JP4933716B2 - 研磨パッド - Google Patents
研磨パッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP4933716B2 JP4933716B2 JP2002554264A JP2002554264A JP4933716B2 JP 4933716 B2 JP4933716 B2 JP 4933716B2 JP 2002554264 A JP2002554264 A JP 2002554264A JP 2002554264 A JP2002554264 A JP 2002554264A JP 4933716 B2 JP4933716 B2 JP 4933716B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit cell
- wafer
- article
- polishing
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、化学機械的平坦化プロセスにおいて、接触面積に対して研磨組成物の関連体積を増大させることに関する。
【０００２】
（背景技術）
三次元固定研摩研磨パッドは、半導体装置の製造に好適なウェハの表面に存在する誘電体、金属線および相互接続を平坦化し研磨するために、化学機械的平坦化プロセスに用いられている。研磨パッド上の三次元構造は、円形ポスト、四角形ポスト、六角形ポスト、角錐および角錐台の形態で基板表面から伸張している。
【０００３】
たいていの化学機械的平坦化プロセスの最中、研磨組成物は半導体ウェハ表面と接触する。研磨組成物は、ウェハ表面を化学的に変性して、表面をより除去しやすいよう修正する。化学機械的平坦化プロセスに用いられる固定研摩研磨パッドおよび多くの粒子スラリーパッドの組み合わせは、ウェハの変性層および使用済み研磨組成物を除去して、ウェハ表面に所望の最終特性が得られるまで、表面変性／除去プロセスを繰り返すことができる。
【０００４】
（発明の開示）
一態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、反復し、三次元構造を少なくとも一部に有する複数の単位格子を表面に含む物品と、ウェハの表面とを接触させる工程と、
ｂ）ウェハの表面と化学反応性を有する研磨組成物であって、ウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品のうち少なくとも一つを互いに動かす工程とを含む、半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法を特徴としている。
【０００５】
一実施形態において、ウェハの一部は、ウェハの化学的に別個の相を含む。他の実施形態において、単位格子は複数の三次元構造を含む。一実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝１０である。他の実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝１５である。一実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝２０である。
【０００６】
他の実施形態において、少なくとも一つの寸法が、構造の見かけの接触面積を１μｍ〜５００μｍ以下に画定する。他の実施形態において、少なくとも一つの寸法が、構造の見かけの接触面積を１μｍ〜２００μｍ以下に画定する。他の実施形態において、個々の構造の見かけの接触面積は１μｍ２〜２００，０００μｍ２である。
【０００７】
一実施形態において、構造の高さは１０μｍ〜５００μｍである。他の実施形態において、１５μｍ≧Ａｕｃ≧２０００μｍである。
【０００８】
他の実施形態において、単位格子は１つの三次元構造を含む。他の実施形態において、単位格子は多数の三次元構造を含む。ある実施形態において、単位格子は多数の三次元構造の一部を含む。
【０００９】
ある実施形態において、物品は半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための固定研摩物品であり、さらに、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化するのに十分な寸法である物品の領域に所定の配列で配置された複数の固定研摩構造を含む。
【００１０】
他の実施形態において、その領域は、少なくとも約１０個の構造／直線ｃｍ、少なくとも約５０個の構造／直線ｃｍ、または少なくとも約５００個の構造／直線ｃｍを含む。
【００１１】
ある実施形態において、三次元構造はその領域に均一に分布している。他の実施形態において、三次元構造は、繰り返し周期を有するパターンで配列されている。一実施形態において、三次元構造の少なくともいくつかがクラスタで配置されている。
【００１２】
一実施形態において、三次元構造はさらにバインダーと、バインダー中に配置された研摩粒子とを含む。他の実施形態において、三次元構造は無機研摩粒子を実質的に含まない。一実施形態において、三次元構造はウェハと反応する成分を実質的に含まない。
【００１３】
ある実施形態において、三次元構造は、立方体ポスト、円柱状ポスト、矩形状ポスト、プリズム、角錐、角錐台、円錐、円錐台、十字、半球およびこれらの組み合わせからなる群より選択される形状である。一実施形態において、三次元構造が角錐形で、角錐の基部に対して異なる傾斜の側面を有している。他の実施形態において、実質的に全ての三次元構造が同じ形状および寸法を有している。
【００１４】
ある実施形態において、三次元構造は研磨要素上に配置されており、物品はａ）弾性要素と、ｂ）研磨要素と弾性要素の間に配置された剛性要素とをさらに含む。他の実施形態において、剛性要素は研磨要素と弾性要素に結合している。
【００１５】
一実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化することが含まれる。他の実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの金属表面（例えば、銅）を平坦化することが含まれる。他の実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの誘電体表面を平坦化することが含まれる。ある実施形態において、本方法は可聴の振動が実質的にない。
【００１６】
ある実施形態において、本方法は、無機研摩粒子を存在させずに実施される。他の実施形態において、研磨組成物は研摩粒子を含む。他の実施形態において、研磨組成物は研摩粒子を実質的に含まない。
【００１７】
一実施形態において、本方法はさらに、少なくとも約２００分にわたって、少なくとも１つのウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去することを含む。他の実施形態において、本方法はさらに、少なくとも１つのウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去し、約１０％以下ののウェハ不均一性を有するウェハを提供することを含む。
【００１８】
他の実施形態において、構造は細長いプリズム構造を含む。他の実施形態において、構造は細長い畦を含む。
【００１９】
他の態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子パラメータであって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品と、ウェハの表面とを接触させる工程と、
ｂ）ウェハの表面と化学反応性を有する研磨組成物であって、ウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品のうち少なくとも一つを互いに動かす工程とを含む、半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法を特徴としている。
【００２０】
他の態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子パラメータであって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品と、
ｂ）比較的より弾性を有する要素と、
ｃ）比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とを含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品を特徴としている。
【００２１】
ある実施形態において、三次元構造は、半導体装置の製造に好適なウェハ表面の化学変性に寄与することが可能である。一実施形態において、物品はウェブの形態である。他の実施形態において、物品は円形研磨パッドの形態である。
【００２２】
一態様において、本発明は、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子であって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造の少なくとも一部を有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品を含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品によって特徴付けられる。ある実施形態において、本物品はさらに、比較的より弾性を有する要素と、比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とをさらに含む。
【００２３】
他の態様において、本発明は、
［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５であるような単位格子であって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品を含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品によって特徴付けられる。ある実施形態において、三次元構造は研摩粒子を含む。他の実施形態において、三次元構造は、半導体装置の製造に好適なウェハ表面の化学変性に寄与することが可能である。一実施形態において、本物品はさらに、比較的より弾性を有する要素と、比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とをさらに含む。
【００２４】
他の実施形態において、本物品は、少なくとも約２００分にわたって、半導体装置の製造に好適なウェハから少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去することが可能である。他の実施形態において、本物品は、半導体装置の製造に好適な複数のウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去し、約１０％以下のウェハ不均一性を有するウェハを提供することができる。他の実施形態において、物品はウェブの形態である。他の実施形態において、物品は円形研磨パッドの形態である。
【００２５】
「単位格子」という用語は、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための物品の平面を小区分に分ける二次元配列構造の繰り返し最小単位のことを指す。単位格子は、結晶学業界でいう単位格子と同義である。単位格子は、面を小区分に分けるために、線または点およびこれらの組み合わせを超えた移動、回転、反射を必要とする。面を小区分に分ける単位格子は２つ以上である。例えば、図１において、物品の面を小区分に分ける最小の繰り返し単位は三角である。本発明において、上述した単位格子の定義の例外は、細長い平行構造を含む物品、すなわち、互いに平行に配列された、長さ寸法対幅寸法の比率が少なくとも２：１となるような幅寸法より大きな長さ寸法を有する構造の場合に生じる。細長い平行構造を含む物品については、単位格子は任意で、構造の幅プラス構造間の間隔の幅の合計の二乗として設定される、すなわち、長さ寸法を、構造の幅寸法プラス近接する構造間の間隔の幅寸法の合計に等しくなるように任意で選択する。
【００２６】
「見かけの接触面積」という言い回しは、２つのエンティティがある負荷をかけて互いに接触するときに、半導体装置の製造に好適なウェハの表面に接触することができると考えられるエンティティ、すなわち構造または研磨パッド、の上部表面の面積を指す。半導体装置の製造に好適なウェハの表面に接触する実際の面積、すなわち、接触の実際の面積は、見かけの接触面積より少ないと考えられる。
【００２７】
「％見かけの含有面積」という言い回しは、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化するのに好適な寸法の物品の領域内において、総平面積に対する見かけの接触面積を構成する物品上の面積のことを指す。
【００２８】
式［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５を満たす単位格子を有する研磨パッドは、ウェハの表面に化学反応を起こすのに十分な時間にわたって、十分量の研磨組成物をウェハ表面に与える。研磨パッドはまた、使用済み化学物質およびその他反応副生成物を、ウェハの表面から除去して、反応のための新しい表面を露出させるのに十分な、単位時間辺り数多くの表面拭き取り（すなわち、ウェハ表面を研磨パッドからの構造で拭き取る回数）も与える。研磨パッドはまた、良好な流体フローおよび十分な容量の研磨組成物も与え、研磨操作中に新しい研磨組成物がウェハの表面と接触するようにさせる。
【００２９】
研磨パッドはまた、比較的低い総摩擦力をキャリアに移し、良好な除去レート安定性を示し、研磨プロセス中良好な温度制御も与えるものと考えられる。ある実施形態において、研磨パッドは、最初に変性すべき、見かけの接触面積が減じているため、短いパッド破断を示す。ある実施形態において、研磨パッドは、長い研磨時間にわたって、再現可能な除去レートを与えることができる。
【００３０】
本発明のその他の構造は、以下の好ましい実施形態の説明および請求項から明白であろう。
【００３１】
（発明を実施するための最良の形態）
半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法は、ａ）ウェハの表面を物品と接触させる工程と、ｂ）ウェハと化学反応性があり、変性させるウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品を互いに動かす工程とを含む。変性方法には、例えば、平坦化、研磨およびこれらの組み合わせを含まれる。ウェハ表面は、例えば、金属、誘電体およびこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００３２】
物品には、物品の表面を超えて繰り返される数多くの単位格子が含まれる。図１は、線１４ａ、１４ｂおよび１４ｃにより画定される三角形単位格子１２と、円柱ポスト構造２０を含むウェハ研磨物品１０の一実施形態を示す。三角形単位格子１２の点１８ａ、１８ｂおよび１８ｃは、単位格子が３つの円柱ポスト２０の一部を含む円柱ポスト２０の中央に配置されている。三角形の単位格子１２は、物品１０の面を小区分に分ける。
【００３３】
図２は、先端を切った細長いプリズム構造３０を含むウェハ研磨物品２４の正方形単位格子２２を示す。各単位格子２２は、構造３０の幅２８により画定されており、単位格子２２ａにより示されるように、第１の構造３０ａの遠端３４から、近接する第２の構造３０ｂの前縁３６までの距離３２か、単位格子２２ｂにより示されるように、第１の基部端４０ａから逆の基部端４０ｂまでの距離３２のいずれかとすることができる。単位格子２２の縦方向の寸法４２は、構造３０の幅２８に等しくなるように選択される。三角形の単位格子２２は、物品２４の面を小区分に分ける。
【００３４】
図３に、距離５４で互いに間隔を空けた、近接する先端を切った細長いプリズム構造５２を含むウェハ研磨物品５０を示す。単位格子５８の幅寸法には、２つの近接する細長いプリズム構造５２の間の間隔６０と、細長いプリズム構造５２の幅５６が含まれる。単位格子５８の縦方向の寸法６２は、構造５２の寸法５６プラス間隔６０に等しくなるように選択される。
【００３５】
個々の単位格子は、三次元構造の少なくとも一部が含まれ、これは、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃの単位格子パラメータにより定められる。好ましくは単位格子パラメータ、すなわち、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃの計算結果は５を超える、好ましくは少なくとも約１０、より好ましくは少なくとも約１５、最も好ましくは少なくとも約２０である。Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の三次元構造の高さにより決まる体積である。Ｖｓは単位格子の三次元構造の体積である。単位格子が構造の一部を含む物品については、Ｖｓは構造のその部分の体積である。単位格子が数多くの構造の一部を含む物品については、Ｖｓはこれらの部分の体積の合計であり、単位格子が数多くの構造を含むときは、Ｖｓはこれらの構造の体積の合計である。Ａａｓは単位格子の構造の見かけの接触面積である。Ａｕｃは単位格子の面積である。√Ａｕｃは、単位格子の面積の平方根であり、近接する単位格子の構造間の間隔を近似する。好ましくは√Ａｕｃは１５μｍ〜２０００μｍである。
【００３６】
理論に拘束されることは望むところではないが、本発明らは、フローチャネルの存在、単位格子の最適化、および単位格子の自由体積の最適化、すなわち、［Ｖ１ −Ｖｓ］が、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５となるようにすると、ウェハ表面に新しい化学物質を与え、ウェハ表面からの使用済み化学物質および研磨組成物とウェハ表面間の反応のその他副生成物の除去を最適化するものと考えている。さらに、単位格子の自由体積の最適化によって、フローチャネルの間隔および深さを最適化し、研磨組成物が研磨パッドの表面で可動のまま、すなわち、研磨組成物がチャネル内に停滞しないものと考えられる。
【００３７】
物品は、少なくとも約５００Åの材料／分、より好ましくは少なくとも約２００Åの材料／分、最も好ましくは少なくとも約６０００Åの材料／分の除去レートを与えることができるのが好ましい。除去レートは、変性（平坦化）されている層がウェハから除去される速度である。除去レートは、初期（変性前）の厚さから最終（変性後）の厚さまでの変性されている層の厚さにおける変化を測定することにより求められる。ある実施形態において、物品は、ウェハ毎に実質的に一定の除去レートを与えることが可能である。すなわち、ウェハ毎の％不均一性が１０％未満である。物品は、少なくとも２００分、好ましくは少なくとも約５００分、より好ましくは少なくとも７００分、最も好ましくは少なくとも約８００分の研磨時間全体に一定の除去レートを与えるように構築することができる。
【００３８】
