JP2016165795A - 同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッド - Google Patents

同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッド Download PDF

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Abstract

【課題】ＣＭＰにおいて研磨される基板にわたるスラリーベースの研磨プロセスの改善された平均化、研磨パッド上へのスラリーの滞留を改善した研磨パッドを提供する【解決手段】同心または略同心の多角形溝パターン３０４を有する研磨パッド３００および研磨パッドを加工する方法もまた説明されている。基板を研磨するための研磨パッドは、研磨体を含む。研磨体は、研磨表面３０２および裏側表面を有する。研磨表面は、同心または略同心の多角形を含む溝のパターンを有する。溝のパターンは、最内多角形３０６から最外多角形３０８まで連続する半径方向溝を有していない。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）、特に、同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッドの分野に関する。
一般に、ＣＭＰと略記される化学機械的平坦化または化学機械的研磨は、半導体ウエハまたは他の基板を平坦化するための半導体加工において使用される技法である。
このプロセスは、摩耗性および腐食性化学スラリー（一般に、コロイド）と併せて、研磨パッドと、一般的には、ウエハより大きい直径の保定リングとを使用する。研磨パッドおよびウエハは、動的研磨ヘッドによって一緒に押圧され、プラスチック保定リングによって適所に保持される。動的研磨ヘッドは、研磨の間、回転させられる。このアプローチは、材料の除去を補助し、任意の不規則なトポグラフィも均等化し、ウエハを平坦または平面にすることに資する。これは、付加的回路要素の形成のためのウエハを設定するために必要であり得る。例えば、これは、表面全体をフォトリソグラフィシステムの被写界深さ内に持って来るために、またはその位置に基づいて材料を選択的に除去するために、必要である場合がある。一般的な被写界深さ要件は、少なくとも５０ナノメートル未満の技術ノードに対してオングストロームのレベルまで下がる。
材料除去のプロセスは、木材上の紙ヤスリのように、単なる摩耗剥離ではない。スラリー中の化学物質はまた、除去されるべき材料と反応するか、および／またはそれを脆弱化する。摩耗は、この脆弱化プロセスを加速させ、研磨パッドは、反応した材料を表面から一掃することに役立つ。スラリー技術における進歩に加え、研磨パッドは、ますます複雑化するＣＭＰ動作において重要な役割を果たす。
しかしながら、付加的な改良が、ＣＭＰパッド技術の進化に必要とされる。
本発明の実施形態は、同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッドを含む。
ある実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、研磨体を含む。研磨体は、研磨表面および裏側表面を有する。研磨表面は、同心または略同心の多角形を含む溝のパターンを有する。溝のパターンは、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有していない。
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドを加工する方法は、形成金型の基部内でプレポリマーおよび硬化剤を混合し、混合物を形成するステップを含む。形成金型の蓋が、混合物中に移動される。蓋は、その上に配置される同心または略同心多角形を含む突出のパターンを有する。突出のパターンは、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向突出を有していない。蓋が混合物内に置かれた状態において、混合物は、少なくとも部分的に硬化させられ、その中に配置される蓋の突出のパターンに対応する溝のパターンを有する研磨表面を含む成形された均質研磨体を形成する。
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、研磨体を含む。研磨体は、研磨表面および裏側表面を有する。研磨表面は、研磨表面の半径に直交する複数の離散直線
状区画を含み、同心または略同心多角形配列の、完全ではないが、その一部を形成する溝のパターンを有する。
別の実施形態では、基板を研磨するための研磨パッドは、研磨体を含む。研磨体は、研磨表面および裏側表面を有する。研磨表面は、その間に連続性を有する入れ子状態の不完全多角形を含む溝のパターンを有する。
例えば、本発明は、以下を提供する。
（項目１）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
該研磨パッドは、
研磨表面および裏側表面を有する研磨体
を備え、該研磨表面は、同心または略同心の多角形を備える溝のパターンを有し、該溝のパターンは、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有していない、研磨パッド。
（項目２）
上記多角形の各々は、同一の数の縁を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目３）
上記縁の数は、上記研磨パッドの直径または上記基板の直径によって決定される、項目２に記載の研磨パッド。
（項目４）
上記研磨パッドの直径は、約３０インチであり、上記基板の直径は、約１２インチであり、上記多角形は、十六角形である、項目３に記載の研磨パッド。
（項目５）
上記研磨パッドの直径は、約２０インチであり、上記基板の直径は、約８インチであり、上記多角形は、十角形である、項目３に記載の研磨パッド。
（項目６）
上記最外多角形の各縁の長さは、上記基板の直径の長さの５０〜６０％の範囲内におよそある、項目３に記載の研磨パッド。
（項目７）
上記溝のパターンは、半径方向溝を有していない、項目１に記載の研磨パッド。
（項目８）
上記溝のパターンは、上記同心または略同心の多角形の２つの連続した多角形の間に半径方向溝をさらに備える、項目１に記載の研磨パッド。
（項目９）
上記同心または略同心の多角形の各多角形は、その連続した多角形に対して回転の角度を有していない、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１０）
上記多角形のうちの１つ以上は、その連続した多角形に対して回転の角度を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１１）
上記回転の角度は、上記溝のパターンにおける同心または略同心の多角形の総数によって決定される、項目１０に記載の研磨パッド。
（項目１２）
上記１つ以上の多角形は、上記連続した多角形に対して、時計回りの回転を有する、項目１０に記載の研磨パッド。
（項目１３）
上記１つ以上の多角形は、上記連続した多角形に対して、反時計回りの回転を有する、項目１０に記載の研磨パッド。
（項目１４）
上記多角形は、同心であり、該同心多角形の中心は、上記研磨パッドの中心に位置する
、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１５）
上記多角形は、同心であり、該同心多角形の中心は、上記研磨パッドの中心からオフセットされている、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１６）
上記溝のパターンは、上記同心多角形を中断する１つ以上の円形溝をさらに備え、該多角形は、同心であり、各円形溝の中心は、該同心多角形の中心に位置する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１７）
上記多角形のうちの１つは、該多角形のうちの別の１つと異なる数の縁を有する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目１８）
上記最外多角形は、上記最内多角形よりも多くの縁を有する、項目１７に記載の研磨パッド。
（項目１９）
上記多角形のうちの１つ以上は、変形される、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２０）
