JP2005500174A - 孔および／またはグルーブを有する化学的機械的研磨パッド - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨面上にスラリーを均一に分布させながら、該スラリーの排出速度を遅延することが可能な化学的機械的研磨プロセスに使用される研磨パッドを提供する。
【解決手段】開示されるのは、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成された化学的機械的研磨パッドである。該化学的機械的研磨パッドは、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円が、該研磨パッドの研磨面で形成されていることを特徴とする。該化学的機械的研磨パッドは、研磨プロセスの間のスラリーの流れを効率良く制御し、それにより研磨速度に関して該研磨プロセスにおける安定性を達成し、そしてウエハの平坦化の向上を達成する効果を提供する。
【選択図】図５
【解決手段】開示されるのは、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成された化学的機械的研磨パッドである。該化学的機械的研磨パッドは、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円が、該研磨パッドの研磨面で形成されていることを特徴とする。該化学的機械的研磨パッドは、研磨プロセスの間のスラリーの流れを効率良く制御し、それにより研磨速度に関して該研磨プロセスにおける安定性を達成し、そしてウエハの平坦化の向上を達成する効果を提供する。
【選択図】図５
Description
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing）プロセスにおいて使用される研磨パッドに関し、そしてより特には、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円がその研磨面で形成され化学的機械的研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
一般に、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、半導体装置製造プロセスにおいてグローバル平坦化（global planarization）を得るために使用される超精密／鏡面研磨方法である。そのようなＣＭＰによれば、スラリーが研磨パッドと研磨されるウエハとの間に供給されて、該ウエハの表面を化学的にエッチングする。該研磨パッドを使用して、該ウエハのエッチングされた表面が機械的に研磨される。
【０００３】
図１を参照すると、参照番号１により示される典型的なＣＭＰ装置が模式的に図示される。同様に、ＣＭＰ装置１を使用するＣＭＰ方法が図２で模式的に図示される。該ＣＭＰ方法は、化学的エッチング反応プロセスと機械的研磨プロセスとを含み、該プロセスはＣＭＰ装置１中に含まれる研磨パッド１０を使用して行われる。該化学的エッチング反応はスラリー４２により行われる。即ち、スラリー４２は研磨されるウエハ３０の表面と化学反応して、それにより該化学的エッチング反応に続く該機械的研磨プロセスが容易に行われることを可能にする役割を果たす。該機械的研磨プロセスにおいて、圧盤２０上に固定して取り付けられた研磨パッド１０は回転する。保持リング３２により堅固に保持されたウエハ３０は、振動しながら回転する。研磨粒子を含有するスラリーが、スラリー供給手段４０により研磨パッド１０に供給される。該供給されたスラリーは、研磨パッド１０とウエハ３０との間に導入される。該導入された研磨粒子は、研磨パッド１０とウエハ３０との間の相対回転速度の差により、ウエハ３０と摩擦接触して機械的研磨を行う。スラリー４２は、ナノメートル大の粒度を有する研磨粒子を含有するコロイド液である。このスラリー４２が、該研磨プロセスの間に研磨パッド１０上に広がる。研磨パッド１０が該研磨プロセスの間に回転すると、研磨パッド１０に供給されたスラリー４２は、研磨パッド１０の回転により引き起こされる遠心力のために、研磨パッド１０の周囲から外側に排出される。増大した研磨効率を達成するために、多くの研磨粒子が所望の長時間、研磨パッド１０の上面上に残存して、該ウエハの研磨に関与するべきである。即ち、研磨パッド１０は、スラリー４２をその表面上に可能な限り長時間保持させるべきである。
【０００４】
前記ＣＭＰパッドの回転の間に生成される遠心力は、前記研磨パッドの周縁に近い部位でより大きい。該研磨パッド上の異なる半径方向の位置の間のそのような遠心力の差異のために、該研磨パッド上のスラリーは、該研磨パッドの周縁に近づくにつれて増大した流速を示す。それ故、該スラリーは、該研磨パッドの半径方向において不均一に分布する。そのような該スラリーの不均一な分布のために、その研磨速度が該ウエハ表面と接触する該研磨パッドの半径方向の位置に依存して変化するので、前記ウエハは不均一に研磨される。そのような研磨速度における変化は、該ウエハの平坦化に影響する。結果として、該研磨パッドは、その中心部とその周縁部との間の研磨速度において顕著な差異を示す。この理由のために、該研磨パッド上でのスラリーの流れを制御することにより、該スラリーを該研磨パッド上で均一に分布させる必要がある。
【０００５】
前記研磨プロセスの間、前記ウエハは前記研磨パッドに対して押し付けられて、研磨粒子と摩擦接触するようになる。しかしながら、この圧力のために、該スラリーが該ウエハの中心部に到達することか困難となり得る。この理由のために、該スラリーは、該ウエハの周縁部での量と比較して、該ウエハの中心部で比較的少ない量で分布し得る。結果として、該ウエハは不均一に研磨される。
【０００６】
そのような問題を解決するために、所望の幅、深さ、および形状を有する孔またはグルーブがＣＭＰ研磨パッド上に形成された方法が提案されている。そのような孔またはグルーブは、研磨プロセスの間に連続して供給されるスラリーの流れおよび分布を制御するために作用する。
【０００７】