物品はまた、ウェハ層を変性することが可能であり、ウェハの変性層は低い％不均一性、すなわち％ウェハ不均一性を示す。好ましくは、物品は、約１０％以下の不均一性、より好ましくは約５％以下の不均一性、最も好ましくは２％以下の不均一性を有する変性ウェハ表面を生成する。
【００３９】
個々の単位格子は三次元構造の少なくとも一部を含み、数多くの三次元構造、単一の三次元構造、例えば、クラスタを含む数多くの三次元構造およびこれらの組み合わせの一部を含んでいてもよい。例えば、細長い三次元構造の場合には、単位格子は、細長い三次元構造の一部を含む。個々の単位格子中に存在する三次元構造は、物品の他の単位格子に存在する三次元構造に対して、少なくとも一つの寸法の変異は小さく、単位格子パラメータは、物品の平均単位格子パラメータのことを指すものと考えられる。
【００４０】
三次元構造は、物品の基部から伸張しており、連続上部表面で終結している。個々の構造の上部表面は平面であるのが好ましい。ある実施形態において、三次元構造は、連続上部平面を有する連続した細長い構造、すなわち、プリズム構造および細長い畦である。最初に上部が平面でない構造は、比較的短時間の予備調整により平坦にすることができる。個々の三次元の細長くない構造の見かけの接触面積は好ましくは０μｍ２（すなわち、点）〜２００，０００μｍ２、好ましくは１μｍ２〜２００，０００μｍ２、より好ましくは５μｍ２〜２００，０００μｍ２である。個々の構造の上部表面は、１μｍ〜５００μｍ未満、より好ましくは１μｍ〜約２００μｍの少なくとも１つの寸法により画定される面積を有している。多くの構造を有する物品の個々の構造の上部平面の表面積、すなわち、物品の上部平面は不連続で、ウェハの表面を平坦化するのに好適な物品上の領域においてウェハと接触可能は、好ましくは１／５０番目以下、より好ましくは約１／１０，０００番目以下、最も好ましくは約１／１００，０００，０００番目以下の公称面積を表す。
【００４１】
物品は、直線１ｃｍ当たり約１個の構造〜直線１ｃｍ当たり約５００個の構造、好ましくは直線１ｃｍ当たり約１０個の構造、より好ましくは直線１ｃｍ当たり少なくとも約５０個の構造、最も好ましくは直線１ｃｍ当たり約５０個の構造を含むことができる。構造の数および間隔は、所望の平坦化の効果を得るため、そして所望の見かけの接触面積を得るために、構造のサイズによって変えることができる。構造の分布は均一であっても、または比較的間隔の狭い構造のクラスタを含んでいてもよい。
【００４２】
物品は、好ましくは少なくとも約１０個の構造／ｃｍ２、好ましくは少なくとも約１００個の構造／ｃｍ２、より好ましくは少なくとも約５０００個の構造／ｃｍ２を含む。
【００４３】
構造の上部は、実質的に同じ面にあるのが好ましい。構造の有用な高さは、すなわち、ウェハ平坦化プロセスに用いるのに好適な構造の部分は、好ましくは１０μｍ〜約５００μｍである。
【００４４】
単位格子が画定されるよう、物品の表面上に好ましくは所定の配列で構造は配置されている。すなわち、構造は所定の位置に提供されている。構造の配列は、例えば、構造が生成される製造ツールのキャビティまたは突出部の配列に基づいて予め決めておくことができる。例えば、裏材とキャビティを有する製造ツールとの間にスラリーを提供することによって作成された物品については、構造の所定のパターンは、製造ツールのキャビティのパターンに対応する。パターンは、物品毎に再現可能である。構造は反復するパターンで配列されているのが好ましい。
【００４５】
有用な構造は、正確に成形または不規則に成形することができる。物品はまた、正確に成形された構造と不規則に成形された構造の組み合わせを含むことも可能である。好適な構造形状としては、例えば、立方体、円柱状ポスト、プリズム、矩形断面ポスト、角錐、角錐台、円錐、円錐台、十字、実質的に平面な上部表目を供えたポスト状、例えば、ＷＯ９５／２２４，４３６に記載されているような半球およびこれらの組み合わせが挙げられる。構造はまた、角錐の基部に対して異なる傾斜の側面を有する角錐も含むことができる。図９〜１２に、それぞれ角錐台、十字、六角形ポストおよび円柱状ポストの形態の三次元構造の例を示す。
【００４６】
この構造には、構造の基部平面に対して垂直な側面、構造の基部平面に向かって幅が増えながらテーパーのついた側面およびこれらの組み合わせを含ませることができる。キャビティ製造ツールから作成した構造については、実施例に詳細を後述してあるが、構造の側面にテーパーがあると、構造または構造シートをツールから容易に取り外せる。テーパを形成する角度は、構造壁の構造基部の内部から測定したとき、約１〜８９度、好ましくは約２〜８０度、より好ましくは約１０〜７５度、最も好ましくは約２５〜６０度とすることができる。
【００４７】
円錐または円錐台の場合には、円錐形状が、先端を切っていない場合には、少なくとも３つの側面、好ましくは４〜５つの側面、先端を切った場合には５〜６の側面を有することができる。円錐および円錐台はまた一つの基部側面を含むこともできる。円錐または円錐台形状を複合体形状として用いる場合には、基部側面の長さは約５０〜約５０００μｍとする。
【００４８】
構造体は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第 ５，９５８，７９４号および第５，１５２，９１７号に記載されているような三次元研摩複合体であるのが好ましい。
【００４９】
他の実施形態において、構造は細長い、例えば、細長いプリズムおよび細長い畦であり、互いに平行に配列されている。細長い構造は、遠端で分離しており、研磨物品の裏材に取り付けられた細長い構造の側面で接する、または分離していてもよい。近接する構造は、裏材が細長い構造の中間で露出するように遠端と取付け端の両方近傍で完全に分離していてもよい。
【００５０】
細長い構造間の間隔またはピッチは、連続的であっても断続的であっても、図６に「ｐ」と示してあるように、一つの細長い構造の一点から近接または最も近い細長い構造の一点までで測定したとき、どの配列でも均一な値となるように選択する。この開示において、近接する細長い構造とは、その間に位置する細長い構造がなく、共通の溝について第２の細長い構造と面している第１の細長い構造のことを意味する。ピッチ「ｐ」は、一般に、約３〜約５００μｍ、より好ましくは約１〜約１５０μｍ、最も好ましくは約１〜約５０μｍの値に設定される。
【００５１】
物品の基部は、研磨物品の三次元構造を含む単体構造であってもよい。かかる基部は、複数の三次元構造を、複数のキャビティを備えた製造ツールを用いて鋳造するときに得られる。基部は三次元構造と同じ組成であってもよい。研磨物品を数多くのキャビティを備えた製造ツールから形成するとき、各三次元構造は、境界により定義でき、構造が接合される裏材に沿った境界の基部により画定することができる。境界の残りの部分は、構造が硬化した製造ツールの表面のキャビティにより画定される。三次元構造の全外側表面は、その形成中、裏材またはキャビティのいずれかにより制限される。
【００５２】
三次元構造間にリセスのある領域が存在する。これらのリセスのある領域は、化学機械的平坦化プロセスを実施するときに、研磨組成物を、半導体装置の製造に好適なウェハの全表面にわたって分布させる補助となるチャネルの形態とすることができる。リセス領域はまた、使用済み化学物質およびその他異物をウェハ表面から除去するのを補助する通路としても作用する。チャネルは連続しているのが好ましい。チャネルはまた、物品の表面に形成された溝の結果として、または複数の列を含む研磨物品の少なくとも１列の構造を除去または排除することにより形成することもできる。
【００５３】
物品は、三次元構造の所定の配列で、少なくとも一主面に取付けられた裏材を含むことができる。好適な裏材としては、例えば、ポリマーフィルム（ポリエステル）、紙、布帛、金属フィルム、バルカナイズドファイバー、不織布基材、これらの組み合わせおよびこれらの処理済物が挙げられる。場合によっては、紫外線を透過する裏材を用いると有用である。裏材はまた、微細構造要素の裏材への接着を促すために、材料で下塗りすることもできる。
【００５４】
構造には、ポリマー、および任意で研摩粒子が含まれる。三次元構造、または研摩構造の場合にはバインダーのポリマーを用いて、裏材がある場合には構造を接合するのに用いることができる。有用なポリマーとしては、例えば、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーおよびこれらの混合物が挙げられる。その他の有用なポリマーは、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号および１９９９年６月９日出願の米国特許出願第０９／３２８，９１６号「表面の修正方法」に記載されている。
【００５５】
存在する場合、研摩粒子は、ポリマー組成物、例えば、バインダー全体に均一または不均一に分布させて、研摩構造を形成することができる。研摩構造は物品の適所に固定させることができる。
【００５６】
有用な研摩粒子のサイズは約０．００１μｍ〜約１０００μｍと変えることができる。半導体ウェハの平坦化については、微細研摩粒子が好ましい。研摩粒子の平均粒子サイズは好ましくは０．００１μｍ〜５０μｍ、より好ましくは０．０１μｍ〜１０μｍである。金属表面の平坦化について、平均粒子サイズは好ましくは０．００５μｍ〜１μｍ、より好ましくは０．０１μｍ〜０．５μｍである。金属酸化物含有層（例えば、二酸化ケイ素含有層）の平坦化については、粒子サイズは好ましくは約１μｍ未満、より好ましくは約０．５μｍ未満である。粒子のサイズ分布は、所望であれば、相対的により厳しく制御して、所望の表面仕上げが得られるように選択することができる。
【００５７】
好適な研摩粒子としては、無機研摩粒子が挙げられる。有用な研摩粒子としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理済み酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイアモンド、立方窒化ホウ素、六角窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、アルミナ系ゾルゲル誘導研摩粒子およびこれらの混合物が例示される。アルミナ系ゾルゲル誘導研摩粒子は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，３１４，８２７号、第４，６２３，３６４号、第４，７４４，８０２号、第４，７７０，６７１号および第４，８８１，９５１号に記載されている。その他の好適な無機研摩粒子としては、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、酸化錫、ガンマおよびその他遷移相のアルミナおよびこれらの混合物が例示される。
【００５８】
その他の有用な粒子は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載されている。
【００５９】
粒子の硬度およびサイズを選択して、平坦化している表面について所望の除去レートおよび表面仕上げが得られるようにする。
【００６０】
研摩粒子はまた、数多くの個々の研摩粒子が結合して単体微粒子塊を形成する研摩凝集体の形態であってもよい。研摩凝集体は不規則形状であっても、所定の形状を有していてもよい。研摩凝集体は、研摩粒子を結合させるのに有機バインダーまたは無機バインダーを利用してもよい。研摩凝集体の粒子サイズは好ましくは約１００μｍ未満、より好ましくは約５０μｍ未満、最も好ましくは約２５μｍ未満である。研摩凝集体の例についてはさらに、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，６５２，２７５号、第４，７９９，９３９号および第５，５００，２７３号に記載されている。
【００６１】
研摩粒子は、研磨組成物に対して抵抗性があって、研磨組成物に晒されてもその物理特性が実質的に劣化しないのが好ましい。
【００６２】
ある実施形態において、三次元構造はウェハの表面と反応性のある研摩粒子を含む。かかる研摩粒子としては、例えば、酸化セリウムが挙げられる。
【００６３】
研摩構造は、未硬化または未ゲル化バインダー、すなわち、バインダー前駆体中に分散した研摩粒子の構造体を含むスラリーから形成できる。スラリーは、１〜９０重量部の研摩粒子と１０〜９９重量部のバインダー、より好ましくは約３０〜８５重量部の研摩粒子と１５〜７０重量部のバインダー、最も好ましくは約４０〜約７０重量部の研摩粒子と約３０〜約６０重量部のバインダー前駆体とを含むことができる。
【００６４】
バインダー前駆体は、コート可能となるのに十分流動して、固化可能な相を有している。固化は、硬化、例えば、重合、架橋およびその組み合わせ、乾燥（液体を飛ばす）冷却およびその組み合わせにより行うことができる。前駆体組成物は有機溶剤含有、水含有または１００％固体（実質的に溶剤を含まない）の組成とすることができる。熱可塑性成分、熱硬化性成分およびこれらの組み合わせをバインダー前駆体として用いることができる。
【００６５】
バインダー前駆体は、硬化性有機材料（例えば、熱、放射線、例えば、Ｅ−ビーム、紫外線、可視光線またはこれらの組み合わせをはじめとするエネルギー源に晒した際に、そして、化学触媒、水分およびこれらの組み合わせを与えた際に経時で重合、架橋またはその組み合わせの可能な材料）であるのが好ましい。
【００６６】
好適なバインダー前駆体としては、アルキル化尿素−ホルムアルデヒド樹脂のようなアミノ樹脂（アミノプラスト樹脂）、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、アルキル化ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、ビニルアクリレートのようなアクリレート樹脂（アクリレートおよびメタクリレートを含む）、アクリル化エポキシ、アクリレート化ウレタン、アクリル化ポリエステル、アクリル化アクリルアクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油およびアクリル化シリコーン、ウレタンアルキド樹脂のようなアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、反応性ウレタン樹脂、レゾールやノボラック樹脂のようなフェノール樹脂、フェノール／ラテックス樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂、イソシアネート、イソシアヌレート、例えば、アルキルアルコキシシラン樹脂のようなポリシロキサン樹脂、反応性ビニル樹脂等が例示される。樹脂はモノマー、オリゴマー、ポリマーおよびこれらの組み合わせの形態としてよい。その他の有用なバインダー前駆体は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載されている。
【００６７】
バインダー組成物はまた、可塑剤、開始剤、研摩粒子表面修正添加剤、カップリング剤、フィラー、膨張剤、繊維、帯電防止剤、沈殿防止剤、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、ＵＶ安定化剤、錯化剤、連鎖移動剤、促進剤、触媒および活性剤のようなその他の成分も含むことができる。
【００６８】
研摩構造の作成に用いるのに好適なその他の種類の組成物はセラマーである。好適なセラマーは、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，３９１，２１０号および第５，９５８，７９４号に開示されている。セラマー前駆体およびセラマー組成物を作成するのに有用な方法は、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に開示されている。
【００６９】
ウェハの表面を研磨するための物品は、例えば、ウェブ、ディスクをはじめとする様々な形態、例えば、研摩ディスクやエンドレスベルトの形態とすることができる。物品はまた、楕円の形態、三角形、四角形、矩形、七角形および六角形をはじめとする多角形形状の形態とすることもできる。
【００７０】
有用な物品はまた、自身に巻き上げることのできるウェブの形態であってもよい。使用に際して、ウェブ形態の物品は、ローラから巻き戻す、ローラに巻きつける、およびこれらの組み合わせとし、所望の平坦化基準を得るために印を付けることができる。印付けは、半導体装置の製造に好適なウェハの平坦化中、ウェハ間およびこれらの組み合わせで成される。ウェブはまた、ある数のウェハの研磨および各ウェハ研磨プロセス後ウェブに印付けした後に、平衡％見かけの含有面積が、ウェハの研磨表面に存在するように増分でウェブに印付けすることもできる。平衡％見かけの含有面積は、本質的には同じ研磨表面に各ウェハを露出させ、ウェハ毎の研磨操作の再現性および均一性を高めることができる。
【００７１】
保管や搬送がしやすいようウェブを巻くことができるよう、ウェブの厚さをウェブ幅より薄くすることができる。
【００７２】
物品は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載された固定研摩物品を作成する複製方法および米国特許第５，１５２，９１７号および第５，４３５，８１６号に開示された方法をはじめとする様々な方法に従って作成することができる。好適な方法のその他の記載は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，４３７，７５４号、第５，４５４，８４４号、第５，４３７，５４３号、第５，４３５，８１６号および第５，３０４，２２３号に記載されている。
【００７３】
物品を作成するある有用な方法は、研摩粒子とバインダー前駆体を含むスラリーを調製し、前表面と前表面から伸張している数多くのキャビティとを有する製造ツールを提供し、スラリーを製造ツールのキャビティに導入し、裏材を製造ツールの前表面に導入してスラリーが裏材の一主面を濡らして物品を作成し、物品が製造ツールの外側表面から離れる前にバインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化またはゲル化し、物品を製造ツールから取り外して裏材に結合された所定の配列の構造を含む物品を形成するものである。物品を製造ツールから取り外した後、バインダー前駆体は任意でさらに硬化させてもよい。
【００７４】
物品は、固定プロセス、ならびに連続および半連続プロセスで用いることができる。
【００７５】
他の実施形態において、上述の物品は研磨要素であり、物品構造はさらに、比較的弾性の、すなわち、低モジュラスの要素と、弾性要素と研磨要素の間に配置された比較的剛性の、すなわち高モジュラスの要素とを含むサブパッドをさらに含む。一般的に、弾性要素のモジュラス（すなわち、材料の厚さ方向におけるヤング率）は、剛性要素のモジュラスより少なくとも約２５％、好ましくは少なくとも約５０％少ない。好ましくは、剛性要素のヤング率は少なくとも約１００Ｍｐａであり、弾性要素のヤング率は約１００Ｍｐａ未満、より好ましくは弾性要素のヤング率は約５０Ｍｐａ未満である。
【００７６】
剛性および弾性要素は互いに結合でき、剛性要素は研磨要素に結合させることができる。
【００７７】
更なる物品の構成を図４〜８に示す。図４の物品１１０は、三次元構造１１６の基部１１４（例えば、構造の組成の連続層または異なる組成の下塗り層）が結合した裏材１１２を含む。構造１１６は列１１８に配置された４つの側面を有する円錐（基部側面を含む）である。近接した構造１１６の間にリセスのある領域１２０、すなわち、谷がある。円錐構造１１６の第２列１２２は第１列１１８とずれている。構造１１６の最も外側の点１２４または遠端１２４が、平坦化の最中、半導体装置の製造に好適なウェハと接触する。
