JP3524073B2 - 化学機械研磨パッド・コンディショナ、化学機械研磨ツール、化学機械研磨パッドをコンディショニングする方法及び化学機械研磨パッド - Google Patents

化学機械研磨パッド・コンディショナ、化学機械研磨ツール、化学機械研磨パッドをコンディショニングする方法及び化学機械研磨パッド

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般には、半導
体製造に関し、特に、化学機械研磨(CMP)に用いら
れる研磨パッドのコンディショニングに関する。
【0002】
【従来の技術】化学機械研磨(CMP)は、半導体チッ
プ製造の重要な処理技術である。多くの場合、処理工程
の実行後に、ウェハ表面には、凹凸が多く存在する。以
降の処理工程での凹凸は、互いに積み重なって、多くの
理由により不所望な非平坦の面を形成する。CMPは、
研磨パッドと、化学的に活性な液体および研磨材よりな
るスラリーとを用いて、ウェハの表面を研削して、平坦
面にする。
【0003】特に、CMPは、二酸化シリコンの金属間
誘電体層を平坦化する、または集積回路デバイス内の導
電層部分を除去するのに有用である。非平坦の誘電体表
面は、以降のフォトリソグラフィ処理工程の光学的分解
能と干渉して、高分解能のラインを描画するのを極めて
困難にする。大きなステップ状高さを有する金属間誘電
体層上に、第2の金属層を設けることは、不十分な金属
カバレジを生じ、最終的に開回路を形成する。
【0004】図1は、リニアCMPの一例を示す。半導
体ウェハ20は、平坦な研磨パッド22に対し、典型的
にフェイスダウンで保持される。平坦な研磨パッドは、
スラリー(図示せず)でコートされており、ウェハ20
に対して、矢印Aに沿って動く。長方形状のコンディシ
ョニング・パッド26を用いて、ウェハ20が研磨され
るときに、研磨パッド22を連続的にコンディショニン
グする。
【0005】図2に示す回転CMPプロセスの一例にお
いては、半導体ウェハ20は、典型的にフェイスダウン
で保持され、平坦研磨パッド24に対して、矢印Cに沿
って回転する。研磨パッドは、スラリーでコートされて
おり、矢印Bに沿って回転する。ウェハ20とパッド2
4とは、典型的に、相対的に回転する。また図2には、
研磨パッド24上の第1の基準位置32と、位置32の
半径方向内側にある研磨パッド24上の第2の基準位置
30とが、示されている。リニアCMPプロセスに対す
るように、長方形状のコンディショニング・パッド26
を用いて、回転CMPプロセスでウェハ26が研磨され
るときに、研磨パッド24を連続的にコンディショニン
グする。リニアCMPプロセスおよび回転CMPプロセ
スの両方において、研磨プロセスは、研磨パッド22ま
たは24に接触するウェハ20の表面が、ほぼ平坦にな
るまで続けられる。
【0006】研磨パッド22,24も対するウェハ20
の動き、およびウェハ20を保持するために研磨パッド
に加えられる力は、ウェハ表面の材料を除去する働きを
する系に機械的なエネルギーを加える。さらに、フレッ
シュな化学液を供給し、使用された化学液を除去するプ
ロセスは、ウェハ表面から材料を除去する働きをする。
ウェハ20の表面からの材料の均一な除去は、ウェハ表
面に対する研磨パッド速度,研磨パッドとウェハとの間
に加えられる力,スラリーの組成およびフローのよう
な、多くの変数を調整することにより行われる。
【0007】時間が経過すると、研磨パッド22,24
の初期の粗い面は、すり切れ、研磨パッド面上にスラリ
ーおよび他の付着物が蓄積し、研磨力が低下する。研磨
力の低下およびすり切れに対処するには、研磨パッド2
2,24は、周期的に面を機械的に荒す、すなわち“コ
ンディショニング(conditioning)”す
る。コンディショニング・パッド26は、研磨パッド2
2,24上の蓄積物を除去し、研磨パッド22,24の
面を荒す。研磨パッド面の硬さ、および研磨に用いられ
る特定のスラリーによって、コンディショニングに対し
て異なる手法が、必要とされる。さらに、コンディショ
ニングは、用いられる特定のコンディショニング方法お
よび装置に依存して、個別のコンディショニング工程
で、またはウェハ研磨の際に、コンディショニング装置
によって行うことができる。図1および図2は、共に、
ウェハ20が研磨されるときに、研磨パッド22,24
をコンディショニングするために用いることのできる長
方形状のコンディショニング・パッド26を示してい
る。
【0008】研磨パッドとスラリーとの組み合わせは、
スラリーが砂粒として作用し、研磨パッドが砂粒が付着
された紙として作用する一枚のサンドペーパであると考
えることができる。スラリーは、種々の粒子サイズを有
することができ、大きな砥粒のサンドペーパと小さな砥
粒のサンドペーパとの間の相異に類似するように、粒子
が大きいほど、小さい粒子よりも、ウェハ表面のより大
きな研削を与える。ウェハ表面に対して、多くのスラリ
ーが保持されればされるほど、より多くの研削が行われ
る。研磨パッド22,24の溝は、研磨パッドの表面か
らスラリーを引き込む。溝内のスラリーは、パッド表面
のスラリーよりも、研削が非効率的であり、すなわち研
削があまり効率的でない。
【0009】したがって、研磨パッド22,24の溝の
形状および単位面積あたりの容積(容積/単位面積)
は、研磨量をある程度、制御する。例えば、大きな溝
は、表面から多くのスラリーを引き込むだけでなく、よ
り大きな粒子を全体的にまたは部分的に取り込むことが
できる。大きなスラリー粒子を取り込むことのできない
小さな溝は、大きな粒子をウェハ20と接触したまま残
して、大きな粒子を取り込むのに十分なほど溝が大きい
研磨パッド22,24の部分よりも、より多くの研削を
与える。中間サイズの溝は、部分的に粒子を取り込ん
で、大きな粒子をはみ出すままに残し、小さな溝のみが
存在する部分よりも少ない研磨を与えるが、大きな溝が
存在する部分よりも多くの研磨を与える。溝の深さは、
いかに多くのスラリーを引き込むかをさらに制御するこ
とができ、深い溝は、浅い溝よりも研磨能力の小さい領
域を与える。
【0010】したがって、CMPプロセスの研磨速度お
よび均一性は、スラリーを多少有効にする研磨パッド面
の特性によって大きく影響を受ける。したがって、コン
ディショニングの際にパッド面を最適化する能力は、極
めて必要とされる。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、複数のコン
ディショニング・エレメントと、少なくとも第1のセク