上記研磨体の中に配置された局所領域透過性（ＬＡＴ）領域をさらに備え、該ＬＡＴ領域は、上記溝のパターンを中断する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２１）
上記研磨表面は、指示領域をさらに備え、該指示領域は、上記研磨パッドの上記裏側表面に配置された検出領域の場所を示し、該指示領域は、上記溝のパターンを中断する、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２２）
上記研磨体は、熱硬化性ポリウレタン材料を備える均質な研磨体である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２３）
上記研磨体は、成形された研磨体である、項目１に記載の研磨パッド。
（項目２４）
基板を研磨するための研磨パッドを加工する方法であって、
該方法は、
プレポリマーと硬化剤とを混合することであって、該混合することにより、形成金型の基部の中に混合物を形成する、ことと、
該形成金型の蓋を該混合物の中へ移動させることであって、該蓋は、同心または略同心の多角形を備える突出のパターンをその上に配置されており、該突出のパターンは、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向突出を有していない、ことと、
該蓋が該混合物内に置かれた状態で、少なくとも部分的に該混合物を硬化させることであって、該硬化させることにより、研磨表面を備える成形された均質な研磨体を形成し、該研磨表面は、該蓋の該突出のパターンに対応する溝のパターンをそれに配置されている、ことと
を備える、方法。
（項目２５）
上記成形された均質な研磨体を形成することは、熱硬化性ポリウレタン材料を形成することを備える、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
上記混合することは、複数のポロゲンを上記プレポリマーおよび上記硬化剤に添加することをさらに備え、該添加することにより、複数の閉鎖セル細孔を上記成形された均質な研磨体の中に形成し、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する、項目２４に記載の方法。
（項目２７）
上記混合することは、気体を上記プレポリマーおよび上記硬化剤の中へ、またはそれから形成された生成物の中へ注入することをさらに備え、該注入することにより、複数の閉鎖セル細孔を上記成形された均質な研磨体の中に形成し、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有していない、項目２４に記載の方法。
（項目２８）
上記プレポリマーと上記硬化剤とを混合することは、イソシアン酸塩および芳香族ジアミン化合物をそれぞれ混合することを備える、項目２４に記載の方法。
（項目２９）
上記混合することは、不透明化潤滑剤を上記プレポリマーおよび上記硬化剤に添加することをさらに備え、該添加することにより、不透明な成形された均質な研磨体を形成する、項目２４に記載の方法。
（項目３０）
上記混合物を硬化させることは、最初に、上記形成金型の中で部分的に硬化させ、次いで、炉の中でさらに硬化させることを備える、項目２４に記載の方法。
（項目３１）
上記突出のパターンは、半径方向突出を有していない、項目２４に記載の方法。
（項目３２）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
該研磨パッドは、
研磨表面および裏側表面を有する研磨体
を備え、該研磨表面は、複数の離散直線状区画を備える溝のパターンを有し、該複数の離散直線状区画は、該研磨表面の半径に直交または略直交する、研磨パッド。
（項目３３）
上記研磨表面の半径に直交または略直交する上記複数の離散直線状区画は、同心または略同心の多角形配列の、完全ではないが、一部を形成する、項目３２に記載の研磨パッド。
（項目３４）
上記同心または略同心の多角形配列の一部は、該多角形のうちの１つ以上の多角形から１つ以上の変曲点を削除する、項目３３に記載の研磨パッド。
（項目３５）
上記同心または略同心の多角形配列の一部は、該多角形のうちの１つ以上の多角形から１つ以上の縁を削除する、項目３３に記載の研磨パッド。
（項目３６）
上記溝のパターンは、半径方向溝を有しない、項目３２に記載の研磨パッド。
（項目３７）
上記溝のパターンは、半径方向溝を有し、該半径方向溝は、上記研磨表面の半径に沿うが、上記複数の離散直線状区画と接触しない、項目３２に記載の研磨パッド。
（項目３８）
基板を研磨するための研磨パッドであって、
該研磨パッドは、
研磨表面および裏側表面を有する研磨体
を備え、該研磨表面は、入れ子状態の不完全多角形を備える溝のパターンを有し、該入れ子状態の不完全多角形は、その間に連続性を有する、研磨パッド。
（項目３９）
上記溝のパターンは、半径方向溝を有しない、項目３８に記載の研磨パッド。
（項目４０）
上記溝のパターンは、上記研磨表面の半径に沿って、半径方向溝を有する、項目３８に記載の研磨パッド。
図１は、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心円形溝パターンの上下平面図を図示する。 図２は、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図３は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を伴わない、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図４Ａは、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。図４Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を伴わない、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。図４Ｃは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、連続多角形間に半径方向溝を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図５Ａは、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心円形溝パターンの円形溝の軌道の上下平面図を図示する。図５Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心多角形溝パターンの多角形溝の軌道の上下平面図を図示する。 図６Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心十二角形溝パターンの上下平面図を図示する。図６Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心八角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図７Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、回転させられた連続多角形を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。図７Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、交互回転させられた連続多角形を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図８は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、オフセット中心を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図９Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、中断非多角形溝を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。