一つの問題は、個々のパッドの互
いに対する依存性である。例えば、上部パッドに作用す
る圧力は下部パッドに伝達される。上部パッドは、一般
に、圧縮性に限界のある硬質材料であるため、上部パッ
ドはその位置を移行または変位させることによって圧力
に適応する。その結果、下部パッドは、上部パッドの撓
みによる圧力を受ける。下部パッドに加わる圧力は、下
部パッドの圧縮によって吸収される。下部パッドの全圧
縮体積は、少なくとも部分的に材料の圧縮性に依存す
る。しかし、圧縮は圧力の印加原点に完全には局所化し
得ないため、下部パッドには印加圧力の周辺に変形が生
じることになる。せん断力の場合、このような変形が発
生すると、カーペットや敷物に加わるせん断力の影響に
よく似て、下部パッドの質量圧縮と質量再配分のために
下部パッドに波しわや波打ち形状が発生する可能性があ
る。運転中、波打ち形状は上部パッドに合成力を加え、
その結果、不均一なポリシングが行われる可能性があ
り、基板を平坦化する目標が損なわれる。
【０００９】複合パッドの別の問題は、各付加層、例え
ば積層体におけるパッドおよび接着剤の層が、積層体の
全体的な剛性、圧縮性および／または可撓性に影響を与
えるばらつきの原因として作用することである。層の数
が多いほど、あるいはパッド厚さの変化でさえ、それが
大きいと、ばらつきの可能性も大きくなる。その結果、
複合研磨パッドを用いたポリシング装置は、多数の基板
にわたって望ましい研磨結果を達成することができない
ことが多い。特に、複数のプロセス変数に起因して、圧
縮性の変動、基板内均一性の損失、下部パッドの非制御
ウェッティング、およびパッド間のばらつきが生じる。
更に、パッドのコンディショニングとして知られるプロ
セスによってトップパッドが摩耗すると、平坦度が変化
する。トップパッドの厚さが減少すると、パッド上で研
磨される基板の数の増加とともに平坦度が低下すること
がある。
【００１０】一つの解決策は、複合研磨パッドにおける
層の数を最小限に抑えることであった。従って、ＣＭＰ
の目標は、ボトムパッドを除去し、トップパッドをプラ
テンの上面に直接固定することになっている。ボトムパ
ッドを取り除けば、接着剤の塗布の必要も無くなる。し
かし、ボトムパッドを除去し、研磨パッドをプラテンに
直接装着すると、パッド／プラテンアセンブリはパッド
の剛性が過度に大きくなり、アセンブリの可撓性が損な
われる。この剛性は、非可撓性のプラテン面（通常は、
アルミニウム、セラミック、花崗岩または他の材料から
形成される）に硬質のトップパッドを直接接合する結果
である。
【００１１】従って、ポリシング中に十分な可撓性と剛
性を与えながら従来のボトムパッドの問題点を排除する
構成のプラテン／パッドアセンブリが要望されている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、研磨パッドの
可撓性を高め、基板均一性およびダイ均一性を改善する
基板研磨装置を提供する。この装置は、化学機械研磨シ
ステムに組み込むことができるようになっていることが
望ましい。
【００１３】本発明の一様態では、隆起領域と窪み領域
を定めるパターン付き下面を有するパッドアセンブリが
提供される。隆起領域は、プラテンにパッドアセンブリ
を装着するためのマウント面を提供し、窪み領域は、パ
ッドアセンブリの必要な程度の可撓性が含まれる空間を
提供する。
【００１４】本発明の別の様態では、研磨パッドおよび
その上に配置された複数の突起を備えるパッドアセンブ
リが提供される。この研磨パッドは、突起の第二の体積
弾性係数よりも大きな第一の体積弾性係数を有している
ことが望ましい。研磨パッドは必要な程度の剛性をもた
らし、突起は必要な程度の圧縮性をもたらす。
【００１５】本発明の別の様態では、研磨パッドおよび
その上に配置された複数の突起を備えるパッドアセンブ
リが提供される。突起は、相互に分離されてパッド上に
断続的に配置されることが好ましく、プラテンマウント
面を定める。突起は、複数の交差溝を画成し、これらの
溝は、各端部が研磨パッドの外周まで延びていることが
望ましい。
【００１６】本発明の別の様態では、研磨面とパターン
面を有するパッドが提供される。パターン面は、パッド
中に形成される複数のチャネルによって定められる。こ
れらのチャネルは、平行な非交差路の形に延在し、パッ
ドの外周で終端することが望ましい。これらのチャネル
は、それぞれ底部および一対の対向側壁によって画成さ
れる。望ましくは、チャネルが複数の細長い傾斜突起を