ションおよび第2のセクションとを有する不均一なコン
ディショニング面を備える化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナを提供する。第1のセクションは、第1の切削
量/単位幅を有し、この第1の切削量/単位幅は、第2
のセクションの第2の切削量/単位幅より大きい。第1
のセクションは、少なくとも、第1の投影幅を有する第
1のコンディショニング・エレメントを有し、第2のセ
クションは、少なくとも、第1の投影幅と異なる第2の
投影幅を有する第2のコンディショニング・エレメント
を有する。第1のセクションは、さらにあるいは代わり
に、第1の密度を有する第1の複数のコンディショニン
グ・エレメントを有し、第2のセクションは、第1の密
度とは異なる第2の密度を有する第2の複数のコンディ
ショニング・エレメントを有する。第1のセクション
は、さらにあるいは代わりに、第1の切削深さを有する
少なくとも1つのコンディショニング・エレメントを有
し、第2のセクションは、第1の切削深さとは異なる第
2の切削深さを有する少なくとも1つのコンディショニ
ング・エレメントを有する。
【0012】コンディショナは、リニアまたは回転CM
P処理に用いるように構成することができ、長方形とす
ることができ、またはローラ形コンディショナとするこ
とができる。回転CMP処理における応用では、不均一
コンディショニング面は、半径方向内側位置での研磨パ
ッドの相対速度と、半径方向外側位置での研磨パッドの
相対速度との差を補償するように構成することができ
る。
【0013】コンディショナは、さらに、第1のセクシ
ョンと第2のセクションとの間に、第3の遷移セクショ
ンを有する。第3のセクションは、第1の切削量/単位
幅と第2の切削量/単位幅との中間の第3の切削量/単
位幅を有する。第3のセクションは、また、第1の切削
量/単位幅と第2の切削量/単位幅との間の切削量/単
位幅の漸次遷移を有する。
【0014】コンディショナは、研磨パッドと、コンデ
ィショナと、コンディショナに対して研磨パッドを動か
す機構とを備える化学機械研磨ツールにおける要素とす
ることができる。機構は、さらに、コンディショナに対
して研磨パッドをリニアにまたは回転して動かすように
構成することができる。
【0015】コンディショナは、化学機械研磨パッドの
均一コンディショニングを与える方法を実行するために
用いることができる。この方法は、少なくとも、研磨パ
ッドの第1の領域を識別するステップを含み、第1の領
域は、研磨パッドの第2の領域とは、コンディショナに
より除去される材料の異なる量を必要とする。次に、コ
ンディショナに不均一コンディショニング面が設けら
れ、不均一コンディショニング面は、研磨パッドの第1
の領域に接触するように配置された、第1の切削量/単
位幅を有する第1のセクションと、研磨パッドの第2の
領域に接触するように配置された、第2の切削量/単位
幅を有する第2のセクションとを有する。次に、コンデ
ィショナを用いて、研磨パッドをコンディショニングす
る。
【0016】この発明は、また、この発明のコンディシ
ョナの使用により得られる化学機械研磨パッドを含む。
このようなパッドは、複数の溝と、少なくとも第1の領
域および第2の領域とを有する不均一研磨面を備える。
第1の領域は、第1の溝容積/単位面積を有し、この第
1の溝容積/単位面積は、第2の領域の第2の溝容積/
単位面積とは異なる。
【0017】前述した一般的な説明と、以下の詳細な説
明とは、この発明の例示であり、限定されるものではな
い。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照するが、これら
図面において、同一の参照番号は、同一の要素を示して
いる。図3は、複数のコンディショニング・エレメント
44を有する不均一コンディショニング面42を持つ化
学機械研磨パッド・コンディショナ40の一例を示す。
不均一面42は、3つの別個のセクション46,48,
50を有している。セクション46のコンディショニン
グ・エレメント44aは、幅W a を有し、この幅は、セ
クション50のコンディショニング・エレメント44c
の幅Wc よりも大きい。セクション48のコンディショ
ニング・エレメント44bは、幅Wa と幅Wc の中間で
ある幅Wb を有している。
【0019】コンディショニング・エレメントは、図5
に示すような技術上既知のいかなる断面形状をも有する
ことができる。これら断面形状は、正方形60,楕円形
または長円形62,長方形64a,64b(長方形64
aでは長辺が切削面に対向し、または長方形64bでは
短辺が切削面に対向している),円形66,三角形6
8,菱形70,またはあらゆる種類の多角形72を含む
が、これらに限られるものではない。しかし、各断面形
状は、仮想面Iへの“投影幅(projected w
idth)”を有している。この投影幅は、基本的に
は、図3に示されるような、コンディショナ40の側面
から見たものである。したがって図5に示されるよう
に、コンディショニング・エレメントの各々は、その異
なる断面形状にかかわらず、同一の投影幅Wp を有する
ことができる。
【0020】特定の断面形状は、エレメントの強度、ま
たは切削能力に対して、好ましい。例えば、仮想面Iに
対向するコーナを有する菱形断面または三角形断面は、
最適な切削を与えるのに理想的である。図5には、複数
の異なる形状のスタッドを有するコンディショナ40が
説明のために示されているが、典型的に、コンディショ
ナは、一種類のスタッドのみを含んでいる。しかし、必
要ならば、一つのコンディショナに多くの形状を用いる
ことができる。
【0021】セクション50のコンディショニング・エ
レメント44cのグループは、セクション46のエレメ
ント44aのグループよりも大きい密度を有すると言う
ことができる。“密度”は、単位幅あたりの投影エレメ
ントの数を示している。単位幅は、図3の断面におい
て、矢印Xに沿って測定される。図3の側面図において
は、1列のみのエレメントが見えるけれども、コンディ
ショナ40は、底面図である図5に示すように、数列の
エレメントを有することができる。各列のエレメント
は、列80,84のエレメントのように、仮想面Iから
見た他の列と直接に位置決めすることができ、または列
82のエレメントが他の列80,84のギャップをふさ
ぐように、一列のエレメントは、他列のエレメント間の
ギャップをふさぐことができる。“投影エレメント”の
数は、側面から見えるエレメントの数である。したがっ
て、図5に示すように、3個のエレメントが列80,8