図９Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、多角形のうちの１つは、多角形の別の１つと異なる数の縁を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図１０は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、局所面積透過性（ＬＡＴ）領域および／または指示領域によって断続される同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。 図１２は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、変形多角形を有する、同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。 図１３は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心多角形の一般的な外観を有する不完全多角形の間に連続性を有する溝パターンの上下平面図を図示する。 図１４Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、変曲点を伴わない同心多角形の一般的な外観を有する線区画溝パターンの上下平面図を図示する。図１４Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、１つおきに縁を伴わない同心多角形の一般的な外観を有する線区画溝パターンの上下平面図を図示する。 図１５は、本発明のある実施形態による、同心多角形溝パターンを有する研磨パッドと互換性がある研磨装置の等角側面図を図示する。
同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッドが、本明細書に説明される。以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の研磨パッド組成物および設計等の多数の具体的詳細が、記載される。本発明の実施形態が、これらの具体的詳細を伴わずに、実践され得ることは、当業者に明白となるであろう。他の事例では、半導体基板のＣＭＰを行うためのスラリーと研磨パッドの組み合わせに関する詳細等、公知の処理技法は、本発明の実施形態を不必要に曖昧にしないように、詳細に説明されない。さらに、図に示される種々の実施形態は、例証的表現であって、必ずしも、正確な縮尺で描かれていないことを理解されたい。
ＣＭＰ動作において、基板を研磨するための研磨パッドは、一般的には、その中に形成される物理的溝を有する、少なくとも１つの表面を含む。溝は、ＣＭＰ動作において使用されるスラリーのリザーバを提供しながら、基板を研磨するための適切な量の表面積を平衡化するように配列されてもよい。本発明の実施形態によると、一連の同心多角形形状に基づく溝パターンは、研磨パッドの研磨表面に対して説明される。実施例として、直径約２０インチを有する研磨パッドは、同心十角形溝に基づく溝パターンを有する、研磨表面を有する。
本明細書に説明される溝パターンは、スラリーを使用するＣＭＰ動作において、基板を研磨するための利点を提供し得るか、または先行技術の研磨パッドよりも有利であり得る。例えば、本明細書に説明される溝パターンの利点として、（ａ）研磨パッドが回転し、個々の溝が、半径方向内向きおよび外向きに並進するにつれて、研磨される基板にわたるスラリーベースの研磨プロセスの改善された平均化、（ｂ）半径方向溝を有するパッドに対する研磨パッド上への改善されたスラリーの滞留が挙げられ得る。両概念は、例えば、それぞれ、図５Ｂおよび２に関連して、以下により詳細に説明される。
本発明の基本的実施形態は、類似の多角形を形成する一連の溝に基づく溝パターンを含み、そのすべては、同一の中心点を有し、角度θゼロで整列させられており、その結果、その直線区画は平行であり、その角は放射状に整列させられている。入れ子状態にある三角形、正方形、五角形、六角形等はすべて、本発明の精神および範囲内であると見なされる。それを超えると、多角形が略円形になるであろう最大数の直線区画が存在してもよい。好ましい実施形態は、溝パターンを直線区画のそのような数より少ない辺の数を有する多角形に限定することを含んでもよい。このアプローチの理由の１つは、研磨利点の平均化を改善することであり得、これは、そうでなければ、各多角形の辺の数が増加するにつれて減少させられ、円形形状に接近する場合がある。別の実施形態は、研磨パッドの中心と同一の場所にない中心を有する同心多角形を有する溝パターンを含む。
より複雑な実施形態は、相互に対して小角度θを有するように方向付けられた同心多角
形を有する溝パターンを含んでもよい。この小角度θは、研磨ツール上でのパッドの回転方向に対して、正または負であることができる。そのような実施形態は、研磨パッドの中心から縁まで緩やかな螺旋を形成する、直線角の視覚的印象を提供し得る（以下の図７Ａの説明参照）。そのようなパターンはまた、研磨ランドが研磨パッドの周囲に付随するので、可変のランド幅を提供し得る。そのような曲がった溝パターンに起因する、研磨性能およびスラリー滞留には、さらなる利点が存在し得る。
従来の研磨パッドは、一般的には、同心円形溝パターンを有する。例えば、図１は、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される、同心円形溝パターンの上下平面図を図示する。
図１を参照すると、研磨パッド１００は、研磨表面１０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面１０２は、同心円形１０４の溝のパターンを有する。溝のパターンはまた、図１に描写されるように、最内円形から最外円形まで連続する複数の半径方向溝１０６を含む。そのような溝パターンの潜在的な短所は、本発明の特定の実施形態に関連して全体を通して説明される。
半径方向溝を有する研磨パッドは、基板の研磨の間に、スラリー損失を悪化させ得る。例えば、図２は、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置される最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有する同心の多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
図２を参照すると、研磨パッド２００は、研磨表面２０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面２０２は、同心多角形の溝のパターンを有する。例えば、ある実施形態では、同心多角形の溝のパターンは、図２に描写されるように、同心の十二角形２０４の溝のパターンである。しかしながら、溝のパターンはまた、最内多角形２０６から最外多角形２０８まで連続する複数の半径方向溝２１０を含む。
図２とは対照的に、以下の図３に例示されるように、本発明の実施形態は、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝の存在を伴わない同心多角形のパターンを含む。そのような半径方向溝を含まないことによって、研磨パッド上におけるスラリー滞留は、そのような半径方向溝を有するパッドと比較して改善され得る。例えば、そのような連続した半径方向溝は、排出チャネルとして作用し、研磨プロセスにおけるそのスラリーの利用前に、スラリーを研磨パッドから事実上排出することがあり得る。
本発明のある側面では、研磨パッドは、その上に同心多角形溝のパターンを有する研磨表面によって加工されてもよい。実施例として、図３は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有しない同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
図３を参照すると、研磨パッド３００は、研磨表面３０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面３０２は、同心多角形の溝のパターンを有する。例えば、ある実施形態では、同心多角形の溝のパターンは、図３に描写されるように、同心の十二角形３０４の溝のパターンである。本発明のある実施形態によると、同心多角形の各々は、同一数の縁を有する。例えば、一実施形態では、同心多角形の各々は、１２個の縁を有する。図２の研磨パッドとは対照的に、溝のパターンは、最内多角形３０６から最外多角形３０８まで連続する半径方向溝を有していない。前述のように、ある実施形態では、最内多角形３０６から最外多角形３０８まで連続する半径方向溝の不在は、研磨パッド３００の研磨表面上におけるスラリーの滞留を補助する。より具体的には、一実施形態では、溝のパターンは、図３に描写されるように、いかなる半径方向溝も有していない。