さて、研磨パッド上に従来形成された孔またはグルーブを、添付した図面と一緒に説明する。
【０００８】
図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図である。図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３ａおよび３ｂで表されるように、該研磨パッド上に形成されたグルーブは、それぞれ、異なる直径を有しながら半径方向に互いに均一に間隔を隔てた同心円の形態を有する。該研磨パッド上に連続して供給されるスラリーは、研磨パッドが回転すると共に生じる遠心力により外側へ移動させられる。結果として、該研磨プロセスの間、該スラリーは該同心円状グルーブ中に一時的に収集され、そしてその後、それらのグルーブから外側へ排出される。そのような同心円状グルーブの例は、米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている。この米国特許第５９８４７６９号明細書は、複数の同心円状グルーブまたは螺旋状グルーブが形成された研磨パッドを開示している。該研磨パッドは、それぞれ、異なる幅および異なる長さを有するグルーブが形成された複数のグルーブ領域に区分される。しかしながら、円形または螺旋状グルーブを有するそのような研磨パッドは、グルーブのみで形成された定まったパターンを有するので、ＣＭＰプロセスにおいて要求される様々な条件と合致することができない。
【特許文献１】
米国特許第５９８４７６９号明細書
【０００９】
図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図である。図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図である。図４ａの研磨パッドにおいて、複数の孔が規則的に配設される。該研磨パッド上に配設された孔は供給されたスラリーを貯蔵し、それにより遠心力により引き起こされる貯蔵されたスラリーの排出を遅延させる。米国特許第５８５３３１７号明細書は、物体を研磨する研磨面の役割を果たす第一表面でグルーブが、また定盤に固定して取り付けられる第二表面でグルーブが形成され、第二表面で形成されたグルーブが第一表面で形成されたグルーブより大きな寸法を有する研磨パッドを開示している。また、米国特許第５３２９７３４号明細書は、複数の小孔が形成された第一領域、および複数の開口が形成された第二領域を有する研磨パッドを開示している。
【特許文献２】
米国特許第５８５３３１７号明細書
【特許文献３】
米国特許第５３２９７３４号明細書
【００１０】
互いに均一に間隔を隔てたグルーブまたは孔を有する従来の研磨パッドの場合、該研磨パッド上に供給されるスラリーは、該研磨パッドがウエハと接触する領域で、研磨されるウエハの中心部に向けて流れるのが妨害される。結果として、研磨速度の低下が該ウエハの中心部で生じる。
【００１１】
他方、同心円状グルーブを有する従来の研磨パッドの場合、他の従来の研磨パッドと比較して、遠心力に対して前記スラリーを保持することが可能な垂直グルーブ壁を有する部分的に閉鎖された構造を各グルーブが有するので、優れたスラリー貯蔵能力が得られる。しかしながら、この研磨パッドは、各グルーブが該研磨パッドの厚さの１／４に相当する不十分な深さを有するという欠点を有する。
【００１２】
上述の従来の研磨パッド上に形成されたグルーブまたは孔は同心円または格子のような定まったパターンを有するので、スラリーの流れを効率良く制御することが可能なグルーブパターンを形成することは困難である。貫通ピンを使用する貫通孔の形成方法によれば、該貫通孔は定まった形状を有する。該孔は単純かつ定まったパターンを有するので、ＣＭＰプロセスにおいて望まれる様々な孔のパターンを有するようにそれらを配設することは困難である。
【００１３】
従って、そのような問題を解決するために、遠心力およびウエハの位置のような与えられた研磨プロセス条件を考慮してグルーブまたは孔の形状、密度および分布を設計することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
発明の開示
従って、本発明の目的は、前記研磨面上に前記スラリーを均一に分布させながら、研磨面上に供給されたスラリーの排出速度を遅延することが可能な孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰプロセスのためのＣＭＰパッドを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＣＭＰプロセスの間に前記研磨パッド上に供給されたスラリーの流れを効率良く制御することが可能な孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に従うと、これらの目的は、ＣＭＰプロセスに使用されるＣＭＰパッドであって、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円が、該パッドの研磨面で形成されているＣＭＰパッドを提供することにより達成される。
【００１７】
図面の簡単な説明
図１は、典型的なＣＭＰ装置の配置および該ＣＭＰ装置を使用して行われる研磨方法を図示する概略図であり、
図２は、ＣＭＰ法の概念を図示する概略図であり、
図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図であり、
図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図であり、
図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図であり、
図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図であり、
図５は、本発明に従って形成されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせの様々な形状を図示する概略図であり、
図６ａないし６ｄは、それぞれ、グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図であり、
図７は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を有する研磨パッドを図示する概略図であり、
図８は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有する二つの半径領域に区分された研磨パッドを図示する概略図であり、そして
図９および１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明を実施するための最良の形態
さて、本発明を、添付した図面を参照して、その構成および機能に関して詳細に説明する。
【００１９】
本発明によれば、その研磨面で、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円を有するＣＭＰパッドが提供される。図５を参照すると、本発明に従い同心円の形態で配設されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせのような様々な形状が図示される。
【００２０】
本発明によれば、所望の幅および所望の深さを各々有する連続したグルーブが、それぞれ、同心円の形態を有するように形成され得る。そのような連続したグルーブは、米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている。米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている研磨パッドの場合、均一に間隔を隔てた複数の同心円状グルーブが形成される。
【００２１】
本発明によれば、所望の幅、深さおよび長さを各々有する不連続なグルーブが、互いに間隔を隔てながら規則正しく配設されて形成され得る。これらのグルーブは、所定の距離だけ互いに均一に間隔を隔て得る。さもなくば、該グルーブは、互いに均一にまたは不均一に間隔を隔てながら、規則的にまたは不規則に配設され得る。同様に、該グルーブは、それぞれ、異なる深さ、幅、または長さを有し得る。典型的に、各グルーブは、矩形の断面形状を有し得る。当然に、各グルーブは、例えば逆三角形のような他の断面形状を有し得る。
【００２２】
さもなくば、本発明に従い、所望の深さおよび直径を有する複数の孔が、隣接するものとの中心の間の均一な間隔を有するように配設され得る。隣接する孔の間の間隔が孔の半径より小さい場合、該孔は連続した配置を有する。隣接する孔の間の間隔は、増大または減少されるように調節されることができる。加えて、本発明の研磨パッドは、ｒ１の距離だけ互いに間隔を隔てた少なくとも二つの孔を各々有する孔群を有し得る。この場合、該孔群はｒ２の所望の距離（ｒ２＞ｒ１）だけ互いに均一に間隔を隔てながら、規則的に配置され得る。この場合、該孔はまた、グルーブと同様に、互いに不均一に間隔を隔て得る。また、該孔は、それぞれ、異なる深さ、直径、または形状を有し得る。
【００２３】
本発明に従うと、孔およびグルーブのが組み合わせが形成され得る。孔およびグルーブの組み合わせは、様々なパターンを有するグルーブおよび孔の組み合わせを含み得る。即ち、本発明の研磨パッドは、孔およびグルーブの組み合わせにより各々形成される数多くの異なるパターンを有し得る。例えば、所望の深さおよび直径を各々有する孔並びに所望の深さ、幅、および長さを各々有するグルーブが、互いに間隔を隔てながら交互に配設され得る。
【００２４】
グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成される各パターンは、同心円を形成する。グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成される同心円のような様々な例が、それぞれ、図６ａないし６ｄで図示される。
【００２５】
図６ａは、互いに均一に間隔を隔てながら所望の幅および長さを有する複数のグルーブにより形成される同心円を表す。図６ｂは、互いに均一に間隔を隔てながら所望の幅および長さを有する複数の孔により形成される同心円を表す。図６ｃおよび６ｄは、それぞれ、グルーブおよび孔の組み合わせにより各々形成される同心円を表す。図６ｃの同心円において、互いに均一に間隔を隔てながら一つのグルーブが一つの孔と交互に並ぶように、グルーブおよび孔が規則的に配設される。図６ｄの同心円において、互いに均一に間隔を隔てながら二つの孔が一つのグルーブと交互に並ぶように、グルーブおよび孔が規則的に配設される。
【００２６】
図６ａないし６ｄにおいてそれぞれ表される同心円は、図解目的のためのみである。本発明に従い、様々な形状を有する孔、グルーブまたはそれらの組み合わせから各々なる様々なパターンを有する同心円を形成することが可能である。
【００２７】
それ故、本発明のＣＭＰパッドは、グルーブ、孔またはそれらの組み合わせを各々有する異なる直径の複数の同心円が形成され得る。
【００２８】
本発明によれば、前記研磨パッド上に形成される同心円は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる同一または異なるパターンを有し得る。また、該同心円は、他の領域で異なるパターンを有しながら、該研磨パッドのある領域で同一のパターンを有し得る。
【００２９】
前記研磨パッド上に形成される隣接する同心円間の間隔は、均一または不均一であり得る。また、該円の間隔は、該円の半径に従い徐々に変化し得る。例えば、該円の間隔は、該円の半径の増加に反比例しながら、該研磨パッドの中心部から周縁部へと徐々に減少し得る。
【００３０】
図７は、複数の孔を各々有する異なる直径の複数の同心円が形成された研磨パッドを図示する。この場合、該同心円の孔は、同一の直径および同一の孔間隔を有する。該同心円は同一の円間隔をも有する。当然に、各同心円を形成する孔の深さ、直径または間隔、または該円の間隔を調節することにより様々な変更が可能であり、それにより、該研磨パッドの孔のパターンを変化させることが可能である。
【００３１】
本発明に従うと、前記研磨パッドは、複数の半径領域に区分され得る。図８を参照すると、二つの半径領域に区分された研磨パッドが図示される。
【００３２】
前記研磨パッドの各半径領域は、同一のパターンを有しながら異なる直径を有する複数の同心円が形成され得る。該半径領域は、グルーブまたは孔の異なるパターン、即ち異なる深さ、幅または間隔を有し得る。
【００３３】
例えば、前記研磨パッドは、半径ｒ0を有する円の対向する両側でそれぞれ規定される内側および外側の半径領域に区分され得る。該内側半径領域は該半径ｒ0より小さな半径を有し（ｒ＜ｒ0）、一方、該外側半径領域は該半径とにｒ0より大きな半径を有する（ｒ＞ｒ0）。該内側および外側の半径領域の各々は、同一直径および同一の孔間隔を有する孔からなりながら、異なる半径を有する同心円が形成される。該外側半径領域は、該内側半径領域のものより大きな孔の直径および孔間隔を有し得る。
【００３４】
図９および１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを有する異なる直径の複数の同心円が各々形成されたＣＭＰパッドに関連する本発明の態様を図示する。
【００３５】
何れの場合にも、孔および／またはグルーブは、与えられた研磨プロセス条件に最適に合致することが可能な様々なパターンを有するように形成されることができる。
【００３６】
好ましくは、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせの形成は、レーザー加工プロセスを使用して達成される。該レーザー加工プロセスは、複雑な構造を有する孔またはグルーブを正確に加工し、該孔および／またはグルーブに滑らかな内面を有さしめ、そして該孔および／またはグルーブの形状、寸法、および深さを容易に調節することが可能であるという利点を提供する。
【００３７】
当然に、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせの加工は、本発明に従い機械的手段を使用して切削またはフライス削りのプロセスにより達成され得る。また、該加工プロセスは、レーザー加工方法と機械的加工方法との組み合わせを使用して達成され得る。
【００３８】
産業上の利用可能性
上述の説明から明らかなように、本発明は、研磨面上に供給されたスラリーの排出速度を遅延させ、該研磨面上に該スラリーを均一に分布させ、そしてＣＭＰプロセスの間の該スラリーの流れを効率良く制御し、それにより所望の研磨速度を安定に維持し、そして改良された平坦化を達成することが可能な、様々な形状、寸法、およびパターンを有する孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰプロセスのための研磨パッドを提供する。
【００３９】
本発明の好ましい態様が、ＣＭＰプロセスにおいて使用される研磨パッド上に形成される孔および／またはグルーブに関して、説明目的のために開示されたけれども、付随する特許請求の範囲に開示された発明の範囲および思想から逸脱すること無く、様々な変更、追加および置換が可能であると当業者は考えるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、典型的なＣＭＰ装置の配置および該ＣＭＰ装置を使用して行われる研磨方法を図示する概略図である。
【図２】図２は、ＣＭＰ法の概念を図示する概略図である。
【図３ａ】図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４ａ】図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図である。
【図５】図５は、本発明に従って形成されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせの様々な形状を図示する概略図である。
【図６ａ】図６ａは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｂ】図６ｂは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｃ】図６ｃは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｄ】図６ｄは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図７】図７は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を有する研磨パッドを図示する概略図である。
【図８】図８は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有する二つの半径領域に区分された研磨パッドを図示する概略図である。
【図９】図９は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
【図１０】図１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
【０００１】
技術分野
本発明は、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing）プロセスにおいて使用される研磨パッドに関し、そしてより特には、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円がその研磨面で形成され化学的機械的研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
一般に、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）は、半導体装置製造プロセスにおいてグローバル平坦化（global planarization）を得るために使用される超精密／鏡面研磨方法である。そのようなＣＭＰによれば、スラリーが研磨パッドと研磨されるウエハとの間に供給されて、該ウエハの表面を化学的にエッチングする。該研磨パッドを使用して、該ウエハのエッチングされた表面が機械的に研磨される。
【０００３】
図１を参照すると、参照番号１により示される典型的なＣＭＰ装置が模式的に図示される。同様に、ＣＭＰ装置１を使用するＣＭＰ方法が図２で模式的に図示される。該ＣＭＰ方法は、化学的エッチング反応プロセスと機械的研磨プロセスとを含み、該プロセスはＣＭＰ装置１中に含まれる研磨パッド１０を使用して行われる。該化学的エッチング反応はスラリー４２により行われる。即ち、スラリー４２は研磨されるウエハ３０の表面と化学反応して、それにより該化学的エッチング反応に続く該機械的研磨プロセスが容易に行われることを可能にする役割を果たす。該機械的研磨プロセスにおいて、圧盤２０上に固定して取り付けられた研磨パッド１０は回転する。保持リング３２により堅固に保持されたウエハ３０は、振動しながら回転する。研磨粒子を含有するスラリーが、スラリー供給手段４０により研磨パッド１０に供給される。該供給されたスラリーは、研磨パッド１０とウエハ３０との間に導入される。該導入された研磨粒子は、研磨パッド１０とウエハ３０との間の相対回転速度の差により、ウエハ３０と摩擦接触して機械的研磨を行う。スラリー４２は、ナノメートル大の粒度を有する研磨粒子を含有するコロイド液である。このスラリー４２が、該研磨プロセスの間に研磨パッド１０上に広がる。研磨パッド１０が該研磨プロセスの間に回転すると、研磨パッド１０に供給されたスラリー４２は、研磨パッド１０の回転により引き起こされる遠心力のために、研磨パッド１０の周囲から外側に排出される。増大した研磨効率を達成するために、多くの研磨粒子が所望の長時間、研磨パッド１０の上面上に残存して、該ウエハの研磨に関与するべきである。即ち、研磨パッド１０は、スラリー４２をその表面上に可能な限り長時間保持させるべきである。
【０００４】
前記ＣＭＰパッドの回転の間に生成される遠心力は、前記研磨パッドの周縁に近い部位でより大きい。該研磨パッド上の異なる半径方向の位置の間のそのような遠心力の差異のために、該研磨パッド上のスラリーは、該研磨パッドの周縁に近づくにつれて増大した流速を示す。それ故、該スラリーは、該研磨パッドの半径方向において不均一に分布する。そのような該スラリーの不均一な分布のために、その研磨速度が該ウエハ表面と接触する該研磨パッドの半径方向の位置に依存して変化するので、前記ウエハは不均一に研磨される。そのような研磨速度における変化は、該ウエハの平坦化に影響する。結果として、該研磨パッドは、その中心部とその周縁部との間の研磨速度において顕著な差異を示す。この理由のために、該研磨パッド上でのスラリーの流れを制御することにより、該スラリーを該研磨パッド上で均一に分布させる必要がある。
【０００５】
前記研磨プロセスの間、前記ウエハは前記研磨パッドに対して押し付けられて、研磨粒子と摩擦接触するようになる。しかしながら、この圧力のために、該スラリーが該ウエハの中心部に到達することか困難となり得る。この理由のために、該スラリーは、該ウエハの周縁部での量と比較して、該ウエハの中心部で比較的少ない量で分布し得る。結果として、該ウエハは不均一に研磨される。
【０００６】
そのような問題を解決するために、所望の幅、深さ、および形状を有する孔またはグルーブがＣＭＰ研磨パッド上に形成された方法が提案されている。そのような孔またはグルーブは、研磨プロセスの間に連続して供給されるスラリーの流れおよび分布を制御するために作用する。
【０００７】
さて、研磨パッド上に従来形成された孔またはグルーブを、添付した図面と一緒に説明する。
【０００８】
図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図である。図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３ａおよび３ｂで表されるように、該研磨パッド上に形成されたグルーブは、それぞれ、異なる直径を有しながら半径方向に互いに均一に間隔を隔てた同心円の形態を有する。該研磨パッド上に連続して供給されるスラリーは、研磨パッドが回転すると共に生じる遠心力により外側へ移動させられる。結果として、該研磨プロセスの間、該スラリーは該同心円状グルーブ中に一時的に収集され、そしてその後、それらのグルーブから外側へ排出される。そのような同心円状グルーブの例は、米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている。この米国特許第５９８４７６９号明細書は、複数の同心円状グルーブまたは螺旋状グルーブが形成された研磨パッドを開示している。該研磨パッドは、それぞれ、異なる幅および異なる長さを有するグルーブが形成された複数のグルーブ領域に区分される。しかしながら、円形または螺旋状グルーブを有するそのような研磨パッドは、グルーブのみで形成された定まったパターンを有するので、ＣＭＰプロセスにおいて要求される様々な条件と合致することができない。
【特許文献１】
米国特許第５９８４７６９号明細書
【０００９】
図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図である。図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図である。図４ａの研磨パッドにおいて、複数の孔が規則的に配設される。該研磨パッド上に配設された孔は供給されたスラリーを貯蔵し、それにより遠心力により引き起こされる貯蔵されたスラリーの排出を遅延させる。米国特許第５８５３３１７号明細書は、物体を研磨する研磨面の役割を果たす第一表面でグルーブが、また定盤に固定して取り付けられる第二表面でグルーブが形成され、第二表面で形成されたグルーブが第一表面で形成されたグルーブより大きな寸法を有する研磨パッドを開示している。また、米国特許第５３２９７３４号明細書は、複数の小孔が形成された第一領域、および複数の開口が形成された第二領域を有する研磨パッドを開示している。
【特許文献２】
米国特許第５８５３３１７号明細書
【特許文献３】
米国特許第５３２９７３４号明細書
【００１０】
互いに均一に間隔を隔てたグルーブまたは孔を有する従来の研磨パッドの場合、該研磨パッド上に供給されるスラリーは、該研磨パッドがウエハと接触する領域で、研磨されるウエハの中心部に向けて流れるのが妨害される。結果として、研磨速度の低下が該ウエハの中心部で生じる。
【００１１】
他方、同心円状グルーブを有する従来の研磨パッドの場合、他の従来の研磨パッドと比較して、遠心力に対して前記スラリーを保持することが可能な垂直グルーブ壁を有する部分的に閉鎖された構造を各グルーブが有するので、優れたスラリー貯蔵能力が得られる。しかしながら、この研磨パッドは、各グルーブが該研磨パッドの厚さの１／４に相当する不十分な深さを有するという欠点を有する。
【００１２】
上述の従来の研磨パッド上に形成されたグルーブまたは孔は同心円または格子のような定まったパターンを有するので、スラリーの流れを効率良く制御することが可能なグルーブパターンを形成することは困難である。貫通ピンを使用する貫通孔の形成方法によれば、該貫通孔は定まった形状を有する。該孔は単純かつ定まったパターンを有するので、ＣＭＰプロセスにおいて望まれる様々な孔のパターンを有するようにそれらを配設することは困難である。
【００１３】
従って、そのような問題を解決するために、遠心力およびウエハの位置のような与えられた研磨プロセス条件を考慮してグルーブまたは孔の形状、密度および分布を設計することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
発明の開示
従って、本発明の目的は、前記研磨面上に前記スラリーを均一に分布させながら、研磨面上に供給されたスラリーの排出速度を遅延することが可能な孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰプロセスのためのＣＭＰパッドを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＣＭＰプロセスの間に前記研磨パッド上に供給されたスラリーの流れを効率良く制御することが可能な孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に従うと、これらの目的は、ＣＭＰプロセスに使用されるＣＭＰパッドであって、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円が、該パッドの研磨面で形成されているＣＭＰパッドを提供することにより達成される。
【００１７】
図面の簡単な説明
図１は、典型的なＣＭＰ装置の配置および該ＣＭＰ装置を使用して行われる研磨方法を図示する概略図であり、
図２は、ＣＭＰ法の概念を図示する概略図であり、
図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図であり、
図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図であり、
図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図であり、
図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図であり、
図５は、本発明に従って形成されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせの様々な形状を図示する概略図であり、
図６ａないし６ｄは、それぞれ、グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図であり、
図７は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を有する研磨パッドを図示する概略図であり、
図８は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有する二つの半径領域に区分された研磨パッドを図示する概略図であり、そして
図９および１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明を実施するための最良の形態
さて、本発明を、添付した図面を参照して、その構成および機能に関して詳細に説明する。
【００１９】
本発明によれば、その研磨面で、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円を有するＣＭＰパッドが提供される。図５を参照すると、本発明に従い同心円の形態で配設されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせのような様々な形状が図示される。
【００２０】
本発明によれば、所望の幅および所望の深さを各々有する連続したグルーブが、それぞれ、同心円の形態を有するように形成され得る。そのような連続したグルーブは、米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている。米国特許第５９８４７６９号明細書で開示されている研磨パッドの場合、均一に間隔を隔てた複数の同心円状グルーブが形成される。
【００２１】
本発明によれば、所望の幅、深さおよび長さを各々有する不連続なグルーブが、互いに間隔を隔てながら規則正しく配設されて形成され得る。これらのグルーブは、所定の距離だけ互いに均一に間隔を隔て得る。さもなくば、該グルーブは、互いに均一にまたは不均一に間隔を隔てながら、規則的にまたは不規則に配設され得る。同様に、該グルーブは、それぞれ、異なる深さ、幅、または長さを有し得る。典型的に、各グルーブは、矩形の断面形状を有し得る。当然に、各グルーブは、例えば逆三角形のような他の断面形状を有し得る。
【００２２】
さもなくば、本発明に従い、所望の深さおよび直径を有する複数の孔が、隣接するものとの中心の間の均一な間隔を有するように配設され得る。隣接する孔の間の間隔が孔の半径より小さい場合、該孔は連続した配置を有する。隣接する孔の間の間隔は、増大または減少されるように調節されることができる。加えて、本発明の研磨パッドは、ｒ１の距離だけ互いに間隔を隔てた少なくとも二つの孔を各々有する孔群を有し得る。この場合、該孔群はｒ２の所望の距離（ｒ２＞ｒ１）だけ互いに均一に間隔を隔てながら、規則的に配置され得る。この場合、該孔はまた、グルーブと同様に、互いに不均一に間隔を隔て得る。また、該孔は、それぞれ、異なる深さ、直径、または形状を有し得る。
【００２３】
本発明に従うと、孔およびグルーブのが組み合わせが形成され得る。孔およびグルーブの組み合わせは、様々なパターンを有するグルーブおよび孔の組み合わせを含み得る。即ち、本発明の研磨パッドは、孔およびグルーブの組み合わせにより各々形成される数多くの異なるパターンを有し得る。例えば、所望の深さおよび直径を各々有する孔並びに所望の深さ、幅、および長さを各々有するグルーブが、互いに間隔を隔てながら交互に配設され得る。
【００２４】
グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成される各パターンは、同心円を形成する。グルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成される同心円のような様々な例が、それぞれ、図６ａないし６ｄで図示される。
【００２５】
図６ａは、互いに均一に間隔を隔てながら所望の幅および長さを有する複数のグルーブにより形成される同心円を表す。図６ｂは、互いに均一に間隔を隔てながら所望の幅および長さを有する複数の孔により形成される同心円を表す。図６ｃおよび６ｄは、それぞれ、グルーブおよび孔の組み合わせにより各々形成される同心円を表す。図６ｃの同心円において、互いに均一に間隔を隔てながら一つのグルーブが一つの孔と交互に並ぶように、グルーブおよび孔が規則的に配設される。図６ｄの同心円において、互いに均一に間隔を隔てながら二つの孔が一つのグルーブと交互に並ぶように、グルーブおよび孔が規則的に配設される。
【００２６】
図６ａないし６ｄにおいてそれぞれ表される同心円は、図解目的のためのみである。本発明に従い、様々な形状を有する孔、グルーブまたはそれらの組み合わせから各々なる様々なパターンを有する同心円を形成することが可能である。
【００２７】
それ故、本発明のＣＭＰパッドは、グルーブ、孔またはそれらの組み合わせを各々有する異なる直径の複数の同心円が形成され得る。
【００２８】
本発明によれば、前記研磨パッド上に形成される同心円は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる同一または異なるパターンを有し得る。また、該同心円は、他の領域で異なるパターンを有しながら、該研磨パッドのある領域で同一のパターンを有し得る。
【００２９】
前記研磨パッド上に形成される隣接する同心円間の間隔は、均一または不均一であり得る。また、該円の間隔は、該円の半径に従い徐々に変化し得る。例えば、該円の間隔は、該円の半径の増加に反比例しながら、該研磨パッドの中心部から周縁部へと徐々に減少し得る。
【００３０】
図７は、複数の孔を各々有する異なる直径の複数の同心円が形成された研磨パッドを図示する。この場合、該同心円の孔は、同一の直径および同一の孔間隔を有する。該同心円は同一の円間隔をも有する。当然に、各同心円を形成する孔の深さ、直径または間隔、または該円の間隔を調節することにより様々な変更が可能であり、それにより、該研磨パッドの孔のパターンを変化させることが可能である。
【００３１】
本発明に従うと、前記研磨パッドは、複数の半径領域に区分され得る。図８を参照すると、二つの半径領域に区分された研磨パッドが図示される。
【００３２】
前記研磨パッドの各半径領域は、同一のパターンを有しながら異なる直径を有する複数の同心円が形成され得る。該半径領域は、グルーブまたは孔の異なるパターン、即ち異なる深さ、幅または間隔を有し得る。
【００３３】
例えば、前記研磨パッドは、半径ｒ0を有する円の対向する両側でそれぞれ規定される内側および外側の半径領域に区分され得る。該内側半径領域は該半径ｒ0より小さな半径を有し（ｒ＜ｒ0）、一方、該外側半径領域は該半径とにｒ0より大きな半径を有する（ｒ＞ｒ0）。該内側および外側の半径領域の各々は、同一直径および同一の孔間隔を有する孔からなりながら、異なる半径を有する同心円が形成される。該外側半径領域は、該内側半径領域のものより大きな孔の直径および孔間隔を有し得る。
【００３４】
図９および１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを有する異なる直径の複数の同心円が各々形成されたＣＭＰパッドに関連する本発明の態様を図示する。
【００３５】
何れの場合にも、孔および／またはグルーブは、与えられた研磨プロセス条件に最適に合致することが可能な様々なパターンを有するように形成されることができる。
【００３６】
好ましくは、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせの形成は、レーザー加工プロセスを使用して達成される。該レーザー加工プロセスは、複雑な構造を有する孔またはグルーブを正確に加工し、該孔および／またはグルーブに滑らかな内面を有さしめ、そして該孔および／またはグルーブの形状、寸法、および深さを容易に調節することが可能であるという利点を提供する。
【００３７】
当然に、孔、グルーブまたはそれらの組み合わせの加工は、本発明に従い機械的手段を使用して切削またはフライス削りのプロセスにより達成され得る。また、該加工プロセスは、レーザー加工方法と機械的加工方法との組み合わせを使用して達成され得る。
【００３８】
産業上の利用可能性
上述の説明から明らかなように、本発明は、研磨面上に供給されたスラリーの排出速度を遅延させ、該研磨面上に該スラリーを均一に分布させ、そしてＣＭＰプロセスの間の該スラリーの流れを効率良く制御し、それにより所望の研磨速度を安定に維持し、そして改良された平坦化を達成することが可能な、様々な形状、寸法、およびパターンを有する孔、グルーブまたはそれらの組み合わせが形成されたＣＭＰプロセスのための研磨パッドを提供する。