4に配列され、列82に2個のエレメントが配列されて
いるが、5個の投影エレメントがある。
【0022】セクション50のコンディショニング・エ
レメント44cは、エレメント44aの切削深さよりも
大きい切削深さを有して示されている。“切削深さ”
は、コンディショニング・エレメントが研磨パッドを貫
通する深さを示している。各エレメントが研磨パッドを
貫通する程度は、コンディショニング・パッドが研磨パ
ッドと接触するときに、コンディショニング・パッドに
加えられる圧力の大きさによって制御される。しかし一
般的には、コンディショナ本体41から、長い距離にわ
たって突出するエレメントは、長い切削深さを有してい
る。このように、dc の深さにわたって突出するエレメ
ント44cは、本体41から深さda にわたって突出す
るエレメント44aよりも長い切削深さを有している。
深さdb にわたって突出するエレメント44bは、エレ
メント44aの切削深さda とエレメント44cの切削
深さdc との間の中間切削深さを有している。
【0023】コンディショニング・エレメントあたりの
深さ,密度,投影幅の相異、またはこれらの形状特徴の
組合わせは、単位幅あたり異なる切削量を各領域に与え
る。“単位幅あたりの切削量(切削量/単位幅)”は、
コンディショナの各単位幅あたりの、コンディショナに
よって除去される研磨パッドの量を示している。例え
ば、各コンディショニング・エレメント44が、コンデ
ィショニング・パッド40の本体41から突出するスタ
ッドよりなる図3において、切削量/単位幅は、1列に
投影されるスタッドの全数と、各スタッドの投影幅と、
各スタッドの切削深さとを乗算し、これを領域の長さで
除算したものに等しい。
【0024】ある実施例では、大きな投影幅と、大きな
密度と、大きな切削深さとの組合わせを用いて、より大
きな切削量/単位幅を与えることができる。他の実施例
では、唯一のそのような特徴の差異を用いて、異なる切
削量/単位幅を与えることができる。ある実施例では、
大きなエレメント投影幅は、小さい密度によって相殺す
ることができ、あるいは大きな密度は、小さなエレメン
ト投影幅によって相殺することができる。
【0025】この発明の化学機械研磨パッド・コンディ
ショナは、リニアCMP処理または回転CMP処理に使
用されるように構成することができる。回転CMPに用
いられるときには、半径方向外側の位置と半径方向内側
での、研磨パッドとウェハとの間の相対速度の差を補償
するように、不均一性を設計することができる。例え
ば、図2において、研磨パッド24上の位置30は、位
置32の半径方向内側にある。外側位置32での、研磨
パッド24とウェハ20との間の相対速度は、内側位置
30での、研磨パッド24とウェハ20との間の相対速
度よりも大きい。その結果、研磨パッド24の位置32
での研削作用は、位置30での研削作用よりも大きくな
る。
【0026】速度のこの不均一性に対応するためには、
研磨パッド24の面上に溝構造を設けて、位置30にお
けるよりも、位置32において、パッドの面から多くの
スラリー量を除去することが望ましい。パッド溝構造に
このような差異を与えるためには、研磨パッド24の位
置32をコンディショニングするコンディショナ40の
セクションにおけるよりも、研磨パッド24の位置30
をコンディショニングするコンディショナ40のセクシ
ョンにおける大きな切削量/単位幅を、コンディショナ
40に与えることが望ましい。図3に示すように、セク
ション50が位置30に対して配置され、セクション4
6が位置32に対して配置されるならば、コンディショ
ナ40は、このような構造を与える。セクション50と
セクション46との間に、セクション48が漸次遷移を
有することがさらに望ましく、あるいは、セクション4
8が、半径方向内側位置での最小コンディショニング・
エレメント44cと、半径方向外側位置での最大コンデ
ィショニング・エレメント44aとの間で連続している
ことがさらに望ましい。
【0027】一般に、コンディショナ40における不均
一性を調整して、研磨パッドのすり切れまたはツール供
給圧力の不均一性を補償することができる。例えば、リ
ニアCMP処理では、研磨パッドのすり切れは異なり、
研磨パッドとウェハとの間に加えられる圧力は、中央部
におけるよりも周辺部で異なる。したがって、パッドの
研磨作用を、均一に保持するためには、中心部における
よりも周辺部において、異なる切削量/単位幅が必要と
される。
【0028】図3は、長方形状を有するコンディショナ
40を示しているが、技術上既知のいかなる形状とする
こともできる。一実施例では、図4に示すように、Z軸
の周りに回転するようにされたシリンドリカルローラ形
のコンディショナ52とすることができる。このような
コンディショナは、リニアCMP処理または回転CMP
処理に用いることができ、長方形状コンディショナと同
様に配置される。シリンドリカルローラ形状は、ローラ
がZ軸の周りに回転することを可能にし、研磨パッドと
コンディショナとの間の相対速度を増大または減少させ
る。ローラ形のコンディショナ52は、Z軸と同軸のシ
ャフト(図示せず)に設けることができ、技術上既知の
シャフトを回転させるいかなる機構によっても回転させ
ることができる。
【0029】上述したコンディショナは、図1および図
2に示されるような、技術上既知のいかなる化学機械研
磨ツールに用いることができるが、このような構造に限
られるものではない。研磨パッドと、パッド・コンディ
ショナに対して研磨パッドを動かす機構とを有するツー
ルを、図示して説明したコンディショニング・パッド構
造と共に用いることができる。図4に示すようなシリン
ドリカルローラ・コンディショニング・パッドと共に用
いるツールは、技術上既知のように、Z軸の回りにコン
ディショニング・パッドを回転させる構造をさらに有し
ている。
【0030】したがって、上述したコンディショナを用
いて、化学機械研磨パッドをコンディショニングするこ
とができる。このようなコンディショニングを与える方
法は、研磨パッドの少なくとも第1の領域を識別するこ
とを含んでいる。研磨パッドの第1の領域は、研磨パッ
ドの第2の領域とは、異なる溝容積/単位面積を必要と
する。例えば、研磨パッドの第1の領域は、第2の領域
よりも広く深い溝を必要とする。回転CMP処理では、
研磨パッド上での半径方向内側位置および外側位置で異
なる速度は、研磨パッドの内側セクションおよび外側セ
クションにおいて、異なる溝容積/単位面積を必要とす
る。
【0031】次に、方法は、上述した構造によれば、研