研磨パッド３００の外側縁は、完全な多角形を収容することが不可能であり得ることを理解されたい。しかしながら、研磨パッド３００の最外範囲に溝を含む必要性があり得る。例えば、ある実施形態では、１つ以上の断続的な多角形３２０が、図３に描写されるように、研磨パッド３００の縁の近傍またはそこに含まれる。
本発明の別の側面では、研磨パッドは、その上に、同心多角形溝のパターンと、同心の最内多角形から最外多角形まで連続しない１つ以上の半径方向溝とを有する研磨表面によって加工されてもよい。そのような半径方向溝の含有は、研磨パッドの特徴を示すためのマーキングとして含まれてもよく、または非常に局在化されたスラリー輸送のために含まれてもよい。また、そのような半径方向溝は、パッド加工プロセスのアーチファクトとして存在し得る。
比較のために、図４Ａは、従来の研磨パッド４００Ａの研磨表面４１０内に配置された最内多角形４０６から最外多角形４０８まで連続する半径方向溝４０４を有する同心多角形溝パターン４０２の上下平面図を図示する。そのようなパッドは、図２に関連して詳細に説明された。また、対照的に、図４Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッド４００Ｂの研磨表面４１４内に配置された半径方向溝を有しない同心多角形溝パターン４１２の上下平面図を図示する。そのようなパッドは、図３に関連して詳細に説明された。
代わりに、図４Ｃは、本発明のある実施形態による、研磨パッド４００Ｃの研磨表面４２８内に配置された連続多角形の間に１つ以上の半径方向溝４２２、４２４、４２６を有する同心多角形溝パターン４２０の上下平面図を図示する。したがって、ある実施形態では、溝のパターンは、同心多角形の２つの連続多角形の間に半径方向溝をさらに含む。一実施形態では、半径方向溝４２２等の半径方向溝は、２つのみの直接連続した多角形の間に延在する。別の実施形態では、半径方向溝４２２等の半径方向溝は、２つの直接連続した多角形を越えて延在する。別の実施形態では、半径方向溝４２２および４２４とは対照的に、半径方向溝４２６等の半径方向溝は、角とは対照的に、多角形の辺に位置している。
同心多角形のパターン溝を含めることによって、同心円形と比較して、研磨プロセスの改善された平均化が、研磨パッドが回転し、個々の溝が半径方向内向きおよび外向きに並進するにつれて、研磨される基板にわたって達成され得る。実施例として、図５Ａは、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置された同心円形溝パターンの円形溝の軌道の上下平面図を図示する。図５Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された同心多角形溝パターンの多角形溝の軌道の上下平面図を図示する。
図５Ａを参照すると、軌道５０２Ａは、研磨パッド５００Ａが、従来の研磨パッドの研磨表面内に配置された同心円形溝パターンの円形溝５０６に沿って回転するにつれて、研磨される基板５０４Ａを横断する。軌道５０２Ａは、円形溝５０６上に固定されたままであって、円形溝５０６から研磨プロセスを受ける基板５０４Ａの表面の量を制限する。対照的に、軌道５０２Ｂは、研磨パッド５００Ｂが、研磨パッドの研磨表面内に配置された同心多角形溝パターンの多角形溝５０８に沿って回転するにつれて、研磨される基板５０４Ｂを横断する。軌道５０２Ｂは、多角形溝５０８の半径方向内向きおよび外向きに並進し、多角形溝５０６から研磨プロセスを受ける基板５０４Ｂの表面の量を増加させる。
本発明の別の側面では、多角形の同心パターンにおける各多角形の面の数は、特定の用途ならびに研磨パッドのサイズに応じて、変動されてもよい。実施例として、図６Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面６００Ａ内に配置された同心の十二角形溝パターン６０２Ａの上下平面図を図示する。図６Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面６００Ｂ内に配置された同心の八角形溝パターン６０２Ｂの上
下平面図を図示する。
ある実施形態では、各多角形の縁の数は、研磨パッドの直径または研磨パッドによって研磨されるべき基板の直径によって決定される。例えば、一実施形態では、研磨パッドの直径は、約３０インチであり、基板の直径は、約１２インチであり、同心の多角形は、同心十六角形である。別の実施形態では、研磨パッドの直径は、約２０インチであり、基板の直径は、約８インチであり、同心多角形は、同心の十角形である。ある実施形態では、最外多角形の各縁の長さは、研磨されるべき基板の直径の長さの約５０−６０％の範囲内である。別の実施形態では、本明細書で想定される研磨パッドは、約４５０ミリメートルの直径を有する基板を研磨するために使用される。
複数の同心多角形は、相互からオフセットされていない場合、多角形の縁が整列させられた場所において、大量のスラリーを偶発的に除去することによって、軒樋効果を誘発し得る。代わりに、本発明の別の側面では、連続多角形は、相互に対して回転されてもよい。例えば、図７Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された、回転された連続多角形を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。図７Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された、交互に回転された連続多角形を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
前述の概念を図示するための比較として、再び、図３を参照すると、ある実施形態では、同心多角形の各多角形は、その連続した多角形に対する回転の角度を有していない。しかしながら、図７Ａを参照すると、研磨パッド７００Ａは、回転させられた連続多角形７０２Ａを有する同心多角形溝パターンを有する。すなわち、ある実施形態では、同心多角形の多角形７０２Ａのうちの１つ以上は、その連続した多角形に対する回転の角度を有する。一実施形態では、１つ以上の多角形は、図７Ａに描写されるように、連続した多角形に対して、時計回りの回転を有する。代替実施形態では、１つ以上の多角形は、連続した多角形に対して、反時計回りの回転を有する。図７Ｂを参照すると、別の側面では、回転は、多角形７０４が直接連続した多角形７０６に対して回転させられているが、その次の連続した多角形７０８に対しては回転の角度を有していないように互い違いにされる。ある実施形態では、回転の角度は、溝のパターンにおける同心多角形の総数によって決定される。一実施形態では、回転の角度は、最内多角形が、選択された多角形形状の面の１周ずつ、最外多角形に対して漸進的に歪曲されるように選択される。例えば、まさに特定の実施形態では、３０インチ研磨パッドは、１００個の同心の十角形を含む。各連続した十角形は、その先行する十角形に対して、０．３６度だけ同一の方向に回転させられている。
別の側面では、溝パターンの同心多角形の中心は、研磨パッドの中心にある必要はない。例えば、図８は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置されたオフセット中心を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
前述の概念を図示するための比較として、再び、図３を参照すると、ある実施形態では、同心多角形の中心は、研磨パッドの中心に位置する。しかしながら、図８を参照すると、同心多角形溝パターン８０２は、研磨パッド８００の研磨表面内に配置されている。同心多角形の中心８０４は、研磨パッド８００の中心８０６からオフセットされる。そのような配列は、いくつかの特定の基板設計または研磨プロセスに対して実践されてもよい。
研磨パッド８００の外側縁は、完全多角形を収容することが不可能であり得ることを理解されたい。しかしながら、研磨パッド８００の最外範囲に溝を含む必要性があり得る。例えば、ある実施形態では、１つ以上の部分的多角形８２０および／または１つ以上の中断された多角形８２２が、図８に描写されるように、研磨パッド８００の縁の近傍または
そこに含まれる。
別の側面では、同心多角形パターンは、非多角形溝によって中断されてもよい。例えば、図９Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された中断非多角形溝を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