画成するように、側壁には、底壁に対してある角度を成
すようにテーパが付けられている。
【００１７】本発明の更に別の様態では、研磨面とパタ
ーン面を備えたパッドが提供される。パターン面は、パ
ッド中に形成された複数のチャネルによって定められ
る。これらのチャネルは、二つの実質的に直交する方向
に延び、パッドの外周に終端することが望ましい。これ
らのチャネルは、離間した関係でパッド上に断続的に配
置された複数の分離傾斜突起を画成する。これらの分離
傾斜突起は、共通方向に傾斜していることが望ましい。
別の態様では、これらの突起が二方向以上に傾斜してい
てもよい。
【００１８】本発明の更に別の様態では、パッドアセン
ブリが載置されたプラテンが提供される。パッドアセン
ブリの一つの面は、隆起領域および窪み領域を画成する
ようにパターン加工されている。隆起領域は、プラテン
用のマウント面を形成し、窪み領域は、パッドアセンブ
リが基板に接触するときにパッドアセンブリの必要な程
度の可撓性および柔軟性が含まれる空間を形成する。窪
み領域の一部がパッドアセンブリの外周まで延びること
により、パッドの周囲に連通する通路をプラテンとパッ
ドアセンブリとの間に形成することが望ましい。
【００１９】本発明の更に他の様態では、パッドアセン
ブリが載置されたプラテンが提供される。パッドアセン
ブリは、研磨パッドと、その上に配置された複数の突起
と、を備えている。これらの突起は、相互に分離するよ
うにパッド上に断続的に配置されていることが好まし
く、プラテンが取り付けられるマウント面を定めてい
る。これらの突起は、複数の交差溝を画成しており、各
端部が研磨パッドの外周まで延びていることが望まし
い。
【００２０】本発明の更に別の様態では、パッドが載置
されたプラテンが提供される。パッドは、第一の面に研
磨面を有し、第二の面にパターン面を有している。パタ
ーン面は、パッド中に形成された複数のチャネルによっ
て定められる。これらのチャネルは、平行な非交差路の
形に延在し、パッドの外周で終端することが望ましい。
これらのチャネルは、それぞれ底壁および一対の対向側
壁によって画成される。望ましくは、チャネルが複数の
細長い傾斜突起を画成するように、側壁には、底壁に対
してある角度を成すようにテーパが付けられている。細
長傾斜突起の外面は、プラテン用のマウント面を形成す
る。
【００２１】本発明の更に別の様態では、パッドが載置
されたプラテンが提供される。パッドは、研磨面とパタ
ーン面を含んでいる。パターン面は、パッド中に形成さ
れた複数のチャネルによって定められる。これらのチャ
ネルは、二つの実質的に直交する方向に延び、パッドの
外周で終端することが望ましい。これらのチャネルは、
離間した関係でパッド上に断続的に配置された複数の分
離傾斜突起を画成する。これらの分離傾斜突起は、共通
の方向に傾斜していることが望ましい。他の態様では、
突起は二方向以上に傾斜していてもよい。分離傾斜突起
の外面は、プラテン用のマウント面を形成する。
【００２２】本発明のこれまでに述べた特徴、長所及び
目的が達成され、かつ詳細に理解できるように、これま
でに簡単に概要を述べた本発明の更に詳しい説明は、添
付図面に示した本発明の実施形態を参照することによっ
て得ることができる。
【００２３】しかしながら、添付図面は本発明の典型的
な実施形態に限定して図示したものであり、本発明は、
他の等しく有効な実施形態を含むことができるので、こ
れらの図面は、本発明の範囲に限定を加えるものと考え
るべきではない。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明は、全体として、撓み領域
が内部に形成された研磨パッドに関する。この撓み領域
は、パッドの周囲と連通できるように通気孔が設けられ
ていることが好ましい。ある実施形態において、撓み領
域は、隆起したマウント部分と窪んだ変位部分を含んで
おり、隆起部分は、プラテンのマウント面を定めてい
る。別の実施形態では、撓み領域は、パッドを貫通して
形成された一つ以上の通路を備えている。パッドの上面
は研磨面を定め、パッドの下面は、プラテンにパッドを
固定するためのマウント面を形成する。
【００２５】説明を簡易にするため、以下の説明は主と
してＣＭＰシステムに言及して行う。しかしながら、本
発明は、基板の研磨または洗浄にパッドプラテンアセン
ブリを利用する他の種類のプロセスにも等しく適用する
ことができる。
【００２６】図２は、カリフォルニア州サンタクララに