磨パッドの第1の領域に対して配置される、第1の切削
量/単位幅で調整された第1のセクションと、第2の領
域に対して配置される、第2の切削量/単位幅で調整さ
れた第2のセクションとを有する不均一なコンディショ
ニング面を有するコンディショナを構成することを含
む。一領域と他領域とにおいて、より広いコンディショ
ニングが必要とされる例では、コンディショニング・パ
ッドは、第2のセクションが第2の領域をコンディショ
ニングする以上に、研磨パッドの第1の領域をコンディ
ショニングするように、第1のセクションを調整する。
このようにして与えられたコンディショナを用いて、研
磨パッドをコンディショニングする。
【0032】この発明の範囲は、技術上知られている構
造の要素を含むコンディショナと、あらゆるサイズと断
面形状のコンディショニング・エレメントを有するコン
ディショナと、所望のコンディショニングの程度を与え
るように機能する密度を有するコンディショナとを含ん
でいる。
【0033】図6において、上述したコンディショナで
コンディショニングされた回転研磨パッド90のパイ形
状部は、一領域において対応する溝容積/単位面積を有
することができ、これは他領域の溝容積/単位面積とは
異なっている。例えば、図6に示すように、領域92
は、領域94におけるよりも大きい溝密度を有してい
る。領域94は、領域92よりも大きい溝幅Wg を有し
ている。また、図7に示されるリニア研磨パッド96に
示されるように、コンディショニング・エレメントの切
削深さに応じて、溝深さdg を変えることもできる。な
お、図7は、溝95の深さdg2よりも大きい深さdg1
有する溝93を示している。
【0034】研磨パッドをコンディショニングするため
に用いられるコンディショナに対するように、研磨パッ
ドは、異なる溝容積/単位面積を有する2つの領域9
2,94を有することができ、領域92と94との間
に、中間の溝容積/単位面積を有する第3の領域98を
さらに有することができる。第3の領域は、第1領域お
よび第2領域からの漸次遷移を与えることができる。こ
の発明のコンディショナを用いて作製されるように説明
したが、上記の構造的特徴を有する研磨パッドは、コン
ディショニングまたは研磨の前に、このような構造的特
徴を備えることができる。このような研磨パッドは、技
術上知られたプロセスで製造することができる。
【0035】図6および図7には、連続した細長い溝が
示されているが、回転形コンディショナ52でコンディ
ショニングされた研磨パッド97は、図8に示される溝
91および図9に示される溝99のような、不連続な短
い溝を有することができる。各溝の長さは、2つの面間
の接触点での、研磨パッド97の速度に対するローラ形
コンディショナ52の速度に依存する。ほぼ同じ速度で
動く、ローラ形コンディショナ52および研磨パッド9
7は、不連続溝91を生じ、これら不連続溝は、図8に
示されるように、溝を形成するコンディショニング・エ
レメント44よりも長くはない。研磨パッド97よりも
低い速度で動くロール形コンディショナ52は、細長い
不連続な溝99となる。研磨パッド97よりも速い速度
で動くローラ形コンディショナ52は、不連続溝間の間
隔Sp を有する細長い溝を生じる。なお、間隔Sp は、
ローラ形コンディショナ52の表面上のスタッド44の
行100間の間隔Sr よりも短い。
【0036】図4に示すローラ形コンディショナ52
は、ローラの一端から他端へ延びる軸Zに平行な、コン
ディショニング・エレメント44の列100を有する
が、ローラ形コンディショナは、ノンリニアなコンディ
ショニング・エレメント(例えばスタッド)パターン、
長手方向の一セクションと他セクションとで異なるコン
ディショニング・エレメント・パターン、一セクション
と他セクションとで異なる密度を有するコンディショニ
ング・エレメント・パターン、一端から他端へ延びてい
ないコンディショニング・エレメント・パターン、また
は、図3に示す非ローラ形コンディショナに関してのよ
うな構成の組合わせを有することができる。しかし、ロ
ーラ形のコンディショナは、“列密度(row den
sity)”−すなわち単位周長あたりの列の数−の追
加のパラメータを有している。したがって、長手方向一
セクションは、長手方向他セクションよりも、大きな列
密度を有することができる。
【0037】ローラ形コンディショナは、また、非ロー
ラ形コンディショナに対して説明したコンディショニン
グ・エレメント・パラメータのすべての他の変化を有す
ることができる。一セクションから他セクションへの列
密度の変化と、コンディショニング・エレメントの幅お
よび高さ、または密度/単位幅の変化は、ローラの異な
る切削量/単位幅回転を与える。したがって、ローラの
一セクションにおける1単位幅の回転は、ローラの他セ
クションにおける1単位幅回転とは異なるコンディショ
ニング・パッドの量を切削する。
【0038】例えば、図10に示すローラ53は、スタ
ッド110の列100を9列有する第1の長手方向セク
ションを有し、各列は、図示の半周あたり第1の幅と高
さとを有している。他方、第2のセクションは、スタッ
ド111の列101を7列だけ有し、各列は、半周あた
り第2の幅と高さとを有している。異なるセクションが
存在する場合、多くのセクションを設けることができ、
あるいはセクション間に個々の分離を設けないこともで
きるが、一端の一パターンから他端の異なるパターンへ
の漸次遷移が設けられる。図10に示すように、セクシ
ョン56とセクション58との間のセクション57は、
スタッド112の列102を8列有する遷移セクション
を備えている。なお、各スタッドは、第1の幅および高
さと第2の幅および高さとの中間の第3の幅および高さ
を有している。ローラ形コンディショナの一端と他端と
における異なるパターンは、例えば、回転研磨パッドに
用いるローラ形コンディショナにおいて、有利である。
このような使用は、研磨パッドの外側半径と内側半径で
の、異なる半径方向速度を補償するために、スタッドの
異なるパターンを与えることができる。
【0039】この発明を、特定の実施例に基づいて説明
したが、説明したものに限定することを意図するもので
はない。むしろ、請求項の発明と均等な範囲で、かつこ
の発明の趣旨から離れることなく、種々の変更を行うこ
とができる。
【0040】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 (1)化学機械研磨パッドをコンディショニングする化
学機械研磨パッド・コンディショナであって、複数のコ