図９Ａを参照すると、研磨パッド９００Ａは、同心多角形９０２の溝のパターンを有する。１つ以上の非多角形溝９０６が、同心多角形９０２のパターンを中断する。例えば、同心多角形９０２および９０４は、非多角形溝９０６によって分離される。ある実施形態では、各非多角形溝９０６の中心は、図９Ａに描写されるように、同心多角形９０２の中心に位置する。ある実施形態では、非多角形溝は、同様に、図９Ａに描写されるように円形である。
別の側面では、同心多角形パターンは、すべて同一数の縁を有する多角形を含む必要はない。例えば、図９Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された多角形のうちの１つが、多角形の別の１つと異なる数の縁を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
図９Ｂを参照すると、研磨パッド９００Ｂは、同心多角形９１０の溝のパターンを有する。同心多角形のうちの１つは、同心多角形の別の１つと異なる数の縁を有する。例えば、多角形９１０は、１２個の縁を有し、多角形９１２は、１０個の縁を有し、多角形９１４は、８個の縁を有し、多角形９１６は、６個の縁を有する。ある実施形態では、最外多角形は、図９Ｂに描写されるように、最内多角形よりも多くの縁を有する。この配列は、研磨パッドの中心への接近時に、同一数の縁が、各多角形に対して使用された場合に達成可能であろうものよりも長い縁長の保定を可能にし得る。研磨パッドの中心への接近時に、より長い縁長を保定することによって、研磨される基板が、研磨パッドの周囲で場所を変化させるにつれて、より均等な研磨プロセスが達成され得る。
ある実施形態では、研磨パッド３００、４００Ｂ、４００Ｃ、５００Ｂ、６００Ａ、６００Ｂ、７００Ａ、７００Ｂ、８００、９００Ａ、または９００Ｂ等の本明細書に説明される研磨パッドは、基板を研磨するために好適である。その上に配置される素子または他の層を有するシリコン基板等の基板は、半導体製造産業において使用されるものであってもよい。しかしながら、基板は、限定されないが、ＭＥＭＳ素子、レチクル、または太陽モジュールのための基板等であってもよい。したがって、「基板を研磨するための研磨パッド」という言及は、本明細書で使用されるように、これらおよび関連する可能性を包含するものと意図される。
研磨パッド３００、４００Ｂ、４００Ｃ、５００Ｂ、６００Ａ、６００Ｂ、７００Ａ、７００Ｂ、８００、９００Ａ、または９００Ｂ等の本明細書に説明される研磨パッドは、熱硬化性ポリウレタン材料の均質研磨体から成ってもよい。ある実施形態では、均質研磨体は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から成る。ある実施形態では、用語「均質」は、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料の組成物が、研磨体の組成物全体を通して一貫していることを示すために使用される。例えば、ある実施形態では、用語「均質」は、例えば、異なる材料の複数の層の含浸フェルトまたは組成物（複合材）から成る、研磨パッドを除外する。ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、不可逆的に硬化する、例えば、硬化によって、材料の前駆体を不溶融性かつ不溶性のポリマー網目構造に不可逆的に変化させる、ポリマー材料を示すために使用される。例えば、ある実施形態では、用語「熱硬化性」は、例えば、「熱可塑性」材料または「熱可塑性物質」、すなわち、加熱されると、液体に変化し、十分に冷却されると、非常にガラス状の状態に戻る、ポリマーから成る材料から成る研磨パッドを除外する。熱硬化性材料から作製される研磨パッドは、一般的には
、化学反応においてポリマーを形成するように反応する、低分子量前駆体から加工される一方、熱可塑性材料から作製される研磨パッドは、一般的には、研磨パッドが物理的プロセスにおいて形成されるように、既存のポリマーを加熱し、位相変化を生じさせることによって加工されることに留意されたい。ポリウレタン熱硬化性ポリマーは、その安定した熱および機械的特性、化学環境への抵抗、および摩滅抵抗に対する傾向に基づいて、本明細書に説明される研磨パッドを加工するために選択されてもよい。
ある実施形態では、研磨パッド３００、４００Ｂ、４００Ｃ、５００Ｂ、６００Ａ、６００Ｂ、７００Ａ、７００Ｂ、８００、９００Ａ、または９００Ｂ等の本明細書に説明される研磨パッドは、成形された均質研磨体を含む。用語「成形された」は、図１１Ａ−１１Ｆに関連して以下により詳細に説明されるように、均質な研磨体が、形成金型内で形成されることを示すために使用される。ある実施形態では、均質研磨体は、調整および／または研磨時に、約１−５ミクロンの二乗平均平方根の範囲内の研磨表面粗度を有する。一実施形態では、均質研磨体は、調整および／または研磨時に、約２．３５ミクロンの二乗平均平方根の研磨表面粗度を有する。ある実施形態では、均質研磨体は、２５℃において約３０−１２０メガパスカル（ＭＰａ）の範囲内の貯蔵弾性率を有する。別の実施形態では、均質研磨体は、２５℃において約３０メガパスカル（ＭＰａ）未満の貯蔵弾性率を有する。
ある実施形態では、研磨パッド３００、４００Ｂ、４００Ｃ、５００Ｂ、６００Ａ、６００Ｂ、７００Ａ、７００Ｂ、８００、９００Ａ、または９００Ｂ等の本明細書において説明された研磨パッドは、その中に複数の閉鎖セル細孔を有する、研磨体を含む。一実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、複数のポロゲンである。例えば、用語「ポロゲン」は、「中空」中心を有するマイクロまたはナノスケールの球状または略球状粒子を示すために使用され得る。中空中心は、中実材料で充填されず、むしろ、気体または液体コアを含んでもよい。一実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、研磨パッドの均質研磨体全体に分散している（例えば、その中の付加的構成要素として）、事前に拡張され、気体で充填されたＥＸＰＡＮＣＥＬＴＭから構成される。特定の実施形態では、ＥＸＰＡＮＣＥＬＴＭは、ペンタンで充填される。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔の各々は、約１０−１００ミクロンの範囲内の直径を有する。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、相互に離散している細孔を含む。これは、一般的なスポンジ内の細孔の場合のように、トンネルを介して相互に接続され得る開放セルとは対照的である。一実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、前述のように、ポロゲンのシェル等の物理的シェルを含む。しかしながら、別の実施形態では、閉鎖セル細孔の各々は、物理的シェルを含まない。ある実施形態では、複数の閉鎖セル細孔は、均質研磨体の熱硬化性ポリウレタン材料を介して本質的に均等に分散される。
ある実施形態では、均質研磨体は、不透明である。一実施形態では、用語「不透明」は、約１０％以下の可視光を通過させる材料を示すために使用される。一実施形態では、均質研磨体は、大部分において、または、全体的に均質研磨体の均質熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料を通した不透明化潤滑剤の含有（例えば、その中の付加的構成要素として）のために不透明である。特定の実施形態では、不透明化潤滑剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、フッ化黒鉛、硫化モリブデン、硫化ニオブ、タルク、硫化タンタル、二硫化タングステン、またはテフロン（登録商標）等の材料である。
均質研磨体の寸法設定は、用途に従って、変動させられてもよい。それでもなお、あるパラメータを使用して、従来の処理機器またはさらに従来の化学機械的処理動作と互換性があるそのような均質研磨体を含む研磨パッドを作製してもよい。例えば、本発明のある実施形態によると、均質研磨体は、約０．０７５インチ〜０．１３０インチの範囲、例えば、約１．９〜３．３ミリメートルの範囲内の厚さを有する。一実施形態では、均質研磨
体は、約２０インチ〜３０．３インチの範囲、例えば、約５０〜７７センチメートルの範囲、可能性として、約１０インチ〜４２インチの範囲、例えば、約２５〜１０７センチメートルの範囲の直径を有する。一実施形態では、均質研磨体は、約６％〜３６％の総空隙容量の範囲、可能性として、約１５％〜３５％の総空隙容量の範囲の細孔密度を有する。一実施形態では、均質研磨は、複数の細孔の含有のため、前述のような閉鎖セルタイプの多孔率を有する。一実施形態では、均質研磨体は、約２．５％の圧縮率を有する。一実施形態では、均質研磨体は、立方センチメートルあたり約０．７０〜１．０５グラムの範囲内の密度を有する。
本発明の別の実施形態では、その上に同心多角形溝のパターンを有する研磨表面を有する研磨パッドは、研磨パッド内に配置された局所面積透過性（ＬＡＴ）領域をさらに含む。例えば、図１０は、本発明のある実施形態による、研磨パッド１０００の研磨表面１００２内に配置された局所領域透過性（ＬＡＴ）領域および／または指示領域によって中断された同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。具体的には、ＬＡＴ領域１００４は、研磨パッド１０００の研磨体内に配置される。図１０に描写されるように、ＬＡＴ領域１００４は、同心多角形１０１０の溝のパターンを中断する。ある実施形態では、ＬＡＴ領域１００４は、研磨パッド１０００の均質研磨体内に配置され、それと共有結合される。好適なＬＡＴ領域の実施例は、ＮｅｘＰｌａｎａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９５，４６５号に説明されている。
別の実施形態では、その上に同心多角形溝のパターンを有する研磨表面を有する研磨パッドは、例えば、渦電流検出システムと併用するための検出領域をさらに含む。例えば、再び、図１０を参照すると、研磨パッド１０００の研磨表面１００２は、研磨パッド１０００の裏側表面に配置された検出領域の場所を示す指示領域１００６を含む。一実施形態では、指示領域１００６は、図１０に描写されるように、第２の溝のパターン１００８によって同心多角形１０１０の溝のパターンを中断する。好適な渦電流検出領域の実施例は、ＮｅｘＰｌａｎａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された、２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９５，４６５号において説明される。
本発明の別の側面では、同心多角形溝パターンを有する研磨パッドは、成形プロセスにおいて加工されてもよい。例えば、図１１Ａ−１１Ｆは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの加工において使用される動作の断面図を図示する。
図１１Ａを参照すると、形成金型１１００が提供される。図１１Ｂを参照すると、プレポリマー１１０２および硬化剤１１０４が混合され、図１１Ｃに描写されるように形成金型１１００内に混合物１１０６を形成する。ある実施形態では、プレポリマー１１０２および硬化剤１１０４の混合は、それぞれ、イソシアン酸塩および芳香族ジアミン化合物の混合を含む。一実施形態では、混合ステップはさらに、不透明化潤滑剤をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４に添加し、最終的には、不透明の成形された均質研磨体を提供するステップを含む。特定の実施形態では、不透明化潤滑剤は、限定されないが、窒化ホウ素、フッ化セリウム、黒鉛、フッ化黒鉛、硫化モリブデン、硫化ニオブ、タルク、硫化タンタル、二硫化タングステン、またはテフロン（登録商標）等の材料である。
ある実施形態では、研磨パッド前駆体混合物１１０６を使用して、最終的には、熱硬化性閉鎖セルポリウレタン材料から成る、成形された均質研磨体を形成する。一実施形態では、研磨パッド前駆体混合物１１０６を使用して、最終的には、硬質パッドを形成し、単一タイプの硬化剤のみが使用される。別の実施形態では、研磨パッド前駆体混合物１１０６を使用して、最終的には、軟質パッドを形成し、一次および二次硬化剤の組み合わせが使用される。例えば、特定の実施形態では、プレポリマーは、ポリウレタン前駆体を含み
、一次硬化剤は、芳香族ジアミン化合物を含み、二次硬化剤は、エーテル結合を有する化合物を含む。特定の実施形態では、ポリウレタン前駆体は、イソシアン酸塩であって、一次硬化剤は、芳香族ジアミンであって、二次硬化剤は、限定されないが、ポリテトラメチレングリコール、アミノ官能化グリコール、またはアミノ官能化ポリオキシプロピレン等の硬化剤である。ある実施形態では、プレポリマー、一次硬化剤、および二次硬化剤は、１００重量部のプレポリマー、８５重量部の一次硬化剤、および１５重量部の二次硬化剤の近似モル比を有する。比率の変動は、研磨パッドに可変硬度値を提供するために使用されてもよく、またはプレポリマーならびに第１および第２の硬化剤の特定の性質に基づいてもよいことを理解されたい。
図１１Ｄを参照すると、形成金型１１００の蓋１１０８が、混合物１１０６中に降下させられる。蓋１１０８の上下平面図は、上に示される一方、ａ−ａ’軸に沿った断面は、図１１Ｄの下に示されている。ある実施形態では、蓋１１０８は、その上に配置された同心多角形を含む突出のパターン１１１０を有する。突出のパターン１１１０は、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向の突出を有していない。突出のパターン１１１０は、溝のパターンを形成金型１１００内に形成された研磨パッドの研磨表面にスタンプするために使用される。特定の実施形態では、突出のパターン１１１０は、半径方向の突出を有していない。
形成金型１１００の蓋１１０８の降下を説明する本明細書に説明される実施形態は、蓋１１０８と形成金型１１００の基部との合体の達成のみを必要とすることを理解されたい。すなわち、いくつかの実施形態では、形成金型１１００の基部は、形成金型の蓋１１０８に向かって上昇させられる一方、他の実施形態では、形成金型１１００の蓋１１０８は、形成金型１１００の基部に向かって降下させられると同時に、基部が蓋１１０８に向かって上昇させられる。
図１１Ｅを参照すると、混合物１１０６が硬化させられ、形成金型１１００内に成形された均質研磨体１１１２を提供する。混合物１１０６は、圧力の下（例えば、蓋１１０８を適所に有する）、加熱され、成形された均質研磨体１１１２を提供する。ある実施形態では、形成金型１１００内における加熱は、混合物１１０６を形成金型１１００内に封入する蓋１１０８の存在の下、約２００〜２６０°Ｆの範囲内の温度および平方インチあたり約２〜１２ポンドの範囲内の圧力で、少なくとも部分的に硬化させるステップを含む。
図１１Ｆを参照すると、研磨パッド（または、研磨パッド前駆体、さらなる硬化が要求される場合）が、蓋１１０８から分離され、形成金型１１００から除去され、離散した成形された均質研磨体１１１２を提供する。成形された均質研磨体１１１２の上下図面は、図１１Ｆの下に示される一方、ｂ−ｂ’軸に沿った断面は、上に示される。加熱を介したさらなる硬化が望ましくてもよく、研磨パッドを炉内に留置し、加熱することによって行われてもよいことに留意されたい。したがって、一実施形態では、混合物１１０６を硬化させるステップは、最初に、部分的に形成金型１１００内で硬化させ、次いで、炉内でさらに硬化させるステップを含む。いずれの場合も、研磨パッドが、最終的に提供され、研磨パッドの成形された均質研磨体１１１２は、研磨表面１１１４および裏側表面１１１６を有する。ある実施形態では、成形された均質研磨体１１１２は、熱硬化性ポリウレタン材料と、熱硬化性ポリウレタン材料内に配置される複数の閉鎖セル細孔とから構成される。成形された均質研磨体１１１２は、その中に配置される蓋１１０８の突出のパターン１１１０に対応する溝のパターン１１２０を有する研磨表面１１１４を含む。溝のパターン１１２０は、例えば、図３、４Ｂ、４Ｃ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８、９Ａ、および９Ｂに関連して前述のような溝のパターンであってもよい。
ある実施形態では、再び、図１１Ｂを参照すると、混合ステップはさらに、複数のポロ