所在するApplied Materials社から入手出来るMirra（商
標）ＣＭＰシステムなどのＣＭＰシステム３０の概略図
である。図示のシステムには、三つの研磨ステーション
３２と一つのローディングステーション３４が含まれ
る。研磨ステーション３２およびローディングステーシ
ョン３４の上方に配置された研磨ヘッド変位機構３７に
は、四つの研磨ヘッド３６が回転可能に取り付けられて
いる。前端基板搬送領域３８がＣＭＰシステムに隣接す
るように配置されており、これはＣＭＰシステムの一部
と考えられる。ただし、この搬送領域３８は、別個の構
成要素であってもよい。システム３０に導入された基板
のプロセス前検査および／またはプロセス後検査を実行
できるように、基板搬送領域３８には基板検査ステーシ
ョン４０が配置される。
【００２７】通常、基板は、ローディングステーション
３４の研磨ヘッド３６に装着された後、回転させられて
三つの研磨ステーション３２を通過する。各研磨ステー
ション３２は、研磨パッドまたは洗浄パッドが装着され
た回転プラテン４１を備えている。研磨プロセスの最後
における基板洗浄を容易にするため、一つのプロセスシ
ーケンスには、最初の二つのステーションにおける研磨
パッドと第三のステーションにおける洗浄パッドとが含
まれている。このサイクルの最後では、基板が前端基板
搬送領域３８に戻され、別の基板が処理のためにローデ
ィングステーション３４から取り出される。
【００２８】図３は、本発明で好適に使用される研磨ス
テーション３２および研磨ヘッド３６の概略図である。
研磨ステーション３２は、回転プラテン４１の上面に固
定されたパッドアセンブリ４５を備えている。パッドア
センブリ４５は、ニュージャージ州ニューアークに所在
するRodel社などの製造業者が供給する任意の市販パッ
ドを利用することができ、以下に詳述するように、ポリ
ウレタンなどのフォームやプラスチックから構成される
ことが望ましい。プラテン４１は、モータ４６または回
転運動をプラテン４１に伝達する他の適切な駆動機構に
連結されている。運転中、プラテン４１は、中心軸Ｘの
周りに速度Ｖpで回転する。プラテン１２は、時計回り
または反時計回りのいずれかに回転させることができ
る。図３には、研磨ステーション３２の上方に取り付け
られた研磨ヘッド３６も示されている。研磨ヘッド３６
は、研磨のために基板４２を支持している。研磨ヘッド
３６は、基板４２を研磨ヘッド３６に当ててチャックす
る真空型機構を備えていてもよい。運転中、この真空チ
ャックは、基板４２の表面の背後に負の真空力を形成
し、基板４２を引き寄せて保持する。研磨ヘッド３６
は、通常、少なくとも初期段階において基板を真空下で
内部に支持するポケット（図示せず）を含んでいる。基
板４２がポケット内に固定され、パッドアセンブリ４５
上で位置決めされたら、真空を除去することができる。
次いで、研磨ヘッド３６は、基板４２の背後の制御され
た圧力（矢印４８で示す）を基板４２の背面に付加し、
基板４２を付勢してパッドアセンブリ４５に押し付け、
基板面の研磨を促進する。研磨ヘッド変位機構３７は、
研磨ヘッド３６と基板４２を速度Ｖsで時計回りまたは
反時計回りに回転させる。この回転は、プラテン４１と
同一方向であることが望ましい。研磨ヘッド変位機構３
７はまた、研磨ヘッド３６を矢印５０および５２で示す
方向にプラテン４１を横切って径方向に移動させること
が望ましい。
【００２９】図３を参照すると、ＣＭＰシステムには、
所望の組成の化学スラリを研磨パッドに導入する化学薬
品供給システム５４も含まれる。一部の応用例では、ス
ラリは、基板面の研磨を促進する研磨材を提供し、固体
アルミナまたはシリカから成る組成であることが望まし
い。運転中、化学薬品供給システム５４は、矢印５６で
示すように、スラリを選択された速度でパッドアセンブ
リ４５上に導入する。他の応用例では、パッドアセンブ
リ４５は、その上に配置された研磨粒子を有していて、
パッドアセンブリ４５の研磨面に純水などの液体を供給
することしか必要としないようになっていてもよい。
【００３０】図４および図５は、それぞれ本発明の研磨
パッドアセンブリ４５の好適な実施形態の底面図および
側面図である。パッドアセンブリ４５は、プラテン４１
に装着するためのパターン面を備えている。一般に、パ
ターン面には、隆起した領域と窪んだ領域を定める形状
的特徴が形成されている。図４および図５に示される実
施形態では、隆起領域は、研磨パッド４４上に配置され
た複数の突起６０から成り、窪み領域は突起６０によっ