ンディショニング・エレメントと、少なくとも第1のセ
クションおよび第2のセクションとを有する不均一なコ
ンディショニング面を備え、前記第1のセクションは、
第1の切削量/単位幅を定め、この第1の切削量/単位
幅は、前記第2のセクションの第2の切削量/単位幅と
は異なる、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (2)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記第1のセクションは、少なくと
も、第1の投影幅を有する第1のコンディショニング・
エレメントを有し、前記第2のセクションは、少なくと
も、前記第1の投影幅と異なる第2の投影幅を有する第
2のコンディショニング・エレメントを有する、化学機
械研磨パッド・コンディショナ。 (3)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記第1のセクションは、第1のコ
ンディショニング・エレメント密度を有し、前記第2の
セクションは、第1のコンディショニング・エレメント
密度とは異なる第2のコンディショニング・エレメント
密度を有する、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (4)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記第1のセクションは、少なくと
も、第1の切削深さを有する第1のコンディショニング
・エレメントを有し、前記第2のセクションは、少なく
とも、前記第1の切削深さとは異なる第2の切削深さを
有する第2のコンディショニング・エレメントを有す
る、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (5)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記コンディショニング・エレメン
トは、スタッドよりなる、化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナ。 (6)上記(5)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記スタッドは、正方形,長円形,
長方形,円形,三角形,楕円形,菱形,多角形,これら
形状の組合わせよりなる群から選ばれた断面形状を有す
る、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (7)上記(1)に記載の化学機械研磨(CMP)パッ
ド・コンディショナであって、リニアCMP処理に用い
るように構成されている、化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナ。 (8)上記(7)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、前記第1のセクションは、研磨パッ
ドの中央領域をコンディショニングするように配置さ
れ、前記第2のセクションは、研磨パッドの周辺領域を
コンディショニングするように配置されている、化学機
械研磨パッド・コンディショナ。 (9)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナであって、回転CMP処理に用いるように構成
されている、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (10)上記(9)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記第1のセクションは、研磨パ
ッドの中央領域をコンディショニングするように配置さ
れ、前記第2のセクションは、研磨パッドの周辺領域を
コンディショニングするように配置されている、化学機
械研磨パッド・コンディショナ。 (11)上記(9)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記不均一コンディショニング面
は、半径方向内側位置での研磨パッドの速度と、半径方
向外側位置での研磨パッドの速度との差を補償する、化
学機械研磨パッド・コンディショナ。 (12)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記第1のセクションと第2のセ
クションとの間に、第3の遷移セクションを有し、この
遷移セクションは、前記第1の切削量/単位幅と前記第
2の切削量/単位幅との中間の第3の切削量/単位幅を
有する、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (13)上記(12)に記載の化学機械研磨パッド・コ
ンディショナであって、前記第3のセクションは、第1
の切削量/単位幅と第2の切削量/単位幅との間の切削
量/単位幅の漸次遷移を有する、化学機械研磨パッド・
コンディショナ。 (14)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記不均一コンディショニング面
は、研磨パッドのすり切れ、または研磨中のウェハに対
する研磨パッドの供給圧力の不均一性を補償する、化学
機械研磨パッド・コンディショナ。 (15)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記コンディショナは、長方形状
を有する、化学機械研磨パッド・コンディショナ。 (16)上記(1)に記載の化学機械研磨パッド・コン
ディショナであって、前記コンディショナは、シリンド
リカルローラをよりなる、化学機械研磨パッド・コンデ
ィショナ。 (17)研磨パッドと、第1の切削量/単位幅を有する
第1のセクションと、前記第1の切削量/単位幅に等し
くない第2の切削量/単位幅を有する第2のセクション
とを有する不均一コンディショニング面を有するコンデ
ィショナと、前記コンディショナに対して前記研磨パッ
ドを動かす手段と、を備える化学機械研磨ツール。 (18)上記(17)に記載の化学機械研磨ツールであ
って、前記コンディショナに対して前記研磨パッドを動
かす手段は、リニア状に動かす、化学機械研磨ツール。 (19)上記(17)に記載の化学機械研磨ツールであ
って、前記コンディショナに対して前記研磨パッドを動
かす手段は、前記コンディショナに対して前記研磨パッ
ドを回転させる、化学機械研磨ツール。 (20)上記(17)に記載の化学機械研磨ツールであ
って、前記コンディショナは、軸を有するシリンドリカ