【００７８】
図５に、円錐台の形態の基部１３６から伸張している三次元構造１３２を含む物品１３０を示す。円錐台構造１３２の上部平面１３４は、平坦化の最中、ウェハと接触可能である。
【００７９】
図６に、連続したリセスのある領域１４６、すなわち、チャネルにより分離された数多くの細長いプリズム構造１４２を含む物品１４０の実施形態を示す。構造１４２の上部平面１４４は、平坦化の最中、ウェハと接触可能である。プリズム構造１４２の点が、研磨物品４０を用いている最中に摩耗して、円錐台構造が形成される
【００８０】
図７に、円柱構造１５２を含む物品１５０のその他の実施形態を示す。
【００８１】
図８に、円錐台構造１６２を含む物品１６０の実施形態を示す。
【００８２】
半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法は、液体研磨組成物を存在させて実施するのが好ましい。研磨組成物は、変性されるウェハ表面の組成に応じて選択し、ウェハに悪影響、損傷を与えることなく、例えば、研磨、平坦化およびこれらの組み合わせをはじめとする所望の変性を行う。
【００８３】
研磨組成物をさらに選択すると、変性するウェハ表面の除去レートを変えることができる。研磨組成物は、除去レートを阻害または向上させることによって除去レートを変えることができる。除去レートを阻害する研磨組成物の一例は、ウェハ表面を不活性化する組成物である。除去レートを向上する研磨組成物のいちれはエッチング液である。ウェハ表面の除去レートを変化させる好適な研磨組成物のその他の例としては、酸化剤、還元剤、不活性化剤、錯化剤、バッファ、酸、塩基およびこれらの特性の組み合わせを示す組成物が挙げられる。
【００８４】
研磨組成物のｐＨは性能に影響を与え、ウェハ表面の化学組成およびトポグラフィーをはじめとする、変性するウェハ表面の性質に基づいて選択される。場合によっては、例えば、ウェハ表面は金属酸化物、例えば、二酸化ケイ素を含有する場合には、液体媒体は、５を超える、好ましくは６を超える、より好ましくは１０を超えるｐＨを有する水性媒体とする。ｐＨは１０．５〜１４．０、好ましくは約１０．５〜１２．５である。金属酸化物含有ウェハ表面について好適な研磨組成物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムをはじめとする水酸化化合物および例えば、アミンのような塩基性化合物を含有する水溶液が例示される。塩基性研磨組成物は、２種類以上の塩基性材料、例えば、水酸化カリウムと水酸化リチウムを含んでいてもよい。
【００８５】
他の場合には、ｐＨは約６以下〜約８、好ましくは約４以下、最も好ましくは約３〜約３．５である。液体組成物は蒸留水または脱イオン化水とすることができ、一般にｐＨは約６〜約８である。
【００８６】
研磨組成物はまた、化学エッチング液を含んでいてもよい。化学エッチング剤としては、強酸（例えば、硫酸およびフッ化水素酸）および酸化剤、例えば、過酸化物が例示される。
【００８７】
研磨組成物はまた、例えば、界面活性剤、湿潤剤、バッファ、錆止め剤、潤滑剤および石鹸をはじめとする添加剤も含むことができる。
【００８８】
無機微粒子もまた研磨組成物に含めてもよい。無機粒子としては、シリカ、ジルコニア、炭酸カルシウム、クロミア、セリア、セリウム塩（例えば、硝酸セリウム）、アルミナ、ガーネット、シリケートおよび二酸化チタンが例示される。無機粒子の平均粒子サイズは好ましくは約１，０００Å未満、より好ましくは約５００Å未満、最も好ましくは約２５０Å未満である。
【００８９】
研磨組成物は無機粒子を含むことができるが、好ましい研磨組成物は実質的に無機粒子を含まない。研磨組成物は、１重量％未満、より好ましくは０．１重量％未満、最も好ましくは０重量％の無機微粒子を含む。
【００９０】
研磨プロセスは、可聴および可視の振動なしで成されるのが好ましい。
【００９１】
本発明を以下の実施例によりさらに説明する。実施例における部、比率、パーセントおよび量はすべて、特に断らない限り、重量基準である。
【００９２】
実施例
試験手順
実施例で用いた試験手順には以下のものが含まれる。
【００９３】
除去レート測定
除去レートは、初期（平坦化前）の厚さから最終（平坦化後）の厚さまでの研磨されている層の厚さにおける変化を測定することにより計算される。直径８インチのウェハについては、ＲｅｓＭａｐ１６８−４点プローブＲｓマッピングツール（Ｍａｐｐｉｎｇ Ｔｏｏｌ）（カリフォルニア州、クペルチーノのクレデンスデザインエンジニアリング社（Ｃｒｅｄｅｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ））により厚さ測定を行う。８０点直径スキャンを用いる。
【００９４】
％ウェハ不均一性測定
ウェハ表面のいくつかの点で研磨している層の厚さの変化（除去レート測定から得られたもの）の標準偏差を計算し、標準偏差を研磨している層の厚さの変化の平均で除算し、得られた値に１００をかけることにより、％ウェハ不均一性を測定する。
【００９５】
ウェハ毎の％ウェハ不均一性測定
研磨物品を用いて順次研磨される一連のウェハについて層の厚さの変化（除去レート測定から得られたもの）を計算し、一連のウェハの厚さの変化の標準偏差を計算し、得られた値を一連のウェハについて厚さの変化の平均で除算し、得られた値に１００をかけることにより、ウェハ毎の％不均一性を計算する。
【００９６】
研磨組成物１
１６，９９０ｇの蒸留水、２００ｇのイミノ二酢酸、６００ｇの水素リン酸アンモニウム、１０ｇの５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾールおよび２，２００ｇの３０％過酸化水素を混合することにより、第１の研磨組成物を調製した。
【００９７】
研磨組成物２
１８１９５ｇの蒸留水、４００ｇのイミノ二酢酸、３００ｇの水素リン酸アンモニウム、５ｇの５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾールおよび１，１００ｇの３０％過酸化水素を混合することにより、第２の研磨組成物を調製した。
【００９８】
対照例１
対照例１の研磨パッドは、高さ３８μｍ、直径約２００μｍの円柱状ポストを有する三次元固定研磨剤を含んでいた。
【００９９】
固定研磨剤は、８，２６８．８ｇのＳＲ ３３９ ２−フェノキシエチルアクリレート（ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）、５，５１２．５ｇのＳＲ ９００３プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ））、９２２．９ｇのＤｉｓｐｅｒｂｙｋ １１１ホスフェート化ポリエステル立体基（コネチカット州ウォリングフォードのＢＹＫケミー（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ，ＣＴ））、３９６．８ｇのＳｉｐｏｍｅｒ β−ＣＥＡカルボキシエチルアクリレート（ニュージャージー州クランベリーのローディア（Ｒｈｏｄｉａ Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪ）、１４７．０ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ ８１９ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド（ニューヨーク州テリータウンのチバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）、３９，７５０．０ｇのＴｉｚｏｘ ８１０９アルミナ（ニューヨーク州、ペンヤンのフェロエレクロトニックマテリアルズ（Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｐｅｎｎ Ｙａｎ，ＮＹ）の成分を混合することにより調製して、研摩スラリーを形成した。研摩スラリーを、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号（５０欄）の研摩物品の作成についての一般手順ＩＩに従って研摩物品に形成した。
【０１００】
Ｍｉｒｒａ３４００化学機械研磨システム（カリフォルニア州サンタクレアのアプライドマテリアル社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ）を用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅（Ｃｕ）ディスクを２０分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１０１】
直径８インチのレートのウェハおよび直径８インチの銅ダミーディスクを、表１に示す時間にわたって、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度でＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。研磨中、研磨組成物２を表１に示す時間にわたって１２０ｍｌ／分のフローレートでディスクおよびウェハの表面に与えた。
【０１０２】
総研磨時間は４９０分であった。
【０１０３】
研磨パッドの見かけの含有面積は１８％で一定のままであった。単位格子のポスト構造の接触の見かけ面積は１５，７０８μｍ２、単位格子面積は８７，２６６μｍ２、構造体積は５９６，９０４μｍ３、単位格子体積は３，３１６，１０８μｍ３、単位格子自由体積は２，７１９，２０４μｍ３、格子面積の平方根は２９５．４μｍおよび単位格子パラメータは０．５９であった。
【０１０４】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算した。結果を表１に示してある。
【０１０５】
平均除去レートは４１７４Å／分、標準偏差は６６１．６２Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は１５．８５％であった。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
除去レートが４，０００（Å／分）を超えてずれ始めると、緩いキャリア振動が観察された。レートがこの点より増大すると、キャリアの振動が増大した。実験の最後近くになると振動はひどくなった。
【０１０８】
実施例１
実施例１の研磨パッドは、高さ６３μｍ、同一ではない各側面の長さが約１２５μｍ、隅部角度が５５．５度、５９度および５５．５度の三側面円錐の三次元固定研摩剤を含んでいた。
【０１０９】
固定研摩剤は、以下の成分：８２６８．８ｇのＳＲ ３３９ ２−フェノキシエチルアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）、５５１２．５ｇのＳＲ ９００３プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ））、９２２．９ｇのＤｉｓｐｅｒｂｙｋ １１１ホスフェート化ポリエステル立体基（ＢＹＫケミー（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ））、３９６．８ｇのＳｉｐｏｍｅｒ β−ＣＥＡカルボキシエチルアクリレート（ローディア（Ｒｈｏｄｉａ Ｉｎｃ．）、１４７．０ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ ８１９ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド（チバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、３９，７５０．０ｇのＴｉｚｏｘ ８１０９アルミナ（フェロエレクロトニックマテリアルズ（Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を混合することにより調製して、研摩スラリーを形成した。研摩スラリーを、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号（５０欄）の研摩物品の作成についての一般手順ＩＩに従って研摩物品に形成した。
【０１１０】
Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅ディスクを２分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１１１】
直径８インチのレートウェハおよび直径８インチの銅ダミーディスクをＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて次のようにして研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。プラテン速度は４１ｒｐｍであり、キャリア速度は３９ｒｐｍであった。研磨中、研磨組成物２を表２に示す時間にわたって１８０ｍｌ／分のフローレートでウェハまたはディスクの表面に与えた。
【０１１２】
総研磨時間は５４８分であった。
【０１１３】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、点）から最終の見かけの含有面積６．５％まで増大した。６．５％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は４３９．７８μｍ２、単位格子面積は６，７６５．８２μｍ２、構造高さは５４．２０μｍ、構造体積は１１８，３４９．５９μｍ３、単位格子体積は３６６，７２０．８２μｍ３、単位格子の自由体積は２４８，３７１．２４μｍ３、単位格子面積の平方根は８２．２５μｍおよび単位格子パラメータは６．８７であった。
【０１１４】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算し、振動量を観察した。結果を表２に示してある。平均除去レートは４０１１Å／分、標準偏差は９３．０１Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は２．３２％であった。
【０１１５】
研磨ウェハの表面を観察したところ、引っ掻き傷は僅か、またはなかった。
【０１１６】
研磨中、キャリアの振動は観察されなかった。
【０１１７】
【表２】
【０１１８】
実施例２
実施例２の研磨パッドは、上記の実施例１の方法に従って作成したものであり、高さ６３μｍ、同一ではない各側面の幅が約１２５μｍ、隅部角度が５５．５度、５９度および５５．５度の三側面円錐の三次元研磨複合体シートを含んでいた。
【０１１９】
Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅ディスクを２分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。
【０１２０】
８インチレートウェハおよび８インチ銅ディスクをＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであり、プラテン速度は４１ｒｐｍ、キャリア速度は３９ｒｐｍであった。研磨中、研磨組成物１を表３に示す時間にわたって１８０ｍｌ／分のフローレートでウェハまたはディスクの表面に与えた。
【０１２１】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、点）から最終の見かけの含有面積３．１％まで増大した。３．１％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は２０９．７４μｍ２、単位格子面積は６，７６５．８２μｍ２、構造高さは５８．２μｍ、構造体積は１３４，２８９．８７μｍ３、単位格子自由体積は３９３，８７６．３５μｍ３、単位格子の自由体積は２５９，５８６．４８μｍ３、単位格子面積の平方根は８２．２５μｍおよび単位格子パラメータは１５．０５であった。
【０１２２】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算し、振動量を観察した。結果を表３に示してある。
【０１２３】
平均除去レートは１８８７Å／分、標準偏差は６７．７０Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は３．５９％であった。
【０１２４】
研磨ウェハの表面を観察したところ、引っ掻き傷は僅か、またはなかった。
【０１２５】
研磨中、キャリアの振動は観察されなかった。
【０１２６】
【表３】
【０１２７】
実施例３
実施例３の直径２０インチの研磨パッドは、１センチメートル当たり約２００の細長いプリズム構造を有するＶＩＫＵＩＴＩ（登録商標）ブライトネスエンハンスメントフィルムＩＩ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ＩＩ（ミネソタ州セントポールのミネソタマイニング・アンド・マニュファクチュアリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）のシートを有していた。シートを泡サブパッドに接合した。１８０ｍｌ／分のレートで研磨組成物２を用いて、銅ディスクにより１〜２分間研磨することにより、Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムで研磨パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１２８】
５つの銅電気めっきした８インチのレートウェハを、１８０ｍｌ／分のレートで研磨組成物２を用いて、それぞれ２分間にわたって、Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムで研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。プラテン速度は４１ｒｐｍであり、キャリア速度は３９ｒｐｍであり、流量は８０ｍｌ／分であった。
【０１２９】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、線接触）から最終の見かけの含有面積４％まで増大した。４％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は５０．００μｍ２、単位格子面積は２５００．００μｍ２、構造高さは３６．００μｍ、構造体積は４５，０００．００μｍ３、単位格子体積は９０，０００．００μｍ３、自由体積は４５，０００．００μｍ３、単位格子面積の平方根は５０．００μｍおよび単位格子パラメータは１８．００であった。
【０１３０】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算した。結果を表４に示す。研磨プロセス中温度をモニターしたところ、７８〜８３°Ｆのままであった。振動は検出されなかった。
【０１３１】
平均除去レートは３１６１Å／分、標準偏差は５８．４３Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は１．８５％であった。
【０１３２】
【表４】
【０１３３】