て画成される複数の交差溝６２である。より具体的に述
べると、窪み領域は、二組の平行な等間隔に配置された
直交する溝６２から成る。溝６２のそれぞれは、研磨パ
ッド４４の下面を一方の外周から他方の外周へと横切っ
ている。望ましくは、溝６２は、どちらの端部でもシー
ルされたり、閉塞されることはない。しかし、本発明
は、閉塞溝をもつ実施形態も考慮に入れている。
【００３１】図５を参照すると、プラテン４１上に配置
されたパッドアセンブリ４５の側面図が示されている。
隆起領域、すなわち突起６０は、プラテンマウント面を
定める。これらの突起６０は、プラテン４１との接続の
ために共通面Ａに沿って略平坦なマウント面６４を共同
で形成することが望ましい。上述のように、溝６２は、
ある箇所でその長さに沿って開口していることが望まし
い。このため、溝６２は、図５に示されるように、パッ
ドアセンブリ４５の周囲への通気を行う通路をプラテン
４１と研磨パッド４４との間に形成する。
【００３２】図６を参照すると、パッドアセンブリ４５
の詳細な部分断面図が示されている。突起６０は、研磨
パッド４４の下面に配置されており、研磨パッド４４上
に均一に配置された分離突出部、または「島」を形成す
る。突起６０は、厚さが等しく、相互に等間隔に離間し
ていることが望ましい。図６に示される実施形態では、
突起６０は、溝深さγと溝幅δとを定める。寸法γおよ
びδについては、以下でより詳しく説明する。
【００３３】突起６０は、上部研磨パッド４４に対する
圧縮性に合わせて選択することが望ましい。運転中、研
磨パッド４４に印加される圧力は突起６０に作用する。
この圧力は、突起６０を圧縮させ、弾性変形させる。圧
力が作用して突起６０が外側に膨らみ変形する程度まで
実効溝幅δは減少するが、なくなってしまうことはな
い。従って、突起６０相互間の溝幅δは、突起同士の接
触により隣り合う突起６０に影響を与えることなく、印
加圧力に個別に突起６０が反応できるようにするために
十分なものにすることが望ましい。印加圧力は、研磨パ
ッド４４を座屈させたり波打ちさせることなく、突起６
０と溝６２との協同によって軽減される。このため、こ
の圧力は、印加原点に局所化され、従来の研磨パッドの
場合のように研磨パッド４４の周囲領域に伝達されるこ
とはない。
【００３４】可撓性と剛性の望ましい比率を達成するた
め、パターン面の寸法を変えることができる。一般に、
マウント面６４は、下部表面積全体の約２０〜９５％の
範囲までを占めるが、これは、印加研磨圧ならびにパッ
ド厚さおよび弾性率に従って変化させてもよい。図４、
図６に示す直径が約２０インチのパッドアセンブリ４５
と、約０．０２０インチ〜０．１２５インチの厚さをも
つ研磨パッド４４という特定の実施形態では、突起６０
の断面寸法は、約０．２５インチ（幅）×０．２５イン
チ（長さ）である。更に、溝深さγ（図６に示す）は、
０．００５０インチ〜０．０８０インチの範囲であるこ
とが望ましく、約０．０１０インチ〜０．０３２インチ
の範囲であることが最も望ましく、また溝幅δ（図６に
示す）は、約０．０６２インチ〜０．７５インチの範囲
であることが望ましく、約０．１２５インチ〜０．３７
５インチの範囲であることが最も望ましい。一般に、上
部研磨パッド４４の厚さが増すにつれて、溝幅δも増加
することが望ましい。研磨パッド４４の剛性は、一般
に、研磨パッド４４の厚さと弾性率の関数である。弾性
率または厚さのいずれかが増加すると、剛性が高くな
り、可撓性が減少する。従って、必要な程度のパッド撓
みまたは柔軟性を維持するには、パッドの厚さや弾性率
のそれぞれの増減にともなって、溝幅δを増大、あるい
は減少させることが望ましい。更に、パッドアセンブリ
４５の直径は、１００ｍｍ、２００ｍｍまたは３００ｍ
ｍ基板などの基板サイズに適応するように変えてもよ
い。その結果、これに応じて溝６２と突起６０の相対的
なサイズを変化させることができる。
【００３５】パッドアセンブリ４５の製作に使用する材
料は、必要な程度の剛性と可撓性に応じて変えることが
できる。好適な実施形態では、上部研磨パッド４４はポ
リウレタンなどのフォームやプラスチックから成り、突
起６０は均一に圧縮可能なプラスチック、フォームまた
はゴムから成る。好適に使用されるパッドの一つに、Ro
bel社製SubaIVがある。研磨パッド４４と突起６０は、
感圧接着剤などの従来の接着剤を使用して相互に接合
し、かつプラテン４１に取り付けることができる。
【００３６】研磨パッド４４と突起６０に用いる材料の
選択の大部分は、それぞれの体積弾性係数に依存してい
る。体積弾性係数は、静水圧Ｐのもとで形状の変化を伴
わない体積変化に対する抵抗力を示す。体積弾性係数Ｋ
は（Ｐｖ）／（△ｖ）に等しい。ここで、Ｐは層に印加
される静水圧であり（層は、当初は加圧なしと仮定）、
（ｖ）／（△ｖ）は体積歪みである。
【００３７】望ましくは、突起６０は、研磨パッド４５
に対して小さな体積弾性係数を有している。このため、
突起６０の体積弾性係数は、圧縮圧が２〜２０ｐｓｉの
範囲にあるとき、圧縮圧１ｐｓｉあたり約４００ｐｓｉ
未満である。研磨パッド４４の体積弾性係数は、圧縮圧
が２〜２０ｐｓｉの範囲にあるとき、圧縮圧１ｐｓｉあ
たり約４００ｐｓｉを超える。突起６０の体積弾性係数
が低いと、突起６０が弾性的に変形できるようになり、
研磨パッド４４の体積弾性係数が高いと、基板上の複数
の高い箇所にわたってその基板を平坦化する程度が進
む。従って、研磨パッド４４と突起６０の協同によっ
て、ダイ内均一性と基板内均一性の双方が達成される。
【００３８】発明者は、本発明が滑らかな研磨面、溝付
研磨面、穿孔研磨面などを有するパッドを含む様々な研
磨パッド設計とともに好適に使用できることを発見し
た。使用される特定の研磨パッドが本発明を限定するこ
とはない。一般に使用されるパッドの一つには、Rodel
社から市販されている穿孔付きＩＣ１０００がある。こ
れは、流体がパッドを通って流れることができるように
する。このような穿孔付き研磨パッドを使用する場合、
研磨パッドアセンブリ４５の溝６２は、図４および図５
に示すように、ある箇所においてその長さに沿って開口
していることが望ましい。従って、溝６２は、パッドア
センブリ４５の周囲への通気を行う通路をプラテン４１
と研磨パッド４４との間に形成する。溝が周囲から隔離
されている場合、例えば、溝が、プラテンによって底部
が閉鎖された同心円から成る場合、基板が付勢されて研
磨パッドに押しつけられると、溝の内部に部分的真空状
態が形成され、それ以降、研磨パッドからの基板の取外
しが一層困難になることがある。溝６２を図４および図
５に示すように形成することによって、溝６２は周囲環
境と等しい圧力に維持され、穿孔パッドが使用されてい
る場合、研磨パッド４４からの基板の容易な取外しが可
能になる。これは、穿孔が溝６２と連通し、パッドと基
板の間に真空が形成されることを防いでいるからであ
る。更に、溝６２は、プラテン４１からの研磨パッド４
４の取外しも容易にすることができる。
【００３９】図７および図８は、本発明の別の実施形態
を示している。図７には、複数のチャネル１０２が形成
されたパッド１００の底面図が示されている。これらの
チャネル１０２は互いに平行に延び、パッド１００の外
周で終端する。このようにして、チャネル１０２の各々
は、独立した非交差路を形成する。パッド１００の下面
は、プラテン用のマウント面１０４を定め、上面は研磨
面１０３（図８に示す）を定めている。接着剤をマウン
ト面１０４に塗布し、次いで、パッド１００をプラテン
に当てて配置することにより、パッド１００をプラテン
に固定することが出来る。
【００４０】図８は、パッド１００の部分断面図であ
り、チャネル１０２の詳細を示している。チャネル１０
２の各々は、底壁１０６と一対の対向する側壁１０８に
よって画成されている。側壁１０８は、共通の方向にテ
ーパが付けられている。チャネル１０２がパッド１００
の基部１１２から延びる複数の細長い傾斜突出部１１０
を形成するように、側壁１０８が底壁１０６に対して角
度θを成していることが望ましい。図８はまた、チャネ
ル幅α（底壁によって決まる）、チャネル高さβ、およ
び傾斜突出部１１０の幅λを示している。
【００４１】パッド１００の材料と寸法は、剛性と可撓
性の双方を促進するように選択される。パッド１００
は、Rodel社から市販されているＩＣ１０００などのよ
うに高い体積弾性係数を有する材料から製作することが
望ましい。寸法は、材料の仕様、すなわち圧縮性、剛性
等に従って変えてもよい。しかしながら、一般に、２０
インチのパッドでは、角度θは約０〜６０度の範囲であ
ることが望ましく、チャネル幅αは約０．０６２〜０．
３７５インチの範囲、チャネル深さβは約０．０１０〜
０．０５０の範囲、傾斜突出部１１０の幅λは約０．０
１０〜０．７５インチの範囲であることが望ましい。
【００４２】一般に、角度θが大きくなると印加圧力に
応じたパッド１００の可撓性が大きくなる。逆に、角度
θが小さくなると剛性が大きくなる。従って、角度θ
は、特定の用途に応じて選択することができる。