【００３９】
本発明の好ましい態様が、ＣＭＰプロセスにおいて使用される研磨パッド上に形成される孔および／またはグルーブに関して、説明目的のために開示されたけれども、付随する特許請求の範囲に開示された発明の範囲および思想から逸脱すること無く、様々な変更、追加および置換が可能であると当業者は考えるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、典型的なＣＭＰ装置の配置および該ＣＭＰ装置を使用して行われる研磨方法を図示する概略図である。
【図２】図２は、ＣＭＰ法の概念を図示する概略図である。
【図３ａ】図３ａは、同心円の形態をそれぞれ有するグルーブが形成された研磨パッドを図示する概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４ａ】図４ａは、従来の構造を有する孔が形成された研磨パッドを図示する概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図４ａで表される孔を図示する断面図である。
【図５】図５は、本発明に従って形成されたグルーブ、孔またはそれらの組み合わせの様々な形状を図示する概略図である。
【図６ａ】図６ａは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｂ】図６ｂは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｃ】図６ｃは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図６ｄ】図６ｄは、それぞれグルーブ、孔またはそれらの組み合わせにより形成された同心円の様々な例を図示する概略図である。
【図７】図７は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を有する研磨パッドを図示する概略図である。
【図８】図８は、複数の孔から各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有する二つの半径領域に区分された研磨パッドを図示する概略図である。
【図９】図９は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
【図１０】図１０は、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせから各々なる異なる直径の複数の同心円を各々有するＣＭＰパッドをそれぞれ図示する概略図である。
Claims (12)
- 化学的機械的研磨プロセスに使用される化学的機械的研磨パッドであって、グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせを各々有する複数の同心円が該パッドの研磨面で形成されている、化学的機械的研磨パッド。
- 前記同心円の各々は互いに間隔を隔てて配設された複数の不連続なグルーブを有し、該グルーブの各々は所望の深さ、所望の幅、および所望の長さを有する、請求項１記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記グルーブはその深さ、幅、および長さの少なくとも一つで異なる、請求項２記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記グルーブの隣接するものとの間に規定される間隔は均一または不均一である、請求項２記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記同心円の各々は互いに間隔を隔てて配設された複数の孔を有し、該孔の各々は所望の深さおよび所望の直径を有する、請求項１記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記孔はその深さ、その直径、および隣接するものとの間に規定されるその間隔の少なくとも一つで異なる、請求項５記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記同心円の各々は所望の深さ、所望の直径、および隣接するものとの間に規定される所望の間隔を有する孔と、所望の深さ、所望の幅、および所望の長さを有するグルーブとの組み合わせを有し、該孔およびグルーブは互いに間隔を隔てながら交互に配設されて、少なくとも一つの孔と一つのグルーブとが交互に並ぶ、請求項１記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記同心円は互いに均一に間隔を隔てている、請求項１ないし７のうちのいずれか一項に記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記同心円は互いに不均一に間隔を隔てており、該同心円の隣接するものとの間に規定される間隔は前記パッドの中心部から該パッドの周縁部へと徐々に減少する、請求項１ないし７のうちのいずれか一項に記載の化学的機械的研磨パッド。
- 前記グルーブ、孔、またはそれらの組み合わせはレーザーにより加工される、請求項１ないし７のうちのいずれか一項に記載の化学的機械的研磨パッド。
- 化学的機械的研磨プロセスに使用される化学的機械的研磨パッドであって、該パッドは同一のパターンのグルーブ、孔またはそれらの組み合わせを有する異なる直径の複数の同心円が各々形成された少なくとも二つの半径領域に区分され、該半径領域の各々のパターンは残る半径領域のパターンと異なる、化学的機械的研磨パッド。
- 化学的機械的研磨プロセスに使用される化学的機械的研磨パッドであって、該パッドはグルーブ、孔またはそれらの組み合わせを各々有する異なる直径の均一に間隔をおいた複数の同心円が各々形成された少なくとも二つの半径領域に区分され、該半径領域の各々における該同心円の隣接するものとの間の間隔は残る半径領域のものと異なる、化学的機械的研磨パッド。
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