その他の実施形態は請求項の範囲に含まれる。例えば、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための物品の他の実施形態において、三次元構造は、研摩粒子を実質的に含まず、単位格子パラメータ［［Ｖ１Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃが１より大きい。
【０１３４】
他の実施形態において、研磨物品は、複数の単位格子の領域と、単位格子のない領域を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の単位格子の平面図である。
【図２】 先端を切ったプリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第２の実施形態の単位格子の透視図である。
【図３】 先端を切ったプリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第３の実施形態の単位格子の透視図である。
【図４】 三方錐構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第４の実施形態の単位格子の透視図である。
【図５】 角錐台構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第５の実施形態の単位格子の透視図である。
【図６】 プリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第６の実施形態の単位格子の透視図である。
【図７】 円柱構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第７の実施形態の単位格子の透視図である。
【図８】 円錐台構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第８の実施形態の単位格子の透視図である。
【図９】 角錐台構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１０】 十字構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１１】 六角構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１２】 円柱構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
（技術分野）
本発明は、化学機械的平坦化プロセスにおいて、接触面積に対して研磨組成物の関連体積を増大させることに関する。
【０００２】
（背景技術）
三次元固定研摩研磨パッドは、半導体装置の製造に好適なウェハの表面に存在する誘電体、金属線および相互接続を平坦化し研磨するために、化学機械的平坦化プロセスに用いられている。研磨パッド上の三次元構造は、円形ポスト、四角形ポスト、六角形ポスト、角錐および角錐台の形態で基板表面から伸張している。
【０００３】
たいていの化学機械的平坦化プロセスの最中、研磨組成物は半導体ウェハ表面と接触する。研磨組成物は、ウェハ表面を化学的に変性して、表面をより除去しやすいよう修正する。化学機械的平坦化プロセスに用いられる固定研摩研磨パッドおよび多くの粒子スラリーパッドの組み合わせは、ウェハの変性層および使用済み研磨組成物を除去して、ウェハ表面に所望の最終特性が得られるまで、表面変性／除去プロセスを繰り返すことができる。
【０００４】
（発明の開示）
一態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、反復し、三次元構造を少なくとも一部に有する複数の単位格子を表面に含む物品と、ウェハの表面とを接触させる工程と、
ｂ）ウェハの表面と化学反応性を有する研磨組成物であって、ウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品のうち少なくとも一つを互いに動かす工程とを含む、半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法を特徴としている。
【０００５】
一実施形態において、ウェハの一部は、ウェハの化学的に別個の相を含む。他の実施形態において、単位格子は複数の三次元構造を含む。一実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝１０である。他の実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝１５である。一実施形態において、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＝２０である。
【０００６】
他の実施形態において、少なくとも一つの寸法が、構造の見かけの接触面積を１μｍ〜５００μｍ以下に画定する。他の実施形態において、少なくとも一つの寸法が、構造の見かけの接触面積を１μｍ〜２００μｍ以下に画定する。他の実施形態において、個々の構造の見かけの接触面積は１μｍ２〜２００，０００μｍ２である。
【０００７】
一実施形態において、構造の高さは１０μｍ〜５００μｍである。他の実施形態において、１５μｍ≧Ａｕｃ≧２０００μｍである。
【０００８】
他の実施形態において、単位格子は１つの三次元構造を含む。他の実施形態において、単位格子は多数の三次元構造を含む。ある実施形態において、単位格子は多数の三次元構造の一部を含む。
【０００９】
ある実施形態において、物品は半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための固定研摩物品であり、さらに、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化するのに十分な寸法である物品の領域に所定の配列で配置された複数の固定研摩構造を含む。
【００１０】
他の実施形態において、その領域は、少なくとも約１０個の構造／直線ｃｍ、少なくとも約５０個の構造／直線ｃｍ、または少なくとも約５００個の構造／直線ｃｍを含む。
【００１１】
ある実施形態において、三次元構造はその領域に均一に分布している。他の実施形態において、三次元構造は、繰り返し周期を有するパターンで配列されている。一実施形態において、三次元構造の少なくともいくつかがクラスタで配置されている。
【００１２】
一実施形態において、三次元構造はさらにバインダーと、バインダー中に配置された研摩粒子とを含む。他の実施形態において、三次元構造は無機研摩粒子を実質的に含まない。一実施形態において、三次元構造はウェハと反応する成分を実質的に含まない。
【００１３】
ある実施形態において、三次元構造は、立方体ポスト、円柱状ポスト、矩形状ポスト、プリズム、角錐、角錐台、円錐、円錐台、十字、半球およびこれらの組み合わせからなる群より選択される形状である。一実施形態において、三次元構造が角錐形で、角錐の基部に対して異なる傾斜の側面を有している。他の実施形態において、実質的に全ての三次元構造が同じ形状および寸法を有している。
【００１４】
ある実施形態において、三次元構造は研磨要素上に配置されており、物品はａ）弾性要素と、ｂ）研磨要素と弾性要素の間に配置された剛性要素とをさらに含む。他の実施形態において、剛性要素は研磨要素と弾性要素に結合している。
【００１５】
一実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化することが含まれる。他の実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの金属表面（例えば、銅）を平坦化することが含まれる。他の実施形態において、本方法には、半導体装置の製造に好適なウェハの誘電体表面を平坦化することが含まれる。ある実施形態において、本方法は可聴の振動が実質的にない。
【００１６】
ある実施形態において、本方法は、無機研摩粒子を存在させずに実施される。他の実施形態において、研磨組成物は研摩粒子を含む。他の実施形態において、研磨組成物は研摩粒子を実質的に含まない。
【００１７】
一実施形態において、本方法はさらに、少なくとも約２００分にわたって、少なくとも１つのウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去することを含む。他の実施形態において、本方法はさらに、少なくとも１つのウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去し、約１０％以下ののウェハ不均一性を有するウェハを提供することを含む。
【００１８】
他の実施形態において、構造は細長いプリズム構造を含む。他の実施形態において、構造は細長い畦を含む。
【００１９】
他の態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子パラメータであって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品と、ウェハの表面とを接触させる工程と、
ｂ）ウェハの表面と化学反応性を有する研磨組成物であって、ウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品のうち少なくとも一つを互いに動かす工程とを含む、半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法を特徴としている。
【００２０】
他の態様において、本発明は、ａ）［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子パラメータであって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品と、
ｂ）比較的より弾性を有する要素と、
ｃ）比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とを含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品を特徴としている。
【００２１】
ある実施形態において、三次元構造は、半導体装置の製造に好適なウェハ表面の化学変性に寄与することが可能である。一実施形態において、物品はウェブの形態である。他の実施形態において、物品は円形研磨パッドの形態である。
【００２２】
一態様において、本発明は、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であるような単位格子であって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、実質的に無機研摩粒子を含まない三次元構造の少なくとも一部を有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品を含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品によって特徴付けられる。ある実施形態において、本物品はさらに、比較的より弾性を有する要素と、比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とをさらに含む。
【００２３】
他の態様において、本発明は、
［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５であるような単位格子であって、
Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である単位格子パラメータにより定められる、三次元構造を少なくとも一部に有する単位格子であって、反復する複数の単位格子を表面に含む物品を含む、化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品によって特徴付けられる。ある実施形態において、三次元構造は研摩粒子を含む。他の実施形態において、三次元構造は、半導体装置の製造に好適なウェハ表面の化学変性に寄与することが可能である。一実施形態において、本物品はさらに、比較的より弾性を有する要素と、比較的より弾性を有する要素と第１の要素との間に配置された比較的より剛性を有する要素とをさらに含む。
【００２４】
他の実施形態において、本物品は、少なくとも約２００分にわたって、半導体装置の製造に好適なウェハから少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去することが可能である。他の実施形態において、本物品は、半導体装置の製造に好適な複数のウェハの表面から少なくとも５００オングストロームの材料／分を除去し、約１０％以下のウェハ不均一性を有するウェハを提供することができる。他の実施形態において、物品はウェブの形態である。他の実施形態において、物品は円形研磨パッドの形態である。
【００２５】
「単位格子」という用語は、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための物品の平面を小区分に分ける二次元配列構造の繰り返し最小単位のことを指す。単位格子は、結晶学業界でいう単位格子と同義である。単位格子は、面を小区分に分けるために、線または点およびこれらの組み合わせを超えた移動、回転、反射を必要とする。面を小区分に分ける単位格子は２つ以上である。例えば、図１において、物品の面を小区分に分ける最小の繰り返し単位は三角である。本発明において、上述した単位格子の定義の例外は、細長い平行構造を含む物品、すなわち、互いに平行に配列された、長さ寸法対幅寸法の比率が少なくとも２：１となるような幅寸法より大きな長さ寸法を有する構造の場合に生じる。細長い平行構造を含む物品については、単位格子は任意で、構造の幅プラス構造間の間隔の幅の合計の二乗として設定される、すなわち、長さ寸法を、構造の幅寸法プラス近接する構造間の間隔の幅寸法の合計に等しくなるように任意で選択する。
【００２６】
「見かけの接触面積」という言い回しは、２つのエンティティがある負荷をかけて互いに接触するときに、半導体装置の製造に好適なウェハの表面に接触することができると考えられるエンティティ、すなわち構造または研磨パッド、の上部表面の面積を指す。半導体装置の製造に好適なウェハの表面に接触する実際の面積、すなわち、接触の実際の面積は、見かけの接触面積より少ないと考えられる。
【００２７】
「％見かけの含有面積」という言い回しは、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を平坦化するのに好適な寸法の物品の領域内において、総平面積に対する見かけの接触面積を構成する物品上の面積のことを指す。
【００２８】
式［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５を満たす単位格子を有する研磨パッドは、ウェハの表面に化学反応を起こすのに十分な時間にわたって、十分量の研磨組成物をウェハ表面に与える。研磨パッドはまた、使用済み化学物質およびその他反応副生成物を、ウェハの表面から除去して、反応のための新しい表面を露出させるのに十分な、単位時間辺り数多くの表面拭き取り（すなわち、ウェハ表面を研磨パッドからの構造で拭き取る回数）も与える。研磨パッドはまた、良好な流体フローおよび十分な容量の研磨組成物も与え、研磨操作中に新しい研磨組成物がウェハの表面と接触するようにさせる。
【００２９】
研磨パッドはまた、比較的低い総摩擦力をキャリアに移し、良好な除去レート安定性を示し、研磨プロセス中良好な温度制御も与えるものと考えられる。ある実施形態において、研磨パッドは、最初に変性すべき、見かけの接触面積が減じているため、短いパッド破断を示す。ある実施形態において、研磨パッドは、長い研磨時間にわたって、再現可能な除去レートを与えることができる。
【００３０】
本発明のその他の構造は、以下の好ましい実施形態の説明および請求項から明白であろう。
【００３１】
（発明を実施するための最良の形態）
半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法は、ａ）ウェハの表面を物品と接触させる工程と、ｂ）ウェハと化学反応性があり、変性させるウェハの表面の少なくとも一部の除去レートを向上させるか或いは阻害するかのいずれかが可能な研磨組成物を存在させて、ウェハと物品を互いに動かす工程とを含む。変性方法には、例えば、平坦化、研磨およびこれらの組み合わせを含まれる。ウェハ表面は、例えば、金属、誘電体およびこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【００３２】
物品には、物品の表面を超えて繰り返される数多くの単位格子が含まれる。図１は、線１４ａ、１４ｂおよび１４ｃにより画定される三角形単位格子１２と、円柱ポスト構造２０を含むウェハ研磨物品１０の一実施形態を示す。三角形単位格子１２の点１８ａ、１８ｂおよび１８ｃは、単位格子が３つの円柱ポスト２０の一部を含む円柱ポスト２０の中央に配置されている。三角形の単位格子１２は、物品１０の面を小区分に分ける。
【００３３】
図２は、先端を切った細長いプリズム構造３０を含むウェハ研磨物品２４の正方形単位格子２２を示す。各単位格子２２は、構造３０の幅２８により画定されており、単位格子２２ａにより示されるように、第１の構造３０ａの遠端３４から、近接する第２の構造３０ｂの前縁３６までの距離３２か、単位格子２２ｂにより示されるように、第１の基部端４０ａから逆の基部端４０ｂまでの距離３２のいずれかとすることができる。単位格子２２の縦方向の寸法４２は、構造３０の幅２８に等しくなるように選択される。三角形の単位格子２２は、物品２４の面を小区分に分ける。
【００３４】
図３に、距離５４で互いに間隔を空けた、近接する先端を切った細長いプリズム構造５２を含むウェハ研磨物品５０を示す。単位格子５８の幅寸法には、２つの近接する細長いプリズム構造５２の間の間隔６０と、細長いプリズム構造５２の幅５６が含まれる。単位格子５８の縦方向の寸法６２は、構造５２の寸法５６プラス間隔６０に等しくなるように選択される。
【００３５】
個々の単位格子は、三次元構造の少なくとも一部が含まれ、これは、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃの単位格子パラメータにより定められる。好ましくは単位格子パラメータ、すなわち、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃの計算結果は５を超える、好ましくは少なくとも約１０、より好ましくは少なくとも約１５、最も好ましくは少なくとも約２０である。Ｖ１は、単位格子の面積および単位格子の三次元構造の高さにより決まる体積である。Ｖｓは単位格子の三次元構造の体積である。単位格子が構造の一部を含む物品については、Ｖｓは構造のその部分の体積である。単位格子が数多くの構造の一部を含む物品については、Ｖｓはこれらの部分の体積の合計であり、単位格子が数多くの構造を含むときは、Ｖｓはこれらの構造の体積の合計である。Ａａｓは単位格子の構造の見かけの接触面積である。Ａｕｃは単位格子の面積である。√Ａｕｃは、単位格子の面積の平方根であり、近接する単位格子の構造間の間隔を近似する。好ましくは√Ａｕｃは１５μｍ〜２０００μｍである。
【００３６】