ルローラであり、前記軸を回転する手段をさらに備え
る、化学機械研磨ツール。 (21)コンディショナを用いて化学機械研磨パッドを
コンディショニングする方法であって、(a)少なくと
も、前記研磨パッドの第1の領域を識別するステップを
含み、前記第1の領域は、前記研磨パッドの第2の領域
よりも大きい溝容積/単位面積を必要とし、(b)前記
コンディショナに不均一コンディショニング面を設ける
ステップを含み、前記不均一コンディショニング面は、
前記研磨パッドの第1の領域に接触するように配置され
た、第1の切削量/単位幅を有する第1のセクション
と、前記研磨パッドの第2の領域に接触するように配置
された、第2の切削量/単位幅を有する第2のセクショ
ンとを有し、前記第1の切削量/単位幅は、前記第2の
切削量/単位幅よりも大きく、(c)前記研磨パッドを
前記コンディショナでコンディショニングするステップ
を含む、化学機械研磨パッドをコンディショニングする
方法。 (22)上記(21)の調整方法によって作製された化
学機械研磨パッド。 (23)複数の溝と、少なくとも第1の領域および第2
の領域とを有する不均一研磨面を備え、前記第1の領域
は、第1の溝容積/単位面積を有し、この第1の溝容積
/単位面積は、前記第2の領域の第2の溝容積/単位面
積とは異なる、化学機械研磨パッド。 (24)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域は、少なくとも、第1の幅を有す
る第1の溝を有し、前記第2の領域は、少なくとも、前
記第1の幅とは異なる第2の幅を有する第2の溝を有す
る、化学機械研磨パッド。 (25)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域は、第1の溝密度を有し、前記第
2の領域は、前記第1の溝密度とは異なる第2の溝密度
を有する、化学機械研磨パッド。 (26)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域は、少なくとも、第1の深さを有
する第1の溝を有し、前記第2の領域は、少なくとも、
前記第1の深さとは異なる第2の深さを有する第2の溝
を有する、化学機械研磨パッド。 (27)上記(23)に記載の化学機械研磨(CMP)
パッドであって、前記研磨パッドは、リニアCMP処理
用に構成されている、化学機械研磨パッド。 (28)上記(27)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域は、前記研磨パッドの中央領域を
有し、前記第2の領域は、前記研磨パッドの周辺領域を
有する、化学機械研磨パッド。 (29)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記研磨パッドは、回転化学機械研磨処理用に構
成されている、化学機械研磨パッド。 (30)上記(29)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域は、前記研磨パッドの中央領域を
有し、前記第2の領域は、前記研磨パッドの周辺領域を
有する、化学機械研磨パッド。 (31)上記(30)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記研磨パッドの不均一研磨面は、半径方向内側
位置での前記研磨パッドの速度と、半径方向外側位置で
の前記研磨パッドの速度との差を補償する、化学機械研
磨パッド。 (32)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第1の領域と第2の領域との間に、第3の遷
移領域を有し、この遷移領域は、第1の溝容積/単位面
積と第2の溝容積/単位面積との中間の第3の溝容積/
単位面積を有する、化学機械研磨パッド。 (33)上記(32)に記載の化学機械研磨パッドであ
って、前記第3の領域は、第1の溝容積/単位面積と第
2の溝容積/単位面積との間の溝容積/単位面積の漸次
遷移を有する、化学機械研磨パッド。 (34)上記(23)に記載の化学機械研磨パッドにお
いて、前記不均一研磨面は、前記研磨パッドのすり切
れ、または研磨中のウェハに対する研磨パッドの供給圧
力の不均一性を補償する、化学機械研磨パッド。 (35)化学機械研磨パッドをコンディショニングする
化学機械研磨パッド・コンディショナであって、複数の
コンディショニング・エレメントを有するシリンドリカ
ルローラを備える、化学機械研磨パッド・コンディショ
ナ。 (36)上記(35)に記載の化学機械研磨パッド・コ
ンディショナであって、前記シリンドリカルローラは、
少なくとも、第1の長手方向セクションと、第2の長手
方向セクションとを有し、前記第1の長手方向セクショ
ンは、第1の切削量/単位幅回転を有し、この第1の切
削量/単位幅回転は、前記第2の長手方向セクションの
第2の切削量/単位幅回転とは異なる、化学機械研磨パ
ッド・コンディショナ。 (37)上記(36)に記載の化学機械研磨パッド・コ
ンディショナであって、前記第1の長手方向セクション
は、第1の列密度のコンディショニング・エレメントを
有し、前記第2の長手方向セクションは、第2の列密度
のコンディショニング・エレメントを有する、化学機械
研磨パッド・コンディショナ。 (38)上記(36)に記載の化学機械研磨パッド・コ
ンディショナであって、前記シリンドリカルローラは、
少なくとも、前記第1の長手方向セクションと第2の長
手方向セクションとの中間の第3の長手方向セクション
を有し、この第3の長手方向セクションは、前記第1の
切削量/単位幅回転と第2の切削量/単位幅回転との中
間の第3の切削量/単位幅回転を有する、化学機械研磨
パッド・コンディショナ。
【図面の簡単な説明】
【図1】典型的なリニアCMP処理を説明する平面図で
ある。
【図2】典型的な回転CMP処理を説明する平面図であ
る。
【図3】この発明の長方形状パッド・コンディショナの
一例の側面図である。
【図4】この発明のシリンドリカルローラ・パッド・コ
ンディショナの一例の斜視図である。
【図5】同一の投影幅を有するコンディショニング・エ
レメントの種々の形状を示す、コンディショナの平面図
である。
【図6】この発明のコンディショナを用いることによっ
て作製された回転研磨パッドの一部の平面図である。
【図7】この発明のコンディショナを用いることによっ
て作製されたリニア研磨パッドの一部の部分断面斜視図
である。
【図8】コンディショナと研磨パッドとがほぼ同じ速度
で動く、この発明のローラ形コンディショナを用いるこ