ゲン１１２２をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４に添加し、閉鎖セル細孔を最終的に形成される研磨パッド内に提供するステップを含む。したがって、一実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有する。別の実施形態では、再び、図１１Ｂを参照すると、混合ステップはさらに、気体１１２４をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４の中、またはそこから形成される生成物の中に注入し、閉鎖セル細孔を最終的に形成される研磨パッド内に提供するステップを含む。したがって、一実施形態では、各閉鎖セル細孔は、物理的シェルを有していない。組み合わせ実施形態では、混合ステップはさらに、複数のポロゲン１１２２をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４に添加し、それぞれ物理的シェルを有する閉鎖セル細孔の第１の部分を提供し、さらに、気体１１２４をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４の中、またはそこから形成される生成物の中に注入し、それぞれ物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔の第２の部分を提供するステップを含む。さらに別の実施形態では、プレポリマー１１０２は、イソシアン酸塩であって、混合ステップはさらに、水（Ｈ２Ｏ）をプレポリマー１１０２および硬化剤１１０４に添加し、それぞれ、物理的シェルを有していない閉鎖セル細孔を提供するステップを含む。
したがって、本発明の実施形態において想定される溝パターンは、原位置で形成されてもよい。例えば、前述のように、圧縮成形プロセスを使用して、同心多角形のパターンを有する溝付き研磨表面を有する研磨パッドを形成してもよい。成形プロセスを使用することによって、パッド内で高度に均一な溝寸法が達成され得る。さらに、非常に再現性が高い溝寸法とともに、非常に平滑かつクリーンな溝表面が生成され得る。他の利点として、欠陥および微小スクラッチの減少や、より広い有効溝深さが挙げられ得る。
本明細書に説明される同心多角形溝パターンの個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において、深さが約４〜約１００ミルであってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において、深さが約１０〜約５０ミルである。溝は、均一深さ、可変深さ、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて均一な深さである。例えば、同心多角形パターンの溝はすべて、同一の深さを有してもよい。いくつかの実施形態では、同心多角形パターンの溝の一部は、ある均一な深さを有してもよい一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一な深さを有してもよい。例えば、溝深さは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝深さは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一深さの溝が、可変深さの溝と交互する。
本明細書に説明される同心多角形溝パターンの個々の溝は、各溝上の任意の所与の点において、幅が約２〜約１００ミルであってもよい。いくつかの実施形態では、溝は、各溝上の任意の所与の点において、幅は約１５〜約５０ミルである。溝は、均一な幅、可変の幅、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、同心多角形パターンの溝はすべて、均一な幅である。しかしながら、いくつかの実施形態では、同心多角形パターンの溝の一部は、ある均一な幅を有する一方、同一のパターンの他の溝は、異なる均一な幅を有する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心の距離の増加に伴って増加する。いくつかの実施形態では、溝幅は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一な幅の溝が、可変の幅の溝と交互する。
前述の深さおよび幅の寸法に従って、本明細書に説明される同心多角形溝パターンの個々の溝は、均一な容積、可変の容積、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて、均一な容積である。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝容積は、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。
いくつかの実施形態では、均一な容積の溝が、可変の容積の溝と交互する。
本明細書に説明される同心多角形溝パターンの溝は、約３０〜約１０００ミルのピッチを有してもよい。いくつかの実施形態では、溝は、約１２５ミルのピッチを有する。円形研磨パッドの場合、溝ピッチは、円形研磨パッドの半径に沿って測定される。ＣＭＰベルトでは、溝ピッチは、ＣＭＰベルトの中心からＣＭＰベルトの縁まで測定される。溝は、均一なピッチ、可変のピッチ、または任意のそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、溝はすべて、均一なピッチである。しかしながら、いくつかの実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心から距離の増加に伴って増加する。いくつかの他の実施形態では、溝ピッチは、研磨パッドの中心から距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、ある区域内の溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って変動する一方、隣接する区域内の溝のピッチは、均一なままである。いくつかの実施形態では、ある区域内の溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域内の溝のピッチは、異なる比率で増加する。いくつかの実施形態では、ある区域内の溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って増加する一方、隣接する区域内の溝のピッチは、研磨パッドの中心からの距離の増加に伴って減少する。いくつかの実施形態では、均一なピッチの溝が、可変のピッチの溝と交互する。いくつかの実施形態では、均一なピッチの溝の区域が、可変のピッチの溝の区域と交互する。
本発明の実施形態はまた、精密に同心ではない多角形群を含んでもよいことを理解されたい。そのような実施形態では、徐々に大きくなる多角形が提供されるが、各個々の多角形の中心は、必ずしも、先行するまたは連続した多角形の中心と整列する必要はない。それでもなお、そのような同心近傍または略同心の多角形は、本発明の精神および範囲内であると見なされる。
また、本発明の実施形態は、個々の多角形に対して、縁長がすべて同一ではないか、縁間の角度がすべて同一ではないかのいずれかであるか、または両方である多角形を含んでもよいことを理解されたい。実施例として、図１２は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される変形多角形を有する同心多角形溝パターンの上下平面図を図示する。
図１２を参照すると、研磨パッド１２００は、研磨表面１２０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面１２０２は、同心変形多角形の溝のパターンを有する。例えば、ある実施形態では、同心多角形の溝のパターンは、図１２に描写されるように、同心変形十二角形１２０４の溝のパターンである。多角形が変形されるので、研磨パッド１２００の外側縁は、完全多角形を収容可能ではない場合があることを理解されたい。しかしながら、研磨パッド１２００の最外範囲に溝を含む必要性があり得る。例えば、ある実施形態では、１つ以上の部分的多角形１２２０が、図１２に描写されるように、研磨パッド１２００の縁の近傍またはそこに含まれる。
また、本発明の実施形態は、同心多角形の全体的印象または外観を提供する、「開放」または不完全多角形の連続性、例えば、螺旋効果を有する溝パターンを含んでもよいことを理解されたい。例えば、図１３は、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置された同心多角形の一般的な外観を有する不完全多角形の間に連続性を有する溝パターンの上下平面図を図示する。
図１３を参照すると、研磨パッド１３００は、研磨表面１３０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面１３０２は、不完全多角形１３０４の間に連続性を有する溝のパターンを有する。その間に連続性１３０４を有する不完全多角形の全体的
配列は、同心多角形の一般的な外観を与える。配列はまた、不完全多角形の螺旋配列または連続するが不完全である多角形の入れ子配列として説明されてもよい。
研磨表面１３０２は、ある実施形態では、その間に連続性１３０４を有する不完全多角形のみを含んでもよい。例えば、連続パターンは、研磨表面１３０２の中心またはその近傍から開始してもよく、研磨表面１３０２の外側領域またはその近傍で終了してもよい。しかしながら、別の実施形態では、研磨表面１３０２の一部のみ、その間に連続性１３０４を有する不完全多角形を有する溝パターンを含む。例えば、再び図１３を参照すると、連続パターン１３０４は、研磨表面１３０２の中心から離れるように、例えば、場所１３０６から開始し、研磨表面１３０２の外側領域から離れるように、例えば、場所１３０８で終了する。
ある実施形態では、その間に連続性１３０４を有する入れ子状態の不完全多角形のパターンを含む溝のパターンは、図１３に描写されるように、同心の十二角形の一般的な外観を与える。パターンは、正式には、多角形が完全ではないので、同心多角形のパターンではない。そのような配列では、半径方向溝は、不完全多角形の半径に沿って配置されてもよく、またはそうでなくてもよい。ある実施形態では、多角形１３１０等の完全多角形もまた、パターン内に、例えば、図１３に描写されるように、その間に連続性１３０４を有する不完全多角形の内側に、またはその間に連続性１３０４を有する不完全多角形の外側に、または両方に含まれてもよい。ある実施形態では、その間に連続性を有する、入れ子状態の不完全多角形の２つ以上のパターン、例えば、その間に連続性を有する入れ子状態の不完全多角形の第２のより大きいパターンによって囲繞される、その間に連続性を有する入れ子状態の不完全多角形の第１のより小さいパターンが含まれる。別の実施形態では、各連続不完全多角形は、段階的とは対照的に、徐々に接近させられる（段階的な連続は、図１３に描写される）。そのような実施形態では、パターンの軌道は、真の螺旋の軌道を辿り、パターンの半径は、パターンが最内開始点から最外終了点まで転換するにつれて、不完全多角形の各変曲点において増加する。
したがって、再び、図１３を参照すると、ある実施形態では、研磨パッドは、研磨表面および裏側表面を有する研磨体を含む。研磨表面は、その間に連続性を有する入れ子状態の不完全多角形を含む溝のパターンを有する。一実施形態では、溝のパターンは、半径方向溝を有していない。一実施形態では、溝のパターンは、研磨表面の半径に沿って半径方向溝を有する。
また、本発明の実施形態は、同心多角形の全体的印象または外観を提供する、離散線区画群を有する溝パターンを含んでもよいことを理解されたい。例えば、図１４Ａは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される、変曲点を伴わない、同心多角形の一般的な外観を有する、線区画溝パターンの上下平面図を図示する。
図１４Ａを参照すると、研磨パッド１４００Ａは、研磨表面１４０２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面１４０２は、離散線区画１４０４の溝のパターンを有する。離散線区画１４０４の全体的配列は、同心多角形の一般的な外観を与える。例えば、ある実施形態では、離散線区画１４０４の溝のパターンは、図１４Ａに描写されるように、同心の十二角形の一般的な外観を与える。パターンは、変曲点（例えば、場所１４０６）が除去されているので、正式には、同心多角形のパターンではない。そのような配列では、半径方向溝は、変曲点が、そうでなければ、位置するであろう半径に沿って配置されてもよく、またはそうでなくてもよい。一実施形態では、このパターンを図２に関連して描写および説明されたパターンと区別すると、半径方向溝は、離散線区画に接触しない。ある実施形態では、多角形１４０８等の完全多角形もまた、パターン内に含まれてもよい。
別の実施例では、図１４Ｂは、本発明のある実施形態による、研磨パッドの研磨表面内に配置される１つおきに縁を有しない同心多角形の一般的な外観を有する線区画溝パターンの上下平面図を図示する。
図１４Ｂを参照すると、研磨パッド１４００Ｂは、研磨表面１４５２および裏側表面（図示せず）を有する研磨体を含む。研磨表面１４５２は、離散線区画１４５４の溝のパターンを有する。離散線区画１４５４の全体的配列は、同心多角形の一般的な外観を与える。例えば、ある実施形態では、離散線区画１４５４の溝のパターンは、図１４Ｂに描写されるように、同心の十二角形の一般的な外観を与える。パターンは、１つおきに縁（例えば、場所１４５６）が各多角形から除去されているので、正式には、同心多角形のパターンではない。そのような配列では、半径方向溝は、削除された縁が、そうでなければ、位置するであろう半径に沿って配置されてもよく、またはそうでなくてもよい。一実施形態では、半径方向溝は、離散線区画に接触しない。別の実施形態では、１つおきの縁の断片または一部のみが、変曲点間において除去され、複数の離散線区画の対を残し、各対は、変曲点によって継合される。
したがって、再び、図１４Ａおよび１４Ｂを参照すると、ある実施形態では、研磨パッドは、研磨表面および裏側表面を有する研磨体を含む。研磨表面は、研磨表面の半径に直交する複数の離散直線状区画を含み、同心または略同心の多角形配列の完全ではないが、一部を形成する溝のパターンを有する。一実施形態では、同心または略同心の多角形配列の一部は、多角形のうちの１つ以上から１つ以上の変曲点を削除する。一実施形態では、同心または略同心の多角形配列の一部は、多角形のうちの１つ以上から１つ以上の縁を削除する。一実施形態では、溝のパターンは、半径方向溝を有していない。一実施形態では、溝のパターンは、研磨表面の半径に沿っているが、複数の離散直線状区画と接触しない半径方向溝を有する。
本発明の実施形態はまた、研磨表面の半径に精密に直交しない離散直線状区画を含んでもよいことを理解されたい。そのような実施形態では、離散直線状区画は、同心または略同心の多角形配列の完全ではないが、一部を形成するが、対応する半径との相対的関係は、精密に９０度ではなく、むしろ、おそらく９０度から、１度の何分の１から数度までだけずれている。それでもなお、そのような直交近傍または略直交する離散直線状区画は、本発明の精神および範囲内であると見なされる。
本明細書に説明される研磨パッドは、種々の化学機械的研磨装置と併用するために好適であり得る。実施例として、図１５は、本発明のある実施形態による、同心多角形溝パターンを有する研磨パッドと互換性がある研磨装置の等角側面図を図示する。
図１５を参照すると、研磨装置１５００は、取り付け盤１５０４を含む。取り付け盤１５０４の上部表面１５０２は、同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッドを支持するために使用されてもよい。取り付け盤１５０４は、スピンドル回転１５０６およびスライダ揺動１５０８を提供するように構成されてもよい。試料担体１５１０は、例えば、研磨パッドによる半導体ウエハの研磨の間、半導体ウエハ１５１１を適所に保持するために使用される。試料担体１５１０はさらに、懸架機構１５１２によって支持される。スラリー送給器１５１４は、半導体ウエハの研磨に先立って、およびその間に、研磨パッドの表面にスラリーを提供するために含まれる。調整ユニット１５９０もまた、含まれてもよく、一実施形態では、研磨パッドの調整のためのダイヤモンド先端を含む。
以上のように、同心または略同心の多角形溝パターンを有する研磨パッドが、開示された。本発明のある実施形態によると、基板を研磨するための研磨パッドは、研磨体を含む
。研磨体は、研磨表面および裏側表面を有し、研磨表面は、同心または略同心の多角形を含む溝のパターンを有する。溝のパターンは、最内多角形から最外多角形まで連続する半径方向溝を有していない。一実施形態では、多角形はそれぞれ、同一数の縁を有し、縁の数は、研磨パッドの直径または基板の直径によって決定される。一実施形態では、溝のパターンは、半径方向溝を有していない。

Claims (1)

  1. 明細書に記載の発明。
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