理論に拘束されることは望むところではないが、本発明らは、フローチャネルの存在、単位格子の最適化、および単位格子の自由体積の最適化、すなわち、［Ｖ１ −Ｖｓ］が、［［Ｖ１ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５となるようにすると、ウェハ表面に新しい化学物質を与え、ウェハ表面からの使用済み化学物質および研磨組成物とウェハ表面間の反応のその他副生成物の除去を最適化するものと考えている。さらに、単位格子の自由体積の最適化によって、フローチャネルの間隔および深さを最適化し、研磨組成物が研磨パッドの表面で可動のまま、すなわち、研磨組成物がチャネル内に停滞しないものと考えられる。
【００３７】
物品は、少なくとも約５００Åの材料／分、より好ましくは少なくとも約２００Åの材料／分、最も好ましくは少なくとも約６０００Åの材料／分の除去レートを与えることができるのが好ましい。除去レートは、変性（平坦化）されている層がウェハから除去される速度である。除去レートは、初期（変性前）の厚さから最終（変性後）の厚さまでの変性されている層の厚さにおける変化を測定することにより求められる。ある実施形態において、物品は、ウェハ毎に実質的に一定の除去レートを与えることが可能である。すなわち、ウェハ毎の％不均一性が１０％未満である。物品は、少なくとも２００分、好ましくは少なくとも約５００分、より好ましくは少なくとも７００分、最も好ましくは少なくとも約８００分の研磨時間全体に一定の除去レートを与えるように構築することができる。
【００３８】
物品はまた、ウェハ層を変性することが可能であり、ウェハの変性層は低い％不均一性、すなわち％ウェハ不均一性を示す。好ましくは、物品は、約１０％以下の不均一性、より好ましくは約５％以下の不均一性、最も好ましくは２％以下の不均一性を有する変性ウェハ表面を生成する。
【００３９】
個々の単位格子は三次元構造の少なくとも一部を含み、数多くの三次元構造、単一の三次元構造、例えば、クラスタを含む数多くの三次元構造およびこれらの組み合わせの一部を含んでいてもよい。例えば、細長い三次元構造の場合には、単位格子は、細長い三次元構造の一部を含む。個々の単位格子中に存在する三次元構造は、物品の他の単位格子に存在する三次元構造に対して、少なくとも一つの寸法の変異は小さく、単位格子パラメータは、物品の平均単位格子パラメータのことを指すものと考えられる。
【００４０】
三次元構造は、物品の基部から伸張しており、連続上部表面で終結している。個々の構造の上部表面は平面であるのが好ましい。ある実施形態において、三次元構造は、連続上部平面を有する連続した細長い構造、すなわち、プリズム構造および細長い畦である。最初に上部が平面でない構造は、比較的短時間の予備調整により平坦にすることができる。個々の三次元の細長くない構造の見かけの接触面積は好ましくは０μｍ２（すなわち、点）〜２００，０００μｍ２、好ましくは１μｍ２〜２００，０００μｍ２、より好ましくは５μｍ２〜２００，０００μｍ２である。個々の構造の上部表面は、１μｍ〜５００μｍ未満、より好ましくは１μｍ〜約２００μｍの少なくとも１つの寸法により画定される面積を有している。多くの構造を有する物品の個々の構造の上部平面の表面積、すなわち、物品の上部平面は不連続で、ウェハの表面を平坦化するのに好適な物品上の領域においてウェハと接触可能は、好ましくは１／５０番目以下、より好ましくは約１／１０，０００番目以下、最も好ましくは約１／１００，０００，０００番目以下の公称面積を表す。
【００４１】
物品は、直線１ｃｍ当たり約１個の構造〜直線１ｃｍ当たり約５００個の構造、好ましくは直線１ｃｍ当たり約１０個の構造、より好ましくは直線１ｃｍ当たり少なくとも約５０個の構造、最も好ましくは直線１ｃｍ当たり約５０個の構造を含むことができる。構造の数および間隔は、所望の平坦化の効果を得るため、そして所望の見かけの接触面積を得るために、構造のサイズによって変えることができる。構造の分布は均一であっても、または比較的間隔の狭い構造のクラスタを含んでいてもよい。
【００４２】
物品は、好ましくは少なくとも約１０個の構造／ｃｍ２、好ましくは少なくとも約１００個の構造／ｃｍ２、より好ましくは少なくとも約５０００個の構造／ｃｍ２を含む。
【００４３】
構造の上部は、実質的に同じ面にあるのが好ましい。構造の有用な高さは、すなわち、ウェハ平坦化プロセスに用いるのに好適な構造の部分は、好ましくは１０μｍ〜約５００μｍである。
【００４４】
単位格子が画定されるよう、物品の表面上に好ましくは所定の配列で構造は配置されている。すなわち、構造は所定の位置に提供されている。構造の配列は、例えば、構造が生成される製造ツールのキャビティまたは突出部の配列に基づいて予め決めておくことができる。例えば、裏材とキャビティを有する製造ツールとの間にスラリーを提供することによって作成された物品については、構造の所定のパターンは、製造ツールのキャビティのパターンに対応する。パターンは、物品毎に再現可能である。構造は反復するパターンで配列されているのが好ましい。
【００４５】
有用な構造は、正確に成形または不規則に成形することができる。物品はまた、正確に成形された構造と不規則に成形された構造の組み合わせを含むことも可能である。好適な構造形状としては、例えば、立方体、円柱状ポスト、プリズム、矩形断面ポスト、角錐、角錐台、円錐、円錐台、十字、実質的に平面な上部表目を供えたポスト状、例えば、ＷＯ９５／２２４，４３６に記載されているような半球およびこれらの組み合わせが挙げられる。構造はまた、角錐の基部に対して異なる傾斜の側面を有する角錐も含むことができる。図９〜１２に、それぞれ角錐台、十字、六角形ポストおよび円柱状ポストの形態の三次元構造の例を示す。
【００４６】
この構造には、構造の基部平面に対して垂直な側面、構造の基部平面に向かって幅が増えながらテーパーのついた側面およびこれらの組み合わせを含ませることができる。キャビティ製造ツールから作成した構造については、実施例に詳細を後述してあるが、構造の側面にテーパーがあると、構造または構造シートをツールから容易に取り外せる。テーパを形成する角度は、構造壁の構造基部の内部から測定したとき、約１〜８９度、好ましくは約２〜８０度、より好ましくは約１０〜７５度、最も好ましくは約２５〜６０度とすることができる。
【００４７】
円錐または円錐台の場合には、円錐形状が、先端を切っていない場合には、少なくとも３つの側面、好ましくは４〜５つの側面、先端を切った場合には５〜６の側面を有することができる。円錐および円錐台はまた一つの基部側面を含むこともできる。円錐または円錐台形状を複合体形状として用いる場合には、基部側面の長さは約５０〜約５０００μｍとする。
【００４８】
構造体は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第 ５，９５８，７９４号および第５，１５２，９１７号に記載されているような三次元研摩複合体であるのが好ましい。
【００４９】
他の実施形態において、構造は細長い、例えば、細長いプリズムおよび細長い畦であり、互いに平行に配列されている。細長い構造は、遠端で分離しており、研磨物品の裏材に取り付けられた細長い構造の側面で接する、または分離していてもよい。近接する構造は、裏材が細長い構造の中間で露出するように遠端と取付け端の両方近傍で完全に分離していてもよい。
【００５０】
細長い構造間の間隔またはピッチは、連続的であっても断続的であっても、図６に「ｐ」と示してあるように、一つの細長い構造の一点から近接または最も近い細長い構造の一点までで測定したとき、どの配列でも均一な値となるように選択する。この開示において、近接する細長い構造とは、その間に位置する細長い構造がなく、共通の溝について第２の細長い構造と面している第１の細長い構造のことを意味する。ピッチ「ｐ」は、一般に、約３〜約５００μｍ、より好ましくは約１〜約１５０μｍ、最も好ましくは約１〜約５０μｍの値に設定される。
【００５１】
物品の基部は、研磨物品の三次元構造を含む単体構造であってもよい。かかる基部は、複数の三次元構造を、複数のキャビティを備えた製造ツールを用いて鋳造するときに得られる。基部は三次元構造と同じ組成であってもよい。研磨物品を数多くのキャビティを備えた製造ツールから形成するとき、各三次元構造は、境界により定義でき、構造が接合される裏材に沿った境界の基部により画定することができる。境界の残りの部分は、構造が硬化した製造ツールの表面のキャビティにより画定される。三次元構造の全外側表面は、その形成中、裏材またはキャビティのいずれかにより制限される。
【００５２】
三次元構造間にリセスのある領域が存在する。これらのリセスのある領域は、化学機械的平坦化プロセスを実施するときに、研磨組成物を、半導体装置の製造に好適なウェハの全表面にわたって分布させる補助となるチャネルの形態とすることができる。リセス領域はまた、使用済み化学物質およびその他異物をウェハ表面から除去するのを補助する通路としても作用する。チャネルは連続しているのが好ましい。チャネルはまた、物品の表面に形成された溝の結果として、または複数の列を含む研磨物品の少なくとも１列の構造を除去または排除することにより形成することもできる。
【００５３】
物品は、三次元構造の所定の配列で、少なくとも一主面に取付けられた裏材を含むことができる。好適な裏材としては、例えば、ポリマーフィルム（ポリエステル）、紙、布帛、金属フィルム、バルカナイズドファイバー、不織布基材、これらの組み合わせおよびこれらの処理済物が挙げられる。場合によっては、紫外線を透過する裏材を用いると有用である。裏材はまた、微細構造要素の裏材への接着を促すために、材料で下塗りすることもできる。
【００５４】
構造には、ポリマー、および任意で研摩粒子が含まれる。三次元構造、または研摩構造の場合にはバインダーのポリマーを用いて、裏材がある場合には構造を接合するのに用いることができる。有用なポリマーとしては、例えば、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーおよびこれらの混合物が挙げられる。その他の有用なポリマーは、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号および１９９９年６月９日出願の米国特許出願第０９／３２８，９１６号「表面の修正方法」に記載されている。
【００５５】
存在する場合、研摩粒子は、ポリマー組成物、例えば、バインダー全体に均一または不均一に分布させて、研摩構造を形成することができる。研摩構造は物品の適所に固定させることができる。
【００５６】
有用な研摩粒子のサイズは約０．００１μｍ〜約１０００μｍと変えることができる。半導体ウェハの平坦化については、微細研摩粒子が好ましい。研摩粒子の平均粒子サイズは好ましくは０．００１μｍ〜５０μｍ、より好ましくは０．０１μｍ〜１０μｍである。金属表面の平坦化について、平均粒子サイズは好ましくは０．００５μｍ〜１μｍ、より好ましくは０．０１μｍ〜０．５μｍである。金属酸化物含有層（例えば、二酸化ケイ素含有層）の平坦化については、粒子サイズは好ましくは約１μｍ未満、より好ましくは約０．５μｍ未満である。粒子のサイズ分布は、所望であれば、相対的により厳しく制御して、所望の表面仕上げが得られるように選択することができる。
【００５７】
好適な研摩粒子としては、無機研摩粒子が挙げられる。有用な研摩粒子としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理済み酸化アルミニウム、白色溶融酸化アルミニウム、黒色炭化ケイ素、緑色炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイアモンド、立方窒化ホウ素、六角窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナジルコニア、アルミナ系ゾルゲル誘導研摩粒子およびこれらの混合物が例示される。アルミナ系ゾルゲル誘導研摩粒子は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，３１４，８２７号、第４，６２３，３６４号、第４，７４４，８０２号、第４，７７０，６７１号および第４，８８１，９５１号に記載されている。その他の好適な無機研摩粒子としては、シリカ、酸化鉄、クロミア、セリア、ジルコニア、チタニア、酸化錫、ガンマおよびその他遷移相のアルミナおよびこれらの混合物が例示される。
【００５８】
その他の有用な粒子は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載されている。
【００５９】
粒子の硬度およびサイズを選択して、平坦化している表面について所望の除去レートおよび表面仕上げが得られるようにする。
【００６０】
研摩粒子はまた、数多くの個々の研摩粒子が結合して単体微粒子塊を形成する研摩凝集体の形態であってもよい。研摩凝集体は不規則形状であっても、所定の形状を有していてもよい。研摩凝集体は、研摩粒子を結合させるのに有機バインダーまたは無機バインダーを利用してもよい。研摩凝集体の粒子サイズは好ましくは約１００μｍ未満、より好ましくは約５０μｍ未満、最も好ましくは約２５μｍ未満である。研摩凝集体の例についてはさらに、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，６５２，２７５号、第４，７９９，９３９号および第５，５００，２７３号に記載されている。
【００６１】
研摩粒子は、研磨組成物に対して抵抗性があって、研磨組成物に晒されてもその物理特性が実質的に劣化しないのが好ましい。
【００６２】
ある実施形態において、三次元構造はウェハの表面と反応性のある研摩粒子を含む。かかる研摩粒子としては、例えば、酸化セリウムが挙げられる。
【００６３】
研摩構造は、未硬化または未ゲル化バインダー、すなわち、バインダー前駆体中に分散した研摩粒子の構造体を含むスラリーから形成できる。スラリーは、１〜９０重量部の研摩粒子と１０〜９９重量部のバインダー、より好ましくは約３０〜８５重量部の研摩粒子と１５〜７０重量部のバインダー、最も好ましくは約４０〜約７０重量部の研摩粒子と約３０〜約６０重量部のバインダー前駆体とを含むことができる。
【００６４】
バインダー前駆体は、コート可能となるのに十分流動して、固化可能な相を有している。固化は、硬化、例えば、重合、架橋およびその組み合わせ、乾燥（液体を飛ばす）冷却およびその組み合わせにより行うことができる。前駆体組成物は有機溶剤含有、水含有または１００％固体（実質的に溶剤を含まない）の組成とすることができる。熱可塑性成分、熱硬化性成分およびこれらの組み合わせをバインダー前駆体として用いることができる。
【００６５】
バインダー前駆体は、硬化性有機材料（例えば、熱、放射線、例えば、Ｅ−ビーム、紫外線、可視光線またはこれらの組み合わせをはじめとするエネルギー源に晒した際に、そして、化学触媒、水分およびこれらの組み合わせを与えた際に経時で重合、架橋またはその組み合わせの可能な材料）であるのが好ましい。
【００６６】
好適なバインダー前駆体としては、アルキル化尿素−ホルムアルデヒド樹脂のようなアミノ樹脂（アミノプラスト樹脂）、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、アルキル化ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、ビニルアクリレートのようなアクリレート樹脂（アクリレートおよびメタクリレートを含む）、アクリル化エポキシ、アクリレート化ウレタン、アクリル化ポリエステル、アクリル化アクリルアクリル化ポリエーテル、ビニルエーテル、アクリル化油およびアクリル化シリコーン、ウレタンアルキド樹脂のようなアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、反応性ウレタン樹脂、レゾールやノボラック樹脂のようなフェノール樹脂、フェノール／ラテックス樹脂、ビスフェノールエポキシ樹脂のようなエポキシ樹脂、イソシアネート、イソシアヌレート、例えば、アルキルアルコキシシラン樹脂のようなポリシロキサン樹脂、反応性ビニル樹脂等が例示される。樹脂はモノマー、オリゴマー、ポリマーおよびこれらの組み合わせの形態としてよい。その他の有用なバインダー前駆体は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載されている。
【００６７】
バインダー組成物はまた、可塑剤、開始剤、研摩粒子表面修正添加剤、カップリング剤、フィラー、膨張剤、繊維、帯電防止剤、沈殿防止剤、潤滑剤、湿潤剤、界面活性剤、顔料、染料、ＵＶ安定化剤、錯化剤、連鎖移動剤、促進剤、触媒および活性剤のようなその他の成分も含むことができる。
【００６８】
研摩構造の作成に用いるのに好適なその他の種類の組成物はセラマーである。好適なセラマーは、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，３９１，２１０号および第５，９５８，７９４号に開示されている。セラマー前駆体およびセラマー組成物を作成するのに有用な方法は、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に開示されている。
【００６９】
ウェハの表面を研磨するための物品は、例えば、ウェブ、ディスクをはじめとする様々な形態、例えば、研摩ディスクやエンドレスベルトの形態とすることができる。物品はまた、楕円の形態、三角形、四角形、矩形、七角形および六角形をはじめとする多角形形状の形態とすることもできる。
【００７０】
有用な物品はまた、自身に巻き上げることのできるウェブの形態であってもよい。使用に際して、ウェブ形態の物品は、ローラから巻き戻す、ローラに巻きつける、およびこれらの組み合わせとし、所望の平坦化基準を得るために印を付けることができる。印付けは、半導体装置の製造に好適なウェハの平坦化中、ウェハ間およびこれらの組み合わせで成される。ウェブはまた、ある数のウェハの研磨および各ウェハ研磨プロセス後ウェブに印付けした後に、平衡％見かけの含有面積が、ウェハの研磨表面に存在するように増分でウェブに印付けすることもできる。平衡％見かけの含有面積は、本質的には同じ研磨表面に各ウェハを露出させ、ウェハ毎の研磨操作の再現性および均一性を高めることができる。
【００７１】
保管や搬送がしやすいようウェブを巻くことができるよう、ウェブの厚さをウェブ幅より薄くすることができる。
【００７２】
物品は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号に記載された固定研摩物品を作成する複製方法および米国特許第５，１５２，９１７号および第５，４３５，８１６号に開示された方法をはじめとする様々な方法に従って作成することができる。好適な方法のその他の記載は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，４３７，７５４号、第５，４５４，８４４号、第５，４３７，５４３号、第５，４３５，８１６号および第５，３０４，２２３号に記載されている。
【００７３】
物品を作成するある有用な方法は、研摩粒子とバインダー前駆体を含むスラリーを調製し、前表面と前表面から伸張している数多くのキャビティとを有する製造ツールを提供し、スラリーを製造ツールのキャビティに導入し、裏材を製造ツールの前表面に導入してスラリーが裏材の一主面を濡らして物品を作成し、物品が製造ツールの外側表面から離れる前にバインダー前駆体を少なくとも部分的に硬化またはゲル化し、物品を製造ツールから取り外して裏材に結合された所定の配列の構造を含む物品を形成するものである。物品を製造ツールから取り外した後、バインダー前駆体は任意でさらに硬化させてもよい。