とによって作製された研磨パッドの一部の平面図であ
る。
【図9】コンディショナが研磨パッドよりも低速で動
く、この発明のローラ形コンディショナを用いることに
よって作製された研磨パッドの一部の平面図である。
【図10】異なる列密度を有するセクションを示すこの
発明のシリンドリカルローラ・パッド・コンディショナ
の一例の斜視図である。
【符号の説明】
20 半導体ウェハ 22,24,97 研磨パッド 26 コンディショニング・パッド 30 第2の基準位置 32 第1の基準位置 40 化学機械研磨パッド・コンディショニング 42 不均一コンディショニング面 44 コンディショニング・エレメント 46,48,50 セクション 52,53 ローラ形コンディショナ 56,57,58 セクション 80,82,84,100 列 90 回転研磨パッド 92,94,98 領域 91,93,95,99 溝 110,111,112 スタッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B24B 53/12 B24B 53/12 Z (72)発明者 アダム・ティックノア アメリカ合衆国 12590 ニューヨーク 州 ワッピンガーズ フォールズ アー ルティーイー 9ディー 751 (56)参考文献 特開 平11−300601(JP,A) 特開 平9−11117(JP,A) 特開 平8−267354(JP,A) 特開 平11−77517(JP,A) 特開 平9−254019(JP,A) 特開 平9−7982(JP,A) 特開2000−94303(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 B24B 37/00 B24B 53/00 B24B 53/12

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転する円形の化学機械研磨パッドの半径
    方向に沿って配置され、該化学機械研磨パッドをコンデ
    ィショニングする化学機械研磨パッド・コンディショナ
    であって、前記化学機械研磨パッドの半径方向に沿って互いに間隔
    を置いて設けられそれぞれが前記化学機械研磨パッドに
    溝を形成する 複数のコンディショニング・エレメント
    と、 少なくとも第1のセクションおよび第2のセクション
    備え、 前記第1のセクションは、前記化学機械研磨パッドの半
    径方向内側領域をコンディショニングし、前記第1のセ
    クションの前記コンディショニング・エレメントは、第
    1のコンディショニング・エレメント密度で設けられて
    第1の切削量/単位幅を与え前記第2のセクションは、前記化学機械研磨パッドの半
    径方向外側領域をコンディショニングし、前記第2のセ
    クションの前記コンディショニング・エレメントは、前
    記第1のコンディショニング・エレメント密度よりも小
    さい第2のコンディショニング・エレメント密度で設け
    られて、前記第1の切削量/単位幅とは異なる第2の切
    削量/単位幅を与えることを特徴とする、 化学機械研磨
    パッド・コンディショナ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記第1のセクションのコンディショニング・エレメン
    トは第1の投影幅を有し、前記第2のセクションのコン
    ディショニング・エレメントは前記第1の投影幅と異な
    る第2の投影幅を有する第2のコンディショニング・エ
    レメントを有し、前記化学機械研磨パッドの前記半径方
    向内側領域の溝の幅を前記半径方向外側領域の溝の幅と
    は異なる幅にする、化学機械研磨パッド・コンディショ
    ナ。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記第1の投影幅は前記第2の投影幅よりも狭く、前記
    化学機械研磨パッドの前記半径方向内側領域の溝の幅を
    前記半径方向外側領域の溝の幅よりも狭くする、化学機
    械研磨パッド・コンディショナ。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記第1のセクションのコンディショニング・エレメン
    トは第1の切削深さを有し、前記第2のセクションのコ
    ンディショニング・エレメントは前記第1の切削深さと
    は異なる第2の切削深さを有する、化学機械研磨パッド
    ・コンディショナ。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記コンディショニング・エレメントは、スタッドより
    なる、化学機械研磨パッド・コンディショナ。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記スタッドは、正方形,長円形,長方形,円形,三角
    形,楕円形,菱形,多角形,これら形状の組合わせより
    なる群から選ばれた断面形状を有する、化学機械研磨パ
    ッド・コンディショナ。
  7. 【請求項7】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記第1のセクションと第2のセクションとの間に、第
    3の遷移セクションを有し、この遷移セクションは、前
    記第1の切削量/単位幅と前記第2の切削量/単位幅と
    の中間の第3の切削量/単位幅を有する、化学機械研磨
    パッド・コンディショナ。
  8. 【請求項8】請求項に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記第3のセクションは、第1の切削量/単位幅と第2
    の切削量/単位幅との間の切削量/単位幅の漸次遷移を
    有する、化学機械研磨パッド・コンディショナ。
  9. 【請求項9】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナであって、 前記コンディショナは、長方形状を有する、化学機械研
    磨パッド・コンディショナ。
  10. 【請求項10】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・
    コンディショナであって、 前記コンディショナは、軸を有するシリンドリカルロー
    ラであり、 前記軸を回転する手段をさらに備える 、化学機械研磨パ
    ッド・コンディショナ。
  11. 【請求項11】請求項1に記載の化学機械研磨パッド・
    コンディショナであって、 前記コンディショナは、軸を有するシリンドリカルロー
    ラであり、前記軸を回転する手段をさらに備え、 前記シリンドリカルローラの表面に、スタッドからなる
    コンディショニング・エレメントが前記軸と平行な方向
    に沿って複数個互いに間隔を置いて設けられて1つのス
    タッド列を形成し、そして該スタッド列が複数列設けら
    れており、 前記第1セクションに設けられているスタッド列の数
    は、前記第2セクションに設けられているスタッド列の
    数よりも多い、化学機械研磨パッド・コンディショナ。
  12. 【請求項12】円形の化学機械研磨パッドと、 前記化学機械研磨パッドの半径方向に沿って配置され、
    該化学機械研磨パッドをコンディショニングする化学機
    械研磨パッド・コンディショナと、 前記化学機械研磨パッドを回転させる手段とを備え、 前記化学機械研磨パッド・コンディショナは、 前記化学機械研磨パッドの半径方向に沿って互いに間隔
    を置いて設けられそれぞれが前記化学機械研磨パッドに
    溝を形成する複数のコンディショニング・エレメント
    と、 少なくとも第1のセクションおよび第2のセクションと
    を有し、 前記第1のセクションは、前記化学機械研磨パッドの半
    径方向内側領域をコンディショニングし、前記第1のセ
    クションの前記コンディショニング・エレメントは、第
    1のコンディショニング・エレメント密度で設けられて
    第1の切削量/単位幅を与え、 前記第2のセクションは、前記化学機械研磨パッドの半
    径方向外側領域をコンディショニングし、前記第2のセ
    クションの前記コンディショニング・エレメントは、前
    記第1のコンディショニング・エレメント密度よりも小
    さい第2のコンディショニング・エレメント密度で設け
    られて、前記第1の切削量/単位幅とは異なる第2の切
    削量/単位幅を与えることを特徴とする、 化学機械研磨
    ツール。
  13. 【請求項13】請求項12に記載の化学機械研磨ツール
    であって、 前記第1のセクションのコンディショニング・エレメン
    トは第1の投影幅を有し、前記第2のセクションのコン
    ディショニング・エレメントは前記第1の投影幅と異な
    る第2の投影幅を有する第2のコンディショニング・エ
    レメントを有し、前記化学機械研磨パッドの前記半径方
    向内側領域の溝の幅を前記半径方向外側領域の溝の幅と
    は異なる幅にする、化学機械研磨ツール。
  14. 【請求項14】請求項13に記載の化学機械研磨ツール
    であって、 前記第1の投影幅は前記第2の投影幅よりも狭く、前記
    化学機械研磨パッドの前記半径方向内側領域の溝の幅を
    前記半径方向外側領域の溝の幅よりも狭くする、化学機
    械研磨ツール。
  15. 【請求項15】請求項12に記載の化学機械研磨ツール
    であって、 前記第1のセクションのコンディショニング・エレメン
    トは第1の切削深さを有し、前記第2のセクションのコ
    ンディショニング・エレメントは前記第1の切削深さと
    は異なる第2の切削深さを有する、化学機械研磨ツー
    ル。
  16. 【請求項16】請求項12に記載の化学機械研磨ツール
    であって、 前記コンディショニング・エレメントは、スタッドより
    なる、化学機械研磨ツール。
  17. 【請求項17】請求項12に記載の化学機械研磨ツール
    であって、 前記コンディショナは、軸を有するシリンドリカルロー
    ラであり、 前記軸を回転する手段をさらに備える、化学機械研磨ツ
    ール。
  18. 【請求項18】コンディショナを用いて円形の化学機械
    研磨パッドをコンディショニングする方法であって、 (a)互いに間隔を置いて設けられそれぞれが前記化学
    機械研磨パッドに溝を形成する複数のコンディショニン
    グ・エレメントと、少なくとも第1のセクションおよび
    第2のセクションとを備え、前記第1のセクションは、
    前記化学機械研磨パッドの半径方向内側領域をコンディ
    ショニングし、前記第1のセクションの前記コンディシ
    ョニング・エレメントは、第1のコンディショニング・
    エレメント密度で設けられて第1の切削量/単位幅を与
    え、前記第2のセクションは、前記化学機械研磨パッド
    の半径方向外側領域をコンディショニングし、前記第2
    のセクションの前記コンディショニング・エレメント
    は、前記第1のコンディショニング・エレメント密度よ
    りも小さい第2のコンディショニング・エレメント密度
    で設けられて、前記第1の切削量/単位幅とは異なる第
    2の切削量/単位幅を与える、化学機械研磨パッド・コ
    ンディショナを前記化学機械研磨パッドの半径方向に沿
    って配置すると共に前記複数のコンディショニング・エ
    レメントを前記化学機械研磨パッドの表面に接触させる
    ステップと、 (b)前記化学機械研磨パッドを回転させて、該化学機
    械研磨パッドを前記化学機械研磨パッド・コンディショ
    ナで コンディショニングするステップを含む、 化学機械研磨パッドをコンディショニングする方法。
  19. 【請求項19】請求項18の方法によってコンディショ
    ニングされた円形の化学機械研磨パッド。
  20. 【請求項20】同心円状に設けられた複数の溝を備え、
    半径方向内側の第1の領域に設けられている溝の密度
    は、半径方向外側の第2の領域に設けられている溝の密
    度よりも大きく、前記第1の領域に設けられている溝の
    幅は、前記第2の領域に設けられている溝の幅よりも狭
    いことを特徴とする、化学機械研磨パッド。
  21. 【請求項21】請求項20に記載の化学機械研磨パッド
    であって、 前記第1の領域と第2の領域との間に、第3の遷移領域
    を有し、該第3の遷移領域に設けられている溝の密度
    は、前記第1の領域の溝の密度と前記第2の領域の溝の
    密度の中間の密度であり、前記第3の遷移領域に設けら
    れている溝の幅は、前記第1の領域の溝の幅と前記第2
    の領域の溝の幅の中間の幅である、化学機械研磨パッ
    ド。
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