【００４３】研磨パッド１００はプラテンに直接取り付
けられるため、従来技術の中間パッド（図１を参照して
上述した）は必要なくなる。更に、必要なパッド可撓性
は、以前はボトムパッドを用いて達成されていたが、こ
こではパッドの独特な形状的特徴の協調によって与えら
れる。主として基部１１２から成るパッド１００の本体
によって十分な剛性（剛さ）が保証され、チャネル１０
２と複数の細長傾斜突起１１０が、基板の変化するトポ
グラフィに適応するための適切な比率のパッド可撓性
（柔軟性）を可能にする。
【００４４】図７には一方向にのみ延びる平行なチャネ
ルが示されているが、別の実施形態は、複数の方向に交
差するチャネルを備えている。図９は、実質的に二つの
直交関係の方向に形成されたチャネル１２２を有する本
発明のパッド１２０の別の実施形態を示している。チャ
ネル１２２は、離間した関係でパッド１２０上に断続的
に配置された複数の分離傾斜突起１２４を画成する。分
離傾斜突起１２４は、ｘ方向として図９に示す共通の方
向に傾斜している。別の実施形態では、突起１２４は、
例えばｘ方向およびｙ方向のような二方向以上に傾斜さ
せてもよい。
【００４５】図１０は、第一の面に研磨面１３０を有
し、第二の面に複数の分離傾斜突起１２４を備えた研磨
パッド１２０の断面図を示している。チャネル１２２の
それぞれは、底壁１２６と一対の対向する側壁１２８に
よって画成される。側壁１２８は、共通の方向にテーパ
が付けられている。交差するチャネル１２２がパッド１
２０の基部１３４から延びる複数の分離傾斜突起１２４
を画成するように、側壁１２８は底壁１２６に対して角
度θを成していることが望ましい。図１０はまた、チャ
ネル幅α、チャネル高さβおよび分離傾斜突起１２４の
幅λを示す。分離傾斜突起１２４の断面プロファイル
は、図８に示される細長い傾斜突起１１０のものとほと
んど同じである。従って、図８を参照して上述した寸法
（α、βおよびλ）は、図９および図１０の実施形態に
等しく適用することができる。
【００４６】研磨パッド１００、１２０のそれぞれにつ
いての上部研磨面１０３、１３０は、従来の設計であっ
てもよい。従って、図８および図１０は実質的に円滑な
または平坦な研磨面１０３、１３０を示しているが、テ
クスチャ付きおよび／または穿孔付き研磨面を効果的に
用いてもよい。
【００４７】トップ、ボトム、上部、下部、下方、上
方、裏面等の用語は相対的な用語であり、限定的な意図
のないことを理解されたい。基板を様々な方位で取り扱
うことができる他の構成も考慮に入れている。
【００４８】これまでの説明は、本発明の望ましい実施
形態に関するものであるが、本発明の基本的な範囲から
逸脱することなく本発明の他の実施形態を考案すること
が可能であり、そうした実施形態の範囲は本明細書の特
許請求の範囲に従って決められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラテン複合研磨パッドアセンブリの概略側面
図である。
【図２】ＣＭＰシステムの概略図である。
【図３】研磨ステーションの概略図である。
【図４】研磨パッドの底面図である。
【図５】プラテン上に配置した図４のパッドの概略側面
図である。
【図６】図４のパッドの部分断面図である。
【図７】別の実施形態を示すパッドの底面図である。
【図８】図７のパッドの部分断面図である。
【図９】別の実施形態を示すパッドの底面図である。
【図１０】図９のパッドの部分断面図である。
【符号の説明】
３２…研磨ステーション、３６…研磨ヘッド、４１…回
転プラテン、４２…基板、４４…研磨パッド、４５…研
磨パッドアセンブリ、６０…突起、６２…交差溝、６４
…マウント面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴパラクリシュナ ビー． プラブー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， ヘンダーソン アヴェ ニュー 986 ナンバー２ (72)発明者 ハン チー チャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， オヤマ プレイス 1530 (72)発明者 ロバート ディ． トールズ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ロス コート 536 (72)発明者 スティーヴン ズニガ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ソークエル， ロス ローブルズ ロード 351