【００７４】
物品は、固定プロセス、ならびに連続および半連続プロセスで用いることができる。
【００７５】
他の実施形態において、上述の物品は研磨要素であり、物品構造はさらに、比較的弾性の、すなわち、低モジュラスの要素と、弾性要素と研磨要素の間に配置された比較的剛性の、すなわち高モジュラスの要素とを含むサブパッドをさらに含む。一般的に、弾性要素のモジュラス（すなわち、材料の厚さ方向におけるヤング率）は、剛性要素のモジュラスより少なくとも約２５％、好ましくは少なくとも約５０％少ない。好ましくは、剛性要素のヤング率は少なくとも約１００Ｍｐａであり、弾性要素のヤング率は約１００Ｍｐａ未満、より好ましくは弾性要素のヤング率は約５０Ｍｐａ未満である。
【００７６】
剛性および弾性要素は互いに結合でき、剛性要素は研磨要素に結合させることができる。
【００７７】
更なる物品の構成を図４〜８に示す。図４の物品１１０は、三次元構造１１６の基部１１４（例えば、構造の組成の連続層または異なる組成の下塗り層）が結合した裏材１１２を含む。構造１１６は列１１８に配置された４つの側面を有する円錐（基部側面を含む）である。近接した構造１１６の間にリセスのある領域１２０、すなわち、谷がある。円錐構造１１６の第２列１２２は第１列１１８とずれている。構造１１６の最も外側の点１２４または遠端１２４が、平坦化の最中、半導体装置の製造に好適なウェハと接触する。
【００７８】
図５に、円錐台の形態の基部１３６から伸張している三次元構造１３２を含む物品１３０を示す。円錐台構造１３２の上部平面１３４は、平坦化の最中、ウェハと接触可能である。
【００７９】
図６に、連続したリセスのある領域１４６、すなわち、チャネルにより分離された数多くの細長いプリズム構造１４２を含む物品１４０の実施形態を示す。構造１４２の上部平面１４４は、平坦化の最中、ウェハと接触可能である。プリズム構造１４２の点が、研磨物品４０を用いている最中に摩耗して、円錐台構造が形成される
【００８０】
図７に、円柱構造１５２を含む物品１５０のその他の実施形態を示す。
【００８１】
図８に、円錐台構造１６２を含む物品１６０の実施形態を示す。
【００８２】
半導体装置の製造に好適なウェハの化学変性方法は、液体研磨組成物を存在させて実施するのが好ましい。研磨組成物は、変性されるウェハ表面の組成に応じて選択し、ウェハに悪影響、損傷を与えることなく、例えば、研磨、平坦化およびこれらの組み合わせをはじめとする所望の変性を行う。
【００８３】
研磨組成物をさらに選択すると、変性するウェハ表面の除去レートを変えることができる。研磨組成物は、除去レートを阻害または向上させることによって除去レートを変えることができる。除去レートを阻害する研磨組成物の一例は、ウェハ表面を不活性化する組成物である。除去レートを向上する研磨組成物のいちれはエッチング液である。ウェハ表面の除去レートを変化させる好適な研磨組成物のその他の例としては、酸化剤、還元剤、不活性化剤、錯化剤、バッファ、酸、塩基およびこれらの特性の組み合わせを示す組成物が挙げられる。
【００８４】
研磨組成物のｐＨは性能に影響を与え、ウェハ表面の化学組成およびトポグラフィーをはじめとする、変性するウェハ表面の性質に基づいて選択される。場合によっては、例えば、ウェハ表面は金属酸化物、例えば、二酸化ケイ素を含有する場合には、液体媒体は、５を超える、好ましくは６を超える、より好ましくは１０を超えるｐＨを有する水性媒体とする。ｐＨは１０．５〜１４．０、好ましくは約１０．５〜１２．５である。金属酸化物含有ウェハ表面について好適な研磨組成物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムをはじめとする水酸化化合物および例えば、アミンのような塩基性化合物を含有する水溶液が例示される。塩基性研磨組成物は、２種類以上の塩基性材料、例えば、水酸化カリウムと水酸化リチウムを含んでいてもよい。
【００８５】
他の場合には、ｐＨは約６以下〜約８、好ましくは約４以下、最も好ましくは約３〜約３．５である。液体組成物は蒸留水または脱イオン化水とすることができ、一般にｐＨは約６〜約８である。
【００８６】
研磨組成物はまた、化学エッチング液を含んでいてもよい。化学エッチング剤としては、強酸（例えば、硫酸およびフッ化水素酸）および酸化剤、例えば、過酸化物が例示される。
【００８７】
研磨組成物はまた、例えば、界面活性剤、湿潤剤、バッファ、錆止め剤、潤滑剤および石鹸をはじめとする添加剤も含むことができる。
【００８８】
無機微粒子もまた研磨組成物に含めてもよい。無機粒子としては、シリカ、ジルコニア、炭酸カルシウム、クロミア、セリア、セリウム塩（例えば、硝酸セリウム）、アルミナ、ガーネット、シリケートおよび二酸化チタンが例示される。無機粒子の平均粒子サイズは好ましくは約１，０００Å未満、より好ましくは約５００Å未満、最も好ましくは約２５０Å未満である。
【００８９】
研磨組成物は無機粒子を含むことができるが、好ましい研磨組成物は実質的に無機粒子を含まない。研磨組成物は、１重量％未満、より好ましくは０．１重量％未満、最も好ましくは０重量％の無機微粒子を含む。
【００９０】
研磨プロセスは、可聴および可視の振動なしで成されるのが好ましい。
【００９１】
本発明を以下の実施例によりさらに説明する。実施例における部、比率、パーセントおよび量はすべて、特に断らない限り、重量基準である。
【００９２】
実施例
試験手順
実施例で用いた試験手順には以下のものが含まれる。
【００９３】
除去レート測定
除去レートは、初期（平坦化前）の厚さから最終（平坦化後）の厚さまでの研磨されている層の厚さにおける変化を測定することにより計算される。直径８インチのウェハについては、ＲｅｓＭａｐ１６８−４点プローブＲｓマッピングツール（Ｍａｐｐｉｎｇ Ｔｏｏｌ）（カリフォルニア州、クペルチーノのクレデンスデザインエンジニアリング社（Ｃｒｅｄｅｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ，ＣＡ））により厚さ測定を行う。８０点直径スキャンを用いる。
【００９４】
％ウェハ不均一性測定
ウェハ表面のいくつかの点で研磨している層の厚さの変化（除去レート測定から得られたもの）の標準偏差を計算し、標準偏差を研磨している層の厚さの変化の平均で除算し、得られた値に１００をかけることにより、％ウェハ不均一性を測定する。
【００９５】
ウェハ毎の％ウェハ不均一性測定
研磨物品を用いて順次研磨される一連のウェハについて層の厚さの変化（除去レート測定から得られたもの）を計算し、一連のウェハの厚さの変化の標準偏差を計算し、得られた値を一連のウェハについて厚さの変化の平均で除算し、得られた値に１００をかけることにより、ウェハ毎の％不均一性を計算する。
【００９６】
研磨組成物１
１６，９９０ｇの蒸留水、２００ｇのイミノ二酢酸、６００ｇの水素リン酸アンモニウム、１０ｇの５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾールおよび２，２００ｇの３０％過酸化水素を混合することにより、第１の研磨組成物を調製した。
【００９７】
研磨組成物２
１８１９５ｇの蒸留水、４００ｇのイミノ二酢酸、３００ｇの水素リン酸アンモニウム、５ｇの５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾールおよび１，１００ｇの３０％過酸化水素を混合することにより、第２の研磨組成物を調製した。
【００９８】
対照例１
対照例１の研磨パッドは、高さ３８μｍ、直径約２００μｍの円柱状ポストを有する三次元固定研磨剤を含んでいた。
【００９９】
固定研磨剤は、８，２６８．８ｇのＳＲ ３３９ ２−フェノキシエチルアクリレート（ペンシルバニア州エクストンのサートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ）、５，５１２．５ｇのＳＲ ９００３プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ））、９２２．９ｇのＤｉｓｐｅｒｂｙｋ １１１ホスフェート化ポリエステル立体基（コネチカット州ウォリングフォードのＢＹＫケミー（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ，ＣＴ））、３９６．８ｇのＳｉｐｏｍｅｒ β−ＣＥＡカルボキシエチルアクリレート（ニュージャージー州クランベリーのローディア（Ｒｈｏｄｉａ Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｂｕｒｙ，ＮＪ）、１４７．０ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ ８１９ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド（ニューヨーク州テリータウンのチバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）、３９，７５０．０ｇのＴｉｚｏｘ ８１０９アルミナ（ニューヨーク州、ペンヤンのフェロエレクロトニックマテリアルズ（Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｐｅｎｎ Ｙａｎ，ＮＹ）の成分を混合することにより調製して、研摩スラリーを形成した。研摩スラリーを、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号（５０欄）の研摩物品の作成についての一般手順ＩＩに従って研摩物品に形成した。
【０１００】
Ｍｉｒｒａ３４００化学機械研磨システム（カリフォルニア州サンタクレアのアプライドマテリアル社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，ＣＡ）を用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅（Ｃｕ）ディスクを２０分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１０１】
直径８インチのレートのウェハおよび直径８インチの銅ダミーディスクを、表１に示す時間にわたって、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度でＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。研磨中、研磨組成物２を表１に示す時間にわたって１２０ｍｌ／分のフローレートでディスクおよびウェハの表面に与えた。
【０１０２】
総研磨時間は４９０分であった。
【０１０３】
研磨パッドの見かけの含有面積は１８％で一定のままであった。単位格子のポスト構造の接触の見かけ面積は１５，７０８μｍ２、単位格子面積は８７，２６６μｍ２、構造体積は５９６，９０４μｍ３、単位格子体積は３，３１６，１０８μｍ３、単位格子自由体積は２，７１９，２０４μｍ３、格子面積の平方根は２９５．４μｍおよび単位格子パラメータは０．５９であった。
【０１０４】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算した。結果を表１に示してある。
【０１０５】
平均除去レートは４１７４Å／分、標準偏差は６６１．６２Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は１５．８５％であった。
【０１０６】
【表１】
除去レートが４，０００（Å／分）を超えてずれ始めると、緩いキャリア振動が観察された。レートがこの点より増大すると、キャリアの振動が増大した。実験の最後近くになると振動はひどくなった。
【０１０８】
実施例１
実施例１の研磨パッドは、高さ６３μｍ、同一ではない各側面の長さが約１２５μｍ、隅部角度が５５．５度、５９度および５５．５度の三側面円錐の三次元固定研摩剤を含んでいた。
【０１０９】
固定研摩剤は、以下の成分：８２６８．８ｇのＳＲ ３３９ ２−フェノキシエチルアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）、５５１２．５ｇのＳＲ ９００３プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート（サートマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ））、９２２．９ｇのＤｉｓｐｅｒｂｙｋ １１１ホスフェート化ポリエステル立体基（ＢＹＫケミー（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ））、３９６．８ｇのＳｉｐｏｍｅｒ β−ＣＥＡカルボキシエチルアクリレート（ローディア（Ｒｈｏｄｉａ Ｉｎｃ．）、１４７．０ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ ８１９ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド（チバスペシャルティケミカルズ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、３９，７５０．０ｇのＴｉｚｏｘ ８１０９アルミナ（フェロエレクロトニックマテリアルズ（Ｆｅｒｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を混合することにより調製して、研摩スラリーを形成した。研摩スラリーを、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，９５８，７９４号（５０欄）の研摩物品の作成についての一般手順ＩＩに従って研摩物品に形成した。
【０１１０】
Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅ディスクを２分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１１１】
直径８インチのレートウェハおよび直径８インチの銅ダミーディスクをＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて次のようにして研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。プラテン速度は４１ｒｐｍであり、キャリア速度は３９ｒｐｍであった。研磨中、研磨組成物２を表２に示す時間にわたって１８０ｍｌ／分のフローレートでウェハまたはディスクの表面に与えた。
【０１１２】
総研磨時間は５４８分であった。
【０１１３】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、点）から最終の見かけの含有面積６．５％まで増大した。６．５％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は４３９．７８μｍ２、単位格子面積は６，７６５．８２μｍ２、構造高さは５４．２０μｍ、構造体積は１１８，３４９．５９μｍ３、単位格子体積は３６６，７２０．８２μｍ３、単位格子の自由体積は２４８，３７１．２４μｍ３、単位格子面積の平方根は８２．２５μｍおよび単位格子パラメータは６．８７であった。
【０１１４】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算し、振動量を観察した。結果を表２に示してある。平均除去レートは４０１１Å／分、標準偏差は９３．０１Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は２．３２％であった。
【０１１５】
研磨ウェハの表面を観察したところ、引っ掻き傷は僅か、またはなかった。
【０１１６】
研磨中、キャリアの振動は観察されなかった。
【０１１７】
【表２】
実施例２
実施例２の研磨パッドは、上記の実施例１の方法に従って作成したものであり、高さ６３μｍ、同一ではない各側面の幅が約１２５μｍ、隅部角度が５５．５度、５９度および５５．５度の三側面円錐の三次元研磨複合体シートを含んでいた。
【０１１９】
Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて、４１ｒｐｍのプラテン速度および３９ｒｐｍのキャリア速度で直径８インチの銅ディスクを２分間研磨することにより、パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。
【０１２０】
８インチレートウェハおよび８インチ銅ディスクをＭｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムを用いて研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであり、プラテン速度は４１ｒｐｍ、キャリア速度は３９ｒｐｍであった。研磨中、研磨組成物１を表３に示す時間にわたって１８０ｍｌ／分のフローレートでウェハまたはディスクの表面に与えた。
【０１２１】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、点）から最終の見かけの含有面積３．１％まで増大した。３．１％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は２０９．７４μｍ２、単位格子面積は６，７６５．８２μｍ２、構造高さは５８．２μｍ、構造体積は１３４，２８９．８７μｍ３、単位格子自由体積は３９３，８７６．３５μｍ３、単位格子の自由体積は２５９，５８６．４８μｍ３、単位格子面積の平方根は８２．２５μｍおよび単位格子パラメータは１５．０５であった。
【０１２２】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算し、振動量を観察した。結果を表３に示してある。
【０１２３】
平均除去レートは１８８７Å／分、標準偏差は６７．７０Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は３．５９％であった。
【０１２４】
研磨ウェハの表面を観察したところ、引っ掻き傷は僅か、またはなかった。
【０１２５】
研磨中、キャリアの振動は観察されなかった。
【０１２６】
【表３】
実施例３
実施例３の直径２０インチの研磨パッドは、１センチメートル当たり約２００の細長いプリズム構造を有するＶＩＫＵＩＴＩ（登録商標）ブライトネスエンハンスメントフィルムＩＩ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ ＩＩ（ミネソタ州セントポールのミネソタマイニング・アンド・マニュファクチュアリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）のシートを有していた。シートを泡サブパッドに接合した。１８０ｍｌ／分のレートで研磨組成物２を用いて、銅ディスクにより１〜２分間研磨することにより、Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムで研磨パッドを調湿した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ３．０ｐｓｉ／３．５ｐｓｉ／３．０ｐｓｉであった。
