JP2001054856A

JP2001054856A - 化学的機械研磨装置での使用のための溝付パターンを有する研磨パッド

Info

Publication number: JP2001054856A
Application number: JP2000208795A
Authority: JP
Inventors: Thomas H Osterheld; エイチ．オスターヘルドトーマス; Doyle Edward Bennett; エドワードベネットドイル; Fred C Redeker; シー．レデカーフレッド; Ginetto Addiego; アディエーゴギネット; D Tooruzu Robert; ディ．トールズロバート; Kapila Wijekoon; ウィジェクーンカピラ; Stan D Tsai; ディ．ツァイスタン; Benjamin A Bonner; エー．ボナーベンジャミン
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2001-02-27
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: EP1066928A3; US6273806B1; JP4777503B2; TW513338B; EP1066928A2

Abstract

(57)【要約】【課題】化学的機械研磨装置のための溝付きパターン
を有する研磨パッドを提供すること。【解決手段】化学的機械研磨装置用の研磨パッド。研
磨パッドは、複数の円形同心の溝を含む。研磨パッド
は、異なる幅と異なる間隔との溝のある多数の区域を含
むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願のクロスリファレンス本出願は、１９９７年５月１５日出願の米国特許出願第
０８／８５６，９４８号の一部継続出願である、１９９
８年１月６日出願の米国特許出願第０９／００３，３１
５号の一部継続出願であり、それらの開示全体を引用し
て本明細書に組込む。

【０００２】背景本発明は、一般に、基板の化学的機械研磨に関し、より
詳細には、化学的機械研磨装置のための溝付きパターン
を有する研磨パッドに関する。

【０００３】集積回路は、普通には、基板、特にシリコ
ンウェーハ上への、導電性、半導体性、または絶縁性の
層の順次堆積により形成される。各層が堆積された後
に、各層はエッチングされ回路フィーチャを生成する。
一連の層が順次堆積されてエッチングされるにつれて、
基板の外側、つまり最上部の表面、すなわち、基板の露
出面は、次第に平面でなくなる。この非平面の外側表面
は、集積回路メーカーに問題を提起する。従って、平坦
な表面を提供するよう基板表面を周期的に平面化するニ
ーズがある。

【０００４】化学的機械研磨（ＣＭＰ）は、容認された
平面化方法の一つである。この方法は、普通には、基板
がキャリアヘッドすなわち研磨ヘッド上に搭載される必
要がある。次に、基板の露出面が回転する研磨パッドに
対して載置される。キャリアヘッドは、基板上へ研磨パ
ッドに対して押付ける制御可能な荷重、すなわち圧力を
供給する。加えて、キャリアヘッドは、基板と研磨面と
の間に追加の運動を提供するよう回転できる。

【０００５】研磨剤と少なくとも一つの化学反応性薬剤
を含む研磨スラリが、パッドと基板との間の界面で研磨
性化学溶液を提供するよう研磨パッドへ供給できる。Ｃ
ＭＰは、かなり複雑なプロセスであり、単純な湿式サン
ド研磨とは異なる。ＣＭＰプロセスでは、スラリ中の反
応性薬剤が基板の外側表面と反応して、反応性サイトを
形成する。研磨パッドおよび研磨砥粒の、基板上の反応
性サイトとの相互作用が、基板の研磨を結果として生じ
る。

【０００６】効果的なＣＭＰプロセスは、高研磨速度を
提供するだけでなく、仕上度（微視的な粗さの無さ）と
平坦度（巨視的なトポグラフィ (large-scale topograp
hy)の無さ）のある基板表面も提供する。研磨速度、仕
上度、および平坦度は、パッドとスラリの組合せ、基板
とパッド間の相対速度、およびパッドに対して基板を押
付ける力により決定される。研磨速度は、層を研磨する
ことに要する時間を設定する。不適切な平坦度と仕上度
は欠陥基板を生成することができるので、研磨パッドと
スラリの組合せの選定は、通例、必要とされる仕上度と
平坦度により指図される。これらの条件が決定される
と、必要とされる仕上度と平坦度を達成するのに要する
研磨時間が、ＣＭＰ装置の最大スループットとスラリ消
費量とを設定する。

【０００７】ＣＭＰで再々生ずる問題は、基板表面にわ
たる研磨速度の不均等性である。この不均等性の原因の
一つは、いわゆる「エッジ効果 (edge-effect)」、すな
わち、基板端部が基板中心部と異なるレートで研磨され
る傾向である。不均等性の別の原因は、「中心部スロー
効果 (center slow effect)」と称され、それは、ウェ
ーハ中心部の研磨不足となる傾向である。これら不均等
な研磨結果は、基板の全体の平坦度と、集積回路製造に
適する基板の面積とを減らし、プロセス歩留まり低下さ
せる。

【０００８】別の問題は、スラリ分配に関する。上記で
指摘したように、ＣＭＰプロセスはかなり複雑であり、
所望の研磨結果を得るために、研磨パッド、研磨砥粒、
および反応性薬剤と基板との相互作用を必要とする。従
がって、研磨パッド表面にわたる効果的でない／不充分
なスラリ分配は最適でない、すなわち不満足な研磨結果
を提供する。以前から使用されてきている研磨パッド
は、パッドのあちこちに穴を含んでいる。これらの穴
(perforation) は、自らが充填されたとき、研磨パッド
が圧縮される際にスラリをそのそれぞれの局所区域 (lo
cal region) に分配する。このスラリ分配方法は、各穴
が実際上独立して作動するので、限定された有効性を有
する。従って、穴は少な過ぎるスラリを含むものがある
一方で、穴は多すぎるスラリを含むものもある。更に、
研磨パッド上に穴だけが使用されているで、過剰のスラ
リを最も必要とするところへ直に運ぶ経路がない。

【０００９】別の問題は、研磨パッドの「グレイジング
(glazing)」である。グレイジングは、基板がパッドに
対して押付けられる区域で、研磨パッドが加熱され、圧
縮される場合に発生する。研磨パッドのピークが押しつ
ぶされ、凹みが充填される。その場合、研磨パッドの表
面は、より平滑になり、研磨性が低下し、従って、研磨
時間を増大させる。それ故、研磨パッド表面は、高スル
ープットを維持するために、研磨性の状態、つまり「コ
ンディショニングされた (conditioned)状態」へ周期的
に戻されなくてはならない。

【００１０】加えて、コンディショニング処理中に、パ
ッドをコンディショニングすることにより生成された廃
棄材料が、パッド内の穴を充填するか、詰まらせるかも
しれない。そのような廃棄材料で詰まった穴は、スラリ
を効果的に保持できず、それによって、研磨プロセスの
有効性を低下させる。

【００１１】充填されるか、または詰まったパッド穴に
関連する追加の問題は、研磨が完了した後の、基板から
の研磨パッドの離脱に関する。研磨プロセスは、パッド
と基板との間に高度の表面応力を生じる。穴は、パッド
と基板との間の接触面積を減らすことにより表面応力を
低減する。しかし、穴が廃棄材料で充填されるか詰まる
場合、表面応力を増大させ、パッドと基板を離脱させる
ことを困難にさせる。その場合、基板は、離脱プロセス
中に損傷を受ける可能性が高い。

【００１２】ＣＭＰにおけるまた別の問題は、「平面化
効果 (planarizing effect)」と呼ばれている。理想的
には、研磨パッドは、基板のトポグラフィでのピークだ
けを研磨する。一定の研磨時間の後に、これらのピーク
の領域は、最終的に谷と同じ高さになり、実質的に平面
である表面を結果として生じる。しかし、基板が「平面
化効果」を受ける場合、ピークと谷が同時に研磨される
であろう。「平面化効果」は、点荷重に応答する研磨パ
ッドの圧縮可能な性質に起因する。詳細には、研磨パッ
ドが過剰に可撓性である場合、パッドは変形して、基板
表面でのピークと谷の両方を含む、基板の広い表面領域
に接触する。

【００１３】別の問題は、特に、基板の酸化物層がコロ
イド状スラリで研磨される場合、基板の最外同心円区域
の過剰研磨 (over-polishing) である。換言すれば、基
板の最外区域は速い研磨（つまり、端部急速研磨 (edge
-fast polish)）を受け、中心部区域は比較的遅い研磨
（つまり、中心部スロー研磨 (center-slow polish)）
を受け、最外同心円区域に研磨リング (polishing rin
g) を結果として生じる。

【００１４】別の問題は、堆積された膜層が不均等な場
合である。詳細には、（銅等の）金属膜が基板上に堆積
される場合、膜厚は、基板の最外同心円端部領域でより
薄いであろう。そのために、銅膜層等の膜層の不均等な
膜厚を補正するために、基板の最外端部領域を基板の中
心部領域より遅いレートで研磨するニーズが存在する。

【００１５】従がって、これら問題の幾つかまたは全て
を改善するＣＭＰ装置を提供することが有益であろう。

【００１６】概要一態様では、本発明は、化学的機械研磨システムにおい
て基板を研磨するための研磨パッドに向けられる。研磨
パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ第１の複数の実
質的に円形同心の溝を有する第１研磨区域と、第１研磨
区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを持つ第２の複数
の実質的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と、を有
する。第２研磨区域は、研磨パッドの最外区域である。
第２幅は第１幅より大きい。

【００１７】本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上
を含むことができる。第２ピッチは、第１ピッチより小
さいか、または実質的に等しくできる。第１の複数の隔
壁が第１の複数の溝を分離でき、第２の複数の隔壁が第
２の複数の溝を分離できる。第１研磨区域の表面積に対
する第１の複数の隔壁の表面積の比率は、第２研磨区域
の表面積に対する第２の複数の隔壁の表面積の比率より
大きくできる。

【００１８】別の態様では、本発明は、化学的機械研磨
システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向
けられる。研磨パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ
第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区
域と、第１研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを
持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研
磨区域と、を有する。第２研磨区域は、研磨パッドの最
外区域である。第２ピッチは第１ピッチより小さい。

【００１９】本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上
を含むことができる。第２幅は、第１幅より大きいか、
または実質的に等しくできる。第１の複数の隔壁が第１
の複数の溝を分離でき、第２の複数の隔壁が第２の複数
の溝を分離できる。第１研磨区域の表面積に対する第１
の複数の隔壁の表面積の比率は、第２研磨区域の表面積
に対する第２の複数の隔壁の表面積の比率より大きくで
きる。

【００２０】別の態様では、本発明は、化学的機械研磨
システムにおいて基板を研磨するための研磨パッドに向
けられる。研磨パッドは、第１幅及び第１ピッチを持つ
第１の複数の実質的に円形同心の溝を有する第１研磨区
域と、第２研磨区域を包囲し、第２幅及び第２ピッチを
持つ第２の複数の実質的に円形同心の溝を有する第２研
磨区域と、第２研磨区域を包囲し、第３幅及び第３ピッ
チを持つ第３の複数の実質的に円形同心の溝を有する第
３研磨区域と、を有する。第１幅は第２幅より大きく、
または第１ピッチは第２ピッチより小さく、そして第３
ピッチと幅とは、それぞれ第１ピッチと幅とに実質的に
等しい。

【００２１】本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上
を含むことができる。第１ピッチは、第２ピッチより小
さくできる。第１の複数の隔壁が第１の複数の溝を分離
でき、第２の複数の隔壁が第２の複数の溝を分離でき、
および第３の複数の隔壁が第３の複数の溝を分離でき
る。第１区域の表面積に対する第１の複数の隔壁の表面
積の第１比率は、約０．５から０．７５の範囲にあるこ
とができ、第２区域の表面積に対する第２の複数の隔壁
の表面積の第２比率は、約０．７５から０．９５の範囲
にあることができ、第３区域の表面積に対する第３の複
数の隔壁の表面積の第３比率は、約０．５から０．７５
の範囲にあることができる。第１と第３の比率は、約
０．６９でよく、第２比率は約０．８３でよい。第１、
第２、と第３、の複数の溝は、各々、約０．０２から
０．０３インチの範囲での深さを持つことができる。第
１幅の第２幅に対する比率は、約２：１から２０：１の
範囲に、例えば、６：１でよい。

【００２２】別の態様では、本発明は、化学的機械研磨
システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向
けられる。研磨パッドは、第１の複数の円形の溝を有す
る第１研磨区域と、第２の複数の円形の溝、および第２
の複数の円形の溝に散在する複数の穴を有する第２研磨
区域と、を有する。

【００２３】本発明の実施例は、以下の特長の一つ以上
を含むことができる。第１研磨区域は、第２研磨区域を
包囲し、または第２研磨区域により包囲される。第３研
磨区域は第３の複数の円形の溝を有し、第４の研磨区域
は、溝または穴無しで形成できる。第３研磨区域は、第
４研磨区域を包囲でき、第２研磨区域は、第３研磨区域
を包囲できる。

【００２４】別の態様では、本発明は、化学的機械研磨
システムにおける基板を研磨するための研磨パッドに向
けられる。研磨パッドは、溝の無い第１研磨区域と、第
２研磨区域を包囲し、複数の実質的に円形同心の溝を有
する第２研磨区域と、第２研磨区域を包囲し、溝の無い
第３研磨区域と、を有する。

【００２５】別の態様では、本発明は、研磨の方法に向
けられる。方法では、溝を欠如する第１研磨区域と、第
２研磨区域を包囲し、複数の実質的に円形同心の溝を有
する第２研磨区域と、第２研磨区域を包囲し溝を欠如す
る第３研磨区域と、を含む研磨パッドに対して、基板が
位置決めされる。基板の内側端部が第１研磨区域の上に
位置し、基板の中心部分が第２研磨区域の上に位置し、
および基板の外側端部が第３研磨区域の上に位置する。
研磨パッドは回転される。

【００２６】本発明は、ＣＭＰ装置により研磨される基
板上の研磨リングを、好都合なことに、排除する、すな
わち実質的に克服する。本発明は、その上、基板の内側
区域を外側区域より速いレートで好都合なことに研磨し
て、外側区域に比較的より薄い層を有する基板を平面化
する。なお更に、本発明は、研磨パッド上に溝と穴とを
好都合なことに組合せて、研磨速度を減衰させ、研磨リ
ングの発生を排除する、すなわち実質的に克服する。他
の特長および利点は、図面と特許請求の範囲とを含む、
以下の説明から明らかであろう。

【００２７】詳細な説明図１を参照すると、一つ以上の基板１０が、ケミカルメ
カニカル研磨装置２０により研磨される。研磨装置２０
の完全な説明は、本発明の譲受人へ譲渡された、Ilya P
erlov 他による１９９５年１０月２７日出願の米国特
許出願第０８／５４９，３３６号で、発明の名称「化学
的機械研磨用の半径方向に振動するカラセル処理システ
ム(RADIALLY OSCILLATING CAROUSEL PROCESSING SYSTEM
FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING)」に見られ、そ
の開示全体を引用して本明細書に組込む。

【００２８】研磨装置２０は、その上に搭載されたテー
ブル上部２３と取外し可能な外側カバー（図示せず）と
を含む、下部機械基部２２を含む。テーブル上部２３
は、一連の研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
と、搬送ステーション２７とを支持する。搬送ステーシ
ョン２７は、３つの研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、
２５ｃのある略方形の配置を形成する。搬送ステーショ
ン２７は、個々の基板１０を充填装置（図示せず）から
受取ること、基板を洗浄すること、基板をキャリアヘッ
ドへ充填すること（下に説明する）、基板をキャリアヘ
ッドから受取ること、基板を再度洗浄すること、およ
び、基板を充填装置へ戻し搬送すること、を含む、多数
の機能を果たす。

【００２９】各研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５
ｃは、研磨パッド１００がその上に載置される回転可能
なプラテン３０を含む。基板１０が「８インチ」（２０
０ミリメートル）または「１２インチ」（３００ミリメ
ートル）直径のディスクである場合、プラテン３０と研
磨パッド１００は、直径で約２０インチになろう。プラ
テン３０は、プラテン駆動モータ（図示せず）へ結合さ
れた回転可能なアルミニウムまたはステンレス鋼の板で
よい。大抵の研磨プロセスのために、プラテン駆動モー
タはプラテン３０を毎分３０から２００回転で回転させ
るが、より低いまたはより高い回転速度も使用できる。

【００３０】各研磨ステーション２５ａ、２５ｂ、２５
ｃは、更に、関連するパッドコンディショナ装置４０を
含むことができる。各パッドコンディショナ装置４０
は、独立して回転するコンディショナヘッド４４を保持
する回転可能なアーム４２と、関連する洗浄鉢 (washin
g basin) ４６とを有する。コンディショナ装置４０
は、回転している間に押付けられるいずれの基板も効果
的に研磨するであろうように、研磨パッド１００の状態
を維持する。

【００３１】反応性薬剤（例えば、酸化物研磨用の脱イ
オン水）、研磨砥粒（例えば、酸化物研磨用の二酸化ケ
イ素）、および化学反応性の触媒（例えば、酸化物研磨
用の水酸化カリウム）を含有するスラリ５０が、スラリ
／リンス兼用アーム５２により研磨パッド１００の表面
へ供給される。スラリ／リンスアーム５２は、研磨パッ
ド１００の表面へスラリを供給するために２つ以上のス
ラリ供給管 (tube) を含むことができる。研磨パッド１
００全体を覆い、湿らせるよう充分なスラリが供給され
る。スラリ／リンスアーム５２は、幾つかの噴霧ノズル
（図示せず）も含むことができ、それは、研磨とコンデ
ィショニングの各サイクルの終りに研磨パッド１００の
高圧リンスを提供する。

【００３２】２つ以上の中間の洗浄ステーション５５
ａ、５５ｂを、隣接する研磨ステーション２５ａ、２５
ｂ、２５ｃの間に位置させてもよい。洗浄ステーション
は、基板をそれが一つの研磨ステーションから他へ通過
する際にリンスする。

【００３３】回転可能な多数ヘッドのカラセル６０が、
下部機械基部２２の上方に位置する。カラセル６０は、
中心支柱６２により支持され、その上でカラセル軸６４
の周りに、基部２２内に配置されたカラセルモータ組立
体により回転される。中心支柱６２は、カラセル支持プ
レート６６とカバー６８を支持する。カラセル６０は、
４つのキャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０
ｃ、と７０ｄを含む。キャリアヘッドシステムの３つ
は、基板を受取って保持し、研磨ステーション２５ａ、
２５ｂ、２５ｃのプラテン３０上の研磨パッド１００に
対して押付けることにより基板を研磨する。キャリアヘ
ッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの１つ
が、搬送ステーション２７から基板を受取り、そこへ基
板を引渡す。

【００３４】４つのキャリアヘッドシステム７０ａ、７
０ｂ、７０ｃ、７０ｄは、カラセル軸６４の周りに等角
度間隔でカラセル支持プレート６６上に搭載される。中
心支柱６２は、カラセルモータがカラセル軸６４の周り
に、カラセル支持プレート６６を回転させること、およ
びキャリアヘッドシステム７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７
０ｄとそれへ付着された基板とを旋回させること、を可
能にする。

【００３５】各キャリアヘッドシステム７０ａ、７０
ｂ、７０ｃ、７０ｄは、キャリアヘッド８０を含む。各
キャリアヘッド８０は、それ自体の軸の周りに独立して
回転する。キャリア駆動シャフト７４が、キャリアヘッ
ド回転モータ７６（カバー６８の４分の１を取り外して
示す）をキャリアヘッド８０へ結合する。各ヘッドに対
して１つのキャリア駆動シャフトとモータとがある。さ
らに、各キャリアヘッド８０は、カラセル支持プレート
６６に形成された半径方向スロット７２内で独立して横
方向、つまり半径方向に振動する。スライダ（図示せ
ず）が半径方向スロット７２内で各駆動シャフト７４を
支持する。半径方向駆動モータ（図示せず）が、キャリ
アヘッドを横方向に振動させるようスライダを動揺でき
る。

【００３６】キャリアヘッド８０は、幾つかの機械的機
能を実行する。一般に、キャリアヘッドは、研磨操作中
に、基板を研磨パッドに対して保持し、基板の背面にわ
たり下向きの圧力を分配し、トルクを駆動シャフトから
基板へ搬送し、基板がキャリアヘッドの下から滑り出な
いことを確実にする。

【００３７】図２を参照すると、各キャリアヘッド８０
は、ハウジング組立体８２、基部組立体８４、および保
持リング組立体８６、を含む。充填機構が、基部組立体
８４をハウジング組立体８２へ結合できる。基部組立体
８４は、キャリアヘッドに対して基板受取り表面を提供
する可撓性膜８８を含むことができる。キャリアヘッド
８０の説明は、本発明の譲受人へ譲渡された、Steven
M. Zuniga 他による、１９９６年１１月８日出願の米
国特許出願第０８／７４５，６７９号で、発明の名称
「化学的機械研磨システム用の可撓性膜を持つキャリア
ヘッド (A CARRIERHEAD WITH A FLEXIBLE MEMBRANE FOR
A CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM)」に見ら
れ、その開示全体を引用して本明細書に組込む。

【００３８】研磨パッド１００は、荒れた研磨表面１０
２を有する複合材料を備えてもよい。研磨パッド１００
は、上部層３６と下部層３８とを有してもよい。下部層
３８は、プラテン３０に感圧接着層３９により取り付け
てもよい。上部層３６は下部層３８より硬くてもよい。
上部層３６は、ポリウレタンまたは充填材を混合したポ
リウレタンで構成してもよい。下部層３８はウレタンで
浸出され (leached)圧縮されたフェルト繊維 (felt fib
ers) で構成できる。IC-1000 で構成される上部層と SU
BA-4 で構成される下部層を持つ、２層研磨パッドは、
デラウエア州、ニューアークの Rodel, Inc. から入手
可能である。（IC-1000 と SUBA-4 はRodel, Inc. の製
品名である。）図３と４を参照すると、複数の同心円形
の溝１０４が、研磨パッド１００の研磨表面１０２に配
設される。好都合なことに、これらの溝は、ピッチＰで
同一の間隔を保たれている。図４に最も明瞭に示すよう
に、ピッチＰは、隣接の溝間の半径方向距離である。各
溝の間は、幅Ｗ_pを有する環状の隔壁１０６である。各
溝１０４は、壁１１０を含み、それは、実質的にＵ字形
の基底部分１１２で終端を成す。各溝は、深さＤ_gと幅
Ｗ_gとを有することができる。代替として、溝は方形断
面を有してもよい。

【００３９】壁１１０は、概して垂直であってもよく、
Ｕ字形の基底１１２で終端を成す。各研磨工程は、研磨
表面１０２がすり減らされるので、一般に研磨パッドの
薄化の形態で、研磨パッドの磨耗が生じる。実質的に垂
直な壁１１０を持つ溝の幅Ｗ _gは、研磨パッドがすり減
らされる際に、変化しない。従って、概して垂直な壁
は、研磨パッドが動作寿命にわたり実質的に不変の表面
積を有することを確実にする。

【００４０】研磨パッドの種々の実施の形態は、過去に
使用されたパッドと比較して、広く深い溝を含む。溝１
０４は、約０．０１５インチの最小幅Ｗ_gでもよい。各
溝１０４は、約０．０１５と０．０４インチとの間の幅
Ｗｇを有することができる。特に、溝は、ほぼ０．０２
０インチの幅Ｗ_gを有することができる。各隔壁１０６
は、約０．０７５と０．２０インチとの間の幅Ｗ_pを有
することができる。特に、隔壁は、ほぼ０．１０インチ
の幅Ｗｐを有することができる。それ故に、溝間のピッ
チＰは、約０．０９と０．２４インチとの間であっても
よい。特に、ピッチは、ほぼ０．１２インチであっても
よい。

【００４１】隔壁幅Ｗ_pに対する溝幅Ｗ_gの比率は、約
０．１０と０．２５との間になるように選定できる。比
率は、ほぼ０．２であってもよい。溝が広過ぎる場合、
研磨パッドは、柔らかすぎ、「平面化効果」が起こるで
あろう。これに反して、溝が狭過ぎる場合、溝から廃棄
材料を除去することが困難になる。同様に、ピッチが小
さ過ぎる場合、溝は相互に接近し過ぎであろうし、研磨
パッドは柔らかすぎるであろう。これに反して、ピッチ
が大き過ぎる場合、スラリは、基板の表面全体へ一様に
は移送されないであろう。

【００４２】溝１０４は、少なくとも約０．０２インチ
の深さＤ_gも有する。深さＤ_gは、約０．０２と０．０５
インチとの間であってもよい。特に、溝の深さＤ_gは、
ほぼ０．０３インチであってもよい。上部層３６は、約
０．０６と０．１２インチとの間の厚さＴを有すること
ができる。その場合、厚さＴは約０．０７インチであっ
てもよい。厚さＴは、基底部分１１２の底と下部層３８
との間の距離Ｄ_pが約０．０３５と０．０８５インチと
の間になるように選定されねばならない。特に、距離Ｄ
_pは約０．０４インチであってもよい。距離Ｄ_pが小さ過
ぎる場合、研磨パッドは柔らかすぎるであろう。これに
反して、距離Ｄ_pが大き過ぎる場合、研磨パッドは、厚
く、結果として、より高価であろう。研磨パッドの他の
実施の形態は、同様な深さを持ってもよい。

【００４３】図３を参照すると、溝１０４は、複数の環
状のアイランド部すなわち突出部を画成するパターンを
形成する。研磨のためにこれらのアイランド部により提
示される表面積は、研磨パッド１００の横断面表面積の
約９０％と７５％との間である。結果として、基板と研
磨パッドとの間の表面応力は減じ、研磨工程の完了時に
基板からの研磨パッドの離脱を容易にする。

【００４４】図５を参照すると、別の実施の形態では、
らせん形の溝１２４が、研磨パッド１２０の研磨表面１
２２に配設される。好都合なことに、これらの溝は、ピ
ッチＰで同一の間隔を保っている。らせん形の隔壁１２
６が、らせん形の環を分離する。らせん形の溝１２４及
びらせん形の隔壁１２６は、図３の円形の溝１０４およ
び円形の隔壁１０６と同じ寸法を有することができる。
すなわち、らせん形の溝１２４は、少なくとも約０．０
２インチの深さ、少なくとも約０．０１５インチの幅、
および少なくとも約０．０９インチのピッチを有するこ
とができる。特に、らせん形の溝１２４は、例えば０．
０３インチという、０．０２と０．０５インチとの間の
深さ、０．２０インチという約０．０１５と０．４０と
の間の幅、および０．１２インチという約０．０９と
０．２４インチとの間のピッチＰを有してもよい。

【００４５】図６と図７を参照すると、別の実施の形態
では、複数の同心円形の溝１４４が、研磨パッド１４０
の研磨表面１４２に配設される。しかし、これらの溝は
同一の間隔を保たない。むしろ、研磨表面１４２は、異
なるピッチで溝が離間した間隔を保つ区域に仕切られて
いる。加えて、溝は、必ずしも同一の深さを持たない。

【００４６】一つの実施例では、研磨表面１４２は、最
内区域１５０、環状の最外区域１５６、および２つの中
間区域１５２、１５４を含む、４つの同心円区域に分割
される。区域１５０は溝無しで構築でき、区域１５４で
の溝は、区域１５２、１５６での溝より密に間隔を保つ
ことができる。従って、区域１５４での溝は、ピッチＰ
₂で離間した間隔を保ち、それに対し、区域１５２と１
５６での溝は、ピッチＰ₁で離間した間隔を保ち、ここ
で、Ｐ₂はＰ₁より小さい。各溝１４４は、幅Ｗ_gを有す
ることができる。幅Ｗ_gは、約０．０２インチという約
０．０１５と０．０４インチとの間であってもよい。溝
は、約０．０２と０．０３インチとの間の均一の深さＤ
_gも有することができる。

【００４７】広いピッチ区域１５２と１５６での各溝の
間は、幅Ｗ_p1を有する広い環状の隔壁１４６ａであり、
それに対し、狭いピッチ区域１５４での各溝の間は、幅
Ｗ_p2を有する狭い環状の隔壁１４６ｂである。各広い隔
壁１４６ａは、約０．１８インチという約０．１２と
０．２４インチとの間の幅Ｗ_p1を有することができる。
それ故に、広い隔壁区域での溝間のピッチＰ₁は、０．
２インチという約０．０９と０．２４インチとの間であ
ってもよい。従って、ピッチＰ₁はピッチＰ₂の約２倍の
大きさであってもよい。広い隔壁１４６ａにより提示さ
れる表面積は、広い隔壁区域の利用可能な横断面表面積
の約９０％である。

【００４８】先に記載したように、区域１５４での溝
は、相互に密接に間隔を保ってもよい。各狭い隔壁１４
６ｂは、約０．０８インチという約０．０４と０．１２
インチとの間の幅Ｗ_p2を有することができる。それ故
に、狭い隔壁区域での溝間のピッチＰ₂は、０．１０イ
ンチという約０．０４５と０．２インチとの間であって
もよい。狭い隔壁１４６ｂにより提示される表面積は、
狭い隔壁区域の利用可能な横断面表面積の約７５％であ
る。

【００４９】研磨パッド１４０は、いわゆる「速い帯域
(fast band)」効果のような研磨の均等性問題を克服す
ることに特に適している。速い帯域効果は、２層研磨パ
ッドをヒュームドシリカ（乾式法無水ケイ酸）(fumed s
ilica) を含有するＳＳ１２スラリと共に使用する酸化
物の研磨で現れる傾向がある。速い帯域効果は、その中
心が基板の端部からほぼ１５ミリメートルに配置される
基板の環状区域を著しく過剰研磨させる。この環状区域
は幅約２０ミリメートルであってもよい。研磨パッド１
４０が速い帯域効果に対抗するよう構築される場合、第
１区域１５０は約３．２インチの半径Ｗ₁を有すること
ができ、第２区域１５２は約４．８インチの幅Ｗ₂を有
することができ、第３区域１５４は約１．２インチの幅
Ｗ₃を有することができ、第４区域１５６は約０．８イ
ンチの幅Ｗ₄を有することができる。そのような幅は、
直径で約２０インチの研磨パッドに対して使用される。
そのようなパッドに対して、基板は、約０．８インチの
掃引範囲で研磨パッド表面を横切り移動可能であり、そ
れにより、基板は、振動の最外点でパッドの端から約
０．２インチと、振動の最内点でパッドの中心から約
１．０インチとへ振動する。

【００５０】研磨速度は、研磨中に基板に接触する研磨
パッドの表面積の百分率に相当するようである。より多
くの横断面表面積が溝により占有される区域を持つ研磨
パッドを提供することにより、研磨速度はその区域で低
下する。詳細には、区域１５４で密に間隔を保つ溝は、
そうでなければ過剰研磨される基板の部分での研磨速度
を低下させる。結果として、研磨パッドは、速い帯域効
果を補正し、研磨の均等性を改善する。

【００５１】別の実施の形態では、図８と９を参照する
と、複数の同心円形の溝１６４ａ、１６４ｂが、研磨パ
ッド１６０の研磨表面１６２に配設される。これらの溝
１６４ａ、１６４ｂは、ピッチＰで均一の間隔を保つこ
とができる。しかし、溝は同一の幅を有さない。

【００５２】一つの実施例では、研磨表面１６２は、最
内区域１７０、最外区域１７６、および２つの中間区域
１７２、１７４を含む、４つの同心円区域に分割され
る。区域１７０は溝無しで構築でき、区域１７４での溝
１６４ｂは、区域１７２、１７６における溝１６４ａよ
り広くできる。狭い溝１６４ａは幅Ｗ_g1を有することが
でき、それに対し、広い溝１６４ｂは幅Ｗ_g2を有するこ
とができる。各狭い溝１６４ａの間は、幅Ｗ_p1を有する
広い環状の隔壁１６６ａであり、それに対し、各広い溝
１６４ｂの間は、幅Ｗ_p2を有する狭い環状の隔壁１６６
ｂである。

【００５３】広い溝は、狭い溝よりほぼ２倍から２０
倍、例えば６倍広くできる。狭い溝１６４ａは０．０２
インチという約０．０１５と０．０４インチとの間の幅
Ｗ_g1を有することができ、それに対し、広い溝１６４ｂ
は０．１２５インチという約０．０４と０．３インチと
の間の幅Ｗ_g2を有することができる。広い隔壁１６６ａ
は０．１８インチという約０．１０と０．３８５インチ
との間の幅Ｗ_p1を有することができ、それに対し、狭い
隔壁１６６ｂは０．０７５インチという約０．０５と
０．１０インチとの間の幅Ｗ_p2を有することができる。
溝は、０．２インチという約０．０９と０．４０インチ
との間のピッチＰで一様に間隔を保つことができる。狭
い溝の区域１７２、１７６では、隔壁は、利用可能な横
断面表面積の約７５％を占め、それに対し、広い溝の区
域１７４では、隔壁は、利用可能な横断面表面積の約５
０％を占める。

【００５４】所望の接触表面積を達成するために、種々
の溝の幅および／または間隔が使用することができるこ
とに注意されたい。主要な要素は、そうでなければ過剰
研磨されるであろう基板の部分に接触する表面積が少な
いことである。不均等な溝の間隔と幅とを有する研磨パ
ッド１６０も、基板の不均等な研磨が所望されるプロセ
スで有益である。

【００５５】別の実施の形態では、図１０と１１を参照
すると、複数の同心円形の溝１８４ａ、１８４ｂが、研
磨パッド１８０の研磨表面１８４に配設される。溝１８
４ａ、１８４ｂは、不同一のピッチと不同一の幅の両方
を有する。

【００５６】一つの実施例では、研磨表面１８２は、最
内区域１９０、最外区域１９６、および２つの中間区域
１９２、１９４を含む、４つの実質的に円形同心区域に
分割される。区域１９０は溝無しで構築でき、中間区域
の一つ１９４での溝１８４ｂは、中間区域の一つ１９２
と最外区域１９６との溝１８４ａより広く、しかし更に
離間した間隔を保つことができる。狭い溝１８４ａは、
約０．０２インチの幅Ｗ_g1を有することができ、それに
対し、広い溝１８４ｂは、約０．１２５インチの幅Ｗ_g2
を有することができる。

【００５７】狭い溝１８４ａは、約０．１２インチのピ
ッチＰ₁で配設でき、それに対し、中間区域の一つ１９
４での広い溝１８４ｂは、約０．２インチのピッチＰ₂
で配設できる。各狭い溝１８４ａの間は、約０．１イン
チの幅Ｗ_p1を有する環状の隔壁１８６ａであり、それに
対し、各広い溝１８４ｂの間は、約０．０７５インチの
幅Ｗ_p2を有する環状の隔壁１８６ｂである。

【００５８】図１２を参照すると、別の実施の形態で
は、らせん形の溝２０４が、研磨パッド２００の研磨表
面２０２に配設される。らせん形の隔壁２０６がらせん
形の環を分離する。溝２０４は、不同一のピッチを有す
ることができる。溝２０４の幅は、同一でも、同一でな
くてもよい。

【００５９】研磨表面２０２は、最内区域２１０、最外
区域２１６、および２つの中間区域２１２、２１４を含
む、４つの同心円区域に分割できる。中間区域の一つ２
１４ではらせん形の溝は、もう一方の中間区域２１２と
最外区域２１６とでより狭いピッチを有する。詳細に
は、らせん形の溝２０４は、中間区域の一つ２１２と最
外区域２１６とでは約０．２０インチのピッチＰ₁を、
もう一方の中間区域２１４では約０．１２インチのピッ
チＰ₂を有することができる。らせん形の溝２０４は、
区域２１０内へは延在しない。

【００６０】図１３を参照すると、別の実施の形態で
は、複数の同心円形の溝２２４ａと複数の蛇行する溝２
２４ｂとが、研磨パッド２２０の研磨表面２２４に配設
される。蛇行する溝２２４ｂは、円形の溝２２４ａより
広くできる。各円形の溝２２４ａの間は、環状の隔壁２
２６ａであり、それに対し、各蛇行する溝２２４ｂの間
は、蛇行する隔壁２２６ｂである。図示されていない
が、蛇行する溝２２４ｂの幾つかは、円形の溝２２４ａ
の幾つかと交差してもよい。

【００６１】研磨表面２２２は、最内区域２３０、最外
区域２３６、および２つの中間区域２３２、２３４を含
む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２３０
は、溝無しで構築でき、それに対し、蛇行する溝２２４
ｂは、中間区域の一つ２３４に配置できる。円形の溝２
２４ａは、もう一方の中間区域２３２と最外区域２３６
とに配置できる。

【００６２】円形の溝２２４ａは、約０．０２インチの
幅と約０．１２インチのピッチとを有して構築できる。
蛇行する溝２２４ｂの各々は、最内と最外の半径との間
に０．２または０．４インチという約０．１から０．５
インチの振幅（Ａ）でうねることができる。蛇行する溝
２２４ｂの各うねりは、１５度という約５と１８０度と
の間の角度（α）の中で延在できる。従って、各蛇行す
る溝２２４ｂは、約２個と７２個との間（例えば、２
４）のうねりを有することができる。蛇行する溝２２４
ｂは、約０．１２５インチの幅と約０．２０インチのピ
ッチとを有することができる。蛇行する溝２２４の第２
ピッチは、振幅の約１倍と２倍との間、または第２幅の
約１．５倍と２倍との間であってもよい。

【００６３】実施例の研磨パッド２２０では、中間区域
の一つ２３２は、約３．２インチの半径から約８．０イ
ンチの半径まで延在でき、もう一方の中間区域２３４
は、約８．０インチの半径から約９．２インチの半径ま
で延在できる。最外区域２３６は、約９．２インチの半
径から約９．９２インチの半径まで延在できる。

【００６４】図１４を参照すると、なお別の実施の形態
では、円形の溝２４４ａ、２４４ｂが、研磨パッド２４
０の研磨表面２４２に配設される。溝２４４ａ、２４４
ｂは、不同一の幅を有する。加えて、溝２４４ａは、点
２４８ａの周りに同心であり、それに対し、溝２２４ｂ
は、異なる点２４８ｂの周りに同心である。溝２４４ａ
は、環状の隔壁２４６ａにより分離され、それに対し、
溝２４４ｂは、環状の隔壁２４６ｂにより分離される。
中心点２４８ａ、２４８ｂは、溝２４４ｂ間のピッチに
ほぼ等しい距離（ｄ）だけ隔離できる。図示されていな
いが、円形の溝２４４ａの幾つかは、円形の溝２４４ｂ
の幾つかと交差してもよい。

【００６５】研磨表面２４２は、最内区域２５０、最外
区域２５６、および２つの中間区域２５２、２５４を含
む、４つの同心円区域に分割される。中間区域の一つ２
５２と最外区域２５６とでの溝は、一つの点２４８ａの
周りに同心であり、それに対し、もう一方の中間区域２
５４での溝は、別の点２４８ｂの周りに同心である。中
間区域２５２、２５４での溝２４４ａ、２４４ｂは、そ
れぞれ０．０２から０．１２５インチの幅と、それぞれ
約０．２０から０．２４のピッチを有することができ
る。

【００６６】図１５を参照すると、また別の実施の形態
では、複数の円形の溝２６４ａと複数の溝円弧セグメン
ト (segmented groove arcs) ２６４ｂが、研磨パッド
２６０の研磨表面２６２に形成される。溝円弧セグメン
ト２６４ｂは、隣接する同心円形の経路２６８ａ、２６
８ｂに沿い配設される。円弧２６４ｂは、オフセットさ
れることができ、それにより、経路２６８ａ上の円弧２
６４ｂは、経路２６８ｂ上の円弧２６４ｂと隣接しな
い。環状の隔壁２６６ａが、各円形の溝２６４ａを分離
し、それに対し、単一の隔壁２６６ｂが、溝円弧２６４
ｂを取囲む。本明細書で使用される場合、「円弧」は、
研磨パッドの最内同心円区域での点の周りの曲率を有す
る分節された溝と定義される。

【００６７】研磨表面２６２は、最内区域２７０、最外
区域２７６、および２つの中間区域２７２、２７４を含
む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２７０は
溝無しで構築でき、それに対し、溝円弧２６４ｂは、中
間区域の一つ２７４に配置できる。円形の溝２６４ａ
は、もう一方の中間区域２７２と最外区域２７６とに配
置できる。円形の溝２６４ａは、約０．０２インチの幅
と、約０．２０インチのピッチを有することができる。
溝円弧２６４ｂは、半径方向に約０．１２５インチの幅
を有することができる。円形の経路２６８ａ、２６８ｂ
は、約０．２インチだけ離間した間隔を保つことができ
る。この実施の形態では、ピッチは隣接する円形の経路
間と考えられる。

【００６８】図１６を参照すると、なお別の実施の形態
では、複数の同心円形の溝２８４ａとらせん形の溝２８
４ｂとが、研磨パッド２８０の研磨表面２８２に形成さ
れる。環状の隔壁２８６ａが、各円形の溝２８４ａを分
離し、それに対し、らせん形の溝２８４ｂが、らせん形
の隔壁２８６ｂを画成する。

【００６９】研磨表面２８２は、最内区域２９０、最外
区域２９６、および２つの中間区域２９２、２９４を含
む、４つの同心円区域に分割できる。最内区域２９０は
溝無しで構築でき、それに対し、らせん形の溝２８４ｂ
は、中間区域の一つ２９４に配置できる。円形の溝２８
４ａは、もう一方の中間区域２９２と最外区域２９６と
に配置できる。円形の溝２８４ａは、円形の溝２６４ａ
と同様に構築でき、約０．０２インチの幅と、約０．１
２インチのピッチを有することができる。らせん形の溝
２８４ｂは、約０．１２５インチの幅と、約０．２イン
チのピッチを有することができる。

【００７０】実施例の研磨パッド２８０では、最内区域
２９０は、約３．２インチの半径から約７．８８インチ
の半径まで延在でき、中間区域の一つ２９２は、約８．
０インチの半径から約９．２インチの半径まで延在で
き、および、もう一方の中間区域２９４は、約９．３２
インチの半径から約９．９２インチの半径まで延在でき
る。

【００７１】加えて、実施の形態の全てにおいて、隣接
する区域の間の溝幅および／または隔壁幅の漸進的変化
があってもよい。この漸進的変化は、隣接する区域での
レートの中間のレートでの研磨を提供する。基板は研磨
パッド表面を横切り振動するので、中間の研磨速度は、
基板の隣接する領域の間でより均等な研磨を提供するで
あろう。

【００７２】図１７と図１８に示すように、研磨パッド
３００は、４つの区域３１０、３１２、３１４、と３１
６を含む。最外区域３１６は、半径方向幅Ｗ₄を有し、
パッド端部３１７と、最外区域３１６および外側中間区
域３１４の間の外側仮想線３１９と、により境界付けら
れる。外側中間区域３１４は、半径方向幅Ｗ₃を有し、
外側仮想線３１９と、外側中間区域３１４および内側中
間区域３１２の間の中間仮想線３１５と、により境界付
けられる。内側中間区域３１２は、内側仮想線３１３と
中間仮想線３１５とにより境界付けられる。内側中間区
域３１２は、Ｗ ₂の半径方向幅を有する。最内区域３１
０は、内側仮想線３１３により境界付けられ、半径Ｗ₁
を有する。図１７と図１８に示す実施の形態に対するＷ
₁、Ｗ₂、Ｗ₃とＷ₄の値は、図５と図６に示す実施の形態
に対するＷ₁、Ｗ₂、Ｗ₃とＷ₄の値と同様で、例えば、そ
れぞれ約３インチ、５インチ、１インチと１インチであ
ってもよい。一般に、区域内の、溝の深さ、幅、ピッ
チ、および隔壁の幅は、各区域内で同一であることがで
きる。

【００７３】最外区域３１６は、深さＤ_g、幅Ｗ_g、とピ
ッチＰ₁を有する複数の実質的に円形同心の溝３０４ａ
を含む。溝３０４ａの間は、幅Ｗ_p1を有する複数の隔壁
３０６ａである。同様に、内側中間区域３１２は、深さ
Ｄ_g、幅Ｗ_g、とピッチＰ₁を有する複数の実質的に円形
同心の溝３０４ｃを含む。内側中間区域３１２は、幅Ｗ
_p1を有する複数の隔壁３０６ｂも含む。

【００７４】外側中間区域３１４も、幅Ｗ_g、深さＤ_gと
ピッチＰ₂を有する複数の実質的に円形同心の溝３０４
ｂを含む。外側中間区域３１４は、幅Ｗ_p2を有する複数
の隔壁３０８ｂを含む。溝ピッチＰ₂は溝ピッチＰ₁より
大きく、隔壁Ｗ_p2幅は隔壁幅Ｗ_p1より大きい。

【００７５】検討したように、溝深さＤ_gは、０．０５
インチ厚の上部層３６に対して約０．０２、または、
０．０８インチ厚の上部層３６に対して約０．０３であ
ってもよい。溝幅Ｗ_gは、約０．０２インチという約
０．０１５から０．０４インチの範囲にあってもよい。
外側中間区域３１４での隔壁３０８の幅Ｗ_p2は、約０．
１８インチという約０．１２から０．２４インチの範囲
にあってもよい。相応して、外側中間区域３１４でのピ
ッチＰ₂は、約０．２インチという約０．０９から０．
２４インチの範囲にあってもよい。この故に、外側中間
区域３１４での研磨のために利用可能な表面積は、全利
用可能な横断面表面積の約７５〜９０％、例えば８３％
であってもよい。

【００７６】対照的に、最外と内側中間の区域３１６、
３１２での隔壁幅Ｗ_p1は、約０．０８インチという約
０．０４から０．１２インチの範囲にあってもよい。相
応して、最外と内側中間の区域３１６、３１２でのピッ
チＰ₁は、約０．１インチという約０．０４５から０．
２インチの範囲にあってもよい。結果として、最外と内
側中間の区域３１６、３１２での研磨のために利用可能
な表面積は、全利用可能な横断面表面積の約５０−７５
％、例えば６９％であってもよい。

【００７７】溝３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、同一
の幅Ｗ_gと同一の深さＤ_gとを有し、研磨パッド３００の
中心点３２０に対して同心である。加えて、溝３０４
ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、それぞれの区域内で同一の
ピッチであり、Ｐ₂はＰ₁より約２倍または３倍まで大き
い。相応して、隔壁の幅Ｗ_p1、Ｗ_p2は、それぞれの区域
内で同一であり、Ｗ_p2はＷ_p1より約２倍または３倍まで
大きい。

【００７８】研磨パッド３００での溝３０４ａ、３０４
ｂ、３０４ｃの設計と構成の結果として、基板は、区域
３１２と３１６で、区域３１４でより比較的遅いレート
で研磨されるであろう。外側中間区域３１４に帰因する
研磨速度は、その区域がより少ない溝（しかし、なお、
パッド／基板の界面へ研磨スラリを供給する幾つかの
溝）を含有し、この故に、最外区域３１６と内側中間区
域３１２より高い割合の研磨表面積が基板に接触する故
に、より速い。

【００７９】操作では、基板は、基板の最外同心円領域
が研磨パッドの最外区域３１６と内側中間区域３１２と
により研磨される時間をより多く費やし、その一方で、
基板の内側同心円領域が研磨パッドの外側中間区域３１
４により研磨される時間をより多く費やすように、研磨
パッド３００を横切り半径方向に動揺されることにより
研磨することができる。

【００８０】このように、研磨パッド３００は、基板の
最外同心円領域でのいずれの帯域効果すなわちエッジ効
果を好都合なことに排除する、すなわち実質的に克服す
る。研磨パッド３００は、その上、基板の最外同心円領
域内での（研磨前）膜厚が、基板の内側同心円領域内で
の堆積された膜厚より薄い、一様でないつまり不均等な
膜堆積に関連する欠点を排除できる、すなわち実質的に
克服できる。

【００８１】図１９と２０に示すように、研磨パッド４
００は、パッド中心４２０の周りに同心である４つの区
域４１０、４１２、４１４、と４１６を含む。最外区域
４１６は、半径方向幅Ｗ₄を有し、パッド端部４１７と
外側仮想線４１９とにより境界付けられる。最内区域４
１０は、半径方向幅Ｗ₁を有し、パッド中心４２０と内
側仮想線４１３により境界付けられる。外側中間区域４
１４は、半径方向幅Ｗ ₃を有し、外側仮想線４１９と、
外側中間区域４１４および内側中間区域４１２の間の中
間仮想線４１５と、により境界付けられる。内側中間区
域４１４は、半径方向幅Ｗ₂を有し、内側仮想線４１３
と中間仮想線４１５とにより境界付けられる。図１９と
２０に示される実施の形態に対するＷ₁、Ｗ₂、Ｗ₃とＷ₄
の値は、図１７と１８に示される実施の形態に対するＷ
₁、Ｗ₂、Ｗ₃とＷ₄の値と同様であってもよい。

【００８２】最外区域４１６は、深さＤ_g、幅Ｗ_g1、と
ピッチＰ_gを有する複数の実質的に円形同心の溝４０４
ａを含む。溝４０４ａの間は、幅Ｗ_p1を有する複数の隔
壁４０６ａである。同様に、内側中間区域４１２は、深
さＤ_g、幅Ｗ_g1、とピッチＰ₁を有する複数の実質的に円
形同心の溝４０４ｃを含む。内側中間区域４１２は、幅
Ｗ_p1を有する複数の隔壁４０６ｂも含む。

【００８３】外側中間区域４１４は、幅Ｗ_g2、深さ
Ｄ_g、とピッチＰ_gを有する複数の実質的に円形同心の溝
４０４ｂを含む。外側中間区域４１４は、幅Ｗ_p2を有す
る複数の隔壁４０８ｂも含む。溝幅Ｗ_g2は溝幅Ｗ_g1より
小さい。外側中間区域４１４での隔壁幅Ｗ_p2は、最外と
内側中間の区域４１６、４１２での隔壁幅Ｗ_p1より大き
い。ピッチＰ_gは、約０．２インチという約０．０９か
ら０．４インチの範囲にあってもよい。

【００８４】溝深さＤ_gは、約０．０２と０．０３との
間であってもよい。溝幅Ｗ_g2は、約０．０２インチとい
う約０．０１５から０．０４インチの範囲にあってもよ
い。溝幅Ｗ_g1は、約０．１２５インチという約０．０４
から０．３インチの範囲にあってもよい。比Ｗ_g1：Ｗ_g2
は、約６：１という約２：１から２０：１の範囲にあっ
てもよい。

【００８５】外側中間区域４１４での隔壁４０８の幅Ｗ
_p2は、約０．１８インチという約０．１から０．３８５
インチの範囲にあってもよい。相応して、外側中間区域
４１４でのピッチＰ₂は、約０．２インチという約０．
０９から０．４インチの範囲にあってもよい。この故
に、外側中間区域４１４での研磨のために利用可能な表
面積は、全表面積の約７５％であってもよい。

【００８６】最外と内側中間の区域４１６、４１２での
隔壁幅Ｗ_p1は、約０．０７５インチという約０．０５か
ら０．１０インチの範囲にあってもよい。結果として、
最外と内側中間の区域４１６、４１２での研磨のために
利用可能な表面積は、区域４１６、４１２の全表面積の
約５０％であってもよい。

【００８７】図１９と図２０に示すように、溝は、最外
と内側中間の区域４１６、４１２で同一の幅Ｗ_g1を、外
側中間区域４１４で同一の幅Ｗ_g2を有する。その上、溝
４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃは、内側、外側中間と最
外の区域４１２、４１４、４１６で同一の深さＤ_gを有
することができる。加えて、溝は、それぞれの区域内で
同一のピッチであってもよい。相応して、図１９と２０
に示すように、それぞれの区域の各々内での隔壁の幅は
同一である。

【００８８】研磨パッド４００での溝４０４ａ、４０４
ｂ、４０４ｃの設計と構成の結果として、基板の最外同
心円領域は、基板の内側同心円区域より比較的遅いレー
トで研磨することができる。外側中間区域４１４に帰因
する研磨速度は、その区域がより狭い溝を、従って、活
動的表面積のより高い割合を含有し、しかし、なお、パ
ッド／基板の界面へ研磨スラリを供給する充分な溝を含
有する故に、より速い。

【００８９】対照的に、最外区域４１６と内側中間区域
４１２とに起因する研磨速度は、これらの区域が研磨の
ために利用可能な表面積を少なく有する故に、比較的よ
り遅い。基板の最外同心円領域が、比較的より遅い研磨
速度を与える最外と内側中間の区域４１６、４１２とに
より研磨される時間をより多く費やすように、研磨が導
かれ得る。相応して、基板の内側同心円領域は、比較的
より速い研磨速度を与える研磨パッドの外側中間区域４
１４により研磨される時間をより多く費やすことができ
る。

【００９０】このように、研磨パッド４００は、基板の
最外同心円領域でのいずれの帯域効果すなわちエッジ効
果を好都合なことに排除する、すなわち実質的に克服す
る。研磨パッド４００は、その上、基板の最外同心円領
域内での（研磨前）膜厚が、基板の内側同心円領域内で
の堆積された膜厚より薄い、一様でないつまり不均等な
膜堆積に関連する欠点を排除できる、すなわち実質的に
克服できる。

【００９１】図２１に示すように、研磨パッド５００
は、内側仮想線５０８により境界付けられる内側区域５
１０を含んでもよい。パッド５００は、外側仮想線５０
６とパッドの端部５１６とにより境界付けられる外側区
域５０２も含む。なお更に、パッド５００は、内側仮想
線５０８と外側仮想線５０６とにより境界付けられる中
間区域５０４を含む。内側と外側の区域５１０、５０２
は溝が無く、それに対し、中間区域５０４は、研磨パッ
ド５００の中心５１４の周りに同心である複数の実質的
に円形の溝５１２を含む。区域の半径方向幅は、研磨パ
ッド上に位置決めされる基板の端部が溝の無い内側と外
側の区域５１０、５０２の上にくるように選定される。
例えば、内側区域５１０は約３インチの半径Ｗ₁を有す
ることができ、中間区域５０４は約５から６インチの半
径方向幅Ｗ₂を、および外側区域５０２は約１から２イ
ンチの半径方向幅Ｗ₃を有してもよい。

【００９２】研磨パッド５００は、基板の最外同心円区
域でより遅い研磨速度を好都合なことに提供する。詳細
には、基板はパッド５００を横切り半径方向に振動され
るので、基板の最外同心円区域が、溝の無い内側と外側
の区域５１０、５０２で比較的より多い研磨時間を費や
すように、研磨プロセスが導かれる。その場合、研磨パ
ッド５００は、、端部急速研磨、研磨リング、または基
板の外側端部領域におけるより薄い膜、に関連する問題
を征服する、すなわち実質的に克服する。この研磨パッ
ドは、基板端部で過剰研磨される傾向である、露出され
た金属層を有する基板を研磨するために特に有益であ
る。

【００９３】図２２に示すように、研磨パッド６００
は、内側仮想線６０４により境界付けされる内側区域６
０２を含む。内側区域６０２は、例えば、約３インチの
半径Ｗ ₁を有する。パッド６００は、更に、外側仮想線
６１４とパッドの外側端部６２６とにより境界付けられ
る最外区域６２０を含む。最外区域６２０は、例えば、
約１インチの半径方向幅Ｗ₄を有する。研磨パッド６０
０は、更に、内側仮想線６０４と中間仮想線６０８とに
より境界付けられる内側中間区域６０６を含む。内側中
間区域６０６は、例えば、約４．５インチの半径方向幅
Ｗ₂を有する。研磨パッド６００は、なお更に、中間仮
想線６０８と外側仮想線６１４とにより境界付けられる
外側中間区域６１２を含む。外側中間区域６１２は、例
えば、約１．５インチの半径方向幅Ｗ₃を有する。

【００９４】最外区域６２０は、パッドの中心６２４の
周りに同心である複数の実質的に円形の溝６２２を含
む。内側中間区域６０６も、複数の実質的に円形同心の
溝６１０を含む。最内区域６０２は、溝が無い。

【００９５】外側中間区域６１２は、複数の実質的に円
形同心の溝６１６と複数の穴６１８とを含む。穴６１８
は、（本明細書に定義された円弧の場合のように）研磨
パッド６００の中心６２４の周りの曲率と無関係ないず
れの形状でもよい。例えば、穴は、形状が円形、または
楕円形であってよい。穴６１８は、溝６１６の間に位置
しても、溝と交差してもよい。

【００９６】穴６１８は、研磨パッドに穴を打抜くこと
により簡単に作成してもよい。穴６１８は、外側中間区
域６１２に起因する研磨速度を好都合なことに減じ、一
方で、研磨パッド上と基板／パッド界面とでの研磨スラ
リの分配を改善する。なお更に、穴６１８は、基板とパ
ッドとの間の表面応力を減じることにより基板をパッド
表面から取外すことを容易にする。

【００９７】円形の場合、穴は、約０．５インチの半径
を有することができ、外側中間区域６１２に歪んだ六角
形アレイで配設できる。内側と外側中間の区域での溝
は、約２０ミル (mils) の幅と約１２０ミルのピッチと
を有することができる。外側中間区域５１２での研磨の
ために利用可能な表面積は、全表面積の約３８％である
ことができる。

【００９８】研磨パッド６００は、外側中間区域６１２
に起因する研磨速度を好都合なことに減衰させる、つま
り低下させる。溝６１６と穴６１８が研磨のために利用
可能な表面積を減じる故に、研磨速度は外側中間区域６
１２で低下される。その場合、研磨パッド６００は、研
磨リング、エッジ効果、または端部急速研磨、に関連す
る問題を征服できる、すなわち実質的に克服できる。

【００９９】上記で説明した実施の形態の溝は、研磨パ
ッドと基板との間の真空と付着力形成 (adhesion-formi
ng) の表面応力とを減じる空気チャネルを提供する。穴
６１８も、そのような表面応力を減じる。研磨のために
利用可能な表面積が低減するので、同じ研磨結果を達成
するために、付随して研磨時間の増加が必要とされる。
研磨のために利用可能なパッドの表面積は、基板と接触
することができる全横断面表面積である。

【０１００】溝は、研磨表面に切削またはフライス加工
により形成できる。詳細には、フライス盤上の鋸歯刃
が、研磨表面に溝を切削することに使用できる。代替と
して、溝は、水圧または空圧プレスで研磨表面をエンボ
ス加工またはプレス加工することにより形成できる。比
較的単純な溝パターンは、高価な機械加工を回避する。
溝は、モールド型で研磨パッドを製作することによって
も形成できる。例えば、研磨パッドは、溝の逆形状を持
つモールド型で鋳造される重合反応で溝が形成できる。

【０１０１】上記で説明したように、スラリ／リンスア
ームがスラリを研磨表面に供給する。研磨パッドに形成
された連続的チャネルは、研磨パッドの方々へのスラリ
の移動を容易にする。従って、パッドのいずれの区域で
の過剰スラリが、溝構造により他の区域へ搬送でき、研
磨表面上のスラリのより均等な填補を提供する。それ故
に、スラリの分配が改善され、劣悪なスラリ分配に起因
する研磨速度のいずれの変動も減じるであろう。

【０１０２】加えて、溝は、研磨とコンディショニング
工程中に生成された廃棄材料がスラリ分配を妨害するで
あろう可能性を減らす。溝は、廃棄材料の研磨パッド表
面からの移動を容易にし、詰まりの可能性を減らす。溝
の幅は、スラリ／リンスアームからの噴霧リンスが廃棄
材料を効果的に溝をフラッシングすることを可能にす
る。

【０１０３】溝の深さは、研磨パッドの寿命を向上させ
る。上記で検討したように、コンディショニング処理
は、研磨パッドの表面から材料をすり減らし、取去り、
それによって、溝の深さを減じる。結果として，パッド
の寿命は、溝深さを増大することにより延長できる。

【０１０４】本発明は、図示され説明された実施の形態
に限定されない。むしろ、発明の範囲は付帯する特許請
求の範囲により定義される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、化学的機械研磨装置の分解斜視略図で
ある。

【図２】図２は、キャリアヘッドと研磨パッドとの断面
略図である。

【図３】図３は、同心円形の溝を有する研磨パッドの平
面略図である。

【図４】図４は、図３の研磨パッドの４−４断面略図で
ある。

【図５】図５は、らせん形の溝を使用する研磨パッドの
平面略図である。

【図６】図６は、異なる溝間隔の区域を有する研磨パッ
ドの平面略図である。

【図７】図７は、図６の研磨パッドの７−７断面図であ
る。

【図８】図８は、異なる溝幅のある区域を有する研磨パ
ッドの平面略図である。

【図９】図９は、図８の研磨パッドの９−９断面図であ
る。

【図１０】図１０は、異なる溝幅と異なる溝間隔とのあ
る区域を有する研磨パッドの平面略図である。

【図１１】図１１は、図１０の研磨パッドの１１−１１
断面図である。

【図１２】図１２は、らせん形の溝と異なる溝ピッチの
区域とを有する研磨パッドの平面略図である。

【図１３】図１３は、同心円形の溝と蛇行する溝とを有
する研磨パッドの平面略図である。

【図１４】図１４は、異なる半径中心を持つ円形の溝を
有する研磨パッドの平面略図である。

【図１５】図１５は、同心円形の溝と溝円弧分節とを有
する研磨パッドの平面略図である。

【図１６】図１６は、同心円形の溝とらせん形の溝との
両方を有する研磨パッドの平面略図である。

【図１７】図１７は、異なる溝間隔の区域を有する研磨
パッドの平面略図である。

【図１８】図１８は、図１７の研磨パッドの１８−１８
断面図である。

【図１９】図１９は、異なる溝幅の区域を有する研磨パ
ッドの平面略図である。

【図２０】図２０は、図１９の研磨パッドの２０−２０
断面図である。

【図２１】図２１は、内側と最外の同心円区域に溝の無
い研磨パッドの平面略図である。

【図２２】図２２は、中間同心円区域に穴を組合せた溝
を有する研磨パッドの平面略図である。

【符号の説明】

１０…基板、２０…研磨装置、２２…下部機械基部、２
３…テーブル上部、２５…研磨ステーション、２７…搬
送ステーション、３０…プラテン、３６…上部層、３８
…下部層、４０…パッドコンディショナ装置、４２…ア
ーム、４６…洗浄鉢、５０…スラリ、５２…スラリ／リ
ンス兼用アーム、５５…洗浄ステーション、６０…カラ
セル、６２…中心支柱、６４…カラセル軸、６６…カラ
セル支持プレート、６８…カバー、７０…キャリアヘッ
ドシステム、７２…半径方向スロット、７４…キャリア
駆動シャフト、７６…キャリアヘッド回転モータ、８０
…キャリアヘッド、８２…ハウジング組立体、８４…基
部組立体、８６…保持リング組立体、８８…可撓性膜、
１００…研磨パッド、１０２…研磨表面、１０４…同心
円形溝、１０６…隔壁、１１０…壁、１１２…基底部
分、１２０…研磨パッド、１２２…研磨表面、１２４…
らせん形の溝、１２６…らせん形隔壁、１４０…研磨パ
ッド、１４２…研磨表面、１４４…同心円形溝、１４６
…隔壁、１５２，１５４、１５６…中間区域、１６０…
研磨パッド、１６２…研磨表面、１６４…溝、１７０…
最内区域、１７２，１７４…中間区域、１７６…最外区
域、１８０…研磨パッド、１８２…研磨表面、１８４…
溝、１９０…最内区域、１９２，１９４…中間区域、１
９６…最外区域、２０４…らせん形の溝、２０６…らせ
ん形の隔壁、２１０…最内区域、２１２、２１４…中間
区域、２１６…最外区域、２２０…研磨パッド、２２２
…研磨表面、２２４…同心円形の溝、２３０…最内区
域、２３２，２３４…中間区域、２３６…最外区域、２
４０…研磨パッド、２４２…研磨表面、２４４…溝、２
４６…隔壁、２４８…中心点、２５０…最内区域、２５
２，２５４…中間区域、２５６…最外区域、２６０…研
磨パッド、２６２…研磨表面、２６４…溝円弧、２６６
…隔壁、２６８…同心円形の経路、２７０…最内区域、
２７２，２７４…中間区域、２７６…最外区域、２８０
…研磨パッド、２８２…研磨表面、２８４…円形の溝、
２８６…らせん形の隔壁、２９０…最内区域、２９２，
２９４…中間区域、２９６…最外区域、３００…研磨パ
ッド、３１０…最内区域、３１２，３１４…中間区域，
３１６…最外区域、４００…研磨パッド、４０４…円形
同心の溝、４０６…隔壁、４１０……最内区域、４１
２，４１４…中間区域、４１３…内側仮想線、４１５…
中間仮想線、４１６…最外区域、４１７…パッド端部、
４１９…外側仮想線、４２０…パッド中心、５００…パ
ッド、５０２、５０４…中間区域、５０６…外側仮想
線、５０８…内側仮想線、５１０…内側区域、５１２…
溝、５１４…中心、６００…研磨パッド、６０２…内側
区域、６０４…内側仮想線、６０６…中間区域、６０８
…中間仮想線、６１２…外側中間区域、６１６…円形同
心溝、６１８…穴、６２０…最外区域、６２４…パッド
の中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマスエイチ．オスターヘルドアメリカ合衆国，カリフォルニア州，マウンテンヴュー，バーバラアヴェニュー 1195 (72)発明者ドイルエドワードベネットアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンタクララ，マッキンレイドライヴ 3107 (72)発明者フレッドシー．レデカーアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，シオックスドライヴ 1801 (72)発明者ギネットアディエーゴアメリカ合衆国，カリフォルニア州，バークレイ，ボニータストリート 1438 ナンバー５ (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，サンノゼ，ロッセコート 536 (72)発明者カピラウィジェクーンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンタクララ，ワーバートンアヴェニュー 1771 ナンバー３ (72)発明者スタンディ．ツァイアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，デッカーテラス 5444 (72)発明者ベンジャミンエー．ボナーアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンマテオ，サウスエルドラドストリート 422

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学的機械研磨システムにおいて基板を
研磨するための研磨パッドであって：第１幅及び第１ピ
ッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有す
る第１研磨区域と；前記第１研磨区域を包囲し、第２幅
及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心
の溝を有する第２研磨区域と；を備え、前記第２研磨区
域は、前記研磨パッドの最外区域であり、前記第２幅は
前記第１幅より大きい；研磨パッド。
【請求項２】前記第２ピッチは、前記第１ピッチより
小さい、請求項１の研磨パッド。
【請求項３】第１の複数の隔壁が前記第１の複数の溝
を分離し、第２の複数の隔壁が前記第２の複数の溝を分
離し、前記第１研磨区域の表面積に対する前記第１の複
数の隔壁の表面積の比率は、前記第２研磨区域の表面積
に対する前記第２の複数の隔壁の表面積の比率より大き
い、請求項１の研磨パッド。
【請求項４】前記第１ピッチは、前記第２ピッチと実
質的に等しい、請求項１の研磨パッド。
【請求項５】化学的機械研磨システムにおいて基板を
研磨するための研磨パッドであって：第１幅及び第１ピ
ッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有す
る第１研磨区域と；前記第１研磨区域を包囲し、第２幅
及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心
の溝を有する第２研磨区域と；を備え、前記第２研磨区
域は、前記研磨パッドの最外同心円区域であり、前記第
２ピッチは前記第１ピッチより小さい；研磨パッド。
【請求項６】前記第２幅は、前記第１幅より大きい、
請求項５の研磨パッド。
【請求項７】第１の複数の隔壁が前記第１の複数の溝
を分離し、第２の複数の隔壁が前記第２の複数の溝を分
離し、前記第１研磨区域の表面積に対する前記第１の複
数の隔壁の表面積の比率は、前記第２研磨区域の表面積
に対する前記第２の複数の隔壁の表面積の比率より大き
い、請求項５の研磨パッド。
【請求項８】前記第１幅は、前記第２幅と実質的に等
しい、請求項５の研磨パッド。
【請求項９】化学的機械研磨システムにおいて基板を
研磨するための研磨パッドであって：第１幅及び第１ピ
ッチとを持つ第１の複数の実質的に円形同心の溝を有す
る第１研磨区域と；前記第２研磨区域を包囲し、第２幅
及び第２ピッチとを持つ第２の複数の実質的に円形同心
の溝を有する第２研磨区域と；を備え、前記第１幅は前
記第２幅より大きく、または前記第１ピッチは前記第２
ピッチより小さく、更に、前記第２研磨区域を包囲し、
第３幅及び第３ピッチとを持つ第３の複数の実質的に円
形同心の溝を有する第３研磨区域；を備え、前記第３の
ピッチと幅とは、それぞれ前記第１のピッチと幅とに実
質的に等しい；研磨パッド。
【請求項１０】前記第１ピッチは、前記第２ピッチよ
り小さい、請求項９の研磨パッド。
【請求項１１】前記第１幅は、前記第２幅と実質的に
等しい、請求項１０の研磨パッド。
【請求項１２】前記第１幅は、前記第２幅より大き
い、請求項９の研磨パッド。
【請求項１３】前記第１ピッチは、前記第２ピッチと
実質的に等しい、請求項１２の研磨パッド。
【請求項１４】第１の複数の隔壁が前記第１の複数の
溝を分離し、第２の複数の隔壁が前記第２の複数の溝を
分離し、さらに、第３の複数の隔壁が前記第３の複数の
溝を分離し、前記第１区域の表面積に対する前記第１の
複数の隔壁の表面積の第１比率は、約０．５から０．７
５の範囲にあり、前記第２区域の表面積に対する前記第
２の複数の隔壁の表面積の第２比率は約０．７５から
０．９５の範囲にあり、そして前記第３区域の表面積に
対する前記第３の複数の隔壁の表面積の第３比率は、約
０．５から０．７５の範囲にある、請求項１の研磨パッ
ド。
【請求項１５】前記第１と第３比率は約０．６９であ
り、前記第２比率は約０．８３である、請求項１４の研
磨パッド。
【請求項１６】化学的機械研磨システムにおいて基板
を研磨するための研磨パッドであって：第１の複数の円
形の溝を有する第１研磨区域と；第２の複数の円形の
溝、および前記第２の複数の円形の溝に散在される複数
の穴を有する第２研磨区域と；を備える研磨パッド。
【請求項１７】更に、第３の複数の円形の溝を有する
第３研磨区域を備える、請求項１６の研磨パッド。
【請求項１８】更に、溝無しまたは穴無しで形成され
る第４研磨区域を備える、請求項１６の研磨パッド。
【請求項１９】前記第３研磨区域は前記第４研磨区域
を包囲し、前記第２研磨区域は前記第３研磨区域を包囲
し、前記第１研磨区域は前記第２研磨区域を包囲する、
請求項１８の研磨パッド。
【請求項２０】化学的機械研磨システムにおいて基板
を研磨するための研磨パッドであって：溝を欠如する第
１研磨区域と；前記第２研磨区域を包囲し、複数の実質
的に円形同心の溝を有する第２研磨区域と；前記第２研
磨区域を包囲し、溝を欠如する第３研磨区域；を備える
研磨パッド。