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の面に研磨面を有し、第二の面にパ
    ターン面を有する基板研磨パッドであって、前記パター
    ン面が、 （ａ）マウント面を定める一つ以上の隆起部と、 （ｂ）前記一つ以上の隆起部によって定められる窪み領
    域と、を備えている基板研磨パッド。
  2. 【請求項２】 前記窪み領域が複数の溝を備えている請
    求項１記載の基板研磨パッド。
  3. 【請求項３】 前記窪み領域の少なくとも一部が当該基
    板研磨パッドの外周まで延びている請求項１記載の基板
    研磨パッド。
  4. 【請求項４】 ポリウレタンから構成されている請求項
    １記載の基板研磨パッド。
  5. 【請求項５】 前記一つ以上の隆起部がプラスチックフ
    ォームから構成されている請求項１記載の基板研磨パッ
    ド。
  6. 【請求項６】 前記一つ以上の隆起部がプラスチック、
    フォーム、ゴム、及びこれらの任意の組合せから選択さ
    れる材料から構成されている請求項１記載の基板研磨パ
    ッド。
  7. 【請求項７】 前記一つ以上の隆起部が第一の材料から
    構成されており、前記研磨面が第二の材料から構成され
    ている請求項１記載の基板研磨パッド。
  8. 【請求項８】 前記一つ以上の隆起部が分離した突起を
    備えている請求項１記載の基板研磨パッド。
  9. 【請求項９】 前記一つ以上の隆起部が第一の圧縮圧の
    もとで第一の体積弾性係数を備えており、前記研磨面が
    前記第一圧縮圧のもとで第二の体積弾性係数を備えてい
    る請求項１記載の基板研磨パッド。
  10. 【請求項１０】 前記第一体積弾性係数が前記第二体積
    弾性係数より小さい請求項９記載の基板研磨パッド。
  11. 【請求項１１】 前記第一体積弾性係数が前記第一圧縮
    圧１ｐｓｉあたり約４００ｐｓｉ未満であり、前記第一
    圧縮圧が約２〜２０ｐｓｉの範囲にあるとき前記第二体
    積弾性係数が前記第一圧縮圧１ｐｓｉあたり約４００ｐ
    ｓｉを超えている請求項９記載の基板研磨パッド。
  12. 【請求項１２】 第一の面に研磨面を備え、第二の面に
    パターン面を備える基板研磨パッドであって、前記パタ
    ーン面が、複数のチャネルを備えており、これらのチャ
    ネルが窪み領域と隆起マウント面とを画成している基板
    研磨パッド。
  13. 【請求項１３】 前記複数のチャネルの少なくとも一部
    が当該基板研磨パッドの外周まで延びており、そのチャ
    ネルと当該基板研磨パッドの周辺との間で流体が流れる
    ことができるようになっている請求項１２記載の基板研
    磨パッド。
  14. 【請求項１４】 前記複数のチャネルが同心に配置され
    ている請求項１２記載の基板研磨パッド。
  15. 【請求項１５】 ポリウレタンから構成されている請求
    項１２記載の基板研磨パッド。
  16. 【請求項１６】 前記パターン面がプラスチックフォー
    ムから構成されている請求項１２記載の基板研磨パッ
    ド。
  17. 【請求項１７】 前記複数のチャネルが当該基板研磨パ
    ッド中に形成された複数の非交差路を含んでおり、これ
    らの非交差路が細長い傾斜突起を画成している請求項１
    ２記載の基板研磨パッド。
  18. 【請求項１８】 前記複数のチャネルが当該基板研磨パ
    ッド中に形成された複数の交差路を含んでおり、これら
    の交差路が分離傾斜突起を画成している請求項１２記載
    の基板研磨パッド。
  19. 【請求項１９】 前記複数のチャネルの各チャネルが、
    当該基板研磨パッドに形成された底壁およびテーパ付き
    側壁によって画成されている請求項１２記載の基板研磨
    パッド。
  20. 【請求項２０】 前記テーパ付き側壁の各々と前記底壁
    とが約０度〜約６０度の角度を成している請求項１９記
    載の基板研磨パッド。
  21. 【請求項２１】 基板を研磨する装置であって、 （ａ）回転プラテンと、 （ｂ）前記回転プラテン上に配置され、第一の面に研磨
    面を備え、第二の面にパターン付き撓み面を備える研磨
    パッドと、を備える装置。
  22. 【請求項２２】 （ａ）前記回転プラテンに連結された
    モータと、 （ｂ）前記回転プラテンに面して回転するように装着さ
    れた一つ以上の研磨ヘッドと、をさらに備える請求項２
    １記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記研磨面が第一の材料から構成さ
    れ、前記パターン付き撓み面が第二の材料から構成され
    ている請求項２１記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記研磨パッドがポリウレタンから構
    成されている請求項２１記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記パターン付き撓み面がプラスチッ
    クフォームから構成されている請求項２１記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記パターン付き撓み面および前記プ
    ラテンが複数の通路を画成している請求項２１記載の装
    置。
  27. 【請求項２７】 前記複数の通路の少なくとも一部が前
    記研磨パッドの外周まで延びており、その経路と前記研
    磨パッドの周囲との間で流体が流れることができるよう
    になっている請求項２１記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記パターン付き撓み面が複数の傾斜
    突起を備えている請求項２１記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記パターン付き撓み面が、 （ａ）前記研磨パッド上に配置される一つ以上の分離隆
    起部であって、前記プラテン上に配置されるマウント面
    を定める一つ以上の隆起部と、 （ｂ）前記一つ以上の分離隆起部によって定められる窪
    み領域と、を備えている請求項２１記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記一つ以上の分離隆起部が第一の材
    料から構成され、前記研磨面が第二の材料から構成され
    ている請求項２９記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記一つ以上の分離隆起部がプラスチ
    ック、フォームまたはゴムから選択される材料から構成
    され、前記研磨パッドがポリウレタンから構成されてい
    る請求項２９記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記一つ以上の分離隆起部が第一の圧
    縮圧のもとで第一の体積弾性係数を備え、前記研磨パッ
    ドが前記第一圧縮圧のもとで第二の体積弾性係数を備え
    ている請求項２９記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記第一体積弾性係数が前記第二体積
    弾性係数よりも小さい請求項３２記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記窪み領域が複数の溝を備えている
    請求項２９記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記パターン付き撓み面が、前記研磨
    パッド中に形成される複数の非交差チャネルを備えてい
    る請求項２１記載の装置。
  36. 【請求項３６】 前記研磨パッドがポリウレタンから構
    成されている請求項３５記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記複数の非交差チャネルの少なくと
    も一部が前記研磨パッドの外周まで延びており、その非
    交差チャネルと前記研磨パッドの周囲との間で液体が流
    れることができるようになっている請求項３５記載の装
    置。
  38. 【請求項３８】 前記複数の非交差チャネルの各チャネ
    ルが、前記基板研磨パッド上に形成された底壁およびテ
    ーパ付き側壁によって画成されている請求項３５記載の
    装置。
  39. 【請求項３９】 前記テーパ付き側壁の各々と前記底壁
    とが約０度〜約６０度の角度を成している請求項３８記
    載の装置。
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