【０１２８】
５つの銅電気めっきした８インチのレートウェハを、１８０ｍｌ／分のレートで研磨組成物２を用いて、それぞれ２分間にわたって、Ｍｉｒｒａ３４００ＣＭＰシステムで研磨した。キャリア内管、保持リングおよび膜にかけた圧力はそれぞれ２．０ｐｓｉ／２．５ｐｓｉ／２．０ｐｓｉであった。プラテン速度は４１ｒｐｍであり、キャリア速度は３９ｒｐｍであり、流量は８０ｍｌ／分であった。
【０１２９】
研磨パッドの見かけの含有面積は、経時により実質的に０％（すなわち、線接触）から最終の見かけの含有面積４％まで増大した。４％の見かけの含有面積で、単位格子の円錐構造の接触の見かけ面積は５０．００μｍ２、単位格子面積は２５００．００μｍ２、構造高さは３６．００μｍ、構造体積は４５，０００．００μｍ３、単位格子体積は９０，０００．００μｍ３、自由体積は４５，０００．００μｍ３、単位格子面積の平方根は５０．００μｍおよび単位格子パラメータは１８．００であった。
【０１３０】
除去レートおよび％ウェハ不均一性を計算した。結果を表４に示す。研磨プロセス中温度をモニターしたところ、７８〜８３°Ｆのままであった。振動は検出されなかった。
【０１３１】
平均除去レートは３１６１Å／分、標準偏差は５８．４３Å／分およびウェハ対ウェハ不均一性は１．８５％であった。
【０１３２】
【表４】
その他の実施形態は請求項の範囲に含まれる。例えば、半導体装置の製造に好適なウェハの表面を変性するための物品の他の実施形態において、三次元構造は、研摩粒子を実質的に含まず、単位格子パラメータ［［Ｖ１Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃが１より大きい。
【０１３４】
他の実施形態において、研磨物品は、複数の単位格子の領域と、単位格子のない領域を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の単位格子の平面図である。
【図２】 先端を切ったプリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第２の実施形態の単位格子の透視図である。
【図３】 先端を切ったプリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第３の実施形態の単位格子の透視図である。
【図４】 三方錐構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第４の実施形態の単位格子の透視図である。
【図５】 角錐台構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第５の実施形態の単位格子の透視図である。
【図６】 プリズム構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第６の実施形態の単位格子の透視図である。
【図７】 円柱構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第７の実施形態の単位格子の透視図である。
【図８】 円錐台構造を含む半導体装置の製造に好適なウェハを研磨するための物品の第８の実施形態の単位格子の透視図である。
【図９】 角錐台構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１０】 十字構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１１】 六角構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
【図１２】 円柱構造の一実施形態の電子顕微鏡写真である。
Claims (7)
- 化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品であって、
該物品の表面にわたって反復する複数の単位格子を含む要素であって、各単位格子は三次元構造の少なくとも一部を有する、要素を備え、
単位格子は、単位格子パラメータによって特徴付けられ、
該単位格子パラメータは、
［［Ｖ１−Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞５であり、
Ｖ１は、単位格子の面積及び単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である、物品。 - 上記三次元構造は、研磨粒子を含む、請求項１に記載の物品。
- 請求項２に記載の物品を含む、ウェブ。
- 請求項２に記載の物品を含む、円形研磨パッド。
- 化学機械的平坦化プロセスに用いるのに好適な物品であって、
該物品の表面にわたって反復する複数の単位格子を含む要素であって、各単位格子は三次元構造の少なくとも一部を有する、要素を備え、
単位格子は、単位格子パラメータによって特徴付けられ、
該単位格子パラメータは、
［［Ｖ １ −Ｖｓ］／Ａａｓ］／√Ａｕｃ＞１であって、上記三次元構造は無機研磨粒子を含まず、
Ｖ １ は、単位格子の面積及び単位格子の構造の高さにより決まる体積、
Ｖｓは、単位格子の構造の体積、
Ａａｓは、単位格子の構造の見かけの接触面積、そして
Ａｕｃは、単位格子の面積である、物品。 - 請求項５に記載の物品を含む、ウェブ。
- 請求項５に記載の物品を含む、円形研磨パッド。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/756,376 | 2001-01-08 | ||
| US09/756,376 US6612916B2 (en) | 2001-01-08 | 2001-01-08 | Article suitable for chemical mechanical planarization processes |
| PCT/US2001/019212 WO2002053324A1 (en) | 2001-01-08 | 2001-06-15 | Polishing pad and method of use thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004517480A JP2004517480A (ja) | 2004-06-10 |
| JP2004517480A5 JP2004517480A5 (ja) | 2008-08-14 |
| JP4933716B2 true JP4933716B2 (ja) | 2012-05-16 |
Family
ID=25043197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002554264A Expired - Fee Related JP4933716B2 (ja) | 2001-01-08 | 2001-06-15 | 研磨パッド |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6612916B2 (ja) |
| EP (1) | EP1349705B1 (ja) |
| JP (1) | JP4933716B2 (ja) |
| KR (1) | KR100777846B1 (ja) |
| CN (1) | CN1217769C (ja) |
| AT (1) | ATE277720T1 (ja) |
| DE (1) | DE60106084T2 (ja) |
| TW (1) | TW526554B (ja) |
| WO (1) | WO2002053324A1 (ja) |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6685539B1 (en) * | 1999-08-24 | 2004-02-03 | Ricoh Company, Ltd. | Processing tool, method of producing tool, processing method and processing apparatus |
| US6790768B2 (en) * | 2001-07-11 | 2004-09-14 | Applied Materials Inc. | Methods and apparatus for polishing substrates comprising conductive and dielectric materials with reduced topographical defects |
| WO2004062849A1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | 3M Innovative Properties Company | Pad constructions for chemical mechanical planarization applications |
| US6908366B2 (en) * | 2003-01-10 | 2005-06-21 | 3M Innovative Properties Company | Method of using a soft subpad for chemical mechanical polishing |
| US7311522B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-12-25 | Miltex Technology Corporation | Endodontic instruments and method of manufacturing same |
| KR100590202B1 (ko) * | 2003-08-29 | 2006-06-15 | 삼성전자주식회사 | 연마 패드 및 그 형성방법 |
| US7186651B2 (en) * | 2003-10-30 | 2007-03-06 | Texas Instruments Incorporated | Chemical mechanical polishing method and apparatus |
| US7294048B2 (en) * | 2004-06-18 | 2007-11-13 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive article |
| JP5025478B2 (ja) * | 2004-10-06 | 2012-09-12 | バジャジ，ラジェーヴ | 改良された化学機械平坦化の方法およびシステム |
| US20060079159A1 (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-13 | Markus Naujok | Chemical mechanical polish with multi-zone abrasive-containing matrix |
| US20080318505A1 (en) * | 2004-11-29 | 2008-12-25 | Rajeev Bajaj | Chemical mechanical planarization pad and method of use thereof |
| US7530880B2 (en) * | 2004-11-29 | 2009-05-12 | Semiquest Inc. | Method and apparatus for improved chemical mechanical planarization pad with pressure control and process monitor |
| US7846008B2 (en) * | 2004-11-29 | 2010-12-07 | Semiquest Inc. | Method and apparatus for improved chemical mechanical planarization and CMP pad |
| US20090061744A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Rajeev Bajaj | Polishing pad and method of use |
| US8075745B2 (en) * | 2004-11-29 | 2011-12-13 | Semiquest Inc. | Electro-method and apparatus for improved chemical mechanical planarization pad with uniform polish performance |
| US20070224925A1 (en) * | 2006-03-21 | 2007-09-27 | Rajeev Bajaj | Chemical Mechanical Polishing Pad |
| US7815778B2 (en) * | 2005-11-23 | 2010-10-19 | Semiquest Inc. | Electro-chemical mechanical planarization pad with uniform polish performance |
| US7169029B2 (en) * | 2004-12-16 | 2007-01-30 | 3M Innovative Properties Company | Resilient structured sanding article |
| US6997785B1 (en) | 2004-12-23 | 2006-02-14 | 3M Innovative Properties Company | Wafer planarization composition and method of use |
| US8398463B2 (en) * | 2005-03-07 | 2013-03-19 | Rajeev Bajaj | Pad conditioner and method |
| US7762871B2 (en) * | 2005-03-07 | 2010-07-27 | Rajeev Bajaj | Pad conditioner design and method of use |
| US7179159B2 (en) * | 2005-05-02 | 2007-02-20 | Applied Materials, Inc. | Materials for chemical mechanical polishing |
| US7435162B2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-10-14 | 3M Innovative Properties Company | Polishing fluids and methods for CMP |
| US20070128991A1 (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-07 | Yoon Il-Young | Fixed abrasive polishing pad, method of preparing the same, and chemical mechanical polishing apparatus including the same |
| US20090011679A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-08 | Rajeev Bajaj | Method of removal profile modulation in cmp pads |
| US20090266002A1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-10-29 | Rajeev Bajaj | Polishing pad and method of use |
| WO2009134775A1 (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-05 | Semiquest, Inc. | Polishing pad composition and method of manufacture and use |
| IES20080376A2 (en) * | 2008-05-13 | 2010-05-12 | Michael O'ceallaigh | An abrasive material, wheel and tool for grinding semiconductor substrates, and method of manufacture of same |
| US20090313905A1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | Stephen Fisher | Method and apparatus for assembly of cmp polishing pads |
| US8821214B2 (en) | 2008-06-26 | 2014-09-02 | 3M Innovative Properties Company | Polishing pad with porous elements and method of making and using the same |
| TWI449597B (zh) * | 2008-07-09 | 2014-08-21 | Iv Technologies Co Ltd | 研磨墊及其製造方法 |
| US8292692B2 (en) * | 2008-11-26 | 2012-10-23 | Semiquest, Inc. | Polishing pad with endpoint window and systems and method using the same |
| GB0823086D0 (en) * | 2008-12-18 | 2009-01-28 | Univ Nottingham | Abrasive Tools |
| TWI535527B (zh) * | 2009-07-20 | 2016-06-01 | 智勝科技股份有限公司 | 研磨方法、研磨墊與研磨系統 |
| DE102010010885B4 (de) * | 2010-03-10 | 2017-06-08 | Siltronic Ag | Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe |
| JP2013049112A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Kyushu Institute Of Technology | ポリシングパッド及びその製造方法 |
| RU2017118071A (ru) * | 2012-07-06 | 2018-10-29 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Абразивное изделие с покрытием |
| US10226853B2 (en) | 2013-01-18 | 2019-03-12 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for conditioning of chemical mechanical polishing pads |
| US9649742B2 (en) | 2013-01-22 | 2017-05-16 | Nexplanar Corporation | Polishing pad having polishing surface with continuous protrusions |
| CN106132630B (zh) | 2014-04-03 | 2019-11-26 | 3M创新有限公司 | 抛光垫和系统以及制造和使用此类抛光垫和系统的方法 |
| WO2015152383A1 (ja) * | 2014-04-04 | 2015-10-08 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 硬質材料の研磨用組成物 |
| US11331767B2 (en) | 2019-02-01 | 2022-05-17 | Micron Technology, Inc. | Pads for chemical mechanical planarization tools, chemical mechanical planarization tools, and related methods |
| KR102186895B1 (ko) * | 2019-05-29 | 2020-12-07 | 한국생산기술연구원 | 마이크로 패턴을 갖는 연마용 패드의 설계방법 |
| WO2020242110A1 (ko) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 한국생산기술연구원 | 연마면에 형성된 패턴 구조를 갖는 연마 패드, 이를 포함하는 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법 |
| WO2020242172A1 (ko) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 한국생산기술연구원 | 패턴구조를 갖는 화학기계적 연마용 패드 |
| KR102221514B1 (ko) * | 2019-05-29 | 2021-03-03 | 한국생산기술연구원 | 연마액의 유동 저항 구조를 갖는 연마용 패드 |
| KR102440315B1 (ko) * | 2020-05-11 | 2022-09-06 | 한국생산기술연구원 | 패턴구조를 갖는 화학기계적 연마용 패드 및 이의 제조방법 |
| US11524385B2 (en) * | 2019-06-07 | 2022-12-13 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | CMP polishing pad with lobed protruding structures |
| US11833638B2 (en) * | 2020-03-25 | 2023-12-05 | Rohm and Haas Electronic Materials Holding, Inc. | CMP polishing pad with polishing elements on supports |
| US20230178360A1 (en) * | 2021-12-06 | 2023-06-08 | Tung An Development Ltd. | Device Having Cleaning Bodies |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4314827A (en) | 1979-06-29 | 1982-02-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral |
| US4623364A (en) | 1984-03-23 | 1986-11-18 | Norton Company | Abrasive material and method for preparing the same |
| CA1254238A (en) | 1985-04-30 | 1989-05-16 | Alvin P. Gerk | Process for durable sol-gel produced alumina-based ceramics, abrasive grain and abrasive products |
| US4652275A (en) | 1985-08-07 | 1987-03-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Erodable agglomerates and abrasive products containing the same |
| US4770671A (en) | 1985-12-30 | 1988-09-13 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and yttrium, method of making and using the same and products made therewith |
| US4799939A (en) | 1987-02-26 | 1989-01-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Erodable agglomerates and abrasive products containing the same |
| US4881951A (en) | 1987-05-27 | 1989-11-21 | Minnesota Mining And Manufacturing Co. | Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and rare earth metal, method of making and products made therewith |
| US5177908A (en) | 1990-01-22 | 1993-01-12 | Micron Technology, Inc. | Polishing pad |
| US5020283A (en) | 1990-01-22 | 1991-06-04 | Micron Technology, Inc. | Polishing pad with uniform abrasion |
| US5152917B1 (en) | 1991-02-06 | 1998-01-13 | Minnesota Mining & Mfg | Structured abrasive article |
| US5437754A (en) | 1992-01-13 | 1995-08-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article having precise lateral spacing between abrasive composite members |
| US6022264A (en) | 1997-02-10 | 2000-02-08 | Rodel Inc. | Polishing pad and methods relating thereto |
| US5435816A (en) | 1993-01-14 | 1995-07-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of making an abrasive article |
| US5549962A (en) | 1993-06-30 | 1996-08-27 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Precisely shaped particles and method of making the same |
| US5454844A (en) | 1993-10-29 | 1995-10-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article, a process of making same, and a method of using same to finish a workpiece surface |
| US5391210A (en) | 1993-12-16 | 1995-02-21 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article |
| EP0745020B1 (en) | 1994-02-22 | 1999-07-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive article, a method of making same, and a method of using same for finishing |
| US5489233A (en) | 1994-04-08 | 1996-02-06 | Rodel, Inc. | Polishing pads and methods for their use |
| US5958794A (en) | 1995-09-22 | 1999-09-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer |
| JP3843545B2 (ja) * | 1996-07-31 | 2006-11-08 | 東ソー株式会社 | 研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法 |
| US5692950A (en) | 1996-08-08 | 1997-12-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Abrasive construction for semiconductor wafer modification |
| US6224465B1 (en) | 1997-06-26 | 2001-05-01 | Stuart L. Meyer | Methods and apparatus for chemical mechanical planarization using a microreplicated surface |
| JPH1148128A (ja) | 1997-08-07 | 1999-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | 研磨パッド及びこれを用いた板状材の研磨方法 |
| US5888121A (en) | 1997-09-23 | 1999-03-30 | Lsi Logic Corporation | Controlling groove dimensions for enhanced slurry flow |
| JP3056714B2 (ja) * | 1997-10-06 | 2000-06-26 | 松下電子工業株式会社 | 半導体基板の研磨方法 |
| US6299508B1 (en) * | 1998-08-05 | 2001-10-09 | 3M Innovative Properties Company | Abrasive article with integrally molded front surface protrusions containing a grinding aid and methods of making and using |
| JP2000301450A (ja) * | 1999-04-19 | 2000-10-31 | Rohm Co Ltd | Ｃｍｐ研磨パッドおよびそれを用いたｃｍｐ処理装置 |
| US6234875B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-05-22 | 3M Innovative Properties Company | Method of modifying a surface |
| US6390891B1 (en) * | 2000-04-26 | 2002-05-21 | Speedfam-Ipec Corporation | Method and apparatus for improved stability chemical mechanical polishing |
-
2001
- 2001-01-08 US US09/756,376 patent/US6612916B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-15 EP EP01946399A patent/EP1349705B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-15 WO PCT/US2001/019212 patent/WO2002053324A1/en active IP Right Grant
- 2001-06-15 AT AT01946399T patent/ATE277720T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-06-15 JP JP2002554264A patent/JP4933716B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-15 KR KR1020037008979A patent/KR100777846B1/ko active IP Right Grant
- 2001-06-15 CN CN018218245A patent/CN1217769C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-06-15 DE DE60106084T patent/DE60106084T2/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-01-07 TW TW091100108A patent/TW526554B/zh not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-06-19 US US10/465,204 patent/US6817926B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW526554B (en) | 2003-04-01 |
| CN1217769C (zh) | 2005-09-07 |
| JP2004517480A (ja) | 2004-06-10 |
| KR20030068576A (ko) | 2003-08-21 |
| US20030199235A1 (en) | 2003-10-23 |
| CN1486233A (zh) | 2004-03-31 |
| ATE277720T1 (de) | 2004-10-15 |
| EP1349705B1 (en) | 2004-09-29 |
| US6817926B2 (en) | 2004-11-16 |
| DE60106084T2 (de) | 2005-10-13 |
| US6612916B2 (en) | 2003-09-02 |
| US20020151253A1 (en) | 2002-10-17 |
| EP1349705A1 (en) | 2003-10-08 |
| DE60106084D1 (de) | 2004-11-04 |
| KR100777846B1 (ko) | 2007-11-21 |
| WO2002053324A1 (en) | 2002-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4933716B2 (ja) | 研磨パッド | |
| JP5379481B2 (ja) | 研磨材物品及び加工物の表面の修正方法 | |
| JP4515316B2 (ja) | 半導体ウェーハの露出面を研磨する方法 | |
| EP1015175B1 (en) | Abrasive articles comprising a fluorochemical agent for wafer surface modification | |
| US8083820B2 (en) | Structured fixed abrasive articles including surface treated nano-ceria filler, and method for making and using the same | |
| KR100808731B1 (ko) | 복합 연마 입자 및 제조 방법 | |
| EP2327088B1 (en) | Structured abrasive article, method of making the same, and use in wafer planarization | |
| TW491755B (en) | Polishing pad having an advantageous micro-texture and methods relating thereto | |
| JP2013526777A (ja) | 化学機械平坦化用の界面活性剤を含む固定研磨パッド | |
| KR20100065328A (ko) | 반도체 제작에 적합한 표면 개질용 조성물 및 방법 | |
| EP1489652A2 (en) | Method of modifying a surface of a semiconductor wafer | |
| TW309631B (en) | Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080612 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080612 |
|
| A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20080624 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110524 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20110823 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20110830 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110908 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120207 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4933716 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